Fertigteile - Übersicht

Einleitung

Text

Fundamente

Im Fertigteilbau wird zwischen Köcher- und Blockfundamenten unterschieden. Beide Varianten stellen eine Steckverbindung zwischen Stütze und Fundament dar. Auf der Baustelle werden die Fertigteilfundamente in der Regel auf einer Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und einer darüber liegenden, ca. 3 cm starken Ausgleichsschicht aus Sand positioniert. Anschließend werden die Fertigteilstützen in die dafür vorgesehenen Fundamentaussparungen eingestellt und vermörtelt. Mithilfe dieser Verbindung, lassen sich die am Stützenfuß entstehenden Schnittgrößen in die Fundamente einleiten. Somit kann auf eine klassische zugfeste Verbindung, zwischen Stütze und Fundament mittels Anschlussbewehrung verzichtet werden [9].

Köcherfundamente

Köcherfundamente bestehen aus einem Fundamentquader und einem oben aufgesetzten Becher, welcher innen eine glatte oder verzahnte Oberfläche aufweist [3]. Bei einem glatten (unverzahnten) Köcher wird die Stützennormalkraft per Spitzendruck in das Fundament eingeleitet. Diese Variante erfordert einen dicken Fundamentquader, welcher eine große Bauhöhe und großes Gewicht mit sich bringt. Besonders wichtig ist die Kraftübertragung (Zugkräfte) zwischen Stütze und Fundament. Hierfür ist ein verzahnter Köcher wesentlich besser geeignet als ein unverzahnter. Bei verzahnten Köcherfundamenten werden die Kräfte über die gesamte Höhe der Verzahnung (Mantelreibung) eingeleitet [9]. Wenn aus bestimmten Gründen keine kompletten Fundamente benötigt werden, können einzelne Köcherhälse zu Einsatz kommen. Diese werden als Fertigteil auf die Baustelle geliefert und in die vor Ort hergestellte Bodenplatte eingebaut [20]. Die Köcherverzahnung kann mit Hilfe einer verlorenen Schalung hergestellt werden. Typische Schalkörper sind trapezförmige Blechschalungen, gewellte Vierkantblechrohre oder Kunststoffschalungskästen [9][3].

Blockfundamente

Das Blockfundament ist im Prinzip eine Weiterentwicklung des Köcherfundamentes. Es besteht ebenfalls aus einem dicken Fundamentblock, hat aber anstelle eines aufgesetzten Köchers, einen eingelassenen Köcher. Somit lassen sich geringere Fundamentabmessungen und eine flachere Gründung realisieren [3]. Die Kraftübertragung, muss aufgrund der geringen Fundamentstärke unterhalb der Stütze per Mantelreibung erfolgen. Deshalb ist eine horizontal umlaufende Verzahnung am Stützenfuß und in der Fundamentaussparung zwingend notwendig [9]. Generell lässt sich sagen, dass die Herstellung eines Blockfundamentes wesentlich wirtschaftlicher ist als die eines Köcherfundamentes. Denn auf den schalungs- und bewehrungstechnischen Aufwand des aufgesetzten Köchers kann verzichtet werden [3]. Jedoch hat das Blockfundament nicht nur Vorteile. Beispielsweise besteht durch eine zu geringe Fundamentstärke unterhalb der Stütze, einer zu hohen Stützeneigenlast und einem noch nicht ausgehärteten Mörtel die Gefahr des Durchstanzens [9].

Stützen

Stahlbetonfertigteilstützen finden im Industrie- und Gewerbebau, sowie bei Geschossbauten Anwendung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Tragstruktur von Bauwerken und sorgen für den vertikalen Lastabtrag. Standardmäßige Fertigteilstützen haben einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, aber auch Sonderformen wie beispielsweise runde oder ovale Querschnitte sind möglich.

Stützen mit rechteckigem Querschnitt

Rechteckige und quadratische Stützen werden meistens liegend in einer Schalung gefertigt. Standardmäßige Stahlbetonrechteckstützen können eine Stützenlänge von bis zu 34 m und eine Kantenlänge von 0,20 m bis 1,30 m aufweisen [2]. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren. Generell lässt sich sagen, dass bei Industrie- und Gewerbebauten hauptsächlich der Rechteckquerschnitt verwendet wird. Bei Geschossbauten des üblichen Hochbaus wird die quadratische Form mit konstantem Querschnitt über alle Geschosse bevorzugt. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe von Konsolen einheitliche Auflagerungs- und Anschlusspunkte entstehen [3]. Bei der Herstellung ist es schalungstechnisch am günstigsten, wenn man Konsolen möglichst nur an zwei gegenüberliegenden Seiten oder an drei Seiten anordnet. Vierseitige Konsolen sind schalungs- und bewehrungstechnisch sehr aufwändig und nur in seltenen Ausnahmefällen zu empfehlen [3]. Geschossbauten mit bis zu fünf Stockwerken können mit durchgehenden Stützen, ohne zu stoßen ausgeführt werden.

Stützen mit rundem Querschnitt

Der Einsatz von runden Stützen hat sich in der Baubranche ebenfalls etabliert. Häufig werden sie, trotz ihrer hohen Fertigungskosten als gestalterisches Element eingesetzt. Sie können in einer stehenden Schalung gefertigt werden, haben dann jedoch den Nachteil, dass sie nur geschosshoch ausgeführt werden können. Dementsprechend müssen sie für den Einsatz bei Geschossbauten oft gestoßen werden [3]. Eine besondere Art von Stahlbetonfertigteilen, ist die Schleuderbetonstütze. Sie wird liegend im Schleuderverfahren gefertigt und weist im Inneren einen Hohlraum auf. Mit diesem Fertigungsverfahren können runde, quadratische und ovale Stützen gefertigt werden. Des Weiteren lässt sich eine hohe Betonfestigkeit und eine gute Sichtbetonqualität realisieren [3]. Standardmäßige runde Schleuderbetonstützen können einen Durchmesser von 0,20 m bis zu 1,10 m aufweisen. Stützenlängen von bis zu 30 m sind möglich. In Sonderfällen können diese Abmessungen variieren [link]. https://www.spannverbund.com/wp-content/uploads/2022/02/211213_Vorbemessungstabelle-Schleuderbetonstuetze.pdf

Träger und Binder

Balkenelemente wie Fertigteilträger und Binder aus Stahlbeton bilden zusammen mit den Stützen die Tragstruktur eines Bauwerkes. Sie dienen dabei hauptsächlich als horizontale Tragelemente zur Auflagerung von Decken- und Dachelementen, Stahlkonstruktionen sowie als Aussteifung des Bauwerks [5].

Träger

Stahlbetonträger gibt es in verschiedenen Querschnittsformen, darunter rechteckige, L-förmige und kreuzförmige Profile. Die Abmessungen der Träger sind in der Regel auf eine Breite von 1,50 m und eine Höhe von 1,80 m begrenzt. Mit Hilfe von Spannbeton können Längen bis zu 34 m erreicht werden. Um haustechnische Leitungen im Gebäudeinneren unterzubringen, können runde und eckige Aussparungen in den Trägern vorgesehen werden [5].

Binder

Stahlbetonbinder tragen die Dacheindeckung. Diese besteht bei Industrie- und Gewerbebauten für gewöhnlich aus Trapezblechprofilen oder Porenbetonplatten. Die Binder gibt es als I- und T-Profile, wobei das T-Profil die wirtschaftlichste Querschnittsform darstellt [3]. Aus statischen Gründen wird eine Stegbreite von 0,50 m und eine Gurtbreite von 1,00 m sowie eine Höhe von 2,50 m nur in Ausnahmefällen überschritten. Wirtschaftliche Spannweiten für Stahlbetonbinder sind 12 bis 24 m [7]. Mit vorgespannter Bewehrung sind Spannweiten bis zu 40 m möglich. Die Dachneigung kann durch eine Schrägstellung des Binders oder durch unterschiedliches Ausklinken der Pfetten erreicht werden. Aussparungen für haustechnische Leitungen sind ebenfalls möglich [3].

Deckenelemente

Fertigdecke

Die Fertigdecke wird voll maschinell hergestellt und ist, wenn sie in hohen Stückzahlen produziert wird, eines der wirtschaftlichsten Deckensysteme. Die Hohlräume bringen bis zu 40% Material- bzw. Gewichtsersparnis gegenüber Massivplatten. Es wird grundsätzlich zwischen schlaff bewehrten und vorgespannten Platten unterschieden [3]. Schlaff bewehrte Fertigdecken werden in einer speziellen Betonier- und Rohrziehanlage im Umlaufverfahren hergestellt. In der Regel ist hier eine Längs-, Quer- und Bügelbewehrung erforderlich. Die Fertigdecken gibt es mit einer Breite bis 2,50 m, einer Deckenstärke bis 0,30 m und einer Spannweite bis zu 10 m [3]. Bei einer vorgespannten Fertigdecke besteht die Bewehrung ausschließlich aus längs vorgespannten Drähten oder Litzen. Die Herstellung kann mit Hilfe von Extrudern oder Gleitfertigern auf langen Spannbahnen erfolgen [9]. Die Spannbetonhohlplatten haben eine maximale Breite von 1,20 m, eine Deckenstärke von 0,16 – 0,50 m und eine Spannweite bis zu 22 m [10].

Rippenplatte

Durch die Kombination von Platte und Unterzug entsteht eine so genannte TT-Doppelsteg-Platte, die in der Lage ist, wesentlich größere Spannweiten zu überbrücken und größere Lasten abzutragen als eine ebene Platte [9]. Sie werden mit schlaffer Bewehrung in langen Schalungen oder vorgespannt in einem Spannbett gefertigt [3].

Um im eingebauten Zustand eine ausreichende Übertragung von Schub- und Querkräften zu ermöglichen, wird eine Fugenverzahnung erzeugt, in dem die seitliche Schalung des Plattenrandes eine profilierte Oberfläche erhält. Des Weiteren lässt sich die gewünschte Platten- und Stegbreite mit Hilfe einer seitlich verstellbaren Seitenschalung einstellen [9]. Um die Elemente nach dem Erhärten aus der starren Schalung zu heben, haben die Stege meistens einen nach unten verjüngten Querschnitt (1:20). Die Platten werden meistens mit einem 6 cm starken Plattenspiegel gefertigt, der als verlorene Schalung für die später aufgebrachte Ortbetonschicht dient. Die Ortbetonschicht wird ebenfalls bewehrt, um unter anderem eine Scheibenwirkung zu erzielen [3].

Die TT-Doppelstegplatten können mit einer Breite bis 3,00 m, einer Höhen bis 0,80 m und einer maximalen Spannweiten von bis zu 25 m hergestellt werden. Die Stege haben einen maximalen Achsabstand von 1,30 m [10]. Um Bauhöhe zu sparen, können die Stege im Bereich des Auflagers etwas ausgeklinkt werden. Die sogenannte Spiegelauflagerung hat die Besonderheit, dass der Steg bis zur Unterkante der Platte ausgeklinkt wird. Dieses ist sinnvoll, wenn nur sehr geringe Auflagerkräfte wirken [9].

Es können auch einstegige T-Platten hergestellt werden. Diese finden ihre Anwendung als Auswechselplatte in Deckensystemen mit TT-Platten oder werden als stehende Wandelemente für Hochregallager eingesetzt [3].

Elementdecke

Bei der Elementdecke (oder auch Gitterträgerdecke genannt) handelt es sich um eine ca. 5 cm starke Fertigteilplatte mit einer Breite bis 3 m [13]. Diese Fertigteilplatte enthält schon ihre statisch erforderliche untere Bewehrung und dient später als Schalung für den Ortbeton. Um die dünnen Fertigteilplatten gut handhaben zu können, werden sie mit biegesteifer Bewehrung in Form von Gitterträgern versehen. Im Montagezustand dient der freiliegende Obergurt der Gitterträger als Druckzone. Die beiden bereits einbetonierten Untergurte können der statisch erforderlichen Zugbewehrung angerechnet werden. Eine ausreichende Verbindung zwischen Fertigteil und dem Ortbeton wird durch die diagonalen Streben der Gitterträger und die raue Oberseite der Platte gewährleistet. So kann die Decke als eine Massivplatte, die in einem Arbeitsgang hergestellt wird, bemessen werden. Jedoch müssen hier die jeweiligen Bauaufsichtlichen Zulassungen der Hersteller berücksichtigt werden. Um eine Durchlaufwirkung der Decke zu erreichen, kann auf der Baustelle einfach eine obere Bewehrung auf die Gitterträger montiert werden. Mit Hilfe von speziellen Gitterträgern können Elementdecken bis zu 5 m Spannweite ohne jegliche Art von Montageunterstützung eingebaut werden. Diese Gitterträger haben ein U-förmiges knickstabiles Stahlblechprofil anstatt eines stabförmigen Obergurts verbaut, welches gleichzeitig mit der Fertigplatte ausbetoniert wird. Diese Deckenart ist besonders wirtschaftlich, wenn es sich um Bauwerke mit großen Geschosshöhen handelt und der Mehrpreis des Gitterträgers geringer ist als die Kosten für die Montageunterstützung [3]. In der Regel sind die Decken einachsig gespannt und schlaff bewehrt. Es sind wirtschaftliche Stützweiten bis 7,50 m erreichbar. Zweiachsig gespannte Decken mit Stützweiten bis 10 m sind heute auch keine Seltenheit mehr [13]. Vorgespannte Elementdecken werden ebenfalls angeboten, mit denen noch größere Stützweiten erreicht werden können. Generell entsteht durch die Montage von Elementdecken eine längere Bauzeit als bei anderen Deckenarten in Fertigteilbauweise. Jedoch bringen sie auch einige Vorteile mit sich. So können beispielsweise aufgrund des geringen Gewichtes großflächigere Elemente verbaut werden, die weniger Fugen und kaum vertikale Versprünge aufweisen. Des Weiteren lässt sich so eine Deckenscheibe leichter ausbilden, die auch nicht-ruhende Verkehrslasten aufnehmen kann [9].

Quellen

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