II

Jose luis Moro

Baukonstruktion vom Prinzip zum Detail

Band 1 Grundlagen

mit

Matthias Rottner

Semes Alihodzic

Matthias Weißbach

Vorwort von Jörg Schlaich

~ Springer

x

INHALTSÜBERSICHT VI Herste

VII Aufbai

VIII Primär VIII-1 Grundl, VIII-2 Typen VIII-3 Verforr VIII-4 GründL

Die einzelnen Kapitel wurden von Prof. Jose Luis Moro und den in Klammern aufgeführten Mitautoren erarbeitet. Die Gesamtredakti­ IX Bauwl on wurde von Dr. Bemes Alihodzic durchgeführt. IX-1 Mauer

IX-2 Holzba IX-3 Stahlb, IX-4 Fertigt

BAND 1 GRUNDLAGEN Konstruieren IX-5 Ortbet

11 Struktur X FlächE 11-1 Ordnung und Gliederung 11-2 Industrielles Bauen 11-3 Maßordnung

XI Verbir 11I Stoffe XI-1 Grund 111-1 Materie XI-2 Kraftü 111-2 Werkstoff XI-3 Fügev 111-3 Stein XI-4 Zusarr 111-4 Beton XI-5 An- ur 111-5 Holz XI-6 Fügen 111-6 Stahl XI-7 Fügen 111-7 Bewehrter Beton (mit Matthias Rottner) XI-8 Fügen 111-8 Kunststoff 111-9 Glas XII Äuße

XII-1 Grund IV Bauprodukte (mit Matthias Rottner) XII-2 Erdbe IV-1 Künstliche Steine XII-3 Schall IV-2 Holzprodukte XII-4 Mehr~

IV-3 Stahlprodukte XII-5 Rippe IV-4 Glasprodukte XII-6 Punkt IV-5 Kunststoffprodukte XII-7 Addie

XII-8 Meml V Funktionen XII-9 Öffnu V-1 Spektrum V-2 Kraft leiten (mit Dr. Matthias Weißbach) XIII Inner V-3 Thermohygrische Funktionen XIII-1 Grunc V-4 Schallschutz XIII-2 Horizi V-5 Brandschutz XIII-3 Vertik V-6 Dauerhaftigkeit (mit Matthias Rottner) XIII-4 Öffm

...

XI

Jro und den in ;esamtredakti-

VI

VII

VIII VIII-l VIII-2 VIII-3 VIII-4

IX IX-l IX-2 IX-3 IX-4 IX-5

X

XI XI-l XI-2 XI-3 XI-4 XI-5 XI-6 XI-7 XI-8

XII XII-l XII-2 XII-3 XII-4 XII-5 XII-6 XII-7 XII-8 XII-9

XIII XIII-l XIII-2 XIII-3 XIII-4

Herstellung von Flächen BAND 2 KONZEPTION

Aufbau von Hüllen

Primärtragwerke (mit Or. Matthias Weißbach) Grundlagen Typen Verformungen Gründung

Bauweisen (mit Matthias Rottner) Mauerwerksbau Holzbau Stahlbau Fertigteilbau Ortbetonbau

Flächenstöße

Verbindungen (mit Or. Matthias Weißbach) Grundlagen des Fügen Kraftübertragung Fügeverfahren Zusammensetzen An- und Einpressen Fügen durch Urformen Fügen durch Umformen Fügen durch Stoffvereinigen

BAND 3 UMSETZUNG

Äußere Hüllen (mit Matthias Rottner) Grundsätzliches Erdberührte Hüllen Schalensysteme Mehrschichtverbundsysteme Rippensysteme Punktgehaltene Hüllen Addierte Funktionselemente Membransysteme Öffnungen

Innere Hüllen Grundsätzliches Horizontale Raumabtrennungen Vertikale Raumabtrennungen Öffnungen

i

XII Inhaltsverzeichnis Band 1

KONSTRUIEREN 1. Der Begriff der Konstruktion 2 1. Technisch­1.1 Herstellung von Gebäuden 2 1.2 Definition des Begriffs Konstruieren 2 2. Handwerkl

2. Der Prozess des Konstruierens 4 3. Industriell. 2.1 Planen, Entwerfen, Konstruieren 4 3.1 Industri 2.2 Phasen des Konstruktionsprozesses 6 3.2 Merkm 2.3 Methodik des Konstruierens 8

4. Industrielll 3. Entwerfen und Konstruieren 10 4.1 Grunds

3.1 Einfluss der Konstruktion auf den Entwurf 10 4.2 Einsatz 3.1.1 Der Begriff der Bauweise 11 gesteu 3.1.2 Historische und traditionelle Bauweisen 11 4.3 Transp< 3.1.3 Moderne Bauweisen 12 4.4 Monta~

3.1.4 Kategorien von Bauweisen 13 3.1.5 Bedeutung von Bauweisen für den Planer 13 5. Die Monta

3.2 Einfluss des Entwurfs auf die Konstruktion 13 3.3 Harmonislerung von Entwurf und Konstruktion 14 Anmerkungen 3.4 Heutige Verhältnisse 14

4. Prinzipien des Konstruierens 15 1. Modulare· 4.1 Grundsätzliches 15 1.1 Maß- u 4.2 Historische und moderne Prinzipien d. Konstruierens 16 1.2 Grundr 4.3 Der Weg vom Prinzip zum Detail und umgekehrt 16

2. Maßsystel Anmerkungen 17 2.1 Das ok

2.2 Mauer: 11 STRUKTUR 2.3 Mauer

2.4 Moduli 11-1 Ordnung und Gliederung 1. Ordnung einer Baustruktur 20 2.4.1 (

1.1 Ordnung nach formalen Gesichtspunkten 20 2.4.2 f 1.2 Ordnung nach funktionalen Gesichtspunkten 21 2.4.3 \ 1.3 Ordnung nach konstruktiven Gesichtspunkten 22

3. Der Rastel 2. Gliederung einer Baustruktur 24 3.1 Bautei

2.1 Gliederung nach formalen Gesichtspunkten 24 3.2 Raster 2.2 Gliederung nach funktionalen Gesichtspunkten 24

2.2.1 nach Hauptfunktionen 24 4. Maßtoler~

2.2.2 nach baulicher Einzelfunktion 25 BauteilstC 2.2.3 nach Grad und Qualität der Anforderung 26 4.1 Tolerar

2.3 Gliederung nach konstruktiven Gesichtspunkten 27 4.2 Maßto 2.3.1 aus Einschränkungen des Werkstoffs 27 2.3.2 aus dem Bauprinzip 27 Anmerkunger 2.3.3 aus der industriellen Herstellung 30 2.3.4 aus der Organisation des Bauvorgangs 30

2.4 Klassifizierung von Bauteilen nach ihrer konstruktiven Komplexität 31

1. Stoffe im Anmerkungen 34

2. Energetis

..

Band 1 XIII

2 1. Technisch-kulturelle Entwicklungsstufen 36 11-2 Industrielles Bauen 2 2 2. Handwerkliche Produktion 36

4 3. Industrielle Produktion 40 4 3.1 Industrielle Revolution 40 6 3.2 Merkmale industrieller Produktion 40 8

4. Industrielles Bauen 42 10 4.1 Grundsätze industriellen Bauens 42 10 4.2 Einsatz neuer digitaler Planungs- und digital 11 gesteuerter Fertigungstechniken im Bauwesen 45

n 11 4.3 Transport 46 12 4.4 Montage 46 13

,er 13 5. Die Montagefuge im industriellen Bauen 47 13

)n 14 Anmerkungen 48 14

15 1. Modulare Ordnung einer Gebäudestruktur 50 11-3 Maßordnung 15 1.1 Maß- und Modulordnungen im Bauwesen 50

ruierens 16 1.2 Grundmaße und Baumaße 52 3hrt 16

2. Maßsysteme 53 17 2.1 Das oktametrische Maßsystem 53

2.2 Mauerschichten und -verbände 54 2.3 Mauerverbände - Beispiele 54 2.4 Modulordnung nach DIN 18000 58

20 2.4.1 Grundmodul 58 20 2.4.2 Horizontale Koordination 58 21 2.4.3 Vertikale Koordination - Ergänzungsmaße 58 22

3. Der Raster 60 24 3.1 Bauteilbezug zum Raster 60 24 3.2 Rasterüberlagerungen 64

in 24 24 4. Maßtolercrnzen . maßliche Koordination an 68 25 Bauteilstößen

~ 26 4.1 Toleranzarten 68 en 27 4.2 Maßtoieranzen, Begriffe; Beispiel: Einbau Fenster 70

27 27 Anmerkungen 75 30 30

'uktiven 11I STOFFE 31

1. Stoffe im Bauwesen 78 11I-1 Materie 34

2. Energetische Wirkungen 78

XIV Inhaltsverzeichnis

3. Elementarteile

4. Chemische Bindungskräfte

5. Grundpartikel der Materie

6. Aggregatzustände

7. Die stofflichen Bindungsarten 7.1 Atombindung 7.2 Ionenbindung 7.3 Metallbindung 7.4 Nebenvalenzbindungen

8. Die molekulare Stoffstruktur 8.1 Kristalle 8.2 Amorphe Stoffe 8.3 Organische Molekülketten

9. Das Stoffgefüge 9.1 Mineralische Stoffe

9.1.1 Natürliches Gestein 9.1.2 Künstliches Gestein

9.2 Metallische Stoffe 9.3 Organische Stoffe

9.3.1 Holz 9.3.2 Kunststoffe

10. Grenzflächen

11.Verformungen 11.1 Temperaturdehnung 11.2 Elastische Verformung

11.2.1 Spannungs-Dehnungs-Diagramm 11.3 Plastische Verformung

11.3.1 Lastunabhängige plastische Verformungen 11.3.2 Lastabhängige plastische Verformungen 11.3.3 Bedeutung plastischer Verformungen

12. Bruch

13. Zersetzungsprozesse

14. Brandeinwirkung

Anmerkungen

80

80

82

82

82 83 84 84 86

86 88 90 90

92 92 92 94

104 104 106 106

110

112 114 114 114 116 116 116 120

122

124

128

129

Band 1

1. Werkstoff,

2. Werkstoff

3. Materialgl

4. Klassifika1

1. Geschieht

2. Technisch

3. Zusamme

4. Klassifika' 4.1 Natur~

4.2 Künstl

5. Mechanis

6. Verformu 6.1 Lastur 6.2 Lastat

6.2.1

7. Konstrukl

8. ZusammE

9. Kennwert

Anmerkunge

1. Geschich'

2. ZusammE

3. Materials

4. Mechani!

5. Verformu 5.1 Lastu 5.2 Lastal

5.2.1

6. Konstruk

lIIIIro

Band 1 xv

1. Werkstoffe im Bauwesen 132 11I-2 Werkstoff80

2. Werkstoffe für Primärtragwerke 13380

3. Materialgerechtigkeit 13382

4. Klassifikation der Werkstoffe für Primärtragwerke 13682

82 1. Geschichtliche Entwicklungsstufen 138 11I-3 Stein83

84 2. Technische Entwicklungsstufen von Mauerwerk 13884

86 3. Zusammensetzung des Mörtels 143

86 4. Klassifikation der Steine 14388

4.1 Natursteine 14390 4.2 Künstliche Steine 14490

5. Mechanische Eigenschaften 14592 92

6. Verformungsverhalten 14892 6.1 Lastunabhängige Verformungen 14894 6.2 Lastabhängige Verformungen 148104

6.2.1 Spannungs-Dehnungs-Diagramm 148104 106

7. Konstruktive Folgerungen 149106

8. Zusammenfassung Mauerwerk 150110

9. Kennwerte 152112 114

Anmerkungen 152114 114 116

1. Geschichtliche Entwicklungsstufen 154 11I-4 BetonJngen 116 gen 116

2. Zusammensetzung 154) 120

3. Materialstruktur 155122

4. Mechanische Eigenschaften 155124

5. Verformungsverhalten 156128 5.1 Lastunabhängige Verformungen 156 5.2 Lastabhängige Verformungen 156129

5.2.1 Spannungs-Dehnungs-Diagramm 156

6. Konstruktive Folgerungen 157

:I

XVI Inhaltsverzeichnis Band 1

7. Zusammenfassung 158 9. Konstrukt

8. Kennwerte 160 10. Zusamme

Anmerkungen 160 11. Kennwert,

Anmerkungen 11I-5 Holz 1. Geschichtliche Entwicklungsstufen 162

2. Materialstruktur 162 1. Geschichtl 2.1 Makroskopischer Aufbau 162 2.2 Mikroskopischer und submiskroskopischer Aufbau 164 2. Mechanisc

3. Allgemeine Eigenschaften 164 3. Verformun 3.1 Lastunc

4. Mechanische Eigenschaften 166 3.2 Lastabt

5. Verformungsverhalten 168 4. Brandschu 5.1 Lastunabhängige Verformung 168 5.2 Lastabhängige Verformung 169 5. Dauerhafti

6. Konstruktive Folgerungen 170 6. Konstrukti

7. Zusammenfassung 171 7. Neue EntVl 7.1 Hochlei

8. Kennwerte 172 7.1.1 j

7.1.2 Anmerkungen 172 7.2 Faserbl

7.2.1 J

7.2.2 ( 11I-6 Stahl 1. Geschichtliche Entwicklungsstufen 174 7.2.3

7.2.4 2. Zusammensetzung 174 7.2.5

7.2.6 ~

3. Materialstruktur 174 7.3 Selbst\, 7.3.1 !

4. Klassifikation der Stähle 176 7.3.2 , 7.3.3 !

5. Allgemeine Eigenschaften 177 7.3.4 7.3.5 \

6. Fertigungsverfahren 179 7.3.6 6.1 Warmverformung 179 7.3.7 6.2 Kaltverformung 180 7.3.8 6.3 Gießen 182 7.3.9

7.3.10 7. Mechanische Eigenschaften 182 7.3.11

8. Verformungsverhalten 183 8. Zusammel 8.1 Lastunabhängige Verformung 183 8.2 Lastabhängige Verformung 183 9. Kennwert4

f

(

Band 1 XVII

158 9. Konstruktive Folgerungen 184

160 10. Zusammenfassung 189

160 11. Kennwerte 189

Anmerkungen 190 162

162 1. Geschichtliche Entwicklungsstufen 192 11I-7 Bewehrter Beton 162

l.ufbau 164 2. Mechanische Eigenschaften 192

164 3. Verformungsverhalten 194 3.1 Lastunabhängige Verformung 194

166 3.2 Lastabhängige Verformung 194

168 4. Brandschutz 195 168 169 5. Dauerhaftigkeit 195

170 6. Konstruktive Folgerungen zum Stahlbeton 196

171 7. Neue Entwicklungstendenzen im Betonbau 198 7.1 Hochleistungsbeton (H LB) 198

172 7.1.1 Allgemeines 198 7.1.2 Bestandteile von HLB 199

172 7.2 Faserbetone 200 7.2.1 Allgemeines 200 7.2.2 Glasfasermodifizierter Beton (FMB) 200

174 7.2.3 Glasfaserbeton (GFB) 201 7.2.4 Textilbewehrter Beton 201

174 7.2.5 Stahlfaserbeton (SFB) 202 7.2.6 Kunststofffasermodifizierter Beton 204

174 7.3 Selbstverdichteter Beton (SVB) 205 7.3.1 Allgemeines 206

176 7.3.2 Zusammensetzung 206 7.3.3 Anforderungen an die Verarbeitbarkeit 206

177 7.3.4 Fließfähigkeit 207 7.3.5 Viskosität 207

179 7.3.6 Gefügestabilität 207 179 7.3.7 Blockierneigung 207 180 7.3.8 Selbstentlüftungsfähigkeit 207 182 7.3.9 Selbstnivellierungsfähigkeit 208

7.3.10 Sichtbetoneignung 208 182 7.3.11 Fertigteilbau mit SVB 208

183 8. Zusammenfassung 208 183 183 9. Kennwerte 210

XVIII In haltsverzeichnis Band 1

11I-8 Kunststoff 1. Geschichtliche Entwicklungsstufen 212

2. Materialstruktur 212 1. Geschich

3. Allgemeine Eigenschaften 214 2. Gebrannt

4. Mechanische Eigenschaften 215 2.1 Ausge 2.2 HerstE

5. Einige baurelevante Kunststoffe 5.1 Polyethylen (PE) 5.2 Polypropylen (PP) 5.3 Polyvinylchlorid (PVC) 5.4 Polystyrol (PS)

216 216 217 218 219

2.3 Färbul 2.4 Auswi 2.5 Nennr 2.6 Ziegel 2.7 SondE

5.5 Polymethylmethacrylat (PMI'v1A) 5.6 Polytetrafluorethhylen (PTFE)

220 221

3. Ungebran 3.1 Kalksa

5.7 Polyamid (PA) 5.8 Polyurethan (PU) 5.9 Polycarbonat (PC) 5.10 Polyisobutylen (PIB) 5.11 Ungesätigte Polyesterharze (UP) 5.12 Silikon (SI)

222 223 223 223 224 224

3.1.1 3.1.2 3.1.3

3.2 Porenl 3.2.1 3.2.2

Anmerkungen 225 3.2.3

3.3 Beton 3.3.1

11I-9 Glas 1. Geschichtliche Entwicklungsstufen 228 3.3.2 3.3.3

2. Zusammensetzung 228 3.4 Hüttel

3.4.1

3. Materialstruktur 228 3.4.2

3.5 MantE

4. Klassifikation der Gläser 228 4. Mauermö

5. Allgemeine Eigenschaften 230 4.1 Norm, 4.2 Leicht

6. Mechanische Eigenschaften 232 4.3 Dünnt

4.3.1

7. Bruchverhalten 233 4.4 Mitteil 4.5 Vorma

8. Verformungsverhalten 233 4.6 Sonsti

9. Konstruktive Folgerungen 234 5. Mineralpl

Wärmedä

10. Kennwerte 236 5.1 Außer 5.2 Innenr

Anmerkungen 237 5.3 Ausga 5.4 Putzm 5.5 Liefen 5.6 Putzal 5.7 Anwel

5.7.1

-

Band 1 XIX

212 IV BAU PRODUKTE

212 1. Geschichte der künstlichen Steine 240 IV-1 Künstliche Steine

214 2. Gebrannte Ziegel 242 2.1 Ausgangsstoffe 242

215 2.2 Herstellung 242 2.3 Färbung 242

216 2.4 Auswahlkriterien 242 216 2.5 Nennmaße und Kenngrößen 243 217 2.6 Ziegelformen 244 218 2.7 Sonderziegel 247 219 220 3. Ungebrannte Mauersteine 248 221 3.1 Kalksandsteine 248 222 3.1.1 Kurzbezeichnungen 248 223 3.1.2 Steinformate 248 223 3.1.3 Kennwerte 249 223 3.2 Porenbetonsteine 250 224 3.2.1 Kurzbezeichnungen 250 224 3.2.2 Kennwerte 250

3.2.3 Porenbeton als Baumaterial 250 225 3.3 Beton- und Leichtbetonsteine 252

3.3.1 Kurzbezeichnungen 252 3.3.2 Kennwerte 252

228 3.3.3 Bauen mit Steinen und Platten 253 3.4 Hüttensteine 254

228 3.4.1 Kurzbezeichnungen 254 3.4.2 Kennwerte 254

228 3.5 Mantelbausteine 254

228 4. Mauermörtel 255 4.1 Normalmörtel (NM) 256

230 4.2 Leichtmörtel (LM) 256 4.3 Dünnbettmörtel (DM) 256

232 4.3.1 Vermauern von porosiertem Ziegel mauerwerk 258 4.4 Mittelbettmörtel (MM) 258

233 4.5 Vormauermörtel (VM) 258 4.6 Sonstige spezielle Mörtel 258

233

5. Mineralputze, Kunstharzputze und 234 Wärmedämmverbundsysteme 260

5.1 Außenputze 260 236 5.2 Innenputze 260

5.3 Ausgangsstoffe 260 237 5.4 Putzmörtelgruppen 260

5.5 Lieferung und Anwendung 262 5.6 Putzaufbau 262 5.7 Anwendung verschiedener Putzarten 264

5.7.1 Wärmedämmverbundsystem (WDVS) 264

xx inhaltsverzeichnis Band 1

Anmerkungen 266 2. WarmgeVli 2.1 Flache 2.2 Profile

IV-2 Holzprodukte 1. Charakteristische Eigenschaften von Holz 268 2.2.1 1.1 Übersicht der Holzprodukte 268 2.2.2

2.2.3 2. Vollhölzer 270 2.3 Hohlpr

2.1 Baurundholz 270 2.4 Trägen 2.2 Schnittholz 270 2.4.1

2.2.1 Sortierklassen 270 2.4.2 2.2.2 Sortiermerkmale 271 2.4.3 2.2.3 Querschnittsformen 272

2.3 Brettschichtholz 272 3. Kaltprofile 3.1 Kaltum

3. Holzwerkstoffplatten 274 3.2 Kaltgeli 3.1 Lagenholzwerkstoffe 274 3.3 Kaltgef

3.1.1 Furniersperrholz (FU) 274 3.3.1 3.1.2 Schichtholz (SCH) 274 3.1.3 Mehrlagen-Massivholz 276 3.3.2

3.2 Spanplatten 276 3.3.3 \ 3.2.1 Spanstreifenhölzer 276 3.3.4 3.2.2 Langspanplatten (OSB) 276 3.3.5 3.2.3 Flachpressplatten (FPY) 278

3.3 Holzfaserplatten 278 4. Metallisch 3.3.1 Poröse Holzfaserplatten (SB) 4.1 Gussei:

Holzfaserdämmplatten (H FD) 278 4.2 Gussei: 3.3.2 Harte und mittelharte Holzfaserplatten 278 4.3 Tempel 3.3.3 Mitteldichte Holzfaserplatten (MDF) 280 4.4 Stahlgu

3.4 Holzwolle-Leichtbauplatten (HLW) 280 5. Stranggep

4. Zusammengesetzte Querschnitte 282 4.1 Geleimte Profilträger 282 6. Weitere St

4.1.1 Trigonit-Holzleimbauträger 282 4.1.2 Wellstegträger 282 7. Betonstahl 4.1.3 Träger mit Plattenstegen 282 7.1 Betons'

4.2 Fachwerkträger-Sonderbauweisen 282 7.2 Betons1 4.2.1 Nagelplattenbinder 282 7.3 Spanns 42.2 Greimbinder 282 7.4 Seile, B

Anmerkungen 284 Anmerkungen

IV-3 Stahlprodukte 1. Geschichte der Herstellung bon Eisen- und 1. Geschichtl Stahlprodukten 286 Raumabsc 1.1 Vorteile des Stahlbaus 287 1.1 HeutigE 1.2 Baustähle 288 1.1 .1 C

1.2.1 Warmgewalzter unlegierter Baustahl 289 1.1.2 F 1.2.2 Schweißgeeignete Feinkornstähle 289 1.2.3 Wetterfeste Baustähle 289 2. Wichtige K 1.2.4 Nichtrostende Stähle 289 2.1 g - Wer

t f

...

T I

I

266

268 268

270 270 270 270 271 272 272

274 274 274 274 276 276 276 276 278 278

278 in 278

280 280

282 282 282 282 282 282 282 282

284

286 287 288 289 289 289 289

Band 1 XXI

2. Warmgewalzte Baustahlerzeugnisse 290 2.1 Flacherzeugnisse 290 2.2 Profilerzeugnisse 292

2.2.1 Stabstahl 292 2.2.2 Formstahl 292 2.2.3 Breitflanschstahl 292

2.3 Hohlprofilerzeugnisse (Rohre) 292 2.4 Trägertypen im Stahlbau 292

2.4.1 I-Träger (Schmaler I-Träger) 292 2.4.2 IPE - Profil (Mittelbreiter I-Träger) 292 2.4.3 IPB - Profil (Breitflanschträger) oder HE-Reihe 292

3. Kaltprofile 293 3.1 Kaltumgeformte Hohlprofile 293 3.2 Kaltgewalzte Trapezbleche 293 3.3 Kaltgeformte Stahlprofile 294

3.3.1 Technische Entwicklungsstufen von Trapezblech 294

3.3.2 Tragfähigkeit unterschied!. Trapezbleche 294 3.3.3 Verbunddeckenprofile 294 3.3.4 Kassettenaußenwand / Stahlkassetten 294 3.3.5 PU R-Sandwichelemente / -Paneele 296

4. Metallische Gusswerkstoffe 296 4.1 Gusseisen mit Lamellengraphit (GJU 298 4.2 Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) 298 4.3 Temperguss (GJM) 298 4.4 Stahlguss 300

5. Stranggepresste Metallprofile 300

6. Weitere Stahlprodukte 300

7. Betonstahl 300 7.1 Betonstahl nach DIN 488 300 7.2 Betonstahlfasern 302 7.3 Spannstähle im Spannbetonbau 302 7.4 Seile, Bündel und Kabel 304

Anmerkungen 306

1. Geschichtliche Entwicklung des transparenten IV-4 Glasprodukte Raumabschlusses 308 1.1 Heutige Verfahren zur Glasherstellung 309

1.1.1 Gussglasverfahren 310 1.1.2 Float-Verfahren 310

2. Wichtige Kennwerte 311 2.1 9 - Wert 311

XXII Inhaltsverzeichnis Band 1

2.2 U - Wert 311

3. Funktionsgläser 312 1. Hierarchie 3.1 Isoliergläser 312 1.1 Die Nu

3.1.1 Wä rmesch utzg läser 313 1.2 Baulicr 3.1.2 Sonnenschutzgläser 314 1.3 Baulicr 3.1.3 Schallschutzgläser 314 3.1.4 Isolierverglasung mit Lichtumlenkung 315 2. Die Haupt 3.1.5 Sichtschutzgläser 316 2.1 Tragen

3.2 Sicherheitsgläser 316 2.2 Einhüll 3.2.1 Einscheibensicherheitsglas (ESG) 318 2.3 Ver- ur 3.2.2 Verbundsicherheitsglas (VSG) 318 3.2.3 Teilvorgespanntes Glas (TVG) 318 3. Zuweisen 3.2.4 Drahtglas 318

3.3 Lamellenfenster 320 4. Die eleme 3.4 U-Glas 320 im Gebäu 3.5 Glassteine 322 4.1 Kraft IE 3.6 Betongläser 322 4.2 Schutz

4.3 Windsl 4. Transluzente Wärmedämmung (TWD) 324 4.4 WärmE

4.1 Wirkprinzip 324 4.5 Schutz 4.2 Aerogele 326 4.6 Ausdif

4.7 Akustll 5. Anpassungsfähige Systeme 326 4.8 Brand~

Anmerkungen 328 Anmerkunger

IV-5 Kunststoffprodukte 1. Einsatz im Bauwesen 330 1. Vorbemer 1.1 Kategc

2. Einige baurelevante Kunststoffprodukte 330 1.2 Zuwei~

2.1 Polyethylen (PE) 330 1.3 Primär 2.2 Polypropylen (PP) 330 2.3 Polyvinylchlorid (PVC) 331 2. Grundleg~

2.4 Polystyrol (PS) 332 2.1 Prämi~

2.5 Polymethylmethacrylat (PMMA) 333 2.2 ÄußerE 2.6 Polytetrafluorethylen (PTFE) 333 2.3 LagerL 2.7 Polyamid (PA) 334 2.4 Form. 2.8 Polyurethan (PU) 334 2.5 Arten \ 2.9 Polycarbonat (PC) 335 aus BE 2.10 Polyisobutylen (PIB) 336 2.6 Spann 2.11 Ungesättigte Polyesterharze (UP) 336 2.12 Silikon (SI) 336 3. Vergleichl

Querkräftl Anmerkungen 337 Membran:

4. Materielle 4.1 Biege~

4.2 Bewe~

....

Band 1 XXIII

311 V FUNKTIONEN

312 1. Hierarchie der Funktionen 340 V-1 Spektrum 312 1,1 Die Nutzung von Gebäuden 340 313 1.2 Bauliche Grundfunktionen 340 314 1,3 Bauliche Hauptfunktionen 342 314 315 2. Die Hauptfunktionen im Einzelnen 344 316 2,1 Tragen 344 316 2,2 Einhüllen 344 318 2,3 Ver- und Entsorgung 346 318 318 3. Zuweisen von Teilfunktionen an Bauteile 349 318 320 4. Die elementaren Teilfunktionen von Hüllbauteilen 320 im Gebäudezusammenhang 350 322 4,1 Kraft leiten 350 322 4,2 Schutz vor Feuchte 354

4,3 Windschutz 356 324 4,4 Wärmeschutz 356 324 4,5 Schutz vor unkontrolliertem Dampfeintritt 358 326 4,6 Ausdiffundieren von Dampf 358

4,7 Akustik 360 326 4,8 Brandschutz 360

328 Anmerkungen 362

330 1. Vorbemerkung 364 V-2 Kraft leiten 1,1 Kategorien von Tragwerken 364

330 1,2 Zuweisung von Kraftleitungsfunktionen an Bauteile 364 330 1,3 Primärtragwerk und Morphologie des Gebäudes 365 330 331 2. Grundlegende Begriffe 366 332 2,1 Prämisse 366 333 2,2 Äußere Belastung 367 333 23 Lagerung 370 334 2,4 Form' 374 334 2,5 Arten von Schnittkräften im System ­335 aus Belastung, Form und Lagerung des Bauteils 378 336 2,6 Spannungen 378 336 336 3. Vergleichende Betrachtung von Biegemomenten/

Querkräften und axialen Beanspruchungen bzw. 337 Membranspannungen 379

4. Materielle Ausführung von Hüllbauteilen 379 4,1 Biegesteife Systeme 379 4,2 Bewegliche Systeme 380

I

XXIV Inhaltsverzeichnis Band 1

5. Form und Kraftleitung 382 7.3.11

6. Schnittkräfte im Bauteil 383 6.1 Schnittkräfte im stabförmigen Bauteil 384 7.3.12 6.2 Schnittkräfte im ebenen Bauteil 386 6.3 Schnittkräfte in einem Kontinuum 388

8. Kritische 7. Elementare Bauteile und exemplarische Lastfälle ­

Verformungen, Beanspruchungen im Bauteil 390 9. Bauliche 7.1 Einfache stabförmige Bauteile 394 Element ­

7.1.1 Einfeldträger unter Streckenlast 394 9.1 Vollwa 7.1.2 Einfeldträger mit einem Kragarm 9.1.1

unter Strecken/ast 394 9.1.2 7.1.3 Einfeldträger mit zwei Kragarmen 9.2 Eleme

unter Strecken last 396 9.3 Eleme 7.1.4 Kragträger unter Streckenlast 400 9.3.1 7.1.5 Zweifeldträger unter Streckenlast 400 9.3.2 7.1.6 Dreifeldträger unter Streckenlast 402 9.3.3 7.1.7 Druckstab 406 9.4 Eleme 7.1.8 Zugstab 407 9.5 Eleme 7.1.9 Bogen unter Streckenlast 408 9.6 Eleme 7.1.10 Seil 410 9.7 Sand",

7.2 Zusammengesetzte stabförmige Bauteile 9.8 Pneur 7.2.1 Zweigelenkrahmen unter Streckenlast 412 9.9 Mach, 7.2.2 Dreigelenkrahmen unter Streckenlast 416

7.3 Flächige ebene Bauteile 420 Anmerkunger 7.3.1 Einseitig linear eingespanntes Element (Scheibe)

unter Streckenlast rechtwinklig zum Lager 420 7.3.2 Einseitig linear eingespanntes Element (Scheibe) 1. Die therm

unter Eigenlast rechtwinklig zum Lager 421 1.1 Schut; 7.3.3 Einseitig linear eingespanntes Element (Scheibe) 1.2 Wind::

unter Streckenlast parallel zum Lager 422 1.3 Wärm 7.3.4 Einseitig linear eingespanntes Element (Platte) 1.4 Schut

unter orthogonaler Flächenlast 424 7.3.5 Mittig linear eingespanntes Element (Platte) 2. Das Zusar

unter orthogonaler Flächenlast 426 der Hüllkc 7.3.6 Zweiseitig gelenkig linear gelagertes Element 2.1 Prinzi~

(Platte) unter orthogonaler Flächenlast 428 feucht 7.3.7 Zweiseitig gelenkig linear gelagertes Element

(Platte) unter orthogonaler Flächenlast 3. Konstruk1 mit Auskragungen 430 hygrischer

7.3.8 Vierseitig gelenkig linear gelagertes Element 3.1 Sand", (Platte) unter orthogonaler Flächenlast 432 3.2 Isolier

7.3.9 Vierseitig gelenkig linear gelagertes Element 3.3 HolzfE (Platte) unter orthogonaler Flächenlast 3.4 Alumi mit Auskragungen 432 3.5 Nicht

7.3.10 Vierseitig gelenkig punktuell gelagertes Element 3.6 Umke (Platte) unter orthogonaler Flächenlast 433 3.7 Einsd

3.8 Einsd Wärm

...

382

383 384 386 388

tfälle ­I 390

394 394

394

396 400 400 402 406 407 408 410

.t 412 416 420

nt (Scheibe) _ager 420 nt (Scheibe) ler 421 nt (Scheibe)

422 nt (Platte)

424 (Platte)

426 Element 3t 428 Element

3t 430

:Iement 3t 432 :Iement 3t

432 tes Element 3t 433

Band 1 xxv

7.3.11 Vierseitig gelenkig punktuell gelagertes Element (platte) unter orthogonaler Flächenlast mit Auskragungen 434

7.3.12 Mittig punktuell eingespanntes Element (Platte) unter orthogonaler Flächenlast 435

8. Kritische Versagenmechanismen 446

9. Bauliche Umsetzung der Kraftleitungsfunktion im Element - Strukturprinzip des Bauteils 448 9.1 Vollwandiges Element 450

9.1.1 Vierseitig linear gelagerte Platte 452 9.1.2 Punktuell gelagerte Platte 453

9.2 Element aus gemäß y/z aneinander gelegten Stäbe 458 9.3 Element aus Bausteinen 462

9.3.1 Kreuzfugengeometrie 462 9.3.2 Verband - druckkraftwirksame Llbergreifung 462 9.3.3 Verband - haftungswirksame Übergreifung 470

9.4 Element aus einachsig gespannten Rippen 472 9.5 Element aus zwei- oder mehrachsig gespannten Ripp.488 9.6 Element aus beplanktem Rahmen 9.7 Sandwichelement 9.8 Pneumatisch vorgespannte Membrane 9.9 Machanisch vorgespannte Membrane

Anmerkungen

1. Die thermohygrischen Schutzfunktionen 1.1 Schutz vor Feuchte 1.2 Windschutz 1.3 Wärmeschutz 1.4 Schutz vor unkontrolliertem Dampfeintritt

498 499 500 502

506

508 V-3 Thermohygrische Funktionen 508 512 514 515

2. Das Zusammenwirken der Funktionsschichten in der Hüllkonstruktion 2.1 Prinzipielle Kombinationsmöglichkeiten von

feuchterelevanten Funktionsschichten

516

518

3. Konstruktive Aufbauten hinsichtlich ihrer therrno­hygrischen Funktionsweisen 3.1 Sandwichpaneel 3.2 Isolierglasscheibe 3.3 Holzfensterprofil 3.4 Aluminiumfensterprofil 3.5 Nicht belüftetes Flachdach 3.6 Umkehrdach

522 522 522 524 524 526 528

3.7 Einschalige Außenwand aus porosiertem Mauerwerk 528 3.8 Einschalige Außenwand aus Mauerwerk mit

Wärmedämmverbundsystem 530

XXVI Inhaltsverzeichnis Band 1

3.9 Einschalige Außenwand aus Mauerwerk mit 5. Brandverl1 Außendämmung und vorgehängter Wetterhaut 532 baurechtli

3.10 Zweischalige Außenwand aus Mauerwerk mit 5.1 Nichtb Kerndämmung 532 5.2 Brennt

3.11 Leichte Außenwand in Holzrippenbauweise 536 5.3 Die Wl 3.12 Nicht durchlüftetes geneigtes Dach 538 5.3.1 3.13 Durchlüftetes geneigtes Dach 540 5.3.2 3.14 Keileraußenwand 540 5.3.3 3.15 Kellersohle (Dämmung unterseitig) 544 5.3.4 3.16 Kellersohle (Dämmung oberseitig) 544 5.3.5

5.3.6 4. Kontinuität der Funktionen 546

6. Brandvert Anmerkungen 548 6.1 Feuer\

7. Zusamme V-4 Schallschutz 1. Akustik 550 Feuerwid

2. Schall 550 8. Bautechni 2.1 Physikalische Grundlagen 550

9. Einflussfa 3. Schallschutz 552 9.1 Konstr

3.1 Bauakustische Grundfunktionen von Hüllbauteilen 552 Feuer\ 3.2 Subjektives Hörempfinden 553 3.3 Luftschallschutz 554 10. Konstruk

3.3.1 Schalldämmmaß 554 baulichel 3.3.2 Luftschalltechnisches Verhalten von Bauteilen 554 10.1 Baut 3.3.3 Bauliche Varianten zweischaliger Hüllbauteile 564 10.2 Bau1

3.4 Trittschallschutz 566 10.2 3.4.1 Trittschalldämmmaß 566 10.2 3.4.2 Trittschalltechnisches Verhalten von Decken 569 10.2 3.4.3 Verbesserung des Trittschallschutzes durch 10.2

Bodenbeläge 570 10.2 3.4.4 Verbesserung des Trittschallschutzes durch 10.3 Bau1

schwimmende Estriche 570 10.3 3.4.5 Verbesserung des Trittschallschutzes durch 10.3

Unterdecken 572 10.3 3.5 Besonderheiten des Schallschutzes von Fenstern 574 10.3

10.3 Anmerkungen 578 10.4 Bau 1

10.4 10.4

V-5 Brandschutz 1. Allgemeine Ziele des Brandschutzes 580 10.4 10.4

2. Grundsätze des vorbeugenden baulichen Brandschutzes 580 10.5 UntE 10.6 Vert

3. Baurecht 581 10.7 VerG

4. Konstruktionsrelevante brandschutztechnische Anmerkunge Maßnahmen 581

..

Band 1 XXVII

it laut 532 mit

532 e 536

538 540 540 544 544

546

548

550

550 550

552 uteilen 552

553 554 554

Bauteilen 554 Ibauteile 564

566 566

Decken 569 3 durch

570 3 durch

570 ; durch

572 nstern 574

578

580

Idschutzes 580

581

.che 581

5. Brandverhalten von Werkstoffen aus baurechtlicher Perspektive 582 5.1 Nichtbrennbare Baustoffe 582 5.2 Brennbare Baustoffe 582 5.3 Die Werkstoffe für Primärtragwerke 583

5.3.1 Mauerwerk 583 5.3.2 Beton/Stahlbeton 583 5.3.3 Holz 583 5.3.4 Stahl 584 5.3.5 Glas 584 5.3.6 Kunststoffe 584

6. Brandverhalten von Bauteilen 584 6.1 Feuerwiderstandsklassen 585

7. Zusammenhang zwischen Baustoffklasse und Feuerwiderstandsklasse 586

8. Bautechnische Brandschutzmaßnahmen 586

9. Einflussfaktoren auf den Feuerwiderstand 587 9.1 Konstruktive Maßnahmen zur Erhöhung des

Feuerwiderstands 588

10. Konstruktive Brandschutzmaßnahmen am baulichen Regeldetail 590 10.1 Bauteile aus Mauerwerk 590 10.2 Bauteile aus Stahlbeton 590

10.2.1 Balkenförmige Bauteile 592 10.2.2 Decken 592 10.2.3 Fertigteildecken 593 10.2.4 Stützen 593 10.2.5 Wände 594

10.3 Bauteile aus Holz 596 10.3.1 Balkenförmige Bauteile 596 10.3.2 Stützen 598 10.3.3 Holztafelwände 598 10.3.4 Holzdecken 600 10.3.5 Dächer 602

10.4 Bauteile aus Stahl 604 10.4.1 Verhältniswert U/A 604 10.4.2 Konstruktionsgrundsätze 604 10.4.3 Balkenförmige Bauteile 606 10.4.4 Stützen 608

10.5 Unterdecken 608 10.6 Verbundkonstruktionen 612 10.7 Verglasungen 612

Anmerkungen 618

XXVIII

V-6 Dauerhaftigkeit

ANHANG

Inhaltsverzeichnis

1. Dauerhaftigkeit der Bauwerke 620

2. Korrosion von metallischen Werkstoffen 622 2.1 Typische Korrosionsarten 622

2.1.1 Korrosion in Mulden 622 2.1.2 Kontaktkorrosion 622 2.1.3 Korrosion im Wassertropfen 624 2.1.4 Spaltkorrosion 624 2.1.5 Lochkorrosion 625

2.2 Korrosionsschutzmaßnahmen 626 2.2.1 Planungsaspekte zum Korrosionsschutz 626 2.2.2 Konstruktive Maßnahmen 626 2.2.3 Bauphysikalische Maßnahmen 626

2.3 Korrosionsschutzverfahren 628 2.3.1 Schutzanstriche 628 2.3.2 Metallische Überzüge 628 2.3.3 Passivierung 630 2.3.4 Nicht rostende Stähle 630 2.3.5 Kathodischer Schutz 630

3. Korrosion im Stahlbeton 632 3.1 Carbonatisierung 632 3.2 Chlorideinwirkung 634 3.3 Rissbildung 634 3.4 Instandsetzung von Beton 634

4. Holzschutzmaßnahmen 636 4.1 Vorbeugende Schutzmaßnahmen 636

4.1.1 Materialgerechte Holz- und Verbidungsmittel­verwendung 636

4.1.2 Organisatorischer Holzschutz 637 4.1.3 Baulich-konstruktiver Holzschutz 638 4.1.4 Chemischer Holzschutz 640 4.1.5 Biologischer Holzschutz 642

Anmerkungen 642

Index 644

Literaturverzeichnis 654

Bildnachweis 661

Sponsoren 665