Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau

Alle drei Verfasser:innen waren bzw. sind in den Verbänden der Bauindustrie in vielen technischen Gremien und in nationalen und internationalen Normenausschüssen, die sich mit dem Fertigteilbau befassen, intensiv engagiert. Hubert Bachmann (Jg. 1959) begann seine berufliche Laufbahn im Jahr 1976 mit der Ausbildung zum Beton- und Stahlbetonbauer in einem konstruktiven Fertigteilwerk. Nach dem Bauingenieurstudium an der FH Karlsruhe und der TH Karlsruhe und anschließender Promotion an der Universität Karlsruhe (TH) war er von 1994 bis 2020 im Technischen Büro Konstruktiver Ingenieurbau (TBK) der Ed. Züblin AG in Stuttgart tätig. Seine Aufgabenbereiche umfassten Ausführungsplanungen von Ingenieurbauten aller Art sowie die Forschung und Entwicklung im Hoch- und Ingenieurbau. Insbesondere die Entwicklung eines Stumpfstoßes für Hochhausstützen mit hochfestem Betonstahl und Bewehrungsgraden bis 16 % hat er bei zahlreichen Hochhausprojekten in Deutschland zur Anwendung gebracht. Von 2008 bis 2018 führte er die Hahn`sche Vorlesung an der Universität Stuttgart zum Thema "Bauen mit Betonfertigteilen" fort. Darüber hinaus war er als Vertreter der Praxis von 2001 bis 2020 in zahlreichen Normenausschüssen, Verbänden und Kommissionen tätig. Seit 2020 Gründung des Ingenieurbüros Bachmann Liebig Consulting + Engineering Beratende Ingenieure in Bretten, Schwäbisch Hall und Stuttgart. Mathias Tillmann (Jg. 1970) studierte Bauingenieurwesen an der RWTH Aachen mit der Vertiefungsrichtung Konstruktiver Ingenieurbau. Nach seinem Diplom war er als Projektingenieur, Tragwerksplaner und Konstrukteur tätig. Seit 2007 ist er bei der Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e. V. (FDB) für den Bereich Technik und Normung zuständig, zunächst als technischer Referent, seit 2008 als technischer Geschäftsführer. Er vertritt die Betonfertigteilindustrie in nationalen und europäischen Gremien, die sich u. a. mit den Themen Eurocode, Brandschutz und Produktnormung befassen. Er ist Mitglied im Vorstand des Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) und Sachverständiger im Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt). Seit 2022 ist er Lehrbeauftragter am Institut für Massivbau der TU Darmstadt. Er ist Autor zahlreicher Broschüren, Merkblätter und Fachartikel zum Thema Betonfertigteile. Susanne Urban (Jg. 1978) studierte Bauingenieurwesen an der Universität Stuttgart mit der Vertiefung Konstruktiver Ingenieurbau. Nach ihrem Diplom war sie von 2004 bis 2006 Projektingenieurin bei Pondio Ingenieros in Madrid, und von 2006 bis 2022 in der Zentralen Technik der Ed. Züblin AG im Technischen Büro Konstruktiver Ingenieurbau (TBK) als Projekt- und Teamleiterin mit mehrjährigen Aufenthalten in Stuttgart, Hamburg und Wien tätig. Während ihres Aufenthalts in Wien von 2011 bis 2014 promovierte sie an der Universität für Bodenkultur Wien unter der Leitung von Prof. Konrad Bergmeister. Seit 2019 führt sie die Hahn`sche Vorlesung an der Universität Stuttgart zum Thema "Bauen mit Betonfertigteilen" als Lehrbeauftragte am Institut für Entwerfen, Leichtbau und Konstruieren (ILEK) fort. Seit Februar 2022 ist sie Leiterin Bautechnik beim Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein E.V. (DBV) in Berlin. Darüber hinaus ist sie in zahlreichen Ausschüssen tätig sowie Autorin einiger Fachartikel und Merkblätter zu konstruktiven und baustatischen Themen.

• vorwort Zur 4. Auflage vAutoren xviiVorbemerkungen 11 Einführung in den Betonfertigteilbau 31.1 Vorteile der Werksfertigung 31.2 Geschichtliche Entwicklung 51.3 Normen und Regelwerke 81.3.1 Europäische Produktnormung 81.3.2 Liste technischer Regelwerke 151.3.2.1 Allgemeines 151.3.2.2 Nationale Normen 151.3.2.3 Europäische Normen 181.3.2.4 Internationale Normen 261.3.2.5 Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) 261.3.2.6 Technische Regeln des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) 271.3.2.7 Merkblätter 281.3.2.7.1 Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e. V. 281.3.2.7.2 Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. 281.3.2.7.3 Institut für Betonstahlbewehrung e. V. 291.3.2.7.4 IVD Industrieverband Dichtstoffe e. V. 291.3.2.8 Europäische Verordnungen 301.3.2.9 Sonstige Regelwerke 302 Entwerfen von Fertigteilbauten 332.1 Allgemeines 332.2 Toleranzen und Passungsberechnungen 372.2.1 Allgemeines 372.2.2 Toleranznormen 382.2.3 Passungsberechnungen 422.3 Herstellung 442.4 Transport und Montage 472.4.1 Allgemeines 472.4.2 Transport 482.4.3 Montage 512.5 Nachhaltigkeit 552.6 Beispiele zum Entwurf 563 Aussteifung von Fertigteilbauten 633.1 Allgemeines 633.2 Belastungen der Aussteifungselemente 633.2.1 Allgemeines 633.2.2 Lastfall Wind 643.2.3 Lastfall Lotabweichung 673.2.4 Lastfall Erdbeben 693.2.5 Lastfall Zwang (Schwinden und Temperatur) 743.3 Tragelemente zur Aussteifung 753.3.1 Typische Aussteifungselemente 753.3.1.1 Allgemeines 753.3.1.2 Gegliederte Wandscheiben 763.3.1.3 Scheiben mit großen Öffnungen 763.3.1.4 Rahmen und Verbände 773.3.1.5 Räumliche Systeme 773.3.1.6 Aus Fertigteilen zusammengesetzte Scheiben 793.3.2 Anordnung der Aussteifungselemente 793.4 Verteilung der Horizontallasten 853.4.1 Allgemeines 853.4.2 Allgemeine Vorgehensweise 853.4.3 Überschlagsformeln zur Vordimensionierung 873.5 Nachweis der aussteifenden Bauteile 893.6 Konstruktive Durchbildung 913.6.1 Deckenscheiben 913.6.2 Wandscheiben 914 Bauteile des Betonfertigteilbaus 954.1 Allgemeines 954.2 Decken- und Dachplatten 954.2.1 Allgemeines 954.2.2 Vollplatten 954.2.3 Hohlplatten 964.2.3.1 Allgemeines 964.2.3.2 Spannbetonhohlplatten 964.2.3.3 Stahlbetonhohlplatten 1004.2.4 Elementdecken 1004.2.4.1 Allgemeines 1004.2.4.2 Vorgespannte Elementdecken 1034.2.5 Deckenplatten mit Stegen (TT-Platten) 1034.2.6 Sonstige Deckensysteme 1064.3 Balken 1064.3.1 Pfetten, Riegel, Unterzüge 1064.3.2 Dachbinder 1084.4 Stützen 1124.5 Wände 1144.5.1 Allgemeines 1144.5.2 Elementwände 1154.6 Fundamente 1174.6.1 Allgemeines 1174.6.2 Angeformte Fundamente 1184.6.3 Köcher- und Blockfundamente 1194.6.3.1 Allgemeines 1194.6.3.2 Köcherfundamente 1194.6.3.3 Blockfundamente 1224.6.4 Sonstige Fundamentarten 1235 Knotenpunkte des Betonfertigteilbaus 1295.1 Allgemeines 1295.2 Deckenplatten-Auflager 1305.2.1 Spannbetonhohlplatten 1305.2.2 TT-Platten 1325.3 Pfetten-Auflager 1325.4 Binder-Auflager 1335.5 Unterzug-Auflager 1355.6 Wandplatten-Auflager 1375.7 Balkonplatten 1395.8 Treppenauflager 1405.9 Stütze/Fundament 1416 Einzelfragen zur Bemessung 1456.1 Allgemeines 1456.2 Druckfugen und Teilflächenbelastung 1456.3 Lagerung 1476.3.1 Allgemeines 1476.3.2 Elastomerlager 1476.3.3 Technische Regelwerke zu Elastomerlagern 1496.3.4 Ansätze zur Bemessung von Elastomerlagern 1506.3.5 Horizontalkräfte 1516.3.6 Dimensionierung der Lagerung 1526.3.7 Bemessung und Konstruktion der Lagerung 1536.4 Stützenstöße 1586.4.1 Allgemeines 1586.4.2 Stützenstoß im Mörtelbett 1586.4.2.1 Allgemeines 1586.4.2.2 Mörtelbett mit Stirnflächenbewehrung 1596.4.2.3 Mörtelbett mit Stahlplatte 1616.4.3 Stützenstoß mit verformbaren Fugenmaterialien 1616.4.4 Biegesteife Stöße 1636.4.5 Stützenstöße mit hochfestem Betonstahl 1646.5 Wand-Decken-Verbindungen 1676.6 Scherbolzen 1686.6.1 Allgemeines 1686.6.2 Große Randabstände a‖ ≥ 8øB bzw. a⊥ ≥ 8øB 1706.6.2.1 Stahlversagen 1706.6.2.2 Betonversagen 1716.6.3 Geringe Randabstände a‖ < 8øB bzw. a⊥< 8øB 1716.6.3.1 Stahlversagen 1716.6.3.2 Betonversagen 1726.6.3.2.1 Unbewehrter Beton 1726.6.3.2.2 Bewehrter Beton 1726.6.4 Weitere Hinweise zu Scherbolzen 1736.7 Schweißverbindungen 1746.8 Schraub- und Muffenverbindungen 1786.9 Sonstige Verbindungsmittel 1786.10 Transportanker 1816.10.1 Allgemeines 1816.10.2 Einwirkungen 1826.10.2.1 Allgemeines 1826.10.2.2 Abheben mit Schalungshaftung 1826.10.2.3 Aufrichten 1836.10.2.4 Heben unter Schrägzug 1836.10.3 Ermittlung des zulässigen Tragwiderstands 1846.10.4 Weitere Hinweise für die Bemessung 1866.10.5 Konsequenzen aus der Maschinenrichtlinie 1876.10.6 Inkompatibilität von Transportankersystemen 1876.11 Schubkraftübertragung in Fugen 1886.11.1 Allgemeines 1886.11.2 Bemessung 1896.11.3 Oberflächenkategorien 1926.11.4 Ermüdung 1946.11.5 Bauliche Durchbildung 1956.12 Decken- und Wandscheiben 1976.12.1 Allgemeines 1976.12.2 Deckenscheiben 1986.12.3 Wandscheiben 2006.12.4 Sonstiges 2036.13 Querkräfte in Deckenplatten 2046.14 Ausgeklinkte Auflager 2086.14.1 Allgemeines 2086.14.2 Bemessung 2086.15 Konsolen 2126.15.1 Allgemeines 2126.15.2 Bemessung 2126.15.2.1 Allgemeines 2126.15.2.2 Nachweis nach Steinle 2136.15.2.3 Nachweis nach DAfStb-Heft 600 2146.15.2.4 Nachweis nach Reineck 2156.15.2.5 Nachweis nach Fingerloos 2166.15.2.6 Zusammenfassung 2176.15.2.7 Vergleich zwischen den Nachweisen 2176.15.3 Bauliche Durchbildung 2196.15.4 Exzentrisch belastete Konsolen 2206.15.5 Trägerkonsolen 2206.15.6 Nachträglich angeschlossene Konsolen 2236.16 Nachweis der Kippsicherheit 2246.16.1 Allgemeines 2246.16.2 Vereinfachte Kippnachweise 2266.16.3 Rechnerische Nachweise 2266.16.3.1 Allgemeines 2266.16.3.2 Verfahren nach Stiglat 2286.16.3.3 Verfahren nach König/Pauli 2306.16.3.3.1 Grenzbetrachtung „Zweiachsige Biegung“ (Abb. 6.95) 2306.16.3.3.2 Grenzbetrachtung „Torsion“ 2326.16.3.3.3 Grenzverdrehung 2326.16.3.3.4 Kippnachweis 2326.16.3.4 Verfahren nach Mehlhorn/Röder und Rafla 2336.16.4 Nachweis der Auflager 2346.17 Brandschutzbemessung 2366.17.1 Allgemeines 2366.17.2 Grundlagen der Brandschutzbemessung 2376.17.2.1 Allgemeines 2376.17.2.2 Bemessung nach DIN EN 1992-1-2 2386.17.2.3 Bemessung nach DIN 4102-4 2406.17.3 Stahlbeton- und Spannbetonbalken 2416.17.4 Stahlbeton-Konsolen 2426.17.5 Stahlbetonstützen 2436.17.5.1 Rechnerische Ermittlung 2436.17.5.2 Tabellenwerte 2446.17.6 Brandwände 2466.17.7 Putzbekleidungen 2466.17.8 Hochfeste Betone 2476.17.9 Anschlüsse, Fugen und Verbindungen 2476.17.9.1 Allgemeines 2476.17.9.2 Fugen zwischen Fertigteilplatten 2486.17.9.3 Fugen zwischen Wänden (ohne Brandwände) 2486.17.9.4 Fugen zwischen Brandwänden 2496.17.9.5 Anschlüsse von Brandwänden an Stahlbetonbauteile 2496.18 Vorspannung im sofortigen Verbund 2516.18.1 Allgemeines 2516.18.2 Betondeckung 2516.18.3 Vorspanngrad 2526.18.4 Spannkraftverluste 2536.18.5 Dekompression 2556.18.6 Begrenzung der Spannungen 2566.18.7 Übertragung und Verankerung der Vorspannung 2576.18.8 Spaltzug und Stirnzug 2597 Fassaden aus Betonfertigteilen 2677.1 Allgemeines 2677.2 Entwurf 2697.3 Oberflächen 2707.3.1 Allgemeines 2707.3.2 Sichtbeton und Architekturbeton 2727.3.3 Gestaltung durch die Schalung 2737.3.3.1 Allgemeines 2737.3.3.2 Glatte Schalungen 2737.3.3.3 Strukturschalung 2747.3.4 Nachträglich bearbeitete Oberflächen 2747.3.5 Witterungsverhalten 2767.3.5.1 Allgemeines 2767.3.5.2 Planung 2767.3.5.3 Oberflächenschutz, Pflege und Wartung 2787.4 Fugenabdichtung 2797.5 Betonsandwichelemente 2817.5.1 Allgemeines 2817.5.2 Abmessungen und Schichtdicken 2827.5.3 Verbindungsmittel 2847.5.4 Einwirkungen 2877.5.4.1 Allgemeines 2877.5.4.2 Transport- und Montagezustände 2877.5.4.3 Temperatur 2887.5.4.4 Schwinden 2907.5.5 Bemessung 2937.5.5.1 Allgemeines 2937.5.5.2 Vorsatzschicht 2937.5.5.3 Tragschicht 2937.5.5.4 Verbindungsmittel 2937.5.6 Verformungen 2957.5.7 Rissverhalten 2967.5.8 Bauliche Durchbildung 2977.5.8.1 Eckausbildung 2977.5.8.2 Dämmstoffe 2977.5.8.3 Folien 2987.6 Vorgehängte Fassadenplatten 2997.6.1 Großformatige vorgehängte Fassadenplatten 2997.6.1.1 Allgemeines 2997.6.1.2 Hinterlüftete Fassaden 3007.6.1.3 Befestigung und Verankerung 3007.6.1.4 Einwirkungen 3017.6.2 Kleinformatige vorgehängte Fassadenplatten 3027.6.2.1 Allgemeines 3027.6.2.2 Befestigung und Verankerung 3037.6.2.3 Einwirkungen und Bemessung 3047.7 Weitere Entwicklungen für Betonfassaden 3057.7.1 Textilbeton 3057.7.2 Fotobeton 3057.7.3 Lichtdurchlässiger Beton 3067.7.4 Beton mit Glaszuschlag 3067.7.5 Glas-Beton-Verbund 3077.8 Bauphysik 3077.8.1 Energetische Betrachtungen und Wärmeschutz 3077.8.1.1 Allgemeines 3077.8.1.2 Wärmebrücken 3077.8.1.3 Sommerlicher Wärmeschutz 3147.8.2 Feuchtigkeitsschutz 3157.9 Ausführungsbeispiele 3157.9.1 Züblin-Haus in Stuttgart 3157.9.2 Gemeindezentrum in Mannheim-Neuhermsheim 3177.9.3 Bürogebäude Ohligsmühle in Wuppertal 3177.9.4 Tour Total in Berlin 3197.9.5 ROC Mondriaan in Den Haag 3197.9.6 Deutsche Bank in Berlin 3217.9.7 Eastsite in Mannheim 3218 Herstellung 3278.1 Herstellungsverfahren 3278.1.1 Allgemeines 3278.1.2 Ortsfeste Fertigung 3298.1.2.1 Allgemeines 3298.1.2.2 Stabförmige Bauteile 3298.1.2.3 Schalungen für TT-Platten 3318.1.2.4 Schalungen für Spannbetonbinder 3318.1.2.5 Schalungstische 3328.1.2.6 Batterieschalungen 3338.1.2.7 Schalungsbahnen 3348.1.3 Umlauffertigung 3348.2 Betone im Fertigteilbau 3378.2.1 Allgemeines 3378.2.2 Frischbeton 3398.2.3 Festbeton 3408.2.4 Ultrahochfester Beton 3418.2.5 Selbstverdichtender Beton 3438.2.6 Faserbetone 3458.2.7 Textilbeton 3458.3 Nachbehandlung und Wärmebehandlung 3488.4 Bewehrung 3518.4.1 Betonstahl 3518.4.2 Spannstahl 3528.4.3 Nichtmetallische Bewehrung 3538.4.4 Bewehrungszeichnungen 3548.4.5 Ausführung 3568.5 Vorspannung 3588.5.1 Allgemeines 3588.5.2 Ausführungsunterlagen 3598.5.3 Herstellung 3628.6 Qualitätssicherung 3678.6.1 Allgemeines 3678.6.2 Werkseigene Produktionskontrolle (WPK) 3678.6.3 Fremdüberwachung 3688.6.4 Zertifizierung und Kennzeichnung 369Stichwortverzeichnis 377