Verbindungen und Systemstrukturen im Betonbau: Stahl, Fertigteile und Wandsysteme

Verbindungen und Systemstrukturen im Betonbau

Systemstrukturen, Stabilisierung und Verbindungen im Stahl- und Betonbau

Das System besteht aus Balken und Rahmen sowie den Stützen (Pfeilern). Es werden Stützen aus zwei bis vier Geschossen (je nach Pfeilerhöhe von einem bis vier Geschossen) verwendet. Die Balken werden auf Konsolen gelagert und an den Stützen artikuliert gestützt. Verwendete Deckenplatten werden als Schmiedeplatten ausgeführt.

Das System der Veranden sieht vor, dass Balken und Stücke eingehängt werden. Die Herstellung und Handhabung sind schwierig.

Stabilisierung und vertikale Aussteifung

Die vertikale Aussteifung wirkt auf die Halterung der Stützen, Pfeiler und Wände. Die Pfeiler sind in den Fundamenten eingespannt; sie absorbieren die ganzheitlichen Beanspruchungen. Der Unterfahrschutz umfasst eine Halterung, die die Gewerkschaften verstärkt.

Wirkung der Halterung bei mehrgeschossigen Gebäuden

Bei Gebäuden mit mehreren Geschossen wird die Stabilität durch vertikale, starre Verbindungen gewährleistet. Die Verbindung der Balken und Stützen ist starr (EBL) und die ganzheitlichen Beanspruchungen werden weitergeleitet.

Wirkung als Scheibe (Diaphragma)

Ein Diaphragma ist eine horizontale Struktur, deren Funktion es ist, horizontale Kräfte auf die vertikalen Stabilisierungselemente zu übertragen. Die Deckenbauteile sind vollständig miteinander verbunden. Die Schichten der Decke werden monolithisch ausgeführt.

Widerstandsfähige Wandscheiben

Wände wirken zusammen mit dem Balken als große Scheibe. Die Wirkung ist mit einer großen Stütze kombiniert.

Vorgefertigte Blöcke

Die Stabilität wird durch die Blöcke erreicht, die mittels vollständiger vorgefertigter Struktur verbunden sind.

Verbindungen und Anschlüsse

1. Übertragung ganzheitlicher Beanspruchungen: Die Verbindungen wirken gemeinsam; bei Gebäuden übertragen sie die ganzheitlichen Beanspruchungen bis zur stabilisierenden Struktur. Die Verbindungen gewährleisten den Betrieb des Systems gemäß der vorgesehenen Stabilisierung.
2. Übertragung von Scherkräften: Scherkräfte erfordern metallische Elemente. Die Haftung ist gering. Die Reibflächen der Verbindungen müssen sauber und vorgenässt sein; die Kontaktflächen werden verdichtet. Mechanisch widerstandsfähige Dübel (Pins) unterstützen die Scherkraftübertragung.
3. Zug- und Druckkräfte (metallische Verbindungen): Verbindungen werden durch Verschraubung oder Schweißen der vorgefertigten Teile hergestellt.
4. Druckübertragung: Die Druckübertragung erfolgt direkt. Die Kontaktfläche muss eben sein; die Schicht (ca. 5 mm) wird ausgeglichen. Bei geringer Belastung genügen Bügel; bei großen Lasten werden metallische Verbindungen eingesetzt.

Typen von Verbindungen

Widerstandsfähige Verbindungen nehmen Biegemomente auf. Die gemeinsame Verbindung erfolgt durch Verschraubung oder Schweißung.

• Gelenkverbindungen (mit Bewegung): Stäbe mit Hülsen werden in Mörtelkästen eingebaut; sie sind widerstandsfähig gegen Torsion und erfordern sehr genaue Verbindungen.
• Ionische Verbindungen: Widerstandsfähig; sie übertragen Kräfte durch Betonierung der Verbindung oder durch Überlappung bzw. geschweißte Bewehrung.
• Ionen-Scher-Verbindungen: Die Verbindung überträgt keine Kräfte durch Beton, sondern durch Bewehrung; sie wird verschraubt oder verschweißt.

Art der Verbindungen bei Stützen und Fundamenten

Stützen werden im Fundament mit einem Hohlraum eingeführt, der mit Beton verfüllt wird. Die Einbindetiefe beträgt mindestens 15 % der Pfeilerlänge; die Stütze ragt mit einem Schuh ca. 5 bis 10 cm über die Fundamentoberkante. Diese Verbindungsart wird bei kleinen bis mittleren Stützen verwendet; sie ist sehr starr. Bei sehr langen Stützen ist sie nicht geeignet. Sie erlaubt große Toleranzen bei der Position.

Starre Einbettung: Die Verbindung wird verschweißt oder verschraubt und mit Korrosionsschutz versehen.

Starre Einbettung im Fundament: Die Stütze wird mit Bewehrung in das Fundament eingeführt; die Bewehrung bleibt beim Betonieren unbewegt.

Verbindungen bei Stützen

Die Stützen werden durch Schweißen der Kopfplatten (Verbindung im Bereich der Decke) starr verbunden. Die Stützen werden zusammengeschweißt, danach betoniert. Die Verbindung überträgt untere Lasten; es wird eine Bewehrung von 40 mm verwendet.

Verbindungen zwischen Balken und Stützen

Die Balken ruhen auf der Stütze; die Bewehrung wird verschweißt. Die Balken sind auf Konsolen gelagert, sodass keine Momente aus der Verbindung entstehen.

Verbindungen bei Balken

Verbindungen von Balken werden ohne Bewehrungsverbindung ausgeführt, um große Torsionskräfte zu vermeiden.

Verbindung mit Dämmung und Fassade

Die Fassadenteile werden mit einer Belüftung im Inneren ausgeführt. Kunststoffprofile werden eingelegt, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Im Inneren sorgen Vakuumröhren für die Belüftung.

Anforderungen an Verbindungen

Funktionale Anforderungen:

• Wärmedämmung ohne Wärmebrücken
• Schall- und Brandschutz
• Haltbarkeit und Schutz vor Oxidation sowie Rissbildung im Beton
• Demontierbarkeit und Flexibilität gegenüber Verformungen

Anforderungen an den Stahl:

• Widerstand gegen ganzheitliche Beanspruchungen der Struktur
• Stabile Verbindungen mit ausreichendem Volumen
• Widerstand gegen exzentrische und laterale Belastungen