I have a dream

Juni 07, 2011 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

I have a dream … anlässlich der Feier für die Einführung der hunderttausendsten steuerlichen Rechtsverordnung hat Frau Dr. Merkel von einer alternativlosen Notwendigkeit gesprochen, man darf auf keinen Fall auf diesem Gebiet die Führerschaft in der europäischen Union aufgeben. Der Deutsche Steuerberaterbund startete daraufhin die Initiative „Walküre“ und beschloss auf der letzten Hauptver-sammlung eine jährliche Umlage von 500 € für jedes Mitglied. Man will mit diesem bescheidenen Beitrag kompetente Mitarbeiter gewinnen, die im Gesetzgebungsverfahren auf europäischer Ebene den Beamten Paroli bieten sollen

Ab hier bitte weiterlesen:

Der Vorstand vom Bund der Steuerzahler sah sich sofort genötigt, eine Pressemitteilung herauszugeben. Dort hieß es, das wären Schritte in die richtige Richtung, aber man vermisse eine gewisse Nachhaltigkeit in der heutigen Zeit.

Ein Vertreter der Steuergewerkschaft äußerte sich nörgelnd im Fernsehen und meinte, das Geld sollte besser für die Anstellung von Betriebsprüfer ausgegeben werden.

Der SWR beeilte sich für die Tageschau einen kompetenten Interviewpartner zu gewinnen. Man fuhr mit der großen Besetzung auf die schwäbische Alb und hielt dem verdutzen Bauer Häberle das Mikrofon unter die Nase für ein übliches 15 Sekunden Statement. Der legte sofort los und die SWR-Redaktion sah sich genötigt, Untertitel einzublenden, gemäß dem Motto „Schwaben können alles außer Hochdeutsch“. Er verstehe nichts von Steuern, er bezahle auch seit Jahren keine Steuern, aber mit Mist kenne er sich gut aus, die Operation Walhalla, oder wie war noch einmal der Name, sei Geldverschwendung und somit großer Bockmist. Er drehte sich um und brummelte etwas in seinen Bart das wie Markus 10,25 lautete. Der Reporter stammelte nur noch: zurück ins Studio nach Hamburg.

Ich wachte schweißgebadet auf und eilte ins Wohnzimmer, um die Familienbibel zu Rate zu ziehen, um das Gleichnis zu deuten, mit der Gewissheit im Hinterkopf, dass der VBI und die BVPI ähnliche Aktionen planen. Nach geraumer Zeit habe ich das Gleichnis von Markus 10,25 verstanden und meine Interpretation lautet: Eher geht ein Kamel durch ein Nadelöhr, als dass die europäischen DIN-Normen vereinfacht werden.

Vor Jahren habe ich Bernd Ziesemer zitiert, der in seinem Buch „Eine kurze Geschichte der ökonomischen Unvernunft“ folgendes ausführt:

Schuld an der Misere ist die Komplexitätsfalle. Eine bürokratische Überregulierung führt zur Paralyse. Jede weitere Reform macht das Regelwerk noch komplizierter.

Diese traurige Wahrheit trifft auf die neue Eurocodegeneration mit den nationalen Anhängen zu.

Es sind nur noch 12 Monate bis zur Einführung der neuen Eurocodes mit den zugehörigen nationalen Anhängen. Der Tragwerksplaner fühlt sich in der Zwischenzeit in die Fantasiewelt Mittelerde versetzt. Dort herrschen die Landvögte aus dem Haus des probabilistischen Wahnsinns und zusammen mit ihren Hofnarren reden sie fortwährend vom Fortschritt in der Normengebung. Es ist aber wie in der Politik, je schlechter das Projekt ist, umso mehr wird pausenlos Meinungsterror ausgeübt. Der Papierberg, den die Protagonisten produziert haben, liegt wie ein Fluch auf uns und erstickt die kreative Ingenieurkunst. Es ist nur noch eine Frage der Zeit bis aus dem friedlichen Hobbit ein Wutbürger wird.

Ein gutes Beispiel für den potenzierten Unsinn ist die Begrenzung der Rissbreite. Die Rissbreite lässt sich, wie wir alle wissen, nur annäherungsweise berechnen. Man hat jetzt aber auf europäischer Ebene Handlungsbedarf entdeckt. In der DIN 1045-1 war die Berechnung von sr,max schon aufwändig genug, aber in der DIN EN 1992-1-1 hat man dem gebeutelten Anwender weitere Beiwerte (k1, k2, k3, k4 und c) für die Ermittlung von sr,max geschenkt. Man muss sich also mit den Beiwerten beschäftigen, auswerten und mit dem nationalen Anwendungsdokument abgleichen. Setzt man die Hinweise im Anwendungsdokument um, so erhält man wundersamer Weise den Wert der DIN 1045-1 für sr,max. Es darf mit Recht gefragt werden, warum wird dem Anwender dieser umständliche Weg nicht erspart. Wir Anwender müssen sich mit diesem Murks nur beschäftigen, weil auf höchster Normenebene die Eitelkeiten einzelner Personen unbedingt gepflegt werden müssen.

Ein finanzielles Engagement auf unterster Ebene ist aus meiner Sicht nicht sinnvoll. Es hat auch in der Vergangenheit nicht an fähigen Mitarbeitern aus der Praxis in den Normenausschüssen gefehlt. Es muss auf höchster Entscheidungsebene interveniert werden und das erfordert, wie wir alle wissen, viel höhere finanzielle Anstrengungen, als beim VPI und BVPI angedacht wurde.

DIN 1045-1:2008 Ein großes Missverständnis Folge 2 : Die Sonntags-Kolumne

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DIN 1045-1:2008 Ein großes Missverständnis Folge 2

Dezember 07, 2008 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.8:

Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit dem Nachweis gegen Ermüdung, dem wir in der Vergangenheit eine gesonderte Tech-News gewidmet haben. Die Nachweismethoden haben sich nicht geändert, für den Betonstahl haben sich die Werte der Tabelle 16 teilweise geändert. Wenn man dies beachtet, kann man die Rechenbeispiele der Tech-News weiterhin verwenden.

Dieser Abschnitt ist in der kommentierten Kurzfassung nicht enthalten, in der 18.Auflage Schneider Bautabellen ist der Ermüdung (vereinfachter Nachweis) ein Kapitel gewidmet.

Es ist schon bezeichnend, dass die Mutter aller Nachweise D_Ed ≤ 1 nicht kommentiert wird, man müsste sonst zugeben, dass dieser Nachweis ohne Kenntnisse der Lastkollektive nicht möglich ist und für den Gegengewichtsstapler liegen keine anwendbaren Erkenntnisse vor. Im Brückenbau gibt es dafür umfangreiche DIN-Fachberichte. Ich kann keinen tieferen Sinn in dieser Formel D_Ed ≤ 1 erkennen, obwohl die Formel schlicht und einfach ist. Vielleicht plagt mich aber schon der Altersstarrsinn oder frei nach dem babylonischen König Hamurabi, der schon im Jahre 1750 v. Chr. gejammert hat, er verstehe die Welt nicht mehr, und der kannte unser Normenwerk noch nicht.

Ab hier bitte weiterlesen:

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 11.2.2 (5) und (6):

Für Zuggurte von Plattenbalken und Hohlkästen hat man eine zusätzliche Gleichung (128a) formuliert: k_c = 0,9 F_cr,Gurt / (A_ct * f_ct,eff) ≥ 0,50 mit der Zugkraft F_cr im Zuggurt von gegliederten Querschnitten im Zustand I unmittelbar vor der Rissbildung mit der Randspannung f_ct,eff

In der Gleichung (129) hat man den Wert genauer definiert:

Die Höhe der Zugzone im Querschnitt bzw. Teilquerschnitt vor Beginn der Erstrissbildung (bei zentrischem Zug h_t = o,5 h bei beidseitiger Bewehrungslage bzw. h_t= h bei einer mittigen Bewehrungslage)

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 11.2.2 (8) und (9):

(8) Bei dickeren Bauteilen darf die Mindestbewehrung unter zentrischem Zwang für die Begrenzung der Rissbreiten je Bauteilseite unter Berücksichtigung einer effektiven Randzone Ac,eff berechnet werden, mit As = fct,eff ∙ Ac,eff / σs (130a)

wobei jedoch der folgende Wert für As nicht unterschritten werden darf As = k ∙ fct,eff ∙ Act / fyk (130b)

Dabei ist Ac,eff der Wirkungsbereich der Bewehrung nach Bild 53 d) mit Ac,eff = heff ∙ b bzw. Act die Fläche der Betonzugzone je Bauteilseite Act = 0,5 h ∙ b.

Der Grenzdurchmesser der Bewehrungsstäbe muss in Abhängigkeit von der wirksamen Betonzugfestigkeit fct,eff analog Gleichung (129) folgendermaßen modifiziert werden:

ds = ds* fct,eff / fct,0 (130c)

Es braucht aber nicht mehr Mindestbewehrung eingelegt zu werden, als sich nach Gleichung (127) mit Gleichung (129) bzw. nach Abschnitt 11.2.4 ergibt.

ANMERKUNG: Nennenswerte Bewehrungsreduzierungen sind erst bei dickeren Bauteilen mit heff ≈ 5 d1 zu erwarten.

(9) Werden langsam erhärtende Betone mit r ≤ 0,3 verwendet (i. d. R. bei dickeren Bauteilen), darf die

Mindestbewehrung mit einem Faktor 0,85 verringert werden. Die Rahmenbedingungen der Anwendungsvoraussetzungen für die Bewehrungsverringerung sind dann in den Ausführungsunterlagen festzulegen.

ANMERKUNG Kennwert für Festigkeitsentwicklung des Betons r = fcm2/ fcm28.

Diese Nachweise werden in der Regel mit einem EDV-Programm erledigt. Wir werden unser Programm hinsichtlich der dicken Bauteile nicht mehr überarbeiten und vom Internet nehmen. Es gibt in der Zwischenzeit auf dem Markt ausreichend Programme zu kaufen und die werden sicherlich diesen Aspekt einarbeiten.

Außerdem muss angemerkt werden, dass eine nennenswerte Bewehrungsreduzierung erst bei Bauteilen > 1,0m Dicke eintritt.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 12.8.1 (8):

(8) Druckstäbe mit ds ≥ 20 mm dürfen in Stützen durch Kontaktstoß der Stabstirnflächen gestoßen werden, wenn sie beim Betonieren lotrecht stehen, die Stützen an beiden Enden unverschieblich gehalten sind und die gestoßenen Stäbe auch unter Berücksichtigung einer Beanspruchung nach 8.6 zwischen den gehaltenen Stützenenden nur Druck erhalten. Der zulässige Stoßanteil beträgt dabei maximal 50 % und ist gleichmäßig über den Querschnitt zu verteilen. Die Querschnittsfläche der nicht gestoßenen Bewehrung muss mindestens 0,8 % des statisch erforderlichen Betonquerschnitts betragen. Die Stöße sind in den äußeren Vierteln der Stützenlänge anzuordnen. Der Längsversatz der Stöße muss mindestens 1,3 lb betragen (lb nach Gleichung (140)). Die Stabstirnflächen müssen rechtwinklig zur Längsachse hergestellt und entgratet sein. Ihr mittiger Sitz ist durch eine feste Führung zu sichern, die die Stoßfuge vor dem Betonieren teilweise sichtbar lässt.

Dieser Abschnitt wurde neu eingefügt. Diese Bauweise bedarf m.E. unbedingt einer ingenieur-technischen Überwachung durch den verantwortlichen Tragwerksplaner.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 12.8.3 (1):

(1) Im Bereich von Übergreifungsstößen muss eine Querbewehrung entsprechend den nachfolgenden

Anforderungen angeordnet werden:

- Die Querbewehrung muss eine Gesamtquerschnittsfläche haben, die nicht geringer ist als die

Querschnittsfläche As eines gestoßenen Stabes (ΣAst ≥ 1,0 As, siehe Bild 59). Für

Stöße nach 12.8.2 (2) gilt diese Regelung für jeden gestoßenen Stab.

- Die Querbewehrung in vorwiegend biegebeanspruchten Bauteilen muss bügelartig ausgebildet werden, falls s ≤ 10 ds ist (siehe Bild 58), anderenfalls darf sie gerade sein.

- In flächenartigen Bauteilen muss die Querbewehrung ebenfalls bügelartig ausgebildet werden, falls s ≤ 7 ds ist; sie darf jedoch auch gerade sein, wenn die Übergreifungslänge ls nach 12.8.2 um 30 %erhöht wird.

- Sofern der Abstand der Stoßmitten benachbarter Stöße mit geraden Stabenden in Längsrichtung etwa 0,5 ls beträgt, ist kein bügelartiges Umfassen der Längsbewehrung notwendig.

- Die Querbewehrung muss zwischen der Längsbewehrung und der Betonoberfläche angeordnet sein. Die Querbewehrung muss nach Bild 59 verteilt sein.

Diese Ergänzungen sind eine Klarstellung für Bewehrungsstöße hinsichtlich der bügelartigen Querbewehrung.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 13.1.1 (6) und (7):

(6) Bei Gründungsbauteilen und durch Erddruck belasteten Wänden aus Stahlbeton darf auf die

Mindestbewehrung nach Absatz (1) verzichtet werden, wenn das duktile Bauteilverhalten durch Umlagerung des Sohldrucks bzw. des Erddrucks sichergestellt werden kann. Dies ist in der Regel bei Gründungsbauteilen zu erwarten. Dabei müssen die Schnittgrößen für äußere Lasten nach 8.2 ermittelt sowie die Grenzzustände der Tragfähigkeit nach Abschnitt 10 und der Gebrauchstauglichkeit nach Abschnitt 11 nachgewiesen werden.

Bei schwierigen Baugrundbedingungen oder komplizierten Gründungen ist nachzuweisen, dass ein duktiles Bauteilverhalten auch ohne entsprechende Mindestbewehrung durch die Boden-Bauwerk-Interaktion sichergestellt ist.

(7) Bei zweiachsig gespannten Platten braucht die Mindestbewehrung nach Absatz (1) nur in der

Hauptspannrichtung angeordnet werden.

Der Abschnitt (6) wird sicherlich zu einem erhöhten Diskussionsbedarf führen. Im Fall der Winkelstützmauer und im Fall des Steifen Kasten im Untergeschoss kann man sicherlich zu einer unterschiedlichen Auffassung hinsichtlich der erforderlichen Mindestbewehrung kommen. Hierzu werden sicherlich zahlreiche Auslegungen aufgelegt.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 13.3.2 (12):

(12) Zur Vermeidung eines fortschreitenden Versagens von punktförmig gestützten Platten ist stets ein Teil der Feldbewehrung über die Stützstreifen im Bereich von Innen- und Randstützen hinweg-zuführen bzw. dort zu verankern. Die hierzu erforderliche Bewehrung muss mindestens die Querschnittsfläche nach Gleichung (153) aufweisen und ist im Bereich der Lasteinleitungsfläche anzuordnen. Abminderungen von V_Ed sind dabei nicht zulässig. Im Bereich von Stützenkopf-verstärkungen ist diese Bewehrung in der Platte anzuordnen.

As = V_Ed / f_yk (153)

Dabei ist VEd der Bemessungswert der in die Platte eingeleiteten Querkraft ermittelt unter Ansatz von γ_F = 1,0.

(13) Auf die Abreißbewehrung beim Durchstanzen nach Gleichung (153) darf bei elastisch gebetteten Bodenplatten wegen der Boden-Bauwerk-Interaktion verzichtet werden.

Zu diesem Thema Kollapsbewehrung haben wir erst vor kurzem eine Tech-News veröffentlicht. Leider muss angemerkt werden, dass diese Bewehrung stiefmütterlich behandelt wird.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 13.5.3 (8):

(8) Wird der Widerstand gegen Abplatzen der Betondeckung erhöht, darf die Querbewehrung aus Bügeln auch mit 90°-Winkelhaken nach Bild 56 b) geschlossen werden. Die Bügelschlösser sind entlang der Stütze zu versetzen.

Mindestens eine der folgenden Maßnahmen kommen hierfür in Frage:

- Vergrößerung des Mindestbügeldurchmessers um eine Durchmessergröße gegenüber Absatz (1);

- Halbierung der Bügelabstände nach Absatz (4) bzw. (5);

- angeschweißte Querstäbe (Bügelmatten);

- Vergrößerung der Winkelhakenlänge nach Bild 56 b) bzw. g) von 10 ds auf ≥ 15 ds.

Diese Vorschrift wurde in der Vergangenheit wiederholt geändert. Wir hoffen, dass dies jetzt den Stand der Technik wiedergibt. Die Glaubwürdigkeit in dieser Sache haben wir auf der Baustelle schon längst verspielt.

DIN 1045-1:2008 Ein großes Missverständnis Folge 1 : Die Sonntags-Kolumne

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DIN 1045-1:2008 Ein großes Missverständnis Folge 1

November 30, 2008 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Der Normenausschuss kreißte und gebar ein Muster ohne Wert. Eine Überarbeitung dieser Norm wurde angekündigt und man wollte die ungeheure Anzahl von Auslegungen und Berichtigungen einarbeiten und Klarstellungen für den in der Praxis tätigen Bauingenieur geben. Es sollte der untragbare Zustand, dass Auslegungen Normencharakter haben, abgeschafft werden. Dieses Ziel wurde weit verfehlt. Die Norm wurde durch zusätzliche Forderungen weiter aufgebläht. Die Investition in die neue Ausgabe der DIN 1045-1:2008 in Höhe von 249,34 € ist nicht sinnvoll, die kommentierte Kurzfassung ist in der Regel ausreichend. Das Preis/Leistungsverhältnis muss als mangelhaft bezeichnet werden. Zu Beginn des Jahres 2009 kommen verschiedene Produkte auf den Markt, die die Norm vollständig enthalten und wesentlich preiswerter sind.

Die neue DIN 1045-1:2008 ist für uns Bauingenieure keine Erleichterung. Die Auswirkungen auf die Praxis werden m.E. gering sein. Man wird sich notwendigerweise wieder ein neues Update für die Software kaufen, man hat ja sonst nichts anderes zu tun. Die anderen neuen Bestimmungen und Forderungen werden sicherlich keinen Eingang in die Praxis finden, weil die neue europäische Norm unmittelbar vor der Tür steht. Man fühlt sich allmählich schon als Normenjunkie.

Es werden nicht alle marginalen Änderungen kommentiert, sondern nur die Änderungen, die aus meiner Sicht eventuell Auswirkungen auf die tägliche Arbeit haben werden. Die Änderungen werden kursiv geschrieben und unterstrichen zur besseren Übersicht.

Die Änderungen Kriechauswirkungen bei Verfahren nach Theorie II Ordnung nach Abschnitt 8.6.3 (10) und 8.6.5 (10) werden nicht behandelt. Es wird auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen bzw. die betreffenden Programme müssen der neuen Situation angepasst werden. Sprechen Sie Ihr EDV-Softwarehaus an.

Ab hier bitte weiterlesen:

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 5.3.3 (7):

(7) Bei Fertigteilen mit einer werksmäßigen und ständig überwachten Herstellung darf der Teilsicherheitsbeiwert für den Beton auf γ_c = 1,35 verringert werden, wenn durch eine Überprüfung der Betonfestigkeit an jedem fertigen Bauteil sichergestellt ist, dass alle Fertigteile mit zu geringer Betonfestigkeit ausgesondert werden. Die in diesem Fall notwendigen Maßnahmen sind durch den Hersteller in Abstimmung mit der zuständigen Überwachungsstelle festzulegen und vom Hersteller zu dokumentieren.

Wie soll dies in der Praxis umgesetzt werden. Hat der Tragwerksplaner, der den herabgesetzten Teilsicherheitsbeiwert berücksichtigt, eine Mitteilungspflicht gegenüber der Überwachungsstelle, die er in der Regel nicht kennt oder muss er in Zukunft in seinen Ausführungszeichnungen auf den verringerten Teilsicherheitsbeiwert hinweisen, um juristisch nicht in Haftung genommen zu werden. Welche notwendigen Maßnahmen sind zu treffen? Welche Kompetenzen haben im Abstimmungs-verfahren die Vertragsparteien? Das Fertigteilwerk beauftragt eine anerkannte Zertifizierungsstelle gemäß DIN 1045-4 und wir wissen aus der Praxis, wer bezahlt diktiert gewisse Spielregeln. Der Tragwerksplaner ist gut beraten, die Anwendung dieser Möglichkeit schriftlich mit dem Hersteller zu vereinbaren.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 6.2 (2):

(2) Jedes Bauteil ist in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, denen es direkt ausgesetzt ist, nach Tabelle 3 zu klassifizieren. Ein Bauteil kann mehr als einer der in Tabelle 3 genannten Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein. Die Umgebungsbedingungen, denen es ausgesetzt ist, sind dann als Kombination der zugeordneten Expositionsklassen anzugeben. Tabelle 3 entspricht der Tabelle 1 in DIN 1045-2 mit den Mindestbetondruckfestigkeitsklassen der Tabellen F.2.1 und F.2.2 in DIN 1045-2. Die nach Nr.8 anzugebenden Feuchtigkeitsklassen für Betonkorrosion infolge Alkali-Kieselsäurereaktion sind relevant für die Betonzusammensetzung und haben keine direkten Auswirkungen auf die Bemessung.

Der unglückselige Abschnitt Expositionsklassen, der in der Vergangenheit eine Flut von Anfragen und Auslegungsfragen hervorgerufen hat, wurde leider nicht vereinfacht und praxistauglich ausformuliert, sondern man hat ein weiteres Kriterium hinzugefügt. Man glaubt es kaum. Zur Beruhigung hat man den Beisatz, dass der Abschnitt (8) der Tabelle 3 keine direkten Auswirkungen auf die Bemessung hat, hinzugefügt.

Man sollte den Mitgliedern des Normenausschusses vielleicht mitteilen, dass wir Bauingenieure nicht nur Rechenknechte sind, sondern dass es ursprünglich die Aufgabe eines Bauingenieurs war, eine dauerhafte und standsichere Konstruktion zu entwerfen. Ich habe beim Altmeister Prof. Leonhardt gelernt, dass die statische Berechnung nur ein notwendiges Hilfsmittel ist, um gute und ausgereifte Ausführungszeichnungen zu erstellen. Wie haben sich die Zeiten geändert.

Man hat 4 Feuchtigkeitsklassen WO, WF, WA und WS postuliert, die unbedingt in den Ausführungs-zeichnungen anzugeben sind, um nicht in eine Haftungsfalle zu tappen. Die ausführlichen Beschreibungen können Sie auf Seite 5.8 der 18. Auflage Schneider Bautabellen für Bauingenieure oder auf Seite 21 der kommentierten Kurzfassung der DIN 1045-1:2008 (3. Auflage) entnehmen, selbstverständlich enthält auch das 249,34 € teure Exemplar diese Tabelle.

Den „Betonguide“ im Internet, der die vielfältigen Möglichkeiten aufzeigte, hat man noch nicht der neuen Situation angepasst und wie man der Internetseite entnehmen kann, wird er auch in Zukunft nicht mehr überarbeitet. Man hat ihn vom Netz genommen, weil viele Browser und Betriebssysteme den gestiegenen Anforderungen (DIN 1045-1 = aufgeblähtes Kompendium) nicht mehr gewachsen waren. Die Kombinationsmöglichkeiten steigen durch diesen neuen Abschnitt Feuchtigkeitsklassen exponentiell. Das gesamte Kapitel hat sich verselbständigt und findet in dieser aufgeplusterten Form nahezu keine Beachtung auf der Baustelle. Die Forderung, dass das Verlegemaß c_v in den Ausführungszeichnungen gemäß DIN 1045-1 Abschnitt 4.2.1 (3) anzugeben ist, wurde noch nicht verinnerlicht. Ich habe Verständnis dafür. Die Angabe von c_v, c_nom und Δc auf den Plänen, verursacht auf der Baustelle nur Kopfschütteln und der Polier fühlt sich aufgefordert, eine Auswahl der drei Parameter ohne Gewissensbisse zu treffen. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Angabe Betondeckung auf den Plänen, verbunden mit einer Zahlenangabe auf der Baustelle eine faire Chance bekommt, umgesetzt zu werden. Das ganze Kapitel ist eine Spielwiese für die Juristen geworden. Das Trauerspiel geht weiter, man hat aus der Vergangenheit nichts gelernt.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 6.3 (8):

(8) Zur Berücksichtigung von unplanmäßigen Abweichungen ist die erforderliche Mindestbeton-deckung c_min durch Addition eines Vorhaltemaßes Δc zu vergrößern. Daraus ergibt sich das Nennmaß der Betondeckung c_nom. Werte für Δc sind in Abhängigkeit von der Expositionsklasse in Tabelle 4 angegeben. Ist die Verbundbedingung nach Absatz (4) für c_min maßgebend, darf das Vorhaltemaß Δc = 10 mm verwendet werden.

Man hat mit dieser Ergänzung die Forderung von DAfStb Heft 525 in den Normtext eingearbeitet.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 6.3 (9):

(9) Die Werte für das Vorhaltemaß Δc nach Tabelle 4 dürfen um 5 mm abgemindert werden, wenn dies durch eine entsprechende Qualitätskontrolle bei Planung, Entwurf, Herstellung und Bauaus-führung gerechtfertigt werden kann. Bei Fertigteilen mit einer werksmäßigen und ständig überwachten Herstellung darf das Vorhaltemaß Δc für die Betondeckung um mehr als 5 mm nur dann reduziert werden, wenn durch eine Überprüfung der Mindestbetondeckung am fertigen Bauteil (z. B. Messung) sichergestellt wird, dass Fertigteile mit zu geringer Mindestbetondeckung ausgesondert werden. Die in diesem Fall notwendigen Maßnahmen sind durch die zuständigen Überwachungsstellen im Einzelfall festzulegen. Eine Verringerung von Δc unter 5 mm ist dabei unzulässig.

Warum der Fertigteilindustrie ständig zusätzliche Erleichterungen gewährt werden, ist für mich unverständlich. Früher wurde eine Überwachung der Bauteile im Fertigteilwerk durch den Prüfingenieur durchgeführt. Ich konnte keine signifikante Verminderung der Fehler bei Herstellung der Bauteile im Werk feststellen, die eine Rechtfertigung für diese Erleichterungen liefert. Es wurde nicht besser, aber auch nicht schlechter als auf der Baustelle gearbeitet. Die gewählten Maßnahmen sind aus meiner Sicht unbedingt auf den Plänen anzugeben.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 6.3 (12):

(12) Werden bei rau oder verzahnt ausgeführten Verbundfugen Bewehrungsstäbe direkt auf die

Fugenoberfläche aufgelegt, so sind für den Verbund dieser Stäbe nur mäßige Verbundbedingungen nach 12.5 (2) anzusetzen. Die Dauerhaftigkeit der Bewehrung ist jedoch durch das erforderliche Nennmaß der Betondeckung im Bereich von Elementfugen bei Halbfertigteilen sicher zu stellen.

Diese in der Praxis ständige Ausführungsart bei den vorgefertigten Elementplatten, die auf der Baustelle mit Ortbeton ergänzt werden, wird nun abgesegnet. Selbstverständlich muss nun die Stoßfugenbewehrung wegen der mäßigen Verbundbedingung verlängert werden. Ohne abgefaste Plattenkanten lässt sich das erforderlich c_nom im Fugenbereich nicht realisieren. Bei Bauteilen im Außenbereich muss der zuständige Tragwerksplaner überprüfen, ob eine abgefaste Plattenkante ausreichend ist.

In vielen Fällen ist in der Praxis eine Splittung der oberen und unteren Bewehrungslage der Decken erfolgt. In diesem Kontext möchte ich noch einmal darauf hinweisen, wenn die Vertragslage eindeutig ist, dass der Hersteller der Elementplatten für seine Planung verantwortlich ist. Eine Freizeichnung durch den Tragwerksplaner der Hauptstatik ist in diesem Fall nicht erforderlich. Er übernimmt bei freiwilliger Überprüfung der Verlege- und Einzelplattenpläne eine unnötige Haftung. Leider muss festgestellt werden, dass die Vertragslage in der Regel oberflächlich behandelt wird, nur bei der Reduzierung des Honorars herrscht Klarheit.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 7.3.2 (3):

(3) Wenn ein Balken oder eine Platte über einem Auflager durchläuft und mit diesem monolithisch verbunden ist, darf als Bemessungsmoment das Moment am Auflagerrand zugrunde gelegt werden, wobei jedoch der Mindestwert nach 8.2 (5) nicht unterschritten werden sollte. Bei indirekter Lagerung ist dies nur zulässig, wenn das stützende Bauteil eine Vergrößerung der statischen Nutzhöhe des gestützten Bauteils mit einer Neigung von mindestens 1: 3 zulässt.

Dies ist eine längst fällige Klarstellung.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.3.1 (5):

(5) Die Querkraftnachweise dürfen bei zweiachsig gespannten Platten in den Spannrichtungen x und y mit den jeweiligen Einwirkungs- und Widerstandskomponenten getrennt geführt werden. Wenn

Querkraftbewehrung erforderlich wird, ist diese aus beiden Richtungen zu addieren.

Dieser Absatz wurde neu eingefügt. Es ist anzumerken, dass der getrennte Nachweis nur dann geführt werden darf, wenn die Richtungen der zugehörigen Längsbewehrung mit den Hauptquerkräften übereinstimmen.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.3.3 (1):

(1) Der Bemessungswert der Querkrafttragfähigkeit V_Rd,ct biegebewehrter Bauteile ohne Querkraftbewehrung ist im Allgemeinen nach Gleichung (70) zu ermitteln.

V_Rd,ct = [ (0,15/ γ_c) k h₁(100 r₁ f_ck)^1/3 - 0,12 σ_CD ] b_w d (70)

Dabei darf jedoch ein Mindestwert der Querkrafttragfähigkeit V_{Rd,ct min} biegebewehrter Bauteile ohne

Querkraftbewehrung nach Gleichung (70a) angesetzt werden.

V_{Rd,ct min} = [V_min − 0,12σ_CD] b_w d (70a)

mit V_min = [ (k₁/ γ_c) (k³ f_ck)^0,5 ] (70b)

Dabei ist γ_c der Teilsicherheitsbeiwert für bewehrten Beton nach 5.3.3 (6), Tabelle 2;

κ ein Maßstabsfaktor mit k = 1+ (200/ d)^0,50 (71)

η1 = 1,0 für Normalbeton; für Leichtbeton nach Tabelle 10;

ρ₁ der Längsbewehrungsgrad mit ρ₁ = A_sl / (b_w d) ≤ 0,02

A_sl die Fläche der Zugbewehrung, die mindestens um das Maß d über den betrachteten Querschnitt hinaus geführt und dort wirksam verankert wird (siehe Bild 32).

b_w die kleinste Querschnittsbreite innerhalb der Zugzone des Querschnitts in mm;

d die statische Nutzhöhe der Biegebewehrung im betrachteten Querschnitt in mm;

f_ck der charakteristische Wert der Betondruckfestigkeit in N/mm2;

σ_CD der Bemessungswert der Betonlängsspannung in Höhe des Schwerpunkts des Querschnitts mit σ_CD = N_Ed/A_c in N/mm2;

N_Ed der Bemessungswert der Längskraft im Querschnitt infolge äußerer Einwirkungen oder

Vorspannung (N_Ed < 0 als Längsdruckkraft);

k₁ = 0,0525 für d ≤ 600 mm und 0,037 5 für d ≥ 800 mm, im Bereich 600 mm < d < 800 mm

darf k₁ linear interpoliert werden.

Wie man leicht sieht wurde die Formel (70) nur geringfügig abgeändert, dies wird der Möglichkeit geschuldet, dass γ_c einen unterschiedlichen Wert annehmen kann (außergewöhnliche Lastfälle und Fertigteile mit besonderer Überwachung). Für den Normalfall γ_c = 1,5 wird der alte Wert von 0,10 wieder hergestellt.

Neu ist jedoch, dass eine Mindestquertragfähigkeit nach Gleichung (70a) und (70b) definiert wird. Bei einer Längsbewehrung ca. r₁< 0,70 % wird Gleichung (70a) maßgebend. Man hat jetzt nach einer unsäglichen Auslegungsorgie überraschend festgestellt, dass bei dicken Bauteilen wie z.B. Wider-lagerwände oder Bodenplatten bei geringer Bewehrung eine Schubbewehrung erforderlich wird.

Die Auswirkungen der neuen Regelung soll an einem Beispiel erläutert werden:

C25/30, h = 0,40 m, d = 0,36 m, r₁= 0,13 %, b = 1,0 m, γ_c = 1,50, k = 2,0, f_ck = 25 MN/m², σ_CD = 0

V_Rd,ct = [ (0,15/ 1,50) 2 *1 (100 *0,0013* 25)^1/3 ] 0,36 = 0,1066 MN/m = 106,6 kN/m

V_{Rd,ct min} = 0,404 * 0,36 = 0,1453 MN/m = 145,3 kN/m > 106,6 kN/m

V_min = [ (0,0525/ 1,50) (1,745³ *25)^0,5 ]= 0,404, k = 1+ (200/ 360)^0,50 = 1,745

Mit Wehmut habe ich im Betonkalender 1967, mein erstes käuflich erworbenes Exemplar, geblättert und festgestellt, dass gemäß DIN 1045:1959 die zul. Schubspannung für einen B225 9,0 kp/cm² betrug, umgerechnet und auf das charakteristische Lastniveau bezogen, erhält man eine zul. Querkraft von ca. 291 kN/m >> 145,3/1,40 = 103,7 kN/m. Man hat jetzt 50 Jahre benötigt, um stufenweise eine Reduzierung der Quertragfähigkeit ohne Schubbewehrung einer 40 cm Stahlbetondecke um mehr als 50% zu erreichen. Muss man jetzt in Sorge sein, dass diese Decken aus den 70-Jahren Einsturz gefährdet sind oder haben wir in der Zwischenzeit ein Glaubwürdigkeitsproblem wie die Politiker und Banker.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.3.4 (2):

(2) Beim Nachweis der Querkrafttragfähigkeit darf im Allgemeinen näherungsweise der Wert

z = 0,9 d angenommen werden. Dabei wird vorausgesetzt, dass bei Bauteilen mit geneigten Spanngliedern in der vorgedrückten Zugzone Längsbewehrung aus Betonstahl vorhanden ist, die zur Aufnahme der Längszugkräfte infolge Querkraft ausreichend ist, und dass die Bügel nach 12.7 (2) in der Druckzone verankert sind. Es darf für z jedoch kein größerer Wert angesetzt werden, als sich aus z = d – 2 c_v,l ≥ d – c_v,l – 30 mm ergibt (mit Verlegemaß c_v,l der Längsbewehrung in der Betondruckzone). Bei einem Querschnitt, der vollständig unter Zugspannungen steht, darf für z der Abstand der Zugbewehrungen angesetzt werden, wenn Bügel die Längszugbewehrungen umfassen.

Hier wird klargestellt, welche Annahmen für die Größe (z) zutreffend sind. Bei durchlaufenden Decken muss deshalb überprüft werden, welches (z) in Ansatz gebracht werden darf. Dies führt in der Regel bei den Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung zu einer höheren Verbundbewehrung.

Beispiel: h = 200 mm, 1.Lage von oben d= 16 mm, 2. Lage von oben d=14 mm, 2. Lage in diesem Fall maßgebend für die Längsbewehrung (Spannrichtung der Gitterträger) , Betondeckung oben

und unten 30 mm

c_v.l= 30+16+14/2 = 53mm z = 170 - 2*53 = 64 mm < 170 – 53 – 30 = 87 mm (maßgebend)

Leider muss festgestellt werden, dass in der Regel der Wert von z = 0,9 d = 153 mm angesetzt wird. Die Querkraftbewehrung ist dann nicht ausreichend. Die obere Bewehrung wird auch in der Regel unabhängig von der Spannrichtung der Gitterträger gezeichnet. Dann kann der oben angeführte ungünstige Fall maßgebend werden. Um kein Haftungsrisiko einzugehen, wird dem Tragwerksplaner empfohlen, vor allem bei unklarer Vertragslage (siehe oben angeführte Bemerkungen) dem Fertigteilwerk den Bewehrungsplan der oberen Lage zur Verfügung zu stellen. Sie haben somit eine Nebenpflicht aus juristischer Sicht erfüllt.

Ergänzend muss angemerkt werden, dass für den Nachweis der Verbundbewehrung (keine Querkraft-bewehrung erforderlich) der Hebelarm z = 0,9 d angesetzt werden darf.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.3.6 :

Dieser Abschnitt wurde vollständig überarbeitet. Wir haben für diesen Abschnitt eine Tech-News erarbeitet. Wir stellen aus didaktischen Gründen die alte und neue Form des Nachweises gegenüber. Sobald die Zulassungen für die Gitterträger der neuen Situation angepasst wurden, werden wir auch unser EDV-Programm eventuell überarbeiten.

Ergänzend möchten wir darauf hinweisen, dass eine raue Oberfläche dann gegeben ist, wenn die Gesteinskörnung mindestens 3 mm über die Fugenoberfläche hinausragt. Es wird empfohlen, wenn eine Arbeitsfuge bei Unterzügen erforderlich ist, auf dem Ausführungsplan dem Unternehmer auf diesen Abschnitt der Norm hinzuweisen oder einen Vermerk aufzuführen, dass die Unterzüge ohne Arbeitsfuge zu betonieren sind. Eine nachträgliche Realisierung der rauen oder verzahnten Fuge ist aufwendig, erzeugt Zusatzkosten und eine Korrektur der Bügelbewehrung ist auch nicht mehr möglich.

- rau: eine Oberfläche mit mindestens 3 mm durch Rechen erzeugte Rauigkeit mit ungefähr 40 mm Abstand, oder erzeugt durch entsprechendes Freilegen der Gesteinskörnungen oder durch andere Methoden, die ein äquivalentes Tragverhalten herbeiführen; alternativ darf die Oberfläche eine definierte Rauigkeit aufweisen,

- verzahnt: wenn die Geometrie der Verzahnung den Angaben in Bild 35 a) entspricht. Wenn eine Gesteinskörnung mit dg ≥ 16 mm verwendet und das Korngerüst mindestens 6 mm tief freigelegt wird, darf die Fuge als verzahnt eingestuft werden.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.2 (14) :

(14) Bei Fundamenten und Bodenplatten ist es auch zulässig, den kritischen Nachweisschnitt im Abstand von 1,0 d vom Stützenanschnitt zu führen. Die Bemessungswerte des Durchstanzwiderstandes nach 10.5.3 dürfen in diesem Rundschnitt entsprechend angepasst werden.

Dies ist eine neue Möglichkeit, die aber in Verbindung mit dem Abschnitt 10.5.3 (4) und 10.5.4 (2) zu betrachten ist. Diese Variante wird sicherlich in den neuen EDV-Programmen angeboten werden.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.3 (2) :

In diesem Abschnitt werden jetzt zusätzliche Beiwerte β zur Berücksichtigung der nichtrotations-symmetrischen Querkraftverteilung im Rundschnitt eingeführt. Für die Wandecke wird β = 1,2 und für das Wandende wird β = 1,35 festgelegt. Diese Möglichkeit wird sicherlich auch in den überarbeiteten Programmen enthalten sein.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.3 (4):

(4) Bei Fundamentplatten darf die Querkraft V_Ed um die günstige Wirkung des Sohldrucks in der kritischen Fläche nach Bild 37 abgemindert werden. Dabei dürfen für die Ermittlung der resultierenden Bodenreaktionskraft jedoch höchstens 50 % der kritischen Fläche A_crit nach 10.5.2 (4) bzw. 100 % der Fläche unter dem reduzierten Nachweisschnitt bei 1,0 d nach 10.5.2 (14) in Ansatz gebracht werden.

Siehe hierzu Hinweis im Abschnitt DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.2 (14)

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.4 (2) :

(2) Wird bei Fundamenten oder Bodenplatten die Nachweisschnittlänge nach 10.5.2 (14) reduziert, darf der Durchstanzwiderstand ohne Durchstanzbewehrung nach Gleichung (105) im Nachweisschnitt 1,0 d mit einem Faktor k erhöht werden: V_Rd,ct,r=1,0d = k *V_Rd,ct;r=1,5d

Der Faktor k entspricht dabei dem Verhältnis der Nachweisschnittumfänge:

k = (ucrit,r = 1,5 d / ucrit,r = 1,0 d ) ≥ 1,2.

Siehe hierzu Hinweis im Abschnitt DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.2 (14). Bei der Ermittlung der Durchstanzbewehrung nach Abschnitt 10.5.5 darf der Faktor (k) nicht berücksichtigt werden.

DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.5 (6) :

(6) Wird bei Fundamenten oder Bodenplatten die Nachweisschnittlänge nach 10.5.2 (14) reduziert, darf die maximale Querkrafttragfähigkeit nach Gleichung (107) im Nachweisschnitt 1,0 d mit dem erhöhten Durchstanzwiderstand VRd,ct,r = 1,0d nach 10.5.4 (2) ermittelt werden: VRd,max = 1,5 * VRd,ct,r = 1,0d. Die erste Bewehrungsreihe sollte dann im Nachweisschnitt u1 im Abstand 0,3 d vom Stützenanschnitt angeordnet werden.

Dies wird der Möglichkeit nach DIN 1045-1:2008 Abschnitt 10.5.2 (14) geschuldet.

Fortsetzung erfolgt am 7.12.2008

Durchbiegung die Dritte : Die Sonntags-Kolumne

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Durchbiegung die Dritte

Februar 23, 2008 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Die mit den Fehlern verbundenen Hinweise von mir sind eigentlich nie Gegenstand einer gutachterlichen Feststellung, aber zum Verständnis der komplexen Materie nützlich. Die Durchbiegungen der Deckenbalken wurden gemäß der in der Sonntagskolumne vom Januar angegeben Formel (1) ermittelt. Folgende Punkte, die Einfluss auf die Durchbiegungen haben, werden bewertet.

Ab hier bitte weiterlesen:

1. Eigengewicht der Holzbalkendecke

In der statischen Berechnung wurde für das Eigengewicht der Decke pauschal der Wert von 0,60 kN/m² ohne Spezifizierung des Aufbaus in Rechnung gestellt. Vor Ort wurde der Aufbau durch eine endoskopische Untersuchung an mehreren Stellen und durch teilweise Entfernung der abgehängten Decke überprüft. Das Eigengewicht wurde auf der Grundlage der DIN 1055-1:2002 mit 1,22 kN/m² berechnet. Der ausgeführte Aufbau entsprach den Angaben des Objektplaners.

Gemäß Schriftverkehr konnte festgestellt werden, dass der Objektplaner den entsprechenden Plan, der keinen Stempelaufdruck „Vorabzug" mehr enthielt, dem Tragwerksplaner zur Verfügung gestellt hat. Die moralisch berechtigte Einrede des Tragwerksplaner, dass dieser Plan erst nach Erstellung der statischen Berechnung bei ihm eingereicht wurde, ist juristisch gesehen, belanglos. Die Pflicht des Tragwerksplaners wäre gewesen, den Objektplaner auf die jetzt abweichende Ausführung aufmerksam zu machen und für die erforderlichen Änderungen ein Honorarangebot zu unterbreiten, falls er diesen Umstand nicht zu vertreten hat.

Wir leidgeprüften Bauingenieure wissen, dass Architekten ihre Pläne erst freigeben, wenn die Schlüsselübergabe erfolgt ist. Es ist deshalb empfehlenswert in seine Schalpläne den Lastansatz für das Eigengewicht der Holzbalkendecke einschließlich Belag zu vermerken. Vor allem dann, wenn der Architekt aus welchen Gründen auch immer, sich nicht verbindlich zeichnerisch festlegen will oder seine Werkpläne für die statische Berechnung nicht freigegeben hat. Nach einem OLG Urteil kann dem privilegierten Architekt zugemutet werden, das Gewicht des Aufbaues selbst zu ermitteln und mit dem in den Schalplänen angegebenen Wert abzugleichen. Es kann ihm aber nicht zugemutet werden, dass er diese Angabe aus einer komplexen statischen Berechnung entnehmen soll.

2. Trennwandzuschlag

Gemäß DIN 1055-3:2006 dürfen für leichte unbelastete Trennwände ( Wandlast ≤ 3,0 kN/m) ein gleichmäßig verteilter Zuschlag zur Nutzlast angesetzt werden. Dies gilt aber nicht für Wände, die parallel zu den Balken verlaufen und mehr als 3,0 kN/m wiegen.

Der Ansatz von 0,8 kN/m² für die Gipskartonwände war demzufolge zutreffend, aber für eine Mauerwerkswand, die direkt auf einem Balken stand und ein Wandgewicht größer als 3,0 kN/m aufwies, war der Trennwandzuschlag nicht gerechtfertigt, dies hatte jedoch der Tragwerksplaner nicht zu vertreten.

Dieser Sachverhalt konnte leicht geklärt werden, weil der Objektplaner auch gleichzeitig Bauleiter war und in dieser Funktion eine nachträgliche Planung auf der Baustelle vorgenommen hatte. Auf Wunsch der Bauherrschaft wurde anstatt einer Metallständerwand eine Mauerwerkswand eingebaut, um den Schallschutz zu verbessern. Dies Maßnahme war nicht nur schädlich, sondern auch nutzlos, weil das schwere Bauteil durch die flankierenden Holzbauteile in seiner Schallschutzfunktion erheblich eingeschränkt wurde. Dieser Bereich wurde auf Kosten des Objektplaners saniert.

Die Auswirkungen dieser Grenzziehung Wandgewicht > 3,0 kN/m soll in einer vergleichenden Bewertung betrachtet werden.

Gemäß DIN 1055-3:2006 darf eine Wandlast > 3,0 kN/m nicht als Zuschlag zur Nutzlast behandelt werden. Sie ist deshalb der ständigen Last zu zuordnen; d.h. in die Durchbiegungsformel (1), siehe Kolumne Durchbiegung die Erste, gehen die abmindernden Faktoren ψ₀und ψ₂ für eine veränderliche Einwirkung nicht ein und der Kriechanteil ist auch höher.

Um den Einfluss der Grenzziehung zu dokumentieren, werden 3 Fallbeispiele nach Formel (1) durchgerechnet. Die Werte der vorhandenen Decke werden angesetzt.

w_Q,fin ist in der Formel (1) enthalten.

Fall 1: Wandgewicht 3,0 kN/m wird als Trennwandzuschlag (TWZ) erfasst,
g_k = 0,60 kN/m², Vollholz C24

Balken 10/26 cm, e = 0,70 m, g_k = 0,60 * 0,7 = 0,42 kN/m, q_k = (2,0 + 0,8)* 0,7 = 1,96 kN/m, Nutzungsklasse 1, Verkehrslast Kategorie A, Spannweite 6,0 m, KLED mittel,

Biegespannungen Ausnutzung η = 0,99
w_fin,(G+Q)- w_G,inst= 26,8 mm < L/200 = 30 mm
w_Q,fin = 24,2 mm > L/300 = 20 mm

Fall 2: Wandgewicht 3,0 kN/m wird als Trennwandzuschlag (TWZ) erfasst,
g_k = 1,22 kN/m², Vollholz C24

Balken 10/26 cm, e = 0,70 m, g_k = 1,22 * 0,7 = 0,85 kN/m, q_k = (2,0 + 0,8)* 0,7 = 1,96 kN/m, Nutzungsklasse 1, Verkehrslast Kategorie A, Spannweite 6,0 m, KLED mittel,

Biegespannungen Ausnutzung η = 1,15
w_fin,(G+Q) - w_G,inst = 29,5 mm < L/200 = 30 mm
wQ,fin = 24,2 mm > L/300 = 20 mm

Fall 3: Wandgewicht 3,0 kN/m wird als ständige Last ohne TWZ, g_k = 1,22 kN/m², Vollholz C24

Balken 10/22 cm, e = 0,70 m, g_k = 1,22 * 0,7 + 3,0 = 3,85 kN/m, q_k = 2,0 * 0,7 = 1,40 kN/m, Nutzungsklasse 1, Verkehrslast Kategorie A, Spannweite 6,0 m, KLED mittel,

Biegespannungen Ausnutzung η = 2,06
w_fin,(G+Q) - w_G,inst = 41,4 mm > L/200 = 30 mm
w_Q,fin = 17,3 mm < L/300 = 20 mm

Fall 1 hat gezeigt, dass bei dem ehemaligen Ansatz des Eigengewichts und einem Trennwandzuschlag die Berechnung in Ordnung gewesen wäre. Die geringfügige Überschreitung von w_Q,fin kann toleriert werden, weil es sich bei den Verformungsbegrenzungen in der DIN 1052:2004 um empfohlene Grenzwerte handelt. Hier muss aber klar gesagt werden, dass zu diesen Problemen noch keine OLG- Urteile vorliegen. In der DIN-Norm ist von einer Vereinbarung die Rede. Hat der Tragwerksplaner die Pflicht eine Vereinbarung mit dem Bauherrn zu schließen? Wenn keine Vereinbarung getroffen wurde, welche Werte werden dann im Schadensfall als verpflichtend angesehen?

Der Vergleich Fall 2 und 3 zeigt deutlich auf, dass hier ein Klärungsbedarf vorliegt. Der Grenzwert 3,0 kN/m ist bei Holzbalken eindeutig zu hoch angesetzt, vor allem dann, wenn Einfeldträger vorliegen, die im Normalbereich auf der Grundlage der Begrenzung der Durchbiegungen dimensioniert wurden. Hier würde ein optischer Mangel vorliegen, obwohl die technischen Baubestimmungen der DIN 1055 eingehalten wurden.

Um diesem Dilemma zu umgehen, sollte im Plan darauf hingewiesen werden, dass die nichttragenden Wände ein Wandgewicht von 0,65 kN/m² nicht überschreiten dürfen. Mit diesem Wandgewicht können Holzständer- oder Metallständerwände problemlos ausgeführt werden.

3. DIN 4074-1:2003

Auf den Einfluss der Holzfeuchte bei der Berechnung der Durchbiegungen wurde schon in der letzten Sonntagskolumne eingegangen. In dieser Kolumne sollen der Einfluss des Schwindens auf die Maßhaltigkeit des Querschnitts und der Einfluss der Baumkante beschrieben werden.

Gemäß Tabelle 2 der DIN 4074-1 darf der Querschnitt Baumkanten aufweisen. Dies bedeutet, dass das in Rechnung gesetztes Trägheitsmoment bei einem Querschnitt 10/26 cm um ca. 14% abweichen kann.

Die visuelle Sortierung von Holz erfolgt nach folgenden Gesichtspunkten: Äste, Risse, Verfärbungen und Baumkanten. Die visuelle Sortierung - nach Augenschein - hat meines Erachtens unter dem Druck eine hohe Durchlaufgeschwindigkeit zu erreichen eine hohe Fehlerquote, die in keinem Verhältnis zur der wissenschaftlichen Berechnungsmethode gemäß Formel (1) steht. Es ist deshalb zu empfehlen, wenn die Durchbiegung der Konstruktion ein wesentliches Kriterium darstellt, die maschinelle Sortierung vorzuschreiben.

Bei dem vorliegenden Fall konnte gemäß DIN 4074-1 das vorgeschriebene Übereinstimmungszertifikat nicht vorgelegt werden. Dem Lieferschein konnte neben der Liefermenge auch die Querschnittsangaben 100/260 mm entnommen werden. Eine Messung der Holzfeuchte vor Ort ergab einen mittleren Wert von 9%. Die tatsächlichen Abmessungen vor Ort wurden zu 96/246 mm im Mittel festgestellt. Daraus konnte man eine mittlere Einbaufeuchte zu ca. 29% ermitteln. Dies bedeutet wiederum ein Reduzierung des Trägheitsmomentes um ca. 23 % im Endzustand.

Für den Dachstuhl nach DIN 1052:2004 Abschnitt 6.2(4) sind nun erhöhte Werte für k_def einzusetzen, d.h. für die Nutzklasse 1 ist anstatt 0,60 der Wert 1,60 anzunehmen. Es ist zu vermuten, dass dieser häufig vorkommende Fall im Wohnungsbau in den EDV-Programmen nicht berechnet werden kann. Eine Handrechnung ist angesagt. Bei drei veränderlichen Einwirkungen dürfen Sie die Formel (1) dreimal auswerten, um den Maximalwert der Durchbiegung zu ermitteln.

Es ist aber auch zu klären, welche Querschnittswerte einzusetzen sind, darf man die Einbauwerte ansetzen oder muss man die Werte nach dem Schwinden verwenden. Eine Auslegungsfrage der Normenverfasser ist erforderlich.

Für den Fall 2 des vorliegenden Beispiels habe ich den Einbauzustand (Nutzklasse 3 und Querschnittswerte vor dem Schwinden) berechnet und für den Endzustand (Nutzklasse 1 und Querschnittswerte nach dem Schwinden) die Durchbiegungen ermittelt.

Einbauzustand w_fin,(G+Q) = 60 mm

Endzustand w_fin,(G+Q) = 47 mm

Vor Ort wurde im Normalbereich ein maximaler Wert von 55 mm festgestellt, der wahrscheinlich auch den zulässigen Maßbautoleranzen nach DIN 18203 Teil 3 geschuldet wird.

Es ist auch empfehlenswert, bei der Berechnung von Sparren bei hinterlüfteten Dächer die Nutzungsklasse 2 anzusetzen.

Die Empfehlung „Abweichungen von den Nennmaßen der Holzquerschnitte darf höchstens ±1 mm betragen" kann angesichts der vielen Unwägbarkeiten und offenen Fragen jetzt nachvollzogen werden. Die Versicherung wird es Ihnen danken. Diese Formulierung erspart ihnen viel Ärger und lässt immer noch die Möglichkeit offen, dass Sie nachträglich als beratender Ingenieur gegen Honorierung tätig werden.

Durchbiegung die Zweite : Die Sonntags-Kolumne

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Durchbiegung die Zweite

Januar 27, 2008 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Nachdem die erste Durchbiegungsberechnung verarbeitet wurde, können wir uns an die Bewältigung der Probleme, die bei der täglichen Arbeit mit der DIN 1052:2004 auftauchen, heranwagen.

In der letzten Sonntagskolumne habe ich die Behauptung aufgestellt, dass die Berechnung der Durchbiegungen im Holzbau für die charakteristische seltene und für die quasi-ständige Bemessungssituation praxisfremd sei. Dies ist bei den Protagonisten der DIN 1052:2004 nicht gut angekommen. Ich möchte deshalb etwas tiefer in diese Problematik einsteigen und die vielen Variablen, die für die Berechnung erforderlich sind, aus der Sicht der Praxis bewerten. Sie können sich dann selbst ein Urteil bilden und Ihre Kommentare zu der Behauptung von mir auf dieser Seite ins Internet stellen.

Die formale Anforderung der DIN 1052:2004 für die charakteristische seltene Bemessungssituation für einen Einfeldträger mit Gleichlast und zwei veränderliche Einwirkungen lautet:

(1) w_fin,(G+Q) - w_G,inst = w_G,inst* (1 + k_def) + w_{Q,1, inst} * (1 + ψ_2,1 * kdef ) + w_{Q,2, inst}* (ψ_0,2 + ψ_2,2 * k_def) ≤ L/200

(2) w_G,inst= 5 * M_G,k* l² /48* E_0,mean* I
(3) w_Q,i,inst = 5 * M_{Q,i, k}* l² /48* E_0,mean* I

Wie zahlreich sind doch die Dinge, derer ich nicht bedarf (Sokrates)

Welchen Unwägbarkeiten der Verformungsbeiwert k_defund die Holzfeuchte in der Praxis unterliegt, soll nachfolgend dargestellt werden.

Ab hier bitte weiterlesen:

Der Verformungsbeiwert k_defwird in der Tabelle F2 in Abhängigkeit der Nutzungsklasse festgelegt. In Tabelle F3 werden die Ausgleichsfeuchten von Holzbaustoffen für die betreffende Nutzungsklasse angegeben.

In der Fußnote zu Tabelle F2 wird ausgeführt, dass die Werte k_def für Vollholz, dessen Feuchte beim Einbau im Fasersättigungsbereich oder darüber liegt und im eingebauten Zustand austrocknen kann, um den Faktor 1,0 zu erhöhen sind. Die Fasersättigungsfeuchte, hier sind nur die Zellwände feuchtegesättigt, die Zellhohlräume sind frei von Feuchte, schwankt zwischen 22% und 35 % bei den Hölzern, die bei uns zum Einsatz kommen.

Gemäß DIN 1052:2004 Abschnitt 6.2 (2) sind die Hölzer in der Nutzungsklasse 1 und 2 auf die Einbaufeuchte von 20 % zu beschränken. Dies bedeutet gemäß DIN 4074-1:2003, dass nur trocken sortiertes Holz zum Einsatz gebracht werden darf. In Nutzungsklasse 1 wird die Ausgleichsfeuchte auf 15 % beschränkt, dies ist nur mit Brettschichtholz oder Konstruktionsvollholz (KVH) zu erreichen oder durch eine vorgeschriebene technische Trocknung des Vollholzes.

Im Abschnitt 6.2 (3) wird indirekt die Möglichkeit, eine höhere Feuchtigkeit als 20% zu tolerieren, angedeutet, wenn das Holz nachträglich austrocknen kann ohne die angrenzenden Bauteile hinsichtlich der auftretenden Schwindverformungen zu beeinträchtigen. In der VOB Teil C wird der Einbau von halbtrockenem Holz ebenfalls zugelassen unter der Bedingung, dass das Holz austrocknen kann. Die Einflüsse der Schwindverformungen sind nicht mehr zu beachten. Dies kann aber für die Durchbiegungen entscheidend sein und steht im Widerspruch zu der wissenschaftlich aufgestellten Formel (1).

In der Praxis ergibt sich nun ein Schnittstellenproblem. Der Tragwerksplaner hat auf seinen Plänen in der Vergangenheit nur die Holzgüte „S10" angegeben. Das Leistungsverzeichnis des Objektplaners für den Dachstuhl (Zimmerarbeiten) wurde auf der Grundlage der VOB Teil C erstellt wegen fehlender Kommunikation zwischen Tragwerksplaner und Objektplaner. Der Hinweis, dass nur trockenes Holz gemäß statischer Berechnung eingebaut werden darf, fehlt häufig im Leistungsverzeichnis.

Aus Kostengründen hat dann der Zimmermann selbstverständlich nur halbtrockenes Holz eingebaut. Dies kann auch sinnvoll sein, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen für die Bewitterung der Holzkonstruktion während der Bauphase im Leistungsverzeichnis ausgeschrieben wurde. Schwindrisse, größere Verformungen als berechnet und Mängelrügen sind die Folgen.

Es wird dem Tragwerksplaner dringend empfohlen auf den Plänen in Zukunft die Holzgüte und die der Berechnung zugrunde liegenden Randbedingungen anzugeben, den detaillierten Anforderungen der DIN 1052:2004 muss Rechnung getragen werden. Folgende beispielhafte Angaben sind Mindeststandard, dies wird dem Selbsterhaltungstrieb geschuldet:

Kantholz DIN 4074-1:2003 - S10 TS - FI
Festigkeitsklasse nach DIN 1052:2004 : NHC24
Nutzungsklasse 1 nach DIN 1052:2004 Abschnitt 7.1.1
Ausgleichsfeuchte = Einbaufeuchte ≤ 15 %
Verkehrslast Kategorie A nach DIN 1055-3:2006
Abweichungen von den Nennmaßen der Holzquerschnitte
darf höchstens ± 1 mm betragen

Durch diese Angaben, die leicht durch ein Makro in die Zeichnung eingefügt und den jeweiligen Randbedingungen angepasst werden können, haben Sie dem Objektplaner eine eindeutige Leistungsbeschreibung für sein Leistungsverzeichnis geliefert und die ausführende Firma hat keinen Interpretationsspielraum. Sie haben die Voraussetzung geschaffen, dass ihre Berechnungen der Durchbiegungen, wenn die Randbedingungen eingehalten werden und keine Rechenfehler oder falsche Zuordnungen der Beiwerte ψ vorliegen, formal in Ordnung sind.

S10 bedeutet visuelle Sortierung und entspricht der Festigkeitsklasse nach DIN 1052:2004 C24. TS bedeutet trocken sortiert und enthält gemäß DIN 4074-1 höchstens 20 % Holzfeuchte, deshalb ist unbedingt die zusätzliche Angabe der Ausgleichs- und Einbaufeuchte erforderlich. FI ist die Kurzbezeichnung nach DIN 4076-5 für die Holzart Fichte. Zur den Abweichungen vom Nennquerschnitt wird später noch ausführlich eingegangen.

Wenn jetzt der Objektplaner oder der Zimmermann von ihren Planangaben abweichen, haben Sie gute Chancen in einem gerichtlichem Verfahren keine Quote zugeteilt zu bekommen.

Aus den vielen Fehlern, die Gegenstand eines gerichtlichen Verfahrens in der Vergangenheit waren, habe ich einen fiktiven Fall konstruiert. Aus didaktischen Gründen habe ich ihn in das Jahr 2010 verlegt, in der Annahme, dass nach 2 Jahren verpflichtender Anwendung der DIN 1052:2004 die grundlegenden Dinge bekannt sind.

Es handelt sich um den Dachstuhl eines Mehrfamilienhauses, bestehend aus 1. und 2. Dachgeschoss. Die Decke über dem 1. DG ist eine Holzbalkendecke mit einer Spannweite von 6,0 m. Vom Bauherrn - Antragsteller - wurde die großen Durchbiegungen der Deckenbalken, die Schwingungsanfälligkeit dieser Decke und die deutlich sichtbaren Risse in einer nichttragenden Trennwand im 2. DG beanstandet. Antragsgegner waren der Tragwerkplaner, der Objektplaner und der Zimmermann.

Um die Vielzahl der Fehler und die entsprechenden Hinweise ausführlich darstellen zu können, ist eine weitere Sonntagskolumne zu dem Thema Durchbiegungen erforderlich.

Wer ein gerichtliches Verfahren zu bestehen hat, muss viel Zeit haben und er muss belastbar sein. Mit einem Wort er muss Geduld besitzen.

Geduld ist eine niedere Form von Verzweiflung, als Tugend verkleidet (Ambrose Bierce, 1842- 1915)

Fortsetzung Februar 2008

Durchbiegung die Erste : Die Sonntags-Kolumne

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Durchbiegung die Erste

November 18, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Der Nachweis der Durchbiegung nach DIN 1052:1988 wurde in der Sonntagskolumne vom 30.09.07 erbracht. Eine einzige Zeile war dazu erforderlich. Dies hat sich grundsätzlich geändert. Wenn man den Abschnitt 9.2 Grenzwerte der Verformung durchliest, hat man den Eindruck, dass die ganze Angelegenheit recht überschaubar ist. Dies ist ein Trugschluss.

Man unterscheidet jetzt zwei Bemessungssituationen, die charakteristische seltene und die quasi-ständige Bemessungssituation. Erstere soll Schäden an Trennwänden, Installationen, Bekleidungen oder dergleichen vermeiden. Die quasi-ständige Situation soll die Benutzbarkeit und das Erscheinungsbild gewährleisten.

Sie haben also bei der Berechnung drei Grenzwerte der Verformungen zu beachten. Diese Werte werden nach den Gleichungen (40), (41) und (42) der DIN 1052:2004 ermittelt. Der Aufwand für eine Handrechnung ist ernorm, ohne EDV-Programme sind diese Nachweise ein Ko-Kriterium für den Holzbau. Der Stahlträger feiert im Holzbau seine Auferstehung.

Ich möchte niemanden erschrecken, aber der Gebrauchstauglichkeitsnachweis eines Gratsparrens bei einem Walmdach unter Beachtung der Verteilung der Aussendruckbeiwerte für Walmdächer nach der DIN 1055-4: 2005 ist ab jetzt ein Highlight für jeden Tragwerksplaner. Der Gratsparren wurde in 5 verschiedene Lastabschnitte hinsichtlich der Windbelastung aufgeteilt. Wann haben Sie zum letzten Mal die Simpsonsche Regel für die Integration angewandt. Die Normengeber geben uns eine faire Chance, die Hochschulkenntnisse aufzupolieren. Das Bizarre und Unbegreifliche ist schon vorhanden.

Solamen miseris socios habuisse malorum (Es ist ein Trost für die Unglücklichen, Leidensgefährten zu haben)
Spinozas Ethik 4,57

Bei Deckenbalken muss man gemäß Abschnitt 9.3 einen weiteren Wert berechnen. Dieser Abschnitt wird noch viele gerichtliche Verfahren nach sich ziehen. Die Beschränkung auf 6 mm beim vereinfachten Nachweis kann häufig nicht eingehalten werden. Der Tragwerksplaner hat nun die Möglichkeit, einen genauen Nachweis zu erbringen. Das Verfahren kann man der Fachliteratur entnehmen oder den Erläuterungen zur DIN 1052:2004. Es wird dem Tragwerksplaner dringend empfohlen im Vorfeld mit dem Architekten eine schriftliche Abstimmung hinsichtlich den Schwingungsbegrenzungen vorzunehmen. In diesem Zusammenhang ist auch hinsichtlich der Honorierung, Schwingungsberechnungen sind keine Grundleistung nach HOAI und den einschlägigen Kommentaren, eine Klärung erforderlich.

Ab hier bitte weiterlesen:

Nachweis der Durchbiegungen:

Es wird vorausgesetzt, dass die Ausgleichsfeuchte den Wert von 12% nicht überschreitet, ansonsten ist der k_def= 0,60 zu erhöhen. Weitere Angaben siehe Beispiel vom September.

(25) M_g,k = 2,5 * 4,5 = 11,25 kNm, M_s,k= 4,5 kNm, M_w,k = 3,6 kNm, M_p,k = 20,25 kNm,

(26) ψo,s = 0,50 , ψo,w = 0,60 , ψ2,s = ψ2,w = 0, ψ2,p = 0,30 (DIN 1055-100)

Elastische Anfangsverformung:

(27) w_g,inst =5*Mg,k* l² /48* E* I = 5 *11,25*106*36*106 / 48*11600* 731*106= 4,98 mm

(28) E_o,mean = 11 600 N/mm², I = 73 162 cm4

(29) w_Q,inst= 20,25 * 0,442 + 4,5 *0,50 * 0,442 + 3,6 *0,60 * 0,442 = 10,90 mm < L/300

Endverformung:

(30) k_def= 0,60 bei Nutzklasse 1

(31) w_g,fin = w_g,inst * (1 + k_def) = 4,98 * 1,6 = 7,97 mm

(32) ∑w_fin- w_g,inst = 7,97 + 12,86 - 4,98 = 15,85 mm < L/200 = 30 mm

seltene Bemessungssituation:

(33) w_Q,fin = w_Q,inst(1 + 0,30 * 0,6 ) = 10,90 * 1,18 = 12,86 mm

(34) ∑w_fin - w_g,inst = 7,97 + 12,86 - 4,98 = 15,85 mm < L/200 = 30 mm

Quasi-ständige Bemessungssituation:

(35) w_Q,fin = ψ_2,p * w_Q,inst * (1 + k_def) = 0,30 * 10,9 * (1+0,6) = 5,23 mm

(36) w_Q,fin + w_g,fin= 5,23 + 7,97 = 13,2 < L/200

Bei dem Beispiel handelt es sich um eine Mittelpfette und somit ist kein Nachweis nach DIN 1052:2004 Abschnitt 9.3 (Schwingungsnachweis) erforderlich.

Beim Nachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit konnte eine Aufschlüsselung der veränderlichen Einwirkungen teilweise vermieden werden, es sind nur zwei Lastkombinationen vorhanden. Beim Gebrauchstauglichkeitsnachweis muss man eine vollständige Trennung durchführen, um die Beiwerte ψo und ψ2 berücksichtigen zu können. Dieser Nachweis erzeugt gegenüber der DIN 1052:1988 einen erheblichen Mehraufwand und ist meines Erachtens praxisfremd und sehr fehlerträchtig. Was will man eigentlich mit dieser aufwändigen Rechnung im Holzbau beweisen?

In meiner 20- jährigen Tätigkeit als Sachverständiger habe ich zahlreiche Gutachten hinsichtlich der Durchbiegungen im Holzbau bearbeitet. Es hat sich gezeigt, dass nicht eine fehlerhafte Berechnung auf der Basis der elastischen Durchbiegung mit dem Grenzwert L/300 die Ursache des Mangels war, sondern häufig die Nichtbeachtung der vorgegebenen Holzfeuchte oder Abweichungen von den Forderungen der DIN 4074.

Über die Nutzklasse wird die Ausgleichsfeuchte von Holzbaustoffen geregelt. Auf der Baustelle wird dann der erforderliche Aufwand, die Holzkonstruktion vor der Bewitterung zu schützen, nicht beachtet. Konstruktionsvollholz und Holzwerkstoffe werden nicht selten wochenlang der Bewitterung ausgesetzt, darauf hat der Tragwerksplaner keinen Einfluss, und stellt dann bei der Mängelrüge fest, dass die Forderungen der Nutzklasse 1 nicht eingehalten wurden.

Auch mit einem wissenschaftlichen Nachweis der Durchbiegungen sind diese Fehler nicht zu vermeiden. Sondern es werden in Zukunft zusätzlich vermehrt Rechenfehler, die bei dieser hohen Anzahl von Variablen zu erwarten sind, auftreten.

In mehreren Tech-News habe ich auf die Leistungsbeschreibungen, die der Tragwerksplaner dem Objektplaner schuldet, hingewiesen. Wenn der Objektplaner Passungsberechnungen für die nichttragende Konstruktion ( z.B. Fenster) erstellen muss, ist er auf die Angaben des Tragwerksplaner angewiesen. In der DIN 18201 - Maßtoleranzen - wird ausgeführt, dass die Formänderungen aufgrund der elastischen Durchbiegung einschließlich der Verformungen aus Temperatur, Kriechen und Feuchtigkeitsänderungen nicht in den Abweichungen der Nennmaße enthalten sind. Eine ausführliche Beschreibung hinsichtlich der charakteristischen seltenen und der quasi-ständigen Bemessungssituation ist erforderlich, damit keine Fehlinterpretationen durch den Objektplaner aufkommen und der Tragwerksplaner dann in die Haftung genommen wird.

Die Fehlerquote der Software, die auf der Basis der neuen Normengeneration in der Vergangenheit erstellt wurde, zeigt, dass der Tragwerksplaner, vor allem in der Anfangsphase ein nicht zu unterschätzendes Restrisiko eingeht.

Was können wir langfristig tun?

Kurzfristig kann eine Änderung der Normensituation nicht erzwungen werden. Aber hinsichtlich der Einführung der Normengeneration Eurocode besteht Handlungsbedarf. Alle Tragwerksplaner, die einem berufsorientierten Verein oder einer Ingenieurkammer angehören, müssen auf ihre Vorstände zugehen und sich dafür einsetzen, dass eine vereinsübergreifende Plattform in dieser Angelegenheit geschaffen wird.

Haben Sie den Mut Kommentare zu schreiben und Vorschläge zu unterbreiten. Irgendwann ist die „kritische Masse" vorhanden. Lethargie hilft sicher nicht weiter.

Wir wollen doch nicht, dass folgender Spruch Wirklichkeit wird:

Ein sechzigjähriger Mann ward unlängst beigesetzt, er kam auf diese Welt, aß, trank, schlief, starb zuletzt. (Christian Gryphius 1649 - 1706)

Animieren Sie andere Bauingenieure und fragen Sie nach, ob der Kollege sich bei uns mit seiner E-Mail Adresse angemeldet hat, damit unser Weblog noch eine größere Leserschaft findet.

Der gemeine Einfeldträger : Die Sonntags-Kolumne

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Der gemeine Einfeldträger

September 30, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Die Mutter aller Normen ist die DIN 820. Dort kann der geneigte Leser und der interessierte Laie folgenden Wortlaut nachlesen :

Die Normung ist die planmäßige, durch die interessierten Kreise gemeinschaftlich durchgeführte Vereinheitlichung von materiellen und immateriellen Gegenständen zum Nutzen der Allgemeinheit.

Ob der Nutzen für die Allgemeinheit, insbesondere für den Tragwerksplaner, bei der DIN 1052:2004 noch gegeben ist, muss bezweifelt werden.

Der Einfeldträger im Holzbau war in der Vergangenheit eine leichte Übung, man konnte die Bemessung mit einem Taschenrechner innerhalb weniger Minuten nachweisen. Ein EDV Programm war nicht erforderlich. Dies hat sich geändert. Im nachfolgenden Beispiel werde ich einen Einfeldträger (Mittelpfette) nach alter und neuer Norm nachweisen.

In beiden Fällen wird beim Durchbiegungsnachweis die Schubverformung vernachlässigt. Die mögliche Reduzierung der Querkraft wird nicht berücksichtigt und es liegt für den Träger keine Kippgefährdung vor.

Ab hier bitte weiterlesen:

Nach DIN 1052: 1988

Spannweite 6,0 m, Querschnitt 16/38 cm, Holzgüte BS 11, Auflager 16 x 10 cm,

Eigengewicht gk = 2,5 kN/m, Schnee sk = 1,0 kN/m, Wind wk = 0,8 kN/m, Verkehr pk = 4,5 kN/m

(1) Gesamtbelastung qk = 2,5 + 1,0 + 0,8 + 4,5 = 8,8 kN/m (HZ)
(2) Biegemoment M = 8,0 * 36 / 8 = 36,0 kNm (H)
(3) Querkraft (ohne Reduzierung) Q = 3,0 * 8,0 = 24,0 kN (H)
(4) Auflagerkraft A = (3,0 + 0,05) * 8,0 = 24,4 kN (H)
(5) Widerstandmoment W = 16 * 38² / 6 = 3850 cm³
(6) Spannung б = 36000 / 3850 = 9,35 N/ mm² < 11,0 N/mm² (H)
(7) Schubspannung τ = 1,5*240 / 16*38 = 0,59 N/ mm² < 1,2 N/mm² (H)
(8) Auflagerpressung б90 = 244 / 160 = 1,53 < 2,5 N/ mm² (H)
(9) Δбw = 0,8 * 36000 / 8 * 3850 = 0,94 N/mm² < 2,75 (10)Trägheitsmoment I = 16 * 38³ / 12 = 73162 cm4
(11)Durchbiegung f = 104 * 39,6 * 36 / 1,1 * 73162 = 1,84 < 2,0 cm = L/300 (HZ)

Nach DIN 1052:2004

Die Ermittlung der Lastkombinationen auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzeptes nach der allgemeinen Grundkombination nach DIN 1055-100 im Holzbau ist ohne EDV nicht mehr möglich, weil gegenüber den anderen Baustoffnormen zusätzlich zwei weitere variable Faktoren, kmod in Abhängigkeit der Nutzklasse, zu berücksichtigen sind. Bei einem Zweigelenkrahmen mit den Lastbildern Eigengewicht, Nutzlast 1, Nutzlast 2, Schnee links, Schnee rechts, Schnee voll, Wind von links und rechts sind insgesamt 268 Kombinationen abzuklären. Diese Lastkombinationen sind danach, wenn eine Holzkonstruktion vorliegt, hinsichtlich der Einflüsse Nutzklasse und kmod zu überprüfen. Wenn unterschiedliche Baustoffeigenschaften - Holz und Holzwerkstoffe - eingesetzt werden, wird aus einer statischen Berechnung eine Diplomarbeit. Das Bizarre und Unbegreifliche ist schon vorhanden.

Es wird deshalb für die Handrechnung die vereinfachte Kombinationsregel nach DIN 1052:2004 Abschnitt 5.2 angewandt. Die Einflüsse der Nutzklasse und des Modifikationsbeiwerts wird am Beispiel aufgezeigt. Man kann mit der Festlegung von Grenzwerten im Vorfeld die maßgebende Lastkombination herausfiltern. Dies setzt jedoch eine gewisse Routine voraus und wird nachfolgend kurz erläutert. Bei zweiachsiger Biegung kann die Tabelle nicht angewandt werden.

Nachweis für die ungünstigste veränderliche Einwirkung ist die Lastkombination LK1

Nachweis für sämtliche ungünstigen veränderlichen Einwirkungen = LK2

LK2 / LK1 < Tabellenwert : LK1 wird maßgebend
LK2 / LK1 ≥ Tabellenwert : LK2 wird maßgebend

Tabelle für Vollholz, Brettschichtholz

LK2         Nutzklasse      LK1
                                      Ständig      Mittel          Kurz
Ständig     1 + 2             1,000        0,750         0,667
                 3                   1,000        0,769         0,714
Mittel        1 +2              1,333        1,000         0,889
                3                    1,300        1,000         0,929
Kurz         1 + 2             1,500        1,125        1,000
                3                    1,400        1,077         1,000

Beispiel ( in der Tabelle fettgedruckt)

Spannweite 6,0 m, Querschnitt 16/38 cm, Holzgüte BSH GL24c, Auflager 16 x 10 cm,

Eigengewicht gk = 2,5 kN/m, Schnee sk = 1,0 kN/m, Wind wk = 0,8 kN/m, Verkehr pk = 4,5 kN/m, Nutzklasse 1

(1) LK1: Ed = 1,35 * 2,5 + 1,5 * 4,5 = 10,13 kN/m→ KLED mittel ( p = Kategorie A)

(2) LK2: Ed = 1,35 * 8,8 = 11,88 kN/m → KLED kurz

Bei diesem Beispiel erkennt man, dass die Leiteinwirkung Verkehrslast (KLED mittel) eventuell maßgebend werden kann. Liegen andere Verhältnisse vor, muss eventuell eine zweite Lastkombination LK1 überprüft werden.

(3) LK2 (kurz) / LK1 (mittel) = 11,88 / 10,13 = 1,173 > 1,125 → LK2 (kurz) maßgebend

(4) k_mod= 0,90 KLED kurz, Nutzklasse 1, BSH, (Tabelle F1 DIN 1052:2004)

(5) M_d= 11,88 * 36/8 = 53,46 kNm

(6) V_d = 11,88 * 3 = 35,64 kN

(7) F_A,d= 3,05 * 11,88 = 36,23 kN

(8) W = 3850 cm³

(9) б_m,d = 53460 / 3850 = 13,88 N/mm²

(10)f_m,k = 24,0 N/mm² (Tabelle F9 DIN 1052:2004)

(11) γm = 1,30 (Tabelle 1 DIN 1052:2004)

(12) f_m,d = 0,90 * 24,0 / 1,30 = 16,62 N/mm²

(13) kh = (600 / 380)^0,14 = 1,066 < 1,1 ( Fußnote b Tabelle 9 DIN 1052:2004)

(14) б_m,d / f_m,d = 13,88 / 16,62 * 1,066 = 0,78 < 1,0

(15) τd = 1,50 * 356,4 / 16 * 38 = 0,88 N/mm²

(16) f_v,k = 2,50 N/mm² ( Tabelle F9 einschließlich Berichtigung)

(17) f_v,d = 0,90 * 2,5 / 1,3 = 1,73 N/mm2

(18) τd / fv,m = 0,88 / 1,73 = 0,51 < 1,0

(19) A_ef= (100 + 30) * 160 = 20 800 mm² ( DIN 1052, 10.2.4 (1) )

(20) б_c,90,d= 36 230 / 20 800 = 1,74 N/mm²

(21) k_c,90 = 1,75 (DIN 1052:2004 Abschnitt 10.2.4)

(22) f_c,90,k = 2,40 N/mm²

(23) f_c,90,d = 0,90 * 2,4 / 1,30 = 1,66 N/mm2

(24) бc_,90,d / k_c,90 * f_c,90,d = 1,74 / 1,75 * 1,66 = 0,60 < 1,0

Wir haben jetzt 24 Werte ermittelt und dabei 6 Tabellen und 2 Texthinweise der DIN 1052:2004 mitverarbeitet, um den Nachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit für einen Einfeldträger ohne Kippgefährdung zu erbringen.

Vergleicht man den Ausnutzungsgrad der Biegespannungen in beiden Fällen, so ist das Ergebnis ernüchternd. Bei der DIN 1052:1988 liegt der Wert bei 0,85 und bei der DIN 1052:2004 liegt der Wert bei 0,78. Der geringere Wert der neuen DIN wird nur dem Umstand geschuldet, dass bei Brettschichtträger bis zu einer Höhe von 600 mm ein Erhöhungsfaktor gemäß Zeile (13) des Beispiels berücksichtigt werden kann. Dieser Wert liegt in diesem Fall bei 1,066. Das gleiche Beispiel für Vollholz C24 theoretisch durchgerechnet, ergibt einen Wert von 0,83, m.E. steht dieses Resultat in keinem Verhältnis zum Aufwand.

Die Durchbiegungen bei Einfeldträgern, vor allem bei Deckenbalken, sind ein weiteres Kriterium für die Dimensionierung der Bauteile. Dieses Kapitel ist niederschmetternd. Ich werde in der nächsten Sonntagskolumne für dieses Beispiel die Nachweise der Gebrauchstauglichkeit nach DIN 1052:2004 erbringen. Die bittere Medizin will ich in homöopathischen Dosierungen verabreichen.

Fortsetzung im Oktober

Die endlose Geschichte des Nagels wird weitererzählt : Die Sonntags-Kolumne

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Die endlose Geschichte des Nagels wird weitererzählt

Juli 22, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Die neue Normengeneration beeinträchtigt enorm die tägliche Arbeit des Tragwerksplaners. Meines Erachtens gefährdet sie aber auf kurze Sicht nicht die Existenz der Bauingenieure. Wenn man über den Tellerrand hinausschaut und aufmerksam die Nachrichten aus Brüssel verfolgt, stellt man fest, dass andere Berufszweige wirklich in ihrer Existenz durch die bürokratischen Fesseln aus Brüssel auf dem Spiel stehen.

Die ältesten Funde von Schafen stammen aus oberpliozänen Schichten Frankreichs und Chinas. Die ältesten Reste domestizierter Schafe fand man aus der Zeit um 9000 v. Chr. im Nordirak. Man kann davon ausgehen, dass zur dieser Zeit der Beruf des Schäfers seine Geburtsstunde erlebte. Dies hat die Bürokraten in Brüssel nicht ruhen lassen und deshalb eine neue europäische Richtlinie aufgelegt. Diese Richtlinie ist im Vergleich zu unserem Normenwerk mathematisch gesehen harmloser, aber für die Schäfer eine einzige Katastrophe.

Ich möchte hier nicht auf die einzelnen Vorschriften eingehen, aber eine Neuerung muss erwähnt werden. Die Schäfer treiben ihre Herden über fremde Wiesen und Äcker mit der Zustimmung der betreffenden Bauern. Dabei hinterlassen die Schafe ihre Exkremente auf den Feldern. Der Schäfer wird nun verpflichtet den Behörden die durchschnittliche Belastung durch den Kot der Schafe pro Quadratmeter zu melden. Es darf die Frage gestellt werden, auf welcher Grundlage muss der Schäfer die stochastischen Ereignisse aufmessen und welche Behörde ist in der Lage, diese Meldungen der Schäfer vor Ort zu überprüfen.

Wir können erleichtert aufatmen und uns dem neuen Thema zuwenden. Die Tragfähigkeit des Nagels auf Herausziehen.

Longum iter est per praecepta, breve et efficax per exempla „Lang ist der Weg durch Lehren, kurz und wirksam durch Beispiele" (Seneca)

DIN 1052:2004

Sondernagel der Tragfähigkeitsklasse 3 C 4,0 x 75, Seitenholz (Nagelspitze) Nadelholz C30, KLED = kurz, ohne Vorbohrung, Profilierungslänge l_g = 55 mm ( Zulassung) Seitenholz (Kopfseite) d = 15 mm OSB-3 < 20 mm, Nutzklasse 2, F_ax,d = 2000 N

Nach Abschnitt 12.8.1

(1) R_ax,k = f_1,k * d * l_ef= 7,2*4,0* 55 = 1584 N

(2) R_ax,k = f_2,k* d_k² = 8*8,5^² = 578 N

(3) min R_ax,k = min { (1) ; (2)} = 578 N

(4) f_1,k= 50 * 10-6 * ρ_k ² = 7,2 N/mm^²

(5) f_2k= 100 * 10-6 * ρ_k ² = 14,4 N/mm^² maßgebend 8,0 N/mm^²weil d < 20 mm

(6) d_k = 8,5 mm (gemäß Zulassung)

(7) ρ_k = 380 kg/m^³(Tabelle F5 DIN 1052)

(8) 8*d ≤ l_ef ≤ 20 d = 32 ≤ l_ef ≤ 80 mm

(9) vorh. l_ef = 75 – 15 = 60 mm > 32 mm

(10) maßgebend l_g = 55 mm < 60 mm

(11) γ_M = 1,3 Tabelle 1

(12) k_mod= 0,70 Tabelle F1 (OSB maßgebend)

(13) R_ax,d =k_mod*R_ax,k /γ_M = 0,7*578/1,3 =311 N

(14) n_erf = 2000 / 311 = 6,4 Stk.

DIN 1052:1988

Sondernagel Tragfähigkeitsklasse III 4,0 x 75, Seitenholz (Nagelspitze) Nadelholz S13, ohne Vorbohrung, Lastfall H , Profilierungslänge l_g = 55 mm ( Zulassung) Seitenholz (Kopfseite) d = 15 mm OSB-3 > 12 mm, F_ax = 2000 / 1,35 = 1481 N

Nach Abschnitt 6.3 DIN 1052-2: 1988

(1) zul. N_z = B_z * d_n * s_w = 3,2*4*55 = 704 N

(2) B_z = 3,2 N/mm² Tabelle 12

(3) s_w = 75 – 15 = 60 mm

(4) 8*d ≤ l_ef ≤ 20 d = 32 ≤ l_ef ≤ 80 mm

(5) maßgebend l_g = 55 mm < 60 mm

(6) n_erf = 1481/ 704 = 2,1 Stk.

Das Ergebnis ist erstaunlich, ein Quantensprung rückwärts in der Befestigungstechnik. Dies ist nur dadurch zu erklären, dass der Holzwerkstoff OSB-3 wesentlich schlechter hinsichtlich der Bemessungswerte des Kopfdurchziehparameters in der DIN 1052:2004 bewertet wird. Außerdem ist die fixe Grenze von 20 mm im Normentext nicht vertretbar. In der Praxis liegt der überwiegende Teil der eingesetzten Platten unter 20 mm.

Ab hier bitte weiterlesen:

Im Abschnitt 12.8.1 (11) liest man, dass bei Plattendicken < 12 mm man ohne weitere Einschränkung mit einem Wert für R_ax,k = 400 N rechnen darf. Der erstaunte Leser kann dann in den Erläuterungen zur DIN 1052: 2004, sofern er sich das 150,00 € teure Kompendium leistet, nachlesen, dass dies nur die halbe Wahrheit ist. Er muss zusätzlich mit dem Wert von f_2k = 8,0 N/mm^² einen weiteren Nachweis führen und überprüfen, ob der Wert 400 N das Minimum für seinen gewählten Nagel darstellt. Dies ist für den Außenstehenden nicht mehr nachvollziehbar.

Der Rechenaufwand in diesem Fall ist im Vergleich zur Tragfähigkeit auf Abscheren nicht ganz so hoch, aber man muss sich jetzt mit der Kopfform der Sondernägel ( Typ A, B und C) auseinandersetzen. Die Zulassungen sind auf jeden Fall zu beachten, auch hinsichtlich des Anwendungsbereichs. Für die Nägel nach DIN EN 10230-1 werden die Kopfdurchmesser in der Tabelle 9.42 Bautabellen für Bauingenieure (17. Auflage) angegeben.

Glattschaftige Nägel und Sondernägel der Tragfähigkeitsklasse 1 dürfen wie bisher nur für kurzzeitige Lasteinwirkungen eingesetzt werden. Auch die Ausnahmeregelung für Koppelpfetten wurde beibehalten.

In der Nutzklasse 3 sind wie früher Abminderungen erforderlich, die Grenzwerte sind aber nicht mehr vergleichbar.

Für die kombinierte Beanspruchung wird ein ähnliche Berechnungsmethode vorgegeben.

Die Nagelbemessung für die kombinierte Beanspruchung wurde aus Sicht des Praktikers aufgrund den Forderungen der neuen Norm in die Nähe einer wissenschaftlichen Berechnung gerückt. Man muss wie in der Sonntagskolumne vom 24.12.06 und einschließlich dieser Kolumne dargelegt, insgesamt 33 Formeln bzw. Tabellen auswerten, um einen Nagel bei kombinierter Beanspruchung zu bemessen. Ich will nicht von einer kafkaesken Normung sprechen, aber es darf gefragt werden, muss dies so sein.

In diesem Zusammenhang muss darauf verweisen werden, dass eine nicht unerhebliche Anzahl der Normenausschussmitglieder nach Verabschiedung der nur schwer nachvollziehbaren Bemessungsnormen durch die Lande reisen und kostenpflichtige Vorträge halten, um die Tragwerksplaner ihr aufgeplustertes Werk zu erklären. Diese Variante ist noch harmlos, keiner muss diese Veranstaltungen besuchen, aber es muss beanstandet werden, dass von den Ausschussmitgliedern nachträglich Gutachten für Verbände erstellt werden, die die Ergebnisse der neuen Normen teilweise auf den Kopf stellen.

Ernüchternd muss festgestellt werden, dass diese Holzbaunorm noch vor Ablauf der Übergangszeit nicht mehr Stand der Technik ist. In diesem Jahr soll die überarbeitete DIN 1052 erscheinen und der neue Eurocode 5 ist schon in Arbeit. Es wäre für alle Beteiligte von Vorteil, wenn man für die überarbeitete Norm ebenfalls eine weitere Übergangszeit von 2 Jahren vorsehen würde. Man könnte durch dieses Moratorium in der Praxis eine Generation überspringen. Für über 80 % der üblichen Holzkonstruktionen wäre diese Regelung ein Segen.

Teilen Sie uns hierzu Ihre Meinung mit. Kommentare sind erwünscht.

Im übrigen verweise ich Sie auf eine Internetadresse http://www.normenflut.de Dort können Sie sich kostenfrei in eine Liste eintragen und somit Ihren Unmut artikulieren.

Anhänge und kein Ende : Die Sonntags-Kolumne

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Anhänge und kein Ende

Juni 17, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Im Jahre 49 v. Chr. überschritt Caesar das Flüsschen Rubikon in Oberitalien südlich von Ravenna, das damals die Grenze zwischen Italien und der Provinz Gallia Cisalpina war. Er zitierte dabei den Satz von Menander:

Alea jacta est ( Der Würfel ist gefallen)

Caesar hatte für sich eine wichtige Entscheidung getroffen. Sie haben sich auch entschieden. Sie sind der Meinung, dass hinsichtlich der DIN EN Normen kein Handlungsbedarf besteht. Wir akzeptieren diese Entscheidung mit einem lachenden und weinenden Auge. Auf der eine Seite ersparen sich die Initiatoren viel Arbeit, auf der anderen Seite muss festgestellt werden, dass der Pfusch am Bau eine weitere Facette erhält, den Normenpfusch.

Das beste Beispiel ist die DIN 1045-1. Auf der Internetseite www2.nabau.din.de kann man nachlesen, dass der Normenausschuss jetzt einen Anhang A1 zur DIN 1045-1 entworfen hat. Die Einspruchsfrist für diesen Anhang läuft ab 31.08.2007 ab. Man kann den Anhang für einen Betrag von 52,28 € beim Beuth-Verlag kaufen. Der Kauf lohnt sich aber nur, wenn man beabsichtigt, Einsprüche zu formulieren. Der Tragwerksplaner wird täglich durch Änderungen der Architektenplanung in seiner Arbeit behindert. Man muss sich solche Sprüche „dem Architekten muss es erlaubt sein, sich vom Guten zum Besseren zu bewegen" oftmals anhören. Was dem Architekten zugestanden wird, darf dem Normenverfasser nicht verwehrt werden.

Ab hier bitte weiterlesen:

Ein gutes Beispiel ist der 135 ° Haken bei den Stützenbügel. Nachdem der Auslegungsausschuss ähnlich einem päpstlichen Erlass postuliert hat, dass dieser Haken eine unabdingbare Forderung ist, kann der erstaunte Tragwerksplaner im neuen Betonkalender 2007 nachlesen, dass ein 90° Haken auch ausreichend ist. Im Entwurf zur DIN 1945-1/A1 werden folgende Maßnahmen angeboten:

- Vergrößerung des Mindestbügeldurchmessers um eine Durchmessergröße gegenüber Absatz (1)
- Halbierung der Bügelabstände nach Absatz (4) bzw. (5)
- Angeschweißte Querstäbe (Bügelmatten)
- Vergrößerung der Winkelhakenlänge von 10 ds auf 15 ds
- Bügelschlösser sind entlang der Stütze zu versetzen

Bezeichnend ist aber, dass die Verfasser ihre neuen Erkenntnisse sofort vermarkten und nicht ihrer Pflicht nachkommen, die Auslegungsfragen im Internet auf den neuesten Stand zu bringen. Unter der lfd. Nummer 58 wird immer noch der 135 ° Haken gefordert.

Ich glaube nicht, dass die oben angeführten Maßnahmen infolge von neuen Forschungsergebnissen gefunden wurde, sondern man ist der Mattenlobby entgegengekommen.

Es muss auch die Frage gestellt werden, ob die DIN 1045-1 mit ihren über 200 Auslegungen, die oft eine Halbwertszeit von wenigen Monaten haben, überhaupt noch eine anerkannte Regel der Technik ist. Die Auslegungen sind nur die Interpretationen von interessierten Kreisen und es besteht nicht die tatsächliche Vermutung aus juristischer Sicht, dass sie inhaltlich und fachlich richtig sind. Einen Gutachter zu finden, der eine gegensätzliche Meinung vertritt, bedarf keiner großen Anstrengung. Sogar aus den interessierten Kreisen werden nach Verabschiedung der Normen und ihren zahlreichen Anhänge gegensätzliche Meinungen für gutes Geld im Umlauf gebracht.

Es gibt auch einen Anhang A2 zur DIN 1045-3, der ist etwas billiger. Er kostet nur 20,35 €.

Die DIN 1053-100 zur Bemessung von Mauerwerk nach dem neuen Sicherheitskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten wurde im Weißdruck im August 2004 veröffentlicht. In den Fachzeitschriften kann man lesen, dass nach intensiven Analysen und Variantenvergleichen die Normenverfasser eine konsensfähige Lösung finden konnten, die schließlich in einem Anhang A1 im Januar 2006 zusammengefasst wurde.

Man könnte jetzt zynisch anmerken, dass wohl der Weißdruck vom August 2004 nicht auf der Grundlage von intensiven Analysen und Variantenvergleichen erstellt wurde.

Der Mauerwerksbau, so liest man, kann jetzt mit einer konsolidierten Fassung der DIN 1053:2006-08, was das auch immer bedeuten soll, mit den anderen Bauweisen hinsichtlich dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept gleichziehen.

Dem kann man uneingeschränkt zustimmen. Man hat die gleichen Probleme wie bei der DIN 1054 hinsichtlich der klaffenden Fuge.

Beim Übergang von der DIN 1053-1:1996-11 zur DIN 1053-100:2004-08 ergibt sich eine 12,5 % verringerte Schubtragfähigkeit und gleichzeitig eine Verkleinerung der überdrückten Länge der Wand, gleichsam eine geometrische Verringerung der Schubtragfähigkeit.

Die Formel VRd = fvd * A / c, wobei die Fläche A aus der überdrückten Wandfläche ermittelt wird, hat man umgewandelt in VRd = fvd * (αs * d) / c . Wie man leicht erkennt, wurde (αs * d) = A gesetzt. In der Regel wird für Wandscheiben mit klaffender Fuge der Wert αs = 1,333 lc maßgebend, wobei lc = 1,5 * ( L - 2 e) ist. L ist die Wandlänge und e die Lastexzentrizität.

Um nicht eine wesentliche Verschlechterung mit dem neuen Konzept für Windscheiben zu erhalten, hat man unter Verweis auf die guten Erfahrungen mit der alten Norm einen zusätzlichen Faktor einfach eingeführt, um dieses Problem zu lösen. Man hat die neue Norm mit einem Faktor kalibriert, um auf Augenhöhe mit der alten Norm zu bleiben. Man vergrößert die Fläche A mit dem Faktor 1,333 und hebelt damit die Gesetze der technischen Mechanik aus. Es wurde nach der bekannten Salamitaktik vorgegangen „darf es ein Scheibchen mehr sein". Sind dies die angekündigten intensiven wissenschaftlichen Analysen ?

Beim Nachweis der Kellerwände, die auf Erddruck belastet werden, greift man auch auf die alten Grenzlastkriterien zurück. Man hat ja nichts besseres. Aber muss man den Erfahrungen aus dem Jahr 1984 unbedingt das semiprobabilistische Sicherheitskonzept überstülpen.

Man hat hinsichtlich der planmäßigen Exzentrizitäten in der überarbeiteten Norm einen Unterabschnitt 5.4 eingeführt. Die Aufhebung der Begrenzung der klaffenden Fuge wurde zurückgenommen. Grundsätzlich dürfen nach neuer Lesart klaffende Fugen infolge planmäßiger Exzentrizität der einwirkenden charakteristischen Lasten ohne Berücksichtigung der ungewollten Ausmitte und den Stabauslenkungen nach Theorie II. Ordnung rechnerisch höchstens bis zum Schwerpunkt des Gesamtquerschnitts entstehen.

Es muss die Frage gestellt werden, warum gibt es überhaupt eine neue DIN 1053-100, wenn so oft auf die alte Norm zurück gegriffen wird und der EC 6 unmittelbar vor der Tür steht.

Es gibt eine Theorie, die besagt, wenn jemals irgendwer genau herausfindet, wozu das Universum da ist, dann verschwindet es auf der Stelle und wird durch noch etwas Bizarreres und Unbegreiflicheres ersetzt. Es gibt eine andere Theorie, nach der das schon passiert ist (Douglas Adams 1952 - 2001)

Der geneigte Leser kann das Wort „Universum" durch das Wort „neue Normengeneration" ersetzen und wird feststellen, dass etwas Bizarres und Unbegreifliches schon vorliegt.

Im Einführungserlass (Anlage 1.1/1 in Baden-Württemberg) zur DIN 1055-4 wird festgelegt, dass die Einwirkung des Windes auf Reihenhäuser bei gesicherter Nachbarbebauung als veränderliche Einwirkung auf Druck oder Sog nachzuweisen ist. Die Einwirkung von Druck und Sog gemeinsam darf als außergewöhnliche Einwirkung angesetzt werden.

Die Anwendung dieser Erleichterung ist für den Tragwerksplaner nicht ohne Tücken.

Vor Jahren hatte ich einen Fall Reihenendhaus ohne Witterungsschutz wegen fehlender Nachbarbebauung an der geplanten gemeinsamen Trennwand vor Gericht zu begutachten. Die Trennwand ohne Witterungsschutz (Westseite) war nach zwei Jahren so durchfeuchtet, dass sich auf der Innenseite der feuchten Trennwand teilweise der Schimmelpilz eingenistet hat. Der Bauträger hat während des Verfahrens Insolvenz angemeldet. Dem Bauherrn hätte man also bei Anwendung der oben angeführten Erleichterung mitteilen müssen, dass neben dem fehlendem Feuchteschutz und dem vermindernden Wärmeschutz auch die Standsicherheit mangelhaft ist.

Welche Bedeutung hat der Ausdruck gesicherte Nachbarbebauung bei Haftungsfragen und welche Überprüfungspflichten werden dem Tragwerksplaner auferlegt? Oft werden bei Reihenhäuser für jedes Haus eine gesonderte Baugenehmigung beantragt. Der Bauherr hat dann die Möglichkeit sein Haus Jahre später zu realisieren. Welche Wahrscheinlichkeiten werden dann in diesem Fall dem Ereignis „Orkan Lothar" zugewiesen?

Die Abschattung bei Reihenhäusern erfolgt nur in einer Richtung. Gilt dann diese Regelung auch für die andere Richtung? Im Einführungserlass gibt es keine Einschränkung.

Albert Einstein war kein Freund der Quantentheorie. Die Heisenbergsche Unschärferelation war ihm suspekt. Einstein wird folgender Ausspruch zugeschrieben:

Gott würfelt nicht

Wenn ich die neue Normengeneration mit ihren vielen Anhängen und Auslegungen , die man unbedingt vor den DIN EN-Normen kurzfristig einführen musste, betrachte, komme ich zur der Überzeugung, dass der Würfelbecher ein wichtiges Werkzeug der Normenverfasser sein muss.

Fata Morgana : Die Sonntags-Kolumne

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Fata Morgana

Mai 13, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

In der 17. Woche habe ich an einer Tagung mit dem Thema „die neuen Eurocodes Stand Oktober 2006" teilgenommen, das Fazit fällt wenig erfreulich aus.

Wer über gewisse Dinge den Verstand nicht verliert, der hat keinen zu verlieren
(Lessing, Emilia Galottti, 4,7)

Es sind insgesamt 58 DIN EN - Ausgaben vorgesehen, die zusammen mit den Nationalen Anhängen im Jahre 2009 durch das DIN veröffentlicht und im Jahre 2010 bauaufsichtlich eingeführt werden sollen. Damit Sie die gigantische Papiermenge zuordnen können und wir eine gemeinsame Plattform für die zukünftigen Diskussionen besitzen, werde ich die wesentlichen Normen tabellarisch aufführen. Die Normen für Brücken, Kranbahnen, Silobauten, Bauzustände und die Berichtigungen zu den einzelnen Normen, die auch schon vorliegen, führe ich nicht auf.

Eurocode 0 Grundlagen    DIN EN 1990 Grundlagen
Eurocode 1 Einwirkungen DIN EN 1991-1-1 Nutz- und Eigenlasten                                                     DIN EN 1991-1-2 Brandeinwirkungen
                                         DIN EN 1991-1-3 Schneelasten
                                         DIN EN 1991-1-4 Windlasten
                                         DIN EN 1991-1-5 Temperaturlasten                                                             DIN EN 1991-1-7 Außergewöhnliche Last
Eurocode 2 Betonbau      DIN EN 1992-1-1 Grundlagen
                                         DIN EN 1992-1-2 Brandschutz
                                         DIN EN 1992-3 Stützbauwerke

Eurocode 3     Stahlbau    DIN EN 1993-1-1 Grundlagen
                                         DIN EN 1993-1-2 Brandschutz
                                         DIN EN 1993-1-8 Anschlüsse
                                         DIN EN 1993-1-9 Ermüdung
                                         DIN EN 1993-1-10 Stahlsortenwahl
                                         DIN EN 1993-1-3 dünnwandige Teile
                                         DIN EN 1993-1-5 Plattenbeulen

Eurocode 4 Verbundbau DIN EN 1994-1-1 Grundlagen
                                         DIN EN 1994-1-2 Brandschutz
Eurocode 5   Holzbau       DIN EN 1995-1-1 Grundlagen
                                        DIN EN 1995-1-2 Brandschutz
Eurocode 6 Mauerwerk    DIN EN 1996-1-1 Grundlagen
                                        DIN EN 1996-1-2 Brandschutz
                                        DIN EN 1996-2 Planung
                                        DIN EN 1996-3 Vereinfachte Regeln
Eurocode 7 Grundbau      DIN EN 1997-1 Grundlagen
Eurocode 8 Erdbeben      DIN EN 1998-1 Grundlagen
                                        DIN EN 1998-3 Beurteilung
                                        DIN EN 1998-5 Gründungen

Eurocode 9 Aluminium DIN EN 1999-1-1 Grundlagen
DIN EN 1999-1-2 Brandschutz
DIN EN 1999-1-4 Trapezbleche

Ab hier bitte weiterlesen:

Brandschutz:

Lässt man dieses Horrorszenarium noch einmal vor dem geistigen Auge ablaufen, so fällt auf, dass jedem Eurocode mit Ausnahme des Grundbaues eine gesonderte Brandschutznorm zugeordnet wurde, insgesamt 7 gesonderte Normen. In diesen Brandschutznormen sind unzählige Formeln aufgeführt, die darauf warten , dass sie ausgewertet werden. Der Aufwand für eine so genannte Heißbemessung ist zukünftig enorm.

Gemäß HOAI Leistungsphase 4 ist der Brandschutznachweis eine besondere Leistung, die schriftlich gesondert beauftragt werden muss. Wir wissen aber alle, dass die Honorare frei vereinbart werden und die HOAI im besten Fall für Aufträge der öffentlichen Hand herangezogen wird. Die pauschale Beauftragung ohne genaue Leistungsbeschreibung und ohne Bezug auf die HOAI lässt die Frage offen, ob der konstruktive Brandschutz Teil des Standsicherheitsnachweises ist oder nicht. Sehr häufig wird zu Lasten des Tragwerksplaners entschieden. Es wird vor Gericht die Frage gestellt, wer ist in der Lage, diese Nachweise zu erbringen? Alle deuten selbstverständlich auf den Tragwerksplaner und der Richter macht ihn darauf aufmerksam, dass er seine Nebenpflicht, den Auftraggeber zu informieren, dass der Brandschutznachweis nicht im Angebot enthalten ist, nicht erfüllt hat und somit ist der Ball im Tor des Tragwerksplaners.

Der Wärmeschutznachweis war zu Beginn auch eine gesonderte Leistung (HOAI Abschnitt X). Heute wird der Wärmeschutznachweis in der Regel kostenlos erbracht, wenn der Standsicherheitsnachweis beauftragt wurde. Es ist also nicht abwegig zu behaupten, dass der Brandschutznachweis das gleiche Schicksal erleidet.

In der Vergangenheit war der Nachweis des Brandschutzes im Holzbau, vor allem für die Verbindungsmittel, schon aufwändig. Der Umfang der Nachweise für die anderen Baustoffe hat nun das gleiche Format.

Klären Sie deshalb unbedingt im Vorfeld in Zukunft die Honorarfrage hinsichtlich des Brandschutzes eindeutig ab. Er kann eigentlich nicht mehr ohne zusätzliche Honorierung erbracht werden. Wer z.B. weiterhin Bemessungen nach DIN 1045:1988 durchführt, begeht zwar einen formalen Fehler, aber ein Mangel am Bauwerk wird häufig dadurch nicht erzeugt. Die Bemessung nach alten Normen führt Sie beim Brandschutznachweis mit an Sicherheit grenzenden Wahrscheinlichkeit in die Haftungsfalle.

Erdbeben:

Erfreulich ist, dass auf keinen Fall der gesamte Eurocode 8 eingeführt wird, aber es bleiben immerhin noch ca. 260 Seiten übrig. Die DIN 4149:2005 umfasst 82 Seiten; d.h. diesem Thema werden auf jeden Fall weitere 178 Seiten hinzugefügt, eine Verdreifachung des Lesestoffes ist angezeigt. Wir wissen aber, dass die Forderungen der DIN 4149:2005 in der Praxis fast immer nicht beachtet werden. Durch die zusätzlichen 178 Seiten wird sicherlich die Verweigerungshaltung nicht aufgegeben. Es ist eher zu befürchten, dass ein Kamel durch ein Nadelöhr geht, als dass der neue EC 8 zum Standardrepertoire der Tragwerksplaner gehören wird. Die nur schwer lösbaren Probleme beim Bauen im Bestand sind bei einer weiteren Verschärfung der Anforderungen überhaupt nicht mehr beherrschbar.

Holzbau:

Die DIN 1052:2004 soll wie berichtet im Jahr 2007 neu überarbeitet werden, was das auch immer bedeuten mag. Es ist sicherlich nicht nur eine redaktionelle Überarbeitung. Die Übergangszeit endet am 31.12.2007. Im Jahr 2009 erscheint der Eurocode 5. Es muss die Frage gestellt werden, können dem Nutzer in so kurzer Folge zwei neue Normen zugemutet werden. Die Antwort lautet: nein !!!!

Im Holzbau sind 90 % der Aufgaben in statischer Hinsicht einfacher Natur und diese Probleme lassen sich mit der alten DIN 1052 ohne Sicherheitseinschränkungen erledigen. Bei der Berechnung eines Dachstuhles benötigt man ein neues Sparrenprogramm und ein Durchlaufträgerprogramm, das die Bemessung einer Holzpfette ermöglicht. Diese beiden Programme sind nur deshalb erforderlich, weil sich die DIN 1055 Teil 4 und 5 geändert haben.

Man muss kein Prophet sein, wenn man behauptet, dass unter diesen Gesichtspunkten sich die DIN 1052:2004 am Markt nicht durchsetzen wird. Sie wird das gleiche Schicksal wie die DIN 4149 erleiden.

Das Paralleluniversum:

Die DIN 4149:2005 ist bei den Tragwerksplaner so bekannt wie die Stringtheorie mit ihrem elfdimensionalen Weltall, das im Quantenschaum schwimmt. Getrieben von einer gigantischen Bürokratie (die Beamtenschar in Brüssel hat sich in den letzten Jahren verdoppelt) werden die 58 DIN EN-Normen auf dem Verordnungsweg in Kraft gesetzt.

Die Institutsleiter an unseren Universitäten erforschen wissenschaftlich jahrelang Detailprobleme im Bauwesen und in den Normenausschüssen, die schon lange nicht mehr paritätisch besetzt sind, werden dann diese Details durch Kompromisse bis zur Unkenntlichkeit verstümmelt. Im Nachgang versuchen dann die Auslegungsausschüsse eine kohärente Norm herzustellen. Die Ausschussmitglieder leben in einem Paralleluniversum, in dem die Gravitationskräfte so groß sind, dass sich die Zeitdilatation bemerkbar macht. Die riesige Papierflut der 58 DIN EN Normen beschäftigt den Leser nicht mehr mehrere Jahre, sondern sie kann in wenigen Tage abgearbeitet werden. Nach Einstein ist alles relativ, nur eine Frage des Standpunktes.

Was tut der Tragwerksplaner? Er kauft sich keine rote Mütze und Trillerpfeife und fährt auch nicht nach Berlin wie die Ärzteschaft. Er kauft sich ein neues Softwarepaket und schließt häufig zusätzlich einen Softwarepflegevertrag ab, der den Softwareherstellern die Möglichkeit bietet, ihre eigenen Fehler auf Kosten des Nutzers auszubessern. Warum übertragen wir nicht diese Verfahrensweise auf unsere tägliche Arbeit.

In der eingangs zitierten Tagung kam klar zum Ausdruck, dass an den technischen Vorgaben der Eurocodes nichts mehr zu ändern ist. Es kann nur noch auf die nationale Anhänge (NA) Einfluss genommen werden. In diesen NA können Details ergänzt werden, die nicht im Widerspruch zum betreffenden EC stehen. Es könnte z.B. festgelegt werden, dass Deutschland ein Gebiet von geringer Seismizität ist und somit eine Ausstiegsklausel für die Einführung des EC 8 gegeben ist.

Es ist schon 5 nach zwölf.

Visionen:

Auf der Sitzung haben die Anwesenden beschlossen unter der Federführung der Ingenieurkammer Baden-Württemberg, eine vereinsübergreifende Initiative zu gründen. Ziel ist es, Einfluss auf die NA-Fassungen zu bekommen. Die Ausschüsse müssen wieder paritätisch besetzt werden; d.h. Anwender müssen dort mitarbeiten können.

Jedes Mitglied im Ausschuss muss derzeit vorab 1050,00 € an das DIN abführen, ansonsten darf er nicht mitarbeiten. Die Nebenkosten muss das Mitglied selbst tragen. Wenn kein Verband oder Hochschule diese Kosten trägt, ist es nicht verwunderlich, dass der unabhängige Tragwerksplaner im Ausschuss nicht mehr vertreten ist.

Welchen finanziellen Beitrag pro Jahr ist der einzelne Tragwerksplaner bereit zu opfern, um eine anwenderfreundliche Normung zu bekommen. Es ist klar, dass dies ein längerfristiges Projekt ist. Kurzfristige Erfolge sind unwahrscheinlich.

Wenn wir 10 000 Ingenieurbüros aktivieren können, wäre ein Betrag pro Person und Jahr von ca. 60,00 € erforderlich. Meines Erachtens ein überschaubarer monatlicher Beitrag von 5 €.

Ich mache deshalb den Vorschlag, schreiben Sie an uns eine kurze E-Mail () und signalisieren uns, dass Sie diese Initiative finanziell unterstützen würden. Sprechen Sie andere Ingenieurbüros an, dieser Aktion beizutreten. Wir versichern Ihnen, dass wir Ihre E-Mail Adresse nicht kommerziell nutzen werden.

Selbstverständlich ist dieser erste Schritt für Sie unverbindlich, wir wollen die Trägheitsmasse der Anwender ausloten und ob es Sinn macht, diese Initiative weiter voran zu treiben.

Man kann neben dem Paralleluniversum auch von ganz anderen Visionen heimgesucht werden. Bei der derzeitigen Klimaschutzhysterie in Deutschland ist man geneigt zu glauben, dass in Baden-Württemberg eine zweite tropische Sintflut bevorsteht.

Vor 183 Millionen Jahren zerfiel der Kontinent Pangäa und der dadurch entstehende Atlantik überflutete von Norden Deutschland und gleichzeitig durchbrach das Tethys-Meer von Süden die Landbarrieren. Baden-Württemberg wies nun für lange Zeit ein tropisches Klima aus. Es hält sich hartnäckig das Gerücht, dass im Fall einer erneuten Sintflut die Normenausschussmitglieder auf der Burg Hohenzollern bei Hechingen evakuiert werden sollen. Dort in der Abgeschiedenheit müssen sie dann die Auslegungen der 58 DIN EN Normen in Steintafeln meißeln, damit jede weitere Änderung dieser Auslegungen mit schwerer körperlicher Arbeit verbunden ist.

„Voll ausnageln” (Teil 2) : Die Sonntags-Kolumne

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„Voll ausnageln” (Teil 2)

April 29, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Fortsetzung der Ausführungen zum Standardsatz „voll ausnageln" :

Schon Schlimmeres hast du erduldet (Odyssee 20,18)

Die Balkenträger haben jetzt auch eine bauaufsichtliche Zulassung. Vor dieser Zulassung wurden diese Balkenträger auf der Grundlage von firmeneigenen Angaben schon lange auf der Baustelle eingesetzt, deshalb werden die Forderungen der Zulassung nur zögerlich umgesetzt.

Es wird empfohlen auf den Ausführungszeichnungen folgende Festlegungen zu treffen:

die Zulassungsnummer Balkenträger
Werkstoff des Balkenträgers
Typgröße
die Zulassungsnummer Sondernagel
Anschlussvariante Hauptträger oder Stütze
Länge des Sondernagels

Die Zulassungsnummer in Verbindung mit der Angabe Anschluss an die Stütze und Angabe des Typs ist deshalb wichtig, weil nur in der Zulassung die verwendbaren Nagellöcher gekennzeichnet sind. Hier ist eine Vollausnagelung ein Fehler. Dies muss dem Zimmermann mitgeteilt werden oder in der Zeichnung sind die Nagellöcher zu kennzeichnen. Dies ist sicherlich noch aufwändiger.

Ab hier bitte weiterlesen:

Im Gegensatz zu den Balkenschuhe sind bei den Balkenträger die Art der Sondernägel vorgeschrieben, so muss z.B. bei einem BMF-Balkenträger der zugehörige Gunebo-Ankernagel verwendet werden, wird ein anderer Nagel verwendet, so liegt formal ein Verstoß gegen die Zulassung vor. Dies ist dann ein Mangel.

Die Nagelabmessungen sind auch vorgeschrieben. Im Normalfall 4,0 x 60 mm. Bei einseitigen Anschlüssen an den Hauptträger muss die Nagellänge mindestens die Hälfte der Hauptträgerbreite betragen. Die Hauptträgerbreite darf in diesem Fall deshalb nur 120 mm betragen und bei einer Nagellänge von 100 mm ( gemäß Zulassung die größte verfügbare Länge) muss die Hauptträgerbreite ≤ 200 mm sein.

Bei zweiseitigen Anschlüssen an die Hauptträger aus Brettschichtholz ist die Mindestnagellänge 75 > 60 mm vorgeschrieben.

Bei zweiseitigen Anschlüssen an die Hauptträger aus Vollholz ist eine Verbindung der beiden Nebenträgern über dem Hauptträger hinweg anzuordnen, die für eine Last (m.E. für eine Zugkraft ) von mindestens 4 kN zu bemessen ist. Wer beachtet eigentlich diese Vorgabe?

Der Querzugnachweis ist auch zu beachten.

Wie man leicht sieht, ist die Angabe „voll ausnageln" mangelhaft und man wird im Schadensfall zur Haftung herangezogen.

In den Zulassungen der Winkelverbinder wird unterschieden zwischen einem Anschluss mit zwei Winkel und einem einseitigen Winkel und zwischen Winkel mit Rippe und ohne Rippe. Je nach Ausführungsart ist die Nagellänge unterschiedlich. Deshalb ist es wichtig, dass die Nagellänge angegeben wird, um eine zulassungskonforme Anwendung auf der Baustelle zu erreichen. Man kann die richtige Wahl der Nagellänge nicht dem Zimmermann überlassen.

In den Tabellen der Zulassung ist je nach Kraftrichtung eine Exzentrizität zu beachten, die nur in den seltensten Fällen nachgewiesen wird, die aber eine erhebliche zulässige Lastabminderung nach sich zieht. Zur Sicherung am Fußpunkt eines Windrispenbandes z.B. wird oft ein Winkelverbinder ohne weitere Angaben angeordnet. Bei einem Sparren 8/20 und einem BMF-Winkel Typ 105 mit Rippe ist die zul. Kraft F4 (siehe Zulassung) bei der geometrisch vorgegebenen Exzentrizität von 20 cm nahezu null. Es muss je Seite des Sparrens ein Winkel angeordnet werden, um die Horizontalkräfte abtragen zu können (zul. F4 = ca. 5 kN)

Die Nagellöcher sind vollständig auszunageln unter Beachtung, dass die großen Löcher nicht mit Verbindungsmittel versehen werden. Die Zulassung basiert auf der DIN 1052:1988 und kann deshalb nicht für die DIN 1052:2004 herangezogen werden.

Winkelverbinder werden häufig mit Anker an den Beton angeschlossen. Dies ist durch die Zulassung nicht abgedeckt. Die Beanspruchungen des Winkels, der Sondernägel und Anker sind gesondert zu ermitteln. Auf unserer Website unter Fehler, Mangel, Schaden Beispiel 3 wird ein Näherungsverfahren für die Dimensionierung des Winkels angegeben.

Für Balkenschuhe, Balkenträger und Winkelverbinder gilt allgemein, dass beim Anschluss keine Zwischenschicht vorhanden sein darf. Bei der Holzständerbauweise ist man dazu übergegangen, die Wände komplett auf der Baustelle anzuliefern. Der Anschluss der Blechformteile erfolgt dann oftmals indirekt über die OSB - Zwischenschicht. Dies widerspricht der Zulassung. Man kann die dort angegebenen Werte nicht übernehmen und ist gezwungen das ganze Blechformteil nachzuweisen unter Beachtung der OSB - Zwischenschicht. (Verfahren nach Prof. Blass)

Ein renommierter Hersteller von Zuganker verweist in seinem Werbeprospekt auf die Systemvorteile bei direkter Befestigung der Zuganker auf der OSB-Platte (großes Bild). Laut Werbeaussage erspart das System dem Statiker zeitaufwändige Berechnungen. In der Systemskizze (kleines Bild) wird die Lage des Zugankers richtig dargestellt. (Befestigung auf der Stütze) und die Ausnutzungsgrade beziehen sich auf das kleine Bild. Für die Anbringung des Ankers auf der OSB - Zwischenschicht gelten wesentliche geringere zul. Ankerkräfte, die aber verschwiegen werden. In vielen Fällen ist der erforderliche Randabstand des Dübels von der Betonkante auch nicht eingehalten.

Ein weiterer Aspekt ist in der Übergangszeit zu beachten. Viele Zulassungen verweisen auf die DIN V ENV 1995-1-1 (Eurocode 5). Wenn man nun nach dem neuen semiprobabilistischem Sicherheitssystem rechnen muss, hat man keine Zulassung, die auf der DIN 1052:2004 basiert. Unter der Internetadresse http://www.windimnet.de kann man online Balkenschuhe und Balkenträger nach neuer Norm berechnen. Für BMF-Kammnägel gibt es eine europäische Zulassung ETA 04/0013.

Lochbleche sind ein beliebtes Hilfsmittel, um den Zimmermann in seiner Freiheit nicht einzuschränken. In den Plänen wird der Anschluss mit Hinweis „Lochblech anordnen" abgearbeitet. Dies ist eine Option dafür, dass der Anschluss mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht den bautechnischen Anforderungen entspricht. Angaben für die Anzahl der Nägel, für die Nagelart und für die Nagelabstände fehlen. Nach alter DIN 1052 war nicht jedes Loch nutzbar. Dies hat sich nach neuer DIN 1052 geändert. Im Abschnitt 12.5.4 (5) wird eine Erleichterung für diese Anschlüsse gewährt.

Die Text ist nicht einfach zu lesen, aber die Nagelfläche bei Lochblechen erfüllt die Forderung 0,5 x a1 x a2; d.h. man muss nur noch den Randabstand in Faserrichtung beachten. Wenn man das Blech insgesamt 2 cm schmäler als die Holzbreite ausführt, kann man schnell die erforderliche Abmessungen des Lochblechs ermitteln und in den Ausführungszeichnungen eine fehlerfreie Angabe machen.

Miscellanea:

In den Diskussionen mit den Befürwortern der DIN 1052:2004 wird immer angeführt, dass die neue Bemessungsnorm im Holzbau teilweise wesentliche Fortschritte für den Anwender bringt. Dies wird nicht bestritten, aber auf die Frage hin, ob diese Fortschritte auch nicht im Rahmen eines globalen Sicherheitsbeiwertes zu erreichen gewesen wäre, waschen sich die Normengeber die Hände wie Pilatus in Unschuld und verweisen auf die geforderte Umsetzung der DIN 1055-100.

Die Streuung der Festigkeiten im Holzbau sind sehr groß wie nachfolgend dargestellt wird.

Das semiprobabilistischen Sicherheitssystem ist meines Erachtens für die Holzbaupraxis eine völlig ungeeignete Bemessungsvariante. Man hat sich im wahrsten Sinne des Wortes auf den Holzweg begeben.

Die Festigkeit des Baustoffes Holz hängt vor allem von den Faktoren E-Modul, Rohdichte und Ästigkeit ab. Diese Faktoren sind stark von den Wuchsbedingungen des Baumes abhängig. Sie werden dann auch noch visuell nach DIN 4074 sortiert, sie hängen also von der Tagesform des Sortierers ab. Hier wird mathematische Genauigkeit mit der menschlichen Unzulänglichkeit in einen Topf geworfen und hofft, dass diese Mixtur ein Meilenstein für den Holzbau wird.

Man arbeitet fortwährend mit Wahrscheinlichkeiten und sattelt mit dem zusätzlichen Faktor „die Lasteinwirkungsdauer KLED" einen weiteren Wahrscheinlichkeitsfaktor oben drauf. Die angegebenen Werte für die Lasteinwirkungsdauer entsprechen nicht dem Zeitraum über den die Einwirkungen während der Nutzungsdauer des Gebäudes insgesamt wirken. Sie sind vielmehr als Summe aller Zeitspannen zu verstehen, während derer die Lasten mit mindestens ihren vollen charakteristischen Werten auftreten. Treten mehrere Einwirkungen mit unterschiedlichen Lasteinwirkungsdauern auf, so ist die gemeinsame Wirkung dieser Lasten auf die Dauer der kürzesten Einwirkung begrenzt.

Alles klar?

Die Festigkeit ist von der Dauer der Lasteinwirkung abhängig. Es kann also sein, dass eine Lastkombination maßgebend wird, die nicht die betragsmäßig größte Beanspruchung liefert. Dieser Einfluss wird durch den Faktor kmod in Abhängigkeit von der Nutzklasse und KLED berücksichtigt. Dieser Faktor ist keine Naturkonstante, sondern wurde auf der Basis von Wahrscheinlichkeitsüberlegungen durch die Normenverfasser festgelegt.

Man kann nur hoffen, dass in der täglichen Praxis diese aufwändige Berechnungsmethode einen nachweisbaren Effekt für ein Gesamtprojekt hinsichtlich der Verringerung der Holzquerschnitte mit sich bringt. Man findet in der Literatur keinen Hinweis, dass der Holzverbrauch sich in Zukunft signifikant verringert.

Ich habe da meine berechtigte Zweifel, denn für mich gilt nach Descartes:

Alles was lediglich wahrscheinlich ist, ist wahrscheinlich falsch.

„Voll ausnageln” (Teil 1) : Die Sonntags-Kolumne

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„Voll ausnageln” (Teil 1)

März 25, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Wir wollen uns heute mit dem Standardsatz „voll ausnageln" beschäftigen.

Non omnia possumus omnes (wir können nicht alle alles)

Im Holzbau kommen häufig Blechformteile als Verbindungsmittel zum Einsatz. Balkenschuhe, Lochbleche, Sparrenpfettenanker, Windrispenbänder, Balkenträger und Winkelverbinder sind die typischen Vertreter der Blechformteile. Balkenschuhe, Winkelverbinder und Balkenträger haben eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. In diesen Zulassungen werden als Verbindungsmittel nur Sondernägel der Tragfähigkeitsklasse III, die ihre Eignung für Nagelverbindungen mit Stahlblechen nachgewiesen haben, zugelassen. Die Lochabstände werden ebenfalls in den Zulassungen geregelt und weichen von den Vorgaben der DIN 1052:1988 ab.

Ab hier bitte weiterlesen:

Bei Blechformteilen ohne Zulassung müssen die Nagelabstände gemäß DIN 1052:1988 eingehalten werden; d.h. der Tragwerksplaner ist gehalten in den Plänen die Löcher zu kennzeichnen, die ausgenagelt werden sollen. Dies ist aufwändig und deshalb werden, wenn überhaupt, nur die Anzahl der Nägel pro Blechformteil vorgegeben. Dem Zimmermann bleibt es vorbehalten, die richtigen Nagelabstände einzuhalten. Die erforderlichen Randabstände parallel zur Faser werden in den seltensten Fällen beachtet. Es wird nach dem Motto „viel hilft viel" gearbeitet; d.h. es wird voll ausgenagelt.

Der Begriff „Vollausnagelung" wurde in der Zulassung für Balkenschuhe geprägt, um eine Unterscheidung zur „Teilausnagelung" zu haben. In dieser Zulassung sind jedem der beiden Begriffe eindeutig die Anzahl der Nägel und ihre Lage zugeordnet. Die Übertragung auf andere Blechformteile ist an sich nicht schlüssig und auch nicht zulässig.

Es wird empfohlen in den Plänen die Zulassungsnummer des Balkenschuhs und der Sondernägel, die Anzahl der Nägel für nH und nN, die Balkenschuhgröße und die Nagelgröße d_N x l_N anzugeben. Folgendes Beispiel zeigt die Unwägbarkeiten, denen der Tragwerksplaner ausgesetzt ist.

In einem gerichtlichen Verfahren war die Aussage des Statikers „ Nebenträger mit Balkenschuhen an die Hauptträger, voll ausnageln" zu bewerten.

Die Bauherrschaft (Antragsteller) bemängelte die mangelhafte Ausführung. Die Antragsgegner waren der Tragwerksplaner, der Zimmereibetrieb und der Objektplaner.

Es wurden tatsächlich Balkenschuhe eingesetzt, aber weil die Nebenträger verschiedene Querschnittsbreiten aufwiesen und nur der gleiche Typ für alle Nebenträger eingesetzt wurde, hat der Zimmermann im wahrsten Sinn des Wortes die Balkenschuhe voll zusammen gehämmert. Der Nebenträger darf gemäß Zulassung nicht schmaler als B - 3 mm sein, mit B = Balkenschuhmaß. Die Forderung, dass zwischen dem Stirnende des Nebenträgers und dem Hauptträger nur ein Zwischenraum von 3 mm vorhanden sein darf, wurde in vielen Fällen auch nicht eingehalten. Hier wird eindeutig bei Verwendung von Balkenschuhen die übliche Maßbautoleranz für Zimmerarbeiten eingeschränkt.

Die Nagelanzahl für alle Balkenschuhe war nicht ausreichend. Es wurde eine Mixtur zwischen Vollausnagelung und Teilausnagelung gewählt.

Bei den Anschlüssen an die Randbalken handelt es sich um einen einseitigen Anschluss. Das entstehende Torsionsmoment konnte nicht aufgenommen werden.

Der Begriff „voll ausnageln" ist, wie die Juristen moniert haben, nicht ausreichend substantiiert und deshalb mangelhaft. (Nagelart und Nagellänge) Der Zimmermann hat nicht Bedenken nach §4 der VOB angemeldet und eine eigene Planung (Mixtur und Nichtbeachtung der Forderung B-3 mm) in diesem Punkt erstellt.

In einem Bereich der Decke war ein Oberzug aus Brettschichtholz vorhanden. Die Balkenschuhe wurde deshalb mit der Unterkante des Oberzuges bündig angeordnet. Der Nachweis des Querzuges im Hauptträgers wurde nicht erbracht. Diese Forderung der Zulassung fristet in der Praxis ein kümmerliches Dasein.

Der Objektplaner hat die Blechformteile im Leistungsverzeichnis nicht ausgeschrieben und der Tragwerksplaner hat dem Objektplaner trotz HOAI Vertrag die geschuldete Leistungsbeschreibung nicht geliefert. Somit wurden alle Antragsgegner mit einer bestimmten Quote zur Behebung des Schadens beteiligt.

Fortsetzung folgt

Miscellanea

Es werden immer wieder Fragen gestellt, die sich auf eine Sonntagskolumne beziehen oder die in den Kommentaren angesprochen werden. Ich werde deshalb in zwangloser Folge am Ende einer Kolumne, wenn Bedarf vorliegt, zu diesen Fragen Stellung beziehen, obwohl sie mit dem abgehandelten Hauptthema nicht unbedingt in Beziehung stehen.

In der ersten Sonntagskolumne wurde die Bemessung von Nagelverbindungen auf der Grundlage der DIN 1052:2004 besprochen. In einem Kommentar zu dieser Kolumne wurde ein Dachlattenproblem thematisiert.

In der Regel sind Dachlatten nicht Gegenstand einer statischen Berechnung und das sollte auch so bleiben. Eine über Jahrhunderte bewährte Ausführungsart sollte ohne Not nicht auf dem Altar einer neuen Norm geopfert werden. Ausnahmefälle wie z.B. bei den Nagelplatten- bindern, die fast ausnahmslos auf die Mitwirkung der Dachlatten angewiesen sind, müssen selbstverständlich vom Tragwerksplaner einschließlich der Nagelverbindung nachgewiesen werden, weil der Zimmereibetrieb die angreifenden Aussteifungskräfte nicht kennt und so die Gefahr besteht, dass eine fehlerhafte Konstruktion zu Ausführung kommt.

Zwischen dem Verband Deutscher Säge -und Holzindustrie und den Verbänden des Handwerks wurde eine Empfehlung für den Einsatz von Dachlatten erarbeitet. In dieser Empfehlung werden vier Querschnitte festgelegt: 24x48 mm (S13) bis zur einer Spannweite von 0,70 m, 24x60 mm (S13) bis zu 0,80 m, 30x50 mm (S10) bis zu 0,80 m und 40x60 mm bis zu 1,0 m. Die Sortierklasse S13 wird durch einen blaue Markierung an der Stirnseite der Dachlatte gekennzeichnet, die Sortierklasse S10 erhält eine rote Markierung.

Durch diese Empfehlung muss sich der Tragwerksplaner und der Zimmermann im Normalfall nicht mehr mit den Normen DIN 1055, DIN 1052, DIN 4074, DIN 18334 und DIN 68365 hinsichtlich der Dachlattendimensionierung beschäftigen. Die höheren Anforderungen an die Sortierung und Holzfeuchte auf der Grundlage der DIN 4074 und die Kennzeichnungspflicht (Ü-Zeichen) haben sich jetzt schon im Preis niedergeschlagen.

Ein Nachweis der Befestigung der Dachlatten auf der Unterkonstruktion bei Beachtung der DIN 1052:2004 führt zu praxisfremde Konstruktionen. Der Tragwerksplaner hat nun vier Möglichkeiten:

- von den Standardquerschnitten abzuweichen
- eine Vorbohrung vorschrieben
- Kiefernholz anwenden

- Anwendung der Erläuterungen

Die ersten drei Möglichkeiten sind mit einer Erhöhung der Herstell- bzw. Einbaukosten verbunden. Eine Vorbohrung der Nagelverbindungen ist sehr arbeitsintensiv und kann in gewissen Fällen bei leichten Dächern zu Problemen im Fall abhebender Kräfte führen. Die oben angeführten Standardquerschnitte sind in der Regel nur in der Holzart Fi/Ta vorrätig. Die Kiefernholzausführung ist zudem teurer.

Die vierte Möglichkeit ist aus meiner Sicht noch keine anerkannte Regel der Technik und somit mit einem Restrisko für den Tragwerksplaner verbunden.

Es wird empfohlen, wenn Angaben zu den Dachlatten auf den Ausführungsplänen aufgrund der statischen Randbedingungen erforderlich sind, diese Angaben konsequent darzustellen einschließlich der Dachlattenstöße. Die Gefahr, dass hier eingefahrene Pfade vom Zimmereibetrieb oder vom Objektplaner im Rahmen der Ausschreibung begangen werden, ist groß und führt für den Tragwerksplaner zur Mithaftung.

Entropie und die Normen : Die Sonntags-Kolumne

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Entropie und die Normen

Februar 18, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Eigentlich wollte ich mich für den Rest des Jahres mit den Nagelverbindungen und den Durchbiegungen im Holzbau auf der Grundlage der DIN 1052:2004 beschäftigen. Die beiden Punkte sind ein weites Feld, das bestellt werden muss. Aber die Ereignisse in den letzten Wochen waren Anlass, in der heutigen Sonntagskolumne Themen anzusprechen, die für Sie bei der täglichen Arbeit von Bedeutung sind.

Entropie ist eine physikalische Größe, die ein Maß für die Ordnung eines thermodynamischen Systems ist. Sie ist eine Zustandsfunktion, die aus dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik abgeleitet wird.

Mit der Entropie wird die Irreversibilität eines thermodynamischen Vorgangs in einem geschlossenen System beschrieben. In einem irreversiblen System nimmt die Entropie zu, anders formuliert, das Chaos nimmt zu.

Ein gutes Beispiel ist unser Universum. Nach derzeitiger Lehrmeinung wird in 10³³ Jahren der Protonenzerfall eintreten. Die Entropie ändert sich nicht mehr. Salopp formuliert, das Chaos ist vollkommen.

Wenn ich die Normen im Bauwesen als geschlossenes System betrachte, so habe ich den Eindruck, dass die 10³³ Jahren schon vergangen sind und dass das Chaos dank des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts perfekt ist.

Ab hier bitte weiterlesen:

Auf der Website http://www2.nabau.din.de kann man folgende Randnotiz lesen:

Der zuständige Ausschuss behandelte die eingegangenen Kommentare und beschloss, noch offene Punkte in einer weiteren Sitzung am 13. Dezember 2006 zu beraten. Es wurde festgelegt, alle inzwischen zusätzlich aufgeworfenen Fragen in einer zweiten Änderung zur DIN 1052 zunächst der Fachöffentlichkeit bekannt zu machen und, nach einer Behandlung der Stellungnahme, die beiden Änderungsmanuskripte in eine Neufassung der DIN 1052 zu übernehmen.

Nachdem die Werte für f_v,k in den Tabellen F5 und F9 der DIN 1052:2004-08 wesentlich nach unten korrigiert wurden und diese Nachricht in den Einführungserlass dieser Norm aufgenommen wurde, hat man neuen Handlungsbedarf entdeckt. Dieses Szenarium erinnert mich an die Einführung der DIN 1045-1 und der DIN 1054. In beiden Fällen musste der leidgeprüfte Tragwerksplaner sich eine neue Version der Norm besorgen oder die vielen Berichtigungen aus dem Internet herunterladen. Eine Arbeitsbeschaffungsmaßnahme für den Beuth-Verlag, der diese beiden neuen Versionen nicht kostenlos abgibt. Der Tragwerksplaner musste überprüfen, ob seine EDV-Programme auf dem neuesten Stand sind und in seine Fachbücher musste er in mühsamer Kleinarbeit diese Änderungen nachtragen. Dies ist neben dem Studium der Normen eine kostenträchtige Beschäftigung, für die er niemand in Regress nehmen kann.

Die Erfahrung lehrt, dass erst durch den täglichen Gebrauch einer DIN-Norm von tausenden Bauingenieuren, die Schwachpunkte aufgedeckt werden. In diese Phase sind wir jedoch bei der DIN1052:2004 noch gar nicht eingetreten. Ich habe schon vor einem Jahr behauptet, dass diese Norm für eine Auslegungsorgie gut ist. Ich hoffe, dass dieser Alptraum nicht Wirklichkeit wird. Bekanntlich stirbt die Hoffnung zuletzt.

Ein besonderes Stück aus dem Tollhaus wird zur Zeit auf der Normenbühne DIN 4102 Teil 4 aufgeführt. Das Drama nennt sich „die Leiden der jungen Tabelle 31“. Aufgeführt wurde es im Dezember 2006 mit der Veröffentlichung der Anlage 3.1/10 in der Liste der Technischen Baubestimmungen (LTB). Diese LTB können Sie in der Ingenieurbox auf unserer Website herunterladen.

Im Jahr 2000 hat eine Arbeitsgruppe begonnen die DIN 4102-4 an die veränderten kalten Bemessungsnormen anzupassen. Seither musste der Tragwerksplaner seine Bemessungskonzepte den ständig ändernden Vorgaben des Normenausschusses anpassen. Man scheute sogar nicht zurück, die alte DIN 1045 wieder aufleben zu lassen. Kaum hat die Tabelle den gesetzlichen Segen, liest man, dass diese Tabelle überarbeitet werden soll. Auf der Website der TU Braunschweig kann man unter der Adresse:

http://ibmb19.ibmb.bau.tu-bs.de/homepage/fg-brand/download/richter.pdf

die neue Tabelle herunterladen. Man hat jetzt überraschend, nach sechs Jahren Arbeit, festgestellt, dass die in der LTB veröffentlichte Tabelle 31 für übliche Geschosshöhen im Hochbau sehr unwirtschaftliche Bewehrungsgrade in den Stahlbetonstützen erzeugt.

Die Tabelle 31 wurde nun überarbeitet, um diesen Missstand zu beheben. Leider ist die neue Tabelle mit dem Hinweis versehen „ die Bauaufsicht muss zustimmen“. Also vorläufig für den täglichen Gebrauch nicht nutzbar. Welcher Tragwerksplaner hat für ein paar Stützen pro Projekt die Zeit, ein Gutachten von Braunschweig einzuholen und es dann der Baurechtsbehörde vorzulegen, um eine Zustimmung zu erhalten.

Abschließend sei darauf verwiesen, dass auch die neue Tabelle 31 nicht bei Kragstützen angewendet werden darf. Stützen ohne horizontale Halterung am Kopf mit Anforderungen an den Brandschutz können weiterhin nur mit aufwändigen Verfahren berechnet werden.

Der Klimawandel auf der Erde steht zur Zeit auf der Agenda. Der Ausschuss für Erdbeben hat auf seiner letzten Sitzung auch einen Beitrag zum Klimaschutz geleistet. Passivhäuser, die auf einer Dämmschicht ohne Scherfestigkeit gemäß Zulassung gegründet werden, sind in der Erdbebenzone 1 bis 3 nicht mehr zulässig. Die Dämmschicht soll nach Ansicht der Experten im Fall der Einwirkung von Erdbeben „zerbröseln“. Ich habe starke Zweifel, ob diese Haltung, wenn der politische Druck zunimmt, Bestand hat.

Es wird empfohlen, auf jeden Fall vor der Berechnung der Gründung die entsprechenden Zulassungen zu überprüfen und eine Internetrecherche durchzuführen. Der Markt wird sich sicherlich den neuen Gegebenheiten schnell anpassen. Eine Mängelrüge durch den Bauherrn oder Bauträger, aus welchen Gründen auch immer, ist in diesem Fall eine teure Angelegenheit.

Vor 6000 Jahren begannen unsere Vorfahren in Unteruhldingen am Bodensee in der Erdbebenzone 2 leichtfertig Pfahlbauten zu errichten. Man kann sie heute noch teilweise besichtigen. Im Jahr 2007 können wir für diese Bauweise, was die DIN 4149 betrifft, nur auf die Spruchweisheit von Sokrates verweisen:

„Ich weiß, dass ich nichts weiß“.

Eine endgültige und verbindliche Aussage für den Gründungshorizont der Gebäude mit Pfahlgründung steht noch aus.

Im Gegensatz zur Vorgehensweise in DIN 1055-100, bei der zur Schnittgrößenermittlung die Einwirkungen erhöht werden, müssen nach DIN 1054 die Schnittgrößen mit den Teilsicherheitsbeiwerten erhöht werden. Es sind also grundsätzlich andere Teilsicherheitsbeiwerte im Grundbau zu beachten. Dies klingt einfach, ist aber in der Praxis zum Teil mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden und man muss sich in eine andere Philosophie hineindenken.

Einzige Ausnahme: beim Nachweis nach Abschnitt 7.7 – aufnehmbarer Sohldruck in einfachen Fällen – wird sich am Nachweisverfahren wenig ändern. Dies ist erfreulich.

Man muss bei einer linear elastischen Berechnung der aufgehenden Bauteile die Bemessungseinwirkung E_d wieder aufteilen und sie durch die jeweiligen Teilsicherheitsbeiwerte dividieren. Hat man mehrere veränderliche Einwirkungen, so sind die mit dem Kombinationsbeiwert Ψ reduzierten veränderlichen Einwirkungen um diesen Faktor zu bereinigen. Anschließend kann man die charakteristischen Einwirkungen in eine ständige und eine veränderliche Einwirkung zusammenfassen. Die Schnittstellenproblematik ist gegenüber dem globalen Sicherheitskonzept wesentlich aufwändiger geworden, aber mit Fleiß noch beherrschbar.

Weitaus schwieriger wird es, wenn die statische Berechnung auf nichtlinearer Basis (z.B. der häufig vorkommende Fall der eingespannten Stütze nach TH.II.O.) mit Bemessungsgrößen durchgeführt wurde, weil sich beim Endergebnis nicht mehr die ständige Einwirkung und die veränderlichen Einwirkungen trennen lassen. Liest man die entsprechende Fachliteratur durch, so findet man häufig den Hinweis, dass es in dieser Angelegenheit Interpretations-spielräume gibt.

Vorsichtig formuliert, kann man sagen, hier wurde nicht nach dem Motto gehandelt „wir machen Ihnen den Weg frei“, sondern es wurde uns aufgezeigt, wie viele Varianten es gibt, um das semiprobabilistische Sicherheitskonzept zum Wohle der Allgemeinheit umzusetzen. Die DIN 1053 ist noch in Arbeit, vielleicht erleben wir eine weitere Variante.

Der Trivialfall, die eingespannte Kragstütze mit Einzelfundament, wird bei Anwendung der DIN 4102-4 und der DIN 1054 zum „Problembär“.

Wenn man die Ausführungen von Herrn Bernd Ziesemer, in seinem Buch „Eine kurze Geschichte der ökonomischen Unvernunft“, erschienen im Campus Verlag Frankfurt am Main, auf die Normen im Bauwesen überträgt, kann man folgende Aussage treffen:

Schuld an der Misere ist die Komplexitätsfalle. Eine bürokratische Überregulierung führt zur Paralyse. Jede weitere Reform macht das Regelwerk noch komplizierter. Die Normenausschüsse können die Wirkungen der Regeln gar nicht mehr abschätzen.

Dem muss nichts mehr hinzugefügt werden.

DIN 4149: 2005 : Die Sonntags-Kolumne

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DIN 4149: 2005

Januar 27, 2007 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Die Weihnachtszeit ist vorüber, trotzdem will ich wieder mit einem Bibelzitat beginnen, das auch dem semiprobabilistischem Sicherheitskonzept gerecht wird.

„Vater, vergib ihnen, denn sie wissen nicht was sie tun” (Lukas 24,29)

Die DIN 4149:2005 hat bis jetzt eigentlich keine große Spuren hinterlassen. Diese Norm ist nur den Eingeweihten bekannt und die denken mit Schrecken an die neue DIN EN 1998 Teil 1 – 6, auch Eurocode 8 – Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben - genannt. Dieser Eurocode hat Bibelformat, deshalb auch die Bibelzitate. Beim Beuth-Verlag kann dieses Werk, das schwer lesbar ist, für 1076,30 € bestellt werden. Die Protagonisten beruhigen uns mit der Aussage, dass dieses Werk in diesem Umfang nicht eingeführt wird. Dies hat den gleichen Wahrheitsgehalt wie die damalige Aussage, dass das semiprobabilistische Sicherheitskonzept nur für die Wissenschaft erarbeitet wurde. Man kann jetzt stolz sein, dass man bei der täglichen Arbeit sich ständig als Wissenschaftler betätigen darf.

Ab hier bitte weiterlesen:

Die DIN 4149:2005 wird in der täglichen Praxis bei kleineren Bauvorhaben vollständig ignoriert. Der Prüfingenieur wird oft mit folgenden Aussagen, wenn er nach dem Erdbebennachweis fragt, konfrontiert: „tragen sie bitte die erforderlichen Maßnahmen als Vermerk in die Ausführungspläne ein“ oder „ lassen sie uns gemeinsam in ihrem Büro die Pläne ansehen und einen Ausweg suchen“. Die richtige Antwort, um das Vier-Augenprinzip zu wahren, wäre: „ Sie erhalten kurzfristig den Erdbebennachweis“. Wir haben Verständnis dafür, keiner outet sich gern als Masochist.

Der Mauerwerksbau ist in Zone 3 nahezu unmöglich geworden und trotzdem werden Reihenhäuser aus Mauerwerk weiterhin gebaut. Man glaubt es kaum, sogar Kellergeschosse, die einseitigen Erddruck erhalten, werden in Mauerwerk ausgeführt.

Der Tragwerksplaner erhält zu einem Zeitpunkt den Auftrag, da sind alle kaufmännischen Randbedingungen festgezurrt und der Einwand des Bauingenieurs, dass dieses Haus einen „asthmatischen“ Grundriss aufweist, ist mehr als lästig. Der Ausdruck „asthmatisch“ habe ich dem sehr guten Artikel von Herrn Klaus Fritzen in der Zeitschrift „Bauen mit Holz, Heft 11/2006 entnommen.

Der Tragwerksplaner hat die Wahl zwischen Pest und Cholera. Macht er den Oberpartner, den Architekten, darauf aufmerksam, dass sein Entwurf nicht realisiert werden kann, erhält der Unterpartner, der Tragwerksplaner, den Auftrag nicht. Setzt er den Entwurf um, geht er ein großes Haftungsrisiko ein, letzteres Verhalten ist leider sehr häufig der Fall.

In Zone 2 werden die Einfamilienhäuser nicht geprüft und somit ist der Tragwerksplaner noch stärker dem unseriösen Verdrängungswettbewerb ausgesetzt. Er kann sich nicht mehr hinter den Forderungen des Prüfingenieurs verstecken. Mir liegen als Sachverständiger mehrere Fälle vor, die sich mit diesem Fragenkreis auseinandersetzen müssen.

Bei einem Reihenhaus konnte der Standsicherheitsnachweis für die Mauerwerkswände im Treppenhaus nicht erbracht werden. Die Treppenhauswände wurden abgebrochen und neue Stahlbetonwände wurden errichtet. Jetzt streiten sich die Juristen des Tragwerksplaner und der Versicherung, ob hier eine grobe Fahrlässigkeit vorliegt, denn es wurde nicht ein _fehlerhafter Nachweis_ beanstandet, sondern es wurde festgestellt, dass der Tragwerksplaner eine _Kardinalpflicht_, die Aussteifung eines Gebäudes nachzuweisen, nicht erfüllt hat. Dies ist ein wichtiger juristischer Unterschied für die Haftungsfrage.

Man kann zynisch anmerken, dass die DIN 4149:2005 eher bei den Bauherren als bei den Tragwerksplanern angekommen ist. Dieser Sachverhalt kann durch folgendes Beispiel dokumentiert werden. Acht Einfamilienhäusern, bestehend aus UG, EG und DG, waren fertig gestellt und bezogen. Drei Bauherren behielten ein Drittel der Kaufsumme ein, mit dem Hinweis, dass kein Nachweis für den Lastfall Erdbeben erbracht wurde. Die Häuser stehen in der Erdbebenzone 2 und waren deshalb nicht prüfpflichtig. Der Nachweis wurde nachträglich auf der Grundlage der DIN 4149 Abschnitt 11.6 erbracht. Der Nachweis umfasste 2 Seiten. Die Auflistung der Mängel in meinem Gutachten umfasste ebenfalls 2 Seiten. An dieser Stelle sollen nur zwei wichtige Punkte thematisiert werden.

Der Nachweis nach Abschnitt 11.6 setzt Mauerwerk nach DIN 1053-1 voraus. Im vorliegenden Fall kamen so genannte Schalensteine mit Betonfüllung zur Ausführung. Gemäß Zulassung dürfen diese nicht zur Aussteifung eines Gebäudes herangezogen werden. Somit wies das EG nur eine einzige Aussteifungswand auf. Es gibt mehr als 200 bauaufsichtliche Zulassungen im Mauerwerksbau. Es ist deshalb eine Kardinalpflicht für die zur Verwendung kommenden Steine die Forderungen der Zulassung zu beachten.

Beim Nachweis nach 11.6 wird in der Regel die Forderung, dass die Wände von der Gründungssohle bis zur obersten Decke reichen müssen, nicht beachtet. Einzige Ausnahme ist das Dachgeschoss, dass aber trotzdem für sich ausgesteift werden muss. Oft stehen die aussteifenden Wände auf der Decke oder auf Unterzüge, dies ist beim vereinfachten Nachweis nach 11.6 nicht zulässig.

Der Abschnitt 12.2 der DIN 4149:2005 behandelt Stützbauwerke unter der Einwirkung von Erd- und Wasserdruck. Dieser Abschnitt ist gänzlich missraten. Mit dieser Meinung stehe ich nicht allein da. Handelt es sich bei einem Wohnhaus, das allseitig in der Erde steht, um ein Stützbauwerk oder nicht und müssen im ersteren Fall deshalb die horizontalen Massenkräfte infolge der Einwirkung Erdbeben ermittelt werden. Wie werden dann die horizontalen Erdbebenkräfte bei einem Passivhaus, dessen vertikalen Lasten über die Bodenplatte und einer Dämmschicht abgetragen werden, in den Untergrund abgeleitet. Die Dämmschicht kann laut Zulassung keine Scherkräfte abtragen.

Fragen an den Auslegungsausschuss sind nicht opportun, weil sie in der täglichen Arbeit einem zeitlich gesehen nicht weiterhelfen und es ist zu befürchten, dass wie im Steuerrecht in Zukunft für eine rechtsverbindliche Antwort eine Gebühr fällig wird.

Holzhäuser in Tafelbauweise mit genagelten Beplankungen haben ein hohen Verhaltensbeiwert q und sind somit gegenüber dem Stahlbeton und Mauerwerk im Vorteil. Dies ist leider nur ein theoretischer Vorteil und es wundert niemand, dass dieser Vorteil von den Holzherstellern nicht werbewirksam herausgestellt wird.

Es gibt im Holzbau eine neue DIN 1052:2004, die für den Erdbebennachweis nach DIN 4149:2005 herangezogen werden muss. Keiner will sich in der Übergangsphase mit der Norm 1052:2004 beschäftigen. Erschwerend kommt hinzu, dass bei einem mehrgeschossigen Holzhaus in der Regel viele Wände nicht übereinander stehen und somit beim _vereinfachten Nachweis_ nach Abschnitt 6.2.2 nicht berücksichtigt werden können. Wer will schon ein räumliches Modell nach Abschnitt 6.2.3 (3) für ein mehrgeschossiges Holzhaus dem Standsicherheitsnachweis zugrunde legen. Die gleichzeitig geforderte Anwendung von DIN 4149:2005 und von DIN 1052:2004 ist eine tödliche Mixtur für das Honorar.

Was können wir tun, damit wir in Zukunft praxisnahe Bemessungsnormen erhalten, die den anerkannten Stand der Technik wiedergeben und nicht den Stand der Wissenschaft der Technischen Hochschulen bzw. Universitäten. An dieser Stelle will ich den Ehrenvorsitzenden der Landes-vereinigung der Prüfingenieure für Baustatik von Baden-Württemberg Herrn Dipl.-Ing. Josef Steiner zitieren:

„Beschränkten sich die Berechnungsnormen für das Bauwesen in der Vergangenheit auf das Wesentliche, so handelt es sich bei den neuen, auf der so genannten semiprobabilistischen Grundlage aufgebauten Vorschriften um aufgeblähte Kompendien und Zusammenfassungen von Forschungs-ergebnissen, mit denen versucht wird, in einer Norm möglichst auch noch das letzte Detail zu regeln.”

Leider ist der Versuch, das letzte Detail zu regeln, gescheitert, wie die mehr als 175 Auslegungsfragen zur DIN 1045-1 dokumentieren.

Es ist bedauerlich, dass die Bauingenieure sich in kleine Gruppierungen organisiert haben, die in unserer Mediendemokratie keine ausreichende Plattform bieten, um diese Missstände zu verhindern. Wir müssen uns neu positionieren und vereinsübergreifend eine „kritische Masse” schaffen, die so viel Potential hat, dass wir von den Politikern bzw. von den Normenverfasser wahrgenommen werden.

„Wer weiß, wie Gesetze und Würste zu Stande kommen, der kann nachts nicht mehr ruhig schlafen.” (Reichskanzler Otto von Bismarck)

Die erforderliche Nagelanzahl : Die Sonntags-Kolumne

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Die erforderliche Nagelanzahl

Dezember 24, 2006 in: Sonntags-Kolumne Autor: J. Lorch

Einer der höchsten Feiertage des Christentums steht vor der Tür, deshalb ist es vielleicht angebracht, ein biblisches Zitat an den Anfang zu stellen.

„Wo diese schweigen, werden die Steine schreien.“ (Lukas 19,40)

Mit diesen meint Jesus seine Jünger. Ich finde aber, dass in der „Legenda aurea“ des Jakobus a Voragine (um 1230 bis 1298) die Hilflosigkeit des Predigers besser zum Ausdruck kommt. In dieser Geschichte wird erzählt, dass Beda Venerabilis im hohen Alter erblindet ist und seine Führer ihn veranlasst haben, vor einem steinigen Tal zu predigen, als sei da eine große Menschenmenge. Am Schluss der Predigt hätten die Steine „Amen“ gerufen.

Welche aufgeplusterten Normen müssen noch aufgelegt werden, damit die Bauingenieure das „Amen“ rufen?

Ab hier bitte weiterlesen:

In unserer Ingenieurbox unter dem Abschnitt FAQ haben wir ein animiertes Bild „Antworten, die den Nagel auf den Kopf treffen“. Wenn wir in der neuen DIN 1052 den Abschnitt 12.5 Verbindungen mit Nägeln durchlesen, habe ich gewisse Bedenken, ob wir in Zukunft in der Lage sind, noch den Nagelkopf im übertragenen Sinn zu treffen.

Ich werde ein einfaches Beispiel – Anschluss einer OSB-3 Platte an einen Holzpfosten – nach der alten und neuen DIN 1052 berechnen und die Ergebnisse gegenüberstellen. Sie können dann selbst beurteilen, welcher Aufwand zukünftig betrieben werden muss, um die erforderliche Nagelanzahl zu bestimmen. Kommentare zu diesem Beitrag sind erwünscht.

DIN 1052:2004-8
vereinfachter Nachweis nach DIN 1052 Abschnitt 12.5.3

Pfosten b/d = 80/120 mm
Nadelholz C24 (Werkstoff 1)
OSB-3 Platte Tab. F13 t = 18 mm
(Werkstoff 2)
Nagel 34x80 DIN EN 10230-1

Nutzklasse 2

veränderliche Einwirkung
F_Q,k = 5000 N

(1) γ_Q = 1,50 DIN 1055-100 Tab A3

(2) Ed = 1,50 * F_Q,k
        = 1,5 * 5000
        = 7500 N

(3) KLED = kurz   Tab. 4 Zeile 5

(4) f_h,1,k = 65 * d^-0,7 * t^0,1
            = 65*3,4^-0,7 * 18^0,1
            = 36,85 N/mm²

(5) f_u,k = 600 N/mm² DIN 1052 12.5.2 (2)

(6) M_y,k = 0,3 * f_u,k * d^2,6

    = 0,3 * 600 * 3,4^2,6= 4 336 Nmm

(7) k_mod,1 = 0,90 Tab. F1 Zeile 7 Spalte 2

(8) k_mod,2 = 0,70 Tab. F1 Zeile 13 Spalte 2

(9) k_mod = √ (k_mod,1 * k_mod,2 ) = 0,794

(10) Rk = A * √ ( 2* Myk * fh,1,k * d )

    = 0,80 * √ (2*4336*36,85*3,4)

    = 834 N

(11) A = 0,80 Tab. 11 Zeile 4 Spalte 2

(12) t_req,2 = 7 *d = 23,8 mm > 18 mm

(13) t_req,1 = 14*d = 47,6 < 120 mm (Spalten)

(14) t_req,1 = 9 *d = 30,6 mm < 62 mm

(15) t_vorh / t_req,2 = 18 / 23,8 = 0,756

(16) R_d = R_k * k_mod / γ_m

    = 834 * 0,794 / 1,1 = 602 N

(17) R_d * t_vorh / t_req,2 = 602 * 0,756 = 455 N

(18) erf. n = 7500 / 455 = 16,4 Stk.

DIN 1052:1988-04

Pfosten b/d = 80/120 mm
Vollholz NH S10
OSB-3 Platte gemäß Zulassung t=18 mm
Nagel 34x80 DIN 1151

charakteristische Anschlusskraft
F = 5000 N

(1) zul. N1 = 500 * d_n² / (10+ d_n)
    = 431 N
Lastfall H gemäß Abschnitt 6.2.2

(2) Einschlagtiefe s ≥ 12 d_n
    = 41 mm < 62

vorh s = 80 – 18 = 62 mm

(3) erf. Holzdicke a = (3 + 0,8 d_n) d_n
                    = 19,4 < 24 mm

(4) erforderliche Nagelanzahl n
    = 11,6 Stk.

Der Rechenaufwand beim vereinfachten Nachweis ist erheblich gestiegen und man muss ernüchternd feststellen, dass sich die Nagelanzahl gegenüber der alten Norm um 42% erhöht hat.

Bei der Gegenüberstellung wurde der oft erhebliche Aufwand nicht eingerechnet, der notwendig ist, um die maßgebende Einwirkung zu ermitteln. Es wurden die vereinfachten Kombinationsregeln nach DIN 1052:2004 Abschnitt 5.2 angesetzt. Ob nun die Grundregel nach DIN 1055:100 oder die vereinfachte Regel nach DIN 1052:2004 wirtschaftliche Werte liefert, hängt vom Verhältnis der veränderlichen Einwirkungen ab. Die vereinfachten Regelungen liefern zum Teil Werte, die um mehr als 10% höher sind.

Die Schnittkräfte der Pfetten, Sparren und Balken werden sicherlich auf der Grundlage der DIN 1055:100 ermittelt und die Bemessung wird auf dieser Grundlage durchgeführt. Es ist aber nicht gesagt, dass für einen Stoss diese Kombinationen ausreichend sind. Es bleibt einem nichts anderes übrig, als zusätzliche Schnitte vorab im Rechenprogramm einzugeben, sofern dies im EDV-Programm möglich ist. In vielen Fällen wird sich der, in der Praxis von den Wissenschaftlern verteufelte, Globalsicherheitswert durch die Hintertür wieder einschleichen. Er wird sich für die Bemessung der Verbindungsmittel zwischen 1,40 und 1,50 einpendeln, denn der Aufwand wird nicht vergütet.

Die Befürworter der DIN 1052:2004-08 werden jetzt einwenden, dass der dargestellte Rechenaufwand aufgrund von Tabellen nicht erforderlich ist. Wenn man das Buch Schneider Bautabellen 17.Auflage zu Rate zieht, stellt man fest, dass der oben angeführte Fall nicht tabelliert ist. Es werden nur die Fälle Holz-Holz-Verbindungen (Tafel 9.42) und Holz-Stahlblech-Verbindungen (Tafel 9.43) behandelt.

Diese Tabellen sind aber nur für den Standardfall (Nutzklasse 1, KLED = mittel, Rohdichte 350 kg/m³ und Kennwerte f_uk = 600 N/mm²) zulässig. Dies ist nicht ohne Weiteres sofort ersichtlich. Mit Hilfe der Tafel 9.8a kann der maßgebende Faktor k^* in Abhängigkeit von der Nutzklasse und der Lasteinwirkungsdauer KLED ermitteln werden. Weiterhin muss gemäß Fußnote beachtet werden, ob die Mindestholzdicken bzw. die Mindesteinschlagtiefe eingehalten sind. Ist dies nicht der Fall, so ist R_d noch einmal mit dem Faktor t_vorh/ t_req abzumindern.

Der Einfluss der Rohdichte ist ebenfalls durch einen Faktor zu berücksichtigen. Die Formel lautet:

R_d = (ρ_k / 350)^0,50 * R_{d,standardfall}

Bei Brettschichtholz GL36h mit einer Rohdichte von 450 kg/m³ bedeutet dies eine mögliche Erhöhung von 13%. Bei Laubholz D60 beträgt die Erhöhung 41%.

Bei den Standardtabellen wird bei Außenblechen die mögliche Erhöhung ΔR_x,d bei Nägeln der Tragfähigkeitsklasse 3 auch nicht berücksichtigt. Auf diesen Einfluss werde ich in einer gesonderten Sonntagskolumne eingehen.

Der Einwand, dass es sich beim oben angeführten Beispiel um ein exotisches Beispiel handle, muss zurückgewiesen werden. Mehr als 95 % der Holzständerwände erhalten eine Beplankung aus OSB – oder GFK-Platten. Die Nachweise der Verbindungsmittel waren zwar in der Vergangenheit dürftig, sind jetzt aber wegen der vielen Randbedingungen unbedingt erforderlich, vor allem auch deshalb, weil die Beplankungsstärke in der Regel zwischen 12,5 und 16 mm liegt. Wie oben aufgezeigt, muss eine erhebliche Abminderung vorgenommen werden oder die Wahl des Nageldurchmessers muss optimiert werden. Ein zusätzlicher Rechenaufwand.

Für die Tragwerksplaner, die ihren Beruf als Hobby ausüben und keine Rücksicht auf den Zeitaufwand nehmen müssen, haben die Normenverfasser eine weitere Möglichkeit geschaffen, die Tragfähigkeit des Nagels mit einem genaueren Nachweisverfahren zur ermitteln. Im Anhang G der DIN 1052:2004-08 werden für den oben angeführten Fall – einschnittige Verbindung – 6 Formeln angegeben, mit deren Hilfe die maßgebende Tragfähigkeit auf Abscheren berechnet werden kann. Es müssen auf jeden Fall alle 6 Formeln ausgewertet werden, denn maßgebend wird der kleinste Wert.

Ich habe diese Formeln für das Beispiel ausgewertet; d.h. aber nicht, dass ich meinen Beruf als Hobby ausübe.

R_1,d = 1377 N nach Gleichung (1) Anhang G

R_2,d = 2559 N nach Gleichung (2) Anhang G

R_3,d =   940 N nach Gleichung (3) Anhang G

R_4,d =   563 N nach Gleichung (4) Anhang G (maßgebend)

R_5,d = 1058 N nach Gleichung (5) Anhang G

R_6,d =   630 N nach Gleichung (6) Anhang G

Das ist ohne Zweifel die Quantenmechanik des Holzbaus, die Unschärferelation des Holzbaus. Man kann nicht mit Bestimmtheit voraussagen, welche Formel maßgebend wird, genauso wie in der Physik im Bereich der Quantenelektrodynamik.

Ohne EDV-Programme ist zu befürchten, dass die bisher spärlichen Nachweise der Nagelverbindungen, noch dürftiger ausfallen. Nagelverbindungen werden oft mit dem Hinweis abgetan, dass die Verbindung zimmermannsmäßig zug- und druckfest auszuführen ist. Ich habe da meine Zweifel, ob die Zimmereibetriebe in der Lage sind, diese Aufgabe zu bewältigen. Aufgrund meiner Adam- und Eva-Email haben sich verschiedene Dozenten der entsprechenden Fachschulen bei mir gemeldet und geklagt, dass der Inhalt der DIN 1052:2004-08 schwerlich den angehenden Zimmermeistern zu vermitteln sei.

Sehr häufig wird auf der Baustelle von den nachgewiesenen und geprüften Unterlagen abgewichen. Aufgrund der vielen Randbedingungen kann man nun nicht ohne Weiteres auf der Baustelle entscheiden, ob die abgeänderte Nagelverbindung ausreichend ist, es sei denn, man kauft sich ein EDV-Programm und nimmt den Laptop mit auf die Baustelle.

Ich habe mich deshalb entschlossen ein EDV-Programm für stiftförmige Verbindungen (Abscheren) für den Holzbau als Tech-News zu veröffentlichen. Das Programm steht. Wir suchen aber noch 5 bis 10 Bauingenieure, die sich bereit erklären, die Beta-Version zu testen. Bitte melden Sie sich unter unserer E-mail Adresse . Wir setzen uns dann mit Ihnen in Verbindung.

Ich wünsche Ihnen ein erholsames Weihnachtsfest und ein erfolgreiches Jahr 2007.

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Sonntags-Kolumne

Nicht normiert und ungeschminkt: Das "Wort zum Sonntag" zu neuen Normen im Bauwesen, verfasst von Jürgen Lorch.

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