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bau orumstahBauen mit Stahl. Nachhaltig gut beraten.
Typenhallen aus Stahl
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1|Einführung Seite3
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2|VorstellungderHallensysteme Seite6
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3|Einwirkungen Seite7
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4|Tragwerkdetails Seite9
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5|Stahltonnage Seite10
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6|DachundWand Seite10
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7|Türen,Tore,Fenster,Lichtbänder Seite11
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8|Gründung Seite11
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9|Korrosionsschutz Seite12
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10 |Brandschutz Seite12
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11|Richtzeichnungen Seite12
....................................................................
12|Unterlagen/Literatur Seite12
Anhang....................................................................
Hallenübersicht–Zusammenstellung Seite14
derProfilgrößen....................................................................
Montageplan,exemplarisch Seite15
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Baugruppen,exemplarisch Seite16
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Baugruppen-undPositionsliste Seite31
Beispiel:Typ.Halle4x12x60m, Zweigelenkrahmensystem, max.Schneelast0,75kN/m2
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>>bauforumstahle.V. Seite36
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Impressum:TypenhallenausStahl
Nr.B501
Herausgeber:>>bauforumstahle.V.|Sohnstraße65|40237Düsseldorf
Postfach10 48 42|40039DüsseldorfT:+49(0)211.6707.828|F:+49(0)211.6707.829
[email protected]|www.bauforumstahl.de
Juni2009
EinNachdruckdieserPublikation–auchauszugsweise–istnurmitschriftlicherGenehmigungdesHerausgebers
beideutlicherQuellenangabegestattet.
Autoren:RonaldKocker,>>bauforumstahle.V.
Dr.-Ing.R.Möller,Pöter&MöllerGmbH,Siegen
Titelbild:3-D-VisualisierungdesTragwerks4x12x60-m-Halle,Zweigelenkrahmen,Schneelast0,75kN/m2
TypenhallenausStahl
3>>bauforumstahl
Typenhallen aus Stahl
Im Bereich kleiner und mittelgroßer Stahlhallen fehlte bisher eine wirtschaftliche, praxisorientierte und leicht umsetzbare Lösung für vielfältigste Nutzungen. Die jetzt vorliegende Typenprüfung für 18 Standardhallen mit einer Tragkonstruk-tion aus gewalzten Stahlprofilen lässt sich in kürzester Zeit realisieren, weil die Statik bereits geprüft ist, Werkstatt- und Montagepläne vorliegen.
Grundlage der konstruktiven Durchbildung ist die Minimie-rung des Fertigungs- und Montageaufwands bei optimalem
Stahleinsatz. Basis für die Tragwerke sind Zweigelenkrahmen bzw. gelenkig an eingespannten Stützen angeschlossene Binder.
Bauherren können mit einem Architekten und einem Bauunter-nehmer ihrer Wahl diese Hallen bis ca. 2.000 m2 Größe schnell und unkompliziert errichten. Die Fassadengestaltung kann frei gewählt werden – hier sind dem Gestaltungswunsch von Bau-herr und Architekt kaum Grenzen gesetzt. Die Anforderungen der EnEV 2009 lassen sich mit diesen Hallen erfüllen.
Bild 1: Gestaltungsbeispiel für eine Typenhalle © TKS
1 | Einführung
1.1 | Einsatzbereiche typengeprüfter Stahlhallen
Die Hallen eignen sich für vielfältigste Nutzungen. Sie sind als geschlossene Hallen typengeprüft und können wärmegedämmt oder ungedämmt realisiert werden.
Die Fassadengestaltung kann der Nutzung entsprechend angepasst werden. Für die farbliche Gestaltung steht eine breite Einsatzpalette, z. B. von Sandwichelementen oder Paneelen, zur Verfügung.
Die Hallen sind für Einzelfundamente ohne Ausnutzung von Tragreserven durch Anbindung einer möglichen Bodenplatte
gerechnet. Die Fußbodenausbildung kann deshalb frei gewählt werden.
Die erforderlichen Korrosionsschutzmaßnahmen für den Stahl-bau sind in DIN 12944 geregelt. Den Korrosionsschutz der Hüll-elemente regelt DIN 18807-T1 mit Verweisen auf entsprechende Zulassungsbescheide; für Sandwichelemente gilt DIN 55928-T8. Beheizte Hallen, deren Raumluftfeuchtigkeit im Mittel 60% nicht überschreitet, erfordern in der Regel keinen Korrosionsschutz.
Der Brandschutz von Hallen bis 1.600 m2 kann nach dem verein-fachten Verfahren der Industriebaurichtlinie [25] nachgewiesen werden. Darin wird sinngemäß ausgeführt, dass an Industrie-hallen bis zu dieser Größe keine Brandschutzanforderungen gestellt werden.
Bild 2: Isometrie – Hallentragwerk mit Kranbahnträger
1.2 | Vorteile typengeprüfter Stahlhallen
Die Vorteile typengeprüfter Stahlhallen für Architekten und Planer, Stahlbauer bzw. Bauunternehmen sowie Bauherren sind offensichtlich:
Für Gestaltung und Planung Schnell und einfach realisierbar Kurze Planungs- und Bauzeiten dank typengeprüfter Statik
und vorliegender Werkstattpläne Hohe Qualität bei großer Maßgenauigkeit durch Vorfertigung Kreative Freiheit bei der Fassadengestaltung Freie Wahl der Fußbodenausbildung Im Dach- und Wandbereich Anpassungsfähigkeit bei
Fenstern, Türen und Toren entsprechend wechselnden Nutzungsanforderungen
Schnelle und einfache Erweiterbarkeit durch modularen Aufbau
Abdeckung der Anforderungen der EnEV 2009 Lastannahmen für Schnee und Wind decken ca. 90%
möglicher Standorte in Deutschland ab
Für Wirtschaftlichkeit und Nutzung Kostenersparnis durch Bereitstellung vollständiger Planungs-
unterlagen und unkomplizierte Fertigung Kurze Planungs- und Bauzeiten Vorfertigung der Tragkonstruktion in der Werkstatt Trockene Bauweise Frühe Nutzung durch den Bauherren Schnelle und einfache Erweiterbarkeit durch modularen
Aufbau Brückenkranbetrieb von bis zu 3,2 t nachrüstbar
Für die Bauausführung Schnelle Fertigung durch Minimierung von Steifen und
Schweißnähten, hoher Automatisierungsgrad (Stahlbaufirma) Schnelle und einfache Montage aufgrund einfacher
Verbindungen und „ebener Rahmenaußenflächen“ Kurze Bauzeiten Geringe Bauteilanzahl, Baugruppengewichte und
Abmessungen Minimale Krankapazitäten Weniger Transportaufwand (gegenüber Betonfertigteilen
sind Einsparungen von 50% und mehr möglich) Bodenkenngrößen für standardisierte Gründung Kleine Fundamente Geringer Erdaushub Standardmäßig vorhandene Stahlsorten und Profile sichern
rasche Lieferung durch den Stahlhandel
Für die Umwelt Industrielle Vorfertigung in Werkstätten Geringe Emissionen auf der Baustelle Kurze Bauzeiten Weniger Beeinträchtigungen der Nachbarschaft durch
Montagelärm und Transportfahrzeuge Einfache Demontage/Wiederaufbau an anderen Standorten 100%-iges Recycling der Bauteile und Rückführung in den
Werkstoffkreislauf
4 Typenhallen aus Stahl
Bild 4: Standardprofile für Typenhallen © RSB Rudolstädter SystembauBild 3: Gestaltungsbeispiel für eine Typenhalle © Bührer&Wehling
1.3 | Ausführungsunterlagen zur Typenprüfung
Für Architekten, Planer und ausführende Firmen bedeutet die vor-liegende Typenprüfung große Arbeitserleichterungen. Folgende Pläne und Tabellen liegen für alle 18 typengeprüften Hallen vor:
Schal- und Bewehrungspläne für die Fundamente Werkstattpläne für alle Teile der tragenden Stahlkonstruktion Stücklisten einschl. Kleinteile zur Stahlkonstruktion Montagepläne/Stahlbauübersichtspläne Verlegepläne für Dach- und Wandelemente Befestigungspläne der Dachtragschale Übersichtstabellen für zugelassene Dach- und Wandelemente
1.4 | Zeitbudget
Die Typenhallen sind innerhalb kürzester Zeit zu planen und zu bauen. Folgende Zeitbudgets können zugrunde gelegt werden:
Einmessen 1/2 Tag Abtrag Mutterboden 1/2-1 Tag Erdaushub für Fundamente 30 min./Fundament
und Frostschürzen 30 min./Frostschürze Fundamente 1 Tag/Fundament
(Sauberkeitsschicht, Schalen, Bewehren, Betonieren, Ausschalen)
Frostschürze herstellen 2 Tage/Halle (ggf. als Fertigteil vom Werk)
Anarbeitung/Stahlbaufertigung 1 Tag (kleine Halle) bis 5 Tage (große Halle)
Stahlbaumontage Tragwerk 2-3 Tage (je nach Größe der Halle)
Dach und Wand bis zu 4 Wochen (je nach Größe der Halle)
1.5 | Krankapazität
Die max. benötigte Krankapazität für die Montage beträgt bei einer Halle mit einer Spannweite von 20 m
max. 4,5 t für einen Riegel max. 5,5 t für einen kompletten Rahmen
1.6 | Zehn Schritte von der Planung bis zur fertigen Stahlhalle
1. Plant ein Bauherr die Errichtung einer kleinen bis mittelgroßen Halle, wendet er sich in der Regel an einen Architekten oder Bau-unternehmer seiner Wahl. Beide müssen in den Prozess einge-bunden werden, der Architekt für den kreativen Part und zur Einreichung der Bauunterlagen – in einigen Bundesländern sind auch Tragwerksplaner/Bauingenieure Vorlage berechtigt – sowie der Bauunternehmer als Ausführender.
2. Der Architekt kann sich auf ein statisch geprüftes Bauwerk stützen (typengeprüft) und darauf seine Leistungen ausrichten. Diese werden insbesondere die Fassadengestaltung und die in-nere Nutzung betreffen. Bei Ausschreibungen zum Rohbau sowie zu Dach und Wand kann >>bauforumstahl ergänzende Informati-onen und Unterlagen zur Verfügung stellen.
3. Der Bauherr möchte i.d.R. eine schlüsselfertige Übergabe seiner Halle. Kommt der Bauunternehmer aus dem Stahlbau, sucht er sich Partner für die übrigen Gewerke.
4. Ein Bauunternehmer, der traditionell im Betonbau bzw. Mau-erwerbsbau zu Hause ist, kann mit einem Stahlbauer, Schlosser oder Metallbauer in seiner Nähe die Typenhallen gemeinsam errichten.
5. Die Ausschreibung für den Rohbau und die Stahltragkonstruk-tion kann auf Basis der Ausführungsunterlagen zur Typenprüfung (vgl. 1.3) erfolgen.
6. Für die Stahlkonstruktion liegen Stücklisten einschl. Kleinteile vor. Auf dieser Basis können vorab Preisanfragen zu den Materi-alkosten eingeholt werden.
7. Der Bauunternehmer bzw. Stahl-/Metallbauer oder Schlosser bestellt auf Basis dieser Stücklisten das Material beim Stahl-händler in seiner Nähe. Da es sich um standardmäßig vorhan-dene Stahlsorten und Profile handelt, ist eine rasche Lieferung durch den Stahlhandel gesichert.
8. Die Werkstattpläne für alle Teile der tragenden Stahlkonstruk-tion sind Bestandteil der Typenprüfung und können direkt für die Fertigung eingesetzt werden.
9. Viele Stahlhändler stellen heute über die Distributionsfunktion hinaus in Service-Centern und Anarbeitungszentren eine umfas-sende Leistungspalette für ihre Kunden bereit. Mit Fachpersonal und leistungsstarken Bearbeitungsmaschinen verfügen die Unter-nehmen des Stahlhandels über ein breit gefächertes Angebot zur Bearbeitung von Blechen, Formstählen und Rohren. Sie bieten die Anarbeitung von Stahlprodukten zu einbaufertigen Kompo-nenten, führen Stahlkonstruktionen im Hoch- und Brückenbau montagefertig aus.
Bauunternehmen, kleine Stahl-/Metallbauer und Schlosser, die über keine Bearbeitungsmaschinen verfügen und keine Kapi-talbindung in teure Maschinen und Anlagen eingehen wollen, können diese Serviceleistungen des Handels zur Anarbeitung in Anspruch nehmen. Die Werkstattpläne der Typenprüfung dienen auch hier zur Anarbeitung.
10. Auf Basis der vorliegenden Stahlbaupläne (1.3) können die Typenhallen dann innerhalb kürzester Zeit errichtet werden.
Details zu Planung und Ausführung der 18 verschiedenen Typen-hallen werden nachfolgend vorgestellt.
5>>bauforumstahl
Die typengeprüften Detailpläne stehen im Internet zum Download unter www.bauforumstahl.de.
2 | Vorstellung der Hallensysteme
Die Abmessungen in Hallenquerrichtung gehen aus Bild 5 hervor. Die Ausdehnung der Hallen in Längsrichtung wurde für die Be-messung auf 60 m festgelegt. Es kann aber davon ausgegangen werden, dass bis 100 m Hallenlänge keine konstruktiven Verän-derungen bezüglich einer Dehnungsfugenanordnung vorgenom-men werden müssen. Der Rahmenabstand beträgt 6 m.
Die Rahmenecken bestehen aus einfach zu montierenden Kopf-plattenstößen. Für die Stabilisierung der Rahmenriegel und für den Lastabtrag der Horizontalkräfte können – neben der üblichen Anordnung von Verbänden – auch die Tragelemente der raum-abschließenden Bauteile des Daches als Schubfelder genutzt werden. Während des Bauzustandes sind die Rahmenkonstruk-tionen gesondert zu sichern.
Auf Pfetten, Wandriegel und Wandstiele wird verzichtet. Die Trag-elemente der raumabschließenden Bauteile werden von Rahmen zu Rahmen gespannt. Lichtbänder im Dach werden parallel zum First angeordnet. Fensterbänder in der Wand werden horizontal in die Konstruktion der raumabschließenden Elemente integriert, so dass deren Lastabtrag nicht gestört wird. Die auf Licht und Fensterbänder anfallenden Wind- und Eigenlasten sind durch spezielle Tragglieder aufzunehmen.
6 Typenhallen aus Stahl
Zweigelenkrahmen
Bild 7: Hallenrahmen – System 2
Eingespannte Stützen, gelenkig angeschlossener Binder
Bild 6: Hallenrahmen – System 1
Bild 5: Abmessungen
3 | Einwirkungen
Die Lastannahmen erfolgen nach der seit Januar 2007 gültigen DIN 1055.
3.1 | Dachaufbauten mit Tragschalen aus Trapezprofilen
Für die Rahmenabstände von 6 m sind Trapezprofile der Typen 100/275, 135/310, 150/280 oder 160/250 geeignet. Die Blech-dicke richtet sich wegen der heute gebräuchlichen, relativ ein-heitlichen Dachaufbauten fast ausschließlich nach der anzu- setzenden Schneelast.
Eigenlast des Dachaufbaues über dem Trapezprofil:
Dampfsperrbahn 0,07 kN/m2
14 cm Wärmedämmung,je cm 0,01 kN/m2 0,14 kN/m2
Abdichtungsbahn 0,07 kN/m2
_________________
S Dachaufbau oberhalb des Trapezprofils 0,28 kN/m2
3.2 | Wandaufbauten
Die Hüllkonstruktion kann wahlweise durch Sandwich-, Kas-setten- oder Porenbetonwände ausgebildet werden. Tabellen 1 und 2 zeigen die Eigenlasten verschiedener gebräuchlicher Wandaufbauten. Da die Porenbetonwände keine Eigenlasten in die Stahlkonstruktion eintragen, bleiben diese für die Statik des Haupttragwerks unberücksichtigt.
3.3 | Windlasten nach DIN 1055-4 (2005)
Für Hallen mit einer Firsthöhe bis ca. 7,2 m werden zur Be-stimmung der Windlasten Ansätze wie in Tabelle 3 aufgeführt untersucht.
Eine verbindliche Zuordnung der Windlastzonen nach Verwal-tungsgrenzen erfolgt in [22].
Die globale Standsicherheit der Hallenkonstruktion wird mit einem Windgeschwindigkeitsdruck von 0,65 kN/m2 nachge-wiesen. Diese Festlegung umfasst die Gebiete Binnenland und Mischprofil II + III, Windlastzonen 1 und 2.
Die Lagen im Küstenbereich, auf den Nordseeinseln sowie die Lage im Binnenbereich in den Windzonen 3 und 4 bedürfen daher gesonderter Untersuchungen!
Bei den Nachweisen für die raumabschließenden Elemente wird aus wirtschaftlichen Gründen nochmals unterteilt in die Grenz-werte: q = 0,50 kN/m2 für Binnenland, Windlastzone 1 und q = 0,60 kN/m2 für Binnenland, Windlastzone 2
Die Innendrücke werden nach DIN 1055-4, Abschnitt 12.1.8. für den Eingangsparameter µ = 0,5 pauschal berücksichtigt.
Für den Lastabtrag wird eine Durchlaufwirkung der Dach-elemente vorausgesetzt. Einflüsse anderer Systeme müssen gesondert betrachtet werden!
Für den Lastabtrag wird eine Durchlaufwirkung der Wand-elemente bzw. werden Einfeldträgerketten vorausgesetzt. Der Lastabtrag für Zweifeldträger ist nicht erfasst. Zweifeldträger sind zu vermeiden!
7>>bauforumstahl
1 432
Referenzstaudrücke der einzelnen Windzonen (kN/m2)Windzone
0,32 0,560,470,39qref =
Binnenland (Mischprofil der Geländekategorien II und III)Höhenabhängige Staudrücke
1,5 . qrefq(z) =0,480 0,8400,7050,585Beliebige z
Küstennahe Gebiete (Mischprofil der Geländekategorien I und II)2,3 . qref (z/10)0,27q(z) =
1,0680,8960,744z(m) = 5,01,1120,9420,781z(m) = 6,01,1790,9890,812z(m) = 7,2
Nordseeinseln (Geländekategorie I)1,5 . (z/10)0,19q(z) =
1,315z(m) = 5,01,361z(m) = 6,01,409z(m) = 7,2
Tabelle 3: Zusammenstellung der Windbelastung
100 (tN = 0,75 mm) 100 0,3
120 (tN = 0,75 mm) 100120
0,30,32
140 (tN = 0,75 mm) 120140
0,320,34
Nutzhöhe (mm) Kerndicke (mm) Eigenlast (kN/m2)
Tabelle 2: Kassettenwände mit Dämmung aus Mineralfasern (Gesamtkonstruktion mit beiden Schalen)
60 0,12 0,16
80 0,14 0,18
100 0,15 0,19
Dicke (mm)Flächenlasten in (kN/m2) Kern aus
PUR-Hartschaum Mineralfaser
Tabelle 1: Sandwichelemente mit Kern aus Polyurethan-Hartschaum oder Mineralfasern
3.4 | Schneelasten nach DIN 1055-5 (2005)
Bei den zu planenden Bauwerken handelt es sich um freistehen-de Hallen, die keinen Schneeanhäufungen ausgesetzt sind. Die Dachneigung von 5° erlaubt die Betrachtung als Flachdach.
Die charakteristischen Schneelasten sK werden anhand der Schneelastzonenkarte der DIN 1055-5 (2005) bestimmt.
Eine verbindliche Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwal-tungsgrenzen findet sich in [21].
Tabelle 4 zeigt sinnvolle Abstufungen für die Auswahl der raum-abschließenden Dachelemente.
Das Hallentragwerk ist – unabhängig von der Abstufung in Tabelle 4 – für folgende Schneelasten berechnet worden:1. s = 0,75 kN/m2
2. s = 1,20 kN/m2
3. s = 2,00 kN/m2
Dementsprechend muss die Auswahl des Hallentyps nach den lokal anzusetzenden Schneelasten erfolgen, inklusive der Laster-höhungen für das Gebiet der Norddeutschen Tiefebene!
3.5 | Lasten aus Temperaturdifferenzen
Die folgenden Ausführungen gelten für Gebäude mit Innen-temperaturen Ti von 18 bis 25°C vor den raumabschließenden Elementen. Sind andere Betriebstemperaturen im Bauwerk vor-handen, so sind im Einzelfall die Auswirkungen dieser Tempera-turen auf die Tragkonstruktion zu prüfen.
Die mehrschaligen Konstruktionen im Dach und in der Wand sind in statischer Hinsicht unempfindlich gegen äußere Temperaturän-derungen. Eine Ausnahme bilden die Sandwichelemente mit Kern aus Polyurethan-Hartschaum oder Mineralfasern und Deckscha-len aus Stahl oder Aluminium. Die als Temperaturdifferenzen anzusetzenden Größen sind in den Zulassungsbescheiden [11] der einzelnen Produkte niedergelegt, siehe Tabelle 5.
Die im Sommerlastfall auf der Innenseite laut Zulassungsbe-scheid anzusetzenden Temperaturen sind in der Praxis zu hoch. Bei Lagerhallen sollte daher für den Sommerlastfall nicht mit einer Innentemperatur über 18° gerechnet werden.
Da für die Sandwichelemente nur statisch bestimmte Systeme eingesetzt werden, entstehen aus den Temperaturlasten keine Belastungsanteile auf den Rahmenriegel!
Werden abweichend hiervon statisch unbestimmte Systeme gewählt, sind gesonderte Nachweise erforderlich!
8 Typenhallen aus Stahl
Tabelle 4: Schneelasten/Schneelastzonen
ZoneHöhe über Meeresspiegel (m)
> 800700600500400300285255
1
1a
2
2a
3
1,30
1,041,63
1,302,58
2,07
1,05
0,841,32
1,052,06
1,652,58
2,06
0,84
0,671,04
0,841,60
1,282,01
1,602,37
1,90
0,68
0,520,85
0,651,21
0,971,52
1,211,78
1,42
0,68
0,520,85
0,650,89
0,711,11
0,891,29
1,03
0,68
0,520,85
0,650,85
0,681,06
0,851,22
0,98
0,68
0,520,85
0,650,85
0,681,06
0,851,10
0,88
sks
sks
sks
sks
sks
Tabelle 5: *) I = sehr hell, II = hell, III = dunkel Innentemperaturen: 20°C im WinterTemperaturbelastung bei Sandwichelementen [11] **) Reflexionsgrad bezogen auf Magnesiumoxid (= 100 %) 25°C im Sommer
Jahreszeit
Winter (bei gleich-zeitiger Schneeauflast)
Sommerdirekt
indirekt
Sonneneinstrahlung
-20 °C
0 °C
+80 °C
+40 °C
Standsicherheits-nachweis
O- a
Gebrauchsfähigkeitsnachweis
Farbgruppe*)
Helligkeit% **) O- a
-20 °C
0 °C+55 °C
+65 °C+80 °C
+40 °C
90-8
90-890-75
74-4039-8
90-8
alle
alleI
IIIII
–
–
9>>bauforumstahl
4 | Tragwerkdetails
Für die Stahlhallenrahmen werden Stahlprofile der Reihen HEA, HEB und IPE gewählt. Am Traufrand und in den Drittelspunkten der Binder sind Druckrohre (Bilder 9a bis 9c) angeordnet. Die vorgesehene Stahlsorte ist S 235 JR.
Die Stabilisierung der Hallen mit gelenkig angeschlossenen Bin-dern erfolgt für Längs- und Querrichtung über die eingespannten Stützen.
Die Stabilisierung der Hallen mit Zweigelenkrahmen übernehmen in Längsrichtung in den Randfeldern angeordnete Verbände aus sich kreuzenden Zugstäben (Bilder 9c + 9e). Die auch hier vor-handenen Dachverbände dienen lediglich der Stabilisierung und Ausrichtung im Montagezustand (Bilder 9a + 9c).
Bild 8: Kranbahndetail – Abstände
Bild 9b: Fahnenblechanschluss
Bild 9c: Eckdetail Bild 9d: Firstpunkt
Bild 9e: Fußpunkt
e
h
Hallenbreite
Stützen-lagerung
Konsolhöhe h(m) (Achsmaß)
Vertikaler Last-angriff e (cm)
12 m 15 m 20 m
gelenkig
3,25
40
einge-spannt
3,25
35
gelenkig
3,25
50
einge-spannt
3,75
40
gelenkig
4,5
60
einge-spannt
4,5
45
Tabelle 6: Statisch berücksichtiger Kranlastangriff
Bild 9a: Koppelstabanschluss
3.6 | Belastung aus Kran und Kranbetrieb
Zur Berücksichtigung eines leichten Kranbetriebes werden verti-kale Konsollasten von 50 kN als Bemessungslasten in der Statik vorgesehen. Horizontalkräfte wurden mit 5 kN berücksichtigt.
Der Typenstatik liegen Abstände wie in Tabelle 6 zugrunde.
Bild 10a: Wärmegedämmtes unbelüftetes Foliendach
Bild 10b: Wärmegedämmtes unbelüfte-tes zweischaliges Metalldach
5 | Stahltonnage
Die in Tabelle 7 angegebenen Stahlmassen pro m2 Hallenfläche gelten für Hallen mit einer Länge von 60 Metern. Mit System 1 wird die Querstabilisierung mittels eingespannter Stützen be-zeichnet, System 2 bezieht sich auf den Zweigelenkrahmen.
6 | Dach und Wand
Die raumabschließenden Konstruktionen bestehen wahlweise aus Bauelementen des Stahlleichtbaues oder aus Porenbeton. Die einzelnen Bauweisen sind in den Unterlagen des IFBS (In-dustrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau) [I1-I8], den Zulassungsbescheiden des DIBt [z. B. 11-13] des Bundesverband Porenbeton [P1] sowie in den Regeln für Dächer mit Abdichtungen des Zentralverbands des Deutschen Dachdeckerhandwerks [15] beschrieben. Hinsichtlich der Entwässerung der Dachebene wird auf DIN 1986-100 und auf die Richtlinien des Klempnerhandwerks [14] verwiesen.
Die Dachkonstruktion besteht aus von Binder zu Binder ge-spannten tragenden Unterschalen aus Stahltrapezprofilen nach DIN 18807, 1-3. Im Verlauf der Zeit haben sich am Markt Vorzugsprofile herausgebildet, die bei nahezu allen Anbietern die gleiche Profilform und – sofern auch die Stahlsorten über-einstimmen – auch die gleiche Tragfähigkeit haben. Werden davon abweichende Profiltafeln verwendet, so ist nach DIN 18807 nachzuweisen, dass ausreichende Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit vorhanden sind.
Der übrige Dachaufbau erfolgt mit handelsüblicher Dämmung und Abdichtungsfolien. Bauphysikalische Aspekte sind bei der Konstruktion gesondert zu berücksichtigen.
Als raumabschließende Wandkonstruktionen werden Kasset-tenwandkonstruktionen, Sandwichelement- und Porenbetonele-ment-Konstruktionen berücksichtigt. Hinsichtlich der Bemessung gelten sinngemäß die zur Dachkonstruktion gemachten Bemer-kungen. Bei der Anwendung von Sandwichelementen sind bei Änderung des Elementherstellers neue statische Nachweise mit den Festigkeitsdaten des zugehörigen Zulassungsbescheids des DIBt [11] erforderlich.
Bild 10e: Beispiel einer Eckausbildung mit Sandwichelementen
Bild 10c: Kassettenwandkonstruktion Bild 10d: Kasettenwand mit horizontal gespanntem Wellprofil
10 Typenhallen aus Stahl
Spannweite System
121
Schneelast
15
20
0,75 kN/m2 2,00 kN/m21,20 kN/m2
27,7825,0122,86
2 32,1128,1024,891 35,4931,1928,13
2 39,3931,9728,621 55,6843,4334,92
2 61,7842,0337,08
Tabelle 7: Bezogene Tonnage kg/m2
11>>bauforumstahl
7 | Türen, Tore, Fenster, Lichtbänder
Türen und Tore unterschiedlicher Lieferanten und Ausführungen bedürfen gesonderter Festigkeitsnachweise. Diese sind nicht Gegenstand der vorliegenden Berechnung. Es werden lediglich die Tür- und Torriegel aus Profilstahl bemessen. Handelsübliche Firstlichtbänder werden z. B. von den Firmen Essmann, Jet u. a. geliefert. Die Festigkeitsnachweise dieser Bauteile sind nicht Gegenstand der Typenstatik. Die statische Berechnung dieser Bauelemente einschließlich der Standzargen sind vom Produ-zenten einzufordern und der statischen Berechnung für die raum-abschließenden Elemente der Hallenkonstruktion als Anlage beizufügen.
Die Hinweise für die firstparallelen Lichtbänder gelten sinngemäß auch für die Fensterbänder in der Wand.
8 | Gründung
Die Wahl der Betonfestigkeitsklasse ist von den Abmessungen des Fundamentes und damit indirekt von den zulässigen Boden-pressungen abhängig. In der vorliegenden Statik wird eine charakteristische Bodenpressung von 200 kN/m2 vorausgesetzt.
Steifen- und Einzelfundamente: – Stahlbeton C 25/30– Baustahl BSt 500– Betonüberdeckung c = 25 mm oder Expositionsklasse angeben
8.1 | Einzelfundamente
Aufgrund der relativ geringen Eigenlast der Konstruktion ergeben sich wegen der bei vereinfachten Nachweisen erforderlichen Beschränkung des Verhältnisses der Horizontalkraft zur Verti-kalkraft relativ große Fundamentabmessungen. Um den Einfluss dieses Kriteriums zu mindern, wird ein Teil des passiven Erd-drucks unter folgenden Randbedingungen angesetzt:
– Winkel der inneren Reibung des Bodens: ϕ = 27,5°– Rohdichte des Bodens: ρ = 16 kN/m3, auftriebsfrei (kein Grundwasser)– Wandreibungswinkel: δ = 0°– Verschiebungsfigur der Fundamentseite: Parallelverschiebung – Relevante Fundamentfläche: unterer Treppenteil– Sicherheitsbeiwert auf der Widerstandsseite: γM = 1,4
Auf die günstig wirkende räumliche Ausdehnung des Widerstan-des wird verzichtet. Es werden maximal 50% des rechnerischen Erddrucks zur Minderung der Horizontalkraft in der Bodenfuge angesetzt. Der Versatz des Hebelarms zwischen der Gleitfuge und der angreifenden Erddruckkraft wird konservativ vernachlässigt.
Bei An- und Umbauarbeiten dürfen die Fundamente nur dann freigelegt werden, wenn ersatzweise Zugbänder zwischen den Fundamentreihen oder dauerhaft wirkende Anschlüsse an die Bodenplatte vorhanden sind. Bei Anordnung von Zugbändern unter der Sohlplatte, bei dauerhafter Anbindung der Stützen-fundamente an die Bodenplatte oder bei der Ausbildung der Gründung als Tragrost können die Fundamentabmessungen unter den Stützen verkleinert werden.
In jedem Einzelfall sind nach Maßgabe der Geländeform die Grundbruch- und Gleitsicherheiten zu ermitteln!
8.2 | Frostschürzen
Zur Sicherung des bauseits einzubringenden Fußbodens wird entlang der Bauwerksperipherie eine Frostschürze angeordnet. Querschnitt und Bewehrung richten sich nach der vor Ort zu erwartenden Beanspruchungen. Für Stahlbeton C25/30 werden Mindestquerschnitte von 20 x 80 cm2 vorausgesetzt.
Im Konsolbereich:– Längsbewehrung unten: 4 Ø 10 mm je Seite nach Bild 6– Bügelbewehrung auf Ø 8 mm, a = 10 cm– Biegerollendurchmesser und Verankerungslängen nach DIN 1045
Bild 11a: Köcherfundament Bild 11b: Gelenkiger Fußpunkt Bild 12: Frostschürze – abgesetzte Auflager im Bereich der Stützenfundamente
12 Typenhallen aus Stahl
9 | Korrosionsschutz
Die erforderlichen Korrosionsschutzmaßnahmen für den Stahl-bau sind in DIN 12944 geregelt. Den Korrosionsschutz der Hüll-elemente regelt DIN 18807-T1 mit Verweisen auf entsprechende Zulassungsbescheide; für Sandwichelemente gilt DIN 55928-T8.
Generell hängen diese Maßnahmen von der jeweiligen Nutzung, dem Standort sowie der Umgebung der Halle ab und müssen individuell angepasst werden. Beheizte Hallen, deren Raumluftfeuchtigkeit im Mittel 60% nicht überschreitet, erfordern in der Regel keinen Korrosionsschutz. Besonderes Augenmerk sollte auf die sorgfältige, EnEV-konforme, Anbringung der Hüllelemente gelegt werden, damit Kondensat-anfall durch Wärmebrücken von vornherein ausgeschlossen werden kann.
10 | Brandschutz
Der Brandschutz von Hallen bis 1.600 m2 kann nach dem verein-fachten Verfahren der Industriebaurichtlinie [25] nachgewiesen werden. Darin wird sinngemäß ausgeführt, dass für Industriehal-len bis zu dieser Größe keine Brandschutzanforderungen gestellt werden.
11 | Richtzeichnungen
Richtzeichnungen sind Zeichnungen, die als Vorlagen für die Ausführungsplanung dienen. Die Richtzeichnungen sind jedoch an die Verhältnisse vor Ort anzupassen. Sie entbinden den Architekten nicht von der Verpflichtung, eigene Überlegungen zur Anwendbarkeit im aktuellen Fall anzustellen. Dies gilt insbeson-dere für die angegebenen Maßketten.
Die Typenstatik umfasst:– Werkstattpläne– Montage-/Übersichtspläne– Fundamentpläne– Verlegepläne für Dach- und Wandelemente– Detailpläne für Dach- und Wandkonstruktionen
12 | Literatur
[1] DIN 18800, 1–7, Stahlbauten
[2] DIN 1045, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton
[3] DIN 18807, 1-3, Stahltrapezprofile im Hochbau
[4] DIN 1055–1 (2005)
[5] DIN 1055–4 (2005), Windlasten
[6] DIN 1055–5 (2005), Schneelasten
[7] DIN 1055–100 (2001), Einwirkungen auf Tragwerke
[8] DIN EN 12944 1–8, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme
[9] DIN 55928–8, Korrosionsschutz für dünnwandige Bauelemente
[10] prEN 14509, Selbsttragende Sandwich-Dämmelemente…
[11] Z-10.4-xxx, Zulassungsbescheide des Deutschen Instituts für Bautechnik für Sandwichelemente mit Stahldeckschalen und Kern aus Polyurethan-Hartschaum oder Mineralfasern
[12] Zulassungsbescheid Z-14.1-4 (09.2005), Verbindungs- elemente zur Verbindung von Bauteilen im Metallleichtbau
[13] Zulassungsbescheid Z-14.4-407 (12.2006), Gewinde- formende Schrauben zur Verbindung von Sandwich- elementen mit Unterkonstruktionen aus Stahl oder Holz
[14] Klempner Fachinformationen. Bemessung von vorgehängten und innenliegenden Rinnen, ZVSHK. 03/2001
[15] Regeln für Dächer mit Abdichtungen (mit Flachdachrichtlinien), ZV des DDH
[16] W. Heil: Stabilisierung von biegedrillknickgefährdeten Trägern durch Trapezblechscheiben, Stahlbau 63 (1994), Heft 6
[17] Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau – Band 1 u. 2., Prof. Dr.-Ing. G. Sedlacek, Dr.-Ing. K. Weynand, RWTH Aachen
[18] E. Kahlmeyer: Stahlbau nach DIN 18800 (11.90), Bemessung und Konstruktion, Träger, Stützen, Verbindungen, 4. Auflage
[19] R. Kindmann, M. Stracke: Verbindungen im Stahl- u. Verbundbau, Ernst & Sohn, 2003
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[20] U. Vogel, W. Heil: Traglast-Tabellen, 4. Auflage, STAHLEISEN, 1
[21] DIBt, Excel-Tabelle über die Zuordnung der Schneelast- zonen nach Verwaltungsgrenzen (jeweils neueste Fassung)
[22] DIBt, Excel-Tabelle über die Zuordnung der Windlastzonen nach Verwaltungsgrenzen (jeweils neueste Fassung)
[23] DIN 1054: Baugrund-Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau (Januar 2005).
[24] Kindmann, Laumann: Erforderliche Einspanntiefe von Stahlstützen in Betonfundamenten, Stahlbau 74 (2005), Heft 8
[25] Muster-Richtlinie über den baulichen Brandschutz im Industriebau (Muster-Industriebaurichtlinie – M IndBauRL), Fassung: 2000-03
[26] R. Möller, H. Pöter, K. Schwarze: Planen und Bauen mit Trapezprofilen und Sandwichelementen, Bd.1, Grundlagen, Bauweisen, Bemessung mit Beispielen (Taschenbuch)
12.1 | Fachliteratur des IFBS Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau, Max-Plank-Straße 4, Düsseldorf, E-Mail: [email protected]
[I1] IFBS Info 8.01 – Richtlinie für die Montage von Stahlprofil- tafeln für Dach-, Wand- und Deckenkonstruktionen.
[I2] RAL-GZ 617, Bauelemente aus Stahlblech, Gütesicherung, Ausgabe Januar 2000, Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V.
[I3] Info 3.10, Schwarze, Bemessung von Stahltrapezprofilen nach DIN 18807 unter Beachtung der Anpassungsrichtlinie Stahlbau
[I4] Info 3.01, Kassettenprofile
[I5] Info 3.02, Stahltrapezprofile, Stahlwellprofile, Stahlsonderprofile
[I6] Info 3.03, Stahlpolyurethan-Sandwichelemente
[I7] Info 3.04, Stahl-Mineralfaser-Sandwichelemente
[I8] Info 5.01, Kech, Schwarze, Bemessung von Stahltrapez- profilen nach DIN 18807 – für Biegung und Normalkraft
[I9] Info 3.06, Kech, Schwarze, Bemessung von Stahltrapez- profilen nach DIN 18807 – Schubfeldbeanspruchung
Die Schriftenreihe wird ständig ergänzt.
12.2 | Fachliteratur des Bundesverband Porenbetonindustrie e. V. Entenfangweg 15, 30419 Hannover, E-Mail: [email protected]
[P1] PORENBETON-HANDBUCH
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>>bauforumstahl ist ein auf das Bauwesen spezialisiertes Forum für Beratung und Wissenstransfer. Hier haben sich Unternehmen und Organisationen aus dem Stahlbereich zusammengeschlossen.
Die Organisation bietet Architekten, Planern und Ingenieuren, privaten und öffentlichen Bauherren, Forschung und Lehre sowie der interessierten Fachöffentlichkeit Informationen, Beratungs- und Planungshilfen zum Stahlhoch- und Stahlbrückenbau. Die bundesweite Fachberatung in der Zentrale in Düsseldorf und den drei Regionalbüros West (Düsseldorf), Nordost (Berlin) und Süd (Garching/München) ist vertraulich, kostenlos, firmen- und produktneutral.
Das Themenspektrum umfasst gestalterische Möglichkeiten bei Stahltragwerken ebenso wie neue Technologien und moderne Baukonzepte für die vielfältigen Einsatzbereiche von Stahl im Bauwesen, die technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile dieses Werkstoffes bis hin zu Themen wie Brandschutz, Fertigungsverfahren und Montagekonzepten. Vor allem das The-ma Nachhaltigkeit im Bauwesen nimmt immer breiteren Raum ein.
Gemeinsam mit dem Deutschen Stahlbau-Verband (DSTV) werden im zweijährigen Turnus die bedeutenden Wettbewerbe „Preis des Deutschen Stahlbaues“ für Architekten und „Förderpreis des Deutschen Stahlbaues“ für den studentischen Nachwuchs der Architekten und Ingenieure ausgelobt.
In einer Wanderausstellung werden die besten Projekte und Arbeiten beider Wettbewerbe gezeigt. Sie durchläuft wechselnde Einsatzorte in der Bundesrepublik und kann insbesondere von den Hochschulen kostenfrei angefordert werden.
Schulung und Nachwuchsförderung haben bei >>bauforum-stahl einen hohen Stellenwert. In enger Zusammenarbeit mit Hochschulen, Architekten- und Ingenieurkammern, Berufs- und Fachverbänden, Bauunternehmen und Projektentwicklern werden Veranstaltungen, Seminare und Objektbesichtigungen durch-geführt. Die kostenlosen Planungstools werden immer weiter ausgebaut. Sog. Arbeitshilfen geben den Studenten praxisbezo-gene Konstruktionsanleitungen zu den verschiedensten Aufga-benstellungen.
Im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit hält >>bauforumstahl enge Kontakte zu allen bauinvolvierten Gruppen und den Medien. Mit Publikationen, Online-Tools, Tagungen, Vorträgen, Seminaren, Baustellen- und Objektbesichtigungen sowie Messeauftritten werden alle Bauinteressierten angesprochen.
Darüber hinaus steht >>bauforumstahl im Meinungsbildungs-prozess und ständigen Erfahrungsaustausch mit Architekten, Ingenieuren und Planern, Unternehmen, Bauherren und Inves-toren, mit nationalen und internationalen stahlwirtschaftlichen Organisationen und Stahlbauinstituten, Hochschulen und For-schungseinrichtungen, Bausachverständigen, Fach- und Normen-ausschüssen sowie behördlichen Gremien.
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Sohnstraße 65 | 40237 DüsseldorfPostfach 10 48 42 | 40039 DüsseldorfT: +49(0)211.6707.828F: +49(0)[email protected]
ZentraleSohnstraße 65 | 40237 Dü[email protected]: 0211.6707.828F: 0211.6707.829GeschäftsführerDr. Bernhard HaukeT: 0211.6707.828ÖffentlichkeitsarbeitDipl.-Vw. Angelika [email protected]: 0211.6707.830BrandschutzDipl.-Ing. Hans-Werner [email protected]: 0211.6707.826
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