Beton-Bodenplatten für Hallen- und Freiflächen · 279 G. Stenzel · Beton-Bodenplatten für Hallen- und Freiflächen – Konstruktion und Bemessung Radlasten infolge von Gabelstaplerbetrieb

277© 2005 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Beton- und Stahlbetonbau 100 (2005), Heft 4

Beton-Bodenplatten im Industriebau dienen als Fahrbahn, Lager-fläche und Gründungsbauteil, z. B. für Hochregallager. An die Ge-brauchseigenschaften Rutschfestigkeit, Ebenheit, Verschleiß-festigkeit, Widerstand gegen chemischen Angriff, Dauerhaftigkeitund Standsicherheit werden hohe Anforderungen gestellt. Des-halb ist gerade bei Beton-Bodenplatten eine ganzheitliche Be-trachtung der Planungs- und Bauaufgabe besonders wichtig, umeine wirtschaftliche Konstruktion (niedrige Herstellkosten undgeringer Unterhaltsaufwand) gemeinsam mit dem Bauherrn fest-legen zu können. In diesem Beitrag werden die wesentlichenKonstruktions- und Bemessungsregeln für Beton-Bodenplattenzusammenfassend dargestellt, um das Finden der für jeden Ein-zelfall optimalen Lösung zu erleichtern.

Concrete Floor Slabs for Indoor and Outdoor Areas – Design andConstructionConcrete floor slabs for industrial buildings are used as drive-ways, stock areas and foundations, e. g. for high rack ware-houses. It is very exacting to serve the customer’s demands asfor slippery safety, evenness, wear and chemical resistance,durability and stability. Especially for concrete floor slabs it isparticularly important to have an entire view on the constructionand building requirements to fix an economic solution in co-operation with the client.

The aim of this article is to summarize the substantial designand construction rules for concrete floor slabs in order to facili-tate the finding of an ideal solution.

1 Einführung

Betonstraßen und Hallenböden aus Beton werden schonseit über 100 Jahren erfolgreich geplant und ausgeführt.Die technische Entwicklung ging einher mit der Weiter-entwicklung der Einbaumaschinen (z. B. Deckenfertiger,Flügelglätter) und der Betontechnologie (z. B. Luftporen-bildner, Fließmittel, Hartstoffeinstreuung) und ist – wasden Straßenbau betrifft – zweifelsohne ausgereift. BeimBau von Beton-Bodenplatten im Hallen- und Industrie-bau häufen sich allerdings in letzter Zeit Schäden, insbe-sondere bei starkem Gabelstaplerverkehr. Die aufgetrete-nen Schäden gehen sowohl auf Planungsfehler (keinePlanung, falsche Konstruktion, Unterdimensionierung),Ausschreibungsfehler („1 Lage Q 188, Dicke und Fugen-anordnung nach Wahl des Auftragnehmers“) als auch aufmangelhafte Sorgfalt bei der Ausführung (Betonbestel-lung, handwerkliches Können beim Einbau, Nachbehand-lung) zurück [1].

Umfangreiche Hinweise für geeignete Konstruktio-nen für Betonböden im Industriebau gibt [2], wobei dieKonstruktions- und Bemessungsvorschläge Bezug neh-men auf die im Betonstraßenbau üblichen Betone gemäß[3], [4] und [5]. Durch die Einführung der neuenDIN 1045 [6] besteht die Gefahr, daß bei der Betonbestel-lung die Eigenschaften (Expositionsklassen) gemäß derneuen DIN 1045 mit den Eigenschaften eines Straßenbau-betons (z. B. hohe Biegezugfestigkeit) verwechselt wer-den, was leicht zur Unterdimensionierung von nichttra-

genden und in der Regel unbewehrten Beton-Bodenplat-ten führen kann. Ein weiterer wesentlicher Punkt ist, daßBelastungen aus Gabelstaplerbetrieb wesentlich größereBeanspruchungen hervorrufen als die luftbereiften Fahr-zeuge im Straßenverkehr. Deshalb wird in [1] empfohlen,die beliebte – weil kostengünstige – Ausführung von ge-schnittenen Scheinfugen nur bei geringem Gabelstapler-verkehr bis zu einer zulässigen Gesamtlast von 69 kN aus-zuführen. Den prinzipiellen Aufbau einer Beton-Boden-platte zeigt Bild 1. Zur Erreichung einer gleichmäßigen

Bei Beton-Bodenplatten ist eine ganzheitliche Betrachtung wichtig.

Beton-Bodenplatten für Hallen- und FreiflächenKonstruktion und Bemessung

Gerhard Stenzel

Bild 1. Prinzipieller Aufbau einer Beton-BodenplatteFig. 1. Concrete floor slab – principle

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Sonderdruck

und homogenen Auflagerung ist die Anordnung einerTragschicht immer erforderlich. Bei sehr tragfähigem Un-tergrund kann die Tragschicht selbstverständlich durchAufnehmen und Wiedereinbauen des vorhandenen Bo-denmaterials hergestellt werden. Gleichermaßen wichtigist, daß der vorhandene Untergrund auch im Bereich vonFundamentarbeitsräumen und Rohrleitungsgräben sorg-fältig wieder eingebaut wird. Beim Einbau des Betons vonHand ist die Anordnung einer Gleitschicht (z. B. eine La-ge PE-Folie) immer sinnvoll, während sich beim Einbaumit Straßendeckenfertigern die Verwendung eines Vlies-stoffes auf hydraulisch gebundenen Tragschichten durch-gesetzt hat (siehe auch [7]). Dies gilt auch, wenn eine Sau-berkeitsschicht geplant wird. Falls eine Beschichtung er-forderlich oder vorgesehen ist (eventuell auch zu einemspäteren Zeitpunkt), ist eine Bauweise mit Scheinfugen(Bild 2) nur dann möglich, wenn die Beschichtung nicht

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G. Stenzel · Beton-Bodenplatten für Hallen- und Freiflächen – Konstruktion und Bemessung

über die Fugen hinweg geführt wird, weil die Beschichtungbei Fugenbewegungen durchreißen oder nach oben aus-beulen würde.

2 Lastannahmen und Baustoffkennwerte

Beton-Bodenplatten sind multifunktionale Bauteile, aufdie unter anderem folgende Beanspruchungen einwirkenkönnen:– Gabelstapler- und LKW-Verkehr– Lagerlasten (Paletten, Schüttgüter)– Regallasten (inkl. Aussteifungen)– Belastung durch tragende/nichttragende Wände– Aufstellung von Maschinen– Mechanische und chemische Beanspruchungen– Wasserdruck (von unten oder oben)– Setzungen und Bergsenkungen– Gleichmäßige Temperaturänderungen ts– Temperaturgradienten ∆t– Schwinden und Quellen des Betons– Kriechverformungen des Betons

Gleichzeitig müssen Beton-Bodenplatten folgende Anfor-derungen an die Gebrauchsfähigkeit und Dauerhaftigkeiterfüllen:– Rutschfestigkeit– Ebenheit– Einwandfreie Entwässerung (vor allem im Freien)– Verschleißfestigkeit – (bei Bedarf) elektrische Ableitfähigkeit

Außerdem sollen Beton-Bodenplatten nur geringe Unter-haltskosten verursachen und pflegeleicht sein.

Dies alles ist erfüllbar, wenn sorgfältig geplant, kon-struiert und bemessen wird. Deshalb kommt zutreffendenLastannahmen bei Bodenplatten eine hohe Bedeutung zu.

Eigen- und Nutzlasten regelt DIN 1055-3 [8]. Hier seivor allem hingewiesen auf die Einzellasten aus Gabelstap-lerbetrieb, die neuerdings in sechs Kategorien eingeteiltsind. Nach dieser Norm sollte bereits geplant werden, ob-wohl sie noch nicht bauaufsichtlich eingeführt ist. In Ta-belle 1 sind die anzusetzenden Werte für Flächen- und

Bild 2. Scheinfugen mit VerdübelungFig. 2. Cut expansion joints with pinning

Tabelle 1. Charakteristische Werte für Gabelstaplerbetrieb nach DIN 1055-3 [8]Table 1. Characteristic values for operation of fork lifts acc. to DIN 1055-3 [8]

Kategorie Zulässige Nenntrag- Flächenlast qk Radlast (Einzelrad) 1,4 QkGesamtlast fähigkeit (auf 0,20 m x 0,20 m)(Summe aus

Nenntragfähigkeit und Eigenlast)

Achse Länge Breite [kN] [kN] [kN/m2] [kN] a [m] l [m] b [m]

G1 31 10 12,5 18 0,85 2,60 1,00

G2 46 15 15,0 28 0,95 3,00 1,10

G3 69 25 17,5 44 1,00 3,30 1,20

G4 100 40 20,0 63 1,20 4,00 1,40

G5 150 60 20,0 98 1,50 4,60 1,90

G6 190 80 20,0 120 1,80 5,10 2,30

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Sonderdruck aus: Beton- und Stahlbetonbau 100 (2005), Heft 4

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Radlasten infolge von Gabelstaplerbetrieb zusammenge-stellt. In dieser Tabelle ist der für die Radlast anzusetzendeSchwingbeiwert von ϕ = 1,4 bereits berücksichtigt. In [2]werden für sehr schwere Gabelstapler und Container-Por-talstapler Radlasten (ohne ϕ) in Höhe von 150 kN angege-ben. Radlasten und Schwingbeiwerte von automatischenRegalbediengeräten müssen mit dem jeweiligen Herstellerim Einzelfall abgestimmt werden.

Dies gilt auch für die Eigen- und Nutzlasten von Re-galanlagen. Hier ist es notwendig, die Angaben der Her-steller kritisch zu hinterfragen und auch für das Eigenge-wicht der Regale den Teilsicherheitsbeiwert für Verkehrs-lasten γQ = 1,5 anzuwenden. Auch wenn der Regalherstel-ler dies nicht angibt, ist zur Erzielung einer ausreichendenSicherheit gegen Umkippen immer eine Horizontallast inHöhe von 1/100 der Gesamtlast in Höhe des Schwer-punkts anzunehmen [8]. Der Ansatz der vollen Regal-lasten bzw. der Flächenlasten gemäß Tabelle 1 ist insbe-sondere notwendig für die Ermittlung von zentrischenZwangbeanspruchungen bei Beton-Bodenplatten im Frei-en oder in Torbereichen von Hallen.

Für die Berücksichtigung von normalem LKW-Ver-kehr genügt gemäß [8] der Ansatz der Brückenklasse30/30 der DIN 1072 [9], das heißt die Einzelachse mit130 kN. Die Berücksichtigung eines Schwingbeiwerts istnicht erforderlich (Radlast 0,5 · 130 = 65 kN, Aufstands-fläche 200 mm × 460 mm).

Vor allem bei Beton-Bodenplatten im Freien und inoffenen Hallen, aber auch bei Hallenböden im Bereichvon Toren und Glasfassaden, sind gleichmäßige Tempera-turänderungen ts zu berücksichtigen. Gemäß DIN 1055-7[10] darf in Deutschland die minimale Außenlufttempera-tur zu –24 °C und die maximale Außenlufttemperatur zu+37 °C angenommen werden. Das heißt, Längenänderun-gen von Plattenfeldern im Freien sind für 24 K + 37 K ≈60 K zu ermöglichen. Dabei ist als Herstelltemperatur dieum den Betrag der Hydratationswärmeentwicklung (ca.10 K – 20 K) erhöhte durchschnittliche Frischbetontem-peratur anzunehmen. Zusätzlich sind Schwind- undQuellverformungen des Betons bei der Dimensionierungvon Fugenkonstruktionen anzusetzen. Insbesondere beigroßen Fassadenverglasungen können auch in geschlosse-nen Hallen Temperaturen bis zu 35 °C auftreten, wie derSommer 2003 gezeigt hat!

Hinweise zum Ansatz eines zutreffenden Temperatur-gradienten – z. B. infolge von Sonneneinstrahlung imWinter (oben wärmer) oder Gewitterregen im Sommer(unten wärmer) – finden sich im Anhang A von [10] undin [4]:

oben wärmer: ∆t = 0,08 bis 0,09 K/mmunten wärmer: ∆t = 0,03 bis 0,04 K/mm

Der Verfasser empfiehlt, für Freiflächen und offene Hallen0,09 K/mm (oben wärmer) bzw. 0,04 K/mm anzusetzen(dies gilt unter Umständen auch für den Bauzustand beiHallenböden). In geschlossenen Hallen ist der Ansatz ei-nes Temperaturgradienten nicht erforderlich, wenn dieBeton-Bodenplatte erst nach der Fertigstellung von Dachund Außenwänden betoniert wird und die Halle vor derFrostperiode bereits beheizt wird. Der Regelfall ist aber,daß aus baubetrieblichen Gründen zwar das Dach fertig-

gestellt, aber die Außenwände noch nicht geschlossensind, wenn die Beton-Bodenplatte betoniert wird. In die-sem Fall und wenn große Fassadenverglasungen oder vie-le Tore (Logistikzentren) vorhanden sind, empfiehlt derVerfasser, bei der Bemessung einen Temperaturgradientenvon 0,04 K/mm (sowohl für oben als auch für unten wär-mer) anzusetzen. Die notwendigen Baustoffkenngrößenfür Schwinden, Quellen und Kriechen des Betons könnenz. B. der DIN 1045 [6] entnommen werden.

Der Übersichtlichkeit und Einfachheit halber solltendie veränderlichen Lasten mit dem TeilsicherheitsbeiwertγQ = 1,5 und die Zwangbeanspruchungen (Temperatur,Schwinden/Quellen, Kriechen und Vorspannung) mitγZwang = 1,0 angesetzt werden. DerAnsatz von Kombinati-onsbeiwerten ψ würde eine rechnerische Genauigkeit vor-täuschen, die bei Beton-Bodenplatten aufgrund der viel-fältigen Einflüsse nicht annähernd erzielbar ist. Dies giltauch für den Ansatz des E-Moduls des Betons, der in derneuen DIN 1045 [6] unnötigerweise mit drei gültigen Zif-fern angegeben ist. Für die Konstruktion und Bemessungvon Beton-Bodenplatten ist eine Annahme des E-Modulsmit Ec = 30000 N/mm2 (wie z. B. auch in [4]) für die üb-lichen Betonsorten B25, B35 gemäß [3] und C25/30,C30/37 gemäß [6] genau genug. Die lineare Wärmedehn-zahl αt für Beton, Betonstahl und Spannstahl darf mit1,0 · 10–5 K-1 angenommen werden [6].

3 Unbewehrte Beton-Bodenplatten3.1 Anwendung im Straßenbau

Die bekannteste Anwendung von unbewehrten Beton-Bo-denplatten ist zweifelsohne der Betonstraßenbau. Eineausführliche Darstellung enthält [4]. Eine unbewehrte Be-tonstraße wurde erstmals 1888 in Breslau hergestellt. Be-tonstraßen weisen – bei entsprechender konstruktiverDurchbildung – eine hohe Dauerhaftigkeit auf. Im Be-reich des BMVBW klassifiziert die Richtlinie für die Stan-dardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO 01[7]) verschiedene Bauweisen in Abhängigkeit von der Ver-kehrsbelastung (Bild 3).

3.1.1 Berechnung der Lastspannungen der Betonplatte

Die Dimensionierung der Bauklassen der RStO 01 [7] be-ruht auf langjähriger Erfahrung der Straßenbauverwaltun-gen und zahlreichen Untersuchungen von Eisenmann inVerbindung mit dem empirisch verbesserten Rechenver-fahren nach Westergaard. Obwohl dieses Verfahren weder„genau“ noch „dimensionsfrei“ ist, stellt es doch bis heutedie anschaulichste und zutreffendste Möglichkeit dar, Bie-gezugspannungen in flächig aufliegenden Beton-Boden-platten zu bestimmen. Das gleiche Verfahren dient übri-gens auch zur Berechnung von Estrichen auf Tritt-schalldämmschichten. Es beruht auf der Berechnung derBiegezugspannungen einer elastisch gebetteten Platte un-ter einer „Topflast“ für die drei Laststellungen Plattenmit-te, Plattenrand und Plattenecke. Die aus [5] entnomme-nen Formeln sind in Bild 4 dargestellt. Die Formeln zeigenanschaulich die Einflüsse der beiden wichtigsten Para-meter:– Die Radlast Q geht linear in die Berechnung der Biege-

zugspannungen ein.

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– Die Dicke h der Beton-Bodenplatte geht quadratisch(das Widerstandsmoment dominiert) in die Biegespan-nungsermittlung ein.

Eine weitere Auswertung der Rechenformeln in [4] läßtfolgende Aussagen zu:– Eine Veränderung des Bettungsmoduls um ±50% verän-

dert die Biegezugspannungen nur unwesentlich.– Eine Schwankung des E-Moduls des Betons um ±20%

hat auf die Biegespannungen nur einen geringen Ein-fluß.

– Die maximalen Biegezugspannungen für die Laststel-lungen Plattenrand und Plattenecke sind etwa gleich

Für die Dauerhaftigkeit von Beton-Bodenplatten sind ausreichend dimensionierte Tragschichten

zwingend erforderlich.

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groß und etwa doppelt so groß wie bei der LaststellungPlattenmitte.

Die im Straßenbau übliche Verdübelung (Bild 2) der Fu-gen reduziert die maximalen Biegezugspannungen amPlattenrand und in der Plattenecke auf in etwa den 1,5fa-chen Wert der Laststellung Plattenmitte. Allerdings wirdin [1] empfohlen, dies bei der Bemessung von Hallenbö-den (großes Schwindmaß) außer acht zu lassen, weil an-sonsten die Beton-Bodenplatte im Bereich von unver-meidlichen Trennrissen oder späteren baulichen Verände-rungen unterdimensioniert wäre. In [4] wird auch gezeigt,daß die in Beton-Bodenplatten unter Einzellasten auftre-tenden Biegezugspannungen rasch abklingen und daß üb-liche Tandem- bzw. Doppelachsen im Vergleich zum An-satz einer Einzel-Radlast keine nennenswerte Erhöhungder maximalen Biegezugspannungen in der Platte bewir-ken. Dies gilt genauso für die in Tabelle 1 angegebenenEinzel-Radlasten für Gabelstapler.

Bild 3. Klassifizierte Bau-weisen mit Betondeckengemäß RStO 01 [7] (Auszug)Fig. 3. Classified construc-tion methods of concrete roadsurfaces acc. to RStO 01 [7]

Bild 4. Verbessertes Rechen-verfahren nach Westergaard(aus [5])Fig. 4. Improved calculationformulas of Westergaard(from [5])

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3.1.2 Berechnung der Temperaturspannungen der Betonplatte

Für unbewehrte Straßen- und Verkehrsflächen sind im-mer Fugen erforderlich. Am besten bewährt haben sich(zum frühest möglichen Zeitpunkt nach dem Betonieren)eingeschnittene, verdübelte Scheinfugen (Bild 2). Schein-fugen sind zur Reduzierung der Beanspruchungen infolgevon Änderungen der Mitteltemperatur ts bzw. Schwin-den/Quellen und infolge ungleichmäßiger Erwärmung/Abkühlung ∆t notwendig.

Eine verformungsbehinderte, fugenlose Beton-Bo-denplatte reißt bereits bei einer Abkühlung um 20 K auf,wie sich leicht zeigen läßt:

σt = αt · ts · Ecσt = 1,0 · 10–5 · 20 · 30000

= 6 N/mm2 ≈ 2 · fctm gemäß [6] ⇒ Trennriß

Man erkennt sofort, daß die Zugfestigkeit fctm des Betonsnicht ausreicht, um Trennrisse zu verhindern. Dies gilt fürFreiflächen wegen der jahreszeitlich bedingten Tempera-turunterschiede und für Innenräume (Hallen) wegen desEndschwindmaßes von 0,20‰ bis 0,40‰, was einer zu-sätzlichen Abkühlung um 20 K bis 40 K entspricht.

Deshalb werden beim Bau von Betonstraßen immerScheinfugen im Abstand von 25 · h angeordnet. Das ergibtbei der Regeldicke von 260 mm einen Scheinfugenabstandvon max. 6,50 m, üblich sind 5,00 m.

Unter der Voraussetzung, daß keine ständigen Ver-tikallasten einwirken und der Bewegungsmittelpunkt in derFeldmitte liegt, kann man die durch eine Temperaturabsen-kung entstehende Normalspannung σt wie folgt berechnen:

mit γ Wichte des Betons [MN/m2]L Plattenlänge [m]µR Reibungsbeiwert in der Bodenfuge

1,6 bei der Erstbewegung (auf Untergrund)0,8 für wiederholte Bewegungen0,8 bei 2lagiger Folie (Erstbewegung)0,4 für Flächengleitlager (Erstbewegung)(weitere Werte z. B. in [11])

Für eine nur durch ihr Eigengewicht belastete Bodenplattemit 6,50 m Scheinfugenabstand ergibt sich für die Erstbe-wegung

Man erkennt, daß dieser Einfluß nicht maßgebend für dieBemessung ist.

max , , , /σt N mm= ⋅ ⋅ ⋅ =−24 10 6 502

16 0123 2

max σ γ µ αt R t S cL t E= ⋅ ⋅ ≤ ⋅ ⋅2

Für unbewehrte Beton-Bodenplatten im Freien sind immer Fugen im Abstand von max. 25 · h erforderlich.

Die Größe der zugehörigen Fugenöffnung (der Ein-fluß der Dehnungsbehinderung infolge von Reibung istvernachlässigbar klein) beträgt für eine Abkühlung ts:

∆l = αt · ts · L

Für die Beton-Bodenplatte mit einem Scheinfugenabstandvon 6,50 m ergibt sich bei einer Abkühlung um 30 K:

∆l = 1,0 · 10-5 · 30 · 6500 = 2,0 mm

Das heißt, die maximale Fugenbewegung beträgt 2 · 2,0 =4,0 mm, was bei elastischer Verfugung einen Fugenspaltvon mindestens 4 · 4,0 mm ≈ 15 mm erfordert.

3.1.3 Berechnung der Wölbspannungen der Betonplatte(infolge ∆∆t)

Ausgelöst durch die Sonneneinstrahlung entsteht an derPlattenoberfläche ein maximaler Temperaturgradient von∆t = 0,09 K/mm [4]. Diese Erwärmung von oben verur-sacht ein Hochwölben der Betonplatte in Feldmitte. Die-ser Hochwölbung wirkt das Eigengewicht entgegen undaktiviert ein Biegemoment, welches an der Plattenunter-seite zu Biegezugspannungen führt, die der Einfachheithalber als Wölbspannungen bezeichnet werden. Ist diePlatte länger als die von Eisenmann/Leykauf definiertePlattenlänge lKrit, kommt die Betonplatte in der Mitte zumAufliegen und verhält sich in diesem Bereich ideal gemäßelastischer Plattentheorie bei eingespannten Rändern:

mitµ Querdehnzahl = 0,17∆t Temperaturgradient [K/mm]

Sonneneinstrahlung 0,09 K/mmGewitterregen 0,04 K/mm

h Plattendicke in [mm]

Für eine unendlich ausgedehnte, 26 cm dicke Platte ergibtsich bei Sonneneinstrahlung:

Dieser Wert ist größer als die charakteristische Biegezug-festigkeit fctk,fl und zeigt, daß eine unbewehrte Betonplattenur dann dauerhaft funktionieren kann, wenn die Hoch-wölbung durch die entsprechende Wahl kleiner Feld-größen zugelassen wird. Eisenmann/Leykauf geben hier-für in [4] die Formel für die reduzierte Wölbspannung red.σw an:

mitL PlattenlängelKrit 33 · h für Stäbe und schmale Platten

37 · h für quadratische Platten(Voraussetzung: keine Normalkräfte in der Platte)

redL mm

lN mmW

kritW.

, /σ σ=

− [ ]⋅

⋅ [ ]400

0 9

2

2

σW N mm=−

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =−11 017

0 09 2602

10 10 30000 4 25 2,

, , , /

σµ

αW t ct h E =−

⋅ ⋅ ⋅ ⋅1

1 2∆

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Für die 26 cm dicke, quadratische Betonplatte mit einemScheinfugenabstand von 6,50 m ergibt sich dann:

und somit eine Reduzierung auf 50% der Wölbspannungeiner fugenlose Platte. Diese Biegezugspannung tritt inFeldmitte auf der Plattenunterseite auf und ist daher nurmit der Laststellung Plattenmitte zu überlagern.

Bei einerAbkühlung der Plattenoberseite (Nachtstun-den bzw. Gewitterregen im Sommer) treten max. Tempe-raturgradienten von 0,04 K/mm auf, was für die 26 cmdicke, fugenlose Platte zu maximalen Biegezugspannun-gen von etwa 1,9 N/mm2 an der Plattenoberseite führt.Für die Regelplatte mit 6,50 m Scheinfugenabstand entste-hen gemäß [4] in diesem Fall Wölbspannungen von max.1,5 N/mm2 an der Plattenoberseite in Feldmitte, welchebei der Superposition mit der Laststellung Plattenecke zukeiner nennenswerten Erhöhung der Biegezugspannun-gen an der Plattenoberseite führten.

3.1.4 Anforderungen an die Tragschicht und den Unterbau

Für die Dimensionierung der Tragschicht sind zahlreicheVersuche und rechnerische Untersuchungen am Lehr-stuhl und Prüfamt für den Bau von Landverkehrswegender TU München durchgeführt worden. Zusammen mitden Erfahrungen der Straßenbauverwaltungen sind dieseErgebnisse in die RStO 01 [7] (Bild 3) eingeflossen.

Neben den Vorgaben zur Dicke der einzelnen Schich-ten sind auch Verformungsmoduln EV2 vorgegeben, dieauf dem Untergrund (EV2 mind. 45 N/mm2) bzw. auf derOberfläche der Frostschutzschicht (EV2 mind. 100 bzw.120 N/mm2) erreicht werden müssen (Abnahmekriteri-um). Die Verformungsmoduln EV2 werden über Platten-druckversuche gemäß DIN 18134 [12] ermittelt.

Mit dem Plattendruckversuch wird das Tragverhaltendes Bodens bis zu einer dem 2fachen Plattendurchmesser(300 mm bzw. 762 mm) entsprechenden Tiefe bestimmt.Um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, ist deshalb fürTragschichten eine Lastplatte mit Durchmesser 300 mmund für den Untergrund mit Durchmesser 762 mm zu ver-wenden.

3.1.5 Ermittlung des Bettungsmoduls

Für eine direkt auf dem (homogenen) Untergrund auflie-gende Beton-Bodenplatte (Zweischichtensystem) kannder Bettungsmodul für die Ermittlung der Lastspannungeninfolge von Einzellasten gemäß [5] mit folgender Formelermittelt werden:

mitk Bettungsmodul [N/mm3]EU E-Modul des Untergrunds [N/mm2]

(z. B. Steifenmodul ES oder Verformungsmodul EV2)

Für eine 220 mm dicke Beton-Bodenplatte, die direkt aufdem Untergrund (EV2 = 45 N/mm2) aufliegt, erhält man:

k E h E EU C U / , /= ⋅ ⋅( )0 83 3

red N mmW.

, , , /σ =

−⋅ ⋅

⋅ =

6500 4000 9 37 260

4 2 212

2

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Für einen „besseren“ Untergrund mit einem SteifemodulES = 80 N/mm2 erhält man

Auf eine Wiedergabe der Formel für das Dreischichten-system bestehend aus der Betonplatte, der Tragschichtund dem Untergrund wird hier verzichtet, weil ungebun-dene Tragschichten den Bettungsmodul nur geringfügigbeeinflussen und ein Anwenden der obigen Formel (ohneAnsatz der Tragschicht) genau genug ist. Daraus darf al-lerdings keinesfalls der Schluß gezogen werden, daß Trag-schichten nicht notwendig wären – im Gegenteil: Für dieDauerhaftigkeit ist die Anordnung einer Tragschicht un-umgänglich!

Die oben genannte Beziehung für die Berechnungdes Bettungsmoduls gilt nur für Einzellasten, wobei dieLastverteilung im Untergrund berücksichtigt ist. FürFlächenlasten (z. B. Lagerlasten bei Gabelstaplerbetrieb)muß anhand einer Setzungsberechnung der Bettungsmo-dul k in gewohnter Weise als „Flächenfeder“ bestimmtwerden:

mitq Flächenlast [N/mm2]s zugehörige Setzung [mm]

Wegen des geringeren Einflusses der Lastausbreitung imUntergrund werden sich hierbei niedrigere Bettungsmo-duln (0,03 N/mm3 bis 0,005 N/mm3) errechnen. Damitdas Superpositionsprinzip für die Lastfall-Überlagerungangewendet werden kann, sollte, auf der sicheren Seite lie-gend, der niedrigere Bettungsmodul dann auch für die Er-mittlung der Lastspannungen infolge Einzellasten ange-setzt werden.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß bei einerEDV-Berechnung von elastisch gebetteten Platten (insbe-sondere beim Ansatz von Temperaturgradienten) daraufzu achten ist, daß rechnerisch auftretende „Zugfedern“ imabhebenden Plattenbereich eliminiert werden, wobei wie-derum das Superpositionsprinzip seine Gültigkeit verliert(nichtlineare Berechnung).

Steife Wärmedämmstoffe unter Beton-Bodenplatten(z. B. Schaumglas oder extrudierte Polystyrol-Hart-schaumplatten) haben keinen nennenswerten Einfluß aufdie Ermittlung des Bettungsmoduls, weil sie wesentlichsteifer als übliche Untergründe sind.

3.2 Anwendung für nichttragende Beton-Bodenplatten3.2.1 Allgemeines

Unbewehrte Beton-Bodenplatten sind nur für nichttragen-de Konstruktionen baurechtlich erlaubt und fallen somitauch nicht in den Anwendungsbereich der DIN 1045.Selbstverständlich ist es aber möglich und sinnvoll, dieLieferung des Baustoffs Beton mit den in der DIN 1045definierten Eigenschaften auszuschreiben und zu planen.

k qs

N mm [ / ]= 3

k N mm kN m= ⋅ ⋅( )=80 0 83 220 30000 80 0 06 600003 3 3/ , / , / ( / )

k N mm kN m= ⋅ ⋅( )=45 0 83 220 30000 45 0 03 300003 3 3/ , / , / ( / )

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Hier sei besonders auf folgendes hingewiesen:Schwindfugen sind Wartungsfugen! Kantenausbrüche sindunvermeidbar!

3.2.2 Bemessung

Für die Bemessung von unbewehrten Beton-Bodenplattenim Grenzzustand der Tragfähigkeit schlägt [1] einen Nach-weis auf der Ebene von Spannungen vor, wobei die ge-genüber der zentrischen Zugfestigkeit fctk höhere Biegezug-festigkeit des Betons fctk,fl angesetzt werden darf. Weil dieBiegezugfestigkeit in der neuen DIN 1045 [6] als Fe-stigkeitskennwert des Betons nicht angegeben ist, wird in[1] eine Näherungsformel für die Berechnung der charak-teristischen Biegezugfestigkeit des Betons fctk,fl angegeben:

fctk,fl = kh · fctk;0,05

mit dem Dickenbeiwertkh = 1,6 – h [m] ≥ 1,0

undh = Plattendicke [m]fctk;0,05 = zentrische Zugfestigkeit des Betons (5% Quan-

til), z. B. gemäß [6], Tab. 9

Eine Auswertung der charakteristischen Biegezugfestig-keit für verschiedene Plattendicken zeigt Tabelle 3. Alter-nativ zur Betonbestellung nach den gemäß DIN 1045 [6]definierten Eigenschaften kann bei nichttragenden Beton-Bodenplatten analog zur ZTV Beton-StB 01 [3] selbstver-ständlich auch ein Beton mit einer vorgegebenen Biege-zugfestigkeit ausgeschrieben und bestellt werden. Die Prü-fung sollte dann vorzugsweise nach DIN 1048-5 [14] anBalken 150 mm · 150 mm · 700 mm erfolgen, wobei 95%der Probekörper den vorgegebenen Wert erreichen müs-sen.

Als charakteristischer Wert für die Bemessung darfaber als Dauerstandsfestigkeit für den mehrachsigen

Übernehmen Beton-Bodenplatten auch für die Standsi-cherheit relevante Funktionen („tragend“), so ist einStandsicherheitsnachweis entsprechend der im jeweiligenBundesland eingeführten „Liste der Technischen Baube-stimmungen“ zu führen. Dies ist insbesondere dann derFall, wenn die Beton-Bodenplatte auch eine aussteifendeFunktion übernimmt oder andere Bauteile, wie z. B. tra-gende Mauerwerkswände oder Hochregale mit mehr als7,50 m Lagerhöhe (Oberkante Lagergut) zu tragen hat(siehe z. B. [13]).

Beton-Bodenplatten sind in der Regel nicht so häufi-gen Lastwechseln wie im Straßenbau ausgesetzt, müssenaber oftmals höhere Einzellasten und auch Flächenlasten(z. B. Container, Paletten, Schüttgüter) abtragen. Weil dasKonstruktionsprinzip unbewehrter Beton-Bodenplattenanalog zum Straßenbau ist, kommt auch hier der konse-quenten planerischen Umsetzung die größte Bedeutungzu.

In [2] hat Lohmeyer in Abhängigkeit von der maxi-malen Einzellast Q bewährte Anforderungen an die Ver-formungsmoduln EV2 des Untergrunds und der Trag-schicht sowie an Mindestwerte der Tragschichtdicke dar-gestellt. Eine Zusammenfassung enthält Tabelle 2. Für dieGebrauchsfähigkeit und Dauerhaftigkeit ist es zwingenderforderlich, diese Konstruktionsregeln einzuhalten. EineUnterteilung in annähernd quadratische Plattenfelder,z. B. durch Einschneiden von Scheinfugen, im Abstandvon 25 · h, max. 7,50 m (im Freien) bzw. im Abstand von35 · h, max. 8,50 m (in geschlossenen Hallen), ist erforder-lich. Wegen der Gefahr des frühzeitigen Kantenausbruchsan den Scheinfugen bei Gabelstaplerverkehr wird in [1]empfohlen, Konstruktionen mit Scheinfugen nur beiGabelstaplerbetrieb bis zur Lastkategorie G3 (zulässigeGesamtlast 69 kN) gemäß DIN 1055-3 [8] anzuwenden.

Für nichttragende Beton-Bodenplatten muß die DIN 1045 nicht angewendet werden.

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Tabelle 2. Mindestdicken für Tragschichten dT und zugehörige erforderliche Verformungsmoduln des Untergrunds und der Tragschicht (nach [2])Table 2. Minimum thicknesses for base layers dT and related required deformation moduli (acc. to [2])

Radlast (Einzelrad) Qk [kN]Mindestdicken dT [cm] 20 30 45 60 100 120 150 200

Kies R3 30 35

Kies R2 20 25 30 35

Kies R1 20 25 30 35

Schotter B2 20 30 35

Schotter B1 20 25 30

Bodenverfestigung mit Zement, baugemischt 20 25 30

Bodenverfestigung mit Zement, zentralgemischt 15 20 25

hydraulisch gebundene Kiestragschicht 15 20 25

hydraulisch gebundene Schottertragschicht 15 20

Beton C8/10 15 20

erf Ev2 des Untergrunds 45 45 45 45 60 70 80 100

[N/mm2] der Tragschicht 100 100 100 100 120 130 150 180

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Spannungszustand nur 80% des nachgewiesenen Wertesangesetzt werden. Eine weitere Abminderung (z. B. unterAnwendung des Dickenbeiwerts kh) ist für den Einflußder gegenüber den Prüfkörpern (h = 150 mm bzw.100 mm) größeren Plattendicke erforderlich.

Die Teilsicherheitsbeiwerte für die Einwirkungensind wie im Abschn. 2 erläutert anzunehmen. Der Teil-sicherheitsbeiwert γct für unbewehrten Beton auf Zug wirdgemäß [1] in Abhängigkeit vom Anwendungsgebiet (A, Boder C) entsprechend der vom Bauherrn vorgegebenenwirtschaftlichen Bedeutung zwischen 1,00 und 1,67 ange-nommen (siehe Tabelle 4).

Das in [1] angegebene Nachweisformat lautet:

mitkN = kh für NEd > 0 (Zugkraft)kN = 1,0 für NEd < 0 (Druckkraft)

Der Beiwert kN berücksichtigt, daß die zentrische Zug-festigkeit fctk geringer als die Biegezugfestigkeit fctk,fl ist.

3.2.3 Bemessungsbeispiel

Es wird zunächst eine Beton-Bodenplatte in einer ge-schlossenen Halle ohne direkte Sonneneinstrahlung be-trachtet:

Anwendungsgebiet A, Gabelstapler G3, Bettungs-modul k = 0,03 N/mm3, Platte direkt auf Tragschicht be-toniert, h = 260 mm, C30/37 gemäß DIN 1045

Gewählter Fugenabstand 8,50 m < 35 · h = 9,10 m,deshalb können Zwangspannungen infolge von Schwin-den vernachlässigt werden.

Unter der Verwendung der Formeln von Bild 4 er-rechnet sich:

σi = 1,41 N/mm2

σr = 2,57 N/mm2

σγ

,= ⋅ + ≤k NA

MW

fN

Ed Ed ctk fl

ct

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σe = 2,65 N/mm2

zul σ = 2,68 / 1,0 = 2,68 N/mm2

Betrachtet man nun dieselbe Beton-Bodenplatte in einerHalle, die große Torbereiche oder Fassadenflächen aufder Ost-, Süd- oder Westseite aufweist, so muß der Fugen-abstand auf 7,20 m reduziert werden. Mit ∆t = 0,04 K/mmerhält man dann für Plattenmitte:

red σw = 1,23 N/mm2 ⇒σi + red σw = 1,41 + 1,23 = 2,64 N/mm2 ≈ zul σ

Dieser Ansatz eines Temperaturgradienten ∆t =0,04 K/mm ist insbesondere auch bei Hallenböden anzu-setzen, die zwar nach Herstellen des Hallendachs, abervor dem vollständigen Schließen aller Fassadenflächenbetoniert werden. Alternativ zur Reduzierung des Fugen-abstands könnte auch bis zum vollständigen Schließender Fassadenflächen ein Befahren des Hallenbodens un-tersagt werden; dies dürfte aber bei den immer kürzer wer-denden Bauzeiten kaum praxisgerecht sein.

Liegt nun dieselbe Beton-Bodenplatte im Freien, somuß der Fugenabstand auf 5,00 m reduziert werden; es er-rechnet sich dann für die Plattenmitte:

red σw = 1,27 N/mm2 ⇒σi + red σw = 1,41 + 1,27 = 2,68 N/mm2 ≈ zul σ

Andernfalls müßte bei einem Fugenabstand von 5,50 mbzw. 6,50 m die Plattendicke auf 280 mm bzw. 340 mm er-höht werden.

Das Beispiel soll auch zeigen, daß für nichttragendeBeton-Bodenplatten im Freien bei großen Flächen eineAusschreibung nach der ZTV Beton [3] mit vorgegebenerMindestbiegezugfestigkeit des Betons wirtschaftlich wird,weil dann höhere Biegezugspannungen zugelassen wer-den können.

Tabelle 3. Charakteristische Biegezugfestigkeit fctk,fl inN/mm2 für übliche Plattendicken (nach [1])Table 3. Characteristic flexural tension strength fctk,fl inN/mm2 for usual thicknesses of floor slabs

Platten-kh fctk,fl für Betonfestigkeitsklassedicke

h [m] [–] C25/30 C30/37 C35/45

0,16 1,44 2,59 2,88 3,17

0,18 1,42 2,56 2,84 3,12

0,20 1,40 2,52 2,80 3,08

0,22 1,38 2,48 2,76 3,04

0,24 1,36 2,45 2,72 2,99

0,26 1,34 2,41 2,68 2,95

0,28 1,32 2,38 2,64 2,90

0,30 1,30 2,34 2,60 2,86

fctk,fl = kh · fctk;0,05 mit kh = 1,6 – h [m] > 1,0

Tabelle 4. Anwendungsgebiete und Teilsicherheitsbeiwerteγct für unbewehrten Beton (nach [1])Table 4. Fields of application and partial safety factors γctfor not reinforced concrete (acc. to [1])

Anwendungs-gebiet

Beschreibung Beispiel γct

A normale wirtschaft- Lagerflächen fürliche Bedeutung und unempfindliche keine Anforderungen Schüttgüter 1,00bezüglich der Riß-breiten

B erhöhte wirtschaft- Lagerflächen mit liche Bedeutung und Gabelstaplerverkehrübliche Anforderungen und Warenumschlag 1,33bezüglich der Riß-breiten

C hohe wirtschaft- Lagerflächen fürliche Bedeutung und organische Abfälle erhöhte Anforderungen Industrieböden für 1,67bezüglich der Riß- Hochregallagerbreiten

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4 Bewehrte Beton-Bodenplatten

Um eine gleichwertige Dauerhaftigkeit zu erreichen, müs-sen bewehrte Beton-Bodenplatten nach den gleichenKonstruktionsprinzipien wie unbewehrte Beton-Boden-platten geplant und hergestellt werden. Dies gilt insbeson-dere für die Tragfähigkeit des Untergrunds und die immererforderliche Tragschicht, z. B. gemäß Tabelle 2. Der fürdie Schnittgrößenermittlung erforderliche Bettungsmodulkann wie in Abschn. 3.1.5 beschrieben ermittelt werden.Für die Berechnung der Biegemomente infolge von Rad-lasten können ebenfalls die Formeln gemäß Bild 4 ver-wendet werden (vor allem für Vordimensionierungen),schließlich verhält sich eine bewehrte Beton-Bodenplattebis zum Entstehen des ersten Risses nicht anders als eineunbewehrte.

Insbesondere, wenn eine weitgehende Rissefreiheitvom Bauherrn gewünscht wird, muß auch die bewehrteBetonplatte genauso dimensioniert und bemessen werden(Zustand I) wie eine unbewehrte, oder die Betonplattemuß vorgespannt werden. Als Mindestdicke wird in [1]160 mm angegeben. Der Verfasser empfiehlt, bei Gabel-staplerbetrieb bis Kategorie G3 200 mm und ab KategorieG4 mindestens 220 mm zu planen.

4.1 Stahlfaserbeton-Bodenplatten

Beton-Bodenplatten aus Stahlfaserbeton können etwasdünner ausgeführt werden als unbewehrte Beton-Boden-platten, weil nach der Rißbildung die im Beton vorhande-nen Stahlfasern die Rißufer vernähen. Die Bemessungkann z. B. gemäß [15] erfolgen, hier tritt an die Stelle derBiegezugfestigkeit die äquivalente Biegezugfestigkeit, beider das Arbeitsvermögen des gerissenen Betons nochberücksichtigt wird. Stahlfaserbeton-Bodenplatten müs-sen genauso wie unbewehrte Betonplatten in Plattenfelder(35 · h < 8,50 m) eingeteilt werden, die z. B. gemäß Bild 2zu verdübeln sind. Die Ermittlung der Biegezugspannun-gen erfolgt meist mit den Formeln von Westergaard(Bild 4).

Wegen der Gefahr des Herausrostens der Stahlfasernan der Bodenplattenoberfläche ist ein Einsatz nur introckenen Bereichen von geschlossenen Hallen sinnvoll.Die Anwendung von Stahlfaserbeton für tragende Boden-platten erfordert eine bauaufsichtliche Zustimmung imEinzelfall.

4.2 Stahlbeton-Bodenplatten

Die häufigste Ausführung von Beton-Bodenplatten ist diemit Betonstahl bewehrte Bodenplatte, in der Regel mitzweilagiger Bewehrung. Gelegentlich findet man in derLiteratur (unter anderem auch in [1]) Hinweise, daß dieobere Bewehrungslage beim Schneiden der Scheinfugenmit durchzuschneiden ist. Dies ist dann richtig, wenn dieBodenplatte (z. B. wegen der Rissefreiheit) wie eine unbe-wehrte Bodenplatte bemessen wurde und die untere Be-wehrungslage die Aufgabe der Fugenverdübelung über-nehmen soll. Eine solche Ausführung ist auch für tragendeBodenplatten zulässig. Nach Meinung des Verfassers ist esaber wenig sinnvoll, Kosten für eine obere Bewehrung zuverursachen, die kaum etwas nützt, aber das Betonieren

erschwert. Den selben Zweck erfüllt eine einlagige, mittigverlegte Bewehrungslage viel besser und ausführungs-freundlicher.

Zweilagig bewehrte, fugenlose Bodenplatten sind im-mer dann zweckmäßig, wenn:– die Bodenplatte beschichtet werden soll– die Bodenplatte wasserundurchlässig sein muß– hohe Regallasten aufzunehmen sind– Gabelstapler der Kategorie G4 und schwerer verkehren– ungleichmäßige Baugrundsetzungen erwartet werden

Die Bemessung der Stahlbeton-Bodenplatte kann beinichttragenden Bodenplatten z. B. gemäß DIN 1045 [6]erfolgen, für (baurechtlich) tragende Bodenplatten mußsie gemäß DIN 1045 erfolgen.

Die Zwangbeanspruchungen infolge abfließenderHydratationswärme, Schwinden und gleichmäßiger Tem-peraturänderung können entweder rechnerisch ermittelt(„nachgewiesene Zwangschnittgröße“) oder als voller zen-trischer Zwang angesetzt werden. Bei der rechnerischenErmittlung (z. B. analog Abschn. 3.1.2) sind folgendePunkte unbedingt zutreffend anzunehmen und in die Pla-nung umzusetzen:– Reibungsbeiwert auf der Tragschicht– Lage des Bewegungsnullpunkts (auf Dauer)– Behinderte Verformung durch Flächenlasten– Bewegungsmöglichkeiten an Zwangspunkten (z. B.

Stützen)– Fugenspaltbreite und dauerhafte Funktionsfähigkeit der

Dehnfugenkonstruktion

Dieses Konstruktionsprinzip ist bis zu Fugenabständenvon 20,00 m wirtschaftlich, wenn während der Nutzungs-dauer keine größeren Flächenlasten vorhanden sind (z. B.reine Fahrflächen, Kommissionierbereiche). Anstelle vongrößeren Fugenabständen als 20,00 m hat es sich be-währt, Stahlbeton-Bodenplatten fugenlos zu planen. DieBemessung erfolgt dann für vollen zentrischen Zwang, beiFreiflächen in spätem Alter (fct,eff = fctm > 3,0 N/mm2)oder bei geschlossenen Hallen für eine Erstrißbildung infrühem Alter (fct,eff = 0,5 · fctm).

Die Verwendung von langsam erhärtenden Zementenbringt hier keinen Vorteil, weil dadurch lediglich die Erst-rißbildung in ein späteres Alter verschoben wird, was einehöhere Bewehrungsmenge zur Erzielung der gleichenRißbreite erfordert. Bei der Ermittlung der Rißkraft ist eineim Verbund angeordnete hydraulisch gebundene Trag-schicht oder Sauberkeitsschicht zu berücksichtigen; besserist aber der Einbau einer Gleitschicht, z. B. aus Vliesstoff.

Die zulässige rechnerische Rißbreite wk (95%-Frak-tile, gemessen in der Bewehrungsachse) ist vom Planer inAbhängigkeit von den Expositionsklassen und der Nut-

An Plattenrändern, in den Plattenecken und in Torbereichen ist mehr Bewehrung erforderlich.

Die Rißbreite ist vom Planer festzulegen und mit dem Bauherrn abzustimmen.

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zung (Löschwasserrückhaltung, Rißüberbrückungsfähig-keit der Beschichtung, Gabelstaplerverkehr) festzulegenund mit dem Bauherrn abzustimmen (in der Regel0,20 mm oder 0,30 mm). Bei LKW-Verkehr und Gabel-staplerverkehr bis einschließlich Kategorie G5 genügt er-fahrungsgemäß eine Beschränkung der Rißbreite auf0,30 mm, um ein Ausbrechen der Rißufer beim Überfah-ren der Risse zu vermeiden.

Bei der Anwendung einer starren (= Regelfall) Be-schichtung bzw. bei Frost- und/oder Tausalzangriff ohneBeschichtung ist es erforderlich, die Rißbreiten z. B.gemäß [16] auf 0,15 mm bzw. 0,10 mm zu beschränken.

Weil bei Beton-Bodenplatten eine mittlere Zwang-dehnung von 0,8‰ nicht überschritten wird, darf gemäß[6] der Rißbreitennachweis für Last und Zwang getrennterfolgen. Als oberen Grenzwert für zweilagig bewehrteBodenplatten für vollen zentrischen Zwang in spätemBetonalter erhält man für ∅ 12 mm und Rißbreite 0,2 mm:

tot as = 1,0 · 0,8 · 3,0 · h / 250 ≈ 1,0 [cm] · h

Als unteren Grenzwert erhält man für abfließendeHydratationswärme für ∅ 10 mm und Rißbreite 0,3 mm:

tot as = 1,0 · 0,8 · 1,45 · h / 235 ≈ 0,5 [cm] · h

Die für abfließende Hydratationswärme berechnete Be-wehrung deckt auch die Einwirkung eines Temperatur-gradienten (Biegezwang in spätem Alter) vollständig ab.

Als Bemessungsbeispiel wird eine fugenlose Boden-platte in einer geschlossenen Halle betrachtet:

Gabelstapler G5, wk = 0,3 mmC30/37XC2, XM2 cv = 4,0 cmh/d = 22 cm /17 cm

aus Zwang: asu = aso = 1/2 · 0,5 · 22 = 5,5 cm2/maus Last (im Feld): max md,u = 35 kNm/m ⇒

erf as,u = 5,0 cm2/maus Last (am Rand): aso = asu ≈ 2 · 5,0 = 10 cm2/m

Die Verdoppelung der Bewehrung an Rändern ergibt sichaus den Laststellungen Plattenrand bzw. Plattenecke.

In Torbereichen sollte die für Zwang infolge ab-fließender Hydratationswärme ermittelte Bewehrung im-mer konstruktiv erhöht werden (Faktor 1,5 bis 2,0) oderein Nachweis für Zwang in spätem Alter geführt werden.

4.3 Vorgespannte Beton-Bodenplatten

Bei besonders hohen Ansprüchen an eine Beton-Boden-platte kann der Einbau einer vorgespannten Bewehrungzweckmäßig sein [2], z. B. für– Große Flächen mit großen Fugenabständen– Hoch beanspruchte Flächen– Flächen, die weitgehend frei von Rissen sein sollen– Auffangwannen gemäß WHG (siehe auch [11])– Freiflächen im Flugplatzbau

Bei nichttragenden Bodenplatten genügt eine mittige Vor-spannbewehrung, z. B. aus gefetteten Monolitzen ohneVerbund im PE-Hüllrohr (Fettlitzen) aus St 1770 oder

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St 1860 (z. B. [17]), wenn die Bemessung wie für eine un-bewehrte Platte erfolgt, z. B. mit dem Nachweisformatgemäß [1].

Notwendig ist eine Vorspannung des Betons mit etwa2,0 N/mm2 (auf jeden Fall so hoch, daß bereits beim Auf-bringen der Teilvorspannung die Reibungskraft zwischenBodenplatte und Tragschicht überwunden wird) und eineBetonsorte mit einer Biegezugfestigkeit von mindestens5,5 N/mm2. In diesem Fall kann auf eine Betonstahl-Be-wehrung vollständig verzichtet werden. Spannkraftver-luste entstehen durch Schwinden und Kriechen des Be-tons und durch Reibungsverluste im PE-Mantel, so daßsich eine Anordnung der Monolitzen (Ap = 150 mm2) imAbstand von 25 cm bis 30 cm ergibt.

Falls tragende Beton-Bodenplatten vorgespannt wer-den sollen, z. B. für WHG-Wannen, empfiehlt der Verfas-ser die Anwendung der teilweisen Vorspannung derart,daß der Standsicherheitsnachweis wie für eine Stahlbe-tonkonstruktion geführt wird und die Spannglieder zumÜberdrücken der Reibungskraft Bodenplatte/Tragschicht,wie eingangs dargestellt, dimensioniert werden. Damit istauch sichergestellt, daß ein versehentliches Anbohren vonSpanngliedern oder das Entfernen von Teilen der Boden-platte im Zuge von Umbaumaßnahmen die Standsicher-heit nicht gefährdet.

Selbstverständlich ist bei großen fugenlosen Platten-feldern immer zu beachten, daß die gleichen Vorausset-zungen gelten, wie für die rechnerische Ermittlung der„nachgewiesenen Zwangschnittgröße“ im Abschn. 4.2 er-läutert. Dies gilt besonders für die Fugenspaltbreite unddie dauerhafte Funktionsfähigkeit der Dehnfugen- undRandabschlußkonstruktionen.

5 Hinweise für die Bauausführung

An die Ausführung von Beton-Bodenplatten werden hoheAnforderungen gestellt, weil die fertige Oberfläche unmit-telbar vom Nutzer beansprucht wird (Bild 5).

Folgende Punkte sind für die Gebrauchsfähigkeit undDauerhaftigkeit zu beachten:– Überprüfung der Tragfähigkeit des Untergrunds– Kontrolle des Verdichtungsgrads der Tragschicht– Bei Freiflächen: wirksame Entwässerung der Trag-

schicht/Frostschutzschicht– Ebenheit von Untergrund und Tragschicht– Sorgfältiges und faltenfreies Verlegen von Trennschich-

ten– Lagegenaues Einbringen der Bewehrung bzw. der Ver-

dübelung auf ausreichend dimensionierten, stabilen Ab-standhaltern

– Rechtzeitige Bestellung der vom Planer vorgegebenenBetonsorte (mind. C25/30)

– Sorgfältiger Einbau und gewissenhaftes Verdichten desBetons

– Profilgerechtes Abziehen und Glätten der Betonober-fläche

– Sofortiger Beginn der Nachbehandlung

Großflächige Beton-Bodenplatten müssen vorgespanntwerden, wenn sie weitgehend frei von Rissen sein sollen.

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– Rechtzeitiges Einarbeiten einer Hartstoffeinstreuung(bei Bedarf)

– Einschneiden von Scheinfugen zum frühestmöglichenZeitpunkt (bei Bedarf)

– Volle Belastung der Bodenplatte frühestens nach 14 Tagen

Vor allem bei Freiflächen sollte eine Beaufschlagung mitTausalz oder Taumitteln in den ersten zwei Monaten nachder Herstellung vermieden werden. Falls das nicht mög-lich ist, hat sich das Aufbringen einer hydrophobierendenImprägnierung bewährt. Die Imprägnierung bewirkt einezeitlich begrenzte Verbesserung des Frost- und Tausalzwi-derstands durch die Verringerung der kapillaren Wasser-aufnahme [2].

Das heute weitverbreitete und übliche Einstreuenvon einem Hartstoff/Zementgemisch (ca. 3 kg/m2) zur Er-höhung des Verschleißwiderstands als Alternative (nurmöglich bei nichttragenden Bodenplatten) zu einer Beton-bestellung XM2 hat sich bewährt, wenn die Einarbeitungmit dem Flügelglätter rechtzeitig (nicht zu früh, aber aufkeinen Fall zu spät) von einer handwerklich guten Fach-firma erfolgt. Bei zu später oder mangelhafter Einarbei-tung löst sich die Hartstoffeinstreuung ab und die Ober-fläche wird zurecht bemängelt (Bild 6).

Abschließend noch ein Hinweis zu Scheinfugen undDehnfugen:

Im Freien ist immer ein elastischer Fugendichtstoffeinzusetzen, der allerdings intensive Pflege und Wartungbenötigt, z. B. gemäß [18] (Bild 7). Kleine Fehlstellenmüssen laufend ausgebessert werden, weil Feuchtigkeitund Schmutz eindringen können und die Fuge dann nichtmehr „funktioniert“. In geschlossenen Hallen ohne großethermische Beanspruchung können Scheinfugen ebenfallselastisch geschlossen werden. Falls das Schließen zu ei-nem späten Zeitpunkt erfolgen kann (vorher kein Gabel-staplerverkehr), dann ist die Verwendung eines starrenVergusses, vor allem in Fahrstraßen, vorteilhafter. In die-sem Fall ist von einer Abfasung des Fugenspalts gemäßBild 7 abzuraten.

Detaillierte Hinweise zur Bauausführung enthalten[1] und [2].

6 Zusammenfassung

Für die Herstellung von Beton-Bodenplatten stehen ver-schiedene Konstruktionsmöglichkeiten zur Auswahl. Fürjeden Einzelfall, ob Freifläche oder Hallenboden, ob tra-gend oder nichttragend, stehen optimale Lösungen zurVerfügung: unbewehrter Beton, Stahlfaserbeton, Stahlbe-ton oder vorgespannter Beton. Alle vier Konstruktions-arten weisen vom Grundsatz her ein ähnliches Tragver-halten auf und benötigen immer sowohl einen tragfähigenUntergrund als auch eine richtig dimensionierte Trag-schicht (Tabelle 2), damit eine dauerhafte Konstruktionentsteht.

Für Freiflächen (baurechtlich nichttragend) bietetsich eine Ausführung als unbewehrte Beton-Bodenplatte

Eine Hartstoffeinstreuung muß rechtzeitig eingearbeitet werden.

Bild 5. Gabelstaplerbetrieb Kategorie G3Fig. 5. Operation of fork lift category G3

Bild 6. Abgelöste Hartstoffeinstreuung neben einer FugeFig. 6. Delamination of hard material nearby joint

Bild 7. Schließen von Scheinfugen gemäß [18]Fig. 7. Sealing of cut expansion joints acc. to [18]

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mit geschnittenen Scheinfugen analog zum Straßenbauan. Gleichzeitig ist eine funktionierende Entwässerungund Fugenpflege erforderlich. Für tragende und nichttra-gende Hallenflächen werden weitgehend fugenlose, zwei-lagig bewehrte Stahlbeton-Bodenplatten mit definiertenRißbreiten empfohlen. Die vom Planer, gemeinsam mitdem Bauherrn festzulegende, maximale Rißbreite wird beirichtiger Planung und fachgerechter Bauausführung ziel-sicher eingehalten.

Weitgehend rissefreie Flächen sind nur erzielbar mitsehr kleinen Fugenabständen (nachteilig bei Gabelstapler-betrieb) oder durch eine Vorspannung der Beton-Boden-platte.

Literatur

[1] Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V.: MerkblattIndustrieböden aus Beton für Frei- und Hallenflächen, inVorbereitung, geplante Veröffentlichung 2005.

[2] Lohmeyer, G.: Betonböden im Industriebau: Hallen- undFreiflächen, Düsseldorf: Beton-Verlag, 1996.

[3] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen:Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richt-linien für den Bau von Fahrbahndecken aus Beton, Ausgabe2001 (ZTV Beton-StB 01).

[4] Eisenmann, J.: Betonfahrbahnen, Handbuch für Beton-,Stahlbeton- und Spannbetonbau, Berlin-München-Düssel-dorf: Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, 1979.

[5] Eisenmann, J. und Leykauf, G.: Bau von Verkehrsflächen,Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn Verlag, In: Beton-Kalender1987, Teil II, S. 641–748.

[6] DIN 1045: 2001-07: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton undSpannbeton – Bemessung und Ausführung, Berlin: BeuthVerlag.

[7] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen:Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Ver-kehrsflächen, Ausgabe 2001 (RstO 01).

[8] DIN 1055-3: 2002-10: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil3: Eigen- und Nutzlasten für Hochbauten, Berlin: Beuth Ver-lag.

[9] DIN 1072: 1985-12: Straßen- und Wegbrücken – Last-annahmen, Berlin: Beuth Verlag.

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[10] DIN 1055-7: 2002-11: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil7: Temperatureinwirkungen, Berlin: Beuth Verlag.

[11] Deutscher Ausschuß für Stahlbeton: Richtlinie Betonbaubeim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen, Ausgabe1996-09.

[12] DIN 18134: 2001-09: Plattendruckversuch, Berlin: BeuthVerlag.

[13] Bayerische Bauordnung (BayBO) vom 4. August 1997,ergänzt 1998, München: Verlag C. H. Beck, 1998. In: Baye-rische Bauordnung und ergänzende Bestimmungen.

[14] DIN 1048-5: 1991-06: Prüfverfahren für Beton – Fest-beton, gesondert hergestellte Probekörper, Berlin: Beuth Ver-lag.

[15] Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V.: MerkblattStahlfaserbeton, Fassung Oktober 2001.

[16] Schöppel, K. und Stenzel, G.: Konstruktionsregeln fürTiefgaragen in Stahlbetonbauweise, Beton- und Stahlbeton-bau 98 (2003), S. 111–122.

[17] Europäische Technische Zulassung ETA – 03/0036:SUSPA/DSI – Monolitzenspannverfahren ohne Verbund mit1 bis 5 Monolitzen, Geltungsdauer vom 01.04.2004 bis31.03.2009, Langenfeld, SUSPA-DSI GmbH.

[18] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen:Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richt-linien für Fugen in Verkehrsflächen, Ausgabe 2001 (ZTV Fug-StB 01).

Dr.-Ing. Gerhard StenzelWALTER DYWIDAG Engineering GmbHDywidagstr. 185609 Aschheim bei Mü[email protected]

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