Stahl im Altbau und Wohnungsbau Teil II

T 576

Fraunhofer IRB Verlag

Bauforschung

T 576

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Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine(Amtliche Materlalprüifungsanstalf)

Universität (TH) Karlsruhe

Leitung: o. Prof. Tekn. dr Rolf Baehre und o. Prof. Dr.-Ing. Karl Mähler

Abschlussbericht Teil II

zum Forschungsprogramm

„Stahl im Altbau und Wohnungsbau"

Forschungsstelle: Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine

Inhaltsverzeichnis

1. Allgemeines

2. Einsatz von Stahl in Alt- und Wohnungsbauten

3. Ausgeführte Beispiele

. Verstärkungsmöglichkeiten vorhandener

Stahlteile in Altbauten

Stahl in Decken- und Dachkonstruktionen

von Wohnungsbauten

6. Auflagen der Bauaufsichtsbehörden bei der

Renovierung alter Bauwerke

lisanstalt für Stahl, Holz und Steine(Amtliche Materialprüfungsanstalt)Universität (TH) Karlsruhe

Leitung: o. Prof. Tekn. dr Rolf Baehre und o. Prof. Dr.-Ing. Karl Möhler

(Prof. Dr.-Ing. F. Mang)

Forschungsprogramm

"Stahl im Altbau und Wohnungsbau"

Zeichen: V B 1 - 72.02 - Nr. 92/77 des Innenministeriums des LandesNordrhein-Westfalen

Betreuer: Studiengesellschaft für Anwendungstechnik vonEisen und Stahl e.V., Düsseldorf

Abschlußbericht Teil II

Der vorliegende II. Teil des Abschlußberichtes enthält vornehmlich die Anwen-

dung desdes Werkstoffes "Stahl" im Alt- und Wohnungsbau, wohingegen der I. Teil

vorrangig die Beurteilung alter Stähle (Puddel-, FlOstahl) im Hinblick auf

eine Weiterverwendung als tragendes Element behandelt.

1. Allgemeines

Die derzeitige Entwicklung im Wohnungsbau und insbesondere im Altbau ruft die

hierfür Verantwortlichen (Bauingenieure, Statiker, Architekten) mehr denn je

auf, wirtschaftliche Ausführungsvorschläge zu finden, die es erlauben, kosten-

günstige Planungen und Ausführungsvorschläge - insbesondere bei Altbauten -

zu erstellen.

Bezüglich der Tragfähigkeit bietet hier der Baustoff "Stahl" äußerst positive

Eigenschaften und führt ebenfalls zu rationellen Bauverfahren. Die hervor-

stechenden Eigenschaften von Stahl sind:

VETS

. / .

Große Festigkeit und Homogenität des Werkstoffes

- Gute Anpassungsmöglichkeiten

Steifigkeit bei geringem Raumbedarf

Sehr hohe Zugbelastbarkeit

- Vergleichsweise geringes Gewicht (welches durch spezielle Stahlleicht-

bauweise noch wesentlich erniedrigt werden kann)

- Gute Anpassungsmöglichkeiten an schon vorgegebene Konstruktionen,

tragwerksspezifische Lastabtragungsmechanismen durch die gute Be-

arbeitbarkeit und die möglichen Verbindungstechniken bei Stahl-

verwendung

Stahlbauteile ermöglichen die Aufnahme großer Lasten bei kleinstmöglichem

Querschnitt bei nur geringer Verformung. Darin ist der Baustoff "Stahl

anderen Baustoffen häufig überlegen.

Des weiteren bietet der Werkstoff Stahl die Möglichkeit der industriellen

Vorfertigung und insbesondere den möglichen Verbund mit anderen Baustoffen

wie Holz und Beton.

In der Regel werden zusätzlich durch die Verwendung des Werkstoffes "Stahl"

der Transport und die teilweise sehr zeitaufwendige Montage wesentlich er-

leichtert.

Die Verwendung von Stahlelementen im Innenausbau von Alt- und Wohnungsbauten

ist in vielen Fällen ebenfalls kostensparend.

Der Wert von Gebäuden aller Art hängt nicht nur von deren Standfestigkeit, Le-

bensdauer und der örtlichen Lage allein ab, sondern er bestimmt sich zu einem

wesentlichen Teil danach, wie die einzelnen Räume, deren Größe und Zuordnung

zueinander und deren Ausstattung einen geordneten Ablauf der geplanten und vor-

gesehenen Tätigkeiten ermöglichen, die in den entsprechenden Gebäuden vor sich

gehen sollen.

Hier wird insbesondere der Aspekt der Funktion des Gebäudes vorrangig be-

trachtet. Dieser funktionale Aspekt kann wesentlichen Ausschlag geben für die

Wahl des zu verwendenden Baustoffes. Dies trifft sinngemäß - dem jeweiligen

Nutzungszweck entsprechend - auch auf Bauten für die Industrie und für das

Gewerbe zu, ebenso auf Bürohäuser, Schulen, land- und hauswirtschaftliche Be-

triebsgebäude und andere Bauten.

Der Nutzwert der Wohnungsbauten hängt demzufolge auch davon ab, ob die Bedürf-

nisse der darin Lebenden nach gesundem, angenehmem Wohnen, nach leichtem, be-

quemen Wirtschaften, nach entsprechender Umgebung und nach ausreichender Ver-

sorgung - mit Schulen, Einkaufsmöglichkeiten, Verkehrsmitteln, Spielplätzen,

Erholungsflächen u.ä. (Infrastruktur) - erfüllt werden. Darin liegen auch die

ideellen Faktoren des Wohlbefindens der Bewohner, die Intimität des Wohnens

und die Forderung nach bürgergerechten Wohnanlagen. Infolge der gesteigerten

Anforderungen an Art und Anzahl (Funktionsmög lichkeiten) der Räume verlieren

die früher errichteten Bauten ihren Wert, soweit sie diese Anforderungen nicht

mehr erfüllen können.

Häufig ist es auch so, daß "alte" Wohngebäude durch den Besitzerwechsel oder

aus sonstigen Gründen eine inderung ihrer Funktion erfahren.

Dies tritt sehr häufig in Innenbezirken großer Städte auf (ehemalige Haupt-

verkehrsstraßen), wo der betriebswirtschaftliche (geschäftliche) Nutzwert

eines Hauses seinen teilweise ehemaligen Wohnwert bei weitem übersteigt. Hier

erfolgt häufig der Umbau eines reinen Wohnhauses in ein kombiniertes Geschäfts-

und Wohnhaus, wobei die Flächen für die Funktion des Verkaufs zwei bis drei

Geschosse des ehemaligen reinen Wohnhauses in Anspruch nehmen. Auf Grund der

damit geänderten Verkehrslasten auf den einzelnen Geschossen ist entweder ein

kompletter Neubau bzw. eine umgehende, gravierende Sanierung des Altbaues un-

vermeidlich.

Zusätzlich haben sich die Bedürfnisse der Bewohner und die daraus folgenden An-

forderungen an die Größe der Wohnungen und an die Gestaltung der Umgebung im

Laufe der Jahre geändert. Sie haben — rational betrachtet - in den letzten Jah-

ren nach und nach in dem Maße zugenommen, in dem sie technisch, bauaufsicht-

lich und nicht zuletzt finanziell realisierbar wurden.

Die erhöhten Anforderungen basieren einerseits auf der Art und der Anzahl

der Räume und Nebenräume sowie auch auf deren Funktion, die aus dem allge-

meinen Verständnis über die Raumsituation in Wohnbauten abzuleiten ist.

Das Instandsetzen alter Wohnungen (Modernisierung) ist insbesondere dann

wirtschaftlich und sogar vorteilhaft, wenn die Summe der dauernden Lasten

aus dem alten Baubestand und aus den Maßnahmen der Modernisierung zusammen

geringer ist als die dauernden Lasten für einen vergleichbaren Neubau. Man

hat dann Wohnungen von annähernd vollem Wert mit geringerem Gesamtaufwand

geschaffen, als es mit einem Neubau überhaupt möglich ist. Dies gilt insbe-

sondere für solche Stadtbezirke bzw. Standorte, die unter Denkmalschutz

stehen.

Dazu besteht noch die Möglichkeit, daß man eine verkehrsgünstige Lage im

Stadtbereich für diese Wohnungen nutzen kann, eventuell verbunden mit einer

Änderung der Funktion des Hauses (teilweise Umfunktionierung der einzelnen

Stockwerke).

2. Einsatz von Stahl im Alt- und Wohnungsbau

Auf Grund der mechanisch-technologischen Eigenschaften des Werkstoffes Stahl

fallen ihm innerhalb von Alt- und Wohnungsbauten vorwiegend statische Auf-

gaben zu. Mit kleinen Querschnitten und geringen Materialmengen nehmen Stahl-

bauteile auch die Lasten aus hohen Häusern und weitgespannten Decken in

schlanken Baugliedern auf. Diese Eigenschaften kommen vor allem im Stahlske-

lettbau besonders zur Geltung. Als tragende Teile erhalten die Stähle dem-

zufolge überwiegend Aufgaben in

- Dachkonstruktionen

- Deckenkonstruktionen

- Ausführungen von Stützen, die die Dach- bzw. Deckenlast

in das Fundament weiterleiten.

Hierfür gibt es zahlreiche Beispiele, insbesondere für Stützen und Decken

ausbauten sowohl in Alt- und Wohnungsbauten. Hierunter fallen auch Erweite-

rungsbauten wie Balkone, Terrassen, Dachausbauten etc.

Das dichte Gefüge in Verbindung mit der hohen Festigkeit ermöglicht,dünne

Stahlbleche als Dachdeckung und Wetterschutz zu nutzen, ebenso als Werkstoff

für viele Gegenstände des Innenausbaues bzw. sanitärer Einrichtungen für Alt-

bzw. Neubauten. Auf Grund derselben Eigenschaften werden Stahlrohre für Was-

ser-, Abwasser- und Gasinstallationen sowie Heizungs-, Klima- und Lüftungs-

anlagen verwendet. Mit Kunststoff umhüllt sind sie auch gegen korrosive Ein-

flüsse abgesichert.

Insbesondere beim Innenausbau fallen die Eigenschaften wie Maßhaltigkeit und

Kantenfestigkeit - ebenfalls in Verbindung mit der hohen Zug- und Druckfestig-

keit - ins Gewicht.

Zu diesem Innenausbau zählen u.a.

- Stahlfenster

- Stahltüren (z.B. bei Heizungsräumen)

- Türzargen

- Geländer

- Treppen

- Heizkessel

- Lüftungsschächte

- Heizkörper (Plattenheizkörper, Radiatoren, Konvektoren)

Gegenstände für Außenanlagen wie

- Leuchten

- Müllschränke

- Spielplatzgeräte

- Einfriedungen (Metalizäune)

werden ebenfalls häufig aus Stahl hergestellt.

Schließlich werden aus Stahl die konstruktiven Verbindungen für andere Bau-

stoffe wie

- Nägel

- Schrauben

- Bolzen

- Drähte

- Streckmetall

- Klammern

- Befestigungsanker (Fassaden)

- Schließringe u.a.

gefertigt.

Hierbei nachteilig wirken sich die Neigung des Stahls zur Korrosion und die

Brandschutzbestimmungen auf seine Anwendung sowohl im Industrie- als auch

im Wohnungsbau aus. In beiden Fällen gibt es jedoch bereits bewährte konstruk-

tive Lösungen. Mit geeigneten Schutzmaßnahmen läßt sich praktisch jeder Brand-

bzw. Korrosionsschutz erzielen. Zu den Anforderungen an den baulichen Brand-

schutz siehe DIN 18 230 und DIN 4102 sowie die Bauordnungen der Länder. Kor-

rosionsschutz wird im allgemeinen durch Oberzüge aus Kunststoff sowie durch

Anstriche erreicht.

Die Bewehrungsstähle für sämtliche Stahlbetonbauten wurden hier nicht näher

erwähnt. Hierauf soll auch nicht eingegangen werden.

Mit dem zunehmenden Einsatz vorgefertigter Bauteile im Wohnungsbau und mit der

Typisierung von Maßen und Elementen derart, daß sie unverändert im Wohnungs-

bau eingesetzt werden können, erweitert sich auch der potentielle Anwendungs-

bereich industriell gefertigter Stahlbauteile. Obwohl jedoch die statische

Komponente des Stahlbaues unbestrittene Vorzüge aufweist, ist dieser 'Werkstoff

teilweise aus Gründen der Kostspieligkeit, aber hauptsächlich aus bauphysi-

kalischen Gründen (Wärmeschutz, Schalldämmung) von den für den Einsatz zustän-

digen Personen (i.a. Architekten) weniger gern gesehen. Die gute Wärmeleit-

fähigkeit und die gute Schallausbreitung von Stahl bilden angesichts der heu-

tigen Bestimmungen ein großes Hindernis. Trotzdem wird besonders auf dem Alt-

baumodernisierungssektor der Werkstoff Stahl weiterhin - insbesondere bei

statischen Funktionen - gute Dienste leisten. Dies ist nicht zuletzt auf die

vielfachen und bewährten Verbindungstechniken und -möglichkeiten zurückzufüh-

ren, die dieser Werkstoff bietet. Er läßt sich nieten, verschrauben, ver-

schweißen und verkleben. Die Auflagen für den Wärme- und Schallschutz von

Wohngebäuden lassen sich auch bei Verwendung von Stahl durch die heute vor-

handenen Dämmstoffe einhalten.

3. Ausgeführte Beispiele

3.1 Sanierung des Seminargebäudes der Pädagogischen Hochschule in Karlsruhe

Der Erstellungszeitraum des Gebäudes war von 1885 bis 1900. Auf Grund

von ümbaumaßnahmen und Instandsetzungsmaßnahmen war eine Sanierung ins-

besondere der Deckenkonstruktion erforderlich. Hierbei sollte eine mög-

lichst umfangreiche Weiterverwendung der bestehenden Tragelemente aus

Stahl (Deckenträger) angestrebt werden. Das bestehende Mauerwerk (Außen-

wand i.d.R. 1 m breit) konnte aus statischen Gründen weiterverwendet

werden.

Die Anlagen 1 und 2 enthalten den Grundriß des Südflügels, des Mittelbauesund des Nordflügels sowie die Lage der einzelnen Deckenträger und derenAbmessungen.

Bei der Planung des Umbaues wurden vom zuständigen Statik-Büro Verbund- decken für die Vollgeschosse vorgesehen, die mit Hilfe von aufgeschweiß-

ten PECO-Bolzen hergestellt werden sollten.

Bedingt durch die Wahl von Verbunddecken, mußte eine Überprüfung der

Schweißeignung der "Altstahlträger" vorgenommen werden. Hierzu mußtenProben entnommen werden. Bei der Untersuchung der Proben, die den Decken-

trägern entnommen wurden, konnten ältere Anrisse innerhalb der Stege fest-gestellt werden. Aus diesem Grunde mußte vermutet werden, daß die gesam-

ten Deckenträger mit derartigen Fehlern behaftet sind. Da die Decken-

träger im wesentlichen weiterhin als tragende Bauteile verwendet werden

sollten, mußte zerstörungsfrei geprüft werden, ob derartige Materialtren-nungen, wie sie bei den entnommenen Proben beobachtet wurden., tatsächlich

in den Trägern vorhanden sind. Zur Untersuchung wurde das Ultraschall (US)-

und das Farbeindringungsverfahren ausgewählt. Auf Grund dieser Untersu-

chungen (vergleiche hierzu auch Teil I des Abschlußberichtes) mußten dieDeckenträger des Nordflügels und des Mittelbaues erneuert werden. Dieje-

nigen des Südflügels waren ausnahmslos noch so gut erhalten, daß sie als

volltragende Deckenträger weiterverwendet werden konnten. Die Schweiß-

eignung für das Bolzenschweißen erwies sich als ausreichend, da die alten

Träger nur in der Speckzone aufgeschmolzen wurden- (Zu den Begriffen

Speckzone, Baumannabdruck vergleiche Teil I des Abschlußberichtes)

Die Stahlträger haben im wesentlichen die Aufgabe, die Stützweiten der

Decken zu verringern. Die Spannrichtungen für die einzelnen Deckenplatten

sind in den Grundrißplänen (siehe Anlage 1 und 2) eingetragen. Durch das

Aufschweißen von Bolzen und die dadurch bedingte Verbundwirkung zwischen

Stahlträgern und Betondecke wird ein besseres Zusammenwirken beider Treg

elemente und damit eine gleichmäßigere Beanspruchungsverteilung und op-

timale Werkstoffausnutzung erreicht. Auch im Hinblick auf die Kosten

der Sanierungsmaßnahme erwies sich dieses Verfahren - also die Verwendung

von Stahl - als günstig.

3.2 Umbau eines Wohnhauses in ein Geschäftshaus in Bretten

Ein sehr typisches Beispiel für die bevorzugte Verwendung von Stahl ist

der nachträgliche Umbau eines Wohnhauses in ein Geschäftshaus. Im fol-

genden Objekt wurden das Erdgeschoß in einen Verkaufsladen und das

1. Obergeschoß in Büroräume umgewandelt. Zur regensicheren Abstellung von

Verkaufsgütern vor dem Ladenbereich wurde zusätzlich ein Vordach ange-

ordnet (siehe Anlage 4 ). Der Grundriß des Hauses ist in Anlage 3 ent-

halten. Die gestrichelten Linien stellen die ehemaligen Zwischenwände

dar, die zur Erzielung einer zusammenhängenden, freien Verkaufsflache ent-fernt wurden. Die neu einzuziehenden Stützen wurden aus Stahl gefertigt,

da eine Betonstütze im Vergleich zur Stahlstütze deutlich mehr Verkaufs-

fläche beansprucht und eine un gestörte Einbringung und Verdichtung des

Betons Schwierigkeiten bereitet. Die Deckenträger flr die Geschoßdecke

wurden ebenfalls aus Stahl hergestellt. Diese tragen die Betonfertigteil-

decke. Das Treppenhaus und die Außenwände wurden im ursprünglichen Zustand

belassen.

Zur nachträglichen Installation von Schaufenstern wurden beiderseits des

Treppenhauses die Frontwände entfernt und nachträglich Rahmenkonstruktio-

nen aus Stahl eingebaut. Diese bilden die Verankerungspunkte für die Schau-

fensterrahmen und dienen zur Weiterleitung der ankommenden Lasten aus den

oberen Geschossen in das Fundament. Die beiden Stahlrahmen sind in den

Anlagen S und 6 dargestellt. Anlage 7 zeigt die Detailpunkte bei der Ver-

bindung der bestehenden Decke mit den neu eingebauten Stützen und Decken-

trägern. Die verwendeten Stahlprofile können den Anlagen entommen werden.

Die Verbindung der Stahlteile untereinander wurde im wesentlichen durch

Verschrauben hergestellt.

- 10 -

3.3 Anbau von Balkonen

Ein weiteres typisches Beispiel für die Verwendung von Stahl im Wohnungs-

bau stellt der nachträgliche Anbau von Balkonen für jedes Stockwerk dar.

Anlage 8 enthält die Seiten- und Frontansicht der Balkone mit einer Länge

von 4,5 m und einer Tiefe von 2,0 m. Die außenstehenden Stahlstützen

stehen auf den beiden neuerrichteten Einzelfundamenten und bilden die

rechtsliegenden (vgl. Anlage $ , Seitenansicht) Auflagerpunkte für die Bal-

kondecken aus Betonfertiggteilen. Diese wiederum liegen auf den [-Profilen,

die zwischen die Stahlstützen eingeschweißt wurden. Hausfrontseitig sind

die Balkondecken im bestehenden Mauerwerk verankert.

Die Balkongeländer sind aus quadratischen Rechteck-Hohlprofilen und tragen

die Balkonverblendung, die aus Naturhölzern besteht. Die Verbindungen

zwischen den quadratischen Rechteck-Hohlprofilen und den Holzbrettern er

folgten über geschraubte Anschlüsse.

3.4 Neugestaltung von Wohnräumen

In diesem Objekt wurden zur besseren Aufteilung der bestehenden Wohnflächen

nachträglich Trennwände im Obergeschoß eines Hauses eingezogen und gleich-

zeitig ein neuer Kamin eingebaut. Durch die damit bedingte Umverteilung der

Deckenlasten wurde die zulässige Belastung der Decke überschritten. Man

entschloß sich, die nachträgliche Unterfangung der neu einzurichtenden Zwi-

schenwände durch Stahlkonstruktionen herzustellen.

Die Anlage 9 enthält den Grundriß des umgebauten Teiles des Wohnhauses.

Die Konstruktionsdetails der einzelnen Positionen sind in der Anlage 10

enthalten. Zur Aufnahme der Kaminlasten (siehe Anlage11 ) wurde neben dem

eigentlichen Unterzug (IPB 450) ein zweiter Unterzug (IPE 300) eingezogen,

der mit dem IPB 450 durch 3 IPB 100 verbunden wurde. Die Verbindung er-

folgte durch Verschweißen der Profile. Der verbleibende Zwischenraum zwi-

TS,,...^^1,.w. TOD 1f1f1 v..1 der o,.a...^a..,.i.,u^_ ;^ Beton lo.. ^c^awtc^^ ucr^ Profileni ^C1^^. ♦ ru iuv und uC/^ Betondecke wurde mit DCLUII t D1I 1J f

aufgefüllt.

/I.

Der Grundriß für die neu einzuziehenden Decken ist in Anlage 12 ent-

halten. Aus architektonischen Gründen wurden gewölbeartige Betonfertig-teile im Zusammenwirken mit Stahlträgern (IPE 200) als Deckenaufbau ge-

wählt. Die Betonfertigteile konnten dadurch auch auf Abmessungen gehaltenwerden, die ein leichtes Arbeiten bei der Durchführung der Sanierung er-

laubten. Die Fertigteile liegen mit den Kanten auf den unteren Flanschen

der Stahlträger auf. Ein Schnitt durch die Decke ist in Anlage 14

(Schnitt B-B) aufgezeigt. Der Grundriß dieser gewölbeartigen Decke ist in

Anlage 13 enthalten. Die Verbindung zwischen den Deckenlängsträgern

(2 IPE 220), der neu eingezogenen Stahlstütze (IPB 200) sowie der vorhan-

denen Betonstütze des 1. Obergeschosses ist in der Anlage 15 (Detailpunkt A)

enthalten. Zwischen Betonstütze und Deckenlängsträger wurde eine Stahlplatte

(400x400x25) angeordnet.

3.5 Dachausbau eines Verlagsgebäudes

Speziell bei Häusern mit größeren Grundrißabmessungen kann ein nachträg-

licher Dachausbau vorteilhaft mit Stahlkonstruktionen ausgeführt werden.

Ein typisches Beispiel hierfür ist der Dachausbau des Verlagsgebäudes

der "Badischen Neuesten Nachrichten" (BNN) in Karlsruhe. Der Dachraum

wurde für die private Nutzung zu einem Wohnbereich ausgebaut.

Anlage 16 zeigt die Dach-Draufsicht bzw. den Grundriß des Gebäudes. Der

einseitige Kniestock, ca. 3,20 m hoch, wurde ebenfalls aus Stahlprofilen

hergestellt und erweitert die begehbare Dachgeschoßfläche. Die Breite der

Dachgeschoßfläche beträgt ca. 10 m. Der Firstpunkt liegt etwa im 3/4-

tels-Punkt der Dachbreite.

Die Anlage 17 enthält einen Schnitt durch das Sparrendach. Weitere Kon-

struktionsdetails sind in den Anlagen 18 ,19 , 20 dargestellt, insbe-

sondere die Auflagerausbildungen an verschiedenen Stellen des Daches,

sowie der Firstknotenpunkt des Diagonalsparrens. Die Zugverbindung der

Sparrenkonstruktion wurde ebenfalls aus Stahl hergestellt und ist im

Dachboden integriert.

Durch die Verwendung von Stahl wurden u.a. störende Innenstützen zur First-

abstützung vermieden, soweit keine Möglichkeit zur Auflagerung der Stahl-

träger auf Innenwände bestand.

.1/

- 12 -

3.6 Terrassenanbau an bestehendes Wohnaus in Ludwigshafen

Bei diesem Objekt wurde auf Grund einer raschen Bauausführung zum Werk-

staff Stahl gegriffen. Außerdem kann durch die Verwendung schlanker Stahl-

stützen eine möglichst ungestörte Rundumsicht von den Terrassen aus ge-

währleistet werden. Eine Verbindung mit dem bestehenden Haus war nur am

Dach (Flachdach) erforderlich und wurde mit Hilfe von Ankern hergestellt,

die, im Dach eingelassen, an die Terrassendachprofile (RHS 100x100x5,0)

angeschweißt wurden. Aus architektonischen Gründen wurden Rechteck-Hohlpro-

file (RHS) verwendet, die zusätzlich Vorteile bezüglich des Korrosions-

schutzes aufweisen. Ihre Innenflächen erfordern keine Schutzmaßnahmen, wenn

kein Wasser eindringen kann. Dies wird durch Zuschweißen der Rohre an den

freien Enden erreicht. Die Außenhaut der Rechteck-Hohlprofile kann durch

einfache Anstriche, die farblich an das bestehende Haus angepaßt werden,

gegen Korrosion geschützt werden.

Die Anlage 21 zeigt die Seitenansicht des Terrassenanbaues; Anlage 22 die

Verankerung mit dem bestehenden Haus.

3.7 Wohnhaus in Ludwigshafen

Im Zuge einer Neugestaltung der Wohnräume, wobei tragende Wände in den

Geschossen neu eingeplant wurden, war eine örtliche Verstärkung der vor

handenen Decke erforderlich. Die nachträglich eingezogenen Stahlträger,

ihre Lage und ihre Profile können der Anlage 23 entnommen werden.

Insbesondere kann an diesem Beispiel gesehen werden, daß statisch schwie-

rige Lösungen - hier durch Umfahren eines Kamins - vorteilhaft mit dem

Werkstoff Stahl gelöst werden können. Die wesentlichen Verbindungen bei

dieser Konstruktion wurden mit Kopfplatten hergestellt. Dies garantiert

eine rasche Bauausführung. Die im Grundrißplan eingetragenen Positionen

sind in der Anlage 24 näher skizziert. Die Stützen und Deckenträger sind

an im Beton verankerten Stahlplatten angeschweißt.

- 13 -

3.8 Umbau von Erdgeschoßwohnungen in Geschäftsräume

Den wohl typischsten Fall für die Verwendung von Stahl im Alt- und

Wohnungsbau stellt der infolge einer Umfunktionierung von Erdgeschoß-

wohnungen erforderliche Umbau dar. Derartige Beispiele sind auch am

häufigsten, nicht zuletzt bedingt durch die Stadtflucht. Dadurch ',,erden

Wohnhäuser in verkehrsgünstigen Straßen beliebte Objekte für die Ein-

richtung von Verkaufsflächen.

Die folgenden vier Beispiele enthalten den Umbau einer Wohnung in einen

Geschäftsraum:

- Die Anlage 26 zeigt den Grundriß des Wohnhauses vor dem Umbau, Anlage 26

denjenigen nach dem Umbau mit den durchgeführten Verstärkungsmaßnahmen.

Die Fassade der Frontseite wurde mit großen Schaufenstern versehen. Zu-

sätzlich wurden neue Deckenträger erforderlich, da im Erdgeschoß tra-

gende Wände entfernt wurden.

- Eine Besonderheit beim zweiten Beispiel stellt die Weiterverwendung

eines vorhandenen Stahlträgers dar (I 320), der im Jahr 1908 eingebaut

wurde. Seine Beschaffenheit, insbesondere seine Schweißeignung, war

noch so gut erhalten, daß die Querträger (vgl. hierzu den Grundriß in

der Anlage 27) an ihn angeschweißt werden konnten. Die Verstärkung der

Decke wurde erforderlich, weil das 1. OG als Büroraum genutzt werden

sollte. Zusätzlich wurde eine neue Fassade mit großen Schaufenstern

hergerichtet. Der Anschluß der Deckenträger an den Unterzug (HE 220 B)

ist in der Anlage 28 dargestellt. Die Verbindung der Profile unterein-

ander erfolgte mittels Schweißnähten. Die Weiterleitung der erhöhten

Stützenlasten auf die bestehende Kuppel der Unterkellerung sowie der

Anschluß der Unterzüge an die Stahlstütze können der Anlage 29 ent-

nommen werden.

- Anlage 30 zeigt den Grundriß eines Wohnhauses, bei dem sämtliche Wände

innerhalb der WenMaufarn entfernt WurdPn, um flexibel zu gestaltende

Geschäfts- und Lagerräume zu gewinnen. Außerdem wurden Teile der Außen-

wand zur Schaffung großer Schaufenster entfernt. Die ursprünglich vor

handene Decke blieb voll erhalten.

/ / .

- 14 -

Ein ganz ähnlicher Fall liegt im folgenden durchgeführten Objekt vor.

Der Grundriß des Wohnhauses ist in Anlage 31 dargestellt. Auch hier

wurden sämtliche innenliegenden Wände entfernt und ihre Tragwirkung

durch Stahlunterzüge ersetzt (vgl. AnlagE 32).

3.9 Umbau einer Scheune aus dem Jahre 1756

Ein sehr interessantes Sanierungsobjekt stellt der Umbau einer Scheune

in ein Ingenieur-Büro und Geschäftshaus dar.

Die Mittelstützen des Erdgeschosses und des Obergeschosses wurden ent-

. fernt und eine Stahldecke eingezogen. Zusätzlich wurde durch den Dach-

ausbau Raum für Lagermöglichkeiten geschaffen (vgl. Anlagen 33 und 34).

Die gestrichelten Linien stellen einen Entwurfsvorschlag dar, um bessere

Licht- und Platzverhältnisse zu erreichen.

Die Anlagen 35 und 36 enthalten einen Umbauvorschlag für diese Scheune

mit neuem Treppenhaus und Ausbau des Dachstuhles bei Beibehaltung der

historischen Fassade und des Daches zur Straße hin.

3.10 Auto-Abstellplatz im Hof eines alten Hauses

Nicht nur im Innern eines Wohnhauses, auch außerhalb, wie bei den Balkonen

gesehen, bietet sich der Werkstoff Stahl als Konstruktionselement an. In

diesem ausgeführten Objekt wurde ein Auto-Abstellplatz nachträglich im Hof

eines alten Hauses erstellt. Die Dachkonstruktion (Längs-, Querträger)

wurde nur aus Stahl hergestellt. Die Dachneigung beträgt 10 0 . Anlage 37

zeigt einen Schnitt durch dieses Dach.

3_ 11 VArctärk^^nn t^nn Nnl7halkPnrlPrkPn tinri l^nl7ctiit7dn- - - - . . .. . ^ . .. . . . . . . . ... . .,.. .., . . . ^ ,,,. ,, ^,. . .

Eine lohnende Verwendung von Stahl bietet sich in Althäusern mit Holzkon-

struktionen als Deckenteile bzw. Stützen an. Hierbei kann durch geeignete

Profilwahl der neu einzubauenden Stahlträger ein Entfernen der alten Holz-

konstruktion verhindert werden. Dadurch wird wertvolle Arbeitszeit einge-

spart.

- 15 -

Im folgenden durchgeführten Objekt wurde eine Nutzungsänderung des Dach-

geschosses vorgenommen. Die Konstruktion des Dachbodens war eine Holzbal-

kendecke, die für die neue, höhere Belastung nicht mehr genügte. Ebenso

waren die Holzstützen für die neuen Lasten nicht ausreichend dimensioniert.

Während die Holzbalken der Deckenkonstruktion weiterverwendet wurden, sind

die Holzstützen vollkommen durch I-Profile ersetzt worden.

Anlage 38 enthält eine Darstellung der alten Holzkonstruktion sowie die

durch Stahlprofile sanierte Ausführung. Dadurch konnte eine Vergrößerung

des Stützenabstandes bei gleichzeitiger Erhöhung der Verkehrslast erzielt

werden. Zusätzlich wird durch die Verwendung von Stahlprofilen die Decken-

wandstärke nur unwesentlich verändert. Der Detailpunkt "B" der Anlage 38

ist in Anlage 39 herausgezeichnet.

Im folgenden Objekt - Umbau von Altbauetagen in Bürogeschosse - wurde

gleichfalls die bestehende Holzbalkendecke verstärkt. Dabei wurden, wie

aus Anlage 40 und 41 ersichtlich, [-Profile und I-Profile verwendet.

Die Geschoßhöhe blieb praktisch unverändert durch die günstige Wahl der

[-Profile, die die längslaufenden Holzbalken ummanteln.

Im dritten Beispiel wird eine Holzstütze mit [-Profilen verstärkt (vgl.

Anlage 42). Dadurch kann auch auf die im alten Zustand vorhandenen Kopf-

bänder verzichtet werden. Die Verstärkung der Deckenbalken erfolgt durch

I-Profile, die an die [-Profile einfach angeschweißt werden.

3.12 Sanierung alter Industrieanlagen

Die Vorteile, die die Verwendung von Stahl bei der Sanierung alter Wohn-

häuser bietet, lassen sich analog auf die Sanierung alter Betriebsgebäude

übertragen. Obwohl sich der Forschungsauftrag mit der Verwendung von Stahl

im Alt- und Wohnungsbau befaßt, wird im Folgenden der Fall der Instand-

setzung eines Betriebsgebäudes gezeigt. Speziell dieser Fall hebt die

Wirtschaftlichkeit der Verwendung des Werkstoffes Stahl bei Sanierungs-

objekten hervor.

. / .

- 16 -

In den Anlagen 43 und 44 sind die Stützen und Unterzüge eingezeichnet, die

in das viergeschossige Betriebsgebäude nachträglich eingebaut wurden. Da-

durch konnte die volle Funktionsfähigkeit des Gebäudes wiedererlangt werden.

Dieses Sanierungsvorhaben war letztlich billiger als ein Neubau und konnte

zusätzlich in kürzerer Zeit durchgeführt werden.

Ergänzend wird in Anlage 45 die Möglichkeit der Verstärkung eines bestehen-

den Portales infolge einer Erhöhung der Nutzlast des Obergeschosses gezeigt.

4. Verstärkungsmöglichkeiten vorhandener Stahlteile in Altbauten

Die in Altbauten vorzufindenden Stähle müssen oftmals aus verschiedenen Gründen,

sei es durch Umbaumaßnahmen, sei es durch Korrosion bedingte Querschnittsschwä-

chungen, verstärkt werden. Auf Grund der teilweise mangelhaften Schweißbarkeit

alter Stahlträger müssen die neu anzubringenden so angeordnet und in ihrem Pro-

fil gewählt werden, daß möglichst die "Speckschicht" des alten Trägers aufge-

schmolzen werden muß. In der Regel kann man davon ausgehen, daß die Enden der

Flansche eine Speckschicht darstellen. Anlage 46 zeigt verschiedene Möglichkei-

ten derartiger Verstärkungen. Die "dunklen" Profile stellen bereits vorhandene

Träger dar. Es ist deutlich erkennbar, daß im Falle einer Schweißverbindung die

Nähte an den Flanschenden liegen.

Bei geschraubten Anschlüssen ist man in der Profilanordnung zwar freier, muß

jedoch verstärkt den alten Träger auf mögliche Materialtrennungen hin unter-

suchen, die vorzugsweise im Stegteil auftreten.

5. Stahl in Decken- und Dachkonstruktionen von Wohnungsbauten

Seit den 50- er Jahren mit der "Verordnung zur Hebung der baulichen Feuer-

sicherheit" sind Holzdecken von den Stahlbeton- und Stahlsteindecken weitgehend

verdrängt worden. Holzkonstruktionen dürfen danach nicht in Häusern mit mehr als

zwei Geschossen verwendet werden.

Die Stahlbetondecken werden nach verschiedenen Bauarten vorgefertigt. Trotzdem

werden die manuell aufwendigen Arbeiten für das Schalen, Bewehren, Ausschalen

usw. nicht vermieden. Um diese Arbeiten vermeiden zu können, empfiehlt sich der

- 17-

Einsatz von Stahldecken, die bislang häufig im Industriebau und in einigen Spar-

ten des öffentlichen Hochbaues verwendet wurden. In der Regel besteht die Stahl-

decke bzw. das Stahldach aus Trapezprofilen und einer Betondecke. Die Trapez-

bleche können als verlorene Schalung verwendet werden.

Die Anlagen 47, 48 und 49 enthalten Ausführungsvorschläge für Stahl in Decken-

und Dachkonstruktionen.

Ein Beispiel für den wirtschaftlichen Einsatz von Stahl (Stahlprofile, Trapez-

bleche) ist ein Wohnhaus, das in Weertzen bei Bremen errichtet wurde. Die tra-

gende Konstruktion besteht aus einem Stahlskelett mit Trapezblechen, die aus

Gründen des Korrosionsschutzes feuerverzinkt und kunststoffbeschichtet sind.

Die Außen- und Innenwände bestehen gleichfalls aus Trapezblechen mit Wärmedäm-

mung und Spanplatten. Die Kasten überstiegen nicht die, die für einen konventio-

nellen Hausbau aufzubringen wären.

Stahlbleche (nichtrostend) eignen sich auch als Fassadenverkleidungen. Insbe-

sondere bei Hochhäusern, die einem stärkeren Witterungsangriff ausgesetzt sind

als niedrige Bauten, können Wandverkleidungen aus Stahlblechen wirtschaftlich

sein (vgl. Anlage 50). Das Konstruktionsprinzip einer 2-schaligen Fassade mit

hinterlüfteten Stahltafeln kann Anlage 51 entnommen werden.

Auflagen der Bauaufsichtsbehörden bei der Renovierung alter Bauwerke

- Die Außenflächen des Gebäudes sowie die Dachfläche sind der vorgelegten

Baubeschreibung entsprechend in Ausführung, Baustoff und Farbe dem Orts-

und Straßenbild anzupassen.

- Die alten bestehenden Bauteile sind vor Bauausführung vom verantwortlichen

Bauleiter auf deren Standfestigkeit zu überprüfen.

Die geprüfte statische Berechnung bildet einen Bestandteil des Baubescheides

und für die Bauausführung die entsprechende Grundlage.

18 -

- Die nicht nachgewiesenen Konstruktionsteile sind so zu bemessen und

einzubauen, daß die gesamte Standfestigkeit des Bauwerkes gegeben ist.

- Die am Bau Beteiligten tragen im Rahmen ihres Wirkungskreises hierfür

die Verantwortung.

Karlsruhe, den 11. September 1979

Prof. Dr.-Ing. . Mang

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ANLAGE 3

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ANLAGE B

BEISPIEL. FOR NACHTRÄGLICH ANGEBAUTE BALKONE

GRUNDRISS MIT LAGE DER UNTERZUGE

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Pos. 2IPB 260

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ANLAGE 12

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ANLAGE 17

KEHL- UND GRATBINDER

SCHNITT C-C

SCHNITT D-D

ANLAGE '19

SCHNITT 2- 2

AUFLAGERBEREICH

SCHNITT 3-3

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ANLAGE 22

Detail A

ANLAGE 23

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SCHNITT A-A SCHN ITT B-B

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ANLAGE 25

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SCHAUFE NSTER

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ANLAGE 26

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HE 100 B

HE 100 B

ANLAGE 27

mit Bn 150 unterstopfenvorh. Betondecke

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1180

—HE220B

Detail A :Anschluß Deckenträger an Unterzug

vorh. I 320

HE 220 B

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Detail B :Unterzug an vorh. I 320

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Detail C:Anschluß Unterzug an StützeAusbildung Stützenfuß

120 x120x10

HE 100 B

mit Bn 150 unterstopfen

HE 220 B

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I PB200 PB 200

I PB 340 I P B 340

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I PB 400 I PBv 550

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I PB 220

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AN L AGE 33

ALTER ZUSTAND

VER- KAUF

ANLAGE 34

UMBAU EINER SCHEUNE

VERKAUF

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SCHNITT C' C`

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HISTORISCHEFASSADE

TREPPEN-UNDUNDSANITÄR-TURM

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ANLAGE 36

NEUER ZUSTAND

ANLAGE 37

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FIPB 100

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LHARTH OLZ PLATTE

Anlage 38

HOLZBALKENDECKE

HOLZSTÜTZE

400

400

DETAIL „B"

HOLZBALKENDECKE

800

Q

VERÄNDERUNG DES STÜTZENABSTANDES BEI GLEICH -ZEITIGER ERHÖHUNG DER VERKEHRSLAST

HOLZBALKEN

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----STÜTZE IPB 120

PB 120

KOPFPLATTE

DETAIL „B"

4.00 400 400

Anlage 40

VERSTÄRKUNG EINER HOLZBALKENDECKE

DETAIL„A"

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DETAIL„A”

VERSTARKUNG EINER HOLZBALKENDECKE

ALTER ZUSTAND

VERSTÄRKUNG EINER HOLZSTÜTZE UND DES GEBÄLKES

Antage 42

^

VERSTÄRKUNG

DURCH 'ZWEI VERSCH -WEISSTE U-PROFILEUND IPB-PROFIL.E

HOLZSTÜTZE BRAUCHTNICHT ENTFERNTWERDEN

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UNTERZUG GEBÄLK

UNTERZUG

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UNTERZUG

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UNTERZUG GEBÄLK

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SCHNITT A-A

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STAHLDECKE AUS TRAPEZ-BLECHEN MIT VERBUNDZWISCHEN BLECHUND BETONPLATTE

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ANLAGE 48

STAHLBETONDECKE IM VERBUND MIT DEM STAHLPROFIL

DES QUERRIEGELS FM STAHLSKELETTBAU.

ANLAGE 49

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FLACHDACH MIT TRAPEZBLECHEN.WÄRMEDÄMMUNG UND DAMPF-SPERRE ÜBER DIE UMFASSUNGS-WAND ÜBERSTEHEND.

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BETONDACH AUF STAHLTRÄGERN.DIE AUSSENWAND IST OBER DASDACH HOCHGEZOGEN. DACHHAUTUND SPERRSCHICHT WERDEN ANDER WAND HOCHGEFÜHRT UNDDURCH EIN PROFIL ABGEDECKT.

ANLAGE 50

WITTERUNGSEiNFLUSSE

FASSADENVERKLEIDUNGBELÜFTUNGSZONE WÄRMEDÄMMUNGWANDKÖRPER

DAMPF-DIFFUSION

ANLAGE 51

DIREKTBEFESTIGUN G

KONSTRUKTIONSPRINZI PEINER ZWEI SONALIGENFASSADE MIT HINTER-LUFTETEN STAHL-TAFELN.