Wohnbeton
Vorteile von Beton
 

 

 

 

 

Brandschutz.

Massive Baustoffe haben große Vorteile im Brandfall: Sie sind unbrennbar, entwickeln weder Rauch noch giftige Dämpfe und verzögern darüber hinaus auch die Brandausbreitung in benachbarte Räume und Gebäude.

Untersuchungen am ehemaligen Institut für Baustoffl ehre, Bauphysik und Brandschutzder TU Wien haben ergeben, dass das Brandrisiko im Wohnbau entscheidend von der Bauweise der betroffenen Gebäude abhängt.

Massive Bauten sind gegen Fehler in der Bauausführung und bei Installationen weitgehend unempfi ndlich, das heißt, die Konstruktion ist ohne besondere Maßnahmen brandsicher herstellbar. Dieser Faktor verdient besondere Beachtung, denn durch den vielfältigen Einsatz neuer Technologien in Privathaushalten werden immer mehr Leitungen verlegt.

Ausschlaggebend für die Sicherheit ist vor allem die Tragfähigkeit aller Wände, Stützen, Decken und anderer Bauteile. Im Falle eines Brandes bleibt die Standfestigkeit eines massiven Gebäudes erhalten. Das bringt nicht nur Vorteile bei der Brandbekämpfung, massive Häuser sind nach einem Brand auch leichter zu sanieren.

Das Brandrisiko im Wohnbau hängt entscheidend von der Bauweise ab.


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Schallschutz
 

Lärm ist eine der am stärksten spürbaren Umweltbelastungen. Neben der Wahl der richtigen schalldämmenden Baustoffe kommt es auch auf die fachgerechte Verarbeitung und die Einhaltung der Regeln für einen effektiven Schallschutz an. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass der Schallschutz eines Baustoffes mit dessen Raumgewicht zunimmt.

Lärm im Wohnbereich kann entweder von außerhalb des Gebäudes kommen oder innerhalb des Gebäudes entstehen. Der Lärmschutz im Freien erfolgt vor allem durch Lärmschutzelemente, zumeist an Verkehrswegen („Lärmschutzwände“ an Autobahnen usw.). Für den Schutz des Inneren eines Gebäudes muss beim Bau des Gebäudes selbst Sorge getragen werden.

Entstehung und Ausbreitung von Schall:
In einer Geräuschquelle werden Schwingungen erzeugt, die sich in den umgebenden Medien (z.B. Luft, Wasser oder feste Stoffe) ausbreiten. Wenn die Wellen dann wieder auf eine Membran treffen, z.B. auf unser Ohr, dann wird diese wieder als Geräusch wahrgenommen. Je dichter das Medium, in dem sich der Schall ausbreitet ist, desto stärker werden die Schwingungen absorbiert, andrerseits breiten sie sich auch schneller aus. Schwimmer in offenen Gewässern kennen das Phänomen, wenn ein Motorboot in der Nähe fährt: Über Wasser hört man das Boot in der Nähe lauter und wenn es weiter weg ist leiser, aber man hört es noch in ziemlich weiter Entfernung. Unter Wasser, im dichteren Medium hört man das Boot lauter, es scheint viel näher zu sein. Wenn es sich aber entfernt, dann hört man früher als in der Luft nicht mehr. Das dichtere Medium Wasser leitet die Schallwellen zwar schneller, absorbiert sie aber früher.

Schallmessung und Empfindung:
Gemessen wird der Lärm in Dezibel (dB). Ein Sprung um 10 dB vermittelt den Eindruck, dass sich die Lautstärke verdoppelt hat, eine Änderung um 1 dB ist hingegen kaum hörbar. Das Geräuschempfinden hängt aber auch vom Grundgeräuschpegel, jener Geräuschkulisse, die uns Tag und Nacht umgibt, ab. Geräuschen, die um 10 dB über diesem Grundgeräuschpegel liegen, gelten als unangenehm. Bzw. unzumutbar. Die Schmerzgrenze ist bei 120 dB erreicht.

Bei der Planung von bewohnten Gebäuden muss auf diese Gegebenheiten Rücksicht genommen werden. Schlaf und Wohnräume werden im Normalfall so geplant, dass sie in dem, dem Lärmerreger abgewandten Teil des Hauses liegen. Dazu kommt noch der bauliche Lärmschutz gegen Schallübertragung von außen und innerhalb des Gebäudes.

Masse des Bauteiles ist wesentlicher Schalldämmfaktor:
Das Diagramm zeigt sehr deutlich, dass die Schalldämmung mit der flächenbezogenen Masse deutlich zunimmt, schwerere Stoffe dämmen also wesentlich besser.

Normen bringen Sicherheit im Schallschutz
Die Empfehlungen in der ÖNORM B 8115-2 bringen bei der Bemessung des Schallschutzes weitgehende Sicherheit der Planung, vor allem auch in Hinblick auf zunehmend Europäisch beeinflusste Richtlinien der Bauordnung. Der Nachweis eines entsprechenden Schallschutzes fällt in die Kompetenz von einschlägig berechtigten Ziviltechnikern oder Sachverständigen wie Baumeistern.

Hinweise für den Schallschutz aus der
Praxis von Experten:

Lärmschutz im Bau

  Massive Baustoffe für tragende Bauteile
Massive Baustoffe haben große Masse und haben daher beste Voraussetzungen für optimalen Schallschutz.
  Schwere Bauteile dämpfen Schallschwingungen
Schwere Bauteile verbrauchen für die Weiterleitung von Schall viel Energie und dämpfen daher die Übertragung sehr gut. Allerdings leiten sie den Schall sehr schnell weiter, die Schallquelle erscheint daher näher (Beispiel: Bootsgeräusche beim Tauchen oder Schwimmen mit Kopf unter Wasser)
  Leichtere Bauteile schalltechnisch von tragenden Teilen trennen.
Leichte Bauteile sollten erst gar nicht erst von Körperschallschwingungen erreicht werden. Sie würden diese sehr gut weitergeben. Abhilfe gegen die „ungebremste“ Weiterleitung bringen mehrschalige Bauweisen in entsprechenden Konstruktionen.
  Öffnungen (auch kleinste) vermeiden
Luftschall wird durch jede – und sei sie auch noch so kleine – Öffnung übertragen. Sie kennen sicher das Experiment, wie man mit Trichtern und einem Gartenschlauch Sprache übertragen kann?

Planungs- und Herstellungsgrundsätze:


  Kompakte, möglichst große Einheiten zusammenfassen - Mehrfamilienhaus
  Konsequente konstruktive Trennung von Bauteilen – Reihenhaus getrennt durch Doppelwand
  Kraftschlüssige Ausbildung von Knoten und Kreuzungspunkten
Schwingungsenergie kann gut an angrenzende, ebenfass massive, schwere, gut Schall schluckende Teile verteilt werden
  Möglichst biegesteife Gestaltung von tragenden Bauteilen
Die Bauteile sind dadurch och schwerer in Schwingung zu versetzen
  Vermeidung der Anregung großer Wand oder Deckenflächen
Über oder unter Wand soll wieder Wand stehen!
  Vermeidung direkter Schallanregung von Massiven Bauteilen
Schallquellen (z.B. Lautsprecher) schwingungstechnisch von Bauteil trennen, dadurch keine Übertragung von Körperschall auf den Bauteil
  Schalltechnische Trennung von Bauteilen optimieren
Dämmplatten, elastische Unterlagen, dauerelastische Fugend oder entsprechende Montagehilfen trennen unvermeidlich mit Schall angeregte Bauteile (z.B. Estrich, Stiegenlauf, Fliesen) von den massiven Bauteilen
  Schalltechnische Optimierung des Haustechnikbereiches
Einsatz schalltechnisch richtiger Materialien auch im Bereich der Haustechnik beachten!

Schallschutz schon im Bauvertrag berücksichtigen


  Schallschutz ist in allen Bauordnungen und in vielen Förderrichtlinien geregelt
  Die einschlägige ÖNORM ist die ÖNORM B 8115 Teil 1 bis 4

Zusammenfassung des Praktikers:


  Wirksamer Schallschutz ist im Massivbau vergleichsweise leicht zu erzielen
  Wenige Grundregeln sichern wirksamen Schallschutz im Massivbau
  In allen Bauphasen (von der Planung bis zum Ausbau) können diese Grundregeln beachtet werden und den Schallschutz sichern
  Die Sicherstellung des Schallschutzes ist in keiner anderen Bauweise so leicht möglich, wie im Massivbau
     
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Speichermasse
  Sommerlicher Wärmeschutz

In Österreich gibt es seit 1989 eine Norm, nach der die Vermeidung der sommerlichen Überwärmung nachgewiesen werden kann. Dabei wird die thermische Trägheit eines Raumes – vorzüglich des ungünstigsten Raumes – berechnet und dann in Abhängigkeit von Lüftungsmöglichkeiten und Immissionsflächen mit Anforderungen verglichen. Diese Anforderungen basieren auf einem ausgewählten Sommerklima, das für Österreich ein statistisches Maximum darstellt, und der Annahme, dass Menschen grundsätzlich an Wohlbefinden verlieren, wenn die Lufttemperatur über 27°C ansteigt. Allerdings setzt die Norm auch voraus, dass jedenfalls Lüftung auch zu einem Zeitpunkt stattfindet, wo dies überhaupt sinnvoll ist – also in den kühleren Nachstunden -, und dass allenfalls innerhalb des Nachweises verwendete Abschattungseinrichtungen auch während der Immissionszeit in Verwendung kommen.

Für einen rechnerischen Nachweis ist der ungünstigste Raum aus der Sicht der sommerlichen Überwärmung zu suchen. Es ist dies naturgemäß einer jener Räume, der eine große Immissionsfläche besitzt und im Verhältnis dazu wenig Speichermasse aufweist. Bei der Berechnung des Heizwärmebedarfes von Gebäuden können auch Gewinne in Rechnung gestellt werden. Gewinne infolge solarer Strahlung fallen jedoch nicht immer dann an, wein sie aus energetischer Sicht erwünscht sind. Auf Grund der thermischen Trägheit von massigen Bauteilen im Gebäude stellt sich eine Verschiebung des Temperaturverlaufes der Raumluft gegenüber der Außenluft ein. Ist im Winter eine Speicherung allenfalls stattgefundener solarer Immission wünschenswert, so gilt für den Sommer ein umgekehrtes Bild. Dann sollen die Bauteilmassen über die Nachtstunden auskühlen, um auf darauffolgenden Tag wieder als Speichermasse gegen die Raumlufterwärmung zufolge solarer Einstrahlung zu wirken.
     
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    Wärmespeicherung

Wärmespeicherung darf nicht mit Wärmedämmung verwechselt werden. Während die Wärmedämmung mit zunehmendem Raumgewicht abnimmt, nimmt die Wärmespeicherung zu. Eine gute Wärmespeicherung bewirkt:

• langsames Aufheizen der Räume
• langsames Auskühlung bei Heizungsunterbrechung
• geringe Temperaturschwankungen im Raum
• verzögerte Wärmeabgabe bei Sonnenbestrahlung von außen

Die hohe Wärmespeicherung ist überall dort erstrebenswert, wo Räume dauernd beheizt werden, besonders wirksam aber auch bei Sonneneinstrahlung im Sommer. Das langsame Aufheizen bewirkt, dass sich die Räume während des Sommertages nicht voll erwärmen und in der Nacht durch die Wärmeausgabe der Wände nicht voll auskühlen. Gerade in Dachgeschoßen wäre eine gute Speicherfähigkeit wichtig und kann dort wegen der aus statischen Gründen oft eingeschränkten Ausbaulasten nicht immer erreicht werden. Eine geringe Speicherfähigkeit ist hingegen bei allen Räumen erwünscht, die nur eine kurze Benutzungsdauer aufweisen und rasch aufgeheizt werden sollen.

Bauteile, die sich in einer Umgebung mit höherer Temperatur befinden, haben das Bestreben, Wärme aus der sie umgebenden Luft aufzunehmen. Wird während dieses Vorgangs der Luft keine Wärme zugeführt, so kühlt sie wegen der Wärmeabgabe an den Bauteil ab. Wird die Luft erwärmt, so verringert die Wärmespeicherung die Aufheizung bzw. verlangsamt sie.
Die in den Bauteil eindringende Wärme wird im Bauteil so lange gespeichert, wie die Umgebungstemperatur größer als die Bauteiltemperatur ist. Die speicherbare bzw. gespeicherte Wärmemenge ist dabei abhängig vom WÄRMESPEICHERWERT der Konstruktion und der Temperaturdifferenz zwischen Bauteil- und Lufttemperatur. Werden zwischen der Wärme abgebenden Luft und der Wärme speichernden Bauteilschicht Wärmedämmschichten angeordnet, so verringert sich die Wärmspeicherfähigkeit dadurch, dass nur noch die geringere Temperaturdifferenz zwischen Dämmschicht und Wärmespeicherschicht wirksam wird. Bei diesen Bauteilen verändert sich als die Wärmespeicherfähigkeit je nach Richtung des Wärmestromes. Es ergibt sich dadurch eine unterschiedliche innere und äußere Wärmespeicherfähigkeit.

     
   
   
    Abbildung 010.4-01: Wärmeaufnahme und –abgabe (schematisch)
     
     
   
Abbildung 010.4-02: Wärmeträgheit [25]
     
  Bisher nicht erwähnt und bewertet wurde die Frage, wie schnell die Speicherfähigkeit eines Bauteils erschöpft ist. Es leuchtet ein, dass eine optimale Raumklimabeeinflussung nur dann stattfindet, wenn die beschriebene Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe im Gegentakt zur Aufheizung/Auskühlung, also zum Beispiel im Tag-Nacht-Rhythmus, erfolgt.
     
   
Abbildung 010.4-03: Temperaturamplitudendämpfung und Phasenverschiebung [25]
     
    Neben der Wärmespeicherfähigkeit des Bauteils ist daher dessen WÄRMEBEHARRUNGSVERMÖGEN oder WÄRMETRÄGHEIT von Belang. Diese Eigenschaft gibt Aufschluss darüber, wie schnell die Wärme in den Bauteil eindringen kann. Sie ist also abhängig von der WÄRMEEINDRINGZAHL. Dieses steigt sowohl mit wachsender Wärmeleitzahl als auch mit der Dichte des Materials. Berührt man z.B. eine Stahlplatte und einen Wärmedämmstoff mit der bloßen Hand, dann ist die empfundene Temperatur der Stahlplatte viel niedriger als die des Wärmedämmstoffes, auch wenn beide Gegenstände die gleiche Temperatur der Stahlplatte viel niedriger als die des Wärmedämmstoffes, auch wenn beide Gegenstände die gleiche Temperatur aufweisen. Besonders Wärmedämmstoffe und andere Materialien mit einer kleinen Wärmeleitfähigkeit zeichnen sich durch eine geringe Wärmeindringzahl aus.

Speicherwirksame Masse – vereinfachte Berechnung

Grundsätzlich ist es relativ einfach, die thermische Trägheit von Bauteilen zu berechnen. Es bedarf nur der Lösung der instationären Wärmeleitungsgleichung für eine gewisse Periode im eingeschwungenen Zustand. Basierend auf Europäischen Normen geschieht dies in der ÖNORM EN ISO 13786 [135] unter Miteinbeziehung der Übergangswiderstände als Speicherkapazität von Bauteilen.

Die spezifische Wärmekapazität ist eine der wenigen Stoffparameter, für die noch keine Normprüfung besteht, obwohl eine Fülle von Literaturwerten vorhanden ist. In [71] ist ein einfaches Verfahren ausgearbeitet worden. Der zeitliche Temperaturverlauf (t) in einem Material, welches bei der Temperatur a konditioniert wurde und in ein Wärmebad b getaucht wird, lässt sich dann Formel (010.4-01) ausdrücken, wobei die Wärmeleitfähigkeit, die Rohdichte und c die spezifische Wärmekapazität ist. Misst man diesen Temperaturverlauf, kann durch Iteration die Unbekannte spezifische Wärmekapazität ermittelt werden.
     
   
     
    In den Bildern 010.2-35 bis 37 des Farbteiles in Kop. 010.2 sind der Eintauchvorgang und die Temperaturentwicklung in idealisierten Materialprismen mit verschiedenen spezifischen Wärmekapazitäten und gleichen Rohdichten undm Wärmeleitfähigkeiten abgebildet.

Die ÖNORM B 8110-3 [71] verwendet eben diesen Berechnungsalgorithmus, vernachlässigt aber die Übergangswiderstände und rechnet nach Erhalt der Speicherkapazität unter nachfolgenden Annahmen in Speichermassen um:

• Annahme der spezifischen Speicherkapazität mit 0,5 kJ / (kgK) für metallische, mit 1,0 kJ / (kgK) für mineralische und 1,5 kJ / (kgK) für organische Baustoffe.
• Berücksichtigung von maximal der Hälfte der Bauteildicke (z.B. werden bei 16 cm dicken Bauteilen nur 8 cm berücksichtigt), maximal 10 cm (z.B. werden bei 30 cm dicken Bauteilen nur 10 cm berücksichtigt) oder maximal bis zur ersten Dämmstoffschicht (z.B. werden bei einem Fußbodenaufbau nur der Trockenstrich oder der Betonestrich bis zur Trittschalldämmschicht berücksichtigt).
• Die so zu berechnende Speicherkapazität d • • c wird anschließend mit der Referenz-Speicherkapazität co=1046,7 J / (kg K) in Speichermassen umgerechnet.

Ein exaktes Verfahren ist der ÖNORM ISO EN 13786 [135] zu entnehmen, wo auch die Grenzen der vereinfachten Methode aufgezeigt sind.
     
   
   
Beispiel 010.4-01: Vereinfachte Berechnung der speicherwirksamen Masse – Stahlbeton


Beispiel 010.4-02: Vereinfachte Berechnung der speicherwirksamen Masse – Vollziegel


     
   
    Speicherwirksame Masse – Exakte Berechnung

Die exakte Berechnung der thermischen Trägheit von Gebäuden oder Räumen nach der ÖNORM EN ISO 13786 [134] erfordert erheblichen mathematischen Aufwand. Grundsätzlich ist bei den folgenden Betrachtungen von so genannten eingeschwungenen Zuständen auszugehen, die sich hinsichtlich der Temperatur und des Wärmestromes durch folgende beide Ansätze zusammenfassen lassen [18]:
Ansatz für die Beschreibung der Temperatur im einge-schwungenen Zustand:
     
   
     
    Ansatz für die Beschreibung des Wärmeflusses im eingeschwungenen Zustand:
     
   
     
    Als Periode dient jedenfalls ein Tag. Abweichungen davon sind durchaus denkbar, sobald von Nutzungsabständen auszugehen ist. Beispielweise war es früher üblich die thermische Trägheit von bestimmten Gebäuden für die Periode von 72 Stunden zu berechnen, um die Periode eines Wochenendes zu simulieren.

Definition der Kreisfrequenz für die Periode eine Tages:
     
     
   
     
    Definition der harmonischen thermischen Leitwände Lmn im eingeschwungenen Zustand:
     
   
     
    Definition der Wärmekapazität:
     
   
     
    Definition des flächenbezogenen thermischen Leitwertes eines ebenen Bauteiles:
     
   
     
    Definition der flächenbezogenen Wärmekapazität eines ebenen Bauteiles:
     
   
     
    Definition des allgemeinen Dekrementfaktors:
     
   
     
    Definition der periodischen Eindringtiefe:
     
   
     
    Definition der Übergangsmatrix:
     
   
     
    Festlegung des Verhältnisses aus Schichtdicke und Eindringtiefe:
     
   
     
    Festlegung der Schichtmatrixelemente:
     
   
     
    Definition der Übergangsmatrix einer Luftschicht:
     
   
     
    Definition der Übergangsmatrix eines Wärmeüberganges:
     
   
     
    Berechnung der Bauteilmatrix (Multiplikation sämtlicher Schichtmatrizen):
     
   
     
    Berechnung des flächenbezogenen thermischen Leitwertes (Admittanz) an der Innenseite und der Außenseite:
     
   
     
    Berechnung des periodischen thermischen Leitwertes (Konduktanz) an der Innenseite und der Außenseite:
     
   
     
    Berechnung des Zeitfaktors für den thermischen Leitwert:
     
   
     
    Berechnung der Wärmkapazitäten an der Innenseite und der Außenseite:
     
   
     
    Berechnung des Dekrementfaktors:
     
   
     
    Berechnung des Zeitfaktors für das Dekrement:
     
   
     
  Gewinne

Die ÖNORM EN 832 [120] gibt auch Angaben über die Berücksichtigung von maschinellen Lüftungssystemen mit und ohne Wärmerückgewinnung bzw. von intermittierender Heizung. Diesen Verlusten wird der Gesamtwärmegewinn Qg gegenübergestellt, und zwar als Summe der internen Wärmegewinne Qi und der solaren Wärmegewinne Qs.
     
   
     
  Gemäß ÖNORM B 8110-1 [63] können für interne Gewinne auf Grund von Personenwärme 90 W/Person angenommen werden. Für interne Gewinne auf Grund sonstiger Wärmequellen sind in Wohngebäuden 3 W/m² Bruttogeschoßfläche bzw. in Bürogebäuden 5 W/m² Bruttogeschoßfläche ansetzbar. Selbstverständlich können abweichen dazu höhere Gewinne bei entsprechendem Nachweis in Rechnung gestellt werden, allerdings sollte der jährliche Betrag 15 kWh/m² nur mit entsprechender Begründung überschreiten.

Zur Ermittlung der solaren Wärmegewinne sind in Abhängigkeit der Orientierung, der Fläche, der Verschattung, des Rahmenanteiles, allfälliger Sonnenschutzeinrichtungen und des Gesamtenergiedurchlassgrades alle transparenten Teile der Gebäudehülle in Rechnung zu stellen. Dazu ist die Gesamtenergie der Globalstrahlung in Abhängigkeit von deren Orientierung mit der so ermittelten wirksamen Kollektorfläche zu multiplizieren und über alle transparenten Flächen zu summieren.

Wirkungsgrad

Wie bei allen wärmetechnischen Prozessen können auch hier die Gewinne nicht in vollem Umfang in Rechnung gestellt werden, sondern nur unter Berücksichtigung eines Wirkungsgrades .
     
   
Tabelle: 010.2-08: a0 und 0
     
    Darin beschreibt die Zeitkonstante =C/L die thermische Trägheit des Gebäudes, wobei C die wirksame Speicherfähigkeit der betrachteten Temperaturzone (des Gebäudes) und L deren (dessen) Gesamt-Leitwert ist. Die Berechnung der Speicherfähigkeit der einzelnen Bauteile erfolgt gemäß ÖNORM EN ISO 13786 [134]. Die thermische Trägheit ergibt sich als Summe aller Produkte aus den errechneten Speicherfähigkeiten der Bauteile multipliziert mit ihren wirksamen Flächen. Werden Programme zur Ermittlung von speicherwirksamen Massen zur Berechnung der Speicherkapazität herangezogen, sind jeweils als die äußerste und innerste Schicht die Wärmeübergangswiderstände einzugeben. Über die Normspeicherkapazität c0=1046,7 J / (kgK) lässt sich aus der errechneten speicherwirksamen Masse in kg/m² leicht die Speicherfähigkeit in J/m²K errechnen. Für die Werte a0 und 0 sind je nach Berechnungsverfahren gemäß ÖNORMEN EN 832 folgende Werde zu verwenden:
     
   
Tabelle: 010.2-08: a0 und 0
     
    In der ÖNORM EN 832 [120] wird für eine Reihe von Spezialfällen eine Berechnungsanleitung gegeben, wobei insbesondere der Anhang A einen Weg aufzeigt, wie die Berechnungsmethoden auf Bestandsobjekte anwendbar sind. Dabei wird auch der Versuch unternommen, den sehr fragwürdigen Zusammenhang zwischen Energiebedarf und Energieverbrauch zu beleuchten. Mit allen diesen Ergebnissen ist es nun möglich, den Heizwärmebedarf Qh zu berechnen.
     
   
     
    Verfahren

Grundsätzlich gib es zwei Arten der Bilanzierung:

• Heizperiodenbilanzverfahren
• Monatsbilanzverfahren

Liegt für das Heizperiodenbilanzverfahren von vorne herein die Anzahl der Heizgradtage fest, so gibt es beim Monatsbilanzverfahren die Möglichkeit, die tatsächliche Heizperiode insofern zu verkürzen, als bei besserer wärmeschutztechnischer Ausstattung des Gebäudes entsprechend später der Beginn bzw. entsprechend früher das Ende der Heizperiode eintritt. Daher ist für die Zukunft dem Monatsbilanzverfahren klar Vorrang einzuräumen.

Anforderungen

Die derzeit teilweise noch gültigen Anforderungen der Bundesländer, die sich auf U-Werte der einzelnen Bauteilkategorien beziehen, werden in Kürze, wie bereits aus Wohnbauförderung bekannt, einem Anforderungsszenario aus den Energiekennzahlen weichen.
     
   
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Energieeffizienz und Wärmedämmung
   
     
     
Sicherheit
 

Bauen mit Holzspan-Mantelsteinen und –Dämmplatten = Sicherheit bei Erdbeben

Wie sicher sind unsere Gebäude ?
Das Erdbeben in den frühen Morgenstunden des 11. Juli 2000 rückte diese Frage schlagartig in den Mittelpunkt, obwohl die Intensität von Erdbeben in Österreich im allgemeinen gering ist. Dennoch waren bereits die Erdbeben in den Jahren 1972 im Raum SEEBENSTEIN, vor allem aber das katastrophale Erdbeben am 6. Mai 1976 in FRIAUL (Italien) aufgrund der auch in Österreich zu verzeichnenden Auswirkungen der Anlaß, sich in Österreich intensiver mit den Themen „Erdbeben“ und „Erdbebensicheres Bauen“ auseinanderzusetzen.

Das Erdbeben in unserem südlichem Nachbarland Italien zeigte nämlich, daß in erster Linie Gebäude in vermauerten (vermörtelten) Bauweisen aus Ziegeln zerstört oder beschädigt wurden, während hingegen Gebäude in Mantelbeton-Bauweise oder Skelettbauten mit steifen Ausfachungen selbst im Zentrum des Erdbebengebietes nur leichte Schäden aufwiesen.

Dies war für den Arbeitskreis „Naturbaustoffe - Holz-Mantelbeton“ der Anlaß, die Erdbebensicherheit von Gebäuden genauer zu untersuchen.
Von der Technischen Universität GRAZ und dem Kärntner Erdbebenexperten und Zivilingenieur für Bauwesen Dipl.-Ing. Peter SCHALLASCHEK wurde ein Versuchsprogramm entwickelt, bei dem geschoßhohe, 2,50 m breite Wandscheiben jenen Belastungen ausgesetzt wurden, die in einem Gebäude im Erdbebenfall an einer zwischen Öffnungen liegenden Wandscheibe auftreten. Dies sind vor allem horizontale Belastungen, wobei die Schubfestigkeit des Mauerwerks auf die Probe gestellt

In einem sogenannten Schubrahmen wurden die Prüfkörper unter vertikaler Last (Druck) und variabler, horizontaler Schubkraft mit auf und abschwellender Intensität bis zum Bruch belastet.

Die Mantelstein-Mauerwerksprüfkörper zeigten hinsichtlich ihres Tragverhaltens klassische Scheibenwirkung und zeichneten sich durch besondere Zähigkeit (Duktilität), bzw. eine starke interne Dämpfung aus, die Aufschaukelungen entgegenwirkt und einen Teil der Erdbeben-energie schluckt; dies ist darauf zurückzuführen, daß der Füllbeton in den Holzspan-Mantelsteinen und –Dämmplatten ein vielfach ausgesteiftes, geschlossenes Gittersystem, bzw. eine kompakte Scheibe bildet..

 Wand-Längsschnitt
Wand-Querschnitt 

 Wand-Waagschnitt


Abb. 3 : Struktur von Mantelsteinwänden

Bei den mit Netzarmierung armierten Prüfkörpern wurde eine beachtliche Steigerung der Duktilität um 50% erzielt, wodurch diese nicht bis zu einem sichtbaren Bruch belastet werden konnten

Ziegel-Mauerwerksprüfkörper zeigten hinsichtlich ihres Tragverhaltens nur geringe Scheibenwirkung.

Die tragischen Erdbebenereignisse in der Türkei und in Griechenland im Jahre 1999 waren für den Arbeitskreis „Naturbaustoffe – Holz-Mantelbeton“ neuerlich Anlaß, an Hand der aufgetretenen Zerstörungen und Schäden die im Jahre 1992 durchgeführte Forschungsarbeit über „Erdbebensicherheit von Mauerwerk“ zu überprüfen und gegebenenfalls neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Deshalb haben Dipl.-Ing. SCHALLASCHEK und Dipl.-Ing. RADHUBER im Auftrag des Arbeitskreises „Naturbaustoffe – Holz-Mantelbeton“ und des VÖB-Verbandes österr. Beton- u. Fertigteilwerke das osteuropäische Erdbebengebiet bereist und dabei folgendes festgestellt :

Massive Zerstörungen und Schäden traten vor allem bei vermörtelten Mauerwerksbauten und Skelettbauten mit „weichen“ Ausfachungen auf.

Mantelbetonbauten und Skelettbauten mit ausreichend dimensionierten und armierten Scheiben wiesen nahezu keine Schäden auf.


Damit wurden die Ergebnisse der Forschungsarbeit „Erdbebensicherheit von Mauerwerk“ (1992) überzeugend bestätigt.

Die Erkenntnisse aus der Forschungsarbeit wurden auch bei der Neufassung der ÖNORM B 4015-1 – „Belastungsannahmen im Bauwesen – Erdbebeneinwirkungen“ berücksichtigt, die 1997 auf Basis der Europäischen Norm ENV 1998 – „EUROCODE 8 – Maßnahmen und Bemessungsregeln zur Ermittlung der Erdbebenbeanspruchbarkeit von Tragwerken“ grundlegend überarbeitet wurde.

Diese ÖNORM hat folgende Zielvorstellungen :

1.   Bauwerke müssen schwache Erdbeben ohne Schäden überstehen
2.   An Bauwerken dürfen nur solche Schäden entstehen, welche die Gebrauchstauglichkeit nicht wesentlich beeinträchtigen.
3.   Um auch einen begrenzten Schutz vor größeren Erdbebeneinwirkungen zu bieten, ist ein duktiles Verhalten des Bauwerks erforderlich. Je mehr plastische Verformungsreserven vorhanden sind, desto geringer ist die Gefahr eines totalen Bauwerkseinsturzes.


Die Berechnungen basieren dabei auf einer Erdbebenbelastung, die mit 90 % Wahrscheinlichkeit innerhalb von 50 Jahren nicht überschritten wird. Aufgrund der Erdbebenforschung in den letzten Jahrzehnten ergeben sich in der neuen ÖNORM für zahlreiche Gebiete, wie z.B. in Wien, deutlich höhere Werte der Seismischen Belastung als bisher angenommen.

Auch unter Beachtung dieser wesentlich verschärften Anforderungen sind in erster Linie Wände aus Holzspan-Mantelsteinen und -Dämmplatten, sowie Skelettbauten mit ausreichend dimensionierten und armierten Scheiben für die Ausführung von erdbebensicheren Gebäuden bestens geeignet.

   
   
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