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
VORDACH POS.' I1
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BESTEHENDE DECKE
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BESTEHENDER
UNTERZUG
DETAIL A
BESTEHENDE DECKE
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ANLAGE B
BEISPIEL. FOR NACHTRÄGLICH ANGEBAUTE BALKONE
GRUNDRISS MIT LAGE DER UNTERZUGE
Pos. 3IPB 300
Pos.4IPB 240
Pos. 2IPB 260
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Pos.6 ^(IPB 120 -1-
Flanschplatte300 X200 x 15
m:.t Sn 150
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IPE 300 IPB 450
Schn« ^-^ ,^
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GRUNDRI SS mit Lage des Kamins
ANLAGE 12
1,10 1,10
I PB 200 2IPE 220
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IPE200FERTIGTEIL
SCHNITT B- B
BETONSTÜTZEVORHANDEN
400x400x25
2 IPE 220
AN L.AGE 15
300x 300 x25200x 200x 20
IPB 200
DETAIL A
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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
I PB 240
22.
I PB 300
I-1>A
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SCHNITT A-A SCHN ITT B-B
I PB 2 60
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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
FirdarAWArI 200
1180
—HE220B
Detail A :Anschluß Deckenträger an Unterzug
vorh. I 320
HE 220 B
auffüttern
Detail B :Unterzug an vorh. I 320
80x20x 120
Detail C:Anschluß Unterzug an StützeAusbildung Stützenfuß
120 x120x10
HE 100 B
mit Bn 150 unterstopfen
HE 220 B
AP'ArArAr
IPB380 I PB 380 PB 550e66662,05,06,86 007608000014 660/0606660
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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PB 260
T Pb220
PB 22065060,0169616 MM... a664
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I PB 220
IPB
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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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NEUER ZUSTAND
ANLAGE 37
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FIPB 100
-STÜTZETPB120
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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/ / // //
// //// / • /// // , /// / /‚ // / / // / / // /
// / /// /7 // / // /
// //
----STÜTZE IPB 120
PB 120
KOPFPLATTE
DETAIL „B"
4.00 400 400
Anlage 40
VERSTÄRKUNG EINER HOLZBALKENDECKE
DETAIL„A"
/ // //// /
/// //
/ //
I PE 80/
// /
f //
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
allinl11111'111111IMMIN/lti/Mil tt^! iIM!n1111111111111.111l i i1•11I111111i
UNTERZUG GEBÄLK
UNTERZUG
-HAUPTSTUTZE
UNTERZUG
-HAUP T ZE 304iUFZ
^T.. . H
UNTERZUG GEBÄLK
11.11111111111111.11111111111111111
SCHNITT A-A
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1
A
A N LA(.iE 4b
^
STAHLDECKE AUS TRAPEZ-BLECHEN MIT VERBUNDZWISCHEN BLECHUND BETONPLATTE
^''^►'i/®/% jD" '' rll/,^',t%!^'%/1a'.%!^^%r
ANLAGE 48
STAHLBETONDECKE IM VERBUND MIT DEM STAHLPROFIL
DES QUERRIEGELS FM STAHLSKELETTBAU.
ANLAGE 49
411f4v/^^t
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FLACHDACH MIT TRAPEZBLECHEN.WÄRMEDÄMMUNG UND DAMPF-SPERRE ÜBER DIE UMFASSUNGS-WAND ÜBERSTEHEND.
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1 Tä7tlilllrtL^i^rtlijl^!!St!'iYltlij[li^fiL ?̂,
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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.