3. Hinweise zur Richtlinie 25.04 (DGfdB) und der KOK 2013

13. Wiesbadener PlanerPlaner- und Sachverständigenseminar
Vortrag 19.11.2013
Konstruktionsmöglichkeiten
von Stahlbetonbecken
Systeme, Randbedingungen, Fugen …
Inhalt
1.
Kurzvorstellung Referent
2.
Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
3.
Hinweise zur Richtlinie 25.04 (DGfdB) und der KOK 2013
4.
Beispiele Statischer Systeme
5.
Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
6.
Planungs- und Ausführungsfehler
7.
Becken unter Auftrieb
8.
Fragenklärung
1. Kurzvorstellung Referent
1. Kurzvorstellung Referent
Referent:
Guido Horst
Studium des Bauingenieurwesen an der Fachhochschule Lippe
in Detmold mit Abschluss als Diplomingenieur
18 Jahre Berufserfahrung im Bäderbau
seit 2003:
Geschäftsführender Gesellschafter des
… über 30 Jahre Bäderbau …
1. Kurzvorstellung Referent
Mitglied der Ingenieurkammer Bau NRW
Fachliste bundesweit tätiger Tragwerksplaner
Beratender Ingenieur VBI
Staatlich anerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz
Besondere Tätigkeiten:
Mitglied im Technischen Ausschuss (DGfdB)
Mitglied im Arbeitskreis Bäderbau (DGfdB)
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
Schwimmbecken aus Stahlbeton
mit alternativen
Verbundabdichtungen
z. B.
- Gummiabdichtungsbahn auf
Elastomerkleber und
Oberbelag in Epoxidharzverlegung
- mineralische Abdichtung,
Dichtungsschlämme
auf Reaktionsharzbasis
- Zementäre Abdichtung
- …
mit
Auskleidungen
z. B.
- Folien
- Edelstahl
- (GFK)
- …
als WU-Konstruktion mit hohem
Wassereindringwiderstand
z. B.
- vorgespannt oder
teilweise vorgespannt
- schlaff bewehrt
Vortragsthema
Auf Besonderheiten von
Freibecken wird hier nicht
eingegangen!
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.1.
Themenkomplexe
2.2.
Regelwerke
2.3.
Konstruktion
2.4.
Lagerung
2.5.
Belastungen
2.6.
Rissbreitenbeschränkung
2.7.
Probebefüllung
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.1. Themenkomplexe:
Stahlbeton – Schwimmbecken mit hohem Wassereindringwiderstand (WU)
ohne zusätzliche Abdichtung
- Betontechnologie
- Fugenplanung (detailliert)
- Ausführbarkeit und konstruktive Durchbildung
einschließlich aller Einbauteile
z. B. der Badewassertechnik und Beleuchtung
2.2. Regelwerke:
- Eurocode 2 / EN 1990 - 1999 (DIN 1045 alt)
- Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton
(WU-Richtlinie DAfStb)
- Erläuterungen zur WU-Richtlinie (DAfStb)
- Feuchtetransport durch WU-Konstruktionen (Positionspapier DAfStb)
- Richtlinie 25.04 (DGfdB) Schwimm- und Badebecken aus Stahlbeton
-…
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.3. Konstruktion:
Variante 1
Beckenkonstruktionen umlaufend / allseitig vom
übrigen Gebäude durch Bewegungsfugen getrennt
- zwangsarm
- geringste Rissbildungen
Variante 2
Beckenkonstruktionen monolithisch mit
Beckenumgang / Gebäude verbunden
- Planungen häufig fehlerhaft und
nicht durchgängig konsequent
Hinweis: Kombination mit Schwallwasserbehälter
Weitere statische Betrachtungen siehe Abschnitt 4.
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.3. Konstruktion:
- gleichmäßig starke Sohlplatten (Gefälle)
- unvermeidbare Dickenunterschiede sind schräg zu vouten (formweich)
- Mindestbauteilstärken:
• nach statischer Bemessung
• nach Konstruktionsbedingungen (h > 25 cm):
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.4. Lagerung:
elastisch gebettete Becken
Unterbau
Beispiel:
- Beckensohle
- PE-Folie(n)
- Wärmedämmung
(dauerhaft druckfest)
- Sauberkeitsschicht
- Tragschicht(en)
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.4. Lagerung:
aufgeständerte Becken
Wandschotten / Stützen
Beispiel:
geeignete Gleitlager
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.5. Mögliche Belastungen:
infolge
- Beckenumgang / Gebäude
- Erddruck
- Grundwasser / aufstauendes Sickerwasser
- Beckenfüllung
- Betriebliche Nutzung
- Wasserattraktionen, Sprunganlagen
- ggfs. Bauzustände
- Temperatureinflüsse (Freibäder)
-…
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.6. Rissbreitenbeschränkung:
Gemäß WU-Richtlinie:
gemäß R 25.04 (DGfdB):
w ≤ 0,15 mm !
Empfehlung bei Wasserbehälter mit Überdruck:
(z. B. Filterkammer aus Beton mit 1,3 bar Innendruck)
w = 0,10 mm
2. Anforderungen und Randbedingungen von Stahlbetonbecken
2.7. Probebefüllung:
- Probebefüllung als Dokumentation der Gefügedichtigkeit
- Nach Betonreife / Festigkeit für fcm28 (vgl. 28 Tage 20° C)
- Dauer der Probebefüllung: 14 Tage mit höchstem Wasserstand
• langsam anhebender Wasserstand (ca. 2-3 cm / Std.)
• regulierter Temperaturunterschied zwischen Beton und Füllwasser (± 3°C)
- Hinweise zur zulässigen Rissbreite
• 25 % der Gesamtrisse dürfen größer sein (Quantilwert)!
• Selbstheilung nach erster Wasserbeaufschlagung
- Bei wasserführenden Rissen, zuerst den Wasserstand absenken,
um eine Selbstheilung zu fördern.
• Falls wasserführende Risse bestehen bleiben, müssen diese fachgerecht
verpresst werden.
- Anschließend längere Standzeiten von leeren Becken vermeiden!
3. Hinweise zur Richtlinie 25.04 (DGfdB) und der KOK 2013
3. Hinweise zur Richtlinie 25.04 (DGfdB) und der KOK 2013
Wichtige Unterschiede (zur Zeit) zwischen:
Richtlinien für den Bäderbau
Koordinierungskreis Bäder (KOK)
04 - 2013
und
Richtlinie 25.04
Schwimm- und Badebecken aus Stahlbeton
Dt. Gesellschaft für das Badewesen e.V.
12 - 2011
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DGfdB R 25.04 (12 - 2011):
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DGfdB R 25.04 (12 - 2011):
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Resultierende Betonüberdeckungen:
Richtlinie 25.04 mit Verweis auf DIN 1045
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Richtlinien für den Bäderbau KOK 5. Auflage 04 - 2013:
Abschnitt 22.10.40 Betonüberdeckung
Dieses Maß beträgt für den Bau von Schwimm- und Badebecken
in Abweichung von der DIN 1045 mindestens 5 cm.
Bei Beckenwasser aus Sole- oder Meerwasser ist das Maß auf
mindestens 5,5 cm zu vergrößern.
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Vergleich R 25.04 und KOK 2013:
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Juristische Einschätzung:
1.) DIN 1045
Norm
2.) R 25.04
Richtlinie (weiterführend)
3.) KOK
Fachbuch (untergeordnet)
Besonderheit:
Die KOK 2013 könnte vertraglich vereinbart werden
und wäre damit bindend!
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Weitere Folgen bei höherer Betondeckung
unter Beibehaltung der Wandstärke:
1. Die statische Höhe vermindert sich um 10 mm, welches eine stärkere
Biegebewehrung verursacht und ggfs. höhere Betonstahlkosten.
2. Der Rissbreitennachweis wird für den Betonstahl ungünstiger.
Je größer die Betondeckung um so mehr Betonstahl wird erforderlich, um die
Rissbreite zu begrenzen.
Nach überschläglicher Einschätzung würden Mehrkosten von derzeit
circa 5,- € bzw. 12,- € / qm Bauteilfläche (bei gleichem Stabdurchmesser bzw.
falls ein Durchmesser erhöht werden muss) erforderlich werden.
(Beispiel Beckensohle; bei Beckenwänden circa die Hälfte)
3. Für die Außenseiten sind größere Abstandshalter erforderlich.
Die Dauerhaftigkeit / Langlebigkeit eines WU-Beckens ist maßgeblich
abhängig von den
Betonierarbeiten
+
Nachbehandlung
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Ausführungshinweise im Bäderbau zur Fehlervermeidung (Beispiele):
- Betonieren von Frühjahr bis Herbst:
• langsam erhärtende Betone
• ggfs. Abbindeverzögerer
• niedriger Zementgehalt
• evtl. Begrenzung der Frischbetontemperatur
• ggfs. Austausch Zement gegen Steinkohleflugasche
(Verringerung der Wärmedämmung
- Betonieren in Wintermonaten:
• verlängern der Ausschalzeiten + Nachbehandlung
• Schutz gegen Gefrieren der Randzonen
- Sorgsame Verdichtung:
• Entmischungen des Betons aus Wandfuß verhindern (Fallhöhe)
• Schüttlagen mit Innenrüttler vernadeln (Luftansammlungen)
- Betonzusatzmittel (Verarbeitbarkeit, Verdichtbarkeit)
- Bei starker Sonneneinstrahlung, das Betonieren ab spätem Nachmittag ausführen
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- Die Nachbehandlung ist unabhängig von der Witterung!
• Beton vor Austrocknung schützen
• Besprühen mit Wasser frisch eingeschalter Flächen unterlassen!
(Zwangsspannungen infolge Hydration gering halten)
Besser Foliennachbehandlung oder Curing-Film aufsprühen (und entfernen)
• Nicht mit Wasser bespritzen!
• Mindestdauer der Nachbehandlung nach Tafel 3 verdoppeln:
x2
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Fazit:
 Vertragsbedingungen + geschuldete Leistungen klären
 Noch höhere Betonüberdeckungen (KOK) = höhere Baukosten
 Sorgsame Betonierarbeiten + Nachbehandlung
Häufige Ausführungsfehler führen langfristig zu Undichtigkeiten bzw. Betonschäden
 Achtung bei Betonüberdeckungen der übrigen Betonbauteile,
wie NICHT-BECKEN-BAUTEILE
Hier treten aufgrund der klimatischen Bedingungen
- insbesondere im Bereich von Behältern / Anlagentechnik –
in Beckenumgangsbereichen, an Kellerdecken, -wänden und –stützen,
welche nicht zum Becken gehören,
oftmals starke Beton- und Korrosionsschäden auf.
Für diese NICHT-BECKEN-BAUTEILE sollte mindestens die Expositionsklasse XC 3
mit c = 35 mm oder größer angewandt werden.
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1. Beispiel: Beckenumgang im Kellergeschoss (Baujahr 1973)
Beispiel Punkt 5:
Betondeckung = 20 mm
< Karbonatisierungstiefe = 30 mm
Vorhandene Betonüberdeckungen:
Festgestellte Karbonatisierungstiefen:
Chloridgehalte:
21 bis 30 mm (12 mm Einzelfall)
1 bis 30 mm (50 mm Einzelfall)
0,43 bis 1,18M-% < 0,4
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1. Beispiel: Beckensanierung 2013 (Baujahr 1973)
Ursprünglicher
Ausführungsfehler
Raststufe (flächig):
Vorhandene
Betonüberdeckungen
2 – 15 mm
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2. Beispiel: Sanierung Schwallwasserbehälter = Beckenumgangsplatte
- sandgestrahlt -
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3. Beispiel: Sanierung Stützen im Technikkeller
neben
Gebäudedehnfuge
Becken Beckenumgang
2. Gebäudeteil / Nebentrakt
4. Beispiele Statischer Systeme
4. Beispiele Statischer Systeme
Vorteile:
- zwangsärmste Konstruktion
- geringste Rissentwicklung
- unabhängigste Gebäudearchitektur
Nachteil:
- Bewegungsfuge am Becken
Vorteile:
- zwangsarm
- geringe Rissentwicklung
Nachteil:
- Bewegungsfuge am Becken
auch für senkrecht verschieblich
abdichten
4. Beispiele Statischer Systeme
Vorteil:
- keine Bewegungsfuge am Becken
Nachteile:
- unterschiedliches Schwindverhalten,
wie Frühschwinden (plastisch) und
Trocknungsschwinden (Zementstein)
- erhöhte Zwangsspannungen für
Becken + Decke
Vorteil:
- keine Bewegungsfuge am Becken
Nachteile:
- unterschiedliches Schwindverhalten,
wie Frühschwinden (plastisch) und
Trockenungsschwinden (Zementstein)
- erhöhte Zwangsspannungen für Becken + Decke
- Decken Stützenweiten begrenzt
- DF auch für senkrecht verschieblich abdichten
4. Beispiele Statischer Systeme
Absolutes „No – Go“:
Beckenkonstruktion und Gebäudekonstruktion
durchgängig monolithisch verbunden!
4. Beispiele Statischer Systeme
Beispiel Beckenumgangsplatte:
Variante 1.) - DF am Becken
- Umgangsdecke mit Höhensprung
(und / oder Schwindfeldern)
Folgen bei Variante 2.) - DF zum Gebäudeanschluss
- Bemessung der Rissbewehrung
infolge Zwang für Decke und Beckenwand
(Kosten + Wirtschaftlichkeit?)
- ggf. Anordnung von Dehnfugen
in der Decke (Eckbereiche)
4. Beispiele Statischer Systeme
Zusammenfassung:
- empfehlenswert -
- nur bei kleinen Deckenstützweiten -
Kosten !?
- fehlerträchtig + risikoreich -
- fehlerträchtig + risikoreich -
- planerische und baukonstruktive Konsequenzen -
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenplanung:
- Eine detaillierte Fugenplanung ist immer erforderlich!
- Fugen als räumlich geschlossenes System!
- Eine Kollisionsplanung mit Badewassertechnik und Beleuchtung ist wichtig!
• Rohrdurchführungen
• Zu- und Ablaufsysteme
• Einströmöffnungen
• Lampenkörper
• Bullaugen
• Leistungsführungen im Allgemeinen
Beispiel:
Rohrsystem in der Beckensohle müssen parallel zu den Bewehrungslagen
eingebaut werden. Bewehrung ist entsprechend zu planen!
Querschnittsschwächung = nicht abgedichteter Sollriss
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel Solebecken:
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel Solebecken:
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
- Keine Vouten
(Plattenbemessung)
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel:
Abstandhalter
Einbau von Rohrleitungen in die Beckensohle
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Zulassung Abstandhalter:
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
- Schwimmbecken bis 25 m können in der Regel ohne Dehnfugen ausgebildet werden
DEHNFUGE
ARBEITSFUGE
SCHWINDFUGE
Ausbildung von WU-Becken und Schwallwasserbehältern möglichst ohne Dehnfugen!
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenplanung:
- Die Dehnfugenbreite ist abhängig von der resultierenden Bauwerksverformung
in einer Fuge vr = √(vx² + vy² + vz²)
- Für Ecken und Kreuzungen können Standardformteile verwendet werden
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenplanung:
- Stöße nur geradlinig ausführen
- Durchgängigkeit des Fugenverlaufes beachten / planen
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenplanung:
- Fugenelemente:
• Thermoplast-Fugenbänder (geschweißt)
• Elastomer-Fugenbänder (vulkanisiert)
• Schwindrohre (Fugenband)
• Fugenbelche
• beschichtete Fugenbleche
• Injektionsschläuche
• verschiedene Kombinationen
•…
Verwendbarkeitsnachweis:
Bauaufsichtliches
Prüfzeugnis (abP)
entspr. WU-Richtlinie
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenelemente:
abp-fugenabdichtungen.de
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenelemente:
abp-fugenabdichtungen.de
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel 25 m - Becken:
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel 25 m - Becken:
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel 25 m - Becken:
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel 25 m - Becken:
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenplanung:
Beispiel:
Problemzone Beckenkopf
Verlauf
AF!
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Fugenplanung:
Beispiel:
Problemzone Beckenkopf
(nicht innenliegend!!)
Vorteile ohne Fugenband:
- örtlich kontrollierbar
- evtl. Undichtigkeiten
können lokalisiert werden
- Klare Verantwortlichkeit
bei Mängeln
- Kostenersparnis
5. Fugenplanung
Dehnfugen, Schwindfugen, Arbeitsfugen
Beispiel: Auflagerung des Beckenumganges auf dem Beckenkopf
6. Planungs- und Ausführungsfehler
- Häufig festgestellte Fehler bei Beckenschäden -
Planungsfehler:
- Es wurde kein geschlossenes Abdichtungssystem ausgebildet
- Die Fugenabdichtung fehlt, wurde vergessen oder falsch dimensioniert
- Der Bemessungswasserstand wurde nicht oder nicht richtig eruiert
- Details des Abdichtungssystems (Anschlusspunkte, Stöße, Kreuzungspunkte)
wurden nicht geplant, sondern wurden der Baustelle überlassen
- Der Platzbedarf für Abdichtung wurde bei der Bewehrungsführung nicht
beachtet, zu eng liegende Bewehrung
6. Planungs- und Ausführungsfehler
- Häufig festgestellte Fehler bei Beckenschäden Ausführungsfehler:
- Die Fugenabdichtung ist nicht lagerichtig und –sicher eingebaut
(Konsequenz: Z. B. umgeklappte Fugenbänder, aufgeschwommene Injektionsschläuche oder Quelldichtungen)
- Unplanmäßige nicht abgedichtete Arbeitsfuge, z. B. durch ungewollte Unterbrechung
beim Betonieren (wilde Arbeitsfuge)
- Das Abdichtungssystem (Fugenband, Fugenblech, beschichtetes Fugenblech)
wurde zu tief einbetoniert bzw. nicht tief genug einbetoniert
- Die Abdichtung wurde mechanisch beschädigt
- Stöße, Kreuzungspunkte oder Anschlüsse wurden nicht oder nicht fachgerecht
ausgeführt
- Der Abstand zwischen Abdichtungssystem und Bewehrung ist zu gering
- Die Fallhöhe des Betons beim Betonieren ist zu hoch, der Beton wurde unzureichend
verdichtet
7. Becken unter Auftrieb
7. Becken unter Auftrieb
Beispiel Gründung:
7. Becken unter Auftrieb
Beispiel Schnitt:
DF
AF
DF
DF
DF
AF
GF
- Konsequente Trennung der Becken vom Gebäude!
- Bemessung aller Teilbereiche unter Auftrieb!
- Berücksichtigung aller Lastfallkombinationen!
DF
DF
DF
+
+
+
GF
GF
GF
7. Becken unter Auftrieb
Beispiel Detail:
8. Fragenklärung
Vielen Dank
für
Ihre Aufmerksamkeit!