Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteNii EUROBUILD in SteelDieses Dokument prsentiert bewhrte Lsungen fr die Gestaltung von Industriebauten aus Stahl in Form eines Best-Practice-Leitfadens und richtet sich an Architekten und andere Entwurfsbeteiligte in der frhen Planungsphase. Es wurde als Teil einer Reihe von drei Dokumenten im Rahmen des RFCS-Projektes Euro-Build in Steel (Projekt n RFS2-CT-2007-00029) erstellt. Ziel des Projektes ist, Informationen ber bewhrte Lsungen im Stahlbau zu prsentieren, und einen Ausblick auf die nchste Generation von Stahlbauten zu gewhren. Die weiteren Dokumente behandeln Best-Practice-Lsungen im Bro- und Verwaltungsbau bzw. im Wohnungsbau.Am Projekt Euro-Build in Steel sind folgende Partner beteiligt: ArcelorMittal Bouwen met Staal Centre Technique Industriel de la Construction Mtallique (CTICM) Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA) Labein Tecnalia SBI The Steel Construction Institute (SCI) Technische Universitt DortmundObwohl dafr Sorge getragen wurde, dass alle hierin enthaltenen Daten und Informa-tionen, soweit sie sich auf Tatsachen, anerkannte Praxis oder den Stand der Technik zumZeitpunktderVerffentlichungbeziehen,nachbestemWissenzutreffendsind, bernehmen die Partner im Euro-Build-Projekt und die Gutachter keine Verantwortung fr Fehler oder Fehlinterpretationen dieser Daten und/oder Informationen oder Verluste oder Schden, die aus oder im Zusammenhang mit ihrer Verwendung entstehen.ISBN 978-1-85942-127-7 2008. Technische Universitt DortmundDieses Projekt wurde mit fnanzieller Untersttzung durch die Europische Kommis-sion, Research Fund for Coal and Steel, durchgefhrt Titel: Mors company building, Opmeer / Netherlands Foto: J. und F. Versnel, AmsterdamInhalt01Einleitung01021525334502Entwurfsaspekte03Tragsysteme04Gebudehlle05Nationale Besonderheiten06Fallstudien01Abb. 1.1Stahlrahmenkonstruktion fr ein Freizeitzentrum01 EinleitungHallen sind typische Industriebauten und in fast jedem Gewerbegebiet zahlreichzufinden.IhreQualittwirddurchvieleFaktoren,wiez.B. die Nutzungsanforderungen, die erforderliche Flexibilitt oder dem An-spruch an die Architektur, beeinflusst. Der Werkstoff Stahl erffnet zahl-reiche Mglichkeiten, die Ansprche an eine flexible Nutzung und eine ansprechende Gestaltung zu erfllen.BeiHallenspieltdieWirtschaftlichkeit desTragwerkseinewichtigeRolle.Mit zunehmenderSpannweitesteigtder Anspruch, durch eine optimierte Planung Materialeinsatz,Herstellungskostenund Montageaufwandzuminimieren.Ver-mehrtwerdenGebudesokonzipiert, dass die Energiekosten gesenkt und ein hoherGradanNachhaltigkeiterreicht wird.HallenverwendenStahlkonstruktionen undmetallischeVerkleidungallerArt. DurchdenEinsatzvonStahlknnen groe,sttzenfreieRumegeschaffen werden,dieeffzientundleichtinstand zuhaltensindundanpassungsfhigauf genderteAnsprchereagieren.Der WerkstoffStahlwirdsowohlauswirt-schaftlichen Grnden als auch im Hinblick aufandereAspektewieBrandschutz, Architektur und Nachhaltigkeit gewhlt.Eine Halle ist zumeist kein frei stehender Baukrper,sondernwirddurchangren-zendeBrobereiche,Nebenrumeoder Vordcherergnzt.DamitdieseEle-mentedieeinfacheundklareFormdes Gebudes nicht negativ beeinfussen, ist eine ganzheitliche Planung essentiell.DieselbenEntwurfskonzepteknnenfr unterschiedlicheArtenvonGebuden, einschlielichSport-undFreizeiteinrich-tungen,Industriehallen,Supermrkten, etc. herangezogen werden.DiesePublikationbeschreibtdiege-bruchlichenFormenvonHallenbauten und ihre Palette von Anwendungen in Eu-ropa. Unterschiede, die aufgrund lokaler Bau-undEntwurfspraxis,Verordnungen undVerfgbarkeitvonMaterialienexi-stierenknnen,fndensindimletzten Kapitel.eiNleitUNg01 EUROBUILD in SteelEUROBUILD in Steel 02Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 0202 EntwurfsaspekteHallenbietenRaumfrdieunterschied-lichstenNutzungen.Dieseknnen produktionsbedingtdenEinsatzvon Kranen,schwerenabgehngtenAusr-stungsgegenstndensowiezustzlichen BrofchenoderMezzanine-Etagen beinhalten.Indenletzten30Jahrenwurdenvielfl-tige Tragsystemeentwickelt,diedieKo-stenderStahlkonstruktionimVergleich zur Nutzfche minimieren. Im Gegensatz dazu wurden in letzter Zeit insbesondere frarchitektonischhochwertigeIndus-triebauten vermehrt auch anspruchsvolle Tragwerkerealisiert,z.B.abgespannte Tragwerke und Hohlproflkonstruktionen.BezglichderKonstruktionunddes AussehenseinerHallebietetsichdem IngenieureinbreitesSpektrummg-licher Konfgurationen, um die architekto-nischen Ideen und die funktionalen Anfor-derungen zu realisieren. In der Regel hat eine Halle einen rechteckigen Grundriss, der in Lngsrichtung erweiterbar ist. Der Tragwerksentwurfmussmitdenfunktio-nellenAnforderungeneinschlielichder BelichtungsowiedemEnergiesparkon-zept abgestimmt werden.DiefolgendenHallenformenliefernnur einenberblickbermglichearchitek-tonischeundkonstruktiveLsungen.In den letzten Jahren wurden viele Baupro-jekte fr Messehallen, Bahnhfe, Flugh-fen und Sportarenen realisiert. Diese Art vonProjektenhabenfastimmerbeson-dere Tragstrukturen. Die folgenden allge-meinenEntwurfsprinzipienbeschrnken sich daher auf Standardflle.tragwerkDaseinfachsteverwendeteTragsystem bestehtausSttzenundBindern,ge-gebenenfallsergnztdurchPfettenund Verbnde.DurchVariationderVerbin-dungen zwischen Sttze und Binder und am Sttzenfu kann dieses System fexi-bel an die gegebene Situation angepasst werden. Die am hufgsten verwendeten TragsystemefrHallensindderZwei-gelenkrahmensowieSttzen-Binder-Sy-stem mit eingespannten oder gelenkigen Sttzenfen.Rahmenmitbiegesteifen Eckverbindungen sind in ihrer Ebene sta-bilunderfordernlediglichVerbndefr die Stabilisierung aus der Tragwerksebe-ne heraus.In Abbildung 2.1 sind verschiedene Kon-struktionenbestehendausSttzenund Bindern dargestellt. Abbildung 2.1(a) zeigt ein Beispiel einer pfettenlosen Konstruk-tion, die durch Schubfeldwirkung im Dach und Verbnde in den Wnden ausgesteift wird. In Abbildung 2.1(b) wird durch den EinsatzvonPfettenerreicht,dassdie DacheindeckungnurVertikallastenab-tragenmussundzudemdieSttzweite reduziertist.Architektonischbetrachtet ergibtsicheineunruhigereInnenansicht alsbeiderpfettenlosenKonstruktion. Abbildungen 2.1(c) und (d) zeigen aufge-lste Strukturen, die vor allem bei gre-ren Spannweiten vorteilhaft sind und sich durch groe Filigranitt auszeichnen.Abbildung 2.2 zeigt unterschiedliche Rah-menkonstruktionen mit eingespannten (a) oder gelenkigen (b) Sttzenfen. Einge-spannteSttzenfeknnenvonVorteil sein,wennderBetriebschwererKrane Tragwerk DieGestaltungvonIndustriebautenhngtvonvielenFaktorenab.Der folgende Leitfaden dient dazu, die wichtigsten Einflussfaktoren fr den Entwurf sowie die Vorteile des Stahlbaus aufzuzeigen.02BauphysikLastannahmenEntwurfsbestimmende FaktorenBdenTechnischer AusbauBelichtungEUROBUILD in Steel 03eNtwUrfsasPekte 02(b) Halle mit Pfetten(d) Unterspannte Bindermit Pfetten(a) Halle ohne Pfetten, Dach-aussteifung durch Trapezblech(c) Fachwerktrger und PfettenAbb. 2.1Sttzen- und Binderkonstruktionen(d) Abgespannte Rahmen(b) Zweigelenkrahmenmit Pfetten(a) Eingespannte Rahmen(c) Dreigurtige FachwerkrahmenAbb. 2.2Rahmentragwerke(d) Aufgestnderte Bgenals Fachwerk(c) Bogenkonstruktion alsFachwerk(b) Aufgestnderte Bgen (a) Dreigelenkbgenmit PfettenAbb. 2.3Bogenkonstruktionen(a) Trgerrost aufeingespannten Sttzen(c) Raumtragwerk aufeingespannten Sttzen(b) Abgespannter Rost(d) GekrmmtesRaumtragwerkAbb. 2.4RaumtragwerkeEUROBUILD in Steel 04Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 02(a)Zweigelenkrahmen (b)Rahmen mit gekrmmtem Trger(c)Rahmen mit Mezzanin-Ebene (d)Rahmen mit Kranbahn(e)Zweischiffiger Rahmen(f)Rahmen mit integriertem Broanbau(g)Rahmen mit MansarddachAbb. 2.5Verschiedene Arten von Rahmentragwerkenerforderlich ist, da sie zu geringeren Trag-werksverformungenfhren.Gelenkige SttzenfefhrenzukleinerenFunda-mentenundeinfacherenFupunktkon-struktionen.BeidenBeispielen(c)und (d)liegtdasTragwerkteilweiseauer-halbderGebudehlle.Dieserfordert einesorgfltigeDetaillierungderDurch-dringungspunkte.Aufgrundderaufwn-digen Details ist diese Art des Tragwerks hauptschlich fr Hallen, die auch repr-sentative Zwecke erfllen, geeignet.Bogentragwerke bieten sowohl gnstigen Lastabtragalsaucheinoptischanspre-chendesErscheinungsbild.In Abbildung 2.3(a) ist eine Halle bestehend aus einem Dreigelenkbogendargestellt.Alternativ knnen die Bgen wie in 2.3(b) auch auf Sttzen aufgestndert oder gem 2.3(c) in Fachwerke aufgelst werden.Die bislang beschriebenen Hallenformen sind gerichtete Tragwerke, bei denen der LastabtragentlangdenPrimr-undSe-kundrbauteilenerfolgt.BeidenTrger-rosten und Raumfachwerken werden alle TragelementegleichmigamLastab-trag beteiligt, sie werden als ungerichtete Tragwerkebezeichnet.EinigeBeispiele sind in Abbildung 2.4 dargestellt. Ein Vor-teilderungerichtetenTragwerkeistihre Erweiterbarkeit in beide Richtungen.rahmentragwerkeDieamweitestenverbreiteteBauweise frHallenkonstruktionenindenmeisten europischenLndernistdieRahmen-konstruktion,dasiefrdiegegebene Bauaufgabe ein gnstiges Tragverhalten aufweist.DasKonzeptdiesesTragsy-stemskannaufunterschiedlicheWeise variiertunderweitertwerden,sieheAb-bildung 2.5.ZustzlichzuderPrimrkonstruktion existiert eine Vielzahl von Sekundrbau-teilen,zumBeispieldnnwandigekalt-geformtePfettenundWandriegelsowie TrapezblecheindeckungenundVerbn-de,dieauchzurAussteifungdesGe-samttragwerks beitragen.Das einfache System des Rahmens kann zum Beispiel durch den Einsatz von ge-krmmten Bauteilen oder Cellformtrgern optischansprechendgestaltetwerden (siehe Abbildung 2.8 und 2.9).EineinnovativeLsung,beiderdiebie-gesteifeVerbindungzwischenSttze undBinderdurcheinGelenkundeinen Zugstabersetztwird,istinAbbildung 2.10 dargestellt. Dies fhrt zu einer guten AblesbarkeitdesKraftfusse.Rahmen knnen zudem auch mehrschiffg ausge-bildet werden, wie Abbilddung 2.5(e) und (f)zeigt.Dabeikannentwedereineein-zelneMittelsttzeodereinSttzenpaar angeordnet werden.EUROBUILD in Steel 05eNtwUrfsasPekte 02Abb. 2.7Zweischiffger Rahmen mit Pfetten und Dachverband Quelle: Kingspan LtdAbb. 2.8Rahmenkonstruktion mit gekrmmtem BinderAbb. 2.6Gekoppelte einschiffge RahmenEUROBUILD in Steel 06Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 02Abb. 2.10Innovative Lsung zur Realisierung einer biegesteifen RahmeneckefachwerkeFrweitgespannteHallentragwerke werdenhufgFachwerktrgerverwen-det.DabeikommenC-,H-oderO-Pro-flezumEinsatz.Unterschiedliche Arten vonFachwerktrgernsindinAbbildung 2.11 dargestellt. Die zwei gebruchlisten Formen sind reine Strebenfachwerke (W-Form)undFachwerkemitPfostenund fallenden Diagonalen (N-Form). Bei Kon-struktionen mit Fachwerkbindern wird die Aussteifung in der Regel mittels Verbn-den und nicht durch Rahmentragwirkung erzielt. Es besteht jedoch auch die Mg-lichkeit,auchdieSttzeninFachwerk-bauweiseauszubilden,sieheAbbildung 2.13.Abb. 2.9Rahmenkonstruktion mit CellformtrgernDurchVerwendungvonFachwerken kanneinevergleichsweisehoheSteifg-keit bei minimalem Materialverbrauch er-zielt werden. Neben der Fhigkeit groe Spannweitenzuberbrcken,bieten FachwerktrgerfligranesErscheinungs-bild,welchesinsbesonderevonArchi-tektengeschtztwird,sowiedenVorteil einereinfachenundplatzsparenden Leitungsfhrung.VoraussetzungfrwirtschaftlichesKon-struierenisteinemglichsteinfache AusbildungderKnotenpunkte.DieAus-bildung echter Gelenke ist nicht blich. Durchgeschraubteodergeschweite Verbindungenentstehenmehroderwe-nigersteifeVerbindungen.Diedadurch entstehendenzustzlichenSchnittgr-enwerdenjedochbeiderBemessung des Fachwerktrgers vernachlssigt.EUROBUILD in Steel 07eNtwUrfsasPekte 02Abb. 2.11Unterschiedliche Arten von Fachwerken fr HallentragwerkeAbb. 2.12Fachwerktrger aus Hohlproflen(a) Fachwerktrger - W-Form (b) Fachwerktrger - N-Form (c) Fachwerktrger mit geneigtemt Gurt(f) Fachwerktrger mit gekrmmtem Obergurt und Auskragung(e) Fachwerktrger mit gekrmmtem Obergurt(d) Aufgelster Fachwerktrger (g) Fachwerkbogen mit Zugband (h) Pultdachtrger mit AuskragungEUROBUILD in Steel 08Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 0208Abb. 2.13Fachwerkrahmen mit FachwerksttzenBauphysikwrmeschutzBeiHallenistdieFlchederGebude-hlle im Vergleich zum eingeschlossenen Volumenrelativklein.Diesfhrtzuver-gleichsweise geringen Anforderungen an dieWrmedmmungderGebudehlle. Dennoch spielt auch bei Industriebauten der Wrmeschutz eine bedeutende Rolle, zumeinenaufgrundvon Anforderungen andieBehaglichkeit,zumanderenaus Grnden des Energieverbrauchs.DerWrmeschutzdientbeiHallenvor allemderGewhrleistungeinesange-messenenRaumklimasinAbhngigkeit vonderNutzungdesGebudes.Wh-rendderHeizperiodebestehteineder wichtigstenFunktionenderGebude-hlleinderMinimierungderWrmever-lustevoninnennachauen.Diesgilt insbesondere fr Gebude mit normalen Raumtemperaturen,wiezumBeispiel Einzelhandel,Ausstellungshallenund Freizeitzentren,sowieingeringerem MaeauchfrGebudemitniedrigen InnentemperaturenwieWerkstttenund Lagerrume.KommengrofchigeWandpaneele zumEinsatz,habeninsbesondereWr-mebrckenunddieLuftdichtheitder FugeneinengroenEinfussaufdie EnergiebilanzdesGebudes.Aufeine lckenloseVerlegungderWrmedm-mungistzuachten. Auerdemmssen Zugbeanspruchte konstruktionenDurchdenEinsatzvonabgespannten oderunterspanntenTragsystemenkn-nenweitgespannteTragwerkerealisiert werden,diehohenoptischenundarchi-tektonischen Ansprchen gengen.DieAufteilunginvorwiegendzug-und druckbeanspruchteBauteileermglicht die Ausbildung sehr fligraner Tragwerke. Materialsparende Konstruktionen sind je-dochnichtnotwendigerweisewirtschaft-lich.VorallembeirumlichenTragwer-kenknnendieAnschlusspunktesehr komplexundarbeitsaufwndigwerden. DahersindmglicheAnwendungenfr diese Bauweise in der Regel Hallen, die aucheinenreprsentativenCharakter haben.AbgespannteTragwerkeknnensoge-staltet werden, dass die Sttzen und Ab-spannungen auerhalb der Gebudehlle liegen, wie in Abbildung 2.14 dargestellt. Zwar knnen durch die Verwendung von Abspannungen grere Spannweiten er-zielt werden, es ist jedoch stets zu ber-prfen,obdieseBauweiseimEinklang mitallenfunktionellenAnforderungen steht.SoknnenzumBeispieldieHn-ger und Abspannungen die Nutzung des Auenraumes einschrnken.dieLngs-undQuersteluftdichtver-siegelt werden.ImSommerdagegenistesdie Aufgabe derGebudehlleeinstrahlendeSolar-energievomGebudeinnerenfernzu halten.DersommerlicheWrmeschutz hngt von Gesamtfche und Ausrichtung derTageslichtffnungensowievonder WirksamkeittemporrerSonnenschutz-manahmen ab.feuchteschutzWrmeschutzundFeuchteschutzsind stets eng miteinander verknpft, da Sch-dendurchFeuchtigkeithufgdieFolge fehlenderoderfalschinstallierterWr-medmmung sind. Auf der anderen Seite kannmangelnderSchutzvorFeuchtig-keit dazu fhren, dass durch Kondensati-on Tauwasser in der Konstruktion anfllt, waswiederumAuswirkungenaufdie Wirksamkeit der Wrmedmmung hat.InnerhalbmehrschaligerDach-oder WandkonstruktionenmussdasKon-densationsrisikodurchAnordnungeiner DampfsperreaufderInnenseitekontrol-liertwerden.BeiWandkonstruktionen, dieaufbeidenSeitendampfdichtsind, wiezumBeispielSandwichPaneelen, kann keine Wasserdampfdiffusion auftre-ten. Hier ist jedoch die Luftfeuchtigkeit im Gebudeinnerenzuregeln,z.B.mittels einer Klimaanlage.EUROBUILD in Steel 09eNtwUrfsasPekte 02Abb. 2.14Abgehngte Konstruktion bei der Renault-Fabrik in Swindon, GB, erbaut in den 1980ern. Architekt: Richard Rogers PartnershipschallschutzInalleneuropischenLnderngibtes Mindestanforderungen an die Schalldm-mungvonGebuden.Darberhinaus kann es bei industriell genutzten Gebu-den erforderlich sein, die Schallemission ausMaschinenbetriebnachauenzu begrenzen.InStahlbautenwirdderSchallschutzin ersterLiniedurchdieKonstruktionder Gebudehllegewhrleistet.AlleMa-nahmendesbaulichenSchallschutzes basierenaufdenfolgendenphysika-lischen Prinzipien:Unterbrechung der bertragungs-wege, z.B. in mehrschaligen KonstruktionenSchallabsorption, z.B. durch perfo-rierte Trapezbleche oder KassettenErhhung der Masse eines BauteilsFreinzelne,lokalbegrenzteLrmquel-lenwirdeineAbkapselungempfohlen. ZurDmmungeinesinsgesamthohen Geruschpegelssindschallschluckende Bekleidungen von Wand und Decke sehr effektiv. Beim Einsatz von mehrschaligen KonstruktionenkanndasSchalldm-madurchVariationderakustischwirk-samenMassenahezubeliebigeinge-stelltwerden.AufgrundderKomplexitt diesesThemasistesempfehlenswert, dieHerstellervonSchallschutzlsungen zukonsultieren,dieberSpezialwissen verfgen.BrandschutzAuchwenndieallgemeinenAnforde-rungenderBrandschutzvorschriftenin ganzEuropahnlichsind,gibtesnatio-nale Unterschiede. SobestehenzumBeispielfreineein-geschossigeIndustriehallemiteiner Brandabschnittsgre von 50 x 100 m in denNiederlandenkeineAnforderungen bezglichderFeuerwiderstandsdauer, whrendinFrankreichineinigenFllen 30MinutenundinItalienbiszu90Mi-nutengefordertwerden.InderEntwurf-sphasesolltendiefolgendenAspekte untersucht werden:Fluchtwege (Anzahl der Notaus-gnge, Beschilderung, Anzahl der Treppen, Breite der Tren)Ausbreitung des Feuers (ein-schlielich Feuerwiderstand und Brandverhalten)Rauch- und WrmeabzugAktive Manahmen zur Brand-bekmpfung (Hand-Feuerl-scher, Rauchmelder, Sprinkler, Werksfeuerwehr)Erreichbarkeit fr die FeuerwehrDie AnforderungenandenBrandschutz solltenaufderGrundlagederParame-tererfolgen,diedieBrandentwicklung und-ausbreitungbeeinfussen.Diese umfassen:Brand (Wahrscheinlichkeit eines Brandes, Ausbreitung des Feuers, Branddauer, Brandlast, Intensitt des Feuers,)Lftungsbedingungen (Lftungsff-nungen, Rauchabzugssystem)Brandabschnitt (Art, Gre, Geometrie)TragsystemEvakuierungsbedingungenSicherheit der RettungsmannschaftenGefahr fr die benachbarten GebudeAktive Manahmen zur BrandbekmpfungDieneueGenerationdereurop-ischenVorschriftenerlaubenneben derDurchfhrungvonBrandversu-chenimWesentlichendreiEbenender Brandschutznachweise:Level 1: Klassifkation von Bauteilen mithilfe von TabellenLevel 2: Vereinfachte BerechnungsmethodenLevel 3: Erweiterte BerechnungsmethodenEUROBUILD in Steel 10Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 02lastannahmenBei Entwurf und Bemessung einer einge-schossigenStahlhallesolltendieLasten undLastkombinationen,dieindiesem Abschnittbeschriebenwerden,berck-sichtigtwerden.NutzlastensowieWind- und Schneelasten werden in Eurocode 1 (DIN EN 1991), Teil 1-1, 1-3 und 1-4 an-gegeben. Tabelle 2.1 zeigt die relevanten BeanspruchungeninAbhngigkeitvom untersuchten Bauteil.VertikallastenEigengewichtWenn mglich, sollten die Eigengewichte der eingesetzten Materialien anhand der Herstellerangaben berprft werden. Die GewichteinTabelle2.2knneninder frhen Entwurfsphase als typisch fr Ma-terialien, die fr Dachsysteme verwendet Tabelle 2.1Einwirkungen fr die wichtigsten tragenden BauteileTabelle 2.2Typische Grenordnungen fr das Eigengewicht von DacheindeckungenMaterial Gewicht (kN/m)Stahlproflbleche (einschalig) 0,07 - 0,20Aluminiumproflbleche (einschalig) 0,04Dmmung (Mineralwolle, je 100 mm Dicke) 0,10Dmmung (Schaumkunststoffplatten, je 100 mm Dicke) 0,04Innenschale von Kassetten (0,4 mm 0,7 mm Dicke) 0,04 - 0,07Sandwichelemente (40 mm 100 mm Dicke) 0,10 - 0,15Pfetten (gleichmig ber die Dachfche verteilt) 0,03Stahldeckschicht 0,20Dachabdichtung, dreilagig, beschiefert inkl Klebemasse 0,29Schieferdeckung 0,40 / 0,50Dachziegel 0,60 - 0,80Betondachsteine 0,50 - 0,70Stahlpfannendach einschlielich Lattung 0,15Nr. Einwirkungen Anzusetzen auf1 Eigengewicht Dach, Pfetten, Primrtragwerk, Fundament2 Schnee Dach, Pfetten, Primrtragwerk, Fundament3 SchneeansammlungenDach, Pfetten, (Primrtragwerk), Fundament4 Wind Wand, Dach, Pfetten, Primrtr.,Fundament5 Wind (erhht fr Einzelbauteile) Wand, Dach, Pfetten, Befestigungen5a Wind (erhhter Windsog) Wand, Dach, Pfetten, (Befestigungen)6 Temperatur Gebudehlle, Primrtragwerk7 Anhngelasten Projektabhngig: Dach, Pfetten, Rahmen8 Kranlasten Kranbahn9 Dynamische Einwirkungen Primrtragwerk10 Imperfektionen: Schiefstellung Wandverbnde, Sttzen11 Imperfektionen: Vorkrmmung Dachverbnde, Pfetten, Binderwerden,angesetztwerden.DasEigen-gewichtderStahlrahmenbetrgtinder Regel 0,2 bis 0,4 kN/m verteilt ber die Grundrissfche.Lasten aus der NutzungDieauftretendenLastenhngenstark vonderNutzungdesGebudesabund knnenstarkdifferieren.Esknnen groeEinzellasteninfolgevonabge-hngtenLaufstegen,Kranbahnenund Klimaanlagenauftreten.Diefolgenden LastannahmenknnenfreineVorbe-messung verwendet werden.Gleichmige Nutzlast auf dem gesamten Dach zwischen 0,1 und 0,25 kN/m Grundrissfche abhn-gig von der Nutzung des Gebudes sowie vom Vorhandensein einer Sprinkleranlage.Vernderliche LastenEN 1991-1-1 und -3 defnieren verschie-dene Arten von vernderlichen Lasten fr Dcher:Eine Mindestlast von 0,6 kN/m (Grundrissfche) fr Dcher mit Neigungen kleiner 30 , die nur zu Reinigungs- oder Wartungszwecken betreten werden drfen.Eine konzentrierte Last von 0,9 kN - dies wirkt sich nur auf die Bemes-sung der Dacheindeckung aus.Eine gleichmig verteilte Belastung durch Schnee ber die gesamte Dachfche. Der Wert der Last hngt von der geografschen Lage und der Hhe des Gebudes ber dem Mee-resspiegel ab. Bei mehrschiffgen Rahmen mit geneigtem Dach muss die Bildung von konzentrierten EUROBUILD in Steel 11eNtwUrfsasPekte 02entwurfsbestimmende faktorenallgemeinesVor der detaillierten Planung ist es erfor-derlich, eine Vielzahl von Faktoren zu un-tersuchen, wie zum Beispiel:Optimierte FlchennutzungOptimierte BauzeitErschlieung und SicherheitFlexibilitt in der NutzungkobilanzStandardisierte FertigungSpezialisierte GebudetechnikTechnische GebudeausrstungFreifchengestaltungArchitektonische Qualitt und WiedererkennungswertWrmeschutz und LuftdichtigkeitSchallschutzBestndigkeitBrandschutzLebensdauerNachhaltigkeitRckbau und WiederverwendungIn einem ersten Schritt ist es notwendig, dieerforderlicheGredesGebudes zubestimmenundeinTragwerkskon-zeptzuentwickeln,welchesdieoben genanntenFaktorenbercksichtigt.Die WichtungdereinzelnenFaktorenhngt dabei von der Art des Gebudes ab. So sindzumBeispieldie Anforderungenan einVerteilzentrumanderealsaneine Produktionshalle.Schneelasten an den Tiefpunkten untersucht werden.Eine ungleichmige Belastung durch Schneeverwehungen auf dem Dach infolge Wind. Dabei weht der Wind ber den First des Gebudes und es sammelt sich mehr Schnee auf der Leeseite. Dies ist nur fr Dachneigungen von mehr als 15 zu untersuchen und ist daher bei Industriehallen in der Regel nicht magebend.HorizontallastenWindlastenWindlastensindnachEN1991-1-4an-zusetzen.FrBauteileineinschiffgen Rahmen, bei denen das Verhltnis Hhe:Spannweite kleiner als 1:4 ist, sind sie nur seltenbemessungsrelevant.Windlasten knnen daher in einer Vorbemessung in der Regel vernachlssigt werden, es sei denn,dasVerhltnisHhe:Spannweite ist sehr gro oder der dynamische Druck ist hoch. In diesem Fall ist oft die Bean-spruchungdurchkombinierteWindund Schneelasten bemessungsrelevant.Inzwei-odermehrschiffgenRahmen wirddieDimensionierungderBauteile oftdurcheineLastfallkombinationaus VertikallastenundWindbestimmtwenn beideninnerenSttzenreihenalternie-rend Sttzen ausgelassen werden. Hinzu kommt,dassdieGrederWindlasten darberentscheidenkann,obbeider Schnittgrenermittlung Effekte aus The-orieII.Ordnungbercksichtigtwerden mssen.DieskannderFallsein,wenn groehorizontaleVerformungenander TraufeinKombinationmithohenAxial-krften auftreten.Abhebende Krfte aus knnen die Dach-eindeckung insbesondere an den Gebu-deecken sowie an First und Traufe hoch beanspruchen. In diesen Bereichen kann eserforderlichsein,dieAbstndeder Pfetten und Wandriegel zu reduzieren.ImperfektionenEntsprechendEN1993-1-1istfrver-schieblicheRahmendieWirkungder geometrischenundstrukturellenImper-fektionendurcheinegeometrischeEr-satzimperfektion in Form vonBauteilschiefstellungenBauteilvorkrmmungenzuersetzen.DiegeometrischenErsatz-imperfektionendrfenauchdurchqui-valentehorizontaleErsatzlastenberck-sichtigt werden.Sonstige HorizontallastenJenachProjektmsseneventuellezu-stzlichehorizontaleBelastungenin Erwgunggezogenwerden,wiez.B. Erddruck,Kranlasten,Explosionenund Erdbebenlasten.WindsogWinddruckSchneeEigengewichtErsatzlastaus SchiefstellungWindsogErsatzlast ausSchiefstellungSpannweiteAbb. 2.15Magebende Beanspruchungen eines ZweigelenkrahmensEUROBUILD in Steel 12Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 02UmeinoptimiertesEntwurfskonzeptzu entwickeln, ist eine Bewertung dieser Ein-fussfaktoren auf der Grundlage ihrer Be-deutung je nach Art des Gebudes erfor-derlich. In Tabelle 2.3 wird der Stellenwert der unterschiedlichen Entwurfsparameter in Abhngigkeit von der Gebudenutzung dargestellt. Diese Matrix kann nur als ge-nerelle Entscheidungshilfe dienen, da je-des Projekt einzigartig ist und daher auch dierelativeBedeutungeinzelnerPunkte unterschiedlich sein kann.gemischte Nutzung und Unterteilung in Brand- oder NutzungsabschnitteGrere Hallenbauten werden in zuneh-mendemMaefrgemischteNutzung, d.h.indenmeistenFllenintegrierte Brofchenund/oderSozialrumefr dieMitarbeiter,konzipiert.Esgibtunter-schiedliche Mglichkeiten, diese Flchen innerhalbeinerHalleanzuordnen,siehe Abbildung 2.16:Bei eingeschossigen Hallen durch Innenwnde abgeteilter Raum in-nerhalb des Gebudes. Dieser kann sich auch ber zwei Stockwerke erstrecken.In einem externen Gebu-de, welches direkt an die Halle anschlietBei zweigeschossigen Gebuden teilweise auf der oberen EtageDies fhrt zu besonderen Anforderungen andasEntwurfskonzeptinBezugauf Tragwerke und Bauphysik. Wenn der B-robereichsichaufderoberenEtageei-ner Halle befndet, kann hierfr ein eigen-stndiges Tragwerk ausgebildet werden, welches von der Halle umschlossen wird. IndiesemFallknnenDeckensysteme ausdemGeschobauverwendetwer-den,diehufgaufVerbundkonstrukti-onen basieren, z.B. IFB-Trger. Alternativ kann die Broeinheit auch ber Zugstbe andasHaupttragwerkangehngtwer-den.Dieserfordertbesondere Aufmerk-samkeitbezglichderStabilisierungder angehngten Struktur.Neben dem Entwurf der tragenden Bau-teile erfordern die folgenden Aspekte be-sondere Aufmerksamkeit:Brandschutz:DaBrorumefrdenAufenthalteiner grerenZahlvonMenschenkonzipiert sind,sinddieAnforderungenanden Brandschutzstrenger.WenndieBros sich im oberen Stockwerk des Gebudes befnden,sindzustzlicheFluchtwege erforderlichundaktiveBrandbekmp-fungsmanahmenmsseninBetracht gezogenwerden.DieVermeidungdes Brandberschlagesvoneineminden anderenBrandabschnittkannzumBei-spieldurcheineVerbunddeckeerreicht werden.Tabelle 2.3Wichtige Entwurfsparameter fr IndustriebautenEntwurfsbestimmende FaktorenArt der HalleOptimierte FlchennutzungOptimierte BauzeitErschlieung und SicherheitFlexibilitt in der NutzungkobilanzStandardisierte FertigungSpezialisierte GebudetechnikNachhaltigkeitRckbau und WiederverwendungTechnische GebudeausrstungFreifchengestaltungArchitektur und WiedererkennungswertWrmeschutz und LuftdichtigkeitSchallschutzBestndigkeit LebensdauerHochregallager Industrielle Produktionshallen Verteilzentren Supermrkte Lagerhallen und Khlhuser Kleinere Fabrikanlagen Bros und kleine Fertigungsbetriebe Aufbereitungsanlagen Freizeitzentren Sporthallen Ausstellungshallen Flugzeug- und Wartungshangars LegendeKein Hkchen = weniger wichtig = wichtig = sehr wichtigEUROBUILD in Steel 13eNtwUrfsasPekte 02Abb. 2.16Mglichkeiten fr die Anordnung eines Brobereichs in einer Industriehalle(a)integriert (b)extern (c)im ObergeschossBroHalle HalleBroBro HalleWrmeschutz:Bros haben auch hhere Anforderungen andieWrmedmmung.Inzahlreichen Hallen,dienurzurLagerungvonnicht-empfndlichenWarendienen,istkeine Wrmedmmungerforderlich.InBros ist jedoch ein gewisses Ma an Komfort zugewhrleisten,daheristWrmedm-mungerforderlich.Auchdietrennenden Bauteilezwischenkaltenundwarmen Bereichenmssensorgfltiggeplant werden.Schallschutz:VoralleminIndustriehallenmitlrm-intensivenProduktionsverfahrenmuss einestrikte TrennungzwischenderPro-duktion und dem Bro realisiert werden. DieskannanspruchsvolleLsungen zurGewhrleistungdesSchallschutzes erfordern.FrgroeHallenkanndieUnterteilung inBrandabschnitteeinewichtigeRolle beiderGestaltungspielen,auchwenn eskeineinternenBrofchengibt.Um eine Brandausbreitung zu verhindern, ist die Gre der Brandabschnitte auf einen bestimmten Wert zu beschrnken. Daher sindBrandwndeeinzuplanen,dieeine Feuerwiderstandsdauervonmindestens 90 Minuten aufweisen. Dies ist umso ent-scheidender, wenn in dem Gebude ge-fhrliche Gter vorhanden sind.BdenIn den meisten Fllen werden die Fub-den von Industriehallen von Fahrzeugen befahrenodertragenschwereMaschi-nen.SiesindhohenBelastungenaus-gesetztundmssenabsolutebensein. JenachAnwendungmssenbeider BemessungkonzentrierteBelastungen durchFahrzeuge(Gabelstapler10-150 kN, LKW 10-40 kN, schwere Lkw 50-100 kN),Maschinen,RegalanlagenundBe-hlter in Betracht gezogen werden.Daherhabendiemeistenindustriellen GebudeneineBodenplatteausBeton miteinerMindesthhevon150mm,die aufeinerSchichtausKiesoderSand undKiesmiteinerDickevonebenfalls mindestens 150 mm aufiegt. Bei groen Flchen kann eine Gleitschicht zwischen Unterlage und Beton erforderlich werden, dieinderRegeldurchzweiLagenaus synthetischem Material realisiert wird.technischer ausbauBeiIndustriebautenliegenhufgspe-zielleAnforderungenandietechnische Gebudeausrstung infolge des Betriebs vonMaschinenoderFertigungslinien vor.DieIntegrationdererforderlichenEin-bautensolltebereitsinderfrhen Planungsphasebedachtwerden,um negative Auswirkungen auf das Erschei-nungsbilddesGebudeszuverhindern. InsbesonderemussdiePositionund GrederLeitungenmitdemTragwerk koordiniertunddieAuswirkungenauf einemglichstnatrlicheBelichtungge-prft werden.Durch Verwendung von Cellformtrgern, Fachwerken,etc.kanndertechnische Ausbau auf elegante Art in das Tragwerk integriertundeineinheitlichesErschei-nungsbild des Gebudes erzielt werden.Neben der Anordnung der Leitungen hat auch die Gestaltung von Technikrumen einen groen Einfuss.EinezentraleAnordnungderVer-und EntsorgungbietetdenVorteilderein-fachenWartung.Abbildung4.17zeigt verschiedene mgliche Lsungen fr die Positionierung der Technikrume.InIndustriebautensindinderRegelKli-maanlagenerforderlich.Sieerfordern groeLeitungenundangeschlossene Aggregate wie Ventilatoren und Filter. Der Raumbedarf fr Heiz-und Khlsysteme ist ebenfalls frhzeitig zu bercksichtigen.In vielen Fllen ist eine natrliche Belf-tung fr Industriebauten ausreichend. Mit EUROBUILD in Steel 14Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 02Abb. 4.18Tageslichtverteilung bei unterschiedlichen BelichtungskonzeptenShedsFensterbnderLinienfrmige OberlichterPunktfrmige OberlichterAbb. 4.17Beispiele fr die mgliche Anordnung von Technikrumen und Leitungsfhrung(a) Technikrume separat (b) Technikrume auf dem Dach(c) Technikrume innen (d) Technikrume im UntergeschosszunehmendenHallenabmessungenwird esjedochschwierigerdieverbrauchte Luft zu erneuern und die Wrme aus der Halle abzufhren.Unabhngig von der Hhe des Gebudes liegt der Grenzwert, bei dem eine natr-liche Belftung noch mglich ist, bei einer maximalen Breite von rund 15 m.DererforderlicheLuftaustauschkann durchffnungemimDachuntersttzt werden.DiesorgfltigePositionierungderBe-lftungsffnungenkannauchingr-erenHalleneinenatrlicheBelftung ermglichen.DesWeiterensolltendiefolgendenAs-pekte bercksichtigt werden:Sonnenschutzelemente knnen den Luftwechsel beeintrchtigenAbfhrung von GeruchsentwicklungenKontrolle der LuftfeuchtigkeitKontrolle der LuftdichtheitSchalldmmungBelichtungDie Anforderungen an die Belichtung von Industriebauten sind von der Art der Nut-zung abhngig. Selbst wenn nicht explizit gefordert,istesfrArbeitspltzestets vorzuziehen,einhohesMaannatr-licher Belichtung vorzusehen.Die Artund AnordnungderBelichtungs-ffnungen erlauben eine groe Vielfalt in derarchitektonischenGestaltung.Diese knnenistaucheinenEinfussaufden Tragwerksentwurfhaben.ImDachsind punkt- und linienfrmige Oberlichter gn-gige Lsungen, whrend in Fassaden so-wohl einzelne Fensterffnungen als auch horizontale oder vertikale Fensterbnder zumEinsatzkommen.ffnungenfr natrlicheBeleuchtungknnenimFalle eines Brandes auch fr den Rauch- und Wrmeabzug dienen.Die erreichbare Lichtintensitt von einzel-nenTageslichtffnungenoderLichtbn-derninFassadenistabhngigvonder Entfernung zu den Auenwnden. Durch denEinsatzvonffnungenimDachist eine gleichmigere Tageslichtverteilung mglich, vgl. Abbildung 4.18.tragsysteme 03Lngssaussteifung mit Kreuzverbndenim Dach und Portalrahmen zur ntegrationeines Tores im WandbereichLngssaussteifung mit Kreuzverbndenim Dach und Sonderverband zur ntegrationeines Tores im WandbereichHalle mit Rahmen in Giebelwand undLngssaussteifung mit Kreuzverbndenin Dach und WandHalle mit tragender Giebelwand undLngsaussteifung mit Kreuzverbndenin Dach und Wandmessungenfhren. Auerdemerfordern eingespannteSttzendieAusbildung teurererAnschlussdetailsundwerden daherberwiegendverwendet,wenn groe Horizontalkrfte auftreten. Eine ge-lenkige Ausbildung der Sttzenfe fhrt hingegenzueinergeringerenSteifgkeit desRahmensundsomitzuerhhtem Stahlverbrauch.DieSteifgkeitderRahmeneckewirdoft durchAnordnungvonVoutenerhht. RahmenSttzen und BinderPfetten und VerbndeVerbindungenAbb. 3.1Beispiele fr Aussteifungsmanahmen von Rahmentragwerken aus der RahmenebenerahmenRahmentragwerkesindinderRegel eingeschossigeKonstruktionen,dieaus Sttzen und horizontalen oder schrg lie-genden Riegeln bestehen, welche biege-steif miteinander verbunden sind.RahmenmitgelenkigenSttzenfen werdeninderRegelbevorzugt,dasie imVergleichzueingespanntenStt-zenfenzugeringerenFundamentab-Dieser Abschnitt beschreibt gebruchliche Tragsysteme fr eingeschos-sigeHallen.EswerdensowohlRahmenkonstruktionenmitbiegestei-fenAnschlssenalsauchSystememitgelenkigenKnotenpunktenbe-schrieben. Den Abschluss bilden Angaben zu sekundren Bauteilen und Verbindungen.EUROBUILD in Steel 1503 TragsystemeEUROBUILD in Steel 16Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 03RahmenmitbiegesteifenEckensindin ihrer Tragwerksebenestabilundermg-lichendahereinensttzenfreienRaum, der nicht durch zustzliche Aussteifungs-elementeeingeschrnktwird.DieStabi-litt wird dabei durch die Kontinuittsbe-dingung an den Rahmenecken erreicht.DieStabilittausderTragwerksebene mussindenmeistenFllendurchzu-stzlicheElemente,wiez.B.Verbnde undPfettengewhrleistetwerden.Bei VerwendungvonTrapezblechenkann dieAussteifungdesDachesauchohne zustzlicheVerbndedurchSchubfeld-wirkungrealisiertwerden.FrdieGe-samtstabilittderHalleknnenauch schubsteifeWnde,Kerneundeinge-spannte Sttzen eingesetzt werden.In Rahmenkonstruktionen mit Spannwei-ten von 12 m bis 30 m werden in der Re-gel warmgewalzte Profle der Materialg-te S235, S275 oder S355 verwendet. Die Verwendung von hochfestem Stahl ist in Strukturen,beidenenGebrauchstaug-lichkeitskriterien(d.h.Durchbiegung) oder Stabilitt bemessungsrelevant sind, selten wirtschaftlich.Querschnittesolltenanhochbean-spruchtenStellenmindestensderQuer-schnittsklasse2angehren.Wenneine plastischeTragwerksberechnungdurch-gefhrtwird,mssenKlasse-1-Quer-schnitte verwendet werden. Die Wirkung derNormalkrfteaufdieKlassifzierung derBauteilesolltebercksichtigtwer-den. Allerdings ist in vielen Bauteilen die NormalkraftimVergleichzumBiegemo-ment klein, und daher bei der Einstufung vernachlssigbar.einschiffiger ZweigelenkrahmenEinesderamhufgstenverwendeten TragsystemefreingeschossigeHallen ist der einschiffge Rahmen, wie in Abbil-dung 3.2 dargestellt. Die folgenden Merk-male haben sich als die wirtschaftlichste erwiesen und knnen daher als Anhalts-punktineinerfrhenVorentwurfsphase dienen.Spannweite zwischen 15 und 50 m (25 bis 35 m ist am wirtschaftlichsten)Traufhhe zwischen 5 und 10 m (5 bis 6 m ist am wirtschaftlichsten)Dachneigung zwischen 5 und 10 (6 wird allgemein angenommen)Rahmenabstand zwischen 5 und 8 m (die greren Abstnde treten im Zusammenhang mit greren Spannweiten auf)Vouten an der Rahmenecke und wenn ntig am FirstTabelle 3.1 kann als Bemessungshilfe fr denVorentwurfvoneinschiffgenRah-men verwendet werden. Werden Vouten angeordnet, knnen die Querschnitte fr SttzenundRiegelkleinergewhltwer-den.Voutenwerdenoftausdemselben ProflhergestelltwiederfrdenRiegel verwendet wird.TraufeVoute zur Verstrkungder RahmeneckeDachneigung FirstFirststoRiegelSttzeAbb. 3.2Einschiffger Zweigelenkrahmen mit geneigten RiegelnTabelle 3.1Vorbemessungstabelle fr ZweigelenkrahmenSchneelastSpann-weiteTrauf- hheDach- neigungRahmen-abstandErforderlicher Querschnitt[kN/m] [m] [m] [] [m] Sttze Riegel0.7530.0 6.0 6.0 5.0 IPE 600 IPE 55025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 500 IPE 50020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 450 IPE 45015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 360 IPE 36012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 300 IPE 3001.2030.0 6.0 6.0 5.0 HEA 500 HEA 50025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 600 IPE 55020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 500 IPE 50015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 450 IPE 45012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 360 IPE 3602.0030.0 6.0 6.0 5.0 HEA 650 HEA 65025.0 6.0 6.0 5.0 HEA 550 HEA 55020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 600 IPE 60015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 500 IPE 50012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 400 IPE 400EUROBUILD in Steel 17tragsysteme 03rahmen mit integrierter mezzanin-ebeneBrofchen knnen in eine Rahmenkon-struktionintegriertwerden,indemeine Mezzanin-Ebeneberdieganzeoder TeilederHalleangeordnetwird(siehe Abbildung3.3).Diesekannsogestaltet werden,dasssiedenRahmenstabili-siert. Hufg ist zustzlicher Brandschutz erforderlich.rahmen mit angehngter mezzanin-ebeneBrosknnenauchauerhalbdes Haupttragwerksangeordnetwerden, waszueinerasymmetrischenRahmen-konstruktion fhrt, vgl. Abbildung 3.4. Der grteVorteildieserVarianteist,dass groeSttzenundVoutendieBrof-chennichtbehindern.DieAussteifung der angehngten Struktur erfolgt ber die Rahmenwirkung des Haupttragwerks.rahmen mit konsolen und kranbahnKranehabeneinenwichtigenEinfuss auf die Gestaltung und die Abmessungen vonRahmen.Sieverursachenzustz-liche Vertikallasten sowie erhebliche hori-zontale Krfte, die insbesondere Einfuss aufdieGredesSttzenquerschnitts haben.Hat der Kran nur eine relativ geringe Ka-pazitt(biszuca.20 Tonnen),kanndie KranbahnaufKonsolenandenSttzen befestigtwerden(sieheAbbildung3.5). DieVerwendungeinesZugbandesoder eingespannterSttzenkannzurVerrin-gerungderVerformungenander Traufe Mezzanin-EbeneAbb. 3.3Rahmen mit integrierter Mezzanin-EbeneMezzanin-EbeneAbb. 3.4Rahmen mit angehngter Mezzanin-Ebeneerforderlich sein. Die Verschiebungen auf HhederKranschieneknnenfrdas FunktionierendesKransvonentschei-dender Bedeutung sein.Fr schwere Krne ist es angebracht, die KranbahnaufzustzlicheSttzenabzu-setzen,dieandieRahmensttzeange-bunden und so stabilisiert werden.Kranbahn-KonsoleAbb. 3.5Rahmen mit Kranbahn auf KonsolenEUROBUILD in Steel 18Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 03rahmen mit ZwischensttzeIstdieRahmenspannweitegrerals 30m,undesgibtkeineNotwendigkeit fr einen sttzenfreien Raum, kann eine ZwischensttzedenerforderlichenRie-gelquerschnittunddenHorizontalschub an den Sttzenfen reduzieren, vgl. Ab-bildung 3.6. Dies fhrt zu Kosteneinspa-rungensowohlbeimStahlbaualsauch bei der Grndung.DieseArtvonRahmenwirdmanchmal als gesttzter einschiffger Rahmen be-zeichnet, das Tragverhalten ist aber das eines zweischiffgen Rahmens.rahmen mit ZugbandIneinemRahmenmitZugband(siehe Abbildung3.7),werdendiehorizontalen VerschiebungenanderTraufeunddie MomenteindenSttzenreduziert,dies geschiehtjedochaufKostenderlichten Hhe.BeiDachneigungenvonweniger als 15 entstehen groe Normalkrfte im Riegel und im Zugband.rahmen mit mansarddachEinRahmenmitMansarddachbesteht aus einer Reihe von Riegeln und Vouten, wieinAbbildung3.8dargestellt.Diese Lsungkannverwendetwerden,wenn einegroeSpannweiteerforderlichist, dieTraufhhedesGebudesaberauf ein Minimum reduziert werden muss. Ein MansarddachmitZugbandkanneine wirtschaftlicheLsungsein,wennes notwendigist,dieVerformungenander Traufe zu beschrnken.Abb. 3.6Rahmen mit ZwischensttzeAbb. 3.7 Rahmen mit ZugbandAbb. 3.8Rahmen mit ManssarddachBei greren Spannweitenknnen Hnger erforderlichseinZugbandLichte HheMgliche Position frAbsttzung aus der EbeneZwischensttze*EUROBUILD in Steel 19tragsysteme 03rahmen mit gekrmmtem trgerRahmen mit gekrmmten Trgern (siehe Abbildung 3.9 und Abbildung 2.8) werden oftfrarchitektonischeAnwendungen verwendet.DieRiegelknnendurch Kaltverformung gebogen werden, jedoch kannesbeiSpannweitenvonmehrals 16mausTransportgrndennotwendig sein,Steanzuordnen.Ausarchitek-tonischen Grnden mssen diese Ste sorgfltig detailliert werden.WennzwareingebogenesDachgefor-dertist,derRahmenselbstabernicht gekrmmtseinmuss,kanndieForm des Rahmenriegels alternativ durch eine ReihegeraderElementeangenhert werden.rahmen mit cellformtrgerCellformtrgerknneninRahmenver-wendetwerden(sieheAbbildung3.10 undAbbildung2.9),diesehabendann hufggekrmmteRiegel.Werdenaus TransportgrndenSteerforderlich, sollten diese sorgfltig detailliert werden, umdiearchitektonischeQualittdieser Konstruktionsart zu erhalten.rahmen in giebelwandAm Ende von Gebuden knnen anstel-le von Rahmen, die die volle Spannwei-teberbrcken,auchGiebelsttzenmit aufgelagertemRiegelangeordnetwer-den (siehe Abbildung 3.11). Soll die Halle spter in Lngsrichtung erweitert werden, werden auch hier oft dieselben Rahmen wieimGebudeinnererengewhlt.In Fllen, in denen die Stabilitt der Giebel-wandnichtdurchRahmentragwirkung erfolgt,sindzustzlicheVerbndeoder Schubwnde erforderlich, siehe auch Ab-bildung 3.1.Abb. 3.9Rahmen mit gekrmmtem TrgerAbb. 3.11Rahmenkonstruktion fr GiebelwandGiebel-verbandTrOberkanteFertigfubodenTorffnungAbb. 3.10Rahmen mit CellformtrgerEUROBUILD in Steel 20Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 03sttzen und Bindersttzen- und Binderkonstruktion mit gelenkig gelagerten sttzenBeieinfachenSttzen-undBinder-konstruktionenwerdendieSttzen hauptschlichdurchNormalkrftebe-ansprucht.DiesfhrtzukleinerenStt-zenquerschnittenundermglichtdaher eine grere Nutzfche. Im Vergleich zu RahmenkonstruktionensinddieBiege-momente der Binder grer, was zu gr-erenRiegelquerschnittenfhrt.Dage-lenkige Anschlsse weniger aufwndiger zufertigensindalsbiegesteifeVerbin-dungen,knnendieHerstellungskosten reduziert werden.Um das Tragwerk fr horizontale Lasten zustabilisieren,werdenVerbndein Hallenlngs-undHallenquerrichtunger-forderlich, und zwar sowohl im Dach als auchindenWnden.Daherwirddiese ArtderKonstruktionhufgbeiberwie-gendgeschlossenenHallenverwendet. DieAussteifungmussbereitsimBau-zustandbercksichtigtwerden,gege-benenfallswerdentemporreVerbnde erforderlich.sttzen- und Binderkonstruktion mit eingespannten sttzenBei der Verwendung von eingespannten Sttzensindaufgrundderzustzlich auftretendenBiegemomenteguteBau-grundverhltnisseerforderlich.ImFalle vonSttzenmitgeringenNormalkrften werdengroeundmglicherweiseun-wirtschaftlicheFundamentenotwendig. Bei groen Industriehallen mit schwerem KranbetriebknnendieSttzenauch inFachwerkkonstruktionenaufgelst werden.Im Vergleich zum Zweigelenkrahmen tre-ten grere Momente in den Riegeln und grereseitlicheVerfomungenauf.Die VorteilediesesSystemsliegeninseiner Unempfndlichkeit gegenber Setzungen und der Tatsache, dass es im Falle ei-nerEinspannungumbeideSttzenach-sen sofort nach der Montage ohne zu-stzliche Verbnde stabil ist.Aussteifung des Gesamtsystemsdurch Kreuzverbnde in Dach undWnden, Dachstabilisierung durchTrapezblecheAussteifung durch Kreuzverbndein Dach und WndenAbb. 3.12Aussteifung von Sttzen- und Binderkonstruktionen aus der TragwerksebeneSchneelastSpann-weiteTrauf- hheDach- neigungRahmen-abstandErforderlicher Querschnitt[kN/m] [m] [m] [] [m] Sttze Riegel0.7530.0 6.0 6.0 5.0 IPE 270 HEA 55025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 270 IPE 60020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 240 IPE 50015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 200 IPE 36012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 160 IPE 3001.2030.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 70025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 55020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 270 IPE 55015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 220 IPE 45012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 180 IPE 3602.0030.0 6.0 6.0 5.0 IPE 330 HEA 90025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 70020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 HEA 50015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 240 IPE 50012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 200 IPE 450Tabelle 3.2Vorbemessungstabelle fr Sttzen- und Binderkonstruktionen mit gelenkigen FupunktenTabelle 3.3Vorbemessungstabelle fr Sttzen- und Binderkonstruktionen mit eingespannten FupunktenSchneelastSpann-weiteTrauf- hheDach- neigungRahmen-abstandErforderlicher Querschnitt[kN/m] [m] [m] [] [m] Sttze Riegel0.7530.0 6.0 6.0 5.0 IPE 360 HEA 55025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 IPE 60020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 IPE 50015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 240 IPE 36012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 200 IPE 3001.2030.0 6.0 6.0 5.0 IPE 400 HEA 70025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 330 HEA 55020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 300 IPE 55015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 240 IPE 45012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 200 IPE 3602.0030.0 6.0 6.0 5.0 IPE 450 HEA 90025.0 6.0 6.0 5.0 IPE 360 HEA 70020.0 6.0 6.0 5.0 IPE 330 HEA 55015.0 5.0 6.0 5.0 IPE 270 IPE 50012.0 4.0 6.0 5.0 IPE 220 IPE 450EUROBUILD in Steel 21tragsysteme 03Pfetten und VerbndeEintypischerZweigelenkrahmenmitall seinensekundrenBauteilenPfetten, WandriegelundVerbndeistin Abbil-dung 3.15 dargestellt.Ein Rahmen ist in seiner Tragwerksebene stabil,ausderTragwerksebeneheraus werden jedoch Aussteifungsmanahmen erforderlich.DiesewerdeninderRegel durchVerbndeDach-undWandebene realisiert.IstnureineStrebejeauszu-steifendem Feld vorhanden, muss diese zug-unddrucksteifausgebildetwerden, beiKreuzverbndenwirkendieBauteile in der Regel nur auf Zug. PfettenundWandriegeltragenzumei-nen die Lasten aus der Dach- und Wand-verkleidung ab und stabilisieren den Rah-mengegenBiegedrillknicken.Alternativ knnen ausreichend schubsteife Paneele oder Trapezbleche als Schubfeld ausge-bildetwerdenundsozurStabilisierung des Rahmens beitragen.PfettenPfettenhabendieAufgabe,dieLasten aus der Dacheindeckung an die primren strukturellenElemente,d.h.dieRah-menriegel,weiterzugeben.Auerdem knnensiealsDruckgliederwirken.Bei Rahmenabstndenbiszu7 mkannes wirtschaftlichersein,dieTrapezbleche direkt auf die Rahmen aufzulegen, ohne zustzliche Pfetten zu verwenden.WerdengrereRahmenabstndege-whltverringertsichzumeinendieAn-zahl der primren strukturellen Elemente undFundamente,zumanderenwerden jedoch Pfetten erforderlich. Im Hallenbau werden fr Pfetten sowohl warmgewalzte I-Profle als auch kaltgeformte Profle mit Z-, C-, U-oder Sonderform verwendet, si-ehe Abbildung 3.13.Werden kaltgeformte Pfetten verwendet, werdendieseinderRegelimAbstand vonca.1,5bis2,5mangeordnet.Ein weitererAspekt,derbercksichtigtwer-Blechdicke 1.5 - 3 mmZ-Profil260 mm 240 mm 210 mm 195 mmH175 mm Hhe HHHC-Profilabhngig von H max. 100 mm min. 30 mmmax. 350 mmmin. 80 mm0Blechdicke 1.5 - 4 mmHhe Hmax. 350 mmBlechdicke 1.5 - 4 mmmin. 80 mm0abhngig von H max. 100 mm min. 30 mmU-ProfilHhe HAbb. 3.13Typische kaltgeformten Profle fr Pfetten(a) Auflagerung einer durchlaufenden Walzprofilpfette(b) Endauflager fr Walzprofilpfette(c) Auflagerung fr einer durchlaufenden kaltgeformtem Z-Profil-Pfette(d) Auflagerung fr einer durchlaufenden kaltgeformtem Pfette mit SonderprofilAbb. 3.14Lsungen fr die Verbindung von Binder und PfettenEUROBUILD in Steel 22Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 03(a) Haupttragsystem einer Halle und SekundrbauteilePfettenOKFBSockelZugband (optional,aber nicht blich)2kaltgeformterTraufriegel1Wand-riegel345FundamentFuplatteSttzeRiegelVouteFirststoStellen, an denen der innereGurt von Sttze und Riegelseitlich gehalten wird(b) Stahlbaubersicht der DachkonstruktionDach-verbandkaltgeformtePfettenkaltgeformterTraufriegelggf. Kopfbnderfr TraufriegelZugstangenfalls erforderlich(c) AnsichtWand-verbandZugstangeWand-verband

Wandriegel Abb. 3.15bersicht ber die Komponenten einer RahmenkonstruktionEUROBUILD in Steel 23tragsysteme 03den muss, ist, dass kaltgeformte Pfetten nur eine begrenzte Steifgkeit aufweisen, die zur Stabilisierung des Rahmenriegels gegenBiegedrillknickenherangezogen werdenkann.FrdieVerbindungzwi-schenPfetteundRahmenriegelbieten dieHerstellerhufgzugelasseneL-sungen mit sogenannten Pfettenschuhen an, siehe Abbildung 3.14.Die Montage der primren und sekundr-en Bauteile erfolgt in der Regel unter Ver-wendungMobilkrne,wieinAbbildung 3.16 dargestellt. In Regionen mit erhhter BelastungdurchWindundSchneeund inBereichen,indenendiePfettenzur StabilisierungderRahmenriegelheran-gezogenwerden,wirdhufgeinredu-zierterPfettenabstandgewhlt.Diesist insbesondere im Bereich der Traufe und beimehrschiffgenHallenanderKehle der Fall.Abb. 3.16Montage einer zeitgemen Stahlhalle Quelle: Barret Steel Buildings LtdSchweinhteVouteSteife im Zugbereich(falls erforderlich)warmgewalztes ,-ProfilSchrauben der Festigkeitsklass 8.8 oder 10.9Steife im Druckbereich (falls erforderlich)Kopfplattewarmgewalztes ,ProfilVerbindungenDiedreiwichtigstenVerbindungeninei-ner Rahmenkonstruktion sind diejenigen anSttzenfu,Rahmeneckeundgege-benenfalls am First.FrdieVerbindungvonSttzeundRie-gel werden zumeist geschraubte Verbin-dungen, wie in Abbildung 3.17 dargestellt, verwendet. Um die Querschnittshhe lo-kalzuvergrernunddieTragfhigkeit desAnschlusseszuvergrern,wird hufgeineVouteauseinemWalzprofl ausgeschnittenundandenRiegelan-geschweit. Die Voute wird dabei oft aus demgleichenProflhergestelltwieder Rahmenriegel. In einigen Fllen werden die Sttze und dergevouteteTeildesRiegelsalseine Einheithergestellt.DerTeildesRiegels mitkonstanterhhewirddanndurch eine geschraubte Kopfplattenverbindung angeschlossen.Zur Verringerung der Herstellungskosten istesvorzuziehen,dieRahmeneckver-bindungsozuentwerfen,dasskeine Abb. 3.17Typische Ausbildung der biegesteifen Verbindung an der RahmeneckeEUROBUILD in Steel 24Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 03Steifen erforderlich sind. Dies kann dazu fhren,dassdasVerformungsverhal-ten der Anschlsse, d.h. die Auswirkung aufdieSchnittgrenverteilungunddie Verformungen,beiderBemessungdes Gesamttragwerksbercksichtigtwerden muss.EinVerfahrenzurKlassifzierung derAnschlssesowiezurBerechnung der Rotationssteifgkeit verformbarer An-schlsse wird in EN 1993-1-8 angegeben. Diese Rotationssteifgkeit muss dann bei derRahmenberechnungbercksichtigt werden.DieFirstverbindungwirdoftinhnlicher WeisekonstruiertwiedieRahmenecke, sieheAbbildung3.18.berschreitet dieSpannweitedesRahmensnichtdie GrenzenfrmaximaleTransportabmes-sungen,kannderBaustellenstoam First entfallen, was zu einer Reduzierung der Kosten fhrt.Der Anschlusspunkt am Sttzenfu ist oft einfach gehalten, um an der Schnittstelle zwischen Stahl und Beton grere Tole-ranzenaufnehmenzuknnen. Typische Details sind in Abbildung 3.19 dargestellt. GelenkigeAnschlssewerdendabei bevorzugt,umdieFundamentgrezu minimieren.Tretenjedochvergleichs-weisegroeHorizontallastenauf,wer-denzumeisteingespannteSttzenfe gewhlt.DiedetaillierteGestaltungderVerbin-dungenerfolgtinderRegeldurchden Stahlbau Auftragnehmer. Sinnvoll dimen-sionierte Vouten und Sttzen knnen die Notwendigkeit fr teure Versteifungsma-nahmen in den Anschlssen reduzieren.warmgewalztes RiegelprofilVoute zur Verstrkung(falls erforderlich)Schrauben der Festigkeitsklasse8.8 oder 10.9KopfplatteAbb. 3.18Typische Ausbildung der biegesteifen Verbindung am FirstAbb. 3.19Typische Beispiele fr gelenkige SttzenausbildungengeBUdeHlle 04dachkonstruktionenFrdieDacheindeckungvonIndustrie-bautenkommenunterschiedlicheBau-systemeinFrage.Dieselassensichin einige bergeordnete Kategorien einord-nen, die in den folgenden Abschnitten be-schrieben werden.einschaliges trapezprofildachEinschaligeTrapezprofldcherwerden hufg fr landwirtschaftlich genutzte Hal-len und Industriebauten, bei denen keine Isolierung erforderlich ist, eingesetzt. Sie knnen fr Dcher mit einer Mindestnei-gung von 4 verwendet werden, voraus-gesetzt die Ste und Abdichtungen sind entsprechenddenHerstellerangaben ausgefhrt.DieBlechewerdendirekt andenPfettenundRandtrgernbefe-Dieser Abschnitt beschreibt hufig verwendete Systeme fr Dach- und Wandkonstruktion, die zum einen die Gebudehlle bilden und gleich-zeitigdieHaupttraggliederstabilisierenknnen.Auerdemwerden berwiegend architektonische Aspekte fr Industriebauten wie z. B. die Integration des technischen Ausbaus oder die Beleuchtung diskutiert.stigtundgewhrleisteneineseitliche Halterungderselben(sieheAbbildung 4.1).IneinigenFllenwirdeineDmm-schicht direkt unterhalb der Trapezbleche angeordnet.GenerellwerdenStahltrapezblecheaus verzinktemStahlderSortenS 280 G, S 320 GoderS 275 Ghergestellt.Auf-grund der Vielfalt der Produktformen exi-stieren keine Standardabmessungen. Die StahlblechesindinderRegelzwischen 0,50und1,50mmdick(einschlielich Verzinkung).Abb. 4.1Einschaliges TrapezprofldachDachkonstruktionenWandkonstruktionenBdenTechnischer AusbauBelichtungEUROBUILD in Steel 2504 GebudehlleEUROBUILD in Steel 26Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 04Zweischaliges trapezprofildachZweischaligeMetalldachkonstruktionen besteheninderRegelauseinerInnen-schale,dieandenPfettenbefestigtist, gefolgtvoneinerDistanzkonstruktion (KunststoffhlseundDistanzprofloder aufgestnderteHalteschienen),Dm-mungundeinerAuenschale.Dadie Verbindung zwischen der ueren und in-neren Schale nur eine geringe Steifgkeit aufweist,mssendieInnenschaleund derenBefestigungsogewhltwerden, dasssiealleindieerforderlicheseitliche StabilisierungfrdiePfettengewhrlei-sten. AlternativeFormenderKonstrukti-onmitKunststoffhlseundDistanzprofl oderaufgestnderterHalteschienesind in Abbildung 4.2 und 4.3 dargestellt.In Deutschland ist die Lsung mit aufge-stnderterHalteschienebislangunb-lich. Stattdessen werden Konstruktionen eingesetzt,beidenenunterhalbdesDi-stanzprofls spezielle druckfeste Wrme-dmmung angeordnet wird.Werden die Fugen hinreichend abgedich-tet, so kann die Innenschale als luftdichte Barrierefungieren.Alternativsollteeine luftdichteMembranoberhalbderInnen-schale angeordnet werden.stehfalz-systeme fr dachdeckungenStehfalz-Systeme haben verdeckte Befe-stigungen und knnen in Lngen von bis zu 30 m hergestellt werden. Die Vorteile dieses Systems sind, dass keine Perfora-tion des Bleches erforderlich ist, die zum EindringenvonWasserfhrenknnte, unddasseinerascheMontagemglich ist. DieBefestigungerfolgtmitspeziellen Klipps, die die Elemente vertikal festhal-tenundgleichzeitigeineVerschiebung in Lngsrichtung ermglichen (siehe Ab-bildung 4.4). Der Nachteil liegt in der ge-ringeren Bettung der Pfetten als bei kon-ventionellbefestigtenSystemen.Durch eine korrekt befestigte Innenschale kann nichtsdestotrotzeineausreichendeBet-tung erzielt werden.sandwichelementeSandwichelementebestehenauszwei dnnen Metalldeckschichten, die ber ei-nenDmmstoffkernschubfestmiteinan-derverbundensind.Sandwichelemente zeichnensichaufgrundderVerbundwir-DistanzprofilKunststoff-HlseDmmungAuenschalewarmgewalzter Riegelbzw. PfettennenschaleAbb. 4.2 Zweischaliges Trapezprofldach mit Kunststoffhlse und DistanzproflAuenschaleDmmungnnenschaleSchieneAufstnderungAbb. 4.3 Zweischaliges Trapezprofldach mit aufgestnderter HalteschieneDmmungAuenschaleStehfalz-Klippwarmgewalzter Riegeloder PfetteAbb. 4.4Stehfalzpaneele mit verdeckter BefestigungEUROBUILD in Steel 27geBUdeHlle 04DmmungSandwichelementStehfalz-KlippAbb. 4.5Sandwichelemente mit StehfalzbefestigungkungdurcheinehoheSteifgkeitaus. EsstehensowohlStehfalzbefestigung (siehe Abbildung4.5)alsauchSysteme mitdirekterBefestigungzurVerfgung. Aufgrunddessenergebensichdeut-lichunterschiedlichefederelastische Halterungenfrdiezustabilisierenden Pfetten.SandwichelementefrDcherhabenin der Regel eine Breite von 1000 mm mit Di-cken zwischen 70 und 110 mm, abhngig von der vorgeschriebenen Dmmschicht-dickeundstrukturellenAnforderungen. TrotzdieserrelativdickenElemente,ist dasEigengewichtzwischen11kg/m (40 mm Dicke) bis ca. 18 kg/m (200 mm Dicke)vergleichsweiseniedrig.Sosind dieElementeleichtzuhandhabenund montieren. Mgliche Elementlngen von biszu20mfrDcherundWndeer-mglichen Konstruktionen ohne oder mit nurwenigenSten.Das Ausgangsma-terial fr die ueren Schichten ist in der RegelverzinktesStahlblechmitDicken von 0,4 bis 1,0 mm.DieinnerenSchichtenderSandwiche-lementesindoftliniertodergeschlitzt, spezielleAusfhrungenmitebenen Deckschichtensindebenfallserhltlich. AuerdemsindmikroproflierteDeck-schichten erhltlich, die zwar vollstndig profliert sind, aus einer gewissen Entfer-nungjedochalsebenwahrgenommen werden.EinigeArtenvonOberfchen fr Sandwich-Elemente sind in Abbildung 4.6 dargestellt.DieAnforderungenandenKorrosions-schutz von Sandwichelementen sind die-selben wie fr Stahltrapezblech. Fr den DmmkernwurdenfolgendeLsungen entwickelt:Polyurethan-Hartschaum (PUR)Mineralfaser-DmmstoffPolystyrol (nur in Ausnahmfllen auf-grund schlechterer Dmmwirkung)DieDeckschichtundderIsolierschaum sindwhrendderProduktionundMon-tagesowiederstndigenNutzungdes Gebudesphysiologischunbedenk-lich.DerDmmschichtkernistgeruch-los,freivonFulnisundschimmelre-sistent.Darberhinausbietetergute Recyclingmglichkeiten.EinzentralesThema,dasbeiderGe-staltungvonSandwichelementenzu bercksichtigenist,istderTemperatur-unterschied.DieTrennungderinneren unduerenHautfhrtzuAufheizung undsomitVerlngerungder Auenseite durch die Sonneneinstrahlung.Fr Einfeldtrger bewirkt dies eine Durch-biegung der Elemente. Auch wenn diese nicht zu zustzlichen Schnittgren fhrt, kanndieuereErscheinungderGe-budehlle beeintrchtigt werden.Bei durchlaufenden Elementen treten zu-stzlicheDruckkrfteauf,diezueinem BeulversagenderDeckschichtfhren knnen. Je dunkler die Farbe des Panels, desto hher sind die Druckkrfte. Daher mssenfrdurchlaufendeElementedie NachweiseinfolgederLastfllenTem-peratur im Sommer und Temperatur im Winter unter Bercksichtigung der Farbe durchgefhrtwerden.Aufeuropischer EbenedefniertEN14509(inVorberei-tung)dieBemessungsverfahrensowie dieHerstellungs-undQualittsanforde-rungen an Sandwichelemente.FrweitereInformationensolltendie HerstellervonSandwichelementenkon-sultiert werden.liniertWellprofilmikroprofilierttrapezfrmigprofiliertebenAbb. 4.6Verschiedene Deckschichtausbildungen fr SandwichelementeVorteile von sandwichelementen:Industriell hergestellte Elemente ermglichen kurze Bauzeiten und sind wirtschaftlichGute bauphysikalische EigenschaftenSandwichelemente kn-nen unter nahezu allen Witterungsbedingungen montiert werdenGroe Sttzweiten ermglichen Einsparun-gen beim HaupttragwerkEUROBUILD in Steel 28Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 04Abb. 4.8 Anwendungsbereiche von Verbindungselementen fr unterschiedliche BekleidungenSandwichStahl-Unter-konstruktionSandwichHolz-Unter-konstruktionTrapezStahl-Unter-konstruktionLngssteBlech/BlechQuersteBlech/BlechTyp desVerbindungselementesForm AAZStahl-Informations-Zentrum: Dach und Fassadenelemente aus Stahl - Erfolgreich Planen und Konstruieren,Dokumentation 588, Dsseldorf, 2005spezielle BausystemeDasFlachdacheinerHalleberdeckt einegroeFlcheundistzurSonne ausgerichtet. Aus diesem Grund erhitzen sich Dcher schnell. Dieser Nachteil kann jedochauchalsVorteilgenutztwerden. Eine Membran mit Fotozellen kann in das Dach integriert werden, um Solarenergie zu absorbieren. Hierzu gibt es wirtschaft-licheundleichtzuverarbeitenProdukte auf dem Markt. Auerdem wurde ein Be-kleidungssystem mit integrierten Wasser-rohrenentwickelt,umWrmezuabsor-bieren und zu speichern.VerbindungstechnikVerbindungstechniken umfassen die Ver-bindungenderStahlblecheaufderUn-Abb. 4.7 Membran mit Fotozellen und Wasserkhlung Quelle: Corusterkonstruktion sowie die Verbindung der einzelnen Bleche untereinander.FrdieBefestigungvonStahlblechen werden(selbstschneidende)Schrauben oderNietenverwendet.Beiproflierten BlechenmussdieBefestigungaufder Unterkonstruktionmindestensinjeder zweitenRippeerfolgen.WennTrapez-bleche als Schubfeld eingesetzt werden, mssendieBefestigungensoangeord-netwerden,dasssiedemVerlaufdes Schubfusses entsprechen.BeiSandwichelementenistderEinfuss der Befestigung auf die Tragfhigkeit des Paneelszuberprfen.Abbildung4.8 zeigt die verschiedenen Arten von Befe-stigungselementeninAbhngigkeitvon der Unterkonstruktion.EUROBUILD in Steel 29geBUdeHlle 04Figure 5.10 Horizontal spacing composite panels and long corridors wandkonstruktionenallgemeinesFr die Gestaltung der Auenwnde von Industriebautenexistierenzahlreiche mglicheLsungen.Diehufgsten KonstruktionsartensindinTabelle4.1. dargestellt.AufgrundderhohenQualittsstandards, gnstigenBaukostenunddenkurzen BauzeitenwerdenWandverkleidungen aus Stahlblechen am hufgsten verwen-det.AllgemeinfolgenWandkonstrukti-onen denselben Prinzipien wie Dachkon-struktionen. Die wichtigsten Arten sind:Vertikal verlegte Trapezbleche zwi-schen WandriegelnTrapezbleche oder Kassetten, die horizontal zwischen den Sttzen spannenSandwichelemente horizontal zwischen den Sttzen verlegt unter Verzicht auf WandriegelStahlkassettenprofle zwischen WandriegelnVerschiedeneFormenderWandbeklei-dung knnen zusammen in der gleichen Tabelle 4.1Wandkonstruktionen im IndustriebauPorenbeton SichtmauerwerkStahltrapezprofl (einschalig)Stahlsandwich- elementeStahltrapezprofl (zweischalig)Kassetten- konstruktionFormate & AbmessungenAlle Abmessungenin mmBreite 500 - 750Dicke 100 - 300Lnge bis 7500,je nach Hersteller2 FestigkeitsklassenGB 3,3 / GB 4,4Sonderprofle erhltlichDicke 115Breite 7001050Proflhhe 10-206Lnge bis 24000Blechdicke 0,63-1,5Tafelgren bis 22 mZahlreiche Sonderprofle erhlltlichBreite 1000Dicke 40 - 200Lnge bis 16000Blechdicke 0,55Tafelgren bis 16 mSandwichelemente lnger als 10m werden nicht empfohlenBreite 700 1050Blechdicke 0,63-1,5Lnge bis 24000Wrme- dmmung > 40Dicke 90-300Tafelgren bis 22 mHhe 400 - 600Stege 40-150Blechdicke 0.63-1.5Lnge bis zu 500BauphysikWrmedmmung k [W/m] 150 mmk=0,90240 mmk=0,70k = 3,0840 mmk=0,60120 mm k=0,2040 mmk=0,87140 mm k=0,33Brandverhalten>150mm F180-A>175mm Brandwand115mm = F90 nicht brennbar schwer brennbar bis W90 / F30 bis F30SchalldmmungRw [dB] 36 dB 48 dB 44 dB+ 20 dB 25 dB bis 25 dB bis 46 dB bis 46 dBBaukonstruktionOberfcheporig, Beschichtung erforderlichrauh glatt glatt glatt glattStofestigkeit weniger gut sehr gut weniger gut weniger gut weniger gut weniger gutEigengewicht 200mm=1,44kN/m 115mm=1,95kN/m 0,07-0,20 kN/m 0,1-0,16 kN/m 0,17-0,25 kN/m 0,07-0,20 lN/mAbb. 4.9Horizontal verlegte WandbekleidungFassade verwendet werden, um eine op-tisch ansprechende Wirkung zu erzielen. EinigeguteBeispielesindindenAbbil-dungen 4.9 bis 4.11 dargestellt.ImSockelbereichwirdhufgausGrn-denderStrapazierfhigkeitMauerwerk verwendet, vgl. Abbildung 4.11.Bauen mit Stahl: Stahlbau Arbeitshilfe 44 - Auenwnde fr Hallen, Dsseldorf 1999EUROBUILD in Steel 30Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 04Abb. 4.10Horizontal verlegte Sandwichelemente und FensterbnderAbb. 4.11Sandwichelemente und groe Fensterffnungen mit gemauertem SockelEUROBUILD in Steel 31geBUdeHlle 04Abb. 4.13Typisches Detail einer Brandwand mit Langlchern zur Gewhrleistung der thermischen Ausdehnung im BrandfallLangloch frTemperatur-ausdehnungKnaggeAnschluss-blech WandriegelAbb. 4.12Beispiele fr direkte und verdeckte Befestigung von Sandwichelementen Stahl-Informations-Zentrum: Dach und Fassadenelemente aus Stahl - Erfolgreich Planen und Konstruieren, Dokumentation 588, Dsseldorf, 2005mit verdeckten Schraubenmit zustzlichem Befestigungselement(b) Verdeckte Befestigung (a) Direkte Befestigungmit verdeckten Schraubenmit zustzlichem Befestigungselement(b) Verdeckte Befestigung (a) Direkte BefestigungsandwichelementeSandwichelementefrWndehaben Breitenvon600bis1200mmbeieiner Dicke von 40 bis 120 mm, in einigen Fl-len sogar 200 mm bei Elementen, die in Khlhusern zum Einsatz kommen.WirtschaftlicheErwgungenhabenzu einerzunehmendenVerwendungvon VerbundwerkstoffenundSandwichele-menten gefhrt. Um ein mglichst sthe-tischeErscheinungsbilddesGebudes zuerzielen,gewinnenfolgende Aspekte an Bedeutung:OberfchenbeschaffenheitFarbigkeitDetaillierung der bergngeArt der BefestigungVon einem modernen Gebude erwartet derKundenahezuunsichtbareBefesti-gungenundperfektebergngeander TraufeundandenGebudeecken.Di-rekte Befestigungen werden nach wie vor hufg verwendet, jedoch wurden fr mo-derne Fassadensysteme auch verdeckte Befestigungenentwickelt.DieSysteme umfassensowohlversteckteSchrauben oderzustzlicheElementemitKlipp-Halterungen, siehe Abbildungen 4.5 und 4.12.DurchdenEinsatzdieserzustz-lichenKlipp-Halterungenknnenleich-teDellen,dieinfolgeunsachgemer Montage oder aufgrund von Temperatur-einfssenauftretenknnen,vermieden werden.Fr die Fertigstellung der Fassaden sind an den bergngen zwischen Wand und DachspezielleFormteileerforderlich, diesewerdenvondenHerstellernfr dietypischenDetailsangeboten.Spezi-ellfrhochwertigeFassadenbietendie Herstellergekanteteoderabgerundet Komponentenfrdiebergngezum DachundandenGebudeecken.Die-sespeziellenFormteilemssenvonder gleichen Qualitt sein wie die benachbar-ten Elemente.Brandschutzanforderungen an wndeBefndensichGebudeinderNheei-ner Grundstcksgrenze, fordert die Bau-ordnung, dass die Wandkonstruktion die AusbreitungeinesBrandesaufangren-zendesEigentumverhindert.Brandver-suchehabengezeigt,dasseineReihe vonPaneelartendieseForderungerfl-len knnen, vorausgesetzt, dass sie nach wie vor fest mit der tragenden Konstruk-tionverbundensind.FrweitereRicht-liniensolltemansichandieHersteller wenden.AufgrundderKonstruktion,diefrdie Probekrper im Versuch verwendet wird, halten es einige Hersteller und lokale Be-hrden fr erforderlich, durch Langlcher in den Wandriegeln eine thermische Aus-dehnungzuermglichen.Umsicherzu-stellen,dasshierdurchdieStabilittder Sttze durch das Entfernen der seitlichen HalterungunternormalenBedingungen nicht beeintrchtigt wird, werden die Lan-glcher mit Scheiben aus einem Material ausgefllt,dasbeihohenTemperaturen schmilzt,sodassdieVerschieblichkeit nur im Falle eines Feuers eintritt. Ein Bei-spiel ist in Abbildung 4.13 dargestellt.EUROBUILD in Steel 32Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 04Abb. 4.15Beispiel fr den Einsatz von Farbe bei der Fassade eines modernen IndustriegebudesQuelle: tks-bau-photos.comAbb. 4.16Fassade mit integrierten PhotovoltaikelementenQuelle: tks-bau-photos.comAbb. 4.14Industriehalle mit GlasfassadeQuelle: BAUEN MIT STAHL e.V.andere fassadensystemeFrIndustriebautenknnennochviele andereFassadenmaterialienverwendet werden.HufgwirdzumBeispielGlas fr Fassaden von Hallen eingesetzt, sie-he Abbildung 4.14.Die Wahl einer architektonisch hochwer-tigen Fassade muss nicht automatisch zu hherenKostenfhren.IndemBeispiel in Abbildung 4.14 wurden warmgewalzte ProflefrdasHaupttragwerksowieein standardisiertes Fassadensystem einge-setzt.DurchdieIntegrationvonsolaren GewinnenindieEnergiebilanzkonn-tenauerdemdieUnterhaltungskosten deutlich reduziert werden. Die Unterkon-struktionderFassadeunddieDetails knnen aus bekannten Lsungen fr den Geschobaubernommenwerden,bei denen diese Art von Gebudehllen gn-gige Praxis ist.Eine weitere moderne Art der Gestaltung vonIndustriebautenineinerarchitek-tonischansprechendenArtundWeise istdieVerwendungunterschiedlicher FarbenfrdieFassade.EineVielzahl vonFarben,einschlielichPastell-und Metallictnen,sindbeivielenBlechher-stellernverfgbar.Durcheingeeignetes Farbkonzept kann ein Gebude in seine Umgebungintegriertwerden,wiein Ab-bildung 4.15 dargestellt.AlszustzlicheBesonderheitknnen auchPhotovoltaik-PaneeleindieFas-sade integriert werden. Photovoltaik-Mo-dulemitMulti-Layer-Beschichtungsind wenigerabhngigvomEinfallswinkel derSonnenstrahlenundknnendaher auchfrWnde,beidenenderWinkel zur Sonne ist nicht optimal ist, eine hohe Wirksamkeit erzielen.eNtwUrfsasPekte 05 NatiONale BesONderHeiteN 0505 NationaleBesonderheitenDeutschlandNiederlandeSpanienSchwedenGrobritannienImfolgendenAbschnittwerdennationaleBesonderheiten,dieinden einzelnen Lndern existieren, vorgestellt. Dies sind insbesondere Bau-weisen und -systeme, die zwar nicht flchendeckend in Europa verwen-det werden, aber dennoch als gute Entwurfspraxis gelten.deutschlandtragwerkWieindenmeisteneuropischenLn-dernistauchinDeutschlandderZwei-gelenkrahmendastypischeTragsystem fr Hallen. Die Spannweite des Rahmens variiertbeiVerwendungvonwarmge-walztenodergeschweitenI-Proflen von 12 bis 30 m, wobei Werte zwischen 15und20 mdieRegelsind.Grere SpannweitenwerdendurchdenEinsatz vonFachwerktrgernmglich.Gibtes keineEinschrnkungenausderGebu-denutzungsindmehrschiffgeRahmen mitSpannweitenvon15bis20meine gngigeLsung.AndereTragsysteme, wie Einfeldtrger auf eingespannten Stt-zenaberauchBgen,Trgerrosteoder Schalenspieleneineeheruntergeord-neteRolle.Letzterewerdenhauptsch-lichfrarchitektonischanspruchsvolle Gebude eingesetzt.Der Rahmenabstand betrgt in der Regel zwischen 5 und 8 m, wobei bis zu 10 m mglichsind.DieTraufehhebetrgtin blicherweiseetwa4,5m,wennKrane erforderlich sind knnen aber auch bis zu 8 m notwendig werden.BeiRahmenausWalzproflenwerden indenEckenhufgVoutenangeord-net, um den Materialeinsatz in den hoch belastetenBereichenzukonzentrieren. DieRahmeneckewirdzumeistsoaus-gefhrt,dassderRiegelmittelseiner angeschweiten Stirnplatte an die durch-gehendeSttzegeschraubtwird,wiein Abbildung 3.17 dargestellt. Teilweise wird auch der gevoutete Abschnitt des Riegels zusammenmitderSttzegefertigt.Der Baustellensto erfolgt dann am bergang zwischen gevouteten und konstanten Teil des Riegels. berschreitet die Spannwei-te die maximale Transportabmessungen, ist ein weitere Sto am First erforderlich, vgl. Abbildung 3.18.DachkonstruktionenausTrapezblechen mit und ohne zustzliche Pfetten werden in etwa in gleichem Mae ausgefhrt. Bei den Dchern mit Pfetten geht der Trend vermehrtzurVerwendungvonkaltge-formtenProflen.WerdenTrapezbleche als Schubfeld ausgebildet, knnen sie die Aussteifung des Daches gewhrleisten.DieBemessungerfolgtfastausschlie-lichderart,dassdieBeanspruchungen aus der elastischen Schnittgrenermitt-lungdenelastischoderplastischermit-teltenQuerschnittswiderstndenentge-gengesetztwerden.Dasaktuellgltige Regelwerk DIN 18800, Teil 1-5, ist soweit gebruchlicheHallentragwerkebehan-delt werden, nahezu identisch mit der eu-ropischen Norm EN 1993 1-1 und zeigt nur im Detail Unterschiede.dachkonstruktionenDergrteTeilderDacheindeckungen von Hallenbauten in Deutschland besteht auseinerTragschaleausStahl-Trapez-proflen, die direkt auf den Rahmen oder auf Pfetten aufiegt.Die am meisten verbreitete Art der Dach-deckungfrIndustriehalleninDeutsch-land ist das einschalige Trapezprofldach mit oberseitiger Dmmung, vgl. Abbildung 5.1(a).UmdieEntwsserungsicherzu-stellenisteineNeigungvonmindestens 2 vorzusehen. Diese Art der Dacheinde-EURO-BUILD in Steel 33EUROBUILD in Steel 34Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 05 Best Practice iN eUrOPa - iNdUstrieBaUteN 05ckung ist vergleichsweise kostengnstig, nachteiligistjedochdieAnflligkeitfr mechanischeBeschdigungenderbe-witterten Auenschicht.Zunehmendgewinnenzweischalige Dachkonstruktionen, siehe Abbildung 5.1 (b),anBedeutung,dasieleichtzuun-terhalten sind und eine lange Nutzungs-dauer ermglichen. Weitere Vorteile sind eine hhere Widerstandsfhigkeit gegen BeschdigungenunddiegutenEigen-schafteninBezugaufSchalldmmung undFeuerbestndigkeit.Hufgwird dieInnenschalemitHilfevonspeziellen Klemmhaltern befestigt, so dass die was-serfhrendeEbenenichtperforiertwer-den muss.auenwndeFrAuenwndevonHallenstehenin AbhngigkeitderGebudenutzungund derbauphysikalischenAnforderungen zahlreicheSystemzurVerfgung,siehe Tabelle 4.1.Systeme aus leichten, groformatigen Ta-felnsowieSandwichelementegewinnen heutzutageimmermehranBedeutung. Dieswirdinsbesonderedurchdiege-senkten Brandschutzanforderungen infol-gederEinfhrungderMuster-Industrie-bau-Richtlinie begnstigt. Diese Systeme knnen schnell und nahezu witterungsun-abhngigmontiertwerdenundgewhr-leisten gute Wrmedmmeigenschaften.wrmeschutzInDeutschlandunterscheidetdieEner-gieeinsparverordnung(EnEV2002)zwi-schen Gebuden mit normalen Innentem-peraturenundGebudenmitniedrigen Innentemperaturen(12C