Heutzutage tauchen bei Umbauten und Sanierungen von Bestandsgebäuden immer wieder Dachkonstruktionen aus Stahlleichtbau- beziehungsweise Stahlrohrbau auf. Ziel dieser Studienarbeit ist es, die unterschiedlichen Systeme dieser Bauweisen mit einer Spannweite von bis zu 16 Metern aufzuarbeiten, damit zukünftig auftretende Dachkonstruktionen einfacher zugeordnet und besser verstanden werden können.
Im Zuge dessen wird auf die Entstehung, die Einsatzmöglichkeiten beziehungsweise die Anwendungsbereiche, sowie die Vor- und Nachteile eingegangen. Des Weiteren soll auf die relevanten DIN-Normen und die Gründe für die geringe Durchsetzung des Stahlleichtbaus eingegangen werden.
Einer der wesentlichen Gründe, warum es den Stahlleichtbau und die dazugehörige DIN 4115 "Stahlleichtbau und Stahlrohrbau im Hochbau" aus dem Jahr 1950 gibt, liegt im natürlichen Bestreben des Menschen. Schon immer versucht der Mensch Abläufe und Gegenstände durch technische Innovationen zu optimieren, um mit geringeren Arbeits- oder Produktionsmitteln eine gleiche Produktionsmenge bzw. um mit gleichen Arbeits- und Produktionsmitteln eine höhere Produktionsmenge zu erstellen.
Dieser sogenannte technische Fortschritt lässt sich ebenso auf alle Fachbereiche des Bauwesens, unabhängig ob Holz-, Massiv- oder Stahlbau, übertragen. Im Bauwesen wird der technische Fortschritt häufig definiert mit einer Verringerung des Gewichtes der Baukonstruktion sowie der Fertigungs- und Montagekosten, bei einer gleichzeitigen Erhaltung oder gar Erhöhung der Tragfähigkeit und des Nutzwertes. Es war daher nur eine Frage der Zeit, bis der Mensch versuchen würde den Stahlbau mit neuen Methoden und Techniken zu verbessern bzw. effizienter zu machen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Problemstellung und Ziel der Studienarbeit
1.2. Gang der Untersuchung
2. Allgemeines zum Stahlleicht- und zum Stahlrohrbau
2.1. Entstehung und historische Entwicklung
2.2. Einsatzmöglichkeiten bzw. Anwendungsbereiche
2.3. Vor- und Nachteile von Stahlleichtbaukonstruktionen
2.3.1. Vorteile
2.3.2. Nachteile
2.3.3. Zwischenfazit und abschließender Vergleich
2.4. Bewertungskriterien für den Stahlleichtbau
3. Stahlbaubestimmungen
3.1. Relevante DIN-Normen für den Stahl, Stahlleicht- und Stahlrohrbau
3.1.1. Berechnungsgrundlagen für Stahl im Hochbau DIN 1050
3.1.2. Vorschriften für geschweißte Stahlhochbauten DIN 4100
3.1.3. Stahlleicht- und Stahlrohrbau im Hochbau DIN 4115
3.2. Zusammenfassung der Merkmale des Stahlleicht- und Stahlrohrbaus
4. Stahldächer
4.1. Grundbegriffe des Daches
4.2. Dachformen
4.3. Allgemeiner Dachaufbau
4.4. Dachkonstruktionen
4.5. Binderarten und Räumliche Tragwerke
4.5.1. Dreieckbinder für Satteldächer
4.5.2. Balkenbinder für Satteldächer
4.5.3. Dreieck- und Balkenbinder für Pultdächer
4.5.4. Räumliche Tragwerke
4.6. Profilarten
4.7. Konstruktionsgrundlagen
4.8. Korrosionsschutz
5. Stahlleichtbau- und Stahlrohrbau-Systeme
5.1. Dachbinder
5.1.1. Jucho-Leichtbaubinder aus Bandstahlprofilen
5.1.2. Dachsparren-Binder veränderlicher Stützweite der Fa. Jucho
5.1.3. Leichtbau-Rahmenbinder aus Bandstahlprofilen
5.1.4. R-Träger aus T-Gurten mit Rundstahlaussteifung
5.1.5. Binder des Wuppermann Systems
5.1.6. Stran-Steel-System
5.1.7. Metsec-Binder
5.1.8. Typendachbinder der Deutschen Röhrenwerke aus geschweißten Stahlrohren
5.1.9. Stall-Typenbinder aus geschweißten Stahlrohren
5.1.10. Doppelwandiger Leichtbaubinder
5.1.11. Polonceau-Binder
5.1.12. Typisierte Konstruktion einer LKW-Garage
5.1.13. Filigran-Binder
5.1.14. Fachwerkbinder nach dem Mannesmann-System
5.1.15. Geschweißte Rundstahlkonstruktionen der Mannesmannröhren-Werke AG
5.2. Räumliche Tragwerke und Skelettkonstruktionen
5.2.1. Tezet-Fertighalle der Fa. Wuppermann
5.2.2. Unistrut-System
5.2.3. Kipszer-Tragwerk
5.2.4. Dolesta-Rahmenbinder
5.2.5. Metsec-Technique-Halle
5.3. Dachdecken
5.3.1. LKT-Decke
5.3.2. Fenestra-Dachplatte Typ Holorib-Decke
5.3.3. Mahon-Dachplatte
5.3.4. Tektal-Dach der Hoesch AG
5.3.5. Stahl-Gips-Dachplatte
5.4. Träger mit Aussparungen
5.5. Sonderkonstruktionen und Sonderlösungen
5.5.1. Leichtbauträger des Herstellers Alexander Siegel
5.5.2. Punktgeschweißter Hohlträger mit X-Querschnitt - Hrst. Alexander Siegel
5.5.3. Kaltprofile mit gelochten Wänden (Dexion-Profile)
5.5.4. X-Träger der Fa. Filigranbau
5.5.5. Dolesta Verbunddachsparren
5.5.6. Einwinkelfachwerk (M.E. Binder)
5.6. Zwischenfazit
6. Mögliche Gründe für eine geringe Durchsetzung des Stahlleichtbaus
7. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Studienarbeit ist es, eine Übersicht über verschiedene Systeme des Stahlleicht- und Stahlrohrbaus für Dachtragwerke mit Spannweiten von bis zu 16 Metern zu erstellen, um deren Einordnung und Verständnis zu erleichtern, wobei gleichzeitig die Entstehung, Vor- und Nachteile sowie die Gründe für deren begrenzte Marktdurchsetzung analysiert werden sollen.
- Historische Entwicklung des Stahlleichtbaus im 20. Jahrhundert
- DIN-Normen und technische Rahmenbedingungen
- Systemübersicht von Stahlleichtbau-Dachbindern
- Räumliche Tragwerke und Dachdecken
- Analyse der Gründe für die geringe Verbreitung gegenüber konventionellen Bauweisen
Auszug aus dem Buch
2.1. Entstehung und historische Entwicklung
Bereits im frühen 20. Jahrhundert ist in Deutschland zu beobachten, dass in verstärktem Maße Bestrebungen unternommen wurden, Leichtkonstruktionen im Stahlbau umzusetzen bzw. auszuführen. Auf die Entwicklung und den Grund für die Entstehung des Stahlleicht- und Stahlrohrbaus wird im Folgenden eingegangen.
Einer der wesentlichen Gründe, warum es den Stahlleichtbau und die dazugehörige DIN 4115 „Stahlleichtbau und Stahlrohrbau im Hochbau“ aus dem Jahr 1950 gibt, liegt im natürlichen Bestreben des Menschen. Schon immer versucht der Mensch Abläufe und Gegenstände durch technische Innovationen zu optimieren, um mit geringeren Arbeits- oder Produktionsmitteln eine gleiche Produktionsmenge bzw. um mit gleichen Arbeits- und Produktionsmitteln eine höhere Produktionsmenge zu erstellen. Dieser sogenannte technische Fortschritt lässt sich ebenso auf alle Fachbereiche des Bauwesens, unabhängig ob Holz-, Massiv- oder Stahlbau, übertragen. Im Bauwesen wird der technische Fortschritt häufig definiert mit einer Verringerung des Gewichtes der Baukonstruktion sowie der Fertigungs- und Montagekosten, bei einer gleichzeitigen Erhaltung oder gar Erhöhung der Tragfähigkeit und des Nutzwertes. Es war daher nur eine Frage der Zeit, bis der Mensch versuchen würde den Stahlbau mit neuen Methoden und Techniken zu verbessern bzw. effizienter zu machen.
Besonders auf Grund der Sparzwänge durch die Kriegswirtschaft wurden Formen von leichten Rohrbauten bereits 1940 durch den Artikel von Fritz Leonhard erwähnt, der ebenso wie E. Neufert und M. Mengeringhausen erhebliches Einsparpotential durch die Übertragung von Leichtbauformen aus anderen Bereichen, wie z.B. der Natur oder der Luftfahrtindustrie, gesehen hat. Er leitete aus dem Querschnitt eines einfachen Strohhalms aus der Natur eine enorme Tragfähigkeit ab und stellte daraufhin in diversen Versuchen verschiedene Querschnitte herkömmlicher Stahlprofile den Rundrohren gegenüber und konnte erhebliche Stahleinsparungen nachweisen. Ebenso beschäftigte sich M. Mengeringhausen schon frühzeitig mit der Bewertung der Effizienz von konstruktiven Systemen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Problemstellung, die Zielsetzung sowie den Gang der Untersuchung der Studienarbeit.
2. Allgemeines zum Stahlleicht- und zum Stahlrohrbau: Hier werden die historische Entstehung, die Anwendungsgebiete, die Vor- und Nachteile sowie grundlegende Bewertungskriterien für den Stahlleichtbau dargelegt.
3. Stahlbaubestimmungen: Dieser Abschnitt behandelt die für den Stahlleichtbau relevanten DIN-Normen und fasst die wesentlichen Merkmale im Vergleich zum herkömmlichen Stahlbau zusammen.
4. Stahldächer: Dieses Kapitel bietet eine Übersicht über die Grundbegriffe, Dachformen, Konstruktionsarten sowie Anforderungen an den Korrosionsschutz für Stahldächer.
5. Stahlleichtbau- und Stahlrohrbau-Systeme: Dieser Hauptteil beschreibt detailliert diverse marktgängige Binder, räumliche Tragwerke, Dachdecken und Sonderkonstruktionen aus der Zeit.
6. Mögliche Gründe für eine geringe Durchsetzung des Stahlleichtbaus: Hier werden wirtschaftliche und historische Gründe analysiert, warum sich die Bauweise trotz technischer Vorteile in Deutschland nur begrenzt durchsetzen konnte.
7. Zusammenfassung und Ausblick: Dieses abschließende Kapitel fasst die zentralen Erkenntnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf mögliche zukünftige Entwicklungen im Leichtbau.
Schlüsselwörter
Stahlleichtbau, Stahlrohrbau, Dachtragwerke, DIN 4115, Leichtbaubinder, R-Träger, Korrosionsschutz, Kaltprofile, Tragwerk, Spannweite, Stahlbau, Baukonstruktion, Fachwerk, Kosteneffizienz, historische Entwicklung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Studienarbeit befasst sich mit der Entwicklung und den technischen Merkmalen von Stahlleichtbau- und Stahlrohrbau-Systemen, die im 20. Jahrhundert für Dachtragwerke konzipiert wurden.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Zentrale Themen sind die historische Einordnung, technische Normen (insbesondere DIN 4115), die Darstellung spezifischer Konstruktionssysteme sowie eine kritische Analyse ihrer mangelnden Marktdurchsetzung.
Welches ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, die verschiedenen Stahlleichtbau-Systeme für Dächer mit Spannweiten bis 16 Meter systematisch aufzuarbeiten, um deren Verständnis zu fördern und ihre Vor- sowie Nachteile besser einordnen zu können.
Welche wissenschaftliche Methodik wurde angewendet?
Die Untersuchung basiert primär auf einer umfassenden Literaturrecherche sowie einer Patentrecherche, um die verschiedenen Konstruktionssysteme technisch zu belegen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Vorstellung zahlreicher technischer Systeme (wie Dachbinder, räumliche Tragwerke und Dachdecken) sowie eine detaillierte Auseinandersetzung mit Sonderkonstruktionen und deren jeweiliger Funktionsweise.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit am besten?
Die Arbeit lässt sich am besten durch Begriffe wie Stahlleichtbau, Dachtragwerke, Leichtbaubinder, Korrosionsschutz, DIN-Normen und Konstruktionseffizienz charakterisieren.
Warum konnte sich der Stahlleichtbau laut Autor nicht breitenwirksam durchsetzen?
Der Autor führt dies vor allem auf eine geringe Anzahl spezialisierter Stahlbaubetriebe gegenüber einer Vielzahl von Holzbaubetrieben, die damals günstigeren Holzpreise und die in Deutschland vorherrschende Skepsis gegenüber neuen Technologien zurück.
Wie unterscheidet sich der Stahlleichtbau technisch vom herkömmlichen Stahlbau?
Der Stahlleichtbau zeichnet sich durch dünnwandige Profile (teilweise unter 1,5 mm), die Verwendung neuartiger Verbindungsmethoden wie Punktschweißung sowie den Einsatz nichtgenormter Stähle höherer Festigkeit aus, während der konventionelle Stahlbau strengere Normvorgaben einhält.
- Quote paper
- Benjamin Schramm (Author), 2019, Stahlleichtbauträger für kurze bis mittlere Spannweiten bei Dachtragwerken. Entwicklungsgeschichte und Übersicht zu konfektionierten Tragwerkselementen, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/535365
