Know How

Die faszinierende Welt der Stützen

Im vorliegenden Know-how-Bereich finden Sie alles, was sie über unsere Stützen wissen möchten. Hier können Sie nachlesen, nach welchen Normen wir rechnen und an welchen Bemessungsgrundlagen wir uns orientieren. Aber natürlich auch, wie wir die Statik und den Feuerwiderstand berechnen. Schritt für Schritt werden Sie durch die Konzeption, Planung bis zur Endbearbeitung Ihres Elements geführt.

  • Spezifikation

    Modellbildung

    Ziel der Modellbildung ist es die reellen Belastungen und Tragwirkung eines Bauteils in ein rechenbares und nachvollziehbares vereinfachtes statisches System zu überführen. Um das Verhalten einer Stütze darzustellen, kann man Tragwerksmodelle mit verschiedenen Genauigkeitsgraden bilden. In der Realität verhält sich die Verformungsfigur einer Stütze je nach Steifigkeitsverhältnissen und Anschlussdetail zwischen Fall 2 und 4.

    Ein genaues Modell zu bilden ist ein komplexer Prozess, in welchem man viele Faktoren berücksichtigen muss (die Steifigkeit der Stütze, die Steifigkeit der Decke, Bodeneigenschaften, etc.) Bei der SACAC benutzen wir ein konservatives, vereinfachtes Modell, das sogenannte Pendelstützen-System. Es wird mit einem Knicklängenbeiwert von 1 (Knickfall 2) gerechnet. Die Bemessung erfolgt mit der aktuellsten international anerkannten Version des Programms PYRUS der Firma CUBUS AG. Dieses Programm hat sich bereits seit langem bewährt und ermöglicht eine konservative, wirtschaftliche und schnelle Bemessung.

    Die Bemessung wird gemäss den aktuellen Schweizer und Deutschen Normen gemacht.

    Bemessungslast

    Die Teilsicherheitsbeiwerte auf der Einwirkungsseite für den Nachweis der Tragsicherheit betragen:

    • ständige Lasten γG = 1.35
    • veränderliche Lasten γQ = 1.50
    • Anprall γacc = 1.00

    Die Bemessungslast einer Stütze ergibt sich somit aus:

    Nd = Gk x 1.35 + Qk x 1.50

    Exzentrizitäten

    Die jeweilge Bemessungsnorm schreibt für die Bemessung von Stützen Exzentrizitäten (Last-Ausmitten) vor. Diese Last-Ausmitten erhöhen die Beanspruchungen auf die Stützen und sind demnach massgebend für die Bemessung.

    Sie werden von SACAC automatisch gemäss Norm berechnet und für die Bemessung angesetzt.

    Kopf- bzw. Fuss-Momente

    Ungleiche Spannweiten oder Steifigkeiten sowie verschiedene Last-Stellungen können Deckenrotationen auslösen welche eine ungünstige statische Wirkung auf die Stützen haben.

    Deshalb müssen Stützen in vielen Fällen neben Normalkräften Nd in kN (kilo-Newton) auch Kopf-Momente in kNm (kilo-Newton-meter) als Einwirkung aufnehmen können. Diese können als Exzentrizität der Normalkraft angegeben werden z.B. ex1 und ey1 oder als Moment Mdx und Mdy in kNm. Kopf-Momente errechnen sich aus den Exzentrizitäten: Mdx = Nd x ey bzw. Mdy = Nd x ex.

    Anprall

    Es gibt gemäss den jeweiligen Bemessungsnormen diverse Anprallfälle welche für die Bemessung berücksichtigt werden müssen.

    Der Projektingenieur kann für andere Fahrzeuge bzw. andere Fahrzeuggeometrien selbstständig Anprallfälle definieren. z.B. Stapler-Anprall.

    Die Anprallkraft wird auf der sicheren Seite liegend immer in die schwächere Achse eines Querschnitts angesetzt.

    Sicherheitsbeiwerte auf der Material-Seite

    Die Widerstandsbeiwerte für die eingesetzten Baustoffe gem. SIA 262 lauten:

    • Betonstahlbeiwert γS = 1.15
    • Betonbeiwert        γC = 1.50
    • Baustahlbeiwert    γS = 1.05
  • Querschnitt definieren

    Nachdem und Bemessunglast definiert sind, wählen Sie die Form und den passenden Querschnitt aus unserem Sortiment.

    Zum Sortiment

  • Statikberechnung SACAC

    Nachdem Sie der SACAC sämtliche benötigten Informationen meist in Form einer Angebotsanfrage übergeben haben, gehen wir an die Berechnung der Statik. Im Folgenden erläutern wir Ihnen, wie wir dies tun und auf welchen Grundlagen wir rechnen.

    Längsbewehrung

    Ausgehend von einem vom Architekten gewünschten Querschnitt berechnet die SACAC für Sie die statisch erforderliche Längsbewehrung.

    Während der Beton den Grossteils des Drucks aufnimmt gewährleistet die Bewehrung die statische Funktion ab dem Moment wo im Querschnitt Zugkräfte aufnimmt.

    Durch ein Kräftepaar im Querschnitt (Druck = Beton, Zug = Stahl) werden Momente übertragen und die Stütze bleibt stabil.

    konstruktive Regeln:

    Der lichte Abstand zwischen parallel verlaufenden Bewehrungsstäben und Spanngliedern soll grösser sein als das Grösstkorn der Gesteinskörnung.

    Querbewehrung

    Die Querbewehrung hat die Funktion das lokale Ausknicken der unter Druck stehenden Längsbewehrung zu verhindern und ummantelt die Längsbewehrung.

    Betonüberdeckung

    Die Betonüberdeckung gewährleistet den dauerhaften Korrosionsschutz (Expositionsklasse) und eine Dämmung vor evtl. auftretenden hohen Temperaturen (Brandfall).

    Im Normalfall ist für Stützen eine Betondeckung cnom von 20mm vorgesehen.

    Die Anforderungen an die Expositionsklassen von Parkingstützen ist gemäss Norm („Bauteile im Sprühnebelbereich von Verkehrsflächen“).

    Hieraus ergibt sich für Normalbetone ein cmin von 25mm.

    Für den von SACAC verwendeten Hochleistungsbeton (C75/90) mit seiner hohen Dichte, einer kleine Permeabilität und einer Wasseraufnahme geringer als 4.0 % können gemäss Bauteilnorm 10mm abgezogen werden und es ergibt sich ein cmin von 15mm.

    Gemäss harmonisierter Produktenorm muss ein Δcdev von +5mm berücksichtigt werden.

    Daraus ergibt sich ein cnom = cmin + Δcdev = 15 mm + 5mm = 20mm.

    Solange keine andere Anforderung gestellt wird wie die oben genannte Expositionsklasse ist demnach für die Stützen eine Betondeckung von 20mm ausreichend.

    In besonderen Fällen kann eine höhere Expositionsklasse und daher auch eine erhöhte Betondeckung erforderlich sein. z.Bsp.:

    • Stützen in Schwimmbädern
    • Stützen in Wasser-Becken
    • Stützen in agressiven Umgebungen z.B. Jauchegruben bzw. Güllegruben

    Brandschutz

    Der zweite Faktor, welcher die Betonüberdeckung beeinflusst ist der Brandschutz. Die Betonüberdeckung ist im rechnerischen Nachweis nur einer von vielen Faktoren.

  • Feuerwiderstand

  • Fussdetail definieren

    Boden

    Fliessmörteldicke

    Das von SACAC empfohlene Produkt ist SIKAGROUT 314 mit einer Schichtdicke von 20mm. Je nach Schichtdicke müssen unterschiedliche Mörtel verwendet werden.

    ACHTUNG: Verarbeitbarkeit bis min. +5°C !!! Im Winter müssen spezielle Massnahmen getroffen werden

    Pressungsberechnung

    Um die Pressungsnachweise gemäss Norm am Fuss führen zu können brauchen wir vom Projektingenieur folgende Angaben:

    • Boden-Stärke oder Vertiegung (Ausbreitung 2:1)
    • Boden-Betonklasse
    • Innen-, Rand- oder Eck-Fall
    • Liegt eine Sütze/Pfahl darunter?

     

    Statikparameter am Fuss

    Pressungsberechnung

    Grundsätzliche Formel:

    = Nd / A

    Die vorhandene Pressung ( ) sollte nicht die Druckfestigkeit des Betons überschritten.

    Bemessungs-Druckfestigkeiten

    Betonklasse

    C25/30

    C30/37

    fcd (N/mm2)

    16.5

    20

    Warum kontrolliert SACAC die Pressung?

    Aufgrund der sehr hohen Druckfestigkeit können die vorfabrizierte Stützen grösse Kräfte mit kleineren Querschnitte aufnehmen. Da der Beton in angrenzenden Bauteilen jedoch eine nicht so hohe Festigkeit aufweist kann eine grosse Kraft durch eine kleine Lasteintragungsfläche problematisch sein.

    Die Druckfestigkeit des Boden- bzw. Decken-Betons kann auf Basis der gültigen Bemessungsnormen aufgrund des lokalen mehrachsigen Spannungszustandes um einen Faktor erhöht werden.

    Wann ist ein besonderes Fussdetail erforderlich?

    Wenn die Betondruckfestigkeit auch nach der Erhöhung gemäss Norm kleiner ist als die vorhandene Pressung ist.

    • Platte: Die Pressung wird geringer, weil die Lasteintragungsfläche grösser ist.
    • Kraft durch Eisen übertragen: Die Pressung wird geringer wegen der Minderung der Kraft.

    Sämtliche Details der SACAC sind eine Kombination von diesen zwei Lösungansätzen.

    Fussdorne

    Der Dorn dient als Montagehilfe.

    In der Regel wird mittig ein Dorn d 20 angeordnet. Bei vorhandenen Stahlplatten wird dieser in der Endbearbeitung angeschweisst. Falls das Fussdetail FD (keine Stahlplatte) zur Anwendung kommt, ist der Dorn um die Einbindetiefe länger und wird einbetoniert (Dübelwirkung).

    Fussplatten

    Bündige Fussplatten

    Im Fall von einem Bewehrungsgehalt über 8% sind gemäss Zulassung „spezielle konstruktive und ausführungstechnische Massnahmen zu ergreifen“ dies geschieht in Form von bündigen Stahlplatten.

    Zusätzlich kann eine bündige Platte erforderlich sein, weil die Statik im FEM-Programm ergibt, dass die lokalen Spannungen zu gross sind. Auch bei 2er oder 3er-Bündel wird die Verankerungslänge vergrössert und es müssen Platten gesetzt werden

    Vorstehende Fussplatten

    Reicht die Stützenfläche nicht aus um den Pressungsnachweis zu führen oder hat die Bodenplatte ein Durchstanzproblem werden vorstehende Fussplatten angeordnet.

    Durch diese Stahlplatten wird künstlich die Stützenfläche bzw. der kritische Rundschnitt in der Bodenplatte vergrössert.

  • Kopfdetail definieren

    Decke

    Pressungsberechnung

    Um die Pressungsnachweise gemäss Norm am Kopf führen zu können brauchen wir vom Projektingenieur folgende Angaben:

    • Decken-Betonklasse
    • Innen-, Rand- oder Eck-Fall
    • Liegt eine Stütze darüber?
    • Ist ein Betonpilz gewünscht?
    • Ist eine Stahlpilz erforderlich? (Durchstanzen)

    Einbindetiefe

    Um die Schalungsarbeiten der Decke zu vereinfach und ein optisch einwandfreies Detail zu erhalten, sollte die Stütze 1 oder 2 cm in die Decke eingebunden werden. Dies wird projektbezogen mit dem Projektingenieur definiert.

    Kopfplatten

    Bündige Kopfplatten

    Im Fall von einem Bewehrungsgehalt über 8% sind gemäss Zulassung „spezielle konstruktive und ausführungstechnische Massnahmen zu ergreifen“ dies geschieht in Form von bündigen Stahlplatten.

    Zusätzlich kann eine bündige Platte erforderlich sein, weil die Statik im FEM-Programm ergibt, dass die lokalen Spannungen zu gross sind. Auch bei 2er oder 3er-Bündel wird die Verankerungslänge vergrössert und es müssen Platten gesetzt werden

    Vorstehende Kopfplatten

    Reicht die Stützenfläche nicht aus um den Pressungsnachweis zu führen oder hat die Deckenplatte ein Durchstanzproblem werden vorstehende Kopfplatten angeordnet.

    Durch diese Stahlplatten wird künstlich die Stützenfläche bzw. der kritische Rundschnitt in der Deckenplatte vergrössert.

    Anschlusseisen

    Bewehrungseisen der Stütze, die in darüberliegende Decken oder Ortbetonwände einbinden, können vertikale Lasten übernehmen und dadurch die Pressungen verringern. Da die Stahlstäbe gerippt sind, geschieht dies über Verbund Stahl / Beton. Gemäss Bemessungsnorm beträgt die Verankerungslänge 50xD für C20/25 und C25/30, 40xD für C30/37 bis C50/60. Falls diese Länge nicht ausführbar ist, kann im Verhältnis der Längen gerechnet werden.

    Kraftdurchleitung

    Bei den Kopfdetails KBA, KBBA,  KVBA, KBAS und KKBA ist eine Lastdurchleitung vorgesehen. Dies bedeutet, dass die Last aus darüberliegenden Stockwerken durch die Betondecke mittels Stahlprofilen geleitet wird. Die Dimensionierung der Stahlteile erfolgt unter Berücksichtigung der maximalen Ausnutzung der Betondruckfestigkeit der Ortbetondecke in diesem Bereich gemäss Norm.

    Betonpilze

    Die SACAC besitzt diverse Schalungen (Stahl) für die Herstellung von Pilzaufbauten auf Stützen (Vouten). Diese passen zu gewissen Stützenabmessungen.

    Statik

    Die SACAC-Pilze sind so ausgelegt, dass sich kein Durchstanzversagen im Pilz einstellen kann. Voraussetzung dafür ist eine monolithische Verbindung mit der Ortbetondecke sodass sich ein massives Bauteil ergibt. Voraussetzung für eine monolithische Verbindung:

    • Pilz-Bewehrung wird in der Decke verankert
    • Oberfläche des Betonpilzes weisst eine Rauigkeit auf, sodass ein Verbund entsteht.

    Die Detailbezeichnung der Betonpilze lautet KK bzw. KKBA

    Stahlpilze

    Stahlpilze sind eine gute und beliebte Massnahme den Durchstanzwiderstand von Decken zu erhöhen ohne die Ästhethik der Decke zu beeinträchtigen.

    Aus der Sicht der SACAC ist bei Stahlpilzen zwingend erforderlich, dass die Stütze eine bündige Kopfplatte aufweist. Diese verhindert das lokale Betonversagen unter den Stegen des Pilzes.

    Die SACAC bemisst die Stärke der bündigen Platte anhand der Geometrie des Pilzes und der Lasten welche aus der Decke über den Pilz und die Kopfplatte direkt in die Stütze eingeleitet werden.

    Die SACAC empfiehlt die Stahlpilze in Abstimmung an das SACAC- Produktionsprogramm in die SACAC zu liefern. Die SACAC schweisst die Pilze dann unter Einhaltung der Toleranzen direkt auf die entsprechende Stütze. Dies vermeidet Verwechslungen und Baustellenschweissungen.

    Transportanker

    Bei jeder Stütze wählen wir den für Sie spezifischen Ansatz für den Transport und die Montage. In Fällen Detail KBA, KBBA, KVBA, KBS, KBAS müssen keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden, da sie direkt an Stahlplatten / Stahlkonstruktionen angehängt werden können.

    In allen anderen Fällen werden Hülsenanker eingebaut.

    Beim Schleuderbeton-Verfahren in Form einer Rd-Hülse und einem V-Anker.

    Die Hülsen, die Stützenbewehrung und die bei der SACAC verwendeten Trichterseil-Ösen sind für das Aufstellen der Stützen (90°Schrägzug) ausgelegt und dimensioniert.

  • Zusatzkomponenten

    Folgende Zusatzkomponenten können bei der SACAC gewählt werden

    • Kantenschutz
    • Oberflächenschutz / Hydrophobierung
    • Elektroeinlagen
    • Blitzschutz / Erdung

     

  • Bestimmung "Finish"

    Platten

    Alle im Endzustand freiliegenden Stahlbauteile werden mit einem einschichtigen Kalt-Zink-Anstrich versehen. Der definitive Korrosionsschutz muss im eingebauten Zustand bauseits erfolgen.

    Auf Kundenwunsch können die Kopf- und Fussplatten feuerverzinkt ausgeführt werden.

    Verpackung

    Für besondere Ansprüche können die Stützen verpackt werden

    Oberflächen

    Der Kunde kann nach Wunsch folgende Oberflächen erhalten

    Klasse Ansprüche / Voraussetzungen Umsetzung SACAC
    BOK 1
    • ohne ausgeprägte Gestaltungsabsicht
    • Element wird auf der Baustelle noch beschichtet
    • Betonagebrauen werden entfernt
    • Lagerung im bewitterten Aussenlager
    BOK 2
     
    • Planung mit einer bestimmten Gestaltungsabsicht
    • Nachbearbeitung aller sichtbar bleibenden Kanten
    • Nachbearbeitung der Oberflächen bei übermässiger Lunkernbildung
    • Schutz der Kanten und Oberflächen mittels geeignetem Hebegerät
    • Lagerung im bewitterten Aussenlager
    • Optimierung der Produktionszeit zur Reduktion der Lagerungszeit (Just-in-time) ->siehe Empfehlungen
    • Schutz der Betonoberfläche vor herunterlaufendem Wasser
      ->siehe Empfehlungen
    • Bemusterung empfohlen ->siehe Empfehlungen

    Empfehlungen

    Um ein normgerechtes BOK 2 Element gewährleisten zu können, ist ein Schutz der Betonoberfläche vor herunterlaufendem Wasser erforderlich.
    Dies betrifft sowohl den Zeitraum der Zwischenlagerung im SACAC-Aussenlager bis zur Auslieferung, den Transport mit dem offenen LKW, die Zwischenlagerung auf der Baustelle, aber auch und ganz besonders, den Zeitraum im eingebauten Zustand bis die nächste Geschossdecke betoniert ist.

    Hydrophobierung

    SACAC empfiehlt die werksseitige Hydrophobierung der Element-Oberfläche, bei welcher keine nachträgliche Beschichtung vorgesehen ist.

    Ein grosser Teil der ausgeschriebenen Sichtbetonelemente wird im Endausbau gestrichen oder lasiert. Deshalb wird die Hydrophobierung nicht automatisch in der Offerte eingerechnet. Wir weisen sie jedoch explizit als optionales Produkt aus.

    Die Verwendung von Abdeckfolien bringt nicht den gewünschten Schutzeffekt. Das sich darunter bildende Kondenswasser und die bei anliegender Folie behinderte Transpiration des Betons bewirken eine nicht reversible Fleckenbildung.

    Just-in-time Produktion

    Aus Erfahrung ist die effizienteste Methode um die Elemente vor Wettereinflüssen (herunterlaufendes Wasser, Regen, Schnee, Tau, Nebel, etc.) bei der Lagerung zu schützen, die Reduktion der Lagerzeit auf das absolute Minimum.  Hierzu planen wir die Betonage der Elemente möglichst zeitnah zur Auslieferung. Dabei ist jedoch folgendes wichtig:

    • Eine genaue Terminplanung
    • Frühzeitige Informationen bei Verzögerungen auf der Baustelle

    Nur so kann eine termingerechte Lieferung mit qualitativ hochwertigen Sichtbetonoberflächen gewährleistet werden.

    Bemusterung

    Auf Kundenwunsch kann ein projektspezifisches Musterelement offeriert und hergestellt werden. Gerne laden wir Sie ein, auch unsere Produktion zu besichtigen.

Willkommen

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ZU SACAC SCHWEIZ

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