Wie wählt man den besten Wandanschluss?

Das erste, was Sharma und seine Statiker-Kollegen im Elematic Design Services-Team bei der Planung von Verbindungen für Fertigteilgebäude berücksichtigen, ist die Frage, wie sich verschiedene Lastarten auf die Struktur auswirken.

Unabhängig davon, ob es sich um horizontale oder vertikale Verbindungen handelt, werden sie von der Axiallast, dem Moment und der Querkraft beeinflusst. Rissbegrenzung und wechselnde Temperaturen sind ebenfalls Teil der Gleichung.

"Wir prüfen, wie sich diese Lasten auf die Struktur auswirken werden, und das bestimmt die Anforderungen an die Verbindungen", erklärt Sharma.

Bei der Verbindung von Elementen wird zwischen Trocken- und Nassfugen unterschieden.

Nassverfugung bedeutet, dass Elemente mit nassem Beton oder Mörtel verbunden werden. Diese Methode wird in der Regel für Fertigteilprojekte in erdbebengefährdeten Gebieten verwendet, sagt Sharma.

"Ein Beispiel für eine Nassfuge ist eine horizontale Verbindung von Wand zu Wand, bei der die Bewehrungsstäbe vom unteren Fertigteil in eine Muffe im oberen Fertigteil geführt werden. Wenn die Wand mit dem Kran abgesenkt wird, wird der Bewehrungsstab automatisch in die Muffe eingeführt, und das Verpressen erfolgt dann auf der Baustelle."

Bei einer Trockenfuge werden zwei Wandplatten miteinander verbunden, in der Regel mit Stahlplatten, die auf der Baustelle verschraubt oder verschweißt werden. Wie der Name schon sagt, muss auf der Baustelle nicht betoniert werden. Beton hat eine gute Feuerbeständigkeit, aber Stahl neigt dazu, schnell zu schmelzen, so dass für trockene Verbindungen geeignete Brandschutzmaßnahmen erforderlich sind.

"Unabhängig von der Art der Verbindung, für die wir uns bei einem Projekt entscheiden, wird jede Verbindung allen Kategorien von Kräften ausgesetzt sein, und der Ingenieur muss sicherstellen, dass die Verbindung diesen Kräften standhalten kann.

Wandplatten werden in zwei Richtungen miteinander verbunden: Horizontal verbundene, übereinander liegende Fertigteile, in der Regel verschiedene Stockwerke eines Gebäudes. Sie sind so konstruiert, dass sie die Last tragen, die von oben nach unten auf die übereinander liegenden Wandelemente einwirkt.

Vertikale Verbindungen hingegen verbinden die Elemente an den Seitenkanten.

Sie sind beide wichtig, aber Bauingenieure achten besonders auf die horizontalen Fugen.

"Wenn eine horizontale Verbindung versagt, bricht natürlich das darüber liegende Element zusammen, was wiederum zum Einsturz des darüber liegenden Elements führt, und so weiter. Nach und nach wird die gesamte Struktur zusammenbrechen", sagt Sharma.

Er vergleicht die Bedeutung der horizontalen Fugen mit allen vertikalen Elementen in einem Bauwerk, wie z. B. Säulen und Wänden. Horizontale Elemente wie Balken und Böden sind natürlich auch wichtig, aber sie können im Falle eines Versagens in der Regel lokal repariert werden.

Hochhäuser in mittlerer bis hoher Erdbebenzone erfordern starke Verbindungen. Aufgrund des hohen Drucks, der an den Enden der Wand entsteht, sind doppelte Lagen von Dübeln (vorstehende Stäbe) erforderlich, um von der unteren Wand zur oberen Wand zu gelangen.

Die Nassbetonierung auf der Baustelle erfolgt nicht nur innerhalb der Wandfuge, sondern setzt sich über die Bewehrungsmatten der gesamten Decke fort und bildet die Membran. Alle verschiedenen Fertigteile - Wände, Stützen, Träger und Decken - sind mit Bewehrungsvorsprüngen versehen, die vor dem Betonieren der Decke in die Schlitzwand gebogen werden.

Die Membran fungiert als verbindendes Element und stellt sicher, dass alle Fertigteilelemente dieser Etage als eine Einheit wirken, wenn sie seitlichen Kräften ausgesetzt sind, die beispielsweise durch ein Erdbeben oder Wind erzeugt werden. Bauingenieure bezeichnen dies als emulatives Verhalten, da es das Verhalten einer gleichwertigen Ortbetonkonstruktion nachahmt.

Da die Schwerkraftbelastung geringer ist, sind für die Lastabtragung nicht zwei Lagen von Dübeln erforderlich, die von der unteren zur oberen Wand ragen. Mit einer Lage Mitteldübel können Hohlkörperplatten auf der Oberseite der Wand aufliegen und benötigen daher keine Leiste.

Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von vertikalen Fugen: Eine erdbeben- und windbeständige Fuge, die das Verhalten einer einzelnen, vor Ort gegossenen Wand nachahmt, und eine Fuge, die zwei separate Wände verbindet.

Sharma und der Rest des Elematic Design Teams sind in Indien ansässig, einem Land mit hoher seismischer Aktivität. Sharma hat zwar das Erdbebenrisiko im Blick, erinnert uns aber auch daran, dass die Konstruierbarkeit ein Hauptanliegen ist.

"Wir müssen den Bauablauf im Auge behalten, um sicherzustellen, dass die vertikale Fuge in einer solchen Art von Fuge, in der das nachahmende Verhalten erreicht werden soll, keine Herausforderung für das Baustellenteam darstellt, die es zu bewältigen gilt."

Diese vertikale Verbindung soll dafür sorgen, dass sich die beiden Wände wie eine einzige Wand verhalten. Umgekehrte U-Stäbe kommen aus beiden Enden der Wand heraus, und im Inneren befinden sich Bügel.

Der Aufbau ist einfach: Sie haben die seitlichen Doppelstäbe, dann stellen Sie auf jeder Seite eine Schalung auf und gießen den Beton von oben ein (das Bild ist eine Draufsicht).

Die gleiche Philosophie wird bei den T-Verbindungen angewandt. Ein zusätzlicher Bügel geht um alle vertikalen Säulen herum, wodurch ebenfalls ein emulatives Verhalten erreicht wird.

In einer Situation, in der die einzige kritische Kraftübertragung die Querkraft ist, wollen wir nicht, dass ein Moment von einer Wand auf die andere übertragen wird. Hier ist ein emulatives Verhalten nicht erforderlich.

Auf der Baustelle ist kein zusätzliches Einschalen und Betonieren erforderlich. Stattdessen werden Drahtschlaufenverbindungen verwendet: ein System mit überlappenden Drahtschlaufen, einem einzigen Knebelstab und Mörtel.