ibh Dr.Heller Ingenieurbüro / Informationssysteme www.windimnet.de
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UHB Decke: Was ist und wie funktioniert das UHB-System ?
Checkliste für Ihr Sanierungsvorhaben im .TXT - Format
Checkliste für Ihr Sanierungsvorhaben im .DOC - Format
UHB-Decke: Allgemeine Kurzinfo
Bauen im Bestand, die Rekonstruktion und Umnutzung alter Bausubstanz
werden in Zukunft Schwerpunkte des Baugeschehens sein.
Neben energetischer Qualifizierung vorhandener Bauwerke wird die
Aufmerksamkeit auf Themen liegen wie Schallschutz, Brandschutz,
Schwingungen, Erschütterungen, Durchbiegungen, Lasterhöhungen usw.
Die bisher aufwändige Sanierung alter Holzbalkendecken wird ab sofort
mit dem UHB-Verfahren wesentlich einfacher, wirkungsvoller und
kostengünstiger durchführbar sein.
Das Verfahren ermöglicht eine massgebende statische Ertüchtigung der alten
Holzbalken, sowie eine erhebliche Verbesserung des Schall- und
Schwingungsverhaltens der Decke.
Das von Prof. Berg, Hildesheim, entwickelte Verfahren beruht auf der
Erzeugung eines Verbundquerschnittes durch Schraegverschraubung von
neuartigen Vollgewindeschrauben.
Der vorhandene Deckenaufbau kann so erhalten bleiben, wie er ist.
Prinzip:
Jeder vorh. Deckenbalken wird einschl. eines statisch dimensionierten
Verstärkungsträgers leicht nach oben zurückverformt und anschliessend
kreuzweise schräg verschraubt.
Die vorhandene ständige Last wird auf den Verbundquerschnitt umgelagert.
Nutzlasten und zusätzliche ständige Lasten werden problemlos von dem
versteiften Querschnitt aufgenommen.
Je nach Beplankung und evtl. Querversteifung ergeben sich Konstruktions-
dicken der UHB-Sanierung von ca. 90 bis 150 mm
(in Sonderfaellen bis 200 mm).
Die Planung und Durchführung der UHB-Sanierung wird in folgenden
STEPS beschrieben.
STEP 0: Ist-Zustand von Gebäude und Holzbalkendecke
STEP 1: Tragreserven der vorh. Deckenbalken
STEP 2: Rückverformung der vorh. Deckenbalken
STEP 3: Querdruckverstärkung für die Rückverformung
STEP 4: Nachweis des Verbundquerschnittes / Schrägverschraubung
STEP 5: Rechn. Schwingungsanalyse vor und nach der Sanierung
STEP 6: Mengenermittlung, Leistungsbeschreibung
STEP 7: Maschinen und Geräte für die Bauausführung
STEP 8: Bauablauf einer UHB-Sanierung
Die detaillierten Inhalte finden Sie weiter unten.
UHB-Decke: Vorteile und Nutzen
==> Das UHB-System ermöglicht eine Erhöhung der Tragfähigkeit, eine
Verbesserung der Schall-, Brand-, Erschütterungs- und Schwingungs-
eigenschaften einer vorhandenen Holzbalkendecke
==> Der Luftschallschutz erreicht bewertete Bauschalldämmaße R' w > 60 dB.
Beim Trittschallschutz wird mit schwimmenden Estrichen auch bei harten
Fussbodenbelägen (Fliesen, Parkett) das erhöhte Anforderungsniveau
nach DIN 4109, Beibl. 2 (< 46 dB) erreicht.
==> Große vorh. Durchbiegungen können bis ca. 50 % zurückgestellt werden
==> Es sind Steifigkeitserhöhungen bis zu 400 % möglich !
==> Damit können problemlos erhöhte Nutzlasten oder Schallschutzestriche
aufgenommen werden
==> Ohne oder mit evtl. zusätzlicher Querversteifung von unten sind die Schwingungs-
parameter Frequenz, Beschleunigung und Geschwindigkeit sehr günstig zu beeinflussen
==> Die vorh. Decke kann erhalten bleiben, keine Öffnung der Gefache
==> Sanierung nur von der Unterseite, d.h. kein Eingriff in die Nutzung des
darüberliegenden Raumes
==> Keine Schmutz- und Staubentwicklung
==> Sichere und einfache Ausrichtung der Unterkonstruktion bzw. Ausgleich
von Höhenunterschieden
==> Die Planung und Ausführung ist von jeder qualifizierten Bau-Fachfirma
durchführbar
==> Die erforderlichen Konstruktionshöhen bzw. Tragfähigkeitssteigerungen
sind durch die Eigenschaften der Verschraubung und der Verstärkungs-
hölzer flexibel anzupassen
==> In Sonderfällen ist auch eine Versteifung von oben möglich
==> Wesentlich geringerer Kosten- und Zeitaufwand gegenüber der
traditionellen Sanierung mit Öffnung der Gefache
==> In vielen Fällen kann mit dem UHB-Verfahren die historische Bausubstanz
erhalten und verbessert werden. Auch Dachkonstruktionen, die auf der zu
sanierenden Decke auflagern, müssen dann nicht abgetragen werden.
UHB-Decke: Vorgehensweise für Ihr Sanierungsvorhaben
0. Informieren Sie sich auf dieser Website über die Ziele, Vorteile und Nutzen
der UHB-Sanierung
1. Erfassen des ==> IST-Zustandes durch einen Baufachmann.
Senden Sie die ausgefüllte ==> Checkliste UHB-Sanierung an:
Prof. Berg: dr.gberg@t-online.de
und
Dr.Heller: ibh@windimnet.de
Die Checkliste gilt gleichzeitig als Auftragserteilung für die entsprechende
Planungsvariante. Die Rechnung erhalten Sie per Email oder Fax.
Für die planerische und ausführungstechnische Betreuung werden wir in den
nächsten Monaten Baufachleute (Architekten, Bauingenieure, Zimmereibetriebe usw.)
aus den einzelnen Regionen bzw. Ländern für die Anwendung des UHB-Verfahrens
lizenzieren.
Falls Sie Interesse haben, wenden Sie sich bitte an Prof. Berg oder Dr. Heller.
2. Nach Eingang des Rechnungsbetrages erhalten Sie von uns die gewünschten
Unterlagen je nach von Ihnen gewählter Planungsvariante.
Die Inhalte und entsprechenden Daten finden Sie hier ==> Checkliste UHB-Sanierung
3. Mit den Daten der Planungsunterlagen können Sie eine Ausschreibung
starten, die Ausführung selbst in die Hand nehmen oder Prof. Berg bzw.
Dr.Heller bzgl. kompetenter Lizenzpartner konsultieren.
4. Für die konkrete Ausführung bzw. den Montageablauf der UHB-Decke hier
die wichtigsten Arbeitsschritte:
4.1 Aufmessen und Markieren der vorh. Balkenachsen
4.2 Ablängen der Verstärkungshölzer
4.3 Herstellen der Fuehrungsbohrungen in den Verstärkungshölzern
4.4 Aufbau der Lastverteilung für die Rückverformung
4.5 Aufbau ggf. fahrbare Alu-Gerüste
4.6 Verstärkungsholz an der markierten Balkenachse ausrichten und anheften
4.7 Einschraubung der Vollgewindeschrauben (VGS) für die Querdruckverstärkung
4.8 Aufbau des Hydraulikhebers mit Kraftmeßdose und Teleskopstütze
4.9 Check Auflagersituation der Deckenbalken nach oben
4.10 Rückverformung des Deckenbalkens
4.11 Einbringen der 45 und 90 grad-Verschraubung
4.12 Absenkung der Hydraulikstütze
4.13 Installation der Unterdecke (Federschienen, PHONEWELL, GKP-Platten)
Hinweis:
In Spezialfällen, wenn z.B. die Tragreserven der vorh. Deckenauflager
erschöpft sind oder Sanierungseingriffe auch von der Deckenoberseite
erforderlich sind, konsultieren Sie bitte Prof. Berg oder Dr. Heller
ibh DR.HELLER Ingenieurbuero / Informationssysteme, Weimar
Tel: +49 (0) 3643 505640 Fax: +49 (0) 3643 505641 Mail: ibh@windimnet.de
Prof. Berg, Hildesheim
Tel: +49 (0) 5121 264626 Fax: +49 (0) 5121 264611 Mail: dr.gberg@t-online.de
UHB-Decke: Links / weitere Infos
Prof. Berg ==> Diverse Referenzprojekte UHB-Sanierung Schallschutz
Dr. Heller ==> Diverse Referenzprojekte UHB-Sanierung Statik/Schwingungen
Internet, UHB-Decke Planungs- und Nachweissystem ==> "H.NET"
Internet, UHB-Decke, Prof. Berg ==> www.uhb-decke-berg.de/
MDR-Fernsehen Erfindermagazin ==> "einfach GENIAL"
Zeitschrift "mikado", Heft 1-2, 2005 ==> Prof. Berg: Bohlen machen's spannend
Zeitschrift "Bauen im Bestand", Nr. 6, 2005 ==> Interview Prof. Berg, Dr. Heller (PDF 1.16 MB)
Zeitschrift "BAUTECHNIK", Heft 5, 2006, S. 333 ==> Dr. Heller: UHB-Decke
Zeitschrift "Österreichische Bauzeitung", Heft 51/52, 16.12.05 ==> Schallschutz/Deckensanierung
Zeitschrift "Forum, Österr. Fachzeitschrift für Baukultur", Ausgabe 01/06 ==> Schallschutz/Deckensanierung
Zeitschrift "mikado", Heft 5, 2006, S. 58 ==> Dr. Heller: Spezialschrauben, Teil 1 (PDF 0.75 MB)
Zeitschrift "mikado", Heft 6, 2006, S. 56 ==> Dr. Heller: Spezialschrauben, Teil 2 (PDF 0.58 MB)
UHB-Decke: Planungs- und Nachweissystem
IST - Zustand Gebäude und Holzbalkendecke
Für die schalltechnischen und statischen Durchführbarkeitsuntersuchungen ist
die Erfassung des IST - Zustandes von Gebäude und Holzbalkendecke erforderlich.
Dabei sind z. B. folgende Angaben relevant:
==> Nutzungsart
==> Deckenaufbau / Belastung
==> Statisches System / Geometrie
==> Flankierende Wände u.a.
Bild:
Abstützung der Deckenbalken nach oben bei fehlendem Widerlager
für die Rückverformung
Das vorh. Deckensystem ist an einigen Stellen im Auflager- und Feldbereich
zu öffnen und der Zustand bzw. die Qualität der Holzbalken zu überprüfen.
Bei der Sanierung von Holzbalkendecken mit dem UHB-System sind zunächst
die Tragreserven der vorhandenen Holzbalken zu ermitteln.
I.d.R. zeigt die Decke zu grosse Durchbiegungen bzw. wahrnehmbare
Schwingungen oder Erschütterungen. Auch die Biegespannungen in Feldmitte
überschreiten oft die zulässigen Grenzwerte.
Lasterhöhungen z.B. infolge Nutzungsänderung verschärfen den Sachverhalt
und machen strukturelle Eingriffe in das Tragsystem erforderlich.
Bzgl. der Schubbeanspruchung und Auflagerpressung sind in den meisten
praktischen Fällen ausreichende Reserven vorhanden.
Dies sind ideale Voraussetzungen für die Anwendung des UHB-Verfahrens,
da bei intakten Auflagern das Sanierungsziel auf der Erhöhung der Steifigkeit
der vorhandenen Decke liegt.
Rueckverformung vorh. Deckenbalken
Da auch die Querschnittsertüchtigung mittels Schrägverschraubung
ein nachgiebiges Verbindungssystem darstellt, ist bei der Einleitung der
Nutzlasten mit einem Schlupf zu rechnen.
Zur Ausschaltung des Schlupfes ist eine minimale Rückverformung
des vorh. Deckenbalkens erforderlich.
Praktische Werte liegen bei 10 bis 15 mm.
Achtung !
Check Auflagersituation, Bodenbelag usw.
Bei der Rückverformung wird im Deckensystem u.U. eine erhebliche
Federwirkung aktiviert, die durch folgende Einflüsse vergrössert wird:
==> Querversteifung durch die Dielung bzw. Sparschalung
==> Versteifung infolge evtl. Durchlaufwirkung der Deckenbalken
==> Verhärtung durch ausgetrocknetes Holz.
Die Energie aus dieser Federwirkung muss von den Schrauben auf den
Verbundquerschnitt übertragen werden.
Es ist also ingenieurmässig als Sanierungsziel festzulegen, ob die teilweise
Reduzierung der Gesamtdurchbiegung oder die Aufnahme einer erhöhten
Nutzlast im Vordergrund steht.
STEP 2 ermittelt die für die Rückverformung erforderliche Einzellast von
unten in Feldmitte des Deckenbalkens.
Querdruckverstaerkung fuer die Rueckverformung
Die Fähigkeit der Vollgewindeschrauben, grosse Zug- und Druckkräfte
in Achsrichtung in das Holz zu übertragen, macht es möglich, die für die
Rückverformung erforderliche Einzellast direkt in den vorh. Balken
einzuleiten.
Aufwändige Lastverteilungen auf der Unterseite der Deckenbalken bzw.
der Verstärkungshölzer entfallen hiermit.
Der Schraubendurchmesser, die Anzahl, die Einschraublänge im vorh.
Balken und die Dicke der Zwischenschicht (Putz, Sparschalung) beeinflussen
massgebend die Tragfähigkeit bzw. das Knickverhalten der Schrauben.
Bei den üblichen Wohnhausdecken sind i.d.R. zwei bis vier 8 mm-Schrauben
ausreichend, um die schlupfrelevante Rückverformungskraft senkrecht zur
Holzfaser einzuleiten.
Verbundquerschnitt, Schraegverschraubung
Relativ grossen ingenieurtechnischen Aufwand erfordern die statischen
Nachweise des nachgiebig verbundenen Querschnittes aus dem vorh.
Deckenbalken und der Verstärkung.
Massgebende Voraussetzung für die Machbarkeit des UHB-Systems ist
der grosse Verschiebungsmodul der 45 grad-Verschraubung der
Vollgewindeschrauben (VGS).
Die Verschiebungssteifigkeit der Schrägverschraubung ist ca. 6 bis 8-fach
grösser als bei einer Verschraubung rechtwinklig zur Holzfaserrichtung.
In Abhängigkeit vom Sanierungsziel bzw. der erhöhten Belastungen kann
die Steifigkeit des nachgiebig verbundenen Querschnittes gesteuert werden.
Dabei sind folgende Parameter von Bedeutung:
==> Querschnitt der Verstärkung
==> Materialqualität der Verstärkung
==> Abstände der Schrauben-Kreuzpaare (Zug/Druck-Schraube)
==> Schraubendurchmesser und -länge.
Neben den statischen Nachweisen ist die Einhaltung der Mindestabstände
der Schrauben nach der entspr. Zulassung bzw. nach DIN 1052: 2004
ein wesentliches Thema von STEP 4 bzw. Webservice H914UHB.
Für die Überprüfung der Richtigkeit der komplexen nachweistechnischen Ansätze
im Webservice H914UHB haben wir einen speziellen 250 kN-Versuchsstand
aufgebaut, schrägverschraubte XXX-Träger bis zum Bruch belastet und die
Nachweisansätze entsprechend angepasst.
Bei älteren Holzbalkendecken mit sehr geringer oder ohne Quersteifigkeit
(z.B. keine Sparschalung bzw. kein Putzträger) ist es sinnvoll, vor der eigentlichen
UHB-Verstärkung eine zusätzliche Ebene als Querversteifung anzuordnen. Hier
eignen sich z.B. 40-60 mm dicke Bohlen, die mit Vollgewindeschrauben unter 60 grad
mit dem vorh. Deckenbalken verbunden werden. Diese Maßnahme ist insbesondere
von Bedeutung, wenn das Schwingungsverhalten der Decke verbessert werden soll.
In Wechselwirkung der Nachweise nach STEP 4 und STEP 5 wird eine Optimierung
der Querschnitte sowie der Verschraubung erarbeitet.
Bei 2-lagiger Beplankung ergibt sich mit Querversteifung eine Konstruktionsdicke
der UHB-Sanierung von ca. 150 mm.
Rechn. Schwingungsanalyse vor / nach der Sanierung
Neben der schalltechnischen Verbesserung einer vorhandenen Holzbalkendecke
ist ein oft gewünschtes Sanierungsziel die Reduzierung der Schwingungen.
Das Klirren von Gläsern, das Wackeln von Schränken oder die unangenehme
Wahrnehmung von Vibrationen wird durch unterschiedliche Ursachen bzw.
schwingungstechnische Werte beschrieben. Der Webservice H277 ermöglicht
erstmals Parameterstudien für den Nachweis der günstigen Wirkung des UHB-
Verfahrens auf die Deckenschwingungen.
Untersucht wird die Eigenfrequenz, die Schwingbeschleunigung und die
Schwinggeschwindigkeit infolge der massgebenden Anregungen Resonanz
(Gehen, Laufen), längere und kurze Impulse (Fersenauftritt).
Die mit dem UHB-Verfahren moegliche Steifigkeitserhoehung (EJ)laengs von
ca. 200 bis 400% und die erhoehte Daempfung infolge der Nachgiebigkeit wirken
sich sehr guenstig auf die Schwingungsparameter der Decke aus.
Grundlage sind neueste Forschungsergebnisse und die neue Holzbau-DIN 1052: 2004.
Bei Bedarf sind auch Schwingungsmessungen vor Ort möglich, um die entspr.
Parameter rechnerisch und praktisch zu validieren.
Varianten, Konstruktionen, Preise
In Abhängigkeit vom vorh. Deckensystem und den Sanierungszielen sind
diverse Varianten bzw. Konstruktionen möglich.
Im Service H916UHB sind Standardvarianten und einige Sonderlösungen
beschrieben. Neben den Konstruktionsprinzipien, Vor- und Nachteilen
sind auch Richtpreise für die einzelnen Varianten angegeben.
PHONEWELL-Schalldaemmsystem
Bei besonderen Tritt- und Luftschallanforderungen empfehlen wir die PHONEWELL-Platten
mit Quarzsandfuellung. Hocheffiziente Schalldaemmung bei nur 15 mm Konstruktionsdicke.
Infos:
Fa. Wolf Bavaria GmbH "PHONEWELL"
Maschinen und Geräte für die Bauausführung
Für die Ausführung der UHB-Decke sind Maschinen und Geräte aus folgenden
Bereichen erforderlich:
==> Anreißtechnik
==> Vorbohrtechnik / Führungstechnik für Schrägbohrungen
==> Einschraubtechnik
Der prinzipielle Bauablauf einer UHB-Verstärkung wird anhand eines konkreten
Bauvorhabens dargestellt.
Sanierungsumfang: ca. 430 m2
Vorh. Deckenbalken: 160 x 330 mm, e = 950 mm
Stützweite: 6.40 m
Verstärkungshölzer: 160 x 100, C24
Vollgewindeschrauben: 8 x 350
Charakteristische Nutzlast: qQ,k = 3.5 kN/m2
Auslegung des Verstärkungssystems auf eine Erhöhung der Biegesteifigkeit
(EJ)längs auf ca. 200 %.
Ingenieurbuero Dr. Heller
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