Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden
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Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden
Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 1 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Vorabversion Darstellungsmethoden 10/2007 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 2 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Inhaltsverzeichnis Vorabversion Inhaltsverzeichnis 1 Planung und Durchführung eines Bauvorhabens ................................................................... 8 1.1 Planungsablauf........................................................................................................................ 8 1.2 Baurecht ................................................................................................................................ 12 1.2.1 Privatrecht ...................................................................................................................... 12 VOB 13 1.2.2 Öffentliches Baurecht .................................................................................................... 13 1.3 Bauaufsichtliche Bestimmungen .......................................................................................... 14 1.3.1 Landesbauordnung ......................................................................................................... 14 1.3.2 DIN-Norm ...................................................................................................................... 15 1.3.3 Verwendung von Bauprodukten .................................................................................... 16 1.4 Der Prüfingenieur für Baustatik............................................................................................ 17 2 Aufbau einer statischen Berechnung...................................................................................... 18 2.1 Ablauf der statischen Berechnung ........................................................................................ 18 2.2 Umfang der statischen Unterlagen........................................................................................ 18 Aufbau und Einteilung eines Standsicherheitsnachweises einer Tragwerksplanung ................ 18 2.2.1 Titelseite ......................................................................................................................... 18 2.2.2 Inhaltsverzeichnis........................................................................................................... 18 2.2.3 Vorbemerkungen............................................................................................................ 18 2.2.4 Baubeschreibung ............................................................................................................ 18 Allgemeines ............................................................................................................................... 19 Baugrund .................................................................................................................................... 19 Rohbau ....................................................................................................................................... 19 Ausbau ....................................................................................................................................... 19 Bauphysik .................................................................................................................................. 19 Tragverhalten ............................................................................................................................. 20 2.2.5 Lastannahmen / Einwirkungen....................................................................................... 20 2.2.6 Montagehinweise ........................................................................................................... 20 2.2.7 Positionspläne ................................................................................................................ 20 Positionierung ............................................................................................................................ 20 Vertikale Positionierung ............................................................................................................ 21 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 3 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Horizontale Positionierung ........................................................................................................ 21 2.2.8 Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit . 22 Statisches System und Belastung / Einwirkung ......................................................................... 22 Schnittgrößen ............................................................................................................................. 22 Bemessung ................................................................................................................................. 22 Anschlüsse ................................................................................................................................. 23 2.2.9 Schlussseite .................................................................................................................... 23 2.2.10 Anhang ........................................................................................................................... 23 2.3 Literatur ................................................................................................................................ 24 3 Grundlagen des Zeichnens ...................................................................................................... 25 3.1 Zeichnungsträger .................................................................................................................. 25 3.1.1 Materialien ..................................................................................................................... 25 Zeichenpapier bzw. Zeichenkarton ............................................................................................ 25 Transparentpapier (Zeichentransparente) .................................................................................. 25 3.1.2 Zeichenblattformate ....................................................................................................... 25 3.2 Zeichengeräte ........................................................................................................................ 27 3.2.1 Zeichengeräte für Bleistiftzeichnungen ......................................................................... 27 Radierer ...................................................................................................................................... 27 3.2.2 Zeichengeräte für „Tuschezeichnungen“ ....................................................................... 27 Faserstifte und Tuschefüller ....................................................................................................... 27 Zeichenschienen ......................................................................................................................... 28 Zeichendreiecke ......................................................................................................................... 28 Dreikant-Maßstäbe ..................................................................................................................... 28 Reißzeuge nach DIN 58500 ....................................................................................................... 28 Schablonen ................................................................................................................................. 28 3.2.3 Zeichenhilfsmittel .......................................................................................................... 28 Klebeband .................................................................................................................................. 28 Durchsichtiges Klebeband (Tesafilm) ....................................................................................... 29 Einfassband ................................................................................................................................ 29 Radierwerkzeug ......................................................................................................................... 29 3.3 Zeichnungsblattgestaltung .................................................................................................... 29 3.3.1 Maßstäbe im Bauwesen ................................................................................................. 29 3.3.2 Zeichnungsschriftfeld (Schriftkopf) ............................................................................... 29 3.3.3 Falten von Zeichnungsblättern ....................................................................................... 33 3.4 Linien .................................................................................................................................... 36 3.4.1 Linienarten und ihre Anwendung .................................................................................. 36 3.4.2 Linienbreiten .................................................................................................................. 37 3.4.3 Regeln zur Linienausführung ......................................................................................... 38 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 4 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 3.5 Schrift ................................................................................................................................... 38 3.5.1 Ausführung der Schrift per Hand ................................................................................... 40 3.5.2 Ausführung per Schablone ............................................................................................. 40 4 Darstellungsformen.................................................................................................................. 42 4.1 Allgemeines zur Darstellenden Geometrie ........................................................................... 42 4.1.1 Übersicht ........................................................................................................................ 42 Maßtreue Bilder ......................................................................................................................... 42 Anschauliche Bilder ................................................................................................................... 43 4.1.2 Darstellungen im Skript ................................................................................................. 43 4.1.3 Definitionen ................................................................................................................... 44 4.1.4 Projektionsarten ............................................................................................................. 45 Senkrechte Parallelprojektion .................................................................................................... 46 Allgemeine Parallelprojektion ................................................................................................... 46 Zentralprojektion........................................................................................................................ 46 4.1.5 Darstellungsmethoden nach DIN ................................................................................... 47 4.2 Parallelprojektionen .............................................................................................................. 48 4.2.1 Einführung ..................................................................................................................... 48 4.2.2 Wesentliche Eigenschaften ............................................................................................ 49 Allgemeine Parallelprojektion ................................................................................................... 49 Orthogonale Parallelprojektion .................................................................................................. 50 4.3 Normalprojektion.................................................................................................................. 51 4.4 Drei- und Mehrtafelprojektion.............................................................................................. 51 4.4.1 Projektionsmethode 1..................................................................................................... 53 4.4.2 Projektionsmethode 3..................................................................................................... 54 4.5 Axonometrische Projektionen .............................................................................................. 56 4.5.1 Allgemeines ................................................................................................................... 56 4.5.2 Isometrie......................................................................................................................... 57 4.5.3 Schiefwinklige Parallelprojektion – Kabinettprojektion................................................ 59 Affinität (Parallelverwandtschaft).............................................................................................. 59 Kabinettprojektion ..................................................................................................................... 61 4.6 Böschungen .......................................................................................................................... 63 4.6.1 Allgemeines ................................................................................................................... 63 4.6.2 Konstruktion und zeichnerische Darstellung der Böschung .......................................... 64 4.6.3 Abböschung einer Geraden ............................................................................................ 68 Konstruktion der Ebenen E1 und E2 in kotierter Projektion....................................................... 69 4.6.4 Abböschung einer Strecke ............................................................................................. 69 4.6.5 Abböschung von Straßen ............................................................................................... 70 Beispiel 1: Horizontale Straße durchschneidet einen Hang ....................................................... 70 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 5 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Beispiel 2: Gleichmäßig ansteigende Straße auf ebenem Gelände ............................................ 71 4.7 Dachausmittlungen ............................................................................................................... 72 4.7.1 Allgemeines ................................................................................................................... 72 4.7.2 Dachformen .................................................................................................................... 73 4.7.3 Beispiele zur Dachausmittlung ...................................................................................... 75 Beispiel 1- Gleichgeneigte Dachflächen mit über trapezförmigem Grundriss .......................... 75 Beispiel 2- Windschiefe Dachflächen bei einer Überdachung .................................................. 77 5 Bauzeichnen .............................................................................................................................. 79 5.1 Einführung ins Bauzeichnen ................................................................................................. 79 5.2 Zeichnungsarten im Bauwesen ............................................................................................. 80 Flächennutzungsplan (M 1:25000) ............................................................................................ 80 Bebauungsplan (M 1:500).......................................................................................................... 81 Lageplan (M 1:500) ................................................................................................................... 81 Vorentwurf und Entwurfsplanung (M 1:200), Genehmigungsplanung (M 1:200 / M 1:100) ... 82 Ausführungsplanung / Werkplan (M 1:50 / M 1:20) ................................................................. 82 Rohbauzeichnungen / Schalplan ( M1:20) ................................................................................. 84 Detailplan (M 1:20 / M 1:5 / M1:1) ........................................................................................... 85 5.3 Darstellung von Schnitten..................................................................................................... 86 5.3.1 Anordnung der Schnittebenen........................................................................................ 88 5.3.2 Kennzeichnung der Schnittanordnung ........................................................................... 88 Kennzeichnung von Schnittflächen (Schraffuren) ..................................................................... 89 5.4 Maß- und Modulordnung...................................................................................................... 92 5.4.1 Zweck der Maß- und Modulordnung ............................................................................. 92 5.4.2 Maßordnung DIN 4172 .................................................................................................. 92 5.4.3 Modulare Ordnung ......................................................................................................... 95 5.4.4 Raster ............................................................................................................................. 95 5.5 Bemaßung ............................................................................................................................. 96 5.5.1 Maßzahlen ...................................................................................................................... 97 5.5.2 Maßlinien ....................................................................................................................... 97 5.5.3 Maßlinienbegrenzung..................................................................................................... 98 5.5.4 Maßhilfslinie .................................................................................................................. 98 5.5.5 Maßanordnung ............................................................................................................... 98 5.5.6 Höhenangaben.............................................................................................................. 100 5.5.7 Maßeinheiten................................................................................................................ 102 5.5.8 Hinweise, Hinweislinien .............................................................................................. 103 5.6 Beispielzeichnungen ........................................................................................................... 104 5.7 Toleranzen im Bauwesen.................................................................................................... 109 5.7.1 Sinn und Zweck der Toleranzen .................................................................................. 109 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 6 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.7.2 Begriffe ........................................................................................................................ 109 5.7.3 Lotabweichungen ......................................................................................................... 110 5.7.4 Ebenheit einer Fläche ................................................................................................... 112 5.7.5 Toleranzen im Mauerwerksbau.................................................................................... 113 5.7.6 Toleranzen im Holzbau ................................................................................................ 114 5.7.7 Beispielrechnung.......................................................................................................... 115 5.8 Zeichnen im Massivbau ...................................................................................................... 116 5.8.1 Baustoffe ...................................................................................................................... 116 Mauersteine .............................................................................................................................. 116 Vollständige Steinbezeichnung ................................................................................................ 117 Mörtel ...................................................................................................................................... 118 5.8.2 Hauptdarstellungsarten im Mauerwerksbau................................................................. 119 Steinformate ............................................................................................................................. 119 Mauerwerksmaße ..................................................................................................................... 120 Grundriss (Horizontalschnitt) .................................................................................................. 121 5.8.3 Konstruktive Bauteile .................................................................................................. 124 Türen und Fenster .................................................................................................................... 124 Treppen .................................................................................................................................... 127 Vorsatzschale ........................................................................................................................... 128 Spannrichtungen....................................................................................................................... 130 Außenwandkonstruktionen im Kellerbereich .......................................................................... 131 5.8 Zeichnen im Holzbau.......................................................................................................... 132 Werkstoff Holz ......................................................................................................................... 132 Zeichnerische Darstellung von Holz ........................................................................................ 132 Vollholz.................................................................................................................................... 132 Brettschichtholz ....................................................................................................................... 133 Übersicht der Holzarten und deren Bezeichnung .................................................................... 134 Darstellung von Verbindungsmitteln ....................................................................................... 137 Mindestabstände der Verbindungsmittel ................................................................................. 139 Zimmermannsmäßige Holzverbindungen ................................................................................ 140 Details im Holzbau................................................................................................................... 141 Fachwerk .................................................................................................................................. 141 Dachkonstruktion ..................................................................................................................... 143 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 7 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 1 Planung und Durchführung eines Bauvorhabens 1.1 Planungsablauf An der Planung und Durchführung einer Bauaufgabe sind meist der Architekt (Objektplanung) und der Bauingenieur (Tragwerksplanung) gemeinsam beteiligt. Die im einzelnen durchzuführenden Aufgaben sind für die Objektplanung im §15, für Ingenieurbauwerke im §55 und für die Tragwerksplanung im §64 der HOAI (Honorarordnung für Architekten und Ingenieure), Fassung vom 01.01.2002, als Leistungsphasen 1-9 geregelt. Die entsprechenden Leistungsbilder sind unten zusammengefasst: Bild 1.1: HOAI §64 Leistungsbild und Honorarschlüssel für die Tragwerksplanung ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 8 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 1.2: Darstellungsmethoden HOAI §15: Leistungsbild und Honorarschlüssel für Objektplaner (Architekt) Bild 1.3: HOAI §55 Leistungsbild und Honorarschlüssel für Ingenieurbauwerke und Verkehrsanlagen ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 9 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Im Detail sind der Ablauf der Bauplanung und Baudurchführung in Bild 1.4 dargestellt. Bild 1.4 a: Ablauf der Bauplanungs- und Ausführungsphasen ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 10 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 1.4 b: Darstellungsmethoden Vereinfachter Ablauf der Bauplanungs- und Ausführungsphasen ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 11 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 1.2 Baurecht Das Baurecht ist Bestandteil des öffentlichen Rechts, behandelt in der Landesbauordnung (LBO) und im Baugesetzbuch (BauGB), und Teil des Privatrechts, welches u.a. durch das Bürgerliche Gesetzbuch (BGB) geregelt ist. Das Privatrecht regelt die Rechtsbeziehungen von Bürgern, Unternehmen und Institutionen untereinander. Im BGB findet man keine Bestimmungen, die in den Bereich des öffentlichen Rechts gehören (z.B. Bauerlaubnis). Das öffentliche Recht regelt im Gegensatz zum Privatrecht die Beziehungen zwischen Staat und Bürgern oder juristischen Personen (z.B. Unternehmen) Die Erstellung eines Bauwerkes ist ein äußerst komplexer Vorgang, der des koordinierten Zusammenwirkens einer Vielzahl von Personen und Leistungen bedarf. Mit allen Beteiligten ist die Begründung wechselseitiger Rechte und Pflichten durch Verträge erforderlich. Die Verträge haben im Baugeschehen eine wesentliche Bedeutung und werden im Folgenden näher erläutert. 1.2.1 Privatrecht Der zentrale Vertragstyp sämtlicher Regelungen des Baugeschehens ist der Werkvertrag zwischen allen Baubeteiligten. Das Besondere an einem Werkvertrag ist der Umstand, dass ein individuelles, noch nicht fertiges Werk bestellt wird. Hierin besteht z.B. der Unterschied zu einem Vertrag über den Kauf einer Sache, bei dem die zu kaufende Sache bereits existiert. Anders als bei einem Dienstvertrag ist auch nicht die zu verrichtende Arbeit Gegenstand des Vertrages, sonder allein der vertraglich geschuldete Erfolg, also das fertige Werk. So ist im Werkvertragsrecht die Rede vom Besteller eines Werkes und dem Unternehmer. Die gesetzlichen Vorschriften des Werkvertragsrechts regelt das BGB in den §§ 631 - 650. Es ist aber falsch zu denken, dass die Regelungen des BGB (vor allen bei Verträgen) immer anzuwenden seien. Im Gegensatz zum Strafrecht sind die Regelungen des BGB im Allgemeinen nicht zwingend, d.h. Abweichungen sind möglich und keinesfalls verboten. Im Allgemeinen besteht nämlich Vertragsfreiheit. Nur wenn im Falle von Streitigkeiten ein ordentliches Gericht angerufen wird, werden für die Sachverhalte, die nicht vertraglich geregelt sind, die Regelungen des BGB angewandt. Allerdings sind der Vertragsfreiheit durch zwingende Regelungen des BGB Grenzen gesetzt. Diese Regelungen finden sich z.B. in § 138 (Sittenwidriges Rechtsgeschäft) und in § 157 (Grundsatz von Treu und Glauben). Selbstverständlich dürfen vertragliche Regelungen auch nicht strafrechtlichen Bestimmungen entgegenstehen. Die Problematik des Werkvertragsrechts liegt darin, dass es sehr allgemeine Regelungen enthält, die den bei einem Bauprojekt auftretenden Problemen nur bedingt gerecht werden. Wie oben angesprochen herrscht grundsätzlich Vertragsfreiheit, d.h. die Regelungen des BGB können in einem Vertrag ergänzt oder abgeändert werden. Um die bauspezifischen Probleme eines Werkvertrages im Bauwesen (denn ein Vertrag über die Ausführung eines Bauwerkes ist seinem Wesen nach immer ein Werkvertrag) angemessen zu berücksichtigen wurde bereits 1926 die VOB geschaffen. Die Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB) ist weder Gesetz noch Rechtsverordnung; sie ergänzt und ändert vielmehr in Teil B Regelungen des BGB. Allerdings muss sie von öffentlichen Auftraggebern aufgrund interner Regelungen angewandt werden; dasselbe gilt bei subventionierten Bauprojekten. Die Regelungen der VOB erlangen erst Gültigkeit, wenn sie vertraglich vereinbart werden. Man kann also in einem Bauvertrag alle Regeln der VOB anwenden, man kann aber auch nur einzelne Regelungen vertraglich vereinbaren (Vertragsfreiheit). Die VOB könnte man insofern (v.a. VOB/B) als Vertragsmuster bezeichnen. Auf die Problematik bei der Verwendung von vorformulierten Vertragsbedingungen, die zum Teil auf der VOB beruhen und zum Teil selbst formuliert sind (AGB-Gesetz) wird hier nicht ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 12 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden eingegangen. Es sei nur gesagt, dass die Verwendung der VOB/B und VOB/C als Ganzes problemlos ist. VOB Die VOB gliedert sich in drei Teile: Teil A (VOB/A - Allgemeine Bestimmungen für die Vergabe von Bauleistungen) befasst sich ganz allgemein mit der Vergabe von Bauleistungen und bewegt sich im vorvertraglichen Bereich. Dieser Teil regelt das Verhalten, das die Vertragsparteien vor Vertragsabschluss zu beachten haben. Sie ist für öffentliche Auftraggeber zwingend, und damit auch VOB/B und VOB/C, da ihre Anwendung in VOB/A gefordert wird. Die VOB/A regelt in Abschnitt 2-4 die EU-weite Vergabe von Bauleistungen durch die öffentliche Hand und die Sektoren Wasser-, Energie- und Verkehrsversorgung und der Telekommunikation. Teil B (VOB/B - Allgemeine Vertragsbedingungen für die Ausführung von Bauleistungen) enthalten die allgemeinen Vertragsbedingungen für die Ausführung von Bauleistungen. Voraussetzung für die Anwendung von VOB/B ist der Vertragsabschluss der Parteien. Sie ergänzt die für den Bau ungenügenden Vorschriften des Werkvertrags nach dem BGB. Teil C (VOB/C - Allgemeine Technische Vorschriften für Bauleistungen) enthält die Allgemeinen Technischen Vorschriften für Bauleistungen in Form einer Vielzahl von Regelungen für die Normalausführung eines Bauvorhabens und die Abrechnung von Leistungen. Die VOB ist kein Gesetz und muss daher in jedem Einzelfall als Vertragsgrundlage vereinbart werden. Sie kann nicht für die Rechtsbeziehungen eines Bauherrn zu seinem Architekten oder den Sonderfachleuten vereinbart werden, da sie nur für die eigentliche Bauausführung anwendbar ist. Für diesen Bereich gilt grundsätzlich nur das BGB. Für die einzelnen Bauphasen gibt es − Verträge im Bereich der Bauvorbereitung (z.B. Baugenehmigungsverfahren, Regelungen mit Nachbarn etc.) − Verträge im Bereich der Vorbereitung und Durchführung des Bauvorhabens (z.B. Verträge mit Architekten und Beratern, Abrechnungsvereinbarungen der Architekten- und Ingenieurleistungen nach der HOAI etc.) − Verträge zur Bauausführung (Gruppe der Verträge des Bauherrn mit den ausführenden Bauunternehmen) 1.2.2 Öffentliches Baurecht Das öffentliche Baurecht umfasst das Recht der örtlichen Planung (Bauleitplanung), die Bodenordnung (Durchsetzung der Bauleitplanung) und das Bauordnungsrecht. Die Bauleitplanung und die Bodenordnung sind im Baugesetzbuch (BauGB) als Bundesgesetz geregelt. Die Durchführung der Bauleitplanung und Bodenordnung obliegt den Gemeinden. Das Bauordnungsrecht ist in den Landesbauordnungen der Bundesländer geregelt. Es beschäftigt sich mit der Errichtung einzelner Bauwerke. Die Landesbauordnungen regeln u.a. die Genehmigung von Bauvorhaben und Anforderungen an Gestaltung, Ausführung und Baustoffe. So ist z.B. das Errichten, das Ändern oder der Abbruch baulicher Anlagen einschließlich des Baugrubenaushubs genehmigungsbedürftig. Ausgenommen hiervon sind anzeigepflichtige Vorhaben, deren umbauter Raum < 30 m3 und bei Abbruch von baulichen Anlagen < 500 m3 (gilt für Gebäude) ist (nur maßgebende Forderungen genannt). ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 13 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Ein Bauantrag muss folgende Unterlagen enthalten: 1. Lageplan (Vermessungsingenieur) 2. Bauzeichnung (Architekt) 3. Baubeschreibung (Architekt) 4. Nachweis der Standsicherheit, andere bautechnische Nachweise (Bauingenieur) 5. Darstellung der Wasserversorgung und der Grundstücksentwässerung (Fachingenieur) Bauvorlagen sind zweifach einzureichen, weitere Ausfertigungen können verlangt werden. Den Bauantrag und die Bauvorlagen haben Bauherr und Entwurfsverfasser durch Unterschrift anzuerkennen. Die von den Sachverständigen bearbeiteten Unterlagen müssen von diesen unterschrieben sein. 1.3 Bauaufsichtliche Bestimmungen Bei der Anordnung, Errichtung, Änderung, Unterhaltung, Nutzung und dem Abbruch baulicher Anlagen sind in der Bundesrepublik Deutschland bestimmte Aufgaben vom Staat zu erfüllen. Der Bauaufsicht obliegen folgende Aufgaben: Abwehr von Gefahren für die öffentliche Sicherheit und Ordnung Sozial- und Wohlfahrtsaufgaben Baugestaltung Vollzug der städtebaulichen Planung Vollzug der baurechtlichen Vorschriften und anderer Gesetze, soweit hierfür nicht andere Behörden zuständig sind. Die Zuständigkeit für die Bauaufsicht liegt bei den Bundesländern. 1.3.1 Landesbauordnung Grundlage des Handelns der Bauaufsicht sind die Landesbauordnungen (LBO) der einzelnen Bundesländer, die im Wesentlichen einer gemeinsam erarbeiteten Musterbauordnung (MBO) folgen. Die Landesbauordnungen enthalten Verfahrensvorschriften und materialbezogene Vorschriften. So ist z.B. in den Bauordnungen das Baugenehmigungsverfahren als Verfahrensvorschrift geregelt. Jede bauliche Anlage muss im Ganzen und in ihren Teilen standsicher und dauerhaft sein. Die Standsicherheit anderer baulicher Anlagen und die Tragfähigkeit des Baugrundes des Nachbargrundstücks dürfen nicht gefährdet sein. Standsicherheit und Dauerhaftigkeit sind technisch ein zusammenhängendes Begriffspaar. Die Standsicherheitsanforderung erstreckt sich von den einzelnen Bauteilen über ihre Verbindungen bis hin zur gesamten baulichen Anlage und den Baugrund auch der Nachbargrundstücke. Die Standsicherheit ist für den gesamten Zeitraum zwischen Beginn der Errichtung, Änderung und teilweisem oder vollständigem Abbruch (Ende des Abbruchs) der baulichen Anlage zu gewährleisten. Die Bauordnung wird durch Rechts- und Verwaltungsvorschriften ergänzt. Gemäß § 3 MBO gilt: "Die allgemein anerkannten Regeln der Technik sind zu beachten". Allgemein anerkannte Regeln der Technik sind die Regeln, die in Wissenschaft und Praxis - d.h., bei den vorgebildeten Praktikern, die sich mit der Anwendung der Regel befassen müssen - bekannt ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 14 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden und als richtig und notwendig anerkannt sind. Dabei muss es sich nicht um schriftliche Regeln handeln, auch wenn es zumeist solche sind. 1.3.2 DIN-Norm Für die durch Normungsverfahren des Deutschen Instituts für Normung e.V. zustande gekommenen Baubestimmungen - DIN-Vorschriften (Ablauf des Normungsverfahrens, s. Bild 1.5) - besteht eine sogenannte tatsächliche Vermutung für das Vorliegen einer allgemein anerkannten Regel der Technik. Normungsantrag mit Norm-Vorschlag Normenausschuss - Prüfung der Bedürfnisfrage Arbeitsausschuss (Behandlung der Norm-Vorlage) Norm-Entwurf Normenprüfstelle Öffentlichkeit - Kritik (Gelbdruck) Arbeitsausschuss - Beratung der Einsprüche Normenprüfstelle - Drucklegung Norm (Weißdruck) Oberste Bauaufsichtsbehörden - Fachkreis Baunormung (nur bei technischen Bestimmungen) Bauaufsichtliche Einführung durch Runderlass (nur bei technischen Bestimmungen) Bild 1.5: Ablauf des Normungsverfahrens ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 15 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Eine DIN-Norm wird in Ausschüssen erarbeitet, deren Mitglieder aus allen interessierten Fachkreisen - Herstellern, Anwendern, Verbrauchern, Behörden, Wissenschaft und Handel herangezogen werden. Durch diese Vorgehensweise soll sichergestellt werden, dass eine Vereinheitlichung von materiellen und immateriellen Gegenständen zum Nutzen der Allgemeinheit durchgeführt wird und nicht ein wirtschaftlicher Sondervorteil einzelner entsteht. Die Einführung einer Baunormung oder -richtlinie als technische Baubestimmung durch Verwaltungsvorschrift bedeutet insbesondere folgendes: 6. 1Die Einführung begründet die gesetzliche Vermutung, dass es sich im bauaufsichtlich relevanten Teil um eine allgemein anerkannte Regel der Technik handelt, mit der Wirkung, dass dieses vom Bauausführenden nicht zu beweisen ist, sondern das Gegenteil von der Bauaufsichtsbehörde zu beweisen wäre. 7. Die Bauaufsichtsbehörde hat die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik nur im Rahmen der eingeführten technischen Baubestimmungen zu überprüfen und zu überwachen. 8. Die Bauaufsichtsbehörde wird einen Bau genehmigen, wenn die eingeführten technischen Baubestimmungen beachtet sind und sie nicht nachweist, dass diese Bestimmungen durch die technische Entwicklung überholt sind. 9. Die Einführung legt den Zeitpunkt fest, von dem an eine technische Baubestimmung gilt. Die Einführung hat nur Auswirkung auf Vorhaben, die nach der Einführung zu genehmigen sind. 1.3.3 Verwendung von Bauprodukten Für die Errichtung, Änderung und Instandhaltung baulicher Anlagen dürfen nur geeignete Bauprodukte verwendet werden. Eine Eignung ist dann gegeben, wenn ein Bauprodukt von den technischen Regelungen der Bauregelliste A (enthält z.B. DIN-Normen) nicht oder nicht wesentlich abweicht. In diesem Fall handelt es sich um ein geregeltes Bauprodukt. Bauprodukte, die wesentlich von den technischen Regelungen der Bauregelliste abweichen, oder für die es keine Technischen Baubestimmungen oder allgemein anerkannte Regeln der Technik gibt (nicht geregelte Bauprodukte) dürfen nur unter besonderen Voraussetzungen verwendet werden. Der Nachweis der Brauchbarkeit von diesen Bauprodukten für ihre Verwendung bzw. ihre Anwendung im Sinne der bauaufsichtlichen Anforderungen muss durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (§21 MBO), ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (§21a MBO) oder eine Zustimmung im Einzelfall (§22 MBO) erfolgen. Die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen ist von der obersten Bauaufsichtsbehörde der Länder dem Deutschen Institut für Bautechnik (DIBT) übertragen worden. Das Zulassungswesen ist technisch die Fortschreibung der Baunormen in Bezug auf Weiter- und Neuentwicklungen, mit der öffentlich-rechtlichen Einschränkung, dass dies nur für den Bereich der Baustoffe, Bauteile und Bauarten gilt, an die bauaufsichtliche Anforderungen gestellt werden. Eine Zustimmung im Einzelfall ist nicht als Regelfall gedacht. Die Zustimmung zur Verwendung bzw. Anwendung eines neuen Baustoffs, eines neuen Bauteils oder einer neuen Bauart gilt nur für ein bestimmtes Bauvorhaben, wobei - im Gegensatz zur allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung besondere im Bauvorhaben begründete Nebenumstände berücksichtigt werden und auch darauf abgestimmte besondere Auflagen gemacht werden können. In der Beurteilungsschärfe besteht jedoch kein Unterschied zur bauaufsichtlichen Zulassung. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 16 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 1.4 Der Prüfingenieur für Baustatik Die Aufgabe des Prüfingenieurs für Baustatik besteht darin, im Rahmen des Baugenehmigungsverfahrens die Standsicherheitsnachweise von Seiten des aufstellenden Ingenieurs zu prüfen, um Gefahren für die Allgemeinheit durch nicht standsichere Bauten abzuwenden. Der Prüfingenieur handelt im Auftrag der jeweiligen Bauaufsichtsbehörde. Im Verhältnis zum Bauherrn ist die prüfende Stelle die Bauaufsichtsbehörde. Es ist unzulässig für einen Prüfingenieur, dass er einen Standsicherheitsnachweis prüft, den er als Zivilingenieur im Auftrag des Bauherrn selbst angefertigt hat. Von einem Prüfingenieur kann von der Bauaufsichtsbehörde zudem auch bei technisch schwierigen Fällen eine Beteiligung bei der Bauüberwachung und Bauabnahme verlangt werden. Prüfingenieur für Baustatik kann auf Antrag jeder unabhängige, unbescholtene Bauingenieur anerkannt werden, der das 35. Lebensjahr vollendet und das 65. Lebensjahr noch nicht überschritten hat. Er muss sich mindestens neun Jahre mit der Anfertigung statischer Nachweise und der bautechnischen Prüfung von Bauvorhaben beschäftigt und mindestens ein Jahr lang als Bauleiter bei Ingenieurbauten gearbeitet haben. Sollte es aufgrund einer schuldhaft falschen Prüfung zu einem Schaden kommen, so kann der Prüfingenieur vom geschädigten Bauherrn nicht in Anspruch genommen werden, da er in Ausübung eines ihm anvertrauten öffentlichen Amtes handelte. Stattdessen haftet vielmehr die öffentlichrechtliche Körperschaft (Kreis, kreisfreie Gemeinde), die in ihrer Funktion als Bauaufsichtsbehörde den Prüfingenieur bestellt hat. Die Rechtsgrundlage hierfür findet sich im Art. 34 GG [Amtshaftung bei Amtspflichtverletzungen], der wie folgt lautet: „Verletzt jemand in Ausübung eines ihm anvertrauten öffentlichen Amtes die ihm einem Dritten gegenüber obliegende Amtspflicht, so trifft die Verantwortlichkeit grundsätzlich den Staat oder die Körperschaft, in deren Dienst er steht. Bei Vorsatz oder grober Fahrlässigkeit bleibt der Rückgriff vorbehalten. Für den Anspruch auf Schadensersatz und für den Rückgriff darf der ordentlich Rechtsweg nicht ausgeschlossen werden.“ Das heißt aber auch, dass die Freistellung von einer persönlichen Schadensersatzpflicht gegenüber dem geschädigten Dritten den Prüfingenieur nicht von jeder Verantwortung entbindet. Geht man davon aus, dass Vorsatz so gut wie nie vorkommt, so kann der Prüfingenieur dennoch bei grober Fahrlässigkeit zur Rechenschaft gezogen wird. Grobfahrlässig ist ein Verhalten, bei dem die erforderliche Sorgfalt nach den gesamten Umständen in ungewöhnlich hohem Maß verletzt worden und dasjenige unbeachtet geblieben ist, was im konkreten Fall jedem hätte einleuchten müssen. In einem solchen Fall grober Fahrlässigkeit kann die öffentlich-rechtliche Körperschaft also auf den Prüfingenieur zurückgreifen und Kompensation für an den geschädigten Bauherrn geleisteten wirtschaftlichen Ausgleich (d.h. Geld) verlangen. Letztendlich liegt die Verantwortung für die Standsicherheit eines Gebäudes also beim Zivilingenieur, der im Schadensfall als erster zur Verantwortung gezogen wird. Meist ist es sehr schwer, dem Prüfingenieur grobe Fahrlässigkeit nachzuweisen. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 17 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 2 Aufbau einer statischen Berechnung 2.1 Ablauf der statischen Berechnung Es ist sinnvoll, das Bauwerk von oben nach unten, also in Richtung des Lastabtrages zu berechnen, da man auf diesem Weg bei der Dimensionierung der Bauteile den Einfluss der darüber liegenden Bauteile folgerichtig berücksichtigen und auf Abschätzungen weitestgehend verzichten kann. Bei diesem Vorgehen werden die Bauteile einzeln betrachtet. 2.2 Umfang der statischen Unterlagen Der Nachweis der Standsicherheit muss vollständig sein. Es sind Skizzen sowie der Text und die die Zahlenrechnungen definierenden Übersichtszeichnungen zur Erläuterung der Konstruktion vorzusehen Eine vollständige statische Berechnung enthält die folgenden Abschnitte: Aufbau und Einteilung eines Standsicherheitsnachweises einer Tragwerksplanung − Titelseite − Inhaltsverzeichnis − Vorbemerkung − Baubeschreibung − Lastannahmen − Montagehinweise − Positionspläne − Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchs- und Tragfähigkeit − Schlussseite − Anhang (z. B. Zeichnungen, Zulassungen) 2.2.1 Titelseite Auf der Titelseite sind anzugeben Bauherr, Bauort, Bauvorhaben Name und Anschrift des Aufstellers Bearbeiter, wenn erforderlich Umfang der statischen Unterlagen 2.2.2 Inhaltsverzeichnis Ein Inhaltsverzeichnis ist bei größerem Umfang der statischen Berechnung unerlässlich. Seine Auflistung soll auch Positionspläne, Anhang und Beilagen einschließen. 2.2.3 Vorbemerkungen Die Vorbemerkungen sollen eine Einführung in die Aufgabenstellung und einen Überblick über die geplanten Lösungen geben. Dabei ist möglichst umfassend auf die Darstellung und Erläuterung der statischen Gesamtkonzeption einzugehen, und - wegen ihrer besonderen Wichtigkeit - auf die Aussteifung. 2.2.4 Baubeschreibung ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 18 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Eine Baubeschreibung muss folgende Punkte enthalten: Allgemeines − Bauherr / Entwurfsverfasser − Baumaßnahme und Ort des Baugrundstücks − Bauwerksabmessungen / umbauter Raum Baugrund Zusammensetzung (z.B. Sand, locker gelagert; γ = 18 kN/m³ ; ϕ = 20°) Rohbau − Gründung (Platte: C 12/15; h = 50 cm) − Außenwände (C 20/25; d = 20 cm) − Innenwände (KS 1,4 - 12 NF Mg II , d = 24 cm) − Deckenkonstruktionen (C 20/25; d = 16 cm; 2-achsig gespannt) − Dachkonstruktion (Sparrendach) − Dacheindeckung (Frankfurter Pfanne) − Treppen / Podeste (Betonfertigteile C 30/35) − Balkone (Ortbeton C 20/25) Es sind die Bauteile, deren Material und die Hauptabmessungen anzugeben. Ausbau − leichte Trennwände − Putze Bauphysik − Wärmeschutz − Schallschutz − Abdichtung − Brandschutz ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 19 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tragverhalten vertikaler Lastabtrag horizontale Aussteifung gegebenenfalls Abtrag von Sonderlasten 2.2.5 Lastannahmen / Einwirkungen − für Bauteile, die häufig vorkommen, aber verschiedene Positionsnummern haben (Wände, Decken) − Wind, Schnee und andere auf das Gesamtbauwerk wirkende Lasten − Lasten / Einwirkungen aus anderen Bauteilen (weitergeleitete Lasten) werden unter "System und Lasten / Einwirkungen" berücksichtigt 2.2.6 Montagehinweise − maximale Bauteilabmessungen und -massen − Hebezeuge (Krane) − mögliche Anschlüsse 2.2.7 Positionspläne Jeder statischen Berechnung sind Positionspläne beizufügen. Der Statik ist ein Positionsplan beizufügen, aus dem ersichtlich wird, welches Bauteil welche Positionsnummer erhält. In den Zeichnungen und in der Statik sind für gleiche Bauteile gleiche Positionsnummern zu benutzen. So können in der Regel die Zeichnungen gleichzeitig als Positionsplan dienen. Die Positionspläne können auch gleichzeitig Konstruktionszeichnungen sein, z.B. Schalpläne, Mauerwerkspläne und dergleichen. Positionierung Bei der Durchführung des Standsicherheitsnachweises für ein Bauwerk ist es zweckmäßig, seine Bauteile einzeln unter Beachtung des räumlichen Zusammenwirkens zu berechnen. Um die Übersichtlichkeit und die schnelle Identifikation zu gewährleisten, wird jedes Bauteil mit einer Nummer (Position) gekennzeichnet. Dabei kann sich eine Positionsnummer aus Buchstaben und Zahlen oder nur aus Zahlen zusammensetzen. Es können zum Beispiel alle Wände mit W, alle Decken mit D, alle Fundamente mit F bezeichnet werden. Es ist sinnvoll, einer Wand W 17 das Fundament F 17 zuzuordnen. Dagegen ergibt es keinen Sinn, der Wand eine Decke zuordnen zu wollen, da eine Wand meistens an mehrere Decken grenzt und eine ähnliche Decke in verschiedenen Geschossen unterschiedlich belastet sein kann. Es sind also zwei Arten von Positionsnummern sinnvoll zu vergeben: vertikale und horizontale Positionierung. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 20 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Vertikale Positionierung Eine vertikale Positionierung richtet sich weitgehend am Grundriss eines Normalgeschosses aus. Über mehrere Stockwerke durchlaufende Bauteile erhalten nur eine Positionsnummer. Zu solchen Bauteilen gehören − Wände W − Stützen P Beispiel: Pos. W 3 Pos. P 7 sowie zugeordnete Bauteile wie − Fundamente F und Bauteile, die in jedem Geschoss im Allgemeinen gleich sind − Ringanker R − Treppen und Podeste T Horizontale Positionierung Bei Bauteilen wie Decken reichen die oben dargestellten Positionierungsangaben i. A. nicht mehr aus. ‘D 8‘ sagt z.B. nur etwas über die Lage der Decke aus, nicht aber etwas über ihre Belastung und damit auch nicht über Dicke und Bewehrungsführung. Daher werden Decken geschossweise positioniert. ‘5 D 8‘ bedeutet Decke Nr. 8 (im Grundriss) im 5. Obergeschoss. Auch Stürze S können horizontal positioniert werden. Tabelle 2.1: Zusammenstellung der Positionen Bezug Decken Dachgeschoss DDi n. Obergeschoss nDi 1. OG 1Di Erdgeschoss (EG) EDi Kellergeschoss (KG) KDi i Positionsnummer des Deckenfeldes i s Positionsnummer des Sturzes j Stürze DSj nSj 1Sj ESj KSj ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 21 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Beispiel für einen Positionsplan: Bild 2.1: Horizontale und vertikale Positionierung 2.2.8 Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit Statisches System und Belastung / Einwirkung Für die entsprechende Position/ Bauteil wird in Abhängigkeit von der Geometrie ein statisches System gewählt und die zugehörigen Lasten / Einwirkungen, Querschnittswerte und Materialien bestimmt. Schnittgrößen Es werden die Verläufe der inneren Schnittlasten M, N, Q (V) bestimmt. Von Interesse sind meistens nur die Maximal- und Minimalwerte. Bemessung Der Nachweis der ausreichenden Tragfähigkeit eines Bauteils erfolgt in der Regel unter Anwendung der geltenden DIN-Normen. Bei Normen, die auf dem deterministischen Sicherheitskonzept beruhen (globale Sicherheitsbeiwerte), wie z.B. DIN 1053 - Mauerwerksbau -, werden entweder den vorhandenen Schnittgrößen zulässige gegenüber gestellt oder (und öfter) die ermittelten Schnittgrößen werden in "vorhandene" Spannungen umgerechnet und diese mit zulässigen Spannungen verglichen. Bei Normen, die auf dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept beruhen (Teilsicherheitsbeiwerte), wie z.B. die DIN 1052 - Holzbau -, werden mit Hilfe von Einwirkungskombinationen Bemessungswerte der Beanspruchung (Schnittgrößen oder Spannungen) bestimmt und den Bemessungswerten der Beanspruchbarkeit (Schnittgrößen oder Widerstandsgrößen wie z.B. Festigkeiten) gegenübergestellt. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 22 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Jede Berechnung muss ein in sich geschlossenes Ganzes bilden, d.h. aus anderen Berechnungen dürfen ohne Herleitung nur Werte übernommen werden, wenn die neue Berechnung eine schon vorhandene ergänzt. Andererseits hat sich der Inhalt auf für die Ausführung maßgebende Nachweise zu beschränken, also ohne Vorentwurfsermittlung, Optimierungen, Alternativen und Variationen (z.B. bei Standardbauserien im Holztafelbau). Rechen- und Bemessungsverfahren, die nicht allgemein bekannt und geläufig sind, sind - soweit im verbreiteten Schrifttum veröffentlicht und zugänglich - mit Angabe der herangezogenen Literatur zu belegen. Darüber hinausgehende Ansätze sind in vollständiger Entwicklung darzustellen. Ältere Schrifttumsquellen sind als Beilagen (1-fach fotokopiert) hinzuzufügen. Anschlüsse Die Verbindungsstellen von Bauteilen werden je nach den zu übertragenden Schnittgrößen bemessen. Die Bemessungsart ist von der Art des Anschlusses abhängig. Aus den Zeichnungen bzw. Skizzen wird die Konstruktion ersichtlich. Der eigentlichen Rechnung sind ein allgemeiner Teil und ein Teil Lastannahmen / Einwirkungen vorzuschalten. 2.2.9 Schlussseite Auf der Schlussseite sind anzugeben: − Ort und Datum der Ausfertigung der statischen Berechnung − Anschrift und Unterschrift des Aufstellers − Name des zuständigen Sachbearbeiters beim Aufsteller 2.2.10 Anhang Der Anhang umfasst z.B.: − Zulassungen (oder Auszüge davon) − Prüfzeugnisse − Firmen- und Fachinformationen − EDV-Ausdrucke ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 23 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 2.3 Literatur [1]VOB Verdingungsordnung für Bauleistungen [2]HOAI Honorarordnung für Architekten und Ingenieure Fassung 01/2002 [3]BGB Bürgerliches Gesetzbuch [4]MBO Musterbauordnung [5]LBO Landesbauordnung für Berlin Fassung 09/97, letzte Änderung 07/2001 [6]DIN 4172 Maßordnung im Hochbau Fassung 07/55 [7]DIN 18 000 Modulordnung im Bauwesen Fassung 05/84 [8]Baukonstruktionen II (Holzbau) Skript zur Lehrveranstaltung Baukonstruktionen II 10. Auflage, 2004 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 24 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 3 Grundlagen des Zeichnens 3.1 Zeichnungsträger 3.1.1 Materialien Zeichenpapier bzw. Zeichenkarton Zeichenpapier bzw. Zeichenkarton sollte möglichst in weiß und radierfest sein. Die Oberfläche sollte für Bleistiftzeichnungen leicht rau und für Tuschezeichnungen glatt sein. Zeichenpapier ist von 50 − 150 g/m2 und Zeichenkarton ist von 150 − 300 g/m2 erhältlich. Transparentpapier (Zeichentransparente) Für Tuschezeichnungen wird Transparentpapier aufgrund der besseren Verarbeitungsart (Radieren) dem Zeichenpapier vorgezogen. Aufgrund der glatten Oberfläche ist das Transparentpapier für die Auftragung von Tusche besser geeignet. Das Transparentpapier sollte radierfest und möglichst bruch- und reißfest sein. Es ist von 50 − 130 g/m2 (i. a. wird 80 − 90 g/m2 gewählt) und in verschiedenen Ausführungen (mit/ohne Rand sowie mit/ohne Schriftkopf) erhältlich. Es wird immer auf der unbedruckten Seite gezeichnet. ! Heutzutage wird Transparentpapier vorwiegend als Skizzenpapier in Form kleinerer handlicher Rollen verwendet 3.1.2 Zeichenblattformate Die erforderliche Blattgröße wird vor allem durch den zu zeichnenden Gegenstand und den gewählten Maßstab bestimmt. Die Abmessungen der Zeichnungsblätter sind in der Hauptreihe der Endformate (DIN-A Reihe) in [24] standardisiert (siehe Tabelle 3.1). Tabelle 3.1: Hauptreihe der Endformate Benennung Kantenlängen in mm 4A0 1682 x 2379 2A0 1189 x 1682 A0 841 x 1189 A1 594 x 841 A2 420 x 594 A3 297 x 420 A4 210 x 297 A5 148 x 210 A6 105 x 148 A7 74 x 105 A8 52 x 74 A9 37 x 52 A10 26 x 37 ! Das Format bezieht sich immer auf das beschnittene Zeichnungsblatt! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 25 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 3.1: Darstellungsmethoden Zeichenformate, Zeichenränder und Faltung Ein Rechteck mit dem Seitenverhältnis x : √2 x und der Fläche von 1 m2 bildet das Urformat A0, aus dem durch Halbieren die anderen, kleineren Formate entstehen. Aus Kostengründen sollte Papier im DIN A-Format verwendet werden. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 26 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 3.2 Zeichengeräte 3.2.1 Zeichengeräte für Bleistiftzeichnungen Bleizeichenmine Tabelle 3.2: Härtegrade von Graphitminen und ihre Eignung Härtegrade Bezeichnung sehr hart 6H Eignung 5H 4H hart 3H Technisches Zeichnen 2H H (hard) mittel F (firm) normal HB weich B (black) sehr weich 2B 3B extra weich 4B Schreiben von Texten für Skizzen oder Radierungen 5B 6B Man nehme in der Regel die Härte 2H zum Vorzeichnen und anschließend die Härte B zur Vervollständigung der Zeichnung (z.B. Körperkanten). Zur Anfertigung von Bleistiftzeichnungen werden überwiegend von Architekten Zeichenminenhalter mit einer Bleizeichenmine benutzt. Die Bleizeichenmine weist einen Durchmesser von 2 mm auf. Zum Anspitzen der Bleizeichenmine kommen entweder drehbare Minenspitzgeräte oder einfache Minenspitzer (ähnlich wie für Bleistifte) zum Einsatz. Die Mine kann jedoch durch Drehen des Halters während des Zeichnens stets spitz gehalten werden. Eine andere Art von Bleizeichenminen ist die sog. Bleifeinmine (Feinminenstift). Sie gibt es in den Durchmessern 0.3, 0.5, 0.7 und 0.9 mm. Durch Polymere erhalten die sehr dünnen Feinminen eine gute Elastizität. Mehrere der Feinminen werden (wegen Bruchgefahr sinnvollerweise nur 3 bis max. 5 Stück) im Rohr eines Druckbleistifts gehalten. Der Druckbleistift besitzt am unteren Ende eine Metallspitze von ca. 5 mm und am oberen Ende eine Verschlusskappe mit einem Radierstift und einer Reinigungsnadel. ! Druckbleistifte mit der Strichstärke von 0.5 mm werden zur Anfertigung von Konstruktionszeichnungen bevorzugt eingesetzt! Radierer Zum Radieren von Bleizeichnungen werden Gummiradierer verwendet. Bei sehr engen Radierbereichen kann auch eine Radierschablone benutzt werden. Die Radierer gibt es in den verschiedensten Formen, z.B. als Block oder Stift mit oder ohne elektrischen Motorantrieb. 3.2.2 Zeichengeräte für „Tuschezeichnungen“ Faserstifte und Tuschefüller ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 27 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tuschefüller wurden früher zum Anfertigen der Zeichnungen auf Transparentpapier verwendet. Heute wird praktisch nur noch mit CAD gearbeitet. Die Tuschefüller sind deshalb aus den Büros verschwunden, insbesondere da sie infolge des Eintrocknens nur geringe Zeit unbenutzt überdauern. Zum Anfertigen von Skizzen und auch gelegentlichen Ausführungszeichnungen werden vorwiegend Faserstifte mit lichtbeständiger Pigmenttusche verwendet (z.B. „edding 1800“). Sie sind in Strichstärken von 1.0mm, 0.7mm, 0.5mm, 0.3mm und 0.1mm lieferbar und sollten entsprechend für die standardisierten Linienbreiten von 1.0mm, 0.7mm, 0.5mm, 0.35mm und 0.18mm verwendet werden. Zeichenschienen Um lange Linien ohne Zeichenmaschinen parallel ziehen zu können, sollten sinnvollerweise Zeichenschienen verwendet werden. Sie werden entweder aus Holz oder Metall oder Kunststoff hergestellt. Zeichendreiecke Zeichendreiecke sind mit verschiedenen Winkelkombinationen (30° /60° oder 45° /45° ),in verschiedenen Größen und mit oder ohne Tuschekanten erhältlich. Für das technische Zeichnen ist das sogenannte TZ-Dreieck durch das mm-Raster und Tuschekanten sehr vorteilhaft. Dreikant-Maßstäbe Dreikant-Maßstäbe gibt es mit den verschiedensten Kombinationen von Verkleinerungsfaktoren (z.B. mit 1:2.5, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100 als sogenannter DIN-Ingenieur-Maßstab bezeichnet). Sie erleichtern das Messen, Antragen und Übertragen von Maßen im gewünschten Maßstab ohne umständliche Umrechnung mit den Verkleinerungsfaktoren. Der Dreikant-Maßstab wird niemals zum Linienziehen benutzt. Dreikant-Maßstäbe sind im Allgemeinen aus Kunststoff und besitzen farbige Hohlkehlen als optische Merkmale der verschiedenen Maßstäbe. Reißzeuge nach DIN 58500 Zirkel gibt es in den verschiedensten Ausführungen (z.B. Einsatzzirkel, Fallnullenzirkel, Stechzirkel, Stangenzirkel) mit oder ohne Verlängerungsstange. Schablonen − Schriftschablonen Grundsätzlich sollten für Beschriftungen nur Schriftschablonen nach ISO 3098-I / DIN 6776 mit gerader oder kursiver Schrift verwendet werden. Schriftschablonen mit den Schriftgrößen 0.25, 0.35, 0.5 und 0.7 mm gehören zur Standardausrüstung eines technischen Zeichners. − Burmester-Kurvenschablonen im 3er Satz − Kreisschablonen (mit Tuschekanten) − Spezialschablonen (z.B. für Möblierung, Elektroinstallation und Entwässerungsanlagen) im Maßstab 1:100, 1:50 − Radierschablonen 3.2.3 Zeichenhilfsmittel Klebeband Zum Befestigen von Zeichenpapier auf der Zeichenplatte sollte das so genannte ”Tesa“-Kreppband verwendet werden (kein Tesafilm!). ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 28 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Durchsichtiges Klebeband (Tesafilm) Es wird benutzt zum Ausbessern beschädigter und zum Verkleben eingerissener Zeichnungsblätter und ist auf der Blattrückseite anzubringen. Einfassband Zeichenblattränder werden mit Einfassband gerändert, um ein Einreißen zu verhindern. Radierwerkzeug Zum Radieren von Tusche sollten Rasierklingen verwendet werden. Vorsicht ist geboten, da evtl. Transparentpapier mitgerissen werden könnte. Anschließend müssen die "gekratzten" Flächen mit einem Radiergummi behandelt oder mit einem so genannten Glasradierstift nachradiert und geglättet werden, damit die Tuschelinien nicht "ausblühen". Spezielle Radiergummis für Tusche der verschiedensten Hersteller werden im Handel angeboten. Radiergummis werden beim Radieren von großen Flächen eingesetzt. Radierschablonen kreisen die Radierstelle ein und erleichtern das Radieren. 3.3 Zeichnungsblattgestaltung Die Blattgestaltung umfasst die gesamte Aufteilung des Zeichenblattes. Diese Arbeit ist sehr sorgfältig zu planen und auszuführen. Eine Bauzeichnung mit guter Aufteilung ist überschaubar und damit gut lesbar, und sie gewinnt durch ausgewogene Proportionen an Ästhetik. Grundsätzlich sollte vor dem ersten Bleistiftstrich überlegt werden, mit welchem sinnvollen Maßstab und an welcher Stelle auf das Zeichenblatt gezeichnet wird. Außerdem sollten noch gewisse Bereiche für Bemaßung und Beschriftung reserviert werden. Hier sollte stets Zeichenblatt in DIN-A-Format verwendet werden. Für alle Zeichnungsblätter ist eine Umrandung, ausgeführt mit breiter Linie, vorgeschrieben. Der Heftrand auf der linken Seite beträgt 2 cm zur Formataußenkante, die sonstigen Umrandungen sind im Allgemeinen 5 mm breit. Auf der Mitte des linken Randes sollte eine Markierung zum Lochen eingezeichnet werden. Jede Bauzeichnung enthält ein Schriftfeld. 3.3.1 Maßstäbe im Bauwesen Alle Zeichnungen mit Ausnahme von Skizzen sind maßstäblich anzufertigen. Der Zeichnungsmaßstab ist das Verhältnis der Länge einer Strecke in der Zeichnung zur entsprechenden Länge der gleichen Strecke in natürlicher Größe. Tabelle 3.3: Bevorzugte Maßstäbe im Bauwesen Darstellungsart Anzuwendende Maßstäbe Lagepläne von Bauvorhaben 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 Ansichten, Grundrisse und Schnitte 1:50 1:100 1:200 Bauwerkdetails 1:1 1:5 1:10 1:20 1:50 3.3.2 Zeichnungsschriftfeld (Schriftkopf) Ein Schriftfeld ist für jede Bauzeichnung aus Gründen der Zuordnung und Bezeichnung vorgeschrieben. Es wird im Allgemeinen unten rechts angeordnet. Größe und Gestaltung des Schriftfeldes hängen von der gewünschten Blattgröße ab und werden oft durch betriebliche Regelungen bestimmt. Die äußerste Breite des Schriftfeldes ist durch die Faltgröße auf A4-Hochformat begrenzt, sie kann daher 18.5 cm nicht überschreiten. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 29 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Der Zeichnungskopf enthält alle wichtigen Informationen über − Bauvorhaben − Bauherr − Aufsteller (Architekt / Ingenieur) − Unterschrift bzw. Kürzel des Zeichners − Benennung des Gebäudes und Bauteils − Lageübersicht − Zeichnungsnummer mit Version (Index) − Datum der Ausstellung − Maßstäbe − Blattgröße − eventuelle Änderungen mit Datum Bild 3.2 zeigt das Grundschriftfeld für Zeichnungen nach [16] und Bild 3.3 einen Schriftkopf, wie er innerhalb des Bauingenieurstudiums verwendet werden sollte. Eine lose Kopie in Originalgröße findet sich im Anhang. Die Felder sind sinnvoll auszufüllen! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 30 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 3.2: Darstellungsmethoden Grundschriftfeld [16] für DIN-A0 bis DIN-A2-Formate ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 31 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 3.3: Darstellungsmethoden Schriftkopfbeispiel für DIN-A4 und DIN-A3-Formate Über dem Schriftkopf wird die Legende angeordnet. Sie kann enthalten: − Angaben über Werk- bzw. Baustoff − Angaben über besondere Behandlungsarten von verwendeten Werk- bzw. Baustoffen (z.B. Holzschutz, Verzinkung von Stahlteilen, vollfügige Vermörtelung von Mauerwerkswänden, Oberflächenbehandlung) − Hinweise für die Ausführung − Erläuterung von Sinnbildern und Symbolen − Querverweise auf andere Zeichnungen − Verbindungsmittel − Tür-, Flur- und Brüstungshöhen, sofern sie nicht in der Legende explizit angegeben sind Die jeweiligen Bauwerksteile werden schraffiert und mit Positionsnummern oder Zahlen bezeichnet, die in der Legende dann näher erläutert werden. Ein Beispiel für eine Legende zeigt Bild 3.4. Bild 3.4: Beispiel für eine Legende ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 32 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 3.3.3 Falten von Zeichnungsblättern Die Originalzeichnungen werden nicht gefaltet! Die Lichtpausen dagegen sind zu falten, damit sie handlich transportiert und aufbewahrt werden können. Alle Zeichnungsblätter sind auf die Formatgröße DIN-A4 (210 mm x 297 mm) zu falten. Das Schriftfeld muss sich immer auf der Vorderseite der gefalteten Kopie befinden. Es sind folgende Faltarten möglich [7]: − zum unmittelbaren Einheften mit Heftrand (Tabelle 3.4) − zur Ablage in Mappen oder Fächern ohne Heftrand (Tabelle 3.5) ! Aufgrund der zwei Faltarten stimmen Faltmarken auf vorgedruckten Zeichnungsblättern oftmals nicht mit den Faltvorschriften überein! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 33 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 3.4: Falten mit Heftrand [7] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 34 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 3.5: Falten ohne Heftrand [7] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 35 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 3.4 Darstellungsmethoden Linien 3.4.1 Linienarten und ihre Anwendung Für Bauzeichnungen sind die Linienarten nach Bild 3.5 anzuwenden: Bild 3.5: Linienarten Die Linientypen aus Bild 3.5 werden in zwei oder drei verschiedenen Breiten angewendet: − breit − mittelbreit − schmal Die Anwendung der verschiedenen Linienarten erläutert Tabelle 3.6: Tabelle 3.6: Linienarten und ihre Anwendung Linienart Wichtigste Anwendung Volllinie (breit) Begrenzung von Flächen geschnittener Bauteile, Blattränder, Schriftfelder Volllinie (mittelbreit) Sichtbare Kanten von Bauteilen, Begrenzung schmaler oder kleiner Flächen, Schriftfelder, Maßlinienbegrenzungen Volllinie (schmal) Raster-, Maß-, Maßhilfs-, Hinweislinien, Höhenlagen, Schraffuren, Lochungs- und Faltmarken Strichlinie (mittelbreit) Unsichtbare Kanten von Bauteilen Strichlinie (schmal) Nebenrasterlinien Strichpunktlinie (breit) Kennzeichnung von Schnittebenen Strichpunktlinie (mittel) Stoffachsen, Symmetrieachsen Strichpunktlinie (schmal) Kennzeichnung von Änderung im Schnittverlauf Freihandlinie (schmal) Kennzeichnung von Holz im Schnitt Punktlinie (schmal) Abzubrechende oder nebensächlich dargestellte Bauteile ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 36 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 3.4.2 Darstellungsmethoden Linienbreiten Die differenzierte Anwendung von Linienbreiten hat große Bedeutung für Anschaulichkeit, Fassbarkeit und Ästhetik der Bauzeichnung. Die empfohlenen Linienbreiten für Darstellungen und Beschriftungen sind nach [4]: Tabelle 3.7: Linienbreiten [4] Die Anwendung der verschiedenen Linienbreiten in Abhängigkeit des verwendeten Maßstabes zeigt Tabelle 3.8: Tabelle 3.8: Linienbreiten in Abhängigkeit des gewählten Maßstabes in mm ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 37 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 3.4.3 Regeln zur Linienausführung Beim Zeichnen unterbrochener Linien sind folgende Forderungen einzuhalten: − Bei der Wahl der Längen und Abstände von unterbrochenen Linien sind die Angaben in DIN 15, Teil 1, Tabelle 2 zu beachten. − Die Elemente einer unterbrochenen Linie (Striche, Abstände) müssen in der Darstellung gleiche Größe haben. − Unterbrochene Linien müssen mit einem Strich beginnen und mit einem Strich enden. − Sich kreuzende Linien müssen sich mit Strichen berühren. Dies gilt auch bei Ecken. − Sich berührende Linien müssen sich mit Strichen berühren. − Bei unterbrochenen Linien, die parallel nebeneinander liegen, müssen sich Striche und andere Elemente gegenseitig abwechseln. − Wenn sich zwei oder mehrere Linien verschiedener Art überdecken, soll folgende Rangfolge eingehalten werden: 1. sichtbare Kanten und Umrisse 2. verdeckte Kanten und Umrisse 3. Schnittebenen 4. Mittellinien 5. Schwerlinien 6. Maßhilfslinien 3.5 Schrift Folgende Schriftformen werden unterschieden: − Schriftform A, vertikal − Schriftform A, kursiv − Schriftform B, vertikal − Schriftform B, kursiv ! Auf Bauzeichnungen ist vorzugsweise die Schriftform B, vertikal anzuwenden (Bild 3.6)! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 38 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 3.6: Darstellungsmethoden Schriftform B, vertikal [17] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 39 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 3.7: Darstellungsmethoden Schriftausführung per Hand [17] Tabelle 3.9: Maße für die Schriftausführung per Hand 3.5.1 Ausführung der Schrift per Hand Anhand der Maße in Bild 3.7 und Tabelle 3.9 ist ein Hilfsnetz aufzubauen und die Schrift DINgerecht einzutragen. 3.5.2 Ausführung per Schablone Die Wahl der Schriftgröße richtet sich nach dem verwendeten Maßstab (Tabelle 3.10). Es ist außerdem der in Tabelle 3.11 gezeigte Zusammenhang von Schriftgröße, Linienbreite und Schablone zu beachten. Tabelle 3.10: Schriftgröße in Abhängigkeit des gewählten Maßstabes ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 40 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 3.11: Zusammenhang zwischen Schriftgröße, Linienbreite und Schablone ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 41 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4 Darstellungsformen 4.1 Allgemeines zur Darstellenden Geometrie 4.1.1 Übersicht Die Darstellende Geometrie hat die Aufgabe, ein räumliches Objekt im dreidimensionalen Raum mit Hilfe zweidimensionaler Hilfsmittel (z.B. Zeichenpapier, Computermonitor) zu zeichnen. Andersherum muss aus den zweidimensionalen Zeichnungen das räumliche Objekt in seinen geometrischen Einzelheiten wieder exakt ermittelt werden können. Eine Vorstellung des Objekts mittels einer Fotografie ist zwar möglich, sie kann jedoch keine genauen Angaben über die wirkliche Größe des Objekts liefern. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muss man folgende Forderungen an die Darstellende Geometrie stellen: − Anschaulichkeit − Maßtreue Zur Erfüllung dieser Aufgabe stehen uns verschiedene Methoden zur Verfügung: Maßtreue Bilder Zur Darstellung maßtreuer Bilder wird überwiegend die Normalprojektion (s. Kapitel 4.3 ) angewendet. Bei der Normalprojektion verlaufen die zueinander parallelen Projektionsstrahlen senkrecht zur Projektionsebene. Der dadurch hervorgerufene Dimensionsverlust und die stark reduzierte Anschaulichkeit der Gebilde werden folgenderweise ausgeglichen: − Markante Punkte oder Linien des dargestellten Objektes werden über Höhenkoten mit einer zur Projektionsebene waagerechten Bezugsebene versehen. Dieses Verfahren wird vor allem im Vermessungswesen, z.B. bei Projektierung von Erdarbeiten und Geländedarstellungen (Gründungen, Straßenbau) angewandt und wird als Eintafelprojektion oder kotierte Projektion bezeichnet. − Zusätzlich zur bestehenden Projektionsebene wird eine zusätzliche Projektionsebene im Zeichenfeld angeordnet, deren Normalen senkrecht zueinander stehen. In dieser zusätzlichen Ebene werden ergänzende Informationen (Höhenkoten etc.) zeichnerisch dargestellt. Dieses im Bauwesen sehr weit verbreitete Darstellungsverfahren wird als Zweitafelprojektion bezeichnet. Zur weiteren Ergänzung einer Darstellung können weitere Projektionsebenen eingesetzt werden, dieses führt dann zur Drei- und Mehrtafelprojektion (s. Kapitel 4.4) − Bei der Parallelprojektion (s. Kapitel 4.2) sind die Projektionsstrahlen parallel zueinander. Man unterscheidet hier zwei Projektionsarten: ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 42 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Anschauliche Bilder Eine räumliche Darstellung des Zeichnungsgegenstandes wird mit Hilfe der Parallelprojektion erreicht. Man unterscheidet verschiedene Arten der Parallelprojektion: − Orthogonale Parallelprojektion liegt vor, wenn der Einfallswinkel zwischen Projektionsstrahl und Projektionsebene gleich 90◦ist. Ist der Einfallswinkel nicht gleich 90◦, spricht man von einer schiefen Parallelprojektion. − Die Zentral- oder Perspektivprojektion liefert anschauliche Bilder. Sie imitiert zeichnerisch den Sehvorgang von einem menschlichen Auge und eignet sich für technische Zeichnungen schlecht. Sie wird aus diesem Grund im Rahmen dieser Vorlesung nicht gelehrt. Es sollte nicht vergessen werden, dass man sich vor dem Zeichnen einer Abbildung stets das Objekt im Raum und im Kopf vorstellen muss. Hier sollte jedem klar werden, dass zur Lösung von Konstruktionsproblemen im Bauwesen bzw. Aufgaben in der Darstellenden Geometrie immer zuerst das räumliche Vorstellungsvermögen im Vordergrund steht! 4.1.2 Darstellungen im Skript Bei den Abbildungen im Skript müssen folgende zwei Abbildungsarten grundsätzlich unterschieden werden: − Die Darstellung eines Sachverhaltes in der im jeweiligen Kapitel verwendeten Projektionsart, wie in für eine Eintafel- und eine Dreitafelprojektion.zu sehen ist die in Bild 4.1. − Die erläuternde Darstellung des gleichen Sachverhaltes in einer Parallelprojektion, wie in Bild 4.2 als Erläuterung von Bild 4.1: . Die genaue Konstruktion von Parallelprojektionen findet sich erst im Kapitel 5. Sie wird jedoch schon vorher als dreidimensionale Erläuterung eines Sachverhaltes benutzt, da diese Darstellungsart weit verbreitet ist. Bild 4.1: Darstellung eines Hauses in Eintafel- und Dreitafelprojektion ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 43 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.2: Darstellungsmethoden Erläuternde Darstellung des Hauses in Parallelprojektion 4.1.3 Definitionen Die geometrischen Grundgebilde sind: − Punkt − Gerade − Ebene Zur eindeutigen Darstellung der geometrischen Grundgebilde werden folgende Vereinbarungen für die Bezeichnungen getroffen: − Punkte: Große lateinische Buchstaben (A, B, C, . . .) − Geraden: Kleine lateinische Buchstaben (a, b, c, . . .) − Ebenen: Große griechische Buchstaben (_Σ, Γ,Ω, . . .) − Indizes: Arabische Zahlen (1, 2, 3, . . .), z.B. A1,Π3 Des Weiteren werden die in Tabelle 4.1 gezeigten Begriffe und Symbole aus der Mengenlehre verwendet. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 44 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 4.1: Verwendete Begriffe und Symbole aus der Mengenlehre 4.1.4 Projektionsarten Mit Hilfe der Projektion (lat. projekto = Entwurf) lassen sich Punkte Strecken, Flächen und Körper auf einer Ebene darstellen. Dabei bedient man sich der Zentralprojektion und der Parallelprojektion nach DIN ISO 5456 Teil 1 bis 4. Bild 4.3: Projektionsarten nach DIN ISO 5456 Teil 1 bis 4 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 45 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Senkrechte Parallelprojektion Bei der senkrechten Parallelprojektion, auch orthogonale oder rechtwinklige Parallelprojektion genannt, verlaufen die Projektionsstrahlen parallel zueinander und treffen senkrecht auf die Projektionsebene. Der Punkt A bzw. das Auge ist ins Unendliche gerückt. Diese Darstellung liefert weniger anschauliche, jedoch maßgerechte Abbildungen. Daher wird sie im technischen Zeichnen angewendet (siehe Bild 4.3: 7.23). Allgemeine Parallelprojektion Bei der allgemeinen Parallelprojektion verlaufen die Projektionsstrahlen parallel zueinander und treffen schräg auf die Projektionsebene. Der Punkt A bzw. das Auge ist ins Unendliche gerückt. Diese Projektionsart wird auch schräge oder schiefe Parallelprojektion genannt und liefert sehr anschauliche Abbildungen, die aber nur eine gewisse Maßgenauigkeit aufweisen (siehe Bild 4.3: 7.24). Sie wird auch bei der axonometrischen Projektion angewendet, mit der Maschinenteile und Rohrleitungsverläufe anschaulich dargestellt werden. Zentralprojektion Bei der Zentralprojektion gehen Projektionsstrahlen durch einen festen Punkt A, berühren die Ecken und Kanten des Körpers, treffen dann auf die Projektionsebene und bilden dort den Gegenstand ab. Auch die Abbildungen in den Projektionsebenen werden Projektionen genannt. Der Punkt A kann mit dem Auge und die Projektionsstrahlen können mit den Sehstrahlen verglichen werden. Die Zentralprojektion liefert anschauliche, aber wenig maßgerechte Abbildungen. Sie wird aus diesem Grund im Rahmen dieser Vorlesung nicht gelehrt. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 46 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.1.5 Darstellungsmethoden nach DIN Die in der DIN 5 definierten Projektionssysteme werden in Bild 4.4 dargestellt. Bild 4.4: Projektionssysteme nach DIN 5 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 47 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.2 Parallelprojektionen 4.2.1 Einführung Wird bei der Zentralprojektion das Projektionszentrum ins Unendliche gerückt, so erhält man die Parallelprojektion. Anstelle eines Projektionszentrums tritt eine Projektionsrichtung. Die Projektionsstrahlen sind parallel und treffen alle im gleichen Winkel auf die Bildebene auf. Die Parallelprojektion ist also ein Sonderfall der Zentralprojektion. Ausgenommen sei der Fall, dass die Projektionsstrahlen parallel zur Bildebene verlaufen. Bild 4.5: Allgemeine (schiefe) Parallelprojektion Eine allgemeine (schiefe) Parallelprojektion liegt vor, wenn die Projektionsstrahlen schräg auf die Bildebene fallen. Diese Darstellung wird auch Schrägrissverfahren genannt. Schneiden dagegen die Projektionsstrahlen die Bildebene im rechten Winkel, so spricht man von einer orthogonalen (normalen) Parallelprojektion. Das durch die Parallelprojektion erzeugte Bild wird Parallelriss genannt. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 48 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.6: Darstellungsmethoden Orthogonale und schiefe Parallelprojektion 4.2.2 Wesentliche Eigenschaften Allgemeine Parallelprojektion − Das Bild einer nichtprojizierenden Geraden ist eine Gerade. − Die Bilder paralleler, nichtprojizierender Geraden sind parallel. − Das Längenverhältnis paralleler Strecken auf nichtprojizierenden Geraden bleibt unverändert − Die Gestalt einer zur Bildebene parallelen, ebenen Figur bleibt unverändert. Bild 4.7: Schiefe Parallelprojektion ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 49 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Orthogonale Parallelprojektion − Das Bild einer nichtprojizierenden Geraden ist eine Gerade. − Die Bilder paralleler, nichtprojizierender Geraden sind parallel. − Das Längenverhältnis paralleler Strecken auf nicht projizierenden Geraden bleibt unverändert. − Die Gestalt einer ebenen Figur bleibt genau dann unverändert, wenn diese parallel zur Bildebene liegt. − Die Größe eines rechten Winkels bleibt genau dann unverändert, wenn ein Schenkel parallel zur Bildebene liegt. Bild 4.8: Orthogonale Parallelprojektion ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 50 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.3 Normalprojektion Die Normalprojektion ist eine orthogonale Parallelprojektion, bei der die gewählten Hauptansichten oder auch Symmetrielinien eines Gegenstandes parallel zu einer oder mehreren Bildebenen liegen. Bild 4.9: Normalprojektion 4.4 Drei- und Mehrtafelprojektion Zur maßgenauen Beschreibung eines Gegenstandes im Raum eignet sich am besten die Drei- oder Mehrtafelprojektion. Sie besteht aus einer Normalprojektion des Grundrisses und einer Ansicht plus einem oder mehreren Seitenrisse. Der Seitenriss wird auf einer Projektionsebene erzeugt, die im Allgemeinen beliebig im Raum liegen kann. Sie wird meist jedoch sowohl senkrecht zur Grundrissebene als auch zur Aufrissebene gewählt wird. Zur eindeutigen Darstellung von Punkten werden folgende Vereinbarungen festgelegt: ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 51 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden − P′′′ ist die Projektion des Punktes P auf den Seitenriss − P′′′P0 ist der Abstand des Punktes P von der Seitenrissebene − Die Zeichenebene ist weiterhin die Grundrissebene − Die Seitenrissebene wird um die x13–Achse nach "hinten" in die Grundrissebene umgeklappt − Die Projektion P′′′ eines Raumpunktes liegt stets auf Senkrechten zu den beiden Rissachsen (erweiterte Ordnerbedingung), wobei der eine Ordner durch einen Viertelkreis oder einer Diagonalen unter 45◦ durch den (unbenutzten) vierten Quadranten geführt wird Bild 4.10: Darstellung eines Zylinders Auch Dreitafelprojektionen müssen nicht eindeutig sein. In solchen Fällen empfiehlt es sich, den Seitenriss nicht senkrecht zur Grundriss- und Aufrissebene zu wählen oder eine weitere Projektionsebene zu definieren. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 52 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.4.1 Projektionsmethode 1 Die Projektionsmethode 1 ist eine Normalprojektion, bei der der darzustellende Gegenstand in Betrachtungsrichtung vor der jeweiligen Bildebene liegt. Die Projektionslinien zur Darstellung der einzelnen Ansichten verlaufen in der jeweiligen Betrachtungsrichtung. Bild 4.11: Räumliche Darstellung der Projektionsmethode 1 [3] Bild 4.12: Anordnung der Ansichten nach Projektionsmethode 1 [3] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 53 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.4.2 Projektionsmethode 3 Die Projektionsmethode 3 ist eine Normalprojektion, bei der der darzustellende Gegenstand in Betrachtungsrichtung hinter der jeweiligen Bildebene liegt. Die Projektionslinien zur Darstellung der einzelnen Ansichten verlaufen entgegengesetzt zur jeweiligen Betrachtungsrichtung. Bild 4.13: Räumliche Anordnung der Projektionsmethode 3 [3] Bild 4.14: Anordnung der Ansichten nach Projektionsmethode 3 [3] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 54 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Bild 4.15: Beispiel für die Anordnung der Ansichten nach Projektionsmethode 1 Bild 4.16: Beispiel für die Anordnung der Ansichten nach Projektionsmethode 2 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 55 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.5 Axonometrische Projektionen 4.5.1 Allgemeines Die axonometrische Projektion ist eine Parallelprojektion, bei der die Lage des Gegenstandes und/oder die Richtung der Projektionsstrahlen so gewählt werden, dass der Gegenstand in seinen drei Ausdehnungen dargestellt wird und diese in Richtung ihrer Koordinatenachsen gemessen werden. Es wird eine beliebige Bildebene verwendet. Je nachdem, ob die Projektionsstrahlen schräg oder senkrecht zur Bildebene einfallen, spricht man von der allgemeinen bzw. senkrechten Axonometrie. In der Axonometrie stehen zwei Gesichtspunkte im Vordergrund: − Der darzustellende Gegenstand ist durch seine Maße gegeben. Durch geeignetes Antragen dieser Werte (entsprechend verkürzt/verlängert) soll ein anschauliches Bild entstehen. − Die ausgezeichneten Richtungen, Kanten und Ebenen des Gegenstandes befinden sich meist in allgemeiner Projektionsrichtung und der Bildebene. Um den räumlichen Gegenstand zu beschreiben, wird ihm ein räumliches Koordinatensystem zugeordnet. Bild 4.17: Räumliches Koordinatensystem Die Achsen des Koordinatensystems werden mit den Buchstaben x, y und z bezeichnet. Diese Achsen laufen durch einen Punkt Null (Ursprung) und sind zueinander senkrecht (vgl. Zimmerecke). Jede dieser Geraden stellt eine Zahlengerade dar. Die Einheitspunkte dieser Achsen werden mit X, Y und Z bezeichnet. Es gilt: NullX = NullY = NullZ = 1 (4.1) wobei 1 einer Zeicheneinheit entspricht, der Maßstab variiert. Die Einheitspunkte liegen auf den positiven Halbachsen, welche sich im Gegensatz zu den negativen Halbachsen durch einen Pfeil auszeichnen. Die beschriebene Figur heißt (räumliches) karthesisches Koordinatensystem oder auch ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 56 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden orthonormiertes Achsenkreuz. Wird einmal ein Koordinatensystem festgelegt, so lässt sich jeder Raumpunkt P durch drei Zahlen x, y und z (seine Koordinaten) genau festlegen: Zu P gibt es genau einen Quader (Koordinatenquader), der P als Ecke und die Koordinatenachsen als Kanten besitzt. Wenn ein zu zeichnender Gegenstand ausgezeichnete Kanten besitzt, so können diese als Achsen eines zu wählenden Koordinatensystems verwendet werden. An einem einmal gewählten Koordinatensystem hält man dann zur Beschreibung des gesamten Körpers fest. Ein räumlicher Gegenstand (Würfel) soll auf eine Bildebene parallel projiziert werden. Dazu wird die Projektionsrichtung so gewählt, dass sie zu keiner Koordinatenachse parallel liegt. Das den Würfel beschreibende räumliche Koordinatensystem wird durch die Projektion in ein Axonometrisches Achsenkreuz überführt. 4.5.2 Isometrie Die Isometrie ist eine Sonderform der senkrechten Axonometrie, bei der das Verkürzungsverhältnis auf allen drei Achsen gleich ist, d.h. u : v : w = 1 : 1 : 1. Je zwei Achsen schließen den Winkel von 120° miteinander ein. Bild 4.18: Prinzip der Isometrie Bild 4.19: Achsenkreuz in der Isometrie ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 57 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.20: Darstellungsmethoden Isometrische Projektion Hier können auf allen 3 Achsen die Maße in ihrer wahren Größe abgetragen werden. Dem Nachteil der Anschaulichkeit, den die isometrischen Bilder aufgrund ihrer Symmetrie aufweisen, steht als Vorteil die Einfachheit der Zeichnungen gegenüber. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 58 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 4.5.3 Darstellungsmethoden Schiefwinklige Parallelprojektion – Kabinettprojektion Die schräge bzw. schiefe Parallelprojektion ist eine Verallgemeinerung der bisher beschriebenen, senkrechten Parallelprojektion. Hier ist der Winkel der Projektionsstrahlen zur Bildebene nicht mehr 90°. Das vermittelt einen anschaulicheren Eindruck des räumlichen Gegenstandes als dies bei der senkrechten Parallelprojektion der Fall war. Es gelten folgende Sätze: − Jede zur Bildebene parallele Strecke hat ein paralleles und gleich langes Bild: AB = A′B′ − Jede zur Bildebene parallele ebene Figur hat ein kongruentes Bild: Δ ABC ≃ Δ A′B′C′ − Parallele Geraden haben parallele Bilder; die Strecken auf ihnen bilden sich in demselben Längenverhältnis ab: S1/S′ 1 = S2/S′ 2 − Die Teilverhältnisse von Strecken auf sich entsprechenden Geraden g, g′ bleiben erhalten: AX : XB = A′X′ : X′B′ Bild 4.21: Schräge Parallelprojektion Affinität (Parallelverwandtschaft) Definition: Zwei ebene Figuren, die durch Parallelprojektion auseinander hervorgehen, heißen Affin (affin = parallelverwandt). Die Abbildung muss folgende Eigenschaften erfüllen, um affin zu sein: − Das Bild einer Geraden ist eine Gerade. − Bilder paralleler Geraden sind parallel − Die Längenverhältnisse paralleler Strecken bleiben gleich. − Alle Verbindungsgeraden PP′ sind parallel. − Alle Punkte einer bestimmten Geraden a bleiben fest. Die Dreiecke ABC in der Ebene Π1 und A′B′C′ in der Ebene Π2 sind zueinander affin, da das Δ A′B′C′ das durch Parallelprojektion auf die Ebene Π2 entstandene Bild des Δ ABC ist. Sind die Ebenen Π1 und Π2 parallel, so ist Δ ABC ≃ Δ A′B′C′. Allerdings ist die Kongruenz ein Sonderfall der Affinität. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 59 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.22: Darstellungsmethoden Affinität Wenn sich die Ebenen Π1 und Π2 schneiden, so schneiden sie sich in einer Geraden. Diese Gerade g heißt Affinitätsachse. Für affine Figuren gelten weiterhin: − Jedem Punkt der einen Figur entspricht genau ein Punkt der anderen Figur. Die Punkte der Affinitätsachse g entsprechen sich selbst − Die Verbindungslinien entsprechender Punkte sind parallel (A,A′ k B,B′ usw.) − Zueinander gehörige Geraden schneiden sich auf der Affinitätsachse ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 60 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Kabinettprojektion In der Kabinettprojektion treffen die Projektionslinien im Grund- und Aufriss unter 60◦ auf die Aufrissprojektionsebene auf. Das Objekt wird in einer Koordinatenrichtung um die Hälfte verkürzt projiziert, d.h. mit Seitenverhältnis 1:1:0,5. Die Tiefenlinie verläuft unter 45◦ zur Waagerechten. Eine Fläche des DIN-Körpers liegt parallel zur Aufrissprojektionsebene, so dass diese Fläche unverzerrt abgebildet wird und der rechte Winkel erhalten bleibt. Bild 4.23: Kabinettprojektion Zeichenregel: Alle Breiten und Höhen werden in ihrer wahren Größe, alle Tiefen unter dem Winkel 45° nach hinten fliehend und mit dem Faktor 1/2 verkürzt gezeichnet. Die Kabinettprojektion findet aufgrund ihrer Einfachheit und Anschaulichkeit überall dort Anwendung, wo ein freihändiges Skizzieren in der Praxis notwendig ist. Ein Beispiel für die Kabinettprojektion soll die nachfolgende Darstellung einer Holzkonstruktion geben: Bild 4.24: Beispiel für die Darstellung von Kreisen bei der Kabinettprojektion ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 61 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.25: Darstellungsmethoden Zimmermannsmäßiger Anschluss in Kabinettprojektion ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 62 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.6 Böschungen 4.6.1 Allgemeines Bild 4.26: Darstellung einer Aufschüttung mit Höhenlinien Wird von einem Punkt A aus auf die Grundebene ein lockeres Material (z.B. trockener Sand) aufgeschüttet, so bildet sich aus diesem Material ein gerader Kreiskegel, der allmählich wachsend schließlich mit seiner Spitze den Punkt A erreicht. Dieser Kegel heißt Böschungskegel des Punktes A. Bild 4.27: Böschungskegel Jede Tangentenebene am Böschungskegel berührt ihn längs einer Mantellinie m, die gleichzeitig auch die Falllinie der Tangentialebene ist. Da alle Mantellinien des Böschungskegels die gleiche Neigung α gegen die Bildebene П besitzen, haben auch seine Tangentialebenen dieselbe Neigung α gegen П. Der Neigungswinkel ist eine Funktion des verwendeten Materials. Wenn zum Beispiel feiner Sand auf eine Fläche rieselt, stellt sich ein Böschungskegel ein mit einem Neigungswinkel von α = 30◦ ein. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 63 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 4.2: Böschungswinkel für verschiedene Bodenarten Bei der Anlage von Straßen, Plätzen usw. müssen aufgrund des unregelmäßigen Geländes Erdmassen bewegt werden. Wird beispielsweise eine Straße in ein Gelände geplant, muss man Erdreich abtragen bzw. aufschütten. Es entstehen Auf- und Abtragungsböschungen. Der natürliche Neigungswinkel α kann dabei nicht überschritten werden, da sonst bei weiterer Aufschüttung das Erdreich keinen Halt mehr finden und abrutschen würde. Natürlich darf auch beim Bodenabtrag dieser Winkel nicht überschritten werden. Den Grundkreis des Böschungskegels bezeichnet man als den zum Gefälle gehörigen Böschungskreis des Punktes A, seinen Radius r als Böschungsradius. Liegt der abzuböschende Punkt unterhalb der Grundebene, so liegt ein kegelförmiger Einschnitttrichter oder Böschungstrichter vor. 4.6.2 Konstruktion und zeichnerische Darstellung der Böschung Die Böschung wird immer als Verhältniszahl, oder Neigungswinkel angegeben. Angaben über die Konstruktion von Böschungen sind in der DIN 4124 behandelt. Die Böschungsmaße l im Grundriss werden berechnet mit l = n · h. Wird hingegen der Böschungswinkel gegeben, so kann die Neigung berechnet werden mit n = cotan α. Bild 4.28: Abböschung einer Baugrube ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 64 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.29: Darstellungsmethoden Faustmaße für Böschungswinkel ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 65 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.30: Darstellungsmethoden Darstellungsform der Böschungen Wie in der Bild 4.30 ersichtlich ist, wird die obere Ebene durch einen langen und einen kurzen Balken im Wechsel zur tieferen Ebene gekennzeichnet. Auch bei Baugruben ist eine Böschung unabdingbar. So muss zum Beispiel vor Baubeginn anhand des Bodenmaterials bestimmt werden, wie groß die auszubaggernde Fläche ist, damit sich der natürliche Böschungskegel einstellen kann. Nur bei sehr niedrigen Baugrubenwänden darf der Boden unabgesteift ausgeschachtet werden. Die maximale Tiefe der Baugrube beträgt hierbei 1,25m. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 66 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.31: Darstellungsmethoden Baugrubenecken An den Ecken der Baugruben stoßen die Böschungen aufeinander. An dieser Stelle ergibt sich ein Knick. Bei gleicher Böschungsneigung der einzelnen Seiten liegt der Knick immer in der Winkelhalbierenden. Zur Konstruktion der Böschung beginnt man am tiefsten Punkt der Baugrube und konstruiert die Böschung an die nächst kleinere Tiefe. Beim Antragen der geforderten Böschungsneigung n ·h im Grundriss, ergeben sich die Böschungskronen. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 67 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.32: Darstellungsmethoden Grubenaushub 4.6.3 Abböschung einer Geraden Gegeben sei eine Gerade g und deren Neigungswinkel β. Der Spurpunkt S und ein beliebiger Punkt A von g wird markiert. Durch g lassen sich zwei Ebenen E1 und E2 mit dem vorgegebenen Gefälle tan α finden, falls der Böschungswinkel α größer ist als der Neigungswinkel von g. Werden durch g die beiden Tangentialebenen an den Böschungskegel des Punktes A vom Gefälle tan α gelegt, so berühren sie diesen Kegel längs der Mantellinien. Da diese Mantellinien die Falllinien f1 und f2 der Tangentialebenen sind, stellen diese Ebenen die gesuchten Ebenen E1 und E2 mit der vorgegebenen Neigung tan α dar. Bild 4.33: Abböschung einer Geraden ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 68 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Konstruktion der Ebenen E1 und E2 in kotierter Projektion Zunächst werden die Berührungspunkte B1 und B2 der Tangenten von S an den Böschungskreis des zum Punkt A gehörigen Böschungskegels vom Gefälle tan α bestimmt, wie es in der Bild 4.33 zu sehen ist. Die Geraden AB1 und AB2 sind die Falllinien der gesuchten Ebenen. Stimmt die Neigung tan β der Geraden g mit dem Gefälle tan α überein, so ist g eine Mantellinie des Böschungskegels von A und der Spurpunkt S von g liegt auf dem Böschungskreis. In diesem Fall gibt es nur eine Böschungsebene durch g, deren Falllinie g selber ist. Wenn tan β > tan α ist, dann liegt S innerhalb des Böschungskreises. 4.6.4 Abböschung einer Strecke Der Böschungskörper vom Gefälle tan α einer Strecke AB soll konstruiert werden. Dazu werden zunächst die beiden Böschungskegel der Punkte A und B bestimmt (Gefälle tan α). Die gemeinsamen Tangenten C1D1 bzw. C2D2 an ihre Böschungskreise sind die Spuren der Böschungsebenen durch die Gerade AB; die Mantellinien C1A und D1B bzw. C2A und D2B sind ihre Falllinien. Der gesuchte Böschungskörper besteht aus den von diesen Falllinien begrenzten Teilen der Böschungskegel und den sich daran tangential anschließenden Teilen der Böschungsebene durch AB. Bild 4.34: Abböschung einer Strecke ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 69 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.6.5 Abböschung von Straßen Beispiel 1: Horizontale Straße durchschneidet einen Hang Bild 4.35: Abböschung einer horizontal verlaufenden Straße Bild 4.36: Neigungswinkel und Seitenabstand Ein Gelände mit gegebenen Höhenschichtlinien wird von einer Straße durchschnitten, die horizontal auf der Höhenschichtlinie 355m verläuft. In das höher liegende Gelände schneidet sie mit einem Böschungswinkel α ein. Auf das tiefer liegende Gelände ist eine Aufschüttung aufgebracht mit dem Winkel β. Entsprechend den Höhenabständen trägt man die Seitenabstände a und b für die einzelnen Höhen senkrecht zur Straßenkante ab. Sie verlaufen parallel zur Straße. Verbindet man die Punkte, an denen sie die Höhenschichtlinien des natürlichen Geländes schneiden, so ergibt sich die so genannte Böschungskante. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 70 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Beispiel 2: Gleichmäßig ansteigende Straße auf ebenem Gelände Die Steigung wird für die jeweilige Höhenlinie durch einen Böschungskegel konstruiert. Die Radien der Böschungskegel vergrößern sich von Höhenlinie zu Höhenlinie um jeweils c. Verbindet man die äußeren Schnittpunkte der Höhenlinien mit den Grundkreisen der Böschungskegel, so erhält man die Böschungskante, und in entsprechender Weise die Höhenschichtlinien der Böschung. Bild 4.37: Abböschung einer gekrümmten, ansteigenden Straße ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 71 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.7 Dachausmittlungen 4.7.1 Allgemeines Ein praktisches Gebiet, das zum Teil der darstellenden Geometrie angehört, ist die sogenannte Dachausmittlung. Hierunter ist die Überdachung eines Gebäudes mit einem gegebenen Grundriss zu verstehen. Die Aufgabe der Dachausmittlung ist, soweit es sich um bautechnische Gesichtspunkte handelt, außerhalb der Geometrie zu suchen. Dagegen stellt die Ermittlung der Verschneidungen einzelner Dachflächen sehr wohl eine geometrische Aufgabe dar, die in diesem Kapitel behandelt wird. Die unterste, zumeist waagerecht verlaufende Grenze eines Daches wird Traufe oder Trauflinie genannt. An diesen Kanten verlaufen die Regenrinnen. Die oberste, in der Regel ebenfalls waagerechte Schnittlinie zwischen gegenüberliegenden Dachflächen wird als First oder Firstlinie bezeichnet. Bild 4.38 veranschaulicht einige wichtige Begriffe eines Daches. Bild 4.38: Begriffe eines Daches Je nachdem, ob der Winkel der Trauflinien ein ausspringender oder einspringender ist, heißt der Schnitt der Dachflächen ein Grat (Gratlinie) oder eine Kehle (Kehllinie). Sehr oft werden sämtliche Flächen eines Daches als Ebenen gleicher Neigung angenommen. In diesem Falle gelten folgende Grundsätze: ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 72 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden − Haben zwei ebene Dachflächen mit den sich schneidenden waagerechten Trauflinien gleiche Neigung, so wird in der Grundrissprojektion der Winkel zwischen den beiden Trauflinien halbiert (Bild 4.39). Bild 4.39: Dachausmittlung (nicht-parallele Trauflinien) − Haben zwei sich schneidende, ebene Dachflächen, deren Trauflinie in derselben Horizontalebene parallel verlaufen, die gleiche Neigung, so fällt der Grundriss ihrer zu den Trauflinien parallelen Schnittlinie (First) in die Mittellinie der parallelen Trauflinien (Bild 4.40). Bild 4.40: Dachausmittlung (parallele Trauflinien) 4.7.2 Dachformen Die einfachste Dachform ist das aus einer einzigen Dachfläche bestehende Pultdach. Es wird verwendet, wenn das Gebäude eine geringe Tiefe besitzt und mit einer Längsseite an ein anderes Bauwerk anschließt. Die gebräuchlichste Dachform ist das Satteldach, das aus zwei Dachflächen besteht, die in der Regel gleiche Neigungen besitzen und sich in einem waagerechten First schneiden. Bei rechteckigem Grundriss erhalten die Mauern an den zum First normalen Gebäudeseiten dreieckige Giebel. Ersetzt man die Giebel ganz oder teilweise durch geneigte Dachflächen, Walme genannt, so entsteht ein Walmdach. Wenn eine Dachfläche bei einem Satteldach durch Flächen ersetzt wird, die zwei unterschiedliche Neigungen aufweisen, dann wird eine solche Dachform Mansarddach genannt. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 73 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.41: Darstellungsmethoden Dachformen ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 74 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 4.7.3 Beispiele zur Dachausmittlung Beispiel 1- Gleichgeneigte Dachflächen mit über trapezförmigem Grundriss Bei einer Überdachung eines trapezförmigen Grundrisses A′B′C′D′ kann die Eindeckung mit gleichgeneigten Dachflächen nur dann erfolgen, wenn die Parallelseiten so lang sind, dass die durch sie gehenden Dachflächen eine waagerechte Firstkante bilden. Die Grundrisse der Grate halbieren die Winkel bei A′,B′,C′,D′; der Grundriss E′F′ der Firstkante liegt in der Mitte zwischen A′B′ und C′D′. Im Kreuzriss erscheinen die Neigungswinkel der Dachflächen, die Länge l der Dachsparren und die Höhe h der Firstkante in wahrer Größe. Aus dem Grundriss und dem Kreuzriss kann nun der Aufriss gefunden werden. Die Gestalten der Dachflächen können durch Drehung in die Ebene der Trauflinien ermittelt werden. Dazu verwendet man die Länge l der Dachsparren durch E und F. Bild 4.42: Beispiel einer Dachausmittlung (Aufgabe) ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 75 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.43: Darstellungsmethoden Beispiel einer Dachausmittlung (Lösung) ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 76 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Beispiel 2- Windschiefe Dachflächen bei einer Überdachung Will man dagegen den in Bild 4.44 dargestellten trapezförmigen Grundriss mit gleich geneigten Dachflächen überdecken, so entsteht eine lange schräge Firstkante, was aus praktischen und ästhetischen Gründen vermieden werden soll. Man kann hier eine windschiefe Dachfläche verwenden. Zunächst werden durch die Trauflinien AD, BC und AB gleich geneigte Dachflächen gelegt und in der letzteren eine waagerechte Firstkante EF gewählt. Hierauf führt man von E und F normal zur Trauflinie CD hinunter. Das windschiefe Viereck CDEF wird nun durch die beiden Dreiecksflächen EE1D, FF1C und eine geeignet zu wählende windschiefe Regelfläche im Viereck EFF1E1 gedeckt. Diese Fläche wird dadurch erzeugt, dass eine Gerade (Dachlatte) so längs der Sparren EE1 und FF1 gleitet, dass sie stets waagerecht bleibt. Die so entstehende Regelfläche ist ein hyperbolisches Paraboloid. Bild 4.44: Beispiel eines hyperbolischen Paraboloiden (Aufgabe) ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 77 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 4.45: Darstellungsmethoden Beispiel eines hyperbolischen Paraboloiden (Lösung) ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 78 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5 Bauzeichnen 5.1 Einführung ins Bauzeichnen Bauzeichnungen sind bedeutsame Dokumentationen, Belege und Nachweise. Sie sind das wichtigste Verbindungsmittel zwischen der Bauauftragsseite und den Bauausführenden. Aus den vorgenannten Funktionen ergeben sich die Anforderungen an eine Bauzeichnung. Sie sollten − DIN-gerecht − fehlerfrei − vollständig − übersichtlich − maßstabsgetreu − gebrauchsfähig − ästhetisch − und kontrollfähig sein. In den folgenden Kapiteln sollen nun die Möglichkeiten dargestellt werden, Zeichnungen zu erstellen, die diesen Anforderungen genügen. Des Weiteren soll ein Einblick gegeben werden, welche übergeordneten Leitpläne existieren, aus denen letztendlich die konkreten Bauzeichnungen einzelner Bauobjekte zustande kommen. Dazu werden einige Aspekte aus Vorschriften und Verordnungen dargestellt. Die folgenden Kapitel beschäftigen sich mit den Besonderheiten bei Zeichnungen im Massivbau und Holzbau. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 79 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 5.2 Darstellungsmethoden Zeichnungsarten im Bauwesen Flächennutzungsplan (M 1:25000) Bild 5.1: Flächennutzungsplan für das Gebiet Grunerstraße/Alexanderstraße, Berlin ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 80 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Bebauungsplan (M 1:500) Bild 5.2: Bebauungsplan für den Pariser Platz, Berlin Lageplan (M 1:500) Bild 5.3: Lageplan ohne und mit dreidimensionaler Hervorhebung ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 81 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Vorentwurf und Entwurfsplanung (M 1:200), Genehmigungsplanung (M 1:200 / M 1:100) Bild 5.4: Entwurf eines Wohnhauses in Grundrissen und Schnitten Ausführungsplanung / Werkplan (M 1:50 / M 1:20) Bild 5.5a: Gebäudeschnitt ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 82 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.5b: Darstellungsmethoden Ausführungsplan für Fassaden- und Deckenanschluss aus Abb. 5.5a ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 83 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Rohbauzeichnungen / Schalplan ( M1:20) Bild 5.6: Bewehrungsplan für einen deckengleichen Unterzug ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 84 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Detailplan (M 1:20 / M 1:5 / M1:1) Bild 5.7: Fußpunktdetail Bahnhof Waterloo, London Tragwerksplanung: Anthony Hunt Associates, Circencester Architekt: Nicholas Grimshaw and Partners, London ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 85 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 5.3 Darstellungsmethoden Darstellung von Schnitten Nur durch das Darstellen von Ansichten (Oberflächen) können Baukörper oftmals nicht ausreichend erfasst und bestimmt werden, es sei denn, die innere Struktur (Wände, Öffnungen etc.) würde als verdeckte Kante gezeichnet. Eine solche Darstellung wäre aber sehr unübersichtlich und verwirrend. Deshalb werden Gebäude oder deren Teile (Geschosse) als ”aufgeschnittene“ Objekte dargestellt. ! Ein Schnitt ist die Darstellung eines in einer gedachten Ebene geschnittenen Gegenstandes! Bild 5.8: Schneiden durch eine gedachte Ebene Abhängig von der Lage des scheinbaren Schnittes unterscheiden wir auf Bauzeichnungen: ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 86 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden − horizontale Schnitte (Bild 5.9) − vertikale Schnitte (Bild 5.10) Bild 5.9: Beispiel eines horizontalen Schnittes [44] Bild 5.10: Beispiel eines vertikalen Schnittes [44] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 87 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.3.1 Anordnung der Schnittebenen Die gedachte Schnittebene ist so anzuordnen, dass die wichtigsten charakteristischen Formen des Gegenstandes dargestellt werden. Der Schnittverlauf kann erfolgen als − gerader Schnitt (Schnittverlauf in einer Ebene) (Bild 5.11) − gestufter Schnitt (Schnittverlauf in verschiedenen, meist parallelen Ebenen) (Bild 5.12) 5.3.2 Kennzeichnung der Schnittanordnung Zur Kennzeichnung der Schnittanordnung gehören − Schnittlinien − Schnittpfeile − Buchstabenkennzeichnung Bild 5.11: [44] Gerade Schnittführung [44] Bild 5.12: Gestufte Schnittführung Die Lage der gedachten Schnittebene ist in der Ansicht mit sehr breiten Strich-PunktLinien zu kennzeichnen. An den Enden der Schnittlinien sind Pfeile einzutragen, die die Projektionsrichtung (Blickrichtung) für die Schnittdarstellung angeben. Die Pfeile müssen in einem Abstand von 2 - 3 mm vom Ende des Striches eingetragen werden. Die Schnittebenen und der gezeichnete Schnitt sind mit Großbuchstaben des Alphabets, beginnend mit dem Buchstaben A zu kennzeichnen (z.B. Schnittbezeichnung A-A) (Bild 5.13). ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 88 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.13: Darstellungsmethoden Beispiel von Schnittkennzeichnungen [9] Kennzeichnung von Schnittflächen (Schraffuren) Körperflächen in Schnittdarstellungen werden besonders betont, um den optischen Eindruck der Zeichnungen zu verbessern. Schnittflächen von Bauteilen können auf verschiedene Weise hervorgehoben werden: − durch die allgemeine 45°-Schraffur (Bild 5.14) − durch spezifische Werkstoffkennzeichnungen (Tabelle 5.1) − durch dunkel angelegte (geschwärzte) Flächen (falls der Maßstab es erfordert) Die allgemeine graphische Kennzeichnung von Körperflächen in Schnittdarstellungen ist unabhängig von der Werkstoffart als 45°-Schraffur auszuführen (Bild 5.14). Bild 5.14: Kennzeichnung von Körperflächen [44] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 89 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Sollen Werkstoffe in Schnittdarstellungen betont und unterschieden werden, sind die in Tabelle 5.1 gezeigten Schraffuren einzuzeichnen. Tabelle 5.1: Schraffuren [9] ! Die graphische Kennzeichnung von Werkstoffen in Schnittdarstellungen ersetzt nicht die genaue Baustoffangabe (z.B. in der Legende)! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 90 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Regeln für Schraffuren: − Alle Schraffurlinien sind als schmale Linien (Linienart B mit 0.25 oder 0.35 mm Breite je nach Maßstab) zu zeichnen. Sie müssen sich z.B. von den breiter gezeichneten Körperkanten deutlich unterscheiden − Der Abstand der Schraffurlinien muss innerhalb eines Gegenstandes möglichst gleich sein. Er wird im Normalfall mit dem Augenmaß festgelegt und durch Parallelverschiebung ausgeführt − Die Schraffurlinien sind bevorzugt nach rechts geneigt auszuführen. Sie sollen die gleiche Neigung in allen Schnittdarstellungen des gleichen Gegenstandes aufweisen − Sollen in Schnittdarstellungen die Schraffurlinien benachbarter Flächen einheitliche Richtung und Dicke aufweisen, so sind die Schraffurlinien in den einzelnen Flächen versetzt anzuordnen. − In großen Schnittflächen (z.B. anstehender Boden) ist es gestattet, die graphische Kennzeichnung nur an den Umrisslinien anzutragen − Müssen Maßzahlen oder Beschriftungen in Schraffurflächen eingetragen werden, so ist die Schraffur an diesen Stellen zu unterbrechen ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 91 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 5.4 Darstellungsmethoden Maß- und Modulordnung 5.4.1 Zweck der Maß- und Modulordnung Die Maß- und Modulordnung − bietet eine Grundlage für die Entwurfs- und Konstruktionssystematik und ist damit ein Hilfsmittel für die Planung und Fertigung im Bauwesen − ermöglicht eine Standardisierung von Maßen im Roh- und Ausbau − erlaubt eine Verwendung von industriell gefertigten Bauteilen und der Kombination von Bauteilen unterschiedlicher Gewerke. Vorteile der Maß- und Modulordnung: 1. Sortimentbeschränkung an Bauteilen 2. Bauteile ohne Nacharbeit auf der Baustelle kombinierbar bzw. austauschbar 3. Freie Wählbarkeit unterschiedlicher Bauteile bzw. Bausysteme (offene Bausysteme) 4. Höhere Produktivität in der Fertigung der Bauteile aufgrund der Sortimentbeschränkung 5. Vereinfachung in der Entwurfsarbeit 5.4.2 Maßordnung DIN 4172 Das Bestreben zur Maßvereinheitlichung führte in den 50er Jahren zur Einführung der Grundlagennorm DIN 4172 – Maßordnung im Hochbau. Sie definiert eine Grundlängeneinheit 100 cm / 8 = 12.5 cm (siehe Abbildung 5.15). Daraus resultieren spezielle Abmessungen für Steine bzw. Ziegel und Fugen. Die Maßordnung unterscheidet Baurichtmaß und Nennmaß. Baurichtmaß: Theoretischer Wert für Baumaße, Maße von Bauteilen einschließlich Fugen. Sie sind immer ein ganzzahliges Vielfaches von 12.5 cm. Nennmaß: Maße, die die Bauten tatsächlich haben sollen. Sie werden in die Bauzeichnungen eingetragen. Sie entsprechen Baurichtmaßen unter Berücksichtigung der zugehörigen Fugenanzahl. Bild 5.15: Rohbaumaße (links), Baunennmaß (rechts) ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 92 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 5.2: Baurichtmaß/Nennmaß Rohbaumaß Baurichtmaß in cm Nennmaß in cm A Außenmaß n ⋅ 12,5 n ⋅ 12,5 - 1 Ö Öffnungsmaß n ⋅ 12,5 n ⋅ 12,5 + 1 V Vorsprungsmaß n ⋅ 12,5 n ⋅ 12,5 Bild 5.16: Schichthöhen bei verschiedenen Steinformaten ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 93 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 5.3: Nennmaße *) für Längen und Höhen Kopf -zahl Längenmaße in m A Ö V 1 0,115 0,135 0,125 2 0,240 0,260 0,250 3 0,365 0,385 0,375 4 0,490 0,510 0,500 5 0,615 0,635 0,625 6 0,740 0,760 0,750 7 0,865 0,885 0,875 8 0,990 1,010 1,000 9 1,115 1,135 1,125 10 1,240 1,260 1,250 11 1,365 1,385 1,375 12 1,490 1,510 1,500 13 1,615 1,635 1,625 14 1,740 1,760 1,750 15 1,865 1,885 1,875 Schichten Höhenmaße in m bei Ziegeldicken in mm 52 71 113 155 175 238 1 0,0625 0,0833 0,125 0,1666 0,1875 0,250 2 0,1250 0,1667 0,250 0,3334 0,3750 0,500 3 0,1875 0,2500 0,375 0,5000 0,5625 0,750 4 0,2500 0,3333 0,500 0,6666 0,7500 1,000 5 0,3125 0,4167 0,625 0,8334 0,9375 1,250 6 0,3750 0,5000 0,750 1,0000 1,1250 1,500 7 0,4375 0,5833 0,875 1,1666 1,3125 1,750 8 0,5000 0,6667 1,000 1,3334 1,5000 2,000 9 0,5625 0,7500 1,125 1,5000 1,6875 2,250 10 0,6240 0,8333 1,250 1,6666 1,8750 2,500 11 0,6875 0,9175 1,375 1,8334 2,0625 2,750 12 0,7500 1,0000 1,500 2,0000 2,2500 3,000 13 0,8125 1,0833 1,625 2,1666 2,4375 3,250 14 0,8750 1,1667 1,750 2,3334 2,6250 3,500 15 0,9375 1,2500 1,875 2,5000 2,8125 3,750 ! Berlins Altbauten wurden vorwiegend mit Mauerziegel in Reichsformat (25cm x 12cm x 6,5cm) ausgeführt! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 94 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.4.3 Modulare Ordnung Vor allem im Ausland wurden Grundlängeneinheiten für Bauteile und Bauwerke auf metrischer Basis angewandt. Dies führte zur Einführung der DIN 18000 – Modulordnung im Bauwesen. Grundmodul: Der Grundwert in der Modulordnung ist der Grundmodul M und beträgt M = 100 mm = 10 cm. Es ist die kleinste Planungseinheit. Multimodule: Ausgewählte ganzzahlige Vielfache des Grundmoduls m x M (3 M, 6 M, 12 M) Submodule: Ganzzahlige Teile des Grundmoduls (z.B. M/10) Vorzugszahl: Weiterhin sind Vorzugszahlen aus ganzzahligen Vielfachen des Grundmoduls M und der Multimodulen m x M festgelegt. Diese sollten als Koordinationsmaße verwendet werden, wobei folgende Reihen eingehalten werden sollen: − 1 bis 30 mal M − 1 bis 20 mal 3M − Vielfache von 12M Ergänzungsmaße: Ergänzungsmaße sind normierte Maße, die kleiner als der Grundmodul sind, sich aber kombiniert zu modularen Maßen ergänzen, nämlich 25 mm, 50 mm und 75 mm. Sie dienen dazu, nicht modulare Bauteile in das modulare Koordinationssystem einzuordnen. 5.4.4 Raster Bauwerke mit größeren Abmessungen wie z.B. Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Hallen, etc. werden im Grundriss durch ein Raster unterteilt. Die einzelnen Raster- oder Achslinien werden durch Nummern oder Buchstaben gekennzeichnet. Die Achslinien werden meist so angeordnet, dass sie durch die Schwerpunkte der tragenden Bauteile wie Stützen oder Wände verlaufen. Die Wahl des Stützenrasters legt wiederum weitere Subraster fest, wie das Fassadenraster oder das Ausbauraster. Diese Rastergrößen werden meist als ganzzahliger Bruchteil des Stützenrasters definiert. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 95 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Typische Abmessungen des Rasters sind in Tabelle 5.4 dargestellt. Tabelle 5.4: Gebräuchliche Rastermaße Grundmodul 12,5 12,5 12,5 Ausbauraster 50 62,5 75 65 67,5 60 100 125 150 130 135 120 400 500 520 520 540 480 800 750 750 780 810 720 1000 1000 1000 1040 1080 1020 z.B. Fassadenraster z.B. Stützenraster 10 Welches Raster letztlich gewählt wird hängt u.a. von den folgenden Einflussfaktoren ab: − Nutzung (z.B. Bürogrößen oder sind Stützen im Raum akzeptabel oder nicht) Kostengünstige Spannweiten (z.B. für Stahlbeton-Flachdecken sind maximal ca. 8 m x 8 m mit geringem Aufwand realisierbar) − Anordnung der Parkplätze in der Tiefgarage − Fassadensystem − Ausbauraster der gewählten Ausbaumaterialien 5.5 Bemaßung Durch die exakte Maßeintragung erhält die technische Zeichnung den größten Informationsgehalt. Auf einer Zeichnung müssen deshalb alle Maße vorhanden sein, die für die Berechnung, Überprüfung und Herstellung des Objektes notwendig sind. Bemaßt werden nur die sichtbaren Körperkanten. Die Bemaßung besteht aus (siehe Abbildung 5.17) − Maßzahl − Maßlinie − Maßlinienbegrenzung − Maßhilfslinie Bild 5.17: Bestandteile einer Bemaßung [9] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 96 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.5.1 Maßzahlen Maßzahlen auf Bauzeichnungen sind grundsätzlich in standardisierter Schrift auszuführen, um Maßfehler weitgehend auszuschalten. Die Maßzahlen sind 0.5 - 1.5 mm über der zugehörigen durchgezogenen Maßlinie, möglichst in deren Mitte, einzutragen. Ist über der Maßlinie nicht genügend Platz vorhanden, so ist eine Bezugslinie anzuordnen. Randmaße können auch über die verlängerte Maßlinie geschrieben werden (Abbildung 5.18 b). Maßzahlen sind in der Leselage der Zeichnung (von unten oder von rechts) lesbar einzutragen. Durch Maßzahlen dürfen keine Linien hindurchgehen. An der Stelle zur Eintragung der Maßzahl werden andere Linien (Umriss-, Mittellinien oder Schraffuren) unterbrochen (Bild 5.18 a & c). Bild 5.18: Anordnung von Maßzahlen [44] ! Man beachte Abschnitt 5.5.7 bezüglich der Wahl der Maßeinheiten! 5.5.2 Maßlinien Die Maßlinien sind als schmale Volllinien auszuführen und bis zur Umriss-, Maßhilfs- oder einer anderen Linie zu zeichnen. Wenn die Maßlinie jedoch - wie auf Bauzeichnungen üblich - mit Begrenzungsstrichen endet, ist es zulässig und sinnvoll, die Maßlinie 2 - 4 mm über die Maßhilfslinie bzw. Körperkante zu verlängern. Die Maßlinien verlaufen immer parallel zu den vermaßten Strecken. Der Mindestabstand zwischen parallelen Maßlinien untereinander sollte 7 mm und zwischen einer Maßlinie und einer Körperkante 10 mm betragen. Maßlinien sollten nach Möglichkeit außerhalb des dargestellten Gegenstandes als Maßketten angeordnet werden. Eine Maßlinie darf sich nicht mit einer anderen Linie decken. Maßlinien dürfen auch nicht durch andere Linien geschnitten werden (ggf. ist eine Linie zu unterbrechen, siehe Bild 5.19). ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 97 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.5.3 Maßlinienbegrenzung Maßlinien werden vorzugsweise durch schräge Maßstriche in normaler Linienbreite oder durch Maßpunkte mit dem Schreibgerät für 1,0 oder 1,4 mm Linienbreite begrenzt (siehe Bild 5.19). ! Mit Ausnahme der Bemaßung von Sonderelementen hat sich im Bauwesen die Maßlinienbegrenzung durch 45° geneigte Schrägstriche durchgesetzt! ! Maßschrägstriche sind so anzuordnen, dass sie in Leserichtung der Maßzahl von links unten nach rechts oben führen! 5.5.4 Maßhilfslinie Maßhilfslinien sind in gleicher Art und Weise wie die Maßlinien, d.h. als schmale Volllinien auszuführen. Alle Maße, die nicht zwischen den Körperkanten eingetragen werden, sind mittels Maßhilfslinien herauszuziehen. Sie stehen im Normalfall rechtwinklig zur Maßlinie mit einem Überstand von 2 – 4 mm. Sie sind von der zugehörigen Körperkante durch einen geringen Zwischenraum abzusetzen. Maßhilfslinien können die Verlängerung von Symmetrie- und Achslinien sein (siehe Bild 5.19). ! Der Bezug der Maßlinie auf die jeweilige Körperkante muss eindeutig erkennbar sein! Bild 5.19: Bestandteile einer Maßkette 5.5.5 Maßanordnung Bemaßt wird im Allgemeinen unter bzw. rechts der Darstellung. Bei mehreren parallelen Maßketten sind die Maßketten von außen nach innen anzuordnen, die zusammenfassenden Maße stehen außen (Bild 5.20). Innenmaße sind so anzuordnen, dass die Flächen in Raummitte möglichst frei bleiben. Bei schiefwinkligen Baukörpern werden die Maßzahlen nach Bild 5.21 angeordnet. Ein Beispiel bietet Bild 5.22. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 98 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Bild 5.20: Anordnung von Maßketten bei überwiegend rechtwinkligen Baukörpern (FB=Fensterbreite, FH=Fensterhöhe, TB=Türbreite, TH=Türhöhe, BH=Brüstungshöhe) Bild 5.21: Anordnung von Maßketten bei schiefwinkligen Objekten [6] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 99 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.22: Darstellungsmethoden Beispiel für Maßanordnung im Grundriss 5.5.6 Höhenangaben Bei Höhenangaben werden die Höhen für die Rohbaukonstruktion und für die Fertigkonstruktion unterschieden (Bild 5.23). Höhenangaben sind analog Bild 5.24 in Schnitten und analog Bild 5.22 in Grundrissen bzw. Draufsichten einzutragen. Das Vorzeichen + oder − der Maßzahlen bezieht sich auf die Höhenlage 0 (im Regelfall die planmäßige Höhenlage der Oberfläche der Fertigkonstruktion des Fußbodens im Erdgeschoß). Bei Brüstungen darf zusätzlich die Rohbauhöhe über Oberfläche Rohfußboden angegeben werden. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 100 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.23: Symbole für Höhenangaben [9] Bild 5.24: Anordnung von Höhenangaben in Schnitten [9] Darstellungsmethoden ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 101 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Wird in Grundrissen bei der Bemaßung von Wandöffnungen, insbesondere für Türen und Fenster, zusätzlich zur Angabe der Breite auch die Höhe angegeben, so ist die Maßzahl für die Breite über der Maßlinie und die Maßzahl für die Höhe direkt darunter unter der Maßlinie anzuordnen (siehe Bild 5.20). Zur Vereinfachung dürfen Rechteckquerschnitte auch durch Angabe ihrer Seitenlängen in Bruchform bemaßt werden, z. B. beim Holzquerschnitt 12/16 (Breite/Höhe). Runde Querschnitte erhalten vor der Maßzahl das Durchmesserzeichen Ø, z.B. Ø12. Radien sind vor der Maßzahl mit dem Großbuchstaben R zu kennzeichnen (siehe Bild 5.25). ! Höhenangaben sind immer in Meter ohne Angaben der Maßeinheit m einzutragen! Bild 5.25: Anordnung von Höhenangaben in Grundrissen [9] 5.5.7 Maßeinheiten Die Wahl der Maßeinheiten richtet sich nach der Bauart oder der Art des Bauwerkes (Tabelle 5.5). Tabelle 5.5: Anwendbare Maßeinheiten Die angewendete Maßeinheit ist in Verbindung mit dem Maßstab, zweckmäßigerweise im Schriftfeld, anzugeben (z.B. 1:50 - cm). Anstelle des Punktes darf auch ein Komma gesetzt werden. ! Es werden vorrangig Maßeintragungen gemäß Tabelle 5.5, Zeile 2 verwendet! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 102 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.5.8 Hinweise, Hinweislinien In Bauzeichnungen sind Hinweislinien aus der Darstellung herauszuziehen. Sie dürfen bei Platzmangel auch als Bezugslinien für Maße angewendet werden. Hinweislinien dürfen in Anlehnung an DIN 406, Teil 2, auch mit einem Punkt oder ohne Begrenzungszeichen enden. Hinweislinien sind rechtwinklig anzuordnen und sollen höchstens einmal abgewinkelt werden. Das schräge Herausziehen unter 45◦ wird empfohlen, wenn es der Verdeutlichung dient (vergleiche Abbildung 5.30). Detailhinweise können durch einen Kreis in schmaler Volllinie gekennzeichnet werden. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 103 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 5.6 Darstellungsmethoden Beispielzeichnungen In Bild 5.26 bis 5.30 sind beispielhaft Ansichten, Grundrisse, Schnitte und Details eines Wochenendhauses dargestellt. Auf Schriftköpfe und Legenden wurde zum Teil verzichtet, da es sich nur um Zeichnungsausschnitte handelt. Man beachte die gegenseitigen Verweise (Schnittführung, Detailkennzeichnung etc.). Bild 5.26: Ansichten des Projektes ”Wochenendhaus“ ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 104 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.27: Darstellungsmethoden Grundriss 1 des Projektes ”Wochenendhaus“ ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 105 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.28: Darstellungsmethoden Grundriss 2 des Projektes ”Wochenendhaus“ ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 106 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.29: Darstellungsmethoden Schnitte des Projektes ”Wochenendhaus“ ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 107 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.30: Darstellungsmethoden Detail des Projektes ”Wochenendhaus“ ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 108 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 5.7 Darstellungsmethoden Toleranzen im Bauwesen 5.7.1 Sinn und Zweck der Toleranzen Nach DIN 18201 ist die Einhaltung von Toleranzen erforderlich, ”um trotz unvermeidlicher Ungenauigkeiten beim Messen, bei der Fertigung und bei der Montage die vorgesehene Funktion zu erfüllen und das funktionsgerechte Zusammenfügen von Bauwerken und Bauteilen des Roh- und Ausbaus ohne Anpass- und Nacharbeiten zu ermöglichen.“ Was bedeutet das? Es ist unmöglich, im Bauwesen Bauten und Bauteile absolut exakt auszuführen. Mit Maßabweichungen durch z.B. Maß- und Markierungsfehler, Arbeitsfehler oder materialbzw. verschleissbedingte Fehler muss gerechnet werden. Häufig auftretende Abweichungen sind: − Längenabweichungen − Abweichungen aus der Flucht (horizontal) − Abweichungen aus dem Lot (vertikal) − Abweichungen von der Ebenheit einer Fläche (horizontal und vertikal) Diese Maßabweichungen sollten bauwerk-, bauteil- sowie materialbezogene Grenzen – Toleranzen – nicht überschreiten und sind daher in der DIN 18202 – 18203 geregelt. 5.7.2 Begriffe Bild 5.31: Anwendung der Begriffe [19] Nennmaß: Das Nennmaß ist ein Maß, das zur Kennzeichnung von Größe, Gestalt und Lage eines Bauteils oder Bauwerks angegeben und in Zeichnungen eingetragen wird. Istmaß: Das Istmaß ist ein durch Messung festgestelltes Maß. Istabweichung: Die Istabweichung ist die Differenz zwischen Ist- und Nennmaß. Höchstmaß: Das Höchstmaß ist das größte zulässige Maß. Häufig findet man auch den ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 109 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Begriff Größtmaß. Mindestmaß: Das Mindestmaß ist das kleinste zulässige Maß. Gebräuchlich ist auch noch der Begriff Kleinstmaß. Grenzabweichung: Die Grenzabweichung ist die Differenz zwischen Höchstmaß und Nennmaß oder Mindestmaß und Nennmaß (Tabelle 5.6). Maßtoleranz: Die Maßtoleranz ist die Differenz zwischen Höchstmaß und Mindestmaß. Tabelle 5.6: Grenzabweichungen in [mm] nach [20] ! Für zeit- und lastabhängige Verformungen gilt die Begrenzung der Abweichungen durch die Festlegung von Toleranzen im Sinne der DIN 18202 nicht! 5.7.3 Lotabweichungen Winkeltoleranz: Die Winkeltoleranz ist der zulässige Bereich für die Abweichung eines Winkels vom Nennwinkel (Bild 5.32). Stichmaß bei Lotabweichung: Das Stichmaß bei der Lotabweichung ist ein Hilfsmaß zur Ermittlung der Istabweichung von der Winkligkeit. In Tabelle 5.7 sind Stichmaße als Grenze für Winkeltoleranzen festgelegt. Diese gelten für vertikale, horizontale und geneigte Flächen, aber auch für Öffnungen. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 110 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.32: Bild 5.33: Darstellungsmethoden Stichmaße von Ebenen [19] Tabelle 5.7: Winkeltoleranzen [20]: Stichmaß als Grenzwert in [mm] bei Nennmaßen in [m] von Winkeln ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 111 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.7.4 Ebenheit einer Fläche Ebenheitstoleranz: Die Ebenheitstoleranz ist der zulässige Bereich für die Abweichung einer Fläche von der Ebene (Tabelle 5.8). Tabelle 5.8: Ebenheitstoleranzen [20] Stichmaß für die Ebenheit einer Fläche: Das Stichmaß ist ein Hilfsmaß zur Ermittlung der Istabweichung von der Ebenheit. Das Stichmaß ist der Abstand eines Punktes von einer Bezugslinie. Die Ebenheit wird durch Einzelmessungen, z.B. durch Stichprobenüberprüfung oder durch ein Flächennivellement eines Rasters geprüft (Nivellement nur bei horizontalen Flächen). ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 112 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden l1, l2: Meßpunktabstand t1, t2: Stichmaße Bild 5.34: Ebenheitsmessung [20] 5.7.5 Toleranzen im Mauerwerksbau In DIN 105 und 106 sind Maße für Ziegel und Steine angegeben. Tabelle 5.9: Ziegelmaße in mm [5] Die zulässigen Abweichungen von den Sollmaßen der KS-Steine betragen: − für den Einzelwert +-3 mm − für den Mittelwert +-2 mm. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 113 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.7.6 Toleranzen im Holzbau In der DIN 18203 Teil 3 sind Grenzabmaße zur Bestimmung der Toleranzen für Holzbauteile festgelegt. Tabelle 5.10: Grenzabmaße für Träger, Binder und Stützen [23] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 114 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.7.7 Beispielrechnung Eine Anwendung der Grenzabmaße wird im nachfolgenden gezeigt. Aufgabenstellung: Ein vorgefertigter Türrahmen soll in eine Mauerwerksöffnung mit dem Richtmaß von 1.0 m Breite eingefügt werden. Für die Bestellung des Türrahmens müssen die Sollwerte für Öffnungen und Rahmen bestimmt werden. Bild 5.35: Nennmaße bN und Istmaße bö bzw. br von Türöffnung und Türrahmen [31] Mauerwerksöffnung: bMW = 1.00 m Nennmaß der Mauerwerksöffnung: bNö = 101 cm Grenzabmaß der Öffnung: gaö +-10 mm (siehe Tabelle 11.1) Kleinstmaß der Öffnung: kö = 101 cm − 1 cm = 100 cm Grenzabmaß des Rahmens: gar = +-8 mm Fugenbreite je Seite: bf = 10 mm Größtmaß des Rahmens: grr = bMW − 2 x bf = 100 cm − 2 cm = 98 cm Nennmaß des Rahmens: gNr = grr − gar = 98 cm − 0.8 cm = 97.1 cm Der Türrahmen muss eine Breite von 97.1 cm haben. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 115 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 5.8 Darstellungsmethoden Zeichnen im Massivbau 5.8.1 Baustoffe Mauersteine Für gemauerte Wände steht eine große Vielfalt klein-, mittel- und großformatiger Mauersteine zur Verfügung. Eine Einteilung kann nach den Steinmaterialien vorgenommen werden: − Mauerziegel (gebrannte Mauersteine) − Kalksandsteine (ungebrannte Mauersteine) − Gasbetonsteine − Leichtbetonsteine − Hüttensteine − Natursteine Je nachdem, ob Außen- oder Innenwände hergestellt werden sollen, erfolgt die Auswahl der Steinarten und -qualitäten nach den folgenden Kriterien: − Belastung (Druckfestigkeit) − Wärmeschutz, Schallschutz, Brandschutz − Frostbeständigkeit, Schlagregenschutz Die Wahl der Steinformate wird durch arbeitstechnische, wirtschaftliche und gestalterische Überlegungen bestimmt: − kleinformatige Steine (hauptsächlich Ziegel und Kalksandstein) für Wände mit komplizierteren Grundrissformen, Pfeiler, Stürze und Bögen. Verwendung auch für unverputztes Sichtmauerwerk. Verwendung von Mauerziegeln und Kalksandsteinen für Mauerwerk mit höheren Festigkeitsanforderungen. − großformatige Steine (hauptsächlich als Gasbeton- und Leichtbausteine) zur Rationalisierung der Arbeitsabläufe für einfache, großflächige Innen- und Außenwände. Steinbezeichnungen werden vorgenommen für − KS-Kalksandstein nach DIN 106 − MZ-Mauerziegel nach DIN 105 Eine Übersicht über Mauersteinbezeichnungen geben Tabelle 5.11 und Bild 5.36. Die üblichen Steinformate zeigt Bild 5.38. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 116 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 5.11: Mauerstein-Bezeichnungen Bild 5.36: Steinbezeichnungen Vollständige Steinbezeichnung Bild 5.37 zeigt eine vollständige Steinbezeichnung, wie sie in einer Legende angegeben werden sollte. ! Diese Angabe ist zur näheren Bezeichnung der Schraffur in der Legende anzuordnen! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 117 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.37: Darstellungsmethoden Vollständige Steinbezeichnung Mörtel Mörtel ist ein Gemenge aus Kalk und/oder Zement, Sand und Wasser. Für Spezialmörtel können noch verschiedene Zusätze beigemengt werden. Mörtel wird entsprechend seiner Zusammensetzung und der daraus resultierenden Festigkeit in folgende Gruppen eingeteilt: Tabelle 5.12: Mörtelgruppen Von der Mörtelgruppe hängt die Druckfestigkeit des Mörtels ab, die in Kombination mit der Steindruckfestigkeit die zulässigen Grundwerte der Druckspannung für Mauerwerk nach [8] ergibt. Bei Verwendung der Mörtelgruppen sind die Einschränkungen nach [8] zu beachten! ! Es ist die den statischen Erfordernissen entsprechende Mörtelgruppe zu wählen und in der Legende zusätzlich zur vollständigen Steinbezeichnung anzugeben! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 118 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.8.2 Hauptdarstellungsarten im Mauerwerksbau Steinformate In Anlehnung an die Maßordung (DIN 4172) haben Mauersteine bzw. -ziegel seit den 50er Jahren vorgeschriebene Abmessungen (siehe auch Abschnitt 5.4.2). Altbauten wurden demzufolge in anderen Steinformaten errichtet, z.B. in Reichsformat (25cm x 12cm x 6,5cm). Bild 5.38: Steinformate nach DIN 4172 ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 119 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Mauerwerksmaße Das Bestreben zur Maßvereinheitlichung führte in der 50er Jahren zur Einführung der Grundlagennorm DIN 4172 [14]. Sie definiert eine Grundlängeneinheit 100 cm/8 = 12.5 cm (”Achtelmetermaß“). Daraus resultieren spezielle Abmessungen für Steine/Ziegel und Fugen. Die Maßordnung unterscheidet die beiden folgenden Maße: − Baurichtmaß: theoretischer Wert für Baumaße, Maße von Bauteilen einschließlich Fugen. Sie sind immer ein ganzzahliges Vielfaches von 12.5 cm. − Nennmaß: Maße, die die Bauten tatsächlich haben sollen. Sie werden in die Bauzeichnung eingetragen. Sie sind Baurichtmaße unter Berücksichtigung der zugehörigen Fugenanzahl. Dies führt im Mauerwerksbau zu drei Arten von Rohbaumaßen (Bild 5.39): − Außenmaß: A = n x 12.5 cm − 1 cm − Öffnungsmaß: Ö = n x 12.5 cm + 1 cm − Vorsprungsmaß: V = n x 12.5 cm ! Man beachte, dass ein Stein längs mit Fuge (24cm Stein +1cm Fuge = 25cm) zwei Steinen quer mit Fuge (2 x (11.5 cm Stein +1 cm Fuge ) = 25 cm) in der Länge entspricht! Bild 5.39: Außenmaß, Öffnungsmaß und Vorsprungsmaß In Bild 5.39 würden sich folgende Maße ergeben: − Außenmaß: 8 Steine x12.5 cm/Stein incl. Fuge −1 cm Fuge = 99 cm − Öffnungsmaß: 4 Steine x 12.5 cm/Stein incl. Fuge +1 cm Fuge = 51 cm − Vorsprungsmaß: 2 Steine x 25 cm/Stein incl. Fuge = 4 Steine x12.5 cm/Stein incl. Fuge = 50 cm ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 120 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Grundriss (Horizontalschnitt) ! Es ist anzustreben, möglichst viele Mauerwerksmaße bei der Grundrissplanung zu verwenden. Besonders wichtig ist dies für das Verblendmauerwerk (sichtbares Mauerwerk)! Tabelle 5.13 zeigt die zu verwendenden Rohbaumaße bei 10 mm Fugendicke. Tabelle 5.13: Horizontale Berechnung von Mauerwerksmaßen in m (Fugendicke 1cm) Bei der Bemaßung ist folgende Reihenfolge unbedingt einzuhalten: (vom Kleinen ins Große) (vergleiche auch Bild 5.20 und Bild 5.22): − sämtliche Öffnungen (Türen, Fenster) und deren Anschlussmaße − Wanddicken und lichte Raummaße − Gesamtmaß des Gebäudes Folgende Angaben sind außerdem vorzunehmen: − Höhenordinaten (siehe Abschnitt 5.5.6) − Schnittlinien − Brüstungshöhen − Türhöhen − Nordpfeil (Bild 5.40) ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 121 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.40: Darstellungsmethoden Nordpfeile [32] Bei der Darstellung der Wände beachte man insbesondere die unterschiedliche Strichstärke bei geschnittenen und ungeschnittenen Bauteilen! Vertikalschnitt Tabelle 5.14 und Bild 5.16 zeigt die zu verwendenden Rohbaumaße bei 12 mm Fugendicke. Tabelle 5.14: Vertikale Berechnung von Mauerwerksmaßen in m ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 122 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Im Vertikalschnitt ist unbedingt anzugeben: − Geschoßhöhe − Gesamthöhe des Gebäudes − Fußbodenaufbau/Deckenaufbau (Gesamtmaß, Bemaßung der einzelnen Schichten) − Dachaufbau bzw. Dachausbildung − Fenster- und Türhöhen einschließlich Brüstungen und deren Restmaße − lichte Raumhöhe − Schnittbezeichnung − Höhenordinaten Schnitte sind vertikal zu bemaßen (nach dem Prinzip vom Kleinen ins Große). Folgende Reihenfolge ist einzuhalten: − Tür- und Fensteröffnungen, Brüstungshöhen und Restmaße − lichte Raumhöhe, Deckenaufbau bzw. Fußbodenaufbau − Geschoßhöhen − Gesamtmaß (unterteilt in Maße über der Oberfläche des Geländes und unter der Oberfläche des Geländes) ! Eine horizontale Bemaßung ist weitestgehend zu vermeiden, da die Maße im Grundriss ersichtlich sind! ! Ist das Gebäude sehr kompakt und der Bezug zum Grundriss nicht immer gegeben, sind auch folgende horizontalen Maße anzugeben: − Fundamentmaße − Podestmaße − Wandmaße − Gesamtmaße ! Auch vertikal sind die Mauerwerksmaße einzuhalten! Die folgenden Zeichnungen sollten für eine vollständige Konstruktion im Mauerwerksbau angefertigt werden: − Positionspläne − Grundrisszeichnungen − Darstellungen von Ansichten und Schnitten − Detailzeichnungen ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 123 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden 5.8.3 Konstruktive Bauteile Türen und Fenster Bild 5.41: Darstellungsarten von Türen im Grundriss [9] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 124 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.42: Darstellungsmethoden Wandöffnungsmaße für Türen [32] ! Türen sollten eine Breite von mind. 88, 5cm (besser 1, 01m) haben, es sind die Mauerwerksöffnungsmaße einzuhalten. Die bevorzugte Türhöhe beträgt 2, 135 m! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 125 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.43: Darstellungsmethoden Darstellungsarten von Türen und Fenstern in der Ansicht [9] ! Die Fensterabmessungen sind nach architektonischen Gesichtspunkten auszuwählen. Auch bei Fensteröffnungen sollten sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung nach Möglichkeit Mauerwerksmaße ausgewählt werden! ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 126 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden ! Allgemein: Fensterbrüstungen müssen bis zum 5. Vollgeschoß mind. 0.80m und über dem 5.Vollgeschoß mind. 0,90m betragen. Die Brüstungshöhe ist in der Legende oder für jedes einzelne Fenster anzugeben! ! Berlin: Die Brüstungshöhe hängt ab von der Absturzhöhe [BauOBln 02/2006]: - Absturzhöhe < 12m: BRH = 0,90m, - Absturzhöhe ab 12m: BRH 1,10m Treppen Bild 5.44: Darstellungsarten von Treppen im Grundriss [9] Bild 5.45: Beispiel einer Treppe im Grundriss [32] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 127 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden ! Bei Grundrissen wird etwa bei 1,0m über Geschossfußboden geschnitten, diese Schnittebene geht etwa durch die sechste Steigung des aufwärts führenden Treppenlaufs. Die Schnittlinie durch den Treppenlauf wird durch eine schräg verlaufende Doppellinie markiert! ! Darzustellen sind die geschnittenen Treppenläufe, Geschoßdecken und Podeste sowie die nicht geschnittenen Treppenläufe in der Ansicht! Bild 5.46: Darstellungsarten von Treppen im Schnitt [32] Vorsatzschale Zweischalige Außenwandkonstruktionen besitzen eine außen vorgesetzte Vorsatzschale aus frostbeständigen Mauersteinen. Die Vorsatzschale ist mit der tragenden Innenschale über Drahtanker mit Kunststoffscheibe verbunden. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 128 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.47: Darstellungsmethoden Detail einer Vorsatzschale ! Da die Vorsatzschale als Sichtmauerwerk ausgeführt wird, sind die Mauerwerksmaße unbedingt einzuhalten! Bild 5.48: Darstellung einer Vorsatzschale im Grundriss bzw. Aufriss ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 129 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Spannrichtungen Werden im Mauerwerksbau Stahlbetondecken und Stahlbetonpodeste verwendet, so ist deren Spannrichtung anzugeben. Bild 5.49: Darstellungsarten von Spannrichtungen [9] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 130 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Außenwandkonstruktionen im Kellerbereich Bild 5.50: Darstellungsbeispiele für Schnitte durch Kellerwände ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 131 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens 5.8 Darstellungsmethoden Zeichnen im Holzbau Werkstoff Holz Holz, ein natürlicher Baustoff, zeichnet sich durch hohe Festigkeit, gutes Wärmedämmver- mögen und leichte Bearbeitbarkeit bei nur geringem Eigengewicht aus. Holz ist ein inhomogener, anisotroperWerkstoff, d.h. die Materialkennwerte sind abhängig von der Faserrichtung und zudem noch vom Feuchtegehalt. Da Holz nicht künstlich nach bestimmten Kriterien hergestellt werden kann, wird es visuell und maschinell in Sortierklassen nach DIN 4074 T1 und T5 eingeteilt. Nach DIN 1052 Anhang F sind die Sortierklassen entsprechenden Festigkeitsklassen zugeordnet. In Tabelle 5.15 ist diese Zuordnung für Nadelholz dargestellt. Tabelle 5.15: Zuordnung von Nadelholzarten bei visueller und maschineller Sortierung zu den Festigkeitsklassen Zeichnerische Darstellung von Holz Vollholz Bild 5.51: Darstellung von Vollholz im Querschnitt [32] Schnittkanten werden je nach Maßstab als mittelbreite Volllinie ausgeführt. Die Schraffur der Schnittfläche (zur Andeutung der Jahresringe) ist freihändig mit schmalen Volllinien unter etwa 45° Neigung auszuführen. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 132 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.52: Darstellungsmethoden Darstellung von Vollholz im Längsschnitt [32] Schraffuren (Maserung) zeichne man freihändig in schmalen Volllinien parallel zu den Schnittkanten. Brettschichtholz Bild 5.53: Darstellung von Brettschichtholz im Querschnitt und Längsschnitt [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 133 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Übersicht der Holzarten und deren Bezeichnung Tabelle 5.16: Abkürzungen auf Holzbauzeichnungen I [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 134 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 5.17: Abkürzungen auf Holzbauzeichnungen II [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 135 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 5.18: Bezeichnung einzelner Konstruktionsteile im Holzbau [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 136 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Darstellung von Verbindungsmitteln Tabelle 5.19: Darstellung von Verbindungsmitteln I [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 137 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 5.20: Darstellung von Verbindungsmitteln II [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 138 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Mindestabstände der Verbindungsmittel Für die konstruktive Ausbildung von Holzverbindungen sind je nach Verbindungsmittel, z.B. Nägel, Stabdübel, Passbolzen, etc., Mindestanforderungen (gemäß DIN 1052-2004-08) in Bezug auf die Holzdicke, ggf. die Mindesteinschlagtiefe, die Holzgüte und insbesondere bezüglich der Mindestabstände der Verbindungsmittel untereinander und zum Bauteilrand einzuhalten, damit die Tragfähigkeit der Verbindung gewährleistet werden kann. Die Mindestabstände je nach Verbindungsmittel werden unterschieden nach dem Abstand zum unbelasteten Rand, Abstand zum belasteten Rand und dem Abstand untereinander, wobei jeweils noch der Winkel zur Faserrichtung zu berücksichtigen ist. Im Holzbau sind daher sämtliche Abstände der Verbindungsmittel zum Rand und untereinander zu vermaßen. Bild 5.54: Definition der Verbindungsmittelabstände [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 139 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Tabelle 5.21: Mindestabstände für Nägel Zimmermannsmäßige Holzverbindungen Bild 5.55: Zimmermannsmäßige Holzverbindungen ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 140 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Zeichnungsarten Die folgenden Zeichnungen sollten für eine vollständige Konstruktion im Holzbau angefertigt werden: − Positionspläne − Grundrisszeichnungen − Darstellungen von Ansichten und Schnitten − Detailzeichnungen Details im Holzbau Fachwerk Bild 5.56: Darstellung eines Fachwerkrahmens [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 141 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Bild 5.57: Darstellungsmethoden Darstellung zweier Fachwerkknoten [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 142 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Dachkonstruktion Bild 5.58: Darstellung eines Dachgrundrisses [34] ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 143 Grundlagen des Entwerfens und Konstruierens Darstellungsmethoden Literaturverzeichnis [1] DIN 5 Blatt 1. 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Modulsystem - Erläuterungen, Mai 1986. ___________________________________________________________________________________________________________ Technische Universität Berlin Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen 146