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STATISCHE BERECHNUNG

STATIKTEIL NT1: Statische Überprüfung Dachtragwerk

REVISION 00

KOMM.-NR. 23.0547

PROJEKT Umbau Begegnungsstätte „Zum Ochsen“ Schifferstadt

Marktplatz 3; Kirchenstraße 15

67105 Schifferstadt

BAUHERR Stadtverwaltung Schifferstadt Fachbereich 2 Bauen und Umwelt

Marktplatz 2

67105 Schifferstadt

Objektplaner mz³ architekten ingenieure GmbH

Rheinallee 79-81

55118 Mainz

AUFSTELLER Dipl.-Ing. (FH) Bastian Bartholomä M. Eng.

Tobias Häberle M. Sc.

ERSTELLUNGSDATUM 21.11.2024

ARCHIV-NR. -

zigmo engineering T +49 (0) 6233 36 96-0 Sitz der Gesellschaft: Gerichtsstand: Adam-Opel-Str. 8 info@zigmo.de Frankenthal (Pfalz) Ludwigshafen am Rhein 67227 Frankenthal www.zigmo.de Eingetragen unter HRB 21845 Geschäftsführer: Amtsgericht Ludwigshafen am Rhein Dipl.-Ing. (FH) Pascal Bison MBA Eng.

zigmo-Standorte: Frankenthal | Mannheim | Aschaffenburg | Chemnitz | Mainz

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Änderungsverzeichnis

Rev.	Datum	Büro1	Bearb2	Kurzbeschreibung	Austausch- / Zusatzseiten
-	21.11.2024	zig	BB/TH	Ersterstellung	-

1 zig = zigmo engineering GmbH 2 BB = Bastian Bartholomä

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INHALTSVERZEICHNIS

VORBEMERKUNGEN .........................................................................................................................5

0.1. Beschreibung ............................................................................................................................5

0.2. Grundlagen ...............................................................................................................................6

0.3. Allgemeines ...............................................................................................................................9

0.4. Ortstermin am 11.11.2024........................................................................................................9

0.5. Lastannahmen ........................................................................................................................ 15

ÜBERPRÜFUNG BESTAND .............................................................................................................. 19

1.1. Angesetzte Lasten .................................................................................................................. 19

1.2. Überprüfung der Bestandsquerschnitte ................................................................................ 19

1.2.1. DA1.1 – Holzbalkendecke ...................................................................................................... 19

1.2.2. DA2.1 – Sparrendach ............................................................................................................. 20

1.2.3. DA3.1 – Firstpfette ................................................................................................................. 21

1.2.4. DA4.1 – Mittelpfette .............................................................................................................. 22

1.2.5. DA5.1 – Sprengwerk............................................................................................................... 23

1.3. Übersicht Ausnutzungen ........................................................................................................ 24

ÜBERPRÜFUNG TGA-LASTEN + NEUER BODENAUFBAU ............................................................... 25

2.1. Angesetzte Lasten .................................................................................................................. 27

2.2. Überprüfung der Bestandsquerschnitte ................................................................................ 27

2.2.1. DA1.2 – Holzbalkendecke ...................................................................................................... 27

2.2.2. DA5.2 – Sprengwerk............................................................................................................... 28

2.3. Übersicht Ausnutzungen ........................................................................................................ 29

ÜBERPRÜFUNG PV-ANLAGE .......................................................................................................... 30

3.1. Angesetzte Lasten .................................................................................................................. 30

3.1.1. DA2.3 – Sparrendach ............................................................................................................. 31

3.1.2. DA3.3 – Firstpfette ................................................................................................................. 32

3.1.3. DA4.3 – Mittelpfette .............................................................................................................. 33

3.1.4. DA5.3 – Sprengwerk............................................................................................................... 34

3.2. Übersicht Ausnutzungen ........................................................................................................ 35

FAZIT .............................................................................................................................................. 36

4.1. Ortstermin .............................................................................................................................. 36

4.2. Geplante Umnutzungen ......................................................................................................... 36

4.2.1. Bestandsprüfung .................................................................................................................... 36

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4.2.2. Überprüfung TGA-Lasten + neuer Bodenaufbau ................................................................... 36

4.2.3. Überprüfung PV-Anlage ......................................................................................................... 36

4.3. Weiteres Vorgehen ................................................................................................................ 37

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0. Vorbemerkungen

0.1. Beschreibung

Die zigmo engineering GmbH wurde von dem Fachbereich 2 Bauen und Umwelt der Stadtverwaltung Schifferstadt für die Tragwerksplanung der neuen Begegnungsstätte „Zum Ochsen“ beauftragt.

Der Gebäudekomplex „Zum Ochsen“ besteht aus einem Eckgebäude und einem Saalbau.

Das Eckgebäude wurde 1683 als Fachwerkhaus mit Satteldach errichtet. Die Bausubstanz des Gebäudes wurde durch ein Schadstoffgutachten bewertet, dies hat zur Folge, dass das Eckgebäude nicht weiter genutzt werden kann und durch einen Neubau ersetzt wird.

Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts wurde ein kleiner Tanzsaal an das Eckgebäude ergänzt und 1925 grundlegend zum heutigen Saalbau umgebaut. Er ist in Massivbauweise mit einem Holzdachstuhl errichtet. Aufgrund der großen Spannweite wurde für das Dachtragwerk eine Hängekonstruktion gewählt, diese hat 4 Gerüstachsen in denen die Dachbalken verlegt wurden, darüber befindet sich mittig ein Holzständer, der die Firstpfette trägt, aber auch die Last aus den Dachbalken hochhängt. Je Gerüstachse wurde ein Scherband parallel unterhalb der Sparren angeordnet das sowohl die Dachlast als auch die Last aus den Dachbalken abträgt. Das dreigeschossige Gebäude ist teilweise unterkellert. Bestandsstatiken bzw. Ausführungspläne liegen nicht vor.

Für den Umbau bzw. die Revitalisierung des Gebäudes sind unter anderem neue Technikgeräte sowie eine PV-Anlage vorgesehen. Diese Geräte sollen über dem ehemaligen Tanzsaal bzw. auf dem Dach des Saalbaus vorgesehen werden. Dabei handelt es sich um eine Umnutzung des Dachraums, was eine statische Untersuchung des Dachtragwerks nach sich zieht.

Dieses statische Dokument befasst sich mit der Überprüfung des Dachtragwerks im Hinblick auf die Aufstellung neuer Technikgeräte innerhalb des Dachstuhls sowie einer PV-Anlage auf dem Dach des Tanzsaals. Die Aufstellung der Technikgeräte im Dachboden geht aufgrund von bauphysikalischen Belangen mit einer Veränderung des Bodenaufbaus einher.

Insgesamt werden drei Situationen überprüft:

Überprüfung des Bestands, unter Berücksichtigung neuer Schnee-/Windlasten
Überprüfung des Dachtragwerks im Hinblick auf neue Technikgeräte + neuen Bodenaufbau
Überprüfung der Aufstellung einer PV-Anlage

Die Lastweiterleitung in darunter liegende Bauteile sowie die Gründung wird hier nicht weiter betrachtet.

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0.2. Grundlagen

Berechnungs- / Bewertungsgrundlagen

[1] Bestandspläne

1.1 Bestandsaufmaß.pdf
20-01_B-01a_GR-KG_1-50_200715.pdf
20-01_B-02a_GR-EG_1-50_200715.pdf
20-01_B-03a_GR-OG_1-50_200715.pdf
20-01_B-04a_GR-DG_1-50_200715.pdf
20-01_B-05a_QS-AA_1-50_200715.pdf
20-01_B-06_QS-BB_1-50_200608.pdf
20-01_B-07_QS-CC_1-50_200608.pdf
20-01_B-08_QS-DD_1-50_200608.pdf
20-01_B-09_QS-EE_1-50_200608.pdf
20-01_B-10a_LS-F1_1-50_200608.pdf
20-01_B-10_LS-F1G_1-50_200608.pdf
20-01_B-11_LS-F2_1-50_200608.pdf
20-01_B-12_ANS-N_1-50_200608.pdf
20-01_B-13_ANS-S_1-50_200608.pdf
20-01_B-14_ANS-W_1-50_200608.pdf

[2] Zustands- und Schadenserfassung

1.3 Zustands- und Schadenserfassung.pdf
20-01_B-20_Überlagerung EG-KG_1-100_200608.pdf
20-01_B-21_Überlagerung OG-EG_1-100_200608.pdf
20-01_B-22_Überlagerung DG-OG_1-100_200608.pdf
20-01_B-23 Zustand KG_200930.pdf
20-01_B-24 Zustand EG_200930.pdf
20-01_B-25 Zustand OG_200930.pdf
20-01_B-26 Zustand DG_200930.pdf
20-01_B-27 Zustand QS-Saal_200930.pdf

[3] Vorentwurf in Varianten

2.2 Vorentwurf in Varianten.pdf
Ansichtsskizze vom Marktplatz.jpg
Präsentation_200916.pdf
VE-01 KG Erhalt_200916.pdf
VE-02 EG Erhalt_200916.pdf
VE-03 OG Erhalt_200916.pdf

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VE-04 KG Ersatzbau_200916.pdf
VE-05 EG Ersatzbau_200916.pdf
VE-06 OG Ersatzbau_200916.pdf
ZwischenPräsentation_200904.pdf

[4] Verformungsgerechtes Aufmaß

20-01_B-01_GR-KG_1-50_200608.pdf
20-01_B-02_GR-EG_1-50_200608.pdf
20-01_B-03_GR-OG_1-50_200608.pdf
20-01_B-04_GR-DG_1-50_200608.pdf
20-01_B-05_QS-AA_1-50_200608.pdf
20-01_B-06_QS-BB_1-50_200608.pdf
20-01_B-07_QS-CC_1-50_200608.pdf
20-01_B-08_QS-DD_1-50_200608.pdf
20-01_B-09_QS-EE_1-50_200608.pdf
20-01_B-10_LS-F1G_1-50_200608.pdf
20-01_B-11_LS-F2_1-50_200608.pdf
20-01_B-12_ANS-N_1-50_200608.pdf
20-01_B-13_ANS-S_1-50_200608.pdf
20-01_B-14_ANS-W_1-50_200608.pdf

[5] Gutachten Restauration

200916_Präsentation_Restauratorin.pdf
Asbest-Materialprüfung_Befundblätter.pdf
Farbbestimmung_Fotodoku.pdf

[6] Gutachten Schadstoffe

Gasthaus Zum Ochsen Schifferstadt - Gaststätte - 107618a.pdf
Gasthaus Zum Ochsen Schifferstadt - Tanzsaal - 107218 (Gutachtenteil).pdf
Gasthof Zum Ochsen Schifferstadt - Tanzsaal - 107218 (Anlagenteil).pdf

[7] Diverse Stellungnahme der Fa. Ingenieurbüro Ohler

140523_Stellungnahme Ohler
140731_erg-Stellungnahme Ohler
161128_Stellungnahme Ohler
190312_Stellungnahme_Ohler_DG_Saal

[8] Ortstermin der Fa. Zigmo Engineering GmbH vom 11.11.2024

Alle weiteren Berechnungsgrundlagen werden jeweils auf den entsprechenden Seiten benannt.

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Materialien

Eine Materialprüfung lag zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments nicht vor.

Jedoch wurden Materialgüten auf Grundlage der Bauzeit sowie bestehender Gutachten angesetzt.

Nadelholz Güteklasse II, vergleichbar mit NH C20 nach DIN EN 1995-1 [7]
Baustahl St 00.12 für Stahllaschen + Schrauben, entnommen aus [Stahl im Hochbau, 12. Auflage 1953]

Bauteile: σ = 1200 kg/cm2 zul τ = 960 kg/cm2 zul

Verbindungen: σ = 1000 kg/cm2 zul τ = 1000 kg/cm2 α,zul σ = 1600 kg/cm2 α,zul

Baugrund

Angaben über den Baugrund lagen zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments nicht vor.

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0.3. Allgemeines

Wie bereits beschrieben, wird die Decke oberhalb des Saalbaus über ein Hängewerk auf Stützen abgetragen.

Nachfolgend ist das allgemeine statische System dargestellt, wobei die Querschnittsmaße der einzelnen Holzbauteile dem Aufmaß entnommen wurden. Für alle Bauteile wir die Güte NH C20 angesetzt.

Die Detailpunkte werden in den einzelnen Betrachtungen genauer dargestellt.

Abb. 0-1: Positionsplan des Dachstuhls

Systematik Positionsbezeichnung:

DAX.Y X = 0 bis 99 Y = zugehörige Betrachtung/Kapitel (1 = Bestandsprüfung, 2 = neue TGA, 3 = PV-Anlage)

Für die Berechnung werden insgesamt 5 Position angesetzt:

Pos. DA1.Y – Holzbalkendecke über Saal

Pos. DA2.Y – Sparrendach

Pos. DA3.Y – Firstpfette

Pos. DA4.Y – Mittelpfette

Pos. DA5.Y – Sprengwerk (bestehend aus Zugstütze, Scherbalken, Zange und Querbalken)

0.4. Ortstermin am 11.11.2024

Für die Erstellung der statischen Untersuchung wurde ein Ortsbesuch notwendig, um die Angaben aus den Aufmaßen zu bestätigen bzw. zu erweitern.

Im Zuge dessen, wurde der Dachstuhl am 11.11.2024 durch die zigmo Engineering GmbH begangen, um einige Detailpunkte bzw. Maßangaben genauer zu erfassen.

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Zuerst wurde der Bodenaufbau oberhalb der Holzbalkendecke ermittelt. Daraus wurde der folgende Aufbau (von UK Decke bis OK Decke) geschlussfolgert:

Putzschicht 1 cm

Strohmatte 2 cm

Holzdiele 2,4 cm

Abb. 0-2: Bodenaufbau des Dachstuhls [8]

Zusätzlich konnte während dieses Ortstermins der Abstand der Sparren mit e = 70 cm aufgemessen werden. Dabei wurde festgestellt, dass die Sparren aus zwei Balken bestehen, welche von Firstpfette zu Mittelpfette und Mittelpfette zu Fußpfette spannen (Aufschieblinge).

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Abb. 0-3: Ansicht Sparren, welche an der Mittelpfette gestoßen sind [8]

Weiterhin konnten die Lagen der Stöße der Mittelpfetten und Firstpfette festgelegt werden. Diese werden jeweils über einem Sprengwerk gestoßen.

Abb. 0-4: Lage der Stöße der Pfetten in Blau markiert [8]

Für das Auflager der Holzbalkendecke wurde unterseitig im Bereich des Spreng-/ Hängewerks ein Querbalken eingezogen. Der Querschnitt dieses Balkens konnte mit b/h = 24/24 cm festgehalten werden.

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Abb. 0-5: Draufsicht des Querbalkens im Bereich der Zugstütze [8]

Für die Hochhängung des Querbalkens in das Hänge- / Sprengwerk wurde eine Stahllasche mit 2 Schrauben mit d = 20 mm verwendet. Am Fuß der Stahllasche ist eine Gewindestange angeschweißt, welche auf der Unterseite des Querbalkens durch eine weitere Stahllasche die beiden Bauteile verbindet.

Abb. 0-6: Ansicht des Anschlusses der Zugstütze [8] sowie schematische Skizze des Anschlusses

Der Fußpunkt des Hängewerks konnte nicht genauer eingesehen werden.

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Abb. 0-7: Ansicht des Fußpunkts [8]

Insgesamt weist der Dachstuhl keine ersichtlichen, größeren Schäden auf. Lediglich ein Stuhlbalken weist im Bereich bzw. unterhalb des Kofpbandes einen Wasserschaden auf. Dieses Schadensbild zieht sich durch die Decke hindurch und kann vom EG aus eingesehen werden.

Abb. 0-8: Kopfband bzw. Stuhlbalken mit Wasserschaden sowie Ansicht der Stelle aus dem unteren Geschoss [8]

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Abb. 0-9: Markierung des vom Wasserschaden betroffenen Bereichs [1]

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0.5. Lastannahmen

Die nachfolgenden Lastannahmen basieren entweder auf gültiger Normung, ingenieurmäßigen Ansätzen oder bereits erfolgten Abstimmungen mit den Projektbeteiligten.

Hier werden lediglich die Bestandslasten beschrieben, für neue Ausbaulasten oder die Belastung aus der PV-Anlage bzw. Technikgeräte ist auf das jeweilige Kapitel verwiesen.

Ständige Lasten

Baustoffe

Stahl γ = 78,5 kN/m³ s

Nadelholz C20 γ = 0,33 kN/m³ m

Ausbaulast

Gemäß den Ortbesuchen wurden folgende Aufbauten im Bestand festgelegt.

Dachaufbau

Ziegel, Lattung g = = 0,5 kN/m2 k,D

Dachgeschoss

1 cm Putz + 2 cm Strohmatte g = 1,0 x 0,22 + 2,0 x 0,1 + 2 x 2,4 x 0,04 = = 0,61 kN/m2 k,A

2 x 2,4 cm Holzdielen

Veränderliche Lasten

Dach

Einstufung in Kategorie H

Nutzlast: 0,50 kN/m²

Decke über Saal

Einstufung in Kategorie H

Nutzlast: 1,00 kN/m²

Schneelast ➔ Schneelastzone 1

Sockelbetrag s = 0,65 kN/m² k

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2 96+104 s = 0,19+0,91∗( ) = 0,25 kN/m² < 0,65 kN/m2 k 760

s = 2s = 20,65 = 1,3 kN/m² Ad k

(3)P Schneelasten auf Dächer sind folgendermaßen zu ermitteln:

a) für ständige und veränderliche Bemessungssituationen mit:

Für 30°< α = 40° < 60°: μ = 0,8 x (60 – 40) / 30 = 0,53 1 S = 0,53 x 1,0 x 1,0 x 0,65 = 0,35 kN/m2

Windlast Zuordnung der Windzone3 Windzone WZ 1

ν = 22,5 m/s b,0

q = 0,32 kN/m² b,0

Die Außendruckbeiwerte werden wie folgt auf die Außenwände angesetzt

3 Nach Verwaltungsgrenzen durch das Deutsche Institut für Bautechnik DIBT Stand April 2018

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Annahmen zur Bemessung der Dachflächen

Satteldächer:

Da die Dächer zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokumentes in leichter Bauweise geplant werden ist eine relevante Belastung aus Wind Sog / Druck nicht auszuschließen. Es werden die nachfolgenden Ansätze für Satteldächer getroffen.

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1. Überprüfung Bestand

Zuerst wird der Bestand unter dem Ansatz neuer Schnee- bzw. Windlasten geprüft.

1.1. Angesetzte Lasten Eigenwicht Holz γ = 0,33 kN/m3

Ausbau Dach g = 0,5 kN/m2 k

Nutzlast Dach (Mannlast auf Dach) q = 1,0 kN/m k

Wind Dach s. betroffene Position

Schneelast Dach s = 0,35 kN/m2 k

Ausbau Holzbalkendecke g = 0,61 kN/m2 k

Nutzlast Holzbalkendecke q = 0,5 kN/m2 k

1.2. Überprüfung der Bestandsquerschnitte

Für diese Betrachtung werden alle tragenden Bestandteile der Konstruktion geprüft.

1.2.1. DA1.1 – Holzbalkendecke

System

Die Holzbalkendecke wird als Mehrfeldträger mit konstanten Feldlängen betrachtet.

Belastung

Bemessung

GZT – η = 43% (Biegung) GZG – η = 85% (max. 16,2 mm)

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1.2.2. DA2.1 – Sparrendach

System

Die Sparren werden als Dreifeldträger, mit Gelenk über der Mittelpfette betrachtet.

Belastung

Bemessung

GZT – η = 119% (Biegung) GZG – η = 109% (max. 16,1 mm)

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1.2.3. DA3.1 – Firstpfette

System

Als Auflager der Firstpfette werden zum einen die Stuhlbalken des Sprengwerks und zum anderen die Kopfbänder angesetzt.

Belastung

Die Firstpfette dient als Endauflager der Sparren.

Bemessung

GZT – η = 63% (Biegung/Stabilität)

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1.2.4. DA4.1 – Mittelpfette

System

Als Auflager der Firstpfette werden zum einen die Stuhlbalken des Sprengwerks und zum anderen die Kopfbänder angesetzt.

Belastung

Die Mittelpfette dient als mittleres Auflager der Sparren.

Bemessung

GZT – η = 55% (Biegung / Stabilität)

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1.2.5. DA5.1 – Sprengwerk

System

Belastung

Ständige Lasten (DA1 + DA3/4) Nutzlasten (DA1 + DA3/4) Schneelasten (DA3/4)

Windlasten 0° (DA3/4) Windlasten9 0° (DA3/4)

Bemessung

GZT DA5.1-1 Querbalken – η = 119% (Biegung / Zug) DA5.1-2 Zugstütze – η = 26% (Zug) DA5.1-3 Zange – η = 39% (Stabilität) DA5.1-4 Scherbalken – η = 105% (Stabilität)

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1.3. Übersicht Ausnutzungen

Pos. Nr.	Beschreibung	η GZT	η GZG
DA.1	Holzbalkendecke – Biegung	43%	85%
DA.2	Sparren – Biegung	119%	109%
DA.3	Firstpfette – Biegung	63%	-
DA.4	Mittelpfette – Biegung	55%	-
DA.5	Sprengwerk Querbalken – Biegung Zugstütze – Stabilität Zange – Stabilität Scherbalken – Stabilität	119% 26% 39% 105%	- - - -

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2. Überprüfung TGA-Lasten + neuer Bodenaufbau

Für die Umnutzung des Tanzsaals sollen neue Technikgeräte aufgestellt werden.

Gemäß Herr Reimer der Fa. Kohl + Frech Partnerschaft handelt es sich bei den Geräten um eine Lüftungsanlage mit 2,64 to mit einer Aufstellfläche von 15 m2 und Lüftungsleitungen mit 4,2 to mit ca. 50 m2 Aufstellfläche. Unten ist die uns bisher bekannte Aufstellung abgebildet.

Weiterhin soll ein neuer Fußbodenaufbau vorgesehen werden. Dafür wurde sich an den Untersuchungen der Fa. Ingenieurbüro Ohler [7] orientiert.

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Abb. 2-1: Bodenaufbau gemäß den Gutachten von [7]

Auf Grundlage dieses schematischen Aufbaus wird der nachfolgende, beispielhafte Bodenaufbau weiterverfolgt:

Putzschicht 1 cm 1,0 x 0,22 = 0,22

Strohmatte 2 cm 2,0 x 0,1 = 0,2

Holzdiele 2,4 cm 2,4 x 0,04 = 0,096

Steinwolle 26 cm 26 x 0,01 = 0,26

OSB-Platte 3,2 cm 0,032 x 7,0 = 0,224

g = 1,216 kN/m2 k,A,neu

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2.1. Angesetzte Lasten Eigenwicht Holz γ = 0,33 kN/m3

Ausbau Dach g = 0,5 kN/m2 k

Nutzlast Dach (Mannlast auf Dach) q = 1,0 kN/m k

Wind Dach s. betroffene Position

Schneelast Dach s = 0,35 kN/m2 k

Ausbau Holzbalkendecke g = 1,21 kN/m2 k,A,neu

Nutzlast Holzbalkendecke q = 0,5 kN/m2 k

Lüftungsgerät q = 1,76 kN/m2 k,Lü

Leitungen q = 1,25 kN/m2 k,Le

2.2. Überprüfung der Bestandsquerschnitte

Diese Änderung betrifft lediglich die Holzbalkendecke sowie das Sprengwerk.

2.2.1. DA1.2 – Holzbalkendecke

System

Die Holzbalkendecke wird als Mehrfeldträger mit konstanten Feldlängen betrachtet.

Belastung

Bemessung

GZT – η = 136% (Biegung) GZG – η = 214% (max. 34,3 mm)

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2.2.2. DA5.2 – Sprengwerk

System

Belastung

Ständige Lasten (DA1 + DA3/4) Nutzlasten (DA1 + DA3/4) Schneelasten (DA3/4)

Windlasten 0° (DA3/4) Windlasten9 0° (DA3/4)

Bemessung

GZT DA5.1-1 Querbalken – η = 373% (Biegung / Stabilität) DA5.1-2 Zugstütze – η = 82% (Zug) DA5.1-3 Zange – η = 39% (Stabilität) DA5.1-4 Scherbalken – η = 365% (Stabilität)

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2.3. Übersicht Ausnutzungen

Pos. Nr.	Beschreibung	η GZT	η GZG
DA.1	Holzbalkendecke – Biegung	136%	214%
DA.2	Sparren – Biegung	119%	109%
DA.3	Firstpfette – Biegung	63%	-
DA.4	Mittelpfette – Biegung	55%	-
DA.5	Sprengwerk Querbalken – Biegung / Stabilität Zugstütze – Stabilität Zange – Stabilität Scherbalken – Stabilität	373% 82% 39% 184%	- - - -

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3. Überprüfung PV-Anlage

Für die Untersuchung der PV-Anlage werden die Bestandslasten aus Kap. 1 um den Anteil einer PV- Anlage ergänzt.

3.1. Angesetzte Lasten Eigenwicht Holz γ = 0,33 kN/m3

Ausbau Dach g = 0,5 kN/m2 k

Nutzlast Dach (Mannlast auf Dach) q = 1,0 kN/m k

Pv-Anlage g = 0,3 kN/m2 k,Pv

Wind Dach s. betroffene Position

Schneelast Dach s = 0,35 kN/m2 k

Ausbau Holzbalkendecke g = 0,61 kN/m2 k

Nutzlast Holzbalkendecke q = 0,5 kN/m2 k

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3.1.1. DA2.3 – Sparrendach

System

Die Sparren werden als Dreifeldträger, mit Gelenk über der Mittelpfette betrachtet.

Belastung

Bemessung

GZT – η = 147% (Biegung) GZG – η = 167% (max. 24,7 mm)

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3.1.2. DA3.3 – Firstpfette

System

Als Auflager der Firstpfette werden zum einen die Stuhlbalken des Sprengwerks und zum anderen die Kopfbänder angesetzt.

Belastung

Bemessung

GZT – η = 78% (Biegung/Stabilität)

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3.1.3. DA4.3 – Mittelpfette

System

Als Auflager der Firstpfette werden zum einen die Stuhlbalken des Sprengwerks und zum anderen die Kopfbänder angesetzt.

Belastung

Bemessung

GZT – η = 68% (Biegung / Stabilität)

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3.1.4. DA5.3 – Sprengwerk

System

Belastung

Ständige Lasten (DA1 + DA3/4) Nutzlasten (DA1 + DA3/4) Schneelasten (DA3/4)

Windlasten 0° (DA3/4) Windlasten9 0° (DA3/4)

Bemessung

GZT DA5.1-1 Querbalken – η = 129% (Biegung / Stabilität) DA5.1-2 Zugstütze – η = 25% (Zug) DA5.1-3 Zange – η = 74% (Stabilität) DA5.1-4 Scherbalken – η = 236% (Stabilität)

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3.2. Übersicht Ausnutzungen

Pos. Nr.	Beschreibung	η GZT	η GZG
DA.1	Holzbalkendecke – Biegung	43%	85%
DA.2	Sparren – Biegung	147%	167%
DA.3	Firstpfette – Biegung	78%	-
DA.4	Mittelpfette – Biegung	68%	-
DA.5	Sprengwerk Querbalken – Biegung / Stabilität Zugstütze – Stabilität Zange – Stabilität Scherbalken – Stabilität	129% 25% 74% 119%	- - - -

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4. Fazit

Um die Ergebnisse dieser statischen Untersuchung übersichtlich zusammenzufassen sind nachfolgend die Schlussfolgerungen der einzelnen Betrachtungen dargestellt. Dort werden zum einen der Ortstermin ausgewertet und zum anderen die obigen Prüfungen des Bestandes betrachtet.

4.1. Ortstermin

Es konnte ein Großteil aller erforderlichen Informationen für eine statische Prüfung des Dachstuhls im Hinblick auf die Aufstellung neuer Technikgeräte bzw. einer PV-Anlage ermittelt werden. Für eine genaue Überprüfung der Lastweiterleitung sind speziell im Bereich der Fußpunkte weitere Erkundungen erforderlich, um zum einen den Fußpunkt des Sprengwerks zu prüfen und zum anderen das darunter stehende Bauteil (Stütze / Säule) zu untersuchen.

Der Dachstuhl muss unabhängig von den geplanten Maßnahmen im Bereich des geschädigten Stuhlbalkens bzw. Kopfbands ertüchtigt werden. Das Kopfband kann dabei ausgetauscht werden und je nach Grad des Schadens des Stuhlbalkens kann dieser verstärkt oder ausgetauscht werden. Der Schadensgrad sollte im Zuge einer Bauteilprüfung genau festgestellt werden. Im Zuge der Materialprüfung kann zudem der Fußpunkt des betroffenen Bauteils erkundet werden.

4.2. Geplante Umnutzungen

4.2.1. Bestandsprüfung

Die statische Untersuchung des Bestands hat ergeben, dass die Holzbalkendecke unter Berücksichtigung einer Nutzlast von 50kg/m2 noch ausreichend tragfähig ist. Im Hinblick auf die Dachkonstruktion zeigen lediglich die Sparren eine übermäßige Ausnutzung. Die First- sowie Mittelpfetten zeigen eine ausreichende Tragfähigkeit auf. Beim Spreng- / Hängewerk sind die primären lastabtragenden / -weiterleitenden Elemente, wie der Querbalken unterhalb der Holzbalkendecke sowie die Scherbalken übermäßig ausgenutzt. Bei einer weiteren Reduktion der Nutzlast kann zwar die Tragfähigkeit des Querbalkens ermöglicht werden, jedoch sind die Scherbalken weiterhin übermäßig ausgenutzt (allein infolge der Auflast aus der Dachkonstruktion).

Dementsprechend lässt sich festhalten, dass die aktuelle Konstruktion unter Berücksichtigung der anerkannten Regeln der Technik keine ausreichende Tragfähigkeit besitzt. Eventuelle Umnutzungen mit einhergehender Lasterhöhung können dementsprechend nicht ohne weitere Maßnahmen umgesetzt werden.

4.2.2. Überprüfung TGA-Lasten + neuer Bodenaufbau

Das Sparrendach ist durch die neuen Technikgeräte bzw. neuen Bodenaufbau im Dachgeschoss nicht betroffen. Das Spreng- / Hängewerk sowie die Holzbalkendecke können die zusätzliche Belastung aus den Geräten im derzeitigen Zustand nicht abtragen.

Weiterhin wurden die Detailpunkte wie Anschluss der Zugstütze oder der Fußpunkt nicht genauer betrachtet, da die Bauteile in Bezug auf die Spannung bereits übermäßig ausgenutzt sind.

4.2.3. Überprüfung PV-Anlage

Die Dachkonstruktion kann in der derzeitigen Form eine zusätzliche Belastung durch eine PV-Anlage nicht abtragen. Einzelne Elemente des Spreng- / Hängewerks sowie die First- bzw. Mittelpfetten weisen zwar eine ausreichende Tragfähigkeit auf, jedoch ist die Tragfähigkeit des Gesamttragwerks nicht sichergestellt. zigmo engineering zigmo-Standorte: Frankenthal | Mannheim | Aschaffenburg | Chemnitz | Mainz info@zigmo.de | www.zigmo.de

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4.3. Weiteres Vorgehen

Auf Grundlage der hier dargestellten Umstände kann festgehalten werden, dass eine Umnutzung des Dachgeschosses jeglicher Art nicht ohne weitere Maßnahmen möglich ist. Durch die hohe Ausnutzung im ursprünglichen Zustand können keine weiteren, höheren Lasten durch die bestehenden Querschnitte aufgenommen.

Sofort	• Ertüchtigung des Dachstuhls im Bereich des Wasserschadens • Im Zuge der Ertüchtigung: Bauteilöffnung im Bereich des Fußpunkts, zur Ermittlung des Schadensgrads in darunter liegenden Bauteilen und Ermittlung des Fußpunktdetails
Mittelfristig	• Bauteilöffnungen zur Erkundung der Detailpunkte • Erkundung des gesamten Dachtragwerks für eine Zustandsbewertung (Schädlinge, weitere Schäden, etc.)
Langfristig	• Sparren austauschen • Bei Umnutzung: Planung eines Sekundärtragwerks für Entlastung des Bestands

Unsere Empfehlung ist es, den Dachstuhl im derzeitigen Zustand nicht umzunutzen. Bei einer Umnutzung des Dachtragwerks, kann dieses als solches erhalten bleiben. Lediglich die Sparren müssen ausgetauscht werden. Zusätzliche Lasten aus TGA, neuen Bodenaufbauten und Nutzlasten können mittels eines (weit spannenden) Sekundärtragwerks separat abgeleitet werden.

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Statische Überprüfung

Aufgestellt Seiten: 01 – 38

Frankenthal, den 21.11.2024

Tobias Häberle M. Sc.

Dipl. Ing (FH) Bastian Bartholomä M. Eng. Projektleiter

Anlagen:

Übersicht der Bauteilausnutzungen für alle 3 Betrachtungen

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Übersicht Ausnutzungen - Bestand Übermäßige Ausnutzung

DA3.Y Ausreichende Tragfähigkeit Firstpfette b/h = 16/17,5 cm

11,70 m

DA6.Y Scherbalken b/h = 16/18 cm 1,93 m DA4.Y DA4.Y Mittelpfette Mittelpfette b/h = 17/19 cm 9,77 m b/h = 17/19 cm

DA2.Y Sparren b/h = 9/11 cm DA6.Y e = 70 cm Zange b/h = 2x 13,5/15,5 cm 2,83 m DA6.Y Zugstütze b/h = 16,5/19,5 cm

6,945 m

DA2.Y Balkendecke 1,84 m 5,58 m b/h = 13/15 cm 5,72 m 1,84 m e = 75 cm

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Übersicht Ausnutzungen - TGA + Bodenaufbau Übermäßige Ausnutzung

DA3.Y Ausreichende Tragfähigkeit Firstpfette b/h = 16/17,5 cm

11,70 m

DA6.Y Scherbalken b/h = 16/18 cm 1,93 m DA4.Y DA4.Y Mittelpfette Mittelpfette b/h = 17/19 cm 9,77 m b/h = 17/19 cm

DA2.Y Sparren b/h = 9/11 cm DA6.Y e = 70 cm Zange b/h = 2x 13,5/15,5 cm 2,83 m DA6.Y Zugstütze b/h = 16,5/19,5 cm

6,945 m

DA2.Y Balkendecke 1,84 m 5,58 m b/h = 13/15 cm 5,72 m 1,84 m e = 75 cm

Bodenaufbau - schematisch

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Übersicht Ausnutzungen - PV-Anlage Übermäßige Ausnutzung

DA3.Y Ausreichende Tragfähigkeit Firstpfette b/h = 16/17,5 cm

11,70 m

DA6.Y Scherbalken b/h = 16/18 cm 1,93 m DA4.Y DA4.Y Mittelpfette Mittelpfette b/h = 17/19 cm 9,77 m b/h = 17/19 cm

DA2.Y Sparren b/h = 9/11 cm DA6.Y e = 70 cm Zange b/h = 2x 13,5/15,5 cm 2,83 m DA6.Y Zugstütze b/h = 16,5/19,5 cm

6,945 m

DA2.Y Balkendecke 1,84 m 5,58 m b/h = 13/15 cm 5,72 m 1,84 m e = 75 cm

23_0547_Zum_Ochsen_Schifferstadt_NT 1 Dachtragwerk.pdf

STATISCHE BERECHNUNG

Änderungsverzeichnis

INHALTSVERZEICHNIS

0. Vorbemerkungen

1. Überprüfung Bestand

2. Überprüfung TGA-Lasten + neuer Bodenaufbau

3. Überprüfung PV-Anlage

4. Fazit

Übersicht Ausnutzungen - Bestand Übermäßige Ausnutzung

Übersicht Ausnutzungen - TGA + Bodenaufbau Übermäßige Ausnutzung

Übersicht Ausnutzungen - PV-Anlage Übermäßige Ausnutzung