3.1. Allgemeines zur Planung
Bei wasserundurchlässigen Bauwerken sollen Betonbauteile gleichermaßen die statische und abdichtende Funktion übernehmen. Die Planung muss die Wasserundurchlässigkeit von Beton, Rissen, Fugen und Einbauteilen in Betracht ziehen und berücksichtigen.
3.2. Festlegung
Verschiedene Schritte sind bei der Planung von wasserundurchlässigen Bauwerken oder Bauteilen vorzunehmen. Zunächst ist der Bemessungswasserstand festzulegen. Falls für ein Bauvorhaben keine Erfahrung vorliegt, kann der Bemessungswasserstand mit Hilfe eines Bodengutachtens geklärt und festgelegt werden.
Ein darauf aufbauender Schritt ist die Beaufschlagung des Bauwerks mit Feuchte oder Wasser, also die Beanspruchungsart festzulegen. Die DAfStb-Richtlinie [4] - in diesem Beitrag WU-Richtlinie genannt - gibt dazu zwei Klassen vor.
Beanspruchungsklasse 1: drückendes Wasser, aufstauendes Sickerwasser sowie nicht drückendes Wasser
Beanspruchungsklasse 2: Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser
Das nicht drückende Wasser bezieht sich hierbei auf horizontale oder leicht geneigte Flächen (beispielsweise Deckenkonstruktionen). Festlegungen sollten auch hinsichtlich der zu erwartenden Nutzung der WU-Konstruktion getroffen werden. In der WU-Richtlinie werden im Prinzip drei Unterscheidungen für die Nutzungsklassen getroffen.
Nutzungsklasse A: Keine Feuchtstellen an der Bauteiloberfläche sind zulässig
Nutzungsklasse B: Feuchtstellen an der Bauteiloberfläche sind zulässig
besonders vereinbarte Nutzungsklasse: Vereinbarungen sind zu treffen
3.3. Entwurf
Ein weiterer wichtiger Schritt bei der Planung eines wasserundurchlässigen Bauwerkes ist die Vorgehensweise beim Entwurf. In der WU-Richtlinie sind drei alternative Entwurfsgrundsätze aufgezeigt:
(a) Vermeidung von Trennrissen durch die Festlegung von konstruktiven, betontechnischen und ausführungstechnischen Maßnahmen.
(b) Festlegung von Trennrissbreiten, die abhängig von der Beanspruchungsklasse die Anforderungen der gewählten Nutzungsklasse erfüllen.
(c) Festlegung von Trennrissbreiten, die in Kombination mit im Entwurf vorgesehenen Dichtmaßnahmen die Anforderungen der gewählten Nutzungsklasse erfüllen. Hierbei sind die Mindestanforderungen nach DIN 1045-1 [8] Abschnitt 11.2.1 einzuhalten.
Bei Entwurfsgrundsatz (a) wird eindeutig auf die Vermeidung von Trennrissen gesetzt. Dies bedeutet beispielsweise, dass Bodenplatten möglichst zwangsfrei gelagert sein sollten und Festhaltepunkte vermieden werden. Günstig wirkt eine Betonzusammensetzung, welche eine geringe Hydrationswärme entwickelt.
Bei Entwurfsgrundsatz (b) wird davon ausgegangen, dass die Nutzung durch die durchdringende Feuchte nicht beeinträchtigt wird (beispielsweise bei Tunnelbauwerken, bei denen nur geringe Mengen von durchdringendem Wasser abgeführt werden), oder dass auftretende Risse sich durch Selbstheilung nach einiger Zeit selbst abdichten.
Beim Entwurfsgrundsatz (c) kann in der Planung der Aufwand für die rissbreitenbeschränkende Bewehrung und für die Abdichtung innerhalb der Bauphase gegeneinander abgewogen werden.
3.4. Feuchtetransport
Bei einem wasserbeaufschlagten Bauteil stellen sich hinsichtlich des Feuchtetransports modellhaft verschiedene Zonen ein (Bild 3). Von der wasserbeaufschlagten Seite ausgehend sind dies Druckwasserbereich, Kapillarbereich, Kernbereich und Diffunsionsbereich. Nähere Ausführungen dazu sind in [7] gegeben. Bei der Beanspruchung "Bodenfeuchte" entfällt der Druckwasserbereich in einem Bauteil. Druckwasserbereich und Kapillarbereich sind bei Bauteilen aus WU-Beton begrenzt. Auch der Diffusionsbereich, aus dem zur Luftseite hin Feuchte abgegeben wird, wird in seiner Hauptwirksamkeit als begrenzt angenommen. Hat ein Bauteil eine ausreichend große Dicke, so überschneiden sich Kapillarbereich und Diffusionsbereich nicht. Es findet kein Wasserdurchtritt durch das wasserbeaufschlagte, ungerissene Betonbauteil (z.B. Wand oder Bodenplatte) statt. Bei WU-Beton mit w/z <= 0,55 wird diese Baudicke mit >= 200 mm angenommen. Bei Betonen mit höherer Betonqualität sind auch geringere Bauteildicken zur Verhinderung eines Wasserdurchtritts vorstellbar. Der luftseitige Bereich eines WU-Betonteils trocknet im Laufe der Zeit aus.
Bild 3: Arbeitsmodell für Feuchtebedingungen in einem Betonbauteil-Querschnitt unter einseitiger Beaufschlagung mit drückendem Wasser (Beton mit w/z <= 0,55)
3.5. Mindestbauteilabmessungen
Abmessungen von WU-Konstruktionen werden durch statische und ausführungstechnische Gesichtspunkte bestimmt. Die Betondeckung ist einzuhalten. Bewehrungslagen, Einbauteile und Fugenabdichtungen müssen einbaubar sein. Die Bauteile müssen betonierbar sein. Dazu muss die dichtende Funktion gegeben sein (siehe Abschnitt 3.4.) Unter Berücksichtigung der oben genannten Gesichtspunkte und basierend auf langjährigen baupraktischen Erfahrungen sind in der WU-Richtlinie empfohlene Mindestmaße für Bodenplatten und Wände angegeben (Tabelle1).
Tabelle 1: Empfohlene Mindestbauteildicken bei Beanspruchungsklasse 1 [4]
Gemäß den Auslegungen zur WU-Richtlinie [16] müssen bei der innengedämmten Elementwand (Bild 2) für Beanspruchungsklasse 1 Ortbetonkern plus Innenschale mindestens 200mm dick sein.
Elementwände
Bei Beanspruchungsklasse 2 gelten als empfohlene Mindestbauteildicken bei Wänden 200 mm für die Ausführung in Ortbeton und 100 mm für die einschalige Fertigteil-Ausführung; für die Elementwand sind 240 mm und unter Beachtung besonderer betontechnologischer sowie ausführungstechnischer Maßnahmen zählen die Verwendung von SVB und LVB (siehe Abschnitt 7.3). Als empfohlene Mindestbauteildicken für Bodenplatten gelten 150 mm für die Ortbeton-Ausführung und 100 mm für die einschalige Fertigteilausführung.
Mindestabmessungen sind auch bei lichten Abständen der Fertigplatten einzuhalten: Für innen liegende Fugenabdichtungen muss ein einwandfreies Einbringen des Betons und eine Umhüllung der Fugenabdichtungen möglich sein. In der WU-Richtlinie ist dafür bei Beanspruchungsklasse 1 eine Regelung in Abhängigkeit vom Größtkorn des Ortbetons getroffen. Bei der Elementwandbauweise muss das lichte Maß zwischen den Innenflächen der Fertigteilplatten beim 8mm-Größtkorn >= 120mm, beim 16 mm-Größtkorn >= 140 mm und beim 32 mm-Größtkorn >= 180 mm betragen.