5 Beanspruchungen der Abdichtung

Um das richtige Material dauerhaft und funktionsgerecht einsetzen zu können, müssen Planer oder ausführender Betrieb die später auftretende Bewegung im Vorfeld berechnen oder zumindest abschätzen können, um die Zulässige Gesamtverformung (ZGV) eines Dichtstoffs nicht zu überfordern.

Das jeweils eingesetzte Material wird nicht nur durch Dehn-/Stauchbewegungen beansprucht, sondern gleichzeitig auch in Form von Scher- und Schälbewegungen.

Die Fuge muss daher, um materialgerecht abgedichtet werden zu können, ausreichend dimensioniert sein.

Abbildung 12
Dehnung

Abbildung 13
Stauchung

Abbildung 14
Schälung

Abbildung 15
Scherung


5.1 Ursachen der Bewegungen im Fugenbereich

Der wesentliche Faktor der Veränderungen im Fugenbereich ist vor allem die temperaturbedingte Längenänderung der Bauelemente.

Diese Längenänderung wird von drei Faktoren beeinflusst:
  • Linearen, spezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Baustoffs (α)
  • Temperaturdifferenz zwischen Sommer und Winter an der Fassade (ΔT)
  • Länge des Bauelementes (L in mm)

5.1.1 Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient

Jeder Baustoff hat einen bestimmten Ausdehnungskoeffizienten, der die Längenänderung eines Bauelementes bei Temperaturänderungen beschreibt.

Tabelle 2: Lineare Ausdehnungskoeffizienten wichtiger Baustoffe
Baustoffe   Koeffizient α[1/°C)
(Faktor x 10)
Ausdehnung bei ΔT = 100 °C in mm pro Meter
Metalle Aluminium 24 2,4
  Stahl 11 - 13 1,1 - 1,3
  Nicht rostender Stahl 10 - 16 1,0 - 1,6
  Kupfer 16,5 1,6
       
Zementgebundene
Baustoffe (x)
Beton/Stahlbeton 10 - 12 1,0 - 1,2
  Mauerwerk 5 0,5
  Porenbeton 7 - 11 0,7 - 1,1
  Putz 5 - 8 0,5 - 0,8
  Zementmörtel 10 - 13 1,0 - 1,3
       
Glas   7 - 8 0,7 - 0,8
       
Kunststeine Klinker 7 0,7
  Keramische Platten 6 0,6
  Kalksandstein 8,5 0,85
  Ziegelstein 5 0,5
       
Holz (x)   7 0,7
       
Natursteine Marmor 2 - 20 0,2 - 2,0
  Travertin 7 0,7
  Sandstein 12 1,2
       
Kunststoffe Acrylglas 80 8,0
  Hart-PVC 80 8,0
  Polycarbonat 70 7,0

X = bei porösen Baustoffen muss zusätzlich ein Quellfaktor berücksichtigt werden
Näheres siehe dazu IVD-Merkblatt Nr. 20.


5.1.2 Die Temperaturdifferenz

Die Farbgebung der Oberfläche ist von wesentlicher Bedeutung für die Belastungen in der Fuge.
Je dunkler der Farbton, umso höher die Oberflächentemperatur des Bauteils und damit die Temperaturdifferenz zwischen warmer und kalter Jahreszeit.

Zur Berechnung der Temperaturdifferenz wird die untere Temperatur im Winter auf -20°C festgelegt.

Tabelle 3 zeigt die maximalen Oberflächentemperaturen der einzelnen Farbgebungen.

Tabelle 3: Oberflächentemperaturen, abhängig vom Werkstoff
Farbton
Maximale Oberflächentemperatur (°C) Tönung
Weiß
Gelb
Hellelfenbein
40 - 50 Hell getönt
Orange
Blutorange
Feuerrot
50 - 65 Mittelgetönt
Rubinrot
Brillantblau
Enzianblau
Resedagrün
Silbergrau
65 - 80 Dunkel getönt
Anthrazit
Schwarz
90  

5.2 Berechnung der Bewegung in der Fuge

Aus den drei Faktoren
  • Linearer Ausdehnungskoeffizient (α)
  • Temperaturdifferenz in ° Celsius (ΔT)
  • Länge des Bauteils in mm (L)
lässt sich die zu erwartende Bewegung berechnen.

Ein Quellfaktor für die Baustoffe bleibt hier unberücksichtigt.

Berechnungsformel der Bewegung:

Längenänderung in mm (ΔL) = α x ΔT x L

Berechnung am Beispiel eines 6 m langen Fassadenelements aus Stahlbeton hellgetönt und einer Temperaturdifferenz von 70°C im Außenbereich
(von – 20°C bis + 50°C).

Längenänderung: 11 x 10ˉ6 1/°C x 70°C x 6000 mm = 4,6 mm

5.2.1 Berechnungsformel zur Errechnung der erforderlichen Fugenbreite

Zugelassen für den Außenbereich der Fassade nach DIN EN 15651-1 sind spritzbare Dichtstoffe mit einer Zulässigen Gesamtverformung (ZGV) von min.12,5 % bis 25 %.

Berechnungsformel:
Längenänderung in mm x 100
ZGV des Dichtstoffs
Tabelle 4: Erforderliche Fugenbreiten für spritzbare Dichtstoffe im Außenbereich
ZGV des Dichstoffes 25 % 12,5 %
Fugenbreite für eine Längenänderung
von 4,6 mm bei 6 m Bauteillänge (Beton)
20 mm  40 mm

Schlussfolgerung

Um einen elastischen Dichtstoff mit einer ZGV von 25 % nicht zu überfordern, muss die Fugenbreite zwischen zwei 6 m langen Betonbauteilen und einer Temperaturdifferenz von 70 °C also mindestens 20 mm betragen.

Bei Dichtstoffen mit einer geringeren ZGV muss die Fuge daher deutlich breiter ausgeführt werden.

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