11.2.2 Statik

Nach DIN EN 1996-3/NA darf die Bemessung von Kelleraußenwänden unter Erddruck nach einem vereinfachten Verfahren erfolgen, wenn nachstehende Randbedingungen eingehalten sind:

• Wanddicke
  t ≥ 24 cm
• Lichte Höhe der Kellerwand
  h ≤ 2,60 m
• Die Kellerdecke wirkt als Scheibe und kann die aus dem Erddruck resultierenden Kräfte aufnehmen.
• Im Einfussbereich des Erddruckes auf die Kellerwand beträgt der charakteristische Wert q_k der Verkehrslast auf der Geländeoberfläche nicht mehr als 5 kN/m² und es ist keine Einzellast > 15 kN im  Abstand  von  weniger  als 1,5 m zur Wand vorhanden.
• Die Anschütthöhe h_e darf höchstens 1,15 · h betragen.
• Die Geländeoberfläche steigt ausgehend von der Wand nicht an.
• Es darf kein hydrostatischer Druck auf die Wand wirken.
• Für den Nachweis  der  Tragfähigkeit  muss die  einwirkende  Normalkraft  n_Ed  in halber Höhe der Anschüttung  nach  DIN EN 1996-3/NA innerhalb bestimmter Grenzen liegen.
• Am  Wandfuß  darf  keine Gleitfäche, z.B. infolge einer Feuchtigkeitssperrschicht, vorhanden sein, oder es müs sen konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, um die einwirkende Querkraft aufnehmen zu können. Sperrschichten aus besandeten Bitumendachbahnen R 500 nach DIN EN 13969 in Verbindung mit DIN V 20000-202 oder aus mineralischen Dichtungsschlämmen nach DIN 18533-3 haben in der Regel einen ausreichenden Reibungsbeiwert zur Aufnahme der Querkraft.
• Für die Verfüllung und Verdichtung des Arbeitsraumes sind die Vorgaben aus DIN EN 1996-2/NA, Anhang E (3) einzuhalten. Es dürfen nur nichtbindiger Boden und nur Rüttelplatten oder Stampfer mit folgenden Eigenschaften zum Einsatz kommen:
  • Breite des Verdichtungsgerätes ≤ 50 cm
  • Wirktiefe ≤ 35 cm
  • Gewicht bis etwa 100 kg Zentrifugalkräfte bis max. 15 kN

Sind die vorgenannten Bedingungen nicht eingehalten, sind entsprechende Maßnahmen zur Gewährleistung der Standsicherheit während des Einbaus des Verfüllmaterials zu ergreifen oder es ist ein gesonderter Nachweis unter Berücksichtigung höherer Verdichtungslasten zu führen. Weiterhin darf die Verfüllung des Arbeitsraumes erst dann erfolgen, wenn sichergestellt ist, dass die in den rechnerischen Nachweisen angesetzten Aufasten vorhanden sind.

Kellerwände werden hoch beansprucht. Sie tragen die vertikalen Lasten aus den Geschossdecken und den aufgehenden Wänden über die Fundamente in den Baugrund ab. Bei den Kelleraußenwänden ergibt sich zusätzlich eine horizontale Belastung durch die Erdanschüttung. Die dadurch hervorgerufene Biegebeanspruchung der Wand kann bei ausreichend großer vertikaler Belastung relativ problemlos aufgenommen werden. Bei hinreichender Auflast können die Kelleraußenwände daher auch bei hohen Erdanschüttungen sehr schlank ausgeführt werden, wobei eine Wanddicke t ≥ 24 cm gewählt werden muss. Ungünstige Verhältnisse liegen bei Kelleraußenwänden mit geringen Aufasten und hoher Erdanschüttung vor. Dieser Fall tritt z.B. bei Einfamilienhäusern auf, wenn im Wohnzimmer des Erdgeschosses zur Terrasse hin große Fensterfächen angeordnet sind. Gleiches gilt bei leichten Fertighäusern. Hier sind dickere Kelleraußenwände erforderlich und die Wände sind zusätzlich durch Querwände auszusteifen (zweiachsiger Lastabtrag). Mögliche Lastabtragungssysteme für Kelleraußenwände zeigt die nachstehende Tabelle:

Lastabtragungssysteme bei Kellerwänden

Für den Nachweis der Tragfähigkeit muss die einwirkende Normalkraft n_Ed in halber Höhe der Anschüttung bei einachsigem Lastabtrag innerhalb folgender Grenzen liegen (DIN EN 1996-3 (4.11) (4.12)):

Formel 4.11

mit

• t = Wanddicke
• h_e = Höhe der Anschüttung
• h = Lichte Höhe der Kellerwand
• ρ_e = Wichte der Anschüttung
• f_d = Bemessungswert der Mauerwerksdruckfestigkeit
• n_Ed,min = Bemessungswert der kleinsten vertikalen Belastung der Wand in halber Höhe der Anschüttung je lfd m Wand
• n_Ed,max = Bemessungswert der maximalen vertikalen Belastung der Wand in halber Höhe der Anschüttung je lfd m Wand

Bei einachsiger Lastabtragung kann nach DIN EN 1996-3/NA [1] auf einen rechnerischen Nachweis verzichtet werden, sofern die ständige Auflast (n_Ed,min,Kopf) höher ist als der in folgender Tabelle angegebene Mindestwert. Eine zweiachsige Lastabtragung der Kelleraußenwand darf angesetzt werden, wenn die Kelleraußenwand durch Querwände oder statisch gleichwertige Bauteile ausgesteift  ist  und  das  erforderliche Überbindemaß lol ≥ 0,4 · h_u eingehalten wird. Für diesen Fall ist ein gesonderter Nachweis erforderlich.

Ständige Auflast (min n_Ed,min,Kopf) für Kelleraußenwände ohne rechnerischen Nachweis – einachsige, lotrechte Lastabtragung

Die Auflast je lfd m am Wandkopf n_ED,min,Kopf muss bei einachsigem Lastabtrag mindestens betragen (siehe auch [2]):

Formel 4.12

mit

• ρ_m = Wichte des Mauerwerks

Die zulässige Höhe der Erdanschüttung h_e lotrecht gespannter Kelleraußenwände ergibt sich in Abhängigkeit der vertikalen Auflast am Wandkopf, der Wichte des Mauerwerks sowie der Wichte der Anschüttung. Zu beachten ist, dass die ermittelten Wandhöhen stets für den Ansatz eines aktiven Erddruckbeiwertes von K_a ≤ 1/3 gelten. In den nachfolgenden Tafeln werden drei grundlegende Fälle ausgewertet:

Kelleraußenwand in Normalmauermörtel oder Dünnbettmörtel gemauert, ohne aufstauendes Wasser, Rohdichteklasse ≥ 1,2

Steinrohdichteklasse ≥ 1,2, Normalmauermörtel NM IIa oder Dünnbettmörtel DM, Lastfall Bodenfeuchte oder nicht stauendes Sickerwasser

Kelleraußenwand in Normalmauermörtel oder Dünnbettmörtel gemauert, ohne aufstauendes Wasser, Rohdichteklasse ≥ 1,6

Steinrohdichteklasse ≥ 1,6, Normalmauermörtel NM IIa oder Dünnbettmörtel DM, Lastfall Bodenfeuchte oder nicht stauendes Sickerwasser

Kelleraußenwand in Normalmauermörtel oder Dünnbettmörtel gemauert, aufstauendes Wasser ≤ 50 cm

Steinrohdichteklasse ≥ 1,6, Normalmauermörtel NM IIa oder Dünnbettmörtel DM, Lastfall aufstauendes Sickerwasser

Die zulässige Erdanschüttung ergibt sich durch Umformung aus Gleichung (4.11) unter Beachtung der maximal zulässigen Anschütthöhe von 1,15 · h. Die tabellierten Werte gelten für einen einachsigen vertikalen Lastabtrag. Zusätzlich ist separat der Nachweis der maximalen Wandlängsnormalkraft am Wandkopf zu führen. Ein zweiachsiger Lastabtrag kann nach DIN EN 1996-3 aber auch im vereinfachten Nachweis unter den genannten Voraussetzungen berücksichtigt werden. Hierdurch können bei entsprechendem Nachweis die zulässigen Anschütthöhen noch vergrößert werden.

Die zulässigen Anschütthöhen aus obiger Tabelle mit aufstauendem Sickerwasser wurden iterativ durch einen Vergleich der auftretenden maximalen Biegemomente mit denen nach der Tabelle  zu den Rohdichten ≥ 1,6 ermittelt. Es ist erkennbar, dass sich stets eine etwa 5 cm niedrigere Anschütthöhe ergibt.

Bei Kelleraußenwänden empfiehlt sich aufgrund des guten Haftscherverbundes die Anwendung von Dichtungsschlämmen als Querschnittsabdichtung. Abdichtungsbahnen oder PMBC-Abdichtungen können die Verbundwirkung zwischen Wand und Fundament stören und somit das Reibungsverhalten ungünstig beeinfussen.

Keller, aus KS XL-Elementen erstellt