Wer sich mit dem Gedanken trägt, ein Haus zu bauen, der wird früher oder später auf das Thema Statik stoßen. Zwar sorgt nicht allein die statische Berechnung für ein ordentliches Bauwerk, aber sie ist ein wichtiger Bestandteil der Tragwerksplanung und wird in der Leistungsphase 4 im §51 HOAI, der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure geregelt.
Die anderen Leistungsphasen beinhalten die Grundlagenermittlung, eine Vorplanung sowie die Entwurfsleistungsplanung.
Der Standsicherheitsnachweis
Der Standsicherheitsnachweis ist der rechnerische Nachweis für die Stabilität und Standfestigkeit deines Hauses und wird aus der Berechnungen aus der Baustatik, der technischen Mechanik und der Geotechnik gebildet.
Letztlich soll der Standsicherheitsnachweis oder Standfestigkeitsnachweis sicherstellen, dass das gebaute Objekt die angenommenen Belastungen, die sehr vielfältig sein können, aufnimmt, ohne dass im Belastungsfall jemand zu Schaden kommen kann. Um es ganz simpel auszudrücken: Dieser Nachweis soll sicherstellen, dass dein Haus etwa bei Schnee, Wind oder einem Sturm nicht in sich zusammenfällt.
Ist so eine Angst bei einem Einfamilienhaus vielleicht noch zu vernachlässigen, so kann man sich aber vorstellen, wie wichtig diese Berechnungen beim Bau von langen Brücken und extrem hohen Gebäuden sind.
Die Notwendigkeit der Statik
In früheren Zeiten war es nicht selbstverständlich, dass, wenn man ein Bauwerk betrat, man auch automatisch sicher sein konnte, dass dieses auch wirklich standsicher ist. In der Historie des Baus mussten zunächst viele Erfahrungen gesammelt werden, um herauszufinden, dass durch Planung und Berechnung die Standsicherheit eines Gebäudes sicher vorausgesagt werden kann.
Aus diesen Erkenntnissen entwickelten sich vor 100 Jahren die ersten Bauvorschriften. Sie beinhalteten die Vorgaben für bestimmte Planungsleistungen. Die wohl wichtigste Planungsleistung war hier der statische Nachweis.
Dank diesem wurde bestätigt, dass das Bauwerk sowohl standsicher ist, als auch den zu erwartenden Belastungen standhalten kann. So entstand der Standsicherheitsnachweis. Das bedeutet also, dass mit der Statik der Nachweis der Standsicherheit gemeint ist.
Was benötigt man noch für das Bauvorhaben?
Der Standsicherheitsnachweis reicht aber allein für Bauantrag und Bauausführung nicht aus. Hier werden vielmehr weitere Pläne benötigt, damit man weiß, wie die einzelnen Komponenten gebaut werden sollen. Alles beginnt mit dem Rohbau, der die tragende Konstruktion darstellt. Hierzu werden unterschiedliche Baustoffe benötigt, wie Beton, Stahlbeton, das Mauerwerk, Stahlkonstruktionen und auch Holz.
Für den Rohbau benötigt man entsprechende Schalpläne mit allen notwendigen Angaben. Diese Angaben betreffen das Mauerwerk oder die Betonkonstruktion und ebenso die Bewehrungspläne für alle Stahlbetonteile des Tragwerks. Bewehrungspläne geben genaue Angaben über den zu verwendenden Stahl und wie dieser innerhalb der tragenden Betonteile verlegt werden muss. Im Massivbau werden diese zum Beispiel für Decken- oder Bodenplatten verwendet.
Die Tragwerksplanung
Bereits in der Entwurfs- und Baugesuchphase beginnt die Tragwerksplanung. Tatsache ist, dass es nur selten vorkommt, dass eine einfache Tragkonstruktion für die immer anspruchsvoller werdenden Wünsche der Bauherren ausreicht. Statiker müssen also eine immer forderndere Navigation über ein breites Menü an Sonderwünschen leisten.
Anspruchsvolle Tragwerksplanung für den Standsicherheitsnachweis fängt bereits bei dem Wunsch nach großen Räumen ohne Stützen an, aber auch Baugrundverhältnisse verkomplizieren die Tragwerksplanung für Statiker. Bei der statischen Vorplanung müssen sowohl der Kostenaufwand als auch die Realisierung der Konstruktion berücksichtigt werden.
Hier hat der Statiker die Aufgabe, dem Architekten beim Entwurf beratend zur Seite zur stehen. Das Ziel ist es, eine dauerhafte, kostengünstige und optimierte Konstruktion zu finden. Dafür müssen dann natürlich auch die entsprechenden Nachweise, beispielsweise der Tragfähigkeitsnachweis, erbracht werden. Erst danach werden dann die Ausführungspläne für den Rohbau erstellt.
Die Werkpläne des Architekten sind die Grundlage für sämtliche Angaben über erforderliche Aussparungen, Schlitze, Einbauteile etc im Gebäude. Wenn diese Pläne nicht vorhanden sind, dann müssen die Angaben von allen Beteiligten in den Rohbauschalplänen gesammelt und koordiniert werden.
Nur so kann man dann letztlich einen zügigen Ablauf sichern. Eine fachliche Beratung ist bei der Ausführungsplanung unerlässlich. Schließlich geht es hier um wichtige Dinge wie die Nachweise zur Gebrauchstauglichkeit, Rissbreitenbeschränkung, Verformung oder Hinweise zur Vermeidung von Wärmebrücken.
Sind diese Bereiche im Vorfeld nicht ausreichend geprüft, kann es zu echten Problemen am Bauwerk kommen. Nachlässigkeiten können beispielsweise zu Rissen im Schichtbeton führen, was Nachbesserung zwingend erforderlich macht. Diese können zu erhöhten Baukosten führen.
Daher hat der Tragwerksplaner auch eine beratende Funktion gegenüber dem Architekten und dem Bauherrn in Sachen neue Baustoffe, oder auch in Bezug auf die reichhaltigen Anforderungen im Bereich des Schall- und Wärmeschutzes.
Der Prüfingenieur und die Standsicherheit
Die Standsicherheit eines Bauwerks kann erst dann als gewährleistet angesehen werden, wenn alle statischen Berechnungen und die Ausführungspläne für den Rohbau vom Prüfingenieur geprüft wurden. Eine unabhängige statische Berechnung wird eigens dafür durchgeführt, um mögliche systematische Fehler aufzudecken
Wichtig zu wissen ist allerdings, dass sich bei kleineren Bauvorhaben, wie zum Beispiel Einfamilienhäusern, der Staat immer mehr zurückzieht und somit das Gesamtrisiko sowohl dem Bauherrn als auch seinen Planern überlässt.
Dieses Sicherheitsniveau wird deshalb nur mittels einer unabhängigen internen Prüfung im Büro des Tragwerksplaners möglich. Leider ist das häufig aus zwei Gründen kaum möglich, zum einen wegen der entstehenden Kosten und zum anderen wegen des Zeitablaufes. Die Landesbauordnung regelt klar, ob eine Prüfung erforderlich ist. Letztlich wird das von der Baurechtsbehörde mit der Baugenehmigung festgelegt.
Kontrolle der Baurechtsbehörde
Die Baurechtsbehörde kontrolliert stichprobenartig, das heißt aber nicht, dass sie die ingenieurtechnische Kontrolle eines Prüfingenieurs ersetzen. Bei der bautechnischen Überwachung handelt es sich letztlich um eine Zusatzleistung des Statikers, die auch vom Bauleiter durchgeführt werden kann. Allerdings ist die Übertragung dieser Leistung auf den Firmenbauleiter eher schwierig. Schließlich handelt es sich hier nicht um einen unabhängigen Dritten und daher besteht ein Interessenkonflikt. Der Bauleiter hat durch seine Tätigkeit für die Baufirma natürlich ein Interesse die Kosten zu reduzieren und beispielsweise weniger Stahl im Stahlbeton zu verwenden.
Der Standsicherheitsnachweis im Detail
Die genaue Bedeutung eines Standsicherheitsnachweises, ist die Gegenüberstellung von auftretenden Belastungen und den vorhandenen Widerständen. Mit Belastungen sind hier Kräfte und Spannungen gemeint. Vorhandene Widerstände könnten beispielsweise Zug-, Druck- und Schubfestigkeit sein.
Der Sicherheitsfaktor ist deren Verhältnis untereinander. Bei der Standsicherheit geht es also darum, dass auftretende Lasten in den Baugrund abgeleitet werden müssen, ohne dass das Tragwerk gefährdet wird. Mit Hilfe von Rechenwerken wird das Bauwerk in etwa nachgebildet.
Der Nachweis muss im Allgemeinen für verschiedene Lastfälle geführt werden, die unterschiedliche Sicherheitsfaktoren haben können. Je seltener ein Lastfall auftreten kann, desto geringer darf der Sicherheitsfaktor sein.
Abhängig von der Bauwerksgröße, oder auch bei Bauvorhaben von geringer Schwierigkeit, dürfen auch Ingenieure oder staatliche geprüfte Bautechniker den Standsicherheitsnachweis durchführen. Im Falle dessen, dass der Standsicherheitsnachweis zu dem Ergebnis kommt, dass die Standsicherheit des Bauwerks nicht ausreichend ist, muss das Bauwerk stärker bemessen werden.
Hier muss beispielsweise dann ein festeres Baumaterial oder mehr Bewehrung, oder möglicherweise größere Trägerquerschnitte oder ggf. dickere Stützen verwendet werden. Eventuell wären auch geringere Spannweiten oder größere Aufstandsflächen die Lösung.
