Einführung
Das Gebäudedesign soll den Menschen sichere Wohnhäuser bieten, die sie nicht nur vor Umweltgefahren schützen, sondern auch ihren physischen, sozialen und kulturellen Bedürfnissen gerecht werden. Das bedeutet, dass ein gut gestaltetes Haus nicht nur die Wohnbedürfnisse der Bewohner erfüllt, sondern auch ihr Hab und Gut sicher aufbewahren muss.
Nach Aceh & Islands (2007) gibt es acht Konstruktionsprinzipien, die befolgt werden müssen. Dazu gehören die Grundsätze für die Errichtung des Fundaments, eine kohärente Struktur, die Struktur zwischen Wand und Dach, die Struktur zwischen Wänden und Gebäude, die Dachbinder, die Querverstrebungen zwischen Dach und Wänden, die Entwässerungsgrundsätze und die Höhe des Hauses.
Willison (2006) nennt die acht Grundsätze auch als die wichtigsten Details, die bei der Gebäudeplanung zu beachten sind, sowie die vier üblicherweise angewandten Bauweisen: Holzrahmenbau, Stahlrahmenbau, Fertighausbau und Betonbau.
In der Bauplanung und -ausführung trifft das Klischee zu, dass ein Haus nur so stark ist wie sein Fundament. Nach Willison (2006) müssen die Art des Bodens, auf dem das Bauwerk errichtet wird, der Feuchtigkeitsgehalt sowie das geschätzte Gewicht des Bauwerks bei der Erstellung des Fundaments in Betracht gezogen werden.
Das bedeutet, dass der Boden, auf dem das Bauwerk errichtet werden soll, stark genug sein muss, um das Gewicht des Gebäudes zu tragen. Wenn der Boden schwach ist, wie es bei Sandböden der Fall wäre, müssen die Planer und Bauarbeiter bereit sein, das Fundament ihrer Konstruktion zu verstärken, bevor sie mit anderen oberirdischen Konstruktionen fortfahren (Calvert, 2001). Im Idealfall müssen alle Fundamente unter dem Haus durchgehend sein. Je mehr Stockwerke ein Haus hat, desto stabiler sollte das Fundament sein.
Nach Angaben des US Department of Housing and Urban Development (2001) bestehen die meisten Grundmauern in den USA aus Betonmauersteinen. In einer 1998 in Minnesota und Ohio durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass die Bauherren bei der Konstruktion in der Regel entweder eine technische oder eine empirische Bemessung anwenden, um die Bauvorschriften in den beiden betreffenden Gebieten einzuhalten.
In Gebieten, in denen geringe Winde und seismische Aktivitäten registriert wurden, war die empirische Bauweise am weitesten verbreitet. Bei den Häusern, die nach dieser Methode gebaut wurden, musste es sich außerdem um Wohnhäuser oder andere Häuser handeln, die weniger als 35 Fuß in der Höhe messen. In Gebieten, in denen stärkere Winde herrschten und die eher für seismische Aktivitäten prädestiniert waren, wurden die meisten Häuser nach dem Konzept der technischen Planung errichtet.
Unabhängig von der Art des Rahmens (Holz, Beton oder Stahl), den ein Haus hat, stellt Willison (2006) fest, dass alle Gebäudeentwürfe eine kohärente Struktur aufweisen müssen, die bei der eigentlichen Konstruktion genau eingehalten werden sollte. Das bedeutet, dass die Struktur regelmäßig sein muss und dass ein Ringbalken in die Struktur integriert werden muss, insbesondere über den Türen und Fenstern.
Der Ringbalken sollte an definierte Stützen angeschlossen werden. Ein ähnlicher Balken sollte oben auf allen Wänden in die Konstruktion integriert werden, um sie mit definierten Stützen zu verbinden. Darüber hinaus müssen die Enden der dreieckigen Giebelwände von der Konstruktionsstruktur getragen werden, wie ursprünglich von Böhmig (1987) vorgesehen und patentiert.
Wie bereits in dieser Studie festgestellt, bestehen die meisten Fundamente in den USA aus Beton. Die meisten Häuser (vor allem Wohnhäuser) werden jedoch aus Holzrahmen gebaut. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer angemessenen Verankerung der Holzrahmen auf den Betonstümpfen, die das Fundament bilden.
Nach Willison (2006) erfordert dies häufig die Verwendung von korrosionsbeständigem Metall, das tief in das Fundament gegossen wird, um die strukturelle Verbindung zu schaffen, die zur Unterstützung des Holzrahmens erforderlich ist. Es ist besonders wichtig, dass jede Holzsäule gut genug am Fundament befestigt ist.
Der Anschluss der Dachkonstruktion an die errichteten Wände ist ebenfalls ein wesentlicher Bestandteil jeder Bauweise. Bei Konstruktionen in Betonbauweise müssen die Stützen aus den vorhandenen Betonstützen herausragen, um dem Dach die erforderliche strukturelle Festigkeit zu verleihen. Bei Holzkonstruktionen werden in der Regel Metallanker an den Dachbindern mit den bestehenden Wandkonstruktionen verbunden.
In Gebieten, die anfällig für Naturkatastrophen wie starke Winde oder Erdbeben sind, muss die Dachkonstruktion korrekt mit der Hausstruktur verbunden werden, um die Integrität des Hauses zu erhalten, falls eine Naturkatastrophe eintritt. Ohne die richtigen Verbindungen zwischen der Dachkonstruktion und dem Gebäude können starke Winde und andere Naturkatastrophen die Dachkonstruktion leicht wegfegen (Aceh & Islands, 2009).
Das vierte Konstruktionsprinzip, das nach Willison (2006) bei jeder Konstruktion berücksichtigt werden muss, ist die angemessene Anbindung der Wände an die bestehende Struktur. Dadurch wird sichergestellt, dass die Wände bei einem Aufprall von Naturgewalten in Kontakt bleiben und sich nicht getrennt voneinander bewegen, wie es bei Wänden der Fall wäre, die nicht mit der Struktur verbunden sind. Damit die Verankerungen halten, müssen sie mit dem Mauerwerk verbunden sein. Darüber hinaus müssen die Treppen im Inneren des Gebäudes angemessen abgestützt sein.
Die richtige Dacheindeckung ist der fünfte zu berücksichtigende Konstruktionsgrundsatz. Nach Aceh & Islands (2009) sollten die Dachstühle während des Baus fest genug sein, um die erforderliche Dachfestigkeit zu gewährleisten. Um dies zu erreichen, müssen die Bauherren die Dachstühle mit Metallbändern zusammenschrauben. Die Dachstühle sollten flexibel sein, müssen aber auch stark genug sein, um starken Naturgewalten standzuhalten. Außerdem müssen Holzklötze verwendet werden, um einen anderen Abschnitt des Dachstuhls zusammenzuhalten, da Nägel nicht den nötigen Halt bieten würden.
Die ordnungsgemäße Queraussteifung wird als sechster Grundsatz für Entwurf und Konstruktion genannt, der eingehalten werden sollte. Genau wie das Haupttragwerk muss auch das Dach während des Baus zusammengehalten werden. Dies kann nicht allein dadurch erreicht werden, dass die Dachkonstruktion mit der Hauptstruktur des Gebäudes verbunden wird. An diesem Punkt wird die Aussteifung der verschiedenen Teile des Daches durch Querstreben unerlässlich. Die Querstreben sorgen dafür, dass die verschiedenen Teile des Daches miteinander verbunden werden, wodurch das Dach stabiler wird und den widrigen Naturgewalten besser standhalten kann.
Der siebte Gestaltungsgrundsatz betrifft die Entwässerung. Der gesunde Menschenverstand diktiert, dass Häuser, die in Gebieten mit hohen Niederschlägen gebaut werden, ein besseres Entwässerungssystem haben sollten, um Überschwemmungen und die Zerstörung des Baumaterials zu verhindern. Laut Henderson & Ginger (2008) verhindert eine ordnungsgemäße Entwässerung auch Staunässe, die zu einer Brutstätte für Insekten werden kann. Schließlich sollte der Boden des Hauses so erhöht sein, dass kein Grundwasser in das Haus fließt.
Gebäudeeinsturz
Nach Calvart (2001) können Gebäude aus verschiedenen Gründen einstürzen. Dazu gehören schlechte Planung, außergewöhnliche Belastungen, Versagen des Fundaments, fehlerhafte Konstruktion oder eine Kombination dieser Ursachen. Bei einer Fehlkonstruktion berücksichtigt der Konstrukteur nicht die Gewichtsbelastung, die die Konstruktion tragen muss.
Auch kann er sich auf irreführende Theorien oder Daten stützen und sogar die impulsiven oder wiederholten Belastungen, denen das Gebäude ausgesetzt sein kann, nicht kennen. Calvart (2001) stellt jedoch fest, dass die meisten Einstürze von Bauwerken durch fehlerhafte Konstruktionen verursacht werden. In diesem Fall trägt der Ingenieur die Schuld, da er dafür verantwortlich ist, dass nur qualitativ hochwertige und normgerechte Materialien für den Bau verwendet werden.
Wie bereits in dieser Studie erwähnt, ist das Fundament eine wesentliche Voraussetzung für eine gute Konstruktion. Das bedeutet, dass ein Bauwerk, so gut es auch sein mag, nicht lange auf einem schlechten Fundament stehen kann. Die Erde unter einem Bauwerk kann einfach nachgeben, was zu sinkenden Konstruktionen führt, oder sie können sich seitlich neigen, insbesondere wenn die Last des Gebäudes nicht gleichmäßig verteilt ist.
Auswirkungen von Baumängeln auf die Bauvorschriften
Es ist eine angeborene menschliche Eigenschaft, aus vergangenen Erfahrungen und Fehlern zu lernen. In Gebieten, in denen in der Vergangenheit Naturereignisse Schäden an Wohngebäuden verursacht haben, sind die Bauvorschriften in der Regel strenger als in Gebieten, in denen die Zahl der Gebäudeeinstürze deutlich geringer war.
In einigen Teilen Australiens beispielsweise stellen Henderson & Ginger (2008) fest, dass die örtlichen Bauaufsichtsbehörden in Gebieten mit stärkerem Wind und Wassereinbrüchen strengere Bauvorschriften erlassen haben. In solchen Gebieten erfordern die Gebäudeeinstürze, dass die Konstrukteure die Windstärke oder den Wasserstand auf der Baustelle berücksichtigen, bevor sie mit der Konstruktion beginnen. Erst nach der Genehmigung des Entwurfs durch die örtlichen Baubehörden kann der Bau wie geplant fortgesetzt werden.
Schlussfolgerung
Unabhängig von der Bauweise oder den verwendeten Konstruktionsmethoden besteht das wichtigste Detail eines Gebäudes darin, dass es den Menschen, die es für ihre täglichen Aktivitäten nutzen, ein sicheres und komfortables Innenraumklima bieten sollte. Um dies zu erreichen, muss jedes Detail des Bauprozesses mit äußerster Sorgfalt ausgeführt werden, wie in diesem Dokument beschrieben. Jede Vernachlässigung seitens des Planers oder des Bauingenieurs kann Folgen haben, die Menschenleben kosten können.
Referenzen
Aceh, I. & Inseln, A. (2007). Handbuch für gute Gebäudeplanung und -konstruktion. Web.
Böhmig, R. (1987). Baukonstruktion: United States Patent [19]. Web.
Calvert, J. B. (2001). Der Zusammenbruch von Gebäuden. Web.
Henderson, D. & Ginger, J. (2008). Die Rolle von Bauvorschriften und Baunormen bei der Abschwächung von Stürmen. Australian Journal of Emergency Management 23(2), 40-47.
U.S. Department of Housing and Urban Development. (2001). Bau von Häusern aus Betonmauerwerk: Design- und Konstruktionsaspekte. Web.
Willison, R. D. (2006). Handbuch für Gebäudeplanung und -bau: Zentral-Jawa. Web.