Die Abdichtung und Entwässerung von Bauten unter Terrain und im Untertagebau wird in der SIA 272 geregelt. Als nennenswerte Grundlage wird SIA 261 – Einwirkungen auf Tragwerke, SIA 262 – Betonbau, SIA 270 – Abdichtung und entwässerung, allgemeine Grundlage und Schnittstellen, SIA 274 – Abdichtung von Fugen in Bauten herangezogen. Die Vertragsbedigungen werden in der SIA 118/272:2009 geregelt.
Um Innovationen zu ermöglichen werden in Ziffer 0.4 Abweichungen von der Norm ermöglicht, wenn diese durch Theorie und Vorversuche ausreichend begründet werden können.
Anhand eines Bodengutachtens sind vom Planer die Anforderungen gemäß Ziffer 2.2.1 an die „Abdichtungsmassen zum Schutz des Bauwerks , seiner Einrichtung und deren unbeeinträchtigter Nutzung“ festzulegen. Dazu sind entsprechende Massnahmen zu planen und in der Nutzungsvereinbarung festzulegen.
Die Dichtigkeitsklassen sind nach Ziffer 2.2.2 festgelegt:
Keine Feuchtstellen an der Bauwerksoberfläche zugelassen
Einzelne Feuchtstellen zugelassen, kein tropfendes Wasser
Örtliche begrenzte Feuchtstellen und einzelne Tropfen
Tropfstellen zugelassen
Die Festlegung der Dichtigkeitsklassen unterliegt dem Bauherren unter Berücksichtigung seiner technischen und wirtschaftlichen Anforderungen. Auf Grundlage der grösstmögliche Nutzung der WDK fallen heute fast alle Bereiche in die Dichtigkeitsklasse 1.
Bei der Berechnung der Lastfälle nach SIA 262 und bei der Verwendung von Injektionssystemen spielt die SIA 272, Ziffer 2.2.6 eine wichtige Rolle:
„ Die Wärmeeinwirkung auf Wasser, Luft und Bauteile im jahres- und tageszeitlichen Verlaufen muss abgeschätzt und im Projekt berücksichtigt werden. Die Konsequenzen daraus können in der Bauphase und der Nutzungsphase erheblich sein.“
Für die Planung und Umsetzung sind hier vor allem zwei Punkte von zentraler Bedeutung.
Zum einen ist neben der Nutzungsphase auch die Bauphase zu betrachten. So werden Bodenplatten und Decken teilweise im Hochsommer bei 30°C betoniert und liegen anschliessend übere längere Zeit in der Sonne. Im Winter sind die Baumassnahmen, gerade bei Grossbaustelle,n jedoch häufig noch nicht beendet und Schnee, Eis und kalten Temperaturen ausgesetzt. Die Temperaturdifferenzen liegen dabei zum Teil bei ΔT=50K. Die Entsprechende Beanspruchung ist durch die Fachplner frühzeitig zu betrachten und einzuplanen und die Annahmen bei Bauverzögerungen auch im Projekt zu überprüfen.
Zum anderen sind auf Grund der natürlichen Belüftung Einstellhallen einer extremen Temperaturschwankung ausgesetzt. Fugen und Risse bewegen sich daber im jahresverlauf und führen zu Bewegungen in der Fuge. Gerade bei der Verwendung von Injektionssystemen kann dies problematisch werden, da der Richtwert für die maximal überbrückbare Rissbreitenänderungen: ΔbR: 15% der Rissbreite“ entspricht (SIA 272, Ziffer 4.2.2). Gleiches gilt für die Sanierung von Rissen welche Teil einer wasserdichten Konstruktion gemäss Ziffer 3.1.3.4 - Konstruktive Anforderungen sind:
„Risse in Betonbauwerken sind unvermeidbar. [….] Risse werden mittels geklebter Bänder oder Kunstharzverpressung abgedichtet. […] Sie treten wiederkehrend statisch oder dynamisch auf. Sie sind im Projekt zu bestimmen. Die Wahl der geeigneten Baustoffe für die Abdichtung von Rissen ist abhängig von der zu erwartenden Breitenänderung.“
Grundlegend sind die Rissbreiten bR in der Tragskonstruktion nach Ziffer 2.4.7 zu begrenzen. Die Begrenzung der Rissbreiten und der rissbreitenveränderung ΔbR sowie Methoden für das Abdichtung müssen im Projekt bestimmt und in der Nutzungsvereinbarung festgelegt werden.
Die Übergänge von einzelnen Abdichtungssystemen stellen die ausführenden Unternehmen vor eine grosse Herausforderung. Unterschiedliche Materialien, unterschiedliche Hersteller, keine detailliierte Planung sind im Tagesgeschäfte häufige Probleme.
Gemäss Ziffer 2.2.7.5 wird empfohlen „Bauwerke oder Bauteile […] mit ein und demselben Abdichtungssystem ohne Übergänge“ zu planen und auszuführen. „Unvermeindbare Übergänge müssen frühzeitige im Projekt geplant und am Bau vollständig umgesetzt werden. Die Verträglichkeit der dabei verwendeten Baustoffe untereinander ist nachzuweisen.“
Gerade beim Übergang von unterirdischen und oberirdischen Bauteilen besteht häufige eine Abstimmungsproblematik. Während unterirdisch vom Ingenieur geplant und vom Baumeister ausgeführt wird, wird oberirdisch vom Architekt geplant und vom Flachdachabdichter ausgeführt. Hier fehlt häufig an Abstimmung und geplanten Details. Die Abdichtung ist bis 120mm über Terrain, resp. mindestens OK Terrain zu führen.
SIA 272 Ziffer 2.4.8 regelt die Abdichtung von Durchdringungen im Projekt. „Durchdringungen, die mehr als 1m unter dem Projektwasserstand liegen, sind mit Klemmflanschen zu versehen.[ ..] Die eingebauten Durchdringungen müssen in sich wasserdicht verschweisst oder verklebt sein.“
Ziffer 3.1.3.3 legt dabei zusätzlich für Wasserdichte Betonkonstruktionen: „Weisse Wannen“ fest, dass „Kanalisationsrohre und dgl. [..] ausserhalb des Bauwerks geführt werden. Ist dies nicht möglich, muss die minimale Betonüberdeckung 250mm betragen, der Betonquerschnitt darf um nicht mehr als 25% verkleinert werden, und die Verkleinerung des Betonquerschnitts ist bei der Bewehrung zu berücksichtigen. Rohrbündel, d.h. das Verlegen mehrerer Rohre nebeneinander oder übereinander, müssen vermieden werden.“
Gemäss Ziffer 3.1.3.7 sind Rohrleitungen unter 90° durch das Betonbauteil zu führen. Zu benachbarten Fugen und Durchdringungen sind mindestens 250mm einzuhalten. Einbauten und Durchdringungen sind an der Bewehrung zu befestigen um keine durchgängigen Sickerweg zu erhalten.
Eine wichtige Neuerung ist der SIA 272:2009 ist die Verwendung von Betonen der Klasse NPK B. Nachdem bisher nur NPK C Betone mit einer Mindestbetonfestigkeit von C30/37 zugelassen waren, sind nun Betone mit tiefer Druckfestigkeit und hohem Wasser-Eindringwiderstand zu wählen. „Für Beton nach Zusammensetzung gelten folgende Richtwerden: W/Z ≤ 0,55, allenfalls mit Zugabe von Betonverflüssiger, Zementgehalt entsprechend der Aggregatkörnung (Sieblinie) ≥ 280 kg/m³ ergänzt mit mineralischen Feinstoffen, Zementarten mit möglichst geringer Wärmeentwicklung.“ (SIA 272:2009, Ziffer 3.1.2.1)
Ein wichtiger Punkt der derzeit noch nicht in der Norm geregelt ist, sind Überfestigkeiten. Da die Mindestarmierung nach SIA 272 an die effektive Betonfestigkeit gekoppelt ist, sind daher entsprechende Erfahrungswerte heranzuziehen. Um eine wirtschaftliche und normgerechte Bemessung vornehmen zu können sind die Überfestigkeit auf 50% zu begrenzen.
Aus der Schalung für wasserdichten Betonbauwerke darf keine Zementmilch austreten. Zu beachten sind Boden/Wand- und Wand/Decken-Anschlüsse und Wand-Wand Übergänge. Die Bindstellen sind abzudichten. (SIA 272, Ziffer 3.1.4.5)
Konstruktiv sind bei Wasserdichte Betonkonstruktionen die Anforderungen an den Untergrund relativ gering. Wichtig ist jedoch eine durchgehende Sauberkeitsschicht und eine Trennung der Betonkonstruktion vom Untergrund soweit dieser das Schwindverhalten beeinträchtig. So sind zwischen Baugrubenverbau und einhäuptiger Schalung und bei felsigem Untergrund Trennschichten einzuplanen.
Um keine Spannungen aus Wärmedifferenzen im Abbindeprozess zu erhalten sind die Bauteilabmessungen möglichst gleichbleibend zu planen und Fundamente vorzubetonieren. „Die Betonieretappen ohne Fugen dürfen in horizontalen Flächen 600m² nicht überschreiten und müssen ein möglichst quadratisches Mass aufweisen. Seitenverhältnisse von mehr als 1:3 sind zu vermeiden.“ (SIA 272, Ziffer 3.1.3.3)
In wichtiger, aber meist unbeachteter Punkt der SIA 272 stellt die Bemessung der Rissbreite und deren Veränderung im Lifecycle dar. Zur Minimierung der Rissbildung wird daher in der SIA 272 Ziffer 3.1.3.4 die zu verlegende Mindestbewehrung empfohlen. Da es sich hierbei nur um eine Empfehlung handelt sind Abweichungen erlaubt. Im Schadensfall sind jedoch die entsprechenden Folgekosten vorab zu definieren und die Kostenübernahme festzulegen.
"Risse können bereits ab einer Breite von 0,1 mm wasserführend werden. Schon im Projekt ist festzulegen, wie die Rissbildung mittels Bewehrungsgehalt, Bewehrungsführung, Sollrisselementen oder anderen tauglichen Massnahmen beeinflusst werden soll. Dennoch auftretende Risse werden z.B. mittels geklebter Bänder und/oder Injektionen abgedichtet. Rissbreitenänderungen sind die Folgen der oben genannten Einwirkungen. Sie treten wiederkehrend statisch oder dynamisch auf. Sie sind im Projekt zu bestimmen. Die Wahl der geeigneten Massnahmen für die Abdichtung von Rissen (Injektionsstoffe, geklebte Bänder) ist abhängig von zu erwartenden Breitenänderungen.
Die für die Berechnung wirksame Betonzugzone wird gemäss SIA 262 (Formel 99) reduziert. Die Abstände der Bewehrung dürfen bei den Dichtigkeitsklassen 1 bis 3 nicht mehr als 150 mm betragen. Die Norm SIA 262, Ziffer 5.2.3, betreffend Minimalabstände ist zu beachten. Die erforderliche Bewehrung kann reduziert werden, wenn durch besondere Massnahmen, wie z.B. der Einbau von Sollrisselementen, nachgewiesen wird, dass die zulässige Risskraft keinesfalls erreicht wird.
Die Mindestbewehrung ist in jedem Fall beidseitig des Betonquerschnittes einzulegen. Die Rissbreiten können verkleinert werden, wenn unbehindertes Schwinden und Gleiten der Bodenplatte auf dem Untergrund (reduzierte Reibungskräfte) nachgewiesen wird und wenn Sollrisselemente, einfache Statikmodelle inkl. Fugeneinteilung und geeignete Fugendichtungssysteme vorgesehen werden.
Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die entsprechenden Rissbreiten nicht mit den Beschreibungen nach Ziffer 2.2.2 korrelieren. Ein Riss mit 0,5mm bedeutet einen direkten Wasserdurchfluss durchs Bauteil und nicht „trocken bis leicht feucht - Einzelne Feuchtstellen zugelassen, kein tropfendes Wasser“.
Zur Minimierung der Rissbildung ist eine Mindestbewehrung gem. SIA 262 erforderlich:
Dichtigkeitsklasse 1 = hohe Anforderungen mit zu erwartenden nominellen Rissbreiten ≤ 0,2 mm
Dichtigkeitsklasse 2 = erhöhte Anforderungen mit zu erwartenden nominellen Rissbreiten ≤ 0,5 mm
Dichtigkeitsklasse 3 = normale Anforderungen
Für Bauwerke der Dichtigkeitsklasse 4 gelten keine speziellen Empfehlungen
