29. März 2022

Aus dem DIBt – Typenprüfungen

In der Reihe "Aus dem DIBt" berichten wir künftig einmal im Quartal aus den verschiedenen Tätigkeitsbereichen des DIBt.

Den Auftakt macht Dr.-Ing. Ronald Schwuchow, Leiter des Referats Bautechnisches Prüfamt, Metallbau, Verbundbau. Er stellt den Bereich Typenprüfungen vor. Ein Gespräch über das Vier-Augen-Prinzip im Bauwesen, die Unterschiede von Typenprüfungen und Zulassungen, serielles und modulares Bauen, typisierte Verbindungen im Stahlbau, das Sony-Center… und die GruSiBau.

Hallo Ronald, danke, dass du Zeit für uns gefunden hast. Fangen wir ganz grundlegend an. Was ist eine Typenprüfung?

Eine gute Frage, für deren Beantwortung etwas Kontext hilfreich ist:

Im Allgemeinen müssen in Deutschland Standsicherheitsnachweise abhängig von der Gebäudeart (Gebäudeklasse) von einem Prüfingenieur oder einem Prüfamt geprüft oder von einem Prüfsachverständigen bestätigt werden. Dieses Vier-Augen-Prinzip durch eine unabhängige Institution ist ein wichtiger Teil des Sicherheitskonzepts der Landesbauordnungen und dort für sogenannte "prüfpflichtige bauliche Anlagen" vorgeschrieben. Im Unterschied zur standortspezifischen Prüfung durch einen Prüfingenieur wird der Standsicherheitsnachweis bei einer Typenprüfung standortunabhängig geprüft. Die so geprüfte Typenstatik kann damit mehrfach für verschiedene Standorte (Bauvorhaben) verwendet werden. Das ermöglicht unter anderem ein kostengünstigeres und schnelleres Bauen, da die durch die Typenprüfung erfassten Standsicherheitsnachweise nicht für jedes Bauvorhaben erneut geprüft werden müssen.

Prüfbescheide über Typenprüfungen können nur durch Prüfämter, wie das DIBt, erteilt werden und sind in der Regel 5 Jahre gültig.

Wie unterscheidet sich die Typenprüfung von der Zulassung oder Bauartgenehmigung?

Typenprüfungen dienen zum Nachweis der Korrektheit von Standsicherheitsnachweisen, welche immer mit eingeführten Technischen Baubestimmungen durchgeführt werden müssen.

Zulassungen oder Bauartgenehmigung dienen zum Nachweis der Verwendbarkeit bzw. Anwendbarkeit ungeregelter Bauprodukte bzw. Bauarten. Hierbei liegen also keine Technischen Baubestimmungen vor. Die Typenprüfung kann die Zulassung oder Bauartgenehmigung demzufolge also nicht ersetzen. Sehr wohl können aber Zulassungen oder Bauartgenehmigungen Basis für einen Standsicherheitsnachweis sein. Der Vorteil der Typenprüfung liegt - wie gesagt - in dem standortunabhängigen Nachweis der Korrektheit der Standsicherheitsnachweise für konkrete Tragwerke oder Tragsysteme bis hin zu vollständigen baulichen Anlagen.

Warum findet man Typenprüfbescheide eigentlich nicht auf der Website des DIBt?

Anders als z.B. eine Zulassung ist ein Typenprüfbescheid keine Allgemeinverfügung. Die Zulassung richtet sich an alle Verwender des Bauprodukts und regelt, sobald sie erteilt ist, für alle verbindlich, wie das Bauprodukt eingebaut und verwendet werden kann.

Der Typenprüfbescheid bleibt hingegen im Besitz des Antragstellers. Der Inhaber kann selbst entscheiden, wer die geprüfte Typenstatik, wann, wo und für welche Projekte nutzen darf.

Wie häufig kommen Typenprüfungen in der Baupraxis vor?

Das ist sehr unterschiedlich. Im Stahlrahmenbau etwa kommen Typenprüfungen sehr häufig zum Einsatz, z.B. bei typisierten Verbindungen.

Generell gilt, je individueller ein Gebäude geplant ist, desto seltener sind Typenprüfungen. Für ein Einzelgebäude – wie das, in dem wir gerade sitzen – wird in der Regel eine Objektstatik samt Ausführungsplanung erstellt. Trotzdem können auch in Architektenentwürfen einzelne Tragsysteme, z.B. eine Tragkonstruktion mit Stahlbetonverbundstützen, durch Typenprüfungen abgedeckt sein. Diese Teilsysteme müssen dann im Rahmen des Bauantrags nicht nochmals geprüft und nachgewiesen werden.

Anders sieht es bei modularisierten und seriellen Bauten aus, die zunehmend im Trend liegen. Hier kommen durchaus Typenprüfungen infrage – bei Container-Bauweisen zum Beispiel.

Last but not least findet man Typenprüfungen vielfach im Industriebau, z.B. für bestimmte Hallentragwerke oder für Behälter, Türme und Masten.

Worin liegt die Herausforderung beim Prüfen von Typenstatiken?

In der hohen Verantwortung und den vielen verschiedenen Aspekten bei der Anwendung der technischen Regeln in der Tragwerksplanung. Als Mitarbeitende des Prüfamts befassen wir uns mit den unterschiedlichsten Baustoffen, Bauarten und Bemessungsansätzen. Die Projekte sind oft sehr umfangreich und komplex. Das macht das Prüfen zu einer sehr spannenden und herausfordernden Aufgabe.

Wie geht ihr an Typenprüfungen heran? Die Typenstatik wird vorgelegt und dann …

Kernpunkt der Typenprüfung ist in der Regel eine Vergleichsberechnung der nachzuweisenden Konstruktion. Da es unsere Aufgabe ist festzustellen, ob der vorgelegte Standsicherheitsnachweis den bauaufsichtlichen Anforderungen entspricht und alle Nachweise erbracht sind, sind hierfür die Technischen Baubestimmungen – häufig also die Eurocodes – die Grundlage. Bei einer Vergleichsberechnung führen wir nach Abklärung der Randbedingungen den Standsicherheitsnachweis nochmal neu. D.h. wir geben die Konstruktion z.B. in eine Modellierungssoftware oder andere Computerprogramme ein, die wir bei Bedarf auch selbst entwickeln, und schauen, ob alle Nachweise erbracht sind. Dabei kommen heutzutage häufig numerische Verfahren – zum Beispiel die Finite-Elemente-Methode – zum Einsatz.

Wie oft geht es noch ohne komplexe Modellierungen, FEM-Berechnungen und ähnliches?

Klassische Handrechenverfahren kommen nur noch selten zur Anwendung. Das hat auch damit zu tun, dass die entsprechenden Tools und Programme immer einfacher zu bedienen sind und mittlerweile relativ kostengünstig auf Rechenleistung zurückgegriffen werden kann. Dadurch verwenden auch zahlreiche Aufsteller von statischen Berechnungen z.B. FEM-Programme.

Nichtsdestotrotz können solche Handrechenverfahren – wir nennen diese Verfahren gern auch mal "q‑l-Quadrat-Achtel-Formeln" – sinnvoll sein, um eine Statik in einem ersten Schritt auf Plausibilität zu prüfen.

Kurz zur Erläuterung: M = q*l² / 8 ist eine ganz einfache Formel, um das größte Biegemoment in einem Balken zu berechnen. Wenn wir als Ingenieure von  q*l² / 8 sprechen, ist damit auch die Frage verbunden, wie komplex eine Statik sein muss und ob es nicht einfachere Berechnungswege gibt. Man muss ja nicht immer mit Kanonen auf Spatzen schießen.

Hat man als prüfender Ingenieur oder prüfende Ingenieurin ein intuitives Gespür dafür, ob eine Statik, die man vorgelegt bekommt, stimmen kann?

Ja, mit umfangreicher Erfahrung schon. Zum Beispiel kann ein erfahrener Ingenieur recht intuitiv einschätzen, ob die Wanddicke eines Behälters plausibel ist oder nicht. Bei komplexeren Konstruktionen allerdings sind die Ansätze zum Teil so schwierig zu erfassen, dass es mit einem Blick nicht getan ist, sondern man schon genauer hinschauen muss, um ein Gefühl für die Konstruktion zu bekommen.

Das Dach des Sony-Centers z.B. konnte man nicht ohne ein numerisches Verfahren berechnen. Trotzdem hat man ein Gefühl für das Tragwerk.

Das Sony-Center ist ein gutes Schlagwort. Gibt es Typenprüfungen des DIBt, die jeder kennt?

Ein Standardwerk, das fast jeder Stahlbauer oder jede Stahlbauerin im Regal hat, sind die "Typisierten Anschlüsse im Stahlhochbau nach EN 1993-1-8". Die darin definierten typisierten Verbindungen wurden im Rahmen einer Typenprüfung des DIBt validiert. Zu dem Werk ist 2018 noch ein Ergänzungsband erschienen. Auch dahinter steht eine Typenprüfung des DIBt.

Vielleicht kurz zum technischen Hintergrund: Der Nachweis von Kontenpunkten im Stahlbau ist sehr kompliziert geworden. Von daher hat der Deutsche Stahlbau-Verband im Sinne einer Vorkonfektionierung bestimmte, ausgewählte Verbindungen und Geometrien durchgerechnet und durch uns prüfen lassen. Dadurch ist dieses Tabellenwerk entstanden, in dem Fachleute sehr einfach nachschlagen können, welche Kräfte eine bestimmte geometrische Verbindung – z.B. ein Stirnplattenstoß – übertragen kann.

Welche Entwicklungsperspektiven siehst du für den Bereich Typenprüfung?

Wir bekommen inzwischen Anfragen für Typenprüfungen nicht mehr nur für einzelne Bauteile oder in der Industrie genutzte Anlagen, sondern für ganze Gebäude.

Im Bereich des seriellen und modularisierten Bauens gibt es große Entwicklungspotentiale. Neben der klassischen Containerbauweise wird dabei zunehmend auf Konzepte gesetzt, die individualisierbar sind. Hier können Typenprüfungen eine große Erleichterung bei der Nachweisführung bringen.

Für die Zukunft würde ich mir wünschen, dass Typenprüfungen noch weiter und breiter vom Markt aufgegriffen werden. Wie bereits gesagt, sind Typenprüfungen im Stahlbau an vielen Stellen längst der Standard, weil sie ein leistungsfähiges und kostengünstiges Instrument sind. Genauso können jedoch auch Stahlbetonstrukturen oder Holztragwerke über eine Typenprüfung abgedeckt werden.

Noch eine Frage, die über den Bereich der Typenprüfung hinausgeht. Wir haben gehört, es  gibt bei euch im Bereich Grundlagen der Standsicherheit ein Projekt, das sich "GruSiBau 2.0" nennt …

Ja, das ist ein sehr spannendes Projekt. GruSiBau steht für "Grundlagen zur Festlegung von Sicherheitsanforderungen für bauliche Anlagen", ein Werk von 1981. Auf dem dort beschriebenen Sicherheitskonzept beruhen bis heute alle wesentlichen Bemessungsnormen, etwa die Eurocodes. Man kann also sagen, die GruSiBau ist eine "Norm für Normer". Inzwischen ist sie jedoch in die Jahre gekommen. Nun hat sich eine Arbeitsgruppe gefunden, die es sich zum Ziel gesetzt hat, die GruSiBau fortzuschreiben. Technisch geht es dabei z.B. um neueste Berechnungsmethoden zur Zuverlässigkeitsanalyse, Ermittlung von versteckten Sicherheiten, Sensitivitätsanalysen und vieles mehr.

Aber das ist ein großes Thema, das ein eigenes Interview verdient. Vielleicht fragt ihr diesbezüglich auch mal bei unserem Präsidenten an, der zu dem Thema auch einiges beisteuern könnte …

Vielen Dank für das Gespräch und den Hinweis.

Weitere Informationen zum Bereich Typenprüfung

Dr.-Ing. Ronald Schwuchow im Interview