Ein Diaphragma (im Hochbau auch ‚Scheibe‘ genannt) ist eine dünne, in ihrer Ebene steife Konstruktion — meist eine Decke, ein Dach oder eine Wand — die horizontale Kräfte wie Wind- oder Erdbebenlasten zu den vertikalen Aussteifungselementen des Gebäudes überträgt. Sie wirkt als große Scheibe, die seitliche Kräfte über die verticalen Aussteifungswände, Kerne oder Verbände verteilt.
Funktionsweise
Wenn Wind gegen eine Fassade drückt, übt er einen horizontalen Druck auf alle Deckenscheiben des Gebäudes aus. Das Diaphragma fungiert als liegender Träger, der diese Last aufnimmt und an die vertikalen Aussteifungselemente (etwa Aufzugschächte, Schubwände oder Windverbände) weitergibt. Ohne ein funktionierendes Diaphragma müsste jede Fassade und jede Stütze die horizontalen Kräfte einzeln aufnehmen.
Für eine gute Scheibenwirkung muss das Diaphragma:
- Durchgehend sein über den Grundriss, ohne große Öffnungen an falscher Stelle
- Ausreichend steif sein in seiner Ebene (sich in der Ebene kaum verformen)
- Gut verankert sein mit den Aussteifungsverbänden und der Fassade
- Krafteinleitung gleichmäßig sicherstellen können
Arten von Diaphragmen
Diaphragmen kommen in verschiedenen Ausführungen vor:
| Typ | Material | Beispiel |
|---|---|---|
| Stahlbeton-Deckenscheibe | Vor Ort gegossener Beton oder Elementdecken mit Aufbeton | Wohn- und Bürogebäude |
| Stahldach-Diaphragma | Trapezprofilbleche mit Punktschweißung | Industriehallen |
| Holzdach-Diaphragma | Sperrholz oder OSB auf die Dachkonstruktion geschraubt | Holzrahmenbau |
| BSP-Diaphragma | Brettsperrholz-Decken- oder Dachelemente | Holzbau über 3 Etagen |
| Aussteifungswand als Diaphragma | Vertikale Scheibe (Beton oder Mauerwerk) | Aufzugschacht, fensterlose Fassade |
Anwendung
Die Scheibenwirkung ist bei nahezu jedem modernen Gebäude unverzichtbar. Besondere Aufmerksamkeit erhält sie bei:
- Hochbauten — wo Windlasten stark zunehmen
- Erdbebensicherem Bauen (z. B. seismisch aktive Gebiete) — Diaphragmen verteilen die horizontalen Spitzenlasten bei einem Erdbeben
- Industriehallen — wo das Dach oft das einzige horizontale Aussteifungselement ist
- Renovierungen — wenn Wände entfernt werden und die Scheibenwirkung neu garantiert werden muss
Hinweise für den Entwurf
- Öffnungen für Treppen, Aufzugschächte und Installationsschächte schwächen das Diaphragma; sie erfordern Randverstärkungen
- Fugen zwischen Fertigteilen müssen mit Querkraftdübeln oder einer gegossenen Aufbetonschicht verbunden werden
- Krafteinleitung in vertikale Aussteifungswände erfordert konstruktiv ausgearbeitete Verbindungen
- Zugbänder (Randbewehrung oder Stahlstreifen) sind an den Rändern des Diaphragmas nötig, um Zugkräfte aufzunehmen
Begriff in anderen Fachgebieten
Der Begriff Diaphragma kommt auch in anderen Disziplinen vor:
- Optik — die einstellbare Öffnung in einer Kamera
- Anatomie — das Zwerchfell
- Maschinenbau — eine dünne Wand in Pumpen oder Ventilen
Im Bauwesen verweist er stets auf die Scheibenwirkung.
Verwandte Begriffe
- Scheibenwirkung
- Aussteifungswand
- Windlast
- Erdbebensicher
- Bewehrung
- Tragwerk
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