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Hinweis des Verlages Die Recherche zum Mauerwerk-Kalender ab Jahrgang 1976 steht im Internet zur Verfgung unter www.ernst-und-sohn.de
Titelfoto: Wienerberger
Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie: detaillierte bibliografische Daten sind im Internet ber abrufbar.
2009 Ernst & Sohn Verlag fr Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin Alle Rechte, insbesondere die der bersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache bertragen oder bersetzt werden. All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form - by photoprint, microfilm, or any other means – nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publishers. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden drfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschtzte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind. Satz: Dçrr + Schiller GmbH, Stuttgart Druck und Bindung: Ebner & Spiegel, Ulm Printed in the Federal Republic of Germany ISBN 978-3-433-02908-4 ISSN 0170-4958
III
Vorwort Liebe Leser, die Auslieferung der Vorgnger-Ausgabe hatte gerade erst begonnen, da liefen bereits die Vorbereitungen fr den nchsten Jahrgang. Ein Jahr lang hat das Team des Mauerwerk-Kalenders wieder interessante Themen gesucht, Autoren akquiriert und beim Schreiben der Beitrge begleitet. Diesmal wurde der Schwerpunkt auf das Thema „Ausfhrung von Mauerwerk“ gelegt, um neben der Bercksichtigung der notwendigen Forschung auch der breiten tglichen Anwendung von Mauerwerk bei Planern und Ausfhrenden Raum zu geben. Auch der Mauerwerksbau muss sich an aktuelle Entwicklungen anpassen und entsprechend reagieren. Das bedeutet eine strkere Konzentration auf das Bauen im Bestand, wobei vermehrt bauphysikalische Probleme eine Rolle spielen werden. Der Mauerwerksbau ist in der Lage, wirtschaftliche und architektonisch ansprechende Lçsungen anzubieten und wird damit auch in Zukunft seine Wettbewerbsfhigkeit unter Beweis stellen. Im Autorenverzeichnis des diesjhrigen Mauerwerk-Kalenders finden Sie die Namen von 27 Fachleuten, die in 20 Fachbeitrgen versucht haben, ihr Wissen mçglichst anwendungsgerecht aufzubereiten: • Im Bereich Baustoffe · Bauprodukte finden Sie die bekannten Beitrge Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen und Mauermçrtel sowie die ausfhrliche Beschreibung des Mauerwerksbaus mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung. • Das Kapitel Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung setzt mit zwei Beitrgen die Serie „Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk“ fort – mit einem interessanten Anwendungsbericht zur Unterfahrung von Mauerwerk sowie zu Belastungsversuchen in situ. Bereits im dritten Jahrgang in Folge widmet sich ein Beitrag dem Bauen mit Lehm. Dafr konnte der Vorsitzende des Dachverbandes Lehm e. V. gewonnen werden, welcher die als Technische Baubestimmung eingefhrten Lehmbau-Regeln herausgibt. Die Beitrge ber zweischaliges Mauerwerk, Projektmanagement, Gerstbau und Abdichtung wurden
unter dem Gesichtspunkt des strkeren Praxisbezuges aufgenommen. Da es auch im Mauerwerksbau ohne Vergangenheit keine Zukunft gibt, wird sicher die Schilderung der Entwicklung dieser Bauweise das Interesse der Leser finden. • Das Kapitel Bemessung setzt den im vergangenen Mauerwerk-Kalender mit dem unbewehrten Mauerwerk begonnenen Abdruck des Normentextes der DIN EN 1996-1-1 fort; diesmal werden die das bewehrte Mauerwerk betreffenden Abschnitte behandelt und kommentiert. Die derzeitige unbefriedigende Situation in Deutschland, dass Berechnung und Bemessung von Mauerwerk nach dem neuen (semiprobabilistischen) Sicherheitskonzept in DIN 1053-100 geregelt sind, fr Konstruktion und Ausfhrung aber nach wie vor DIN 1053-1:1996-11 gilt, soll so schnell wie mçglich beendet werden. Deshalb luft zurzeit eine umfassende berarbeitung der DIN 1053-1:1996-11 in Anlehnung an den EC 6. Im Mauerwerk-Kalender wird ein Entwurf der geplanten neuen Teile 11 und 13, die knftig die Bemessung von Mauerwerk nach dem vereinfachten bzw. genaueren Verfahren regeln werden, abgedruckt und kommentiert. Ein Aufsatz zur Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken rundet das Kapitel ab. • In der Rubrik Bauphysik sind im Sinne der eingangs angesprochenen Vernderungen zwei Beitrge ber Passivhausbau sowie energetische Optimierung von Bestandsmauerwerk zu finden. Eine weitere Ausarbeitung widmet sich dem sehr wichtigen Thema Feuchtehaushalt von Mauerwerk. • Im Bereich Normen · Zulassungen · Regelwerk stehen die bewhrten bersichten zu den geltenden technischen Regeln im Mauerwerksbau sowie das Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen in aktueller Fassung zur Verfgung. • Das traditionell abschließende Kapitel Forschung bietet außer dem jhrlichen berblick ber die aktuelle Forschungssituation im Mauerwerksbau interessante Ausfhrungen ber die aktuellen Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk. Hier kann gezeigt
IV
Vorwort
werden, dass aufgrund der technischen Mçglichkeiten der Hard- und Software, die heute einer breiten Fachwelt zur Verfgung stehen, effektive Analysen nicht mehr nur fr Spezialisten realisierbar sind. Dem Verlag Ernst & Sohn sei dafr gedankt, dass er bereits seit 1976 jhrlich das Erscheinen des Mauerwerk-Kalenders in der gewohnten guten Qualitt ermçglicht und diesem einen angemessenen Rahmen gibt. Mit den Autoren gab es eine gute und herzliche Zusammenarbeit, die Voraussetzung fr das pnktliche Erscheinen des Werkes war. Die Verlagsmitarbeiter sowie mein Team haben in gemeinsamer Arbeit wieder dafr
gesorgt, dass ich mich auf die inhaltliche Arbeit konzentrieren konnte und Ihnen, liebe Leser, heute ein ntzliches Nachschlagewerk in die Hand geben kann. Besonderer Dank gilt meiner Mitarbeiterin Anke Eis, die eng mit allen Beteiligten zusammenarbeitet und mit Nachdruck und Engagement wesentlich zur Herausgabe des vorliegenden Mauerwerk-Kalenders beigetragen hat. Ich freue mich ber Ihre Kritiken und Anregungen! Wolfram Jger
[email protected] Dresden, im September 2008
V
Inhaltsbersicht A
B
Baustoffe · Bauprodukte I
Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen . . . . . . . . . 3 Peter Schubert, Aachen
II
Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Roland Hirsch, Berlin
Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung I
Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk am Beispiel der Severinstorburg Kçln – Sicherung eines der Symbole der Domstadt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Holger Tebbe, Neuwied; Axel Dominik, Bornheim-Merten; Norbert Brauer, Dormagen; Thomas Jnecke, Bochum
II
Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit von Mauerwerk – Belastungsversuche an Mauerwerksbauten in situ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Klaus Steffens, Achim; Toralf Burkert, Dresden
III
Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung . . . . . . . . . . 271 Horst Schroeder, Weimar
IV
Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Nasser Altaha, Oldenburg
V
Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 Antonius Busch, Kassel
VI
Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 Wolf Jeromin, Kçln
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit . . . . . 397 Frank Frçssel, Berlin VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender . . . . . . . . . . . 431 Josef Maier, Erlangen
C
Bemessung I
Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1: Normentext sowie Kommentare und Erluterungen fr bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 Wolfram Jger und Carola Hauschild, Dresden
II
Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 und DIN 1053-13 mit Kommentaren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 Wolfram Jger und Stephan Reichel, Dresden
III
Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 Dirk Proske, Wien
VI
D
E
F
Inhaltsbersicht
Bauphysik I
Feuchtehaushalt von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575 Harald Garrecht, Darmstadt
II
Passivhausbau mit Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 Carsten Grobe, Hannover
III
Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641 Christian Conrad, Hans Petzold, John Grunewald, Dresden
Technisches Regelwerk I
Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675 Joachim Kopacek, Berlin
II
Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691 Roland Hirsch, Berlin
Forschung I
bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727 Anke Eis und Todor Vassilev, Dresden
II
Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791 Roger Schlegel, Weimar
Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821
VII
Inhaltsverzeichnis A I
Baustoffe · Bauprodukte Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen . . . . 3 Peter Schubert, Aachen
1
Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2
Eigenschaftswerte von Mauersteinen 3
2.1 2.1.1
Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . Biegezug-, Spaltzug-, Zugfestigkeit bBZ, bSZ, bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druckfestigkeit in Richtung Steinlnge bD,l bzw. Steinbreite bD,b . . . . . . . . . . . . . Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . Druck-E-Modul ED . . . . . . . . . . . . . . . . . . Querdehnungsmodul Eq . . . . . . . . . . . . . . Zug-E-Modul EZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dehnung bei Hçchstspannung eu,D ; eu,Z . Feuchtedehnung (Schwinden, Quellen), Kriechen, Wrmedehnung . . . . . . . . . . . .
2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5
3
4 5 5 5 6 7
5.2.2.1 5.2.2.2 5.2.3
7
Eigenschaftswerte von Mauermçrteln 7 Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . Zugfestigkeit bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Scherfestigkeit bS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . E-Modul (Lngsdehnungsmodul) El . . . . Querdehnungsmodul Eq . . . . . . . . . . . . . . Feuchtedehnung (Schwinden es) . . . . . . . Kriechen (Kriechzahl j) . . . . . . . . . . . . . .
4
Verbundeigenschaften Stein/Mçrtel; Haftscherfestigkeit bHS, Haftzugfestigkeit bHZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7 7 7 7 7 8 8 9
Eigenschaftswerte von Mauerwerk . 10
Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1.1 Druckfestigkeit bD . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1.2 Rissspannung sR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.2 Druckbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.2.1 Druckfestigkeit bD,p . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.3 Zugfestigkeit bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.4 Biegezugfestigkeit bBZ . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1.3 5.2.2
5.2.4
3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4
5.1 5.1.1
5.2.1.1 5.2.1.2
3
3
5
5.2 5.2.1
10 10 10 12 13 13 13 13
Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druck-E-Modul ED . . . . . . . . . . . . . . . . . Querdehnungszahl mD und Dehnung bei Hçchstspannung eu,D . . . . . . . . . . . . . Vçlligkeitsgrad a0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druckbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druck-E-Modul ED,p . . . . . . . . . . . . . . . . Dehnung bei Hçchstspannung eu,D,p . . . Zug-E-Modul EZ (Zugbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen) . . . . . . . . . . Feuchtedehnung ef, (Schwinden es, irreversibles Quellen ecq), Kriechen (Kriechzahl j), Wrmedehnungskoeffizient aT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17 17 17 17 17 18 18 18 18
19
6
Feuchtigkeitstechnische Kennwerte von Mauersteinen, Mauermçrtel und Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.1 6.2
Kapillare Wasseraufnahme . . . . . . . . . . . 19 Wasserdampfdurchlssigkeit . . . . . . . . . 21
7
Natursteine, Natursteinmauerwerk . 21
8
Eigenschaftswerte von Putzen (Außenputz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.4
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . Druckfestigkeit bD . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zugfestigkeit bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . Zug-E-Modul EZ, dynamischer E-Modul dyn E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zugbruchdehnung eZ,u . . . . . . . . . . . . . . . Zugrelaxation y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schwinden es, Quellen eq . . . . . . . . . . . . Eigenschaftszusammenhnge . . . . . . . . .
9
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
22 22 22 23 23 23 23 24 24 24
VIII
II
Inhaltsverzeichnis
Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Roland Hirsch, Berlin
Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1 1.1 1.1.1 1.1.2
2
Beton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Wandbauart aus Planelementen in drittel- oder halbgeschosshoher Ausfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3
Mauerwerk mit Mittelbettmçrtel . . 122
4
Vorgefertigte Wandtafeln . . . . . . . . . 127
4.1 4.2 4.3
Mauertafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Vergusstafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Verbundtafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5
Geschosshohe Wandtafeln . . . . . . . . 144
6
Schalungsstein-Bauarten . . . . . . . . . . 149
6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.2
Konstruktion und Baustoffe . . . . . . . . . 149 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Steine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Fllbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Herstellung des Mauerwerks auf der Baustelle, Konstruktion . . . . . . . . . . . . . 152 Entwurf und Berechnung . . . . . . . . . . . 153 Wrmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Sonderflle von SchalungssteinBauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Steine und Elemente fr Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmçrtel . . . . . 30
Mauersteine blichen Formates . . . . . . . Mauerziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ziegel mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3 Verfllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4 Kalksandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5 Betonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5.1 Vollsteine und Vollblçcke . . . . . . . . . . . 1.1.5.2 Hohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5.3 Hohlblocksteine mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Mauersteine grçßeren Formates . . . . . . 1.2.1 Ziegel-Blockelemente . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Betonelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Mauermçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Leichtmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Sonstige Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1
2.2.4 2.3
30 30 39 40 40 42 42 46 47 52 52 53 56 56 57
Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel . . . 57
Plansteine blichen Formates und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel . . . . 57 2.1.1 Planziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.1.2 Planziegel mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 2.1.3 Planverfllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.1.4 Kalksand-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2.1.5 Porenbeton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . 92 2.1.6 Beton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblçcke . . . . 92 2.1.6.2 Planhohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . . 103 2.2 Planelemente und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 2.2.1 Planziegel-Elemente . . . . . . . . . . . . . . . 110 2.2.2 Kalksand-Planelemente . . . . . . . . . . . . 112 2.2.3 Porenbeton-Planelemente . . . . . . . . . . . 116
6.3 6.4 6.5 6.6
7
Trockenmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . 156
8 8.1 8.2
Bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . 165 Bewehrung fr bewehrtes Mauerwerk 165 Strze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
9
Ergnzungsbauteile . . . . . . . . . . . . . . 181
9.1 9.2
Mauerfuß-Dmmelemente . . . . . . . . . . 181 Anker zur Verbindung der Mauerwerksschalen von zweischaligem Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Sonstige Ergnzungselemente . . . . . . . 203
9.3
Inhaltsverzeichnis
IX
B
Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
I
Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk am Beispiel der Severinstorburg Kçln – Sicherung eines der Symbole der Domstadt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Holger Tebbe, Neuwied; Axel Dominik, Bornheim-Merten; Norbert Brauer, Dormagen; Thomas Jnecke, Bochum
1
Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
7.3
2
Spannungsbogen zwischen historischen Bauwerken, Regelwerken und Bemessungskonzepten 209
7.3.1
2.1
Anwendungsmçglichkeiten bestehender Regelwerke . . . . . . . . . . . . 209 Ermittlung der Bemessungskenndaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Besondere Aspekte des Denkmalschutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
2.2 2.3
3
Angaben zum Gesamtprojekt U-Bahnbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Baugrund und Hydrologie . . . . . . . . . . Sonstige Randbedingungen . . . . . . . . . Bauverfahren der Tunnelrçhren . . . . . Baubedingte Bodenverformungen . . . .
4
Das Severinsviertel und die Severinstorburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
4.1 4.2 4.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4
Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Das Stadtviertel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Baugeschichte der Torburg . . . . . . . . . Aufbau der Torburg . . . . . . . . . . . . . . . Außenwnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . berwçlbte Durchfahrt . . . . . . . . . . . . . Besondere Anbauten . . . . . . . . . . . . . . . Verwendete Wandbaustoffe . . . . . . . . .
5
Ursprngliches Sicherungskonzept fr die Torburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
5.1 5.2
6
211 212 213 214 215
217 217 217 218 218 218 219 219
7.3.2 7.3.3
Ergebnisse der Begehungen und der Bauwerksçffnungen . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Erkundung des Aufbaus des mehrschaligen Mauerwerkes . . . . . . . . . . . . . 224 Westlicher Anbau . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 stlicher Anbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
8
Zustand einzelner Bauteile gemß Bestandsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
Fundamente/Sockel . . . . . . . . . . . . . . . . 226 Ausbruch in Westwand . . . . . . . . . . . . . 226 Mauerwerksbeschaffenheit . . . . . . . . . . 227 Gewçlbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Wehrmauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Sonstige Besonderheiten . . . . . . . . . . . . 230
9
Zusammenfassung der Erkundungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
10
Konzept der ergnzenden Sicherungsmaßnahmen . . . . . . . . . . . 231
10.1 10.2 10.3
Beurteilung des Setzungsverhaltens . . 231 Beurteilung der Gebudesteifigkeit . . . 232 Konzept – Vorschlag Gewçlbesicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Gewçlbesicherung – tatschliche Ausfhrungsart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
10.4
11
Materialauswahl und Instandsetzungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . 235
11.1 11.2
Mçrtelauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Vernadelungs- und Verankerungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Anzunehmende Setzungsbewegungen 220 Erstes Sicherungskonzept . . . . . . . . . . . 220
12
Umsetzung der ergnzenden Sicherungsmaßnahmen . . . . . . . . . . . 237
Umfang der durchgefhrten Bestandsaufnahme und Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
12.1 12.2
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 1. Instandsetzungsschritt: Ertchtigung der Westfassade . . . . . . . 237 2. Instandsetzungsschritt: Vorarbeiten zur Vorkonsolidierung der Gewçlbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 3. Instandsetzungsschritt: Vorkonsolidierung und Vorsicherung des Tonnengewçlbes . . . . . . . . . . . . . . . 239
7
Ergebnisse der Bestands- und Zustandsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
7.1 7.2
Baugeschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Erfassung des Fassadenmauerwerks der oberen Torburggeschosse mittels Thermografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
12.3
12.4
X
Inhaltsverzeichnis
12.5
4. Instandsetzungsschritt: Hauptsicherungsarbeiten am Tonnengewçlbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Instandsetzungsschritt: Lehrbçgen ablassen und Messmarken anbringen (Tonnengewçlbe) . . . . . . . . 6. Instandsetzungsschritt: Sicherung des Kreuzgratgewçlbes . . . 7. Instandsetzungsschritt: Sicherung des mehrschaligen Mauerwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.6
12.7 12.8
II
12.9
8. Instandsetzungsschritt: Quer- und Lngsaussteifung des Bauwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
13
Bauwerkskontrolle whrend der Unterfahrungsarbeiten . . . . . . . . 241
14
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . 241
15
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
239
239 239
239
Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit von Mauerwerk – Belastungsversuche an Mauerwerksbauten in situ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Klaus Steffens, Achim; Toralf Burkert, Dresden
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
2
Besonderheiten der Tragwirkung von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
2.1 2.2
2-Stoffsystem Mauerwerk . . . . . . . . . . 243 Analyse von Kennwerten im Bestand 244
3
Grenzen rechnerischer Nachweise auf der Grundlage von Erkundungen der Werkstoffeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
3.1 3.2 3.3
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5
4.5.5
Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . 251 berblick ber Anwendungsfelder im Massivbau (Beton-, Stahlbeton, Mauerwerksbau) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Anwendungen im Hochbau/Sakralbau 252 Reichstagsgebude Berlin (Gewçlbe und Kappendecken) . . . . . . . 252 Alte Meierei Bolle (Berlin) . . . . . . . . . 252 Schloss Agathenburg (Kreis Stade) . . . 253 Neues Museum, Berlin . . . . . . . . . . . . . 255 Ratskeller Bremen . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Klosterkirche Vechta . . . . . . . . . . . . . . . 258 Kreuzgang im Verdener Dom . . . . . . . 258 Stift Bçrstel (Osnabrck) . . . . . . . . . . . 258 Kirche Campen (Ostfriesland) . . . . . . . 260 Sonderfall Natursteinsulen . . . . . . . . . 261 Kirche St. Michaelis in Hildesheim . . 261 Kirche St. Joseph in Mannheim . . . . . . 263 Neues Museum Berlin . . . . . . . . . . . . . . 264 Gewçlbebrcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Heiligengeist-Brcke, Hamburg . . . . . . 264 Gewçlbebrcke Zuidhorn (NL) . . . . . . 265 Ilmenaubrcke Lneburg (DB) . . . . . . 266 Viadukte Rhena (Sauerland) und Pleinfeld (Bayern) . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Sonderfall Abwasserkanle . . . . . . . . . . 268
249 249
5
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . 269
249
6
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Zerstçrungsfreie Prfverfahren fr das Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) . . 245 Bohrkernverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Rechnerische Verfahren zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit unter Verwendung bekannter Forschungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Belastungsversuch in situ . . . . . . . . . Methodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Voraussetzungen und Bedingungen . . Hybride Statik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Belastungs- und Messtechnik . . . . . . . Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . Selbstsicherung des Belastungsversuchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Belastungsgert im Hochbau und Industriebau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Belastungsgert fr Straßenbrcken . . Belastungsgert fr Eisenbahnbrcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
247 247 248 248 249 249 249
4.4.6 4.5 4.5.1
4.5.2 4.5.2.1 4.5.2.2 4.5.2.3 4.5.2.4 4.5.2.5 4.5.2.6 4.5.2.7 4.5.2.8 4.5.2.9 4.5.3 4.5.3.1 4.5.3.2 4.5.3.3 4.5.4 4.5.4.1 4.5.4.2 4.5.4.3 4.5.4.4
Inhaltsverzeichnis
III
XI
Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung . . . . . . 271 Horst Schroeder, Weimar
1
Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
2
Vorschriften zum Lehmbau in Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
3 3.1 3.2
Bauçkologische Aspekte . . . . . . . . . 273 Nachhaltiges Bauen . . . . . . . . . . . . . . . 273 Lebenszyklus und Stoffkreislauf eines Gebudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
4
Lehmbaustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
4.1 4.2
berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verwendung von Lehmbaustoffen fr Lehm-Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . Lehmsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lehmplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lehmmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 4.2.2 4.2.3
5.3.3 5.3.4
Decken- und Wandauflager . . . . . . . . . 281 Zuganker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 Mischbauweisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Schlitze, Aussparungen . . . . . . . . . . . . . 282 Ausfhrung von tragendem Mauerwerk aus Lehmsteinen . . . . . . . . . . . . . . 282 Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Nachweise / Baubegleitende berwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Nichttragende Wnde und Ausfachungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Traditionelle Ausfachungen . . . . . . . . . 283 Nicht tragende Wnde und Ausfachungen im Neubau . . . . . . . . . . . 284 Einschalige Holzstnder-Wnde mit Leichtlehm-Steinen . . . . . . . . . . . . . 285 Mehrschalige Außenwnde aus Holzstndern mit integrierten Lehmsteinen und Dmmschicht . . . . . . 286 Nicht tragende Trennwnde . . . . . . . . . 288 Vorsatzschalen aus LL-Steinen . . . . . . 288
6
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
5.2.2.1 5.2.2.2 5.2.2.3 5.2.2.4
275
5.3
276 276 277 278
5.3.1 5.3.2
5
Wandkonstruktionen aus Lehmbaustoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
5.1 5.2 5.2.1 5.2.1.1 5.2.1.2
Allgemeine Forderungen . . . . . . . . . . . Tragende Wnde aus Lehmbaustoffen Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wandhçhe und Mindestwandstrke . . Aussteifende Bauteile . . . . . . . . . . . . . .
IV
5.2.1.3 5.2.1.4 5.2.1.5 5.2.1.6 5.2.2
279 280 280 280 281
5.3.2.1 5.3.2.2
Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Nasser Altaha, Oldenburg
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
2
Ausfhrungsvarianten . . . . . . . . . . . . 293
2.1
Widersprche bei den Anforderungen an die Wandkonstruktion . . . . . . . . . . . Widerspruch bei den Anforderungen an die Luftschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . Lftungsçffnungen in der Verblendschale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ausblick auf die zweischalige Außenwand nach der knftigen, neuen DIN 1053-1 . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1
293
4.3
Ankersysteme mit bauaufsichtlichen Zulassungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
5
Feuchtigkeitsschutz . . . . . . . . . . . . . . . 302
5.1
Offene Stoßfugen im Verblendmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
293
6
Wrmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
294
6.1
Berechnung der U-Werte nach DIN EN ISO 6946 . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
294
7
Schallschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
3
Baustoffe fr die Innenschale und Außenschale . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
8
Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
3.1 3.2
Baustoffe fr die tragende Innenschale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Baustoffe fr die Außenschale . . . . . . 297
4 4.1 4.2
2.1.2 2.2
9
Ausfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Verankerungssysteme . . . . . . . . . . . . 297
9.1 9.2 9.3 9.4
Musterflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Fugenarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Dehnungsfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Sockelabdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
Flchenhafte Verankerung . . . . . . . . . . 297 Linienhafte Verankerung . . . . . . . . . . . 299
10
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
XII
V
Inhaltsverzeichnis
Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 Antonius Busch, Kassel
1
Baumanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
1.1 1.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.5 1.5.1 1.5.2
Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Baumethoden/Bauverfahren . . . . . . . . . Handlungsbereiche des Baumanagements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qualitten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quantitten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Termine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Terminmanagement . . . . . . . . . . . . . . . Terminplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Terminkontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Planung der Planung . . . . . . . . . . . . . 327
2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3
Vorbereitung der Planung . . . . . . . . . . Planung der Planungsphasen . . . . . . . . Ermittlung von Planungsdauern . . . . . Planung der Ausfhrungsplanung . . . . Planungsbeteiligte . . . . . . . . . . . . . . . . . Planungskoordination der Ausfhrungsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Planungskontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . .
VI
Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
319 319 319
2.3.1 2.3.2
Planung der Ausschreibungen und der Vergaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 Bemusterung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Kapazittsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
321 321 322 323 324 324 326 326 327
3
Planung der Ausfhrung . . . . . . . . . . 338
3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3
Grundlagen der Arbeitsvorbereitung . . 338 Vertragsregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 Planung des Bauverfahrens . . . . . . . . . . 338 Planung der Baustelleneinrichtung . . . 340 Bauablaufplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Ermittlung der Ausfhrungsdauern . . . 340 Mngelfeststellung, Mngelbehebung . 341 Tests, Abnahmen und Inbetriebnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Leistungskontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Herkçmmliche Kontrolle des Bauablaufes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Kontrolle des Bauablaufs mit neuen Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
327 328 328 329 329 329 333
2.3
3.3 3.3.1 3.3.2
4
Resmee und Ausblick . . . . . . . . . . . . 352
5
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Wolf Jeromin, Kçln
1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
2
Begriffe und Systematik . . . . . . . . . . 356
3
Eigenschaften von Arbeits- und Schutzgersten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
4
Standardbauteile und Verbindungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
4.1 4.2
Gerstkupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Verankerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
5
Technische Regeln . . . . . . . . . . . . . . . 372
5.1
5.4
Regelungsgrundlagen und Sicherheitsstufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rechtsgrundlagen im nationalen Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regelungen im Bereich der Europischen Union . . . . . . . . . . . . . . . Normen fr Gerste . . . . . . . . . . . . . . .
6
Einwirkungen und Widerstnde . . . 381
6.1
Vertikale Einwirkungen . . . . . . . . . . . . 381
5.2 5.3
372
6.2 6.3
Horizontale Einwirkungen . . . . . . . . . . 382 Widerstnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
7
Berechnung von Arbeitsgersten . . 383
8
Bauliche Durchbildung, Errichten und Benutzen von Arbeitsgersten 385
9
Schden und Unflle . . . . . . . . . . . . . . 387
10
Konstruktionsbeispiele aus der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
10.1
10.4
Portalbogen Hauptbahnhof Frankfurt/M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 Hauptgerst mit Wetterschutzdach beim Wiederaufbau der Frauenkirche Dresden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Bewegliches Arbeitsgerst zur Trgerkontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 Arbeitsgerst an einer Hngebrcke . . 390
11
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
10.2
373 374 377
10.3
Inhaltsverzeichnis
VII
XIII
Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 Frank Frçssel, Berlin
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
2
Begrifflichkeiten und Grundstze . 399
3
Ungeeignete Methoden . . . . . . . . . . 401
4
Mechanische Systeme . . . . . . . . . . . . 403
4.1 4.2 4.3 4.4
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauersgeverfahren . . . . . . . . . . . . . . . Chromstahlblechverfahren . . . . . . . . . . Statisch-konstruktive Auswirkungen von mechanischen Verfahren . . . . . . .
403 404 406 407
5
Injektionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . 409
5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Injektionssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . Drucklose Injektionen . . . . . . . . . . . . . . Druckinjektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Paraffinverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impulsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII
409 410 410 411 413 414
5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 5.4 5.5
Mehrstufeninjektion . . . . . . . . . . . . . . . . 414 Nass-in-Nass-Verfahren . . . . . . . . . . . . 415 Sonstige Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . 415 Injektionsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 Alkalisilikate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 Alkalimethylsiliconate . . . . . . . . . . . . . . 417 Kombinationsprodukte . . . . . . . . . . . . . 418 Organische Harze . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 Paraffine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 Silane und Siloxane . . . . . . . . . . . . . . . . 419 Siliconmikroemulsionen (SMK) . . . . . 420 Durchfhrung einer Injektion . . . . . . . . 421 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
6
Sonstige Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . 426
6.1 6.2
Elektro-physikalische Verfahren . . . . . 426 Elektromagnetische Verfahren . . . . . . . 428
7
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender . . . . . . . 431 Josef Maier, Erlangen
1
Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
2
Mauerwerk aus Natursteinen . . . . . 431
2.1 2.2 2.3
Polygonalmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . 432 Bruchstein- und Quadermauerwerk . . 433 Dekor an Natursteinwnden . . . . . . . . . 437
3
Mauerwerk aus Backsteinen . . . . . . 440
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Mittelalterliche Backsteinformate . . . . Mittelalterliche Mauerverbnde . . . . . Mauerverbnde in der frhen Neuzeit Dekor an Backsteinwnden . . . . . . . . . Industriell gefertigte Mauerziegel . . . . Moderne Mauerverbnde und -formate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
441 442 444 444 447
5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
Salzschden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 Setzungsschden und typische Rissverlufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Thermische Spannungen . . . . . . . . . . . . 454 Schwindverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455 Deformationen infolge externer Krfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
6
U-Werte historischen Mauerwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
6.1
4
Historischer Feuchteschutz des Mauerwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
5
Schden und typische Schadensbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
6.2.1 6.2.2 6.3
U-Werte fr historische Wnde aus Natursteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 Beispiel 1 – Pferdestall . . . . . . . . . . . . . 456 Beispiel 2 – Kirche . . . . . . . . . . . . . . . . 457 Beispiel 3 – Wohnhaus . . . . . . . . . . . . . 458 U-Werte fr historische Wnde aus Backsteinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 Beispiel 1 – Kutschenremise . . . . . . . . 458 Beispiel 2 – Bankgebude . . . . . . . . . . 458 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
5.1
Feuchteschden und damit einhergehende Frostschden . . . . . . . . . . . . . . 449
7
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
447
6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2
XIV
Inhaltsverzeichnis
C
Bemessung
I
Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1: Normentext sowie Kommentare und Erluterungen fr bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 Wolfram Jger und Carola Hauschild, Dresden
Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-1: Allgemeine Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Deutsche Fassung EN 1996-1-1:2005 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467 1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
2
Grundlagen fr Entwurf, Berechnung und Bemessung . . . . . . 467
3
Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3
3.8 3.8.1 3.8.2 3.8.3 3.8.4 3.8.5
Mauersteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fllbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Festlegungen fr Fllbeton . . . . . . . . . Fllbetoneigenschaften . . . . . . . . . . . . . Bewehrungsstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eigenschaften der Bewehrungssthle . Eigenschaften von vorgefertigter Lagerfugenbewehrung . . . . . . . . . . . . . Spannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanische Eigenschaften von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristische Schubfestigkeit von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristische Biegefestigkeit von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristische Verbundfestigkeit der Bewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verformungseigenschaften von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ergnzungsbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtesperrschichten . . . . . . . . . . . . . . Maueranker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zugbnder, Auflager und Konsolen . . Vorgefertigte Strze . . . . . . . . . . . . . . . Spannstahlzubehçr . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
4.1 4.2
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 Klassifizierung der Umweltbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
6.2
3.5 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.7
467 467 467 467 467 467 468 468 468 468 469
4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.4
Dauerhaftigkeit von Mauerwerk . . . . . 470 Mauersteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 Bewehrungsstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 Spannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 Spannstahlzubehçr . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Ergnzungsbauteile und Auflagerwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Mauerwerk im Erdreich . . . . . . . . . . . . 473
5
Ermittlung der Schnittkrfte . . . . . . 473
5.1 5.2
5.5.5
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Tragverhalten in außergewçhnlichen Fllen (ausgenommen Erdbeben und Brand) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Imperfektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Theorie II. Ordnung . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Schnittkraftberechnung von Bauteilen 473 Vertikal beanspruchte Mauerwerkswnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Vertikal beanspruchte Bauteile aus bewehrtem Mauerwerk . . . . . . . . . . 473 Schlankheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Effektive Spannweite von Mauerwerksbalken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Vertikal beanspruchte Mauerwerksscheiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Schnittkraftumlagerung . . . . . . . . . . . . . 475 Begrenzung der Spannweite biegebeanspruchter bewehrter Bauteile . . . . 475 Schubbeanspruchte Aussteifungswnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476 Bewehrte Mauerwerksbauteile unter Schubbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . 476 Querbelastete Mauerwerkswnde . . . . 476
6
Grenzzustand der Tragfhigkeit . . . 476
6.1
Unbewehrtes Mauerwerk unter vertikaler Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . 476 Unbewehrtes Mauerwerk unter Schubbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
5.3 5.4 5.5 5.5.1
469 5.5.2 469 469
5.5.2.1 5.5.2.2
469
5.5.2.3
469
5.5.2.4 5.5.2.5
470 470 470 470 470 470 470
5.5.3 5.5.4
Inhaltsverzeichnis 6.3
6.4
6.5 6.6
6.6.1 6.6.2
6.6.3 6.6.4 6.6.5 6.7 6.7.1 6.7.2
6.7.3 6.7.4 6.8 6.8.1 6.8.2 6.9 6.9.1 6.9.2
Unbewehrte, durch Horizontallasten auf Plattenbiegung beanspruchte Mauerwerkswnde . . . . . . . . . . . . . . . . . Unbewehrte Mauerwerkswnde unter kombinierter vertikaler und horizontaler Belastung . . . . . . . . . . . . . Maueranker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bewehrte Mauerwerksbauteile unter Biegung, Biegung und Lngskraft oder Lngskraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nachweis von bewehrten Mauerwerksbauteilen bei Biegung und/oder Normalkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusammengesetzte bewehrte Plattenbalken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wandscheiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Flachstrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauerwerksbauteile unter Schubbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nachweis bewehrter Mauerwerksbauteile unter horizontaler Belastung in der Ebene der Wand . . . . . . . . . . . . . Nachweis von bewehrten Mauerwerksbalken unter Schubbelastung . . . Nachweis von Wandscheiben unter Schubbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorgespanntes Mauerwerk . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nachweis von Bauteilen . . . . . . . . . . . . Eingefasstes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nachweis von Bauteilen . . . . . . . . . . . .
476
476 477
477 477
477 480 481 482 483 483
483 484 485 485 485 486 486 486 486
7.3 7.4 7.5 7.6
XV
Bewehrte Mauerwerksbauteile . . . . . . . 487 Vorgespannte Mauerwerksbauteile . . . 487 Eingefasste Mauerwerksbauteile . . . . . 487 Wnde unter Teilflchenlasten . . . . . . . 488
8
Bauliche Durchbildung . . . . . . . . . . . . 488 Ausbildung von Mauerwerk . . . . . . . . . 488 Ausbildung der Bewehrung . . . . . . . . . 488 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 berdeckung der Bewehrung . . . . . . . . 488 Mindestbewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 Maße der Bewehrung . . . . . . . . . . . . . . 489 Verankerung und Stçße . . . . . . . . . . . . . 489 Verankerung der Zug- und Druckbewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 8.2.5.2 Bewehrungsstçße von Zug- und Druckbewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 8.2.5.3 Verankerung der Schubbewehrung . . . 491 8.2.5.4 Endverankerung der Lngszugbewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 8.2.6 Umschließung der Druckbewehrung . . 492 8.2.7 Abstand der Bewehrung . . . . . . . . . . . . 493 8.3 Details zur Vorspannung . . . . . . . . . . . . 493 8.4 Eingefasstes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . 493 8.5 Wandanschlsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 8.6 Schlitze und Aussparungen in Wnden 493 8.7 Feuchtsperrschichten . . . . . . . . . . . . . . . 493 8.8 Temperatur- und Langzeitverformung 493 8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.5.1
9
Ausfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Anhang A – Anhang I . . . . . . . . . . . . . 494 Anhang J . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
7
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
Zusammenfassung, Ausblick . . . . . . 494
7.1 7.2
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 Unbewehrte Mauerwerkswnde . . . . . 487
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
II
Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 und DIN 1053-13 mit Kommentaren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 Wolfram Jger und Stephan Reichel, Dresden
Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
Entwurf DIN 1053-11 – Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
1.1
Anwendungsbereich von Teil 11 der DIN 1053 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens . . . . . . . . 499
nderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 1.2
Frhere Ausgaben . . . . . . . . . . . . . . . 498
XVI
Inhaltsverzeichnis
1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.5 1.6
Normative Verweisungen . . . . . . . . . . . Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tragende Wnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aussteifende Wnde . . . . . . . . . . . . . . . Nichttragende Wnde . . . . . . . . . . . . . . Ringanker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ringbalken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bautechnische Unterlagen . . . . . . . . . .
500 500 500 500 500 501 501 501 501
2
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bemessungswerte der Einwirkungen . Bemessungswert des Tragwiderstands Bemessungswerte der Festigkeiten . . . Grenzzustnde der Tragfhigkeit . . . . Grenzzustnde der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
501 501 502 502 502
4.2
Lastkombinationen zur Ermittlung der maßgebenden Normalkrfte . . . . . . 506 4.3 Aussteifung des Gebudes . . . . . . . . . . 507 4.4 Zwngungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 4.5 Aussteifung und Knicklnge von Wnden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 4.5.1 Allgemeine Annahmen und Voraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 4.5.2 Knicklnge von Wnden . . . . . . . . . . . . 509 4.5.2.1 Frei stehende Wnde . . . . . . . . . . . . . . . 509 4.5.2.2 Gehaltene Wnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509 4.6 Schlitze, Aussparungen und ffnungen in Wnden . . . . . . . . . . . . . . 510
5
Nachweise in den Grenzzustnden der Tragfhigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
5.1 503
3
Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.2.1 3.2.2.2 3.2.2.3 3.2.2.4 3.3 3.4
Mauersteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauermçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Normalmçrtel (NM) . . . . . . . . . . . . . . . Leichtmçrtel (LM) . . . . . . . . . . . . . . . . Dnnbettmçrtel (DM) . . . . . . . . . . . . . . Druckfestigkeit von Mauerwerk . . . . . Verformungseigenschaften von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
503 503 503 503 503 503 504 504 504 506
4
Ermittlung der Schnittgrçßen und Verformungen . . . . . . . . . . . . . . . 506
4.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
Nachweis fr vertikal beanspruchte Wnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 5.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 5.1.2 Nachweis der Querschnittstragfhigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 5.1.2.1 Abminderungsfaktoren F1 und F2 bei zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . 511 5.1.3 Besonderer Nachweis bei zweiseitiger Halterung schlanker Wnde . . 512 5.2 Nachweis bei Biegebeanspruchung . . . 512 5.3 Nachweis bei Querkraftbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514 5.4 Nachweis bei Einzellasten und Teilflchenbeanspruchung . . . . . . . . . . 514 5.5 Vereinfachter Nachweis von Kellerwnden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
Entwurf DIN 1053-13 – Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 nderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
2
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
2.1 2.2 2.3
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 Bemessungswerte der Einwirkungen . . 517 Bemessungswert des Tragwiderstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
3
Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 Druckfestigkeit des Mauerwerks . . . . . 517 Biegefestigkeit von Mauerwerk . . . . . . 519 Bemessungswert der Biegefestigkeit . . 519 Charakteristische Biegezugfestigkeit fx,k1 rechtwinklig zur Lagerfuge . . 519
Frhere Ausgaben . . . . . . . . . . . . . . . 516 1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . Normative Verweisungen . . . . . . . . . . . Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bautechnische Unterlagen . . . . . . . . . .
516 516 516 516 516
Inhaltsverzeichnis 3.3.3 3.4 3.5
Charakteristische Biegezugfestigkeit fx,k2 parallel zur Lagerfuge . . . . . . 519 Spannungs-Dehnungs-Beziehung fr Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520 Verformungseigenschaften von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
4
Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
5
Ermittlung der Schnittgrçßen . . . . . 521
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.5.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Imperfektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aussteifung des Gebudes . . . . . . . . . . Knotenmomente . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wandmomente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wandmomente infolge exzentrisch angreifender Vertikallasten . . . . . . . . . Wandmomente infolge Horizontallasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zwngungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aussteifung und Knicklnge von Wnden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Frei stehende Wnde . . . . . . . . . . . . . . Gehaltene Wnde . . . . . . . . . . . . . . . . . Schlitze, Aussparungen und ffnungen in Wnden . . . . . . . . . . . . . Schlankheit von Mauerwerkswnden . Mitwirkende Breite von zusammengesetzten Querschnitten . . . . . . . . . . . . Plattenmomente bei Biegebeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.2 5.6 5.7 5.7.1 5.7.2 5.8 5.9 5.10 5.11
6 6.1
III
521 521 521 522 522
6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.5 6.5.1 6.5.2 6.6
522 522 523
7
523 523 523 524 524
Zentrische und exzentrische Druckbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 Nachweis der Querschnittstragfhigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 Nachweis der Knicksicherheit . . . . . . . 527 Kombinierte Beanspruchung . . . . . . . . 527 Nachweis bei Biegebeanspruchung . . . 527 Querkraftbeanspruchung . . . . . . . . . . . . 528 Scheibenschub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 Plattenschub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 Nachweis von Kellerwnden . . . . . . . . 531 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 Genaueres Nachweisverfahren . . . . . . . 531 Nachweis bei Einzellasten und Teilflchenbeanspruchung . . . . . . . . . . 532
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532 Anhang A Gewçlbe, Bogen und Gewçlbewirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
A.1 A.2 A.3
524 A.4 525
Grenzzustand der Tragfhigkeit . . . 525 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525
XVII
8
Gewçlbe und Bogen . . . . . . . . . . . . . . . 533 Gewçlbte Kappen zwischen Trgern . 533 Gewçlbewirkung ber Wandçffnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533 Gewçlbewirkung bei der Verwendung von Elementen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 Dirk Proske, Wien
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
1.1 1.2 1.3
Bestand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
2
Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vertikale Einwirkungen . . . . . . . . . . . . Eigen- und Ausbaulast . . . . . . . . . . . . . Verkehrseinwirkungen . . . . . . . . . . . . . Straßenverkehrslasten . . . . . . . . . . . . . . Eisenbahneinwirkungen . . . . . . . . . . . . Schneelasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Horizontale Einwirkungen . . . . . . . . . . Horizontale Einwirkungen senkrecht zur Bauwerkslngsachse . . . . . . . . . . . . 2.2.1.1 Windlasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.2.1 2.1.2.2 2.1.3 2.2 2.2.1
542 542 542 543 543 544 545 545 545 545
2.2.1.2 Anpralllasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 2.2.2 Horizontale Einwirkungen parallel zur Bauwerkslngsachse . . . . . . . . . . . . 545 2.2.2.1 Bremslasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 2.3 Einwirkung mit vernderlicher Richtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 2.3.1 Temperatureinwirkung . . . . . . . . . . . . . 545 2.3.2 Setzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546 2.3.3 Erdbeben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546
3
Berechnungsmodelle . . . . . . . . . . . . . 546
3.1 3.2 3.2.1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546 Tragfhigkeit in Lngsrichtung . . . . . . 546 Empirische Regeln und vereinfachte Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546 Stabmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
3.2.2
XVIII 3.2.3 3.2.4 3.3 3.4
Inhaltsverzeichnis 2-D- und 3-D-Finite-ElementeModelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diskrete-Elemente-Modelle . . . . . . . . . Tragfhigkeit in Querrichtung . . . . . . . Prfung der Modelle . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.1 549 549 549 550
6.3.2 6.3.3
4
Materialfestigkeiten (Materialeigenschaften) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
6.3.4
4.1 4.2
Komponentenfestigkeiten . . . . . . . . . . . 550 Mauerwerksfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . 552
6.3.5
5
Typische Schden an Mauerwerksbrcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
6
Beispiele von Sicherheitsbewertungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
6.1 6.2 6.3
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 Probabilistische Sicherheitsbewertungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
D
Bauphysik
I
6.3.6 6.3.7
Beispiel 1: Historische Mauerwerksbogenbrcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558 Beispiel 2: Historischer Mauerwerksbrckenpfeiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 Beispiel 3: Historische Mauerwerksbrcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 Beispiel 4: Historische Mauerwerksbogenbrcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562 Beispiel 5: Synthetische Mauerwerksbogenbrcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563 Beispiel 6: Historische Steinbalkenbrcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563 Beispiel 7: Brckenwiderlagerkammer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
7
Abschließende Bewertung . . . . . . . . 565
8
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566
Feuchtehaushalt von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575 Harald Garrecht, Darmstadt
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
2
Feuchtelasten und Feuchteschden am Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4
Feuchtelasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchteschden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schwinden und Quellen . . . . . . . . . . . . Frost-Tau-Wechsel . . . . . . . . . . . . . . . . Frost-Tausalz-Beanspruchung . . . . . . . Kristalline Salzsprengung, Ausblhungen und hygroskopische Feuchteaufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chemische Verwitterung . . . . . . . . . . . Organismenbefall . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.5 2.2.6
576 577 578 578 578
578 579 579
3
Mechanismen von Feuchtespeicherung und Feuchtetransport 581
3.1
Gradienten und ausgleichende Vernderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Porçse Mauerwerksbaustoffe . . . . . . . . Sorptionsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtetransportmechanismen . . . . . . . Wasserdampfdiffusion . . . . . . . . . . . . . Kapillare Wasseraufnahme und Kapillartransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druckwasserstrçmung (Permeation) . .
3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3
581 581 582 585 585 586 589
4
Wrme- und Feuchteverhalten von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
4.1
Kopplung von Wrme- und Feuchtehaushalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
5
Feuchteschutznachweise . . . . . . . . . . 590
5.1
Tauwasserbildung auf Oberflchen und Vermeidung von Schimmelpilzbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590 Schimmelpilzbildung . . . . . . . . . . . . . . . 591 Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen nach Glaser . . . . . . . . . . . . . . 592 Regenschutz von Außenmauerwerk nach DIN 4108-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596 Hygrothermische Bewertung von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596 Hygrothermische Betrachtung einer Innendmmung mittels kapillaraktivem Dmmstoff . . . . . . . . . . . . . . . . 598 Rechnerische Analyse der Feuchteverhltnisse in verputztem aufgehendem Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
5.2 5.3 5.4 5.5 5.5.1
5.5.2
6
Feuchteschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
6.1
Nachtrglicher Feuchteschutz von erdberhrtem Mauerwerk . . . . . . . . . . . 606 Mechanische Verfahren . . . . . . . . . . . . 607
6.1.1
Inhaltsverzeichnis 6.1.2 6.1.3 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3
II
Chemische Injektionsverfahren . . . . . . Zustzliche flankierende Maßnahmen Feuchteschutz von aufgehendem Mauerwerksoberflchen . . . . . . . . . . . . Notwendigkeit regelmßiger Wartung und sorgsamer Bauunterhalt . . . . . . . . Witterungsbeanspruchung von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Instandsetzung feuchtegeschdigter Fassaden im Baubestand . . . . . . . . . . .
608 609
6.2.4 6.2.5 6.2.6
609 6.2.7 609
XIX
Ertchtigung der Mauerwerksfugen . . 612 Steinergnzung und Steinersatz . . . . . . 613 Diffusionsdichte Beschichtungen auf Mauerwerksoberflchen . . . . . . . . . . . . 613 Instandsetzung geschdigter Fassadenputze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613
610
7
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . 614
611
8
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614
Passivhausbau mit Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 Carsten Grobe, Hannover
1
Das çkologische und çkonomische Haus der Zukunft . . . . . . . . . . . . . . . . 617
1.1 1.2
Energetisches Einsparpotenzial . . . . . . 617 Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617
2
Grundlagen der Passivhausbauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
2.1 2.2 2.3 2.4
Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rechnerische Festsetzungen . . . . . . . . Berechnungsverfahren . . . . . . . . . . . . . Validierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
619 620 620 620
3 3.1 3.2 3.3
Gebudehlle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Passivhausfenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wrmebrcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sommerlicher Wrmeschutz . . . . . . . .
621 621 621 622
4
Gebudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . 623
4.1
Begrenzung der Lftungswrmeverluste durch die Wrmerckgewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luftdichtheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erdreichwrmebertrager . . . . . . . . . . . Khlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Restheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Warmwasserbereitung . . . . . . . . . . . . . .
4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
623 623 624 624 624 625
5
Handels- und Gesundheitszentrum in Hannover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
5.1 5.2
Entwurf im Passivhausstandard . . . . . . Vorteile eines Stadtteilcenters, errichtet im Passivhausstandard . . . . . Wirtschaftlichkeit durch den Passivhausstandard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Planungskonzept fr die Umsetzung als Passivhaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energetische Optimierung des REWE Markts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 5.4 5.5
5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10
Anforderungen an die Bodenplatte . . . 628 Anforderungen an die Fenster . . . . . . . 628 WDVS mit Klinkerriemchen . . . . . . . . 629 Sommerlicher Wrmeschutz . . . . . . . . . 630 Schallschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631 Lftungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631 Luftdichtheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631 Energetische Auswertung . . . . . . . . . . . 631
6
Dreifeld-Sporthalle in Laatzen . . . . . 632
6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.1.8 6.1.9 6.1.10 6.2
Planung des Passivhausstandards . . . . . 633 Sohlplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633 Dcher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633 Fenster- und Trelemente . . . . . . . . . . . 633 Außenwnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634 Vakuum Isolationspaneele . . . . . . . . . . 634 Heizanlage, Warmwasserbereitung . . . 635 Lftungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635 Erdreichwrmetauscher . . . . . . . . . . . . . 635 Solaranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635 Sommerlicher Wrmeschutz . . . . . . . . . 636 Energetische Auswertung . . . . . . . . . . . 636
7
Neubau der Sporthalle Vetschau im Plusenergiestandard . . . . . . . . . . . 636
7.1
Energetische und çkologische Kennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636 Kosten- und Wrmebrckenreduzierung bei der Grndung . . . . . . . 637
7.2
625 626 626 627 627
8
Wirtschaftlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 637
8.1 8.2
Grundlagen zur Wirtschaftlichkeit von Passivhusern . . . . . . . . . . . . . . . . . 637 Berechnungssoftware . . . . . . . . . . . . . . . 638
9
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640
XX
III
Inhaltsverzeichnis
Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641 Christian Conrad, Hans Petzold, John Grunewald, Dresden
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
2
Denkmalpflegerische Zielstellung zur Erhaltung von historischem Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642
2.1
Grundstze zur Sanierung von denkmalgeschtzten Altbauten . . . . . . 642 Erhaltene und instand gesetzte Originalsubstanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642 Gesamtsanierungskonzept . . . . . . . . . . 644
2.2 2.3
3
Energetische Aufwertung des historischen Mauerwerks . . . . . 646
3.1 3.1.1
Außenwnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dokumentation und Beurteilung des Bestandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kelleraußenwand . . . . . . . . . . . . . . . . . . Außenwand EG bis 2. OG . . . . . . . . . . Außenwand 1. DG . . . . . . . . . . . . . . . . . Nachtrgliche Bauwerksabdichtung . . Gegenberstellung der gegenwrtigen und zuknftigen Anforderungen an vorhandenes und neues Mauerwerk . . Eingesetzte Maßnahmen zur energetischen Ertchtigung der Außenwnde Kapillaraktive diffusionsoffene Innendmmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . WDVS unter Beibehaltung des Erscheinungsbildes . . . . . . . . . . . . . . . . Einsatz geeigneter Materialien fr das rissanfllige Mauerwerk . . . . . . . .
3.1.1.1 3.1.1.2 3.1.1.3 3.1.2 3.1.3
3.1.4 3.1.4.1 3.1.4.2 3.1.5
646 646 646 646 648 649
3.2 3.2.1
Innenwnde und Decken . . . . . . . . . . . . 659 Dokumentierung und Beurteilung des Bestandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659 3.2.2 Maßnahmen zur Vermeidung der Sommerkondensation bei berschweren Innenwnden . . . . . . . . . . . . . 663 3.2.3 Einsatz geeigneter Putze fr das rissanfllige Mauerwerk . . . . . . . . . . . . 663 3.2.3.1 Innenwnde aus Mischmauerwerk vom Erdgeschoss bis zum 2. Obergeschoss 663 3.2.3.2 Innenwnde aus Ziegelmauerwerk vom 1. bis zum 2. Dachgeschoss . . . . . 663 3.2.3.3 Errichtung der Brandwnde mit Calciumsilikat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663 3.2.4 Herstellung der Standsicherheit des Erdgeschossgewçlbes . . . . . . . . . . . . . . 664 3.2.5 Einsatz von Handmontage-Ziegeldecken bei teileinsturzgefhrdetem Gebude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664
4
Energetische Bewertung des Sanierungskonzepts . . . . . . . . . . . . . . 668
650
4.1
654
4.2 4.3
Erreichte Energiekennzahlen nach der Sanierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668 Fazit, Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669 Abschtzung der gebauten Energie im Bestand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669
654 657
5
Schlussfolgerungen und Ausblick . . 670
659
6
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671
E
Technisches Regelwerk
I
Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675 Joachim Kopacek, Berlin
Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619 1
Bemessung und Ausfhrung . . . . . . 676
5.2 5.3 5.4
2
Mauersteine, Mauermçrtel und Putzmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678
5.5
Prfnormen fr Mauersteine . . . . . . . . . 682 Prfnormen fr Mçrtel . . . . . . . . . . . . . 683 Prfnormen fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684 Prfverfahren fr Wrmeschutz . . . . . . 684
3
Mçrtelbestandteile . . . . . . . . . . . . . . . 679
6
Bauphysik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685
4
Weitere Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . 680
7
Bauwerksabdichtungen . . . . . . . . . . . 688
5
Prfnormen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
8
5.1
Prfnormen fr Mauerwerk . . . . . . . . . 681
Weitere Normen, die fr den Mauerwerksbau von Bedeutung sind . . . . 688
Inhaltsverzeichnis
II
XXI
Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691 Roland Hirsch, Berlin
1
Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691
1.1 1.1.1 1.1.2
Mauersteine blichen Formates . . . . . . Mauerziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ziegel mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3 Verfllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4 Kalksandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5 Betonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5.1 Vollsteine und Vollblçcke . . . . . . . . . . 1.1.5.2 Hohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5.3 Hohlblocksteine mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Mauersteine grçßeren Formates . . . . . 1.2.1 Mauerziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Betonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Mauermçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Leichtmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Sonstige Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
691 691 694 694 695 695 695 696 696 697 697 697 698 698 698
Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel . . 699
2.1
Plansteine blichen Formates und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel . . . 2.1.1 Planziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2 Planziegel mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3 Planverfllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.4 Kalksand-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.5 Porenbeton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . 2.1.6 Beton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblçcke . . . 2.1.6.2 Planhohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung . . . . . . . .
699 699 706 707 708 708 709 709 711 711
2.2
2.4
Planelemente und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712 Planziegel-Elemente . . . . . . . . . . . . . . . 712 Kalksand-Planelemente . . . . . . . . . . . . . 712 Porenbeton-Planelemente . . . . . . . . . . . 714 Beton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . . 714 Wandbauart aus Planelementen in drittel- oder halbgeschosshoher Ausfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715 Weitere Dnnbettmçrtel . . . . . . . . . . . . 715
3
Mauerwerk mit Mittelbettmçrtel . . 716
4
Vorgefertigte Wandtafeln . . . . . . . . . 717
4.1 4.2 4.3
Geschosshohe Mauertafeln . . . . . . . . . . 717 Vergusstafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717 Verbundtafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717
5
Geschosshohe Wandtafeln . . . . . . . . 718
6
Schalungsstein-Bauarten . . . . . . . . . . 718
7
Trockenmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . 720
8
8.3
Bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . 720 Bewehrung fr bewehrtes Mauerwerk 720 Hochlochziegel fr bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720 Strze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721
9
Ergnzungsbauteile . . . . . . . . . . . . . . 722
9.1 9.2
Mauerfuß-Dmmelemente . . . . . . . . . . 722 Anker zur Verbindung der Mauerwerksschalen von zweischaligen Außenwnden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723 Sonstige Ergnzungselemente . . . . . . . 724
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3
8.1 8.2
9.3
F
Forschung
I
bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727 Anke Eis und Todor Vassilev, Dresden
Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727
1.2
Kurzberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731
Forschungsstellen (F) . . . . . . . . . . . . . 727
1.2.1
ESECMaSE – Enhanced Safety and Efficient Construction of Masonry Structures in Europe . . . . . . . . . . . . . . . 731
1.2.2
DISWall – Developing Innovative Systems for Reinforced Masonry Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734
1
Abgeschlossene Forschungsvorhaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730
1.1
bersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . 730
XXII 1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.2.8 1.2.9
1. 2. 10
1. 2. 11
1. 2. 12 1. 2. 13
1. 2. 14
1. 2. 15
1. 2. 16
Inhaltsverzeichnis Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten und der Festigkeit von parallel und senkrecht zu den Lagerfugen biegebeanspruchtem Mauerwerk (F 922) . . 738 Rationellere Herstellung von zweischaligem Mauerwerk durch Linienverankerung von Vormauerschalen (F 940) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742 Nutzung der Tragfhigkeitsreserven von Ziegelverblendmauerwerk (F 932) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745 Entwicklung eines konsistenten Bemessungskonzeptes zur linienhaften Verankerung von Vormauerschalen aus Mauerziegeln in Dick- und Dnnbettmçrteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747 Mauerwerkgerechte Tragwerksanalyse unter Horizontallasten infolge Wind und Erdbeben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 750 Optimierung der Verdichtung von Kalksand-Rohmassen . . . . . . . . . . . . . . 755 Entwicklung eines RecyclingMauersteins unter Verwendung von Abbruchmaterial und Baurestmassen und Anwendung der KalksandsteinTechnologie (BBR) . . . . . . . . . . . . . . . . 757 Numerische Simulation und nichtlineare Analyse des Biegedruckverhaltens von Mauerwerk . . . . . . . . . . 759 Einfluss der Fugendicke und Mçrtelfestigkeit auf die Zug- und Biegezugfestigkeit parallel zur Lagerfuge von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762 Dauerstandverhalten von PorenbetonPlansteinen mit kleinen Rohdichten . . 766 Schnell-Prfverfahren zur Feststellung der Eignung von KS-Zuschlgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766 Wirtschaftliches Ersatzprfverfahren zur Ermittlung der Steinrohdichte mittels Mikrowellenstrahlung . . . . . . . 768 Untersuchung thermisch bedingter Gefgevernderungen und ihrer Auswirkungen bei Porenbeton hinsichtlich Brandverhalten, Festigkeitsoptimierung und Wiederverwertung . . 769 Maßnahmen zur Energieeinsparung bei der Kalksandstein-Produktion . . . . 773
2 2.1
Laufende Forschungsvorhaben . . . . 774
bersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774 2.2 Kurzberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776 2.2.1 Verklebung von Plansteinen mittels 1-K PU-Kleber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776 2.2.2 Entwicklung eines rechnerischen Nachweisverfahrens zur wirtschaftlichen Bemessung von nichttragenden und ausfachenden Wnden aus Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 778 2.2.3 Analyse der maßgebenden Einwirkungskombinationen zur rationellen Bemessung von unbewehrten Bauteilen im blichen Hochbau . . . . . . . . . 781 2.2.4 Bemessungskonzept fr Mauerwerk unter Brandeinwirkung – Anpassung der Ausnutzungsfaktoren a2 bei Bemessung von Mauerwerk nach DIN 1053-100 in Verbindung mit DIN 4102-4 bzw. DIN 4102-22 . . . . . . 782 2.2.5 Entwicklung eines exakten Tests fr Huminstoffe in Sanden (AiF) . . . . . 783 2.2.6 Untersuchungen zur Reduzierung der Tragfhigkeit von Mauerwerk bei Schwchung des Querschnitts infolge von Aussparungen und Schlitzen (DIBt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 785 2.2.7 Erdbebentragverhalten zusammengesetzter Schubwandquerschnitte aus unbewehrtem Mauerwerk . . . . . . . . . . . 786 2.2.8 Numerische Modellierung von Mauerwerk mit diskreten Elementen auf Basis experimenteller Methoden . . . . . 787 2.2.9 Nachtrgliche Hohlraumdmmung des Außenmauerwerks – Anwendung und Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 787 2. 2. 10 Experimentelle Untersuchungen zur Druckfestigkeit von Tuffsteinmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788 2. 2. 11 Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur nachtrglichen çrtlichen Verstrkung gemauerter Tragwerke mit aufgeklebten Faserverbundwerkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788 2. 2. 12 Experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Oberflchenzugfestigkeit sprçder Materialien am Beispiel von Beton und Mauersteinen . . . . . . . . 789
Inhaltsverzeichnis
II
XXIII
Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791 Roger Schlegel, Weimar
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791
2
Strategien zur Modellierung und Simulation von Mauerwerk . . . . . . . 791
2.1 2.2 2.3
Makromodellierung . . . . . . . . . . . . . . . . Vereinfachte Mikromodellierung . . . . Vergleich zwischen Makro- und vereinfachter Mikromodellierung . . . . Detaillierte Mikromodellierung . . . . . .
2.4
792 792 794 797
3
Simulationen zur Bewertung und Sanierung bestehender Mauerwerkstrukturen . . . . . . . . . . . . 797
3.1
Untersuchung von Rissursachen am Wasserturm Oldenburg . . . . . . . . . Tragfhigkeitsuntersuchung historischer Bogenbrcken . . . . . . . . . . Bercksichtigung vorhandener Strukturschdigungen . . . . . . . . . . . . . . Bercksichtigung frherer Sanierungsmaßnahmen und Gefgevernderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nichtlineare Berechnungen zum Nachweis der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . . .
3.2 3.2.1 3.2.2
3.2.3
798
4
Methoden der Sensitivittsanalyse, Parameter- und Systemidentifikation bei der Untersuchung bestehender Mauerwerkstrukturen . . . . . . . . . . . . 806
4.1
Sensitivittsanalysen zur Sanierung eines gemauerten Eisenbahnviadukts . 807 Sensitivittsanalyse zur Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808 Sensitivittsanalyse zur Traglast . . . . . 809 Parameteridentifikation des Stirnwandmauerwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810 Parameteridentifikation zur dynamischen Untersuchung eines Glockenturms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2
5
Simulationen in der virtuellen Produktentwicklung moderner Mauerwerkbaustoffe . . . . . . . . . . . . . 813
5.1 5.1.1 5.1.2
Optimierung des Lochbilds eines Hochlochziegels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 813 Sensitivittsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 815 Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818
6
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . 819
7
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 819
801 803
804
804
Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821
XXV
Autoren Neben der Titulatur und der Anschrift sind nachstehend auch die Hauptttigkeit der Autoren und die fr ihren Beitrag in diesem Mauerwerk-Kalender besonders relevanten speziellen Ttigkeiten angegeben. Außerdem wird auf den jeweiligen Beitrag des Autors in diesem Mauerwerk-Kalender in Klammern verwiesen (Rubrik und Ordnungsnummer des Beitrages). Altaha, Nasser, Dr. -Ing., Ziegel-Anwendungstechnik, Fachverband Ziegelindustrie Nord, Bahnhofsplatz 2A, 26122 Oldenburg. Verfasser zahlreicher Fachaufstze zum Thema „zweischalige Außenwnde“ und der Broschre „Ziegel-Verblendmauerwerk – Planung und Ausfhrung“. Mitarbeit in den DIN-Unterausschssen zur berarbeitung der DIN 1053-1, Abschnitt „zweischalige Außenwand“, Mitglied des Normenausschusses DIN 105 (B IV). Brauer, Norbert, Dr. -Ing., Ingenieurbro Dr. Brauer GmbH, Am Rbenweg 5, 41540 Dormagen. Geschftsfhrer der Ingenieurbro Dr. Brauer GmbH, Mitglied im TA Bewehrung des DAfStb (B I). Burkert, Toralf, Dr. -Ing., Jger Ingenieure GmbH, Wichernstraße 12, 01445 Radebeul. Tragwerksplaner mit Schwerpunkt Sanierung historischer Bauwerke; Lehrauftrag „Statischkonstruktive Sanierung historischer Bauwerke“ an der Technischen Universitt Dresden; Forschung: Natursteinmauerwerk, Instandsetzung von Mauerwerks- und Holzkonstruktionen (B II). Busch, Antonius, Prof. Dr. -Ing., Architekt AKH, Universitt Kassel, Institut fr Bauwirtschaft, Fachbereich 06 Architektur, Stadtplanung, Landschaftsplanung; Fachgebiet: Bauwirtschaft/Projektentwicklung, Henschelstraße 2, 34127 Kassel. Geschftsfhrender Direktor des Instituts fr Bauwirtschaft der Universitt Kassel; Lehre: Bauwirtschaft, Bauprojektmanagement, Projektentwicklung, AVA, Architekten- und Ingenieurrecht, Baukosten- und Wertermittlung, Immobilienmanagement, SiGeKo, Facilitymanagement, Bro- und Betriebsorganisation; Forschung: Planungswirksamkeit von Kostenentscheidungen, Planung der Planung, Neue Medien in Planung und Bauabwicklung, Baubegleitende Planung, Revitalisierung von brachgefallenen Flchen; Fachbuchautor (B V). Conrad, Christian, Dipl.-Ing., TU Dresden, Fakultt Architektur, Institut fr Bauklimatik, Zellescher Weg 17, 01069 Dresden.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fr Bauklimatik der TU Dresden; Forschung: Feuchte- und Wrmeschutz, anlagentechnische und bauphysikalische Optimierung von Gebuden; Weitere Ttigkeiten: Feuchte- und Wrmeschutzgutachten fr historische Gebude (D III). Dominik, Axel, Dipl.-Ing., Restaurator im Maurerhandwerk, Dominik Ingenieurbro, Griegstraße 16, 53332 Bornheim-Merten. Beruflicher Werdegang: Maurer und Polier; Technischer Leiter einer Restaurierungsfirma; wissenschaftlicher Mitarbeiter im Institut fr Bauforschung der RWTH Aachen (ibac); Mitarbeiter im Bro Schießl Raupach als Leiter der Abteilung Instandsetzung historischer Bauwerke; selbststndiger Gutachter fr Bauwerkinstandsetzung, Entwickeln und Umsetzen von Instandsetzungskonzepten; Lehre: Lehrbeauftragter an der FH-Kçln im Fachbereich Baustofflehre fr Architekten; Forschung: Mauerwerk- und Gewçlbebau, Trag- und Verformungsverhalten sowie Mauerwerkschden aus Feuchte, chemisch und biologisch bedingten Prozessen; Weitere Ttigkeiten: Mitglied der Fachgruppe der Restauratoren e. V. (B I). Eis, Anke, Dipl.-Ing. (FH), Jger Ingenieure GmbH, Wichernstraße 12, 01445 Radebeul. Mitarbeiterin im o. g. Ingenieurbro (F I). Frçssel, Frank, Technischer Leiter SAKRET Trockenbaustoffe Europa GmbH + Co. KG, Franklinstraße 14, 10587 Berlin. Autor der Fachbcher „Mauerwerkstrockenlegung und Kellersanierung“ (erschienen in deutsch, englisch, russisch, ungarisch, bulgarisch, rumnisch, polnisch, italienisch und spanisch), dem „Lehrbuch der Kellersanierung und -abdichtung“, dem „Lexikon der Bauwerksabdichtung und Kellersanierung“, „Schimmelpilze in Wohnungen“, „Handbuch Putz und Stuck“, „Wrmedmm-Verbundsysteme“ sowie „Risse in Gebuden“; Mitglied der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft fr Baudenkmalpflege und Altbauerneuerung und der Deutschen Gesellschaft fr Baurecht (B VII).
XXVI
Autoren
Garrecht, Harald, Prof. Dr. -Ing., Technische Universitt Darmstadt, Institut fr Massivbau, Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen, Petersenstraße 12, 64287 Darmstadt. Arbeits- und Forschungsgebiete: Baustofftechnologie, Bauphysik, Bauklimatik, energetische Sanierung, Bauinstandsetzung, Bauwerksmonitoring. Lehre: Bauphysik, Werkstoffe im Bauwesen, Werkstofftechnologie, Bauwerkserhaltung, Bauen im Bestand, Bauchemie. Vorstandsmitglied der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft fr Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege WTA e. V., Mitglied des DIN-Ausschusses „Erhaltung des kulturellen Erbes“ (D I). Grobe, Carsten, Dipl.-Ing., Architektur- und TGA-Planungsbro, Boulevard der EU 7, 30539 Hannover. Selbststndiges Architektur- und Planungsbro mit eigener TGA-Planungsabteilung, Spezialisierung auf çkonomische, çkologische und energetische Bauweisen, besonders auf den Passivhausstandard; Referent und Berater fr die Industrie; Autor von diverser Fachliteratur und Planungshandbchern; Aufbau von Internetinformationsdiensten und Datenbanken (D II). Grunewald, John, Prof. Dr. -Ing., TU Dresden, Fakultt Architektur, Institut fr Bauklimatik, Zellescher Weg 17, 01069 Dresden. Leiter des Instituts fr Bauklimatik, Inhaber der Professur fr Bauphysik. Lehre: Grundlagen der Bauklimatik (Bauphysik) – Klima, Wrme, Feuchte/Schall und Licht, Moderne Bemessungsund Simulationsverfahren; Forschung: Interaktion Klima-Bauwerk-Nutzer, nachhaltige Entwicklung der bebauten Umwelt, Neue Materialien und Verfahren – bauphysikalische Eigenschaften, Dauerhaftigkeit, Schdigungsmechanismen, Gesundheit und Behaglichkeit, Schadstoffemissionen; Weitere Ttigkeiten: Mitgliedschaft ECTP, CIB, WTA; Mitglied des Editorial Boards von drei internationalen Zeitschriften (D III). Hauschild, Carola, Dipl.-Ing., Jger Ingenieure GmbH, Wichernstraße 12, 01445 Radebeul. Mitarbeiterin im o. g. Ingenieurbro (C I). Hirsch, Roland, Dr. -Ing., Deutsches Institut fr Bautechnik (DIBt), Kolonnenstraße 30 L, 10829 Berlin. Leiter des Fachgebietes „Mauerwerksbau“ im DIBt; Mitglied der DIN-Arbeitsausschsse fr Mauersteine und Mauermçrtel und der DIN-Arbeitsausschsse „Mauerwerk“, Geschftsfhrer des DIBt-Sachverstndigenausschusses „Wandbauelemente“ (A II, E II).
Jger, Wolfram, Prof. Dr. -Ing., TU Dresden, Fakultt Architektur, Lehrstuhl fr Tragwerksplanung, Zellescher Weg 17, 01069 Dresden. Lehre: Tragwerksplanung, Analyse historischer Tragwerke, Grundlagen Sanierung/Modernisierung; Enhancement of Masonry Structures; Forschung: Mauerwerksbau und Sanierung historischer Bauwerke; Beratender Ingenieur fr Bauwesen und Prfingenieur fr Baustatik; Gesellschafter der Jger Ingenieure GmbH in Radebeul und der Jger u. Bothe Ingenieure in Chemnitz; Obmann des DIN-Spiegelausschusses „Mauerwerksbau“, Obmann des DIN-Arbeitsausschusses „Rezept- und Ingenieurmauerwerk“, Mitarbeit bei der Europischen Normung der Bemessung von Mauerwerk u. a. in den CEN-Projektgruppen „EN 1996-1-1“ und „EN 1996-1-3“; Mitglied des DIBt-Sachverstndigenausschusses „Wandbauelemente“, Chefredakteur der Zeitschrift „Mauerwerk“ (Herausgeber, C I, C II). Jnecke, Thomas, Dipl.-Ing., Zerna Ingenieure GmbH, Industriestraße 27, 44892 Bochum. Projektleiter im Leistungsbereich Grundbau und Tunnelbau (B I). Jeromin, Wolf, Dipl.-Ing., Prfingenieur fr Baustatik (1975–2007), Friedrich-SchmidtStraße 56B, 50933 Kçln. Ehemals Lehrbeauftragter fr Gerste an der RWTH Aachen, Mitglied im Arbeitskreis Gerste der Bundesvereinigung der Prfingenieure fr Bautechnik (VPI), Mitglied der Internationalen Vereinigung fr Brckenbau (IVBH), Fachbuchautor (B VI). Kopacek, Joachim, Dipl.-Ing., DIN Deutsches Institut fr Normung, Normenausschuss Bauwesen, Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin. Referent im Normenausschuss Bauwesen insbesondere fr den Fachbereich „Mauerwerksbau“; Geschftsfhrer aller DIN-Arbeitsausschsse fr den Mauerwerksbau und Geschftsfhrer der Internationalen Mauerwerksausschsse CEN/TC 250/SC6, CEN/TC 125/WG 1 und ISO/TC 179 (E I). Maier, Josef, Dr. phil., Dipl.-Ing. (FH), Architekturbro Dr. Maier, Bro fr Altbauinstandsetzung und Denkmalpflege, Apfelstraße 2, 91054 Erlangen. www.architekt-drmaier.de Lehre: Altstadtsanierung, Bausanierungstechnik, Bauwerksdiagnostik, Sanierung historischer Mauerwerke; Dozent an der Technischen Akademie Esslingen; Ehem. Dozent an der Georg-Simon-Ohm-Fachhochschule in Nrnberg; Leiter der Fortbildung des Deutschen Zentrums
Autoren
fr Handwerk und Denkmalpflege; Freier Architekt, Gutachter und Bauforscher, Fachbuchautor (B VIII). Petzold, Hans, Dipl.-Ing., TU Dresden, Fakultt Architektur, Institut fr Bauklimatik, Zellescher Weg 17, 01069 Dresden. Forschung: Begleitforschung Energieoptimiertes Bauen (EnOB), Wrme und Feuchteschutz historischer Bauten (D III). Proske, Dirk, Dr. -Ing., MSc., Universitt fr Bodenkultur Wien, Institut fr Alpine Naturgefahren, Peter-Jordan-Straße 82, A-1190 Wien, sterreich. Lehre: Mauerwerksbau, Stahlbeton, Alpine Naturgefahren (Steinschlag, Muren), Risikobewertungen, Integrales Risikomanagement, Lebensqualittsbewertungen; Forschung: Textilbewehrter Beton, Rationale und Subjektive Risikobewertungen, Anprallmodellierungen (Schiffsanprall, Murenanprall, Steinschlag), Verkehrslastmodellierungen, Historische Bogenbrcken, Finite Elemente Modellierung; Weitere Ttigkeiten: Mitglied der ESRA, ESReDA, AGU (C III). Reichel, Stephan, Dipl.-Ing., TU Dresden, Fakultt Architektur, Lehrstuhl fr Tragwerksplanung, Zellescher Weg 17, 01069 Dresden. Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Mitglied der Forschungsgruppe „Mauerwerk“ am Lehrstuhl fr Tragwerksplanung der TU Dresden; Forschungsschwerpunkt: Analytische und experimentelle Untersuchung von Mauerwerk (C II). Schlegel, Roger, Dr. -Ing., Dynardo GmbH, Luthergasse 1 d, 99423 Weimar. Direktor des Geschftsbereichs Consulting/FEMBerechnungsdienstleistungen; Forschung: FEMSimulationen, Entwicklung und Implementation von Materialmodellen, Parameteridentifikation, stochastische Analyse (F II). Schroeder, Horst, Dr. -Ing., Bauhaus-Universitt Weimar, 99421 Weimar. Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fakultt Architektur/Bauklimatik. Lehre: kologisches Bauen – Lehmbau, Planen und Bauen in Entwicklungslndern; Forschung: Eigenschaften von
XXVII
Lehm als Baustoff, Normung (Lehmbau Regeln); Weitere Ttigkeiten: Mitbegrnder und Vorsitzender des Dachverbandes Lehm e. V. Weimar, Mitglied im ICOMOS – International Scientific Committee for Earthen Architectural Heritage (ISCEAH), Lehmbautechnische Beratung in den Bereichen Bauwerkssanierung/Denkmalpflege, Neubau (B III). Schubert, Peter, Akademischer Direktor a. D., Dr. -Ing., Karl-Friedrich-Straße 3, 52072 Aachen. Ehem. Mitglied der Institutsleitung (Betriebsleiter) und Leiter der Arbeitsgruppe „Mauerwerk“ des Instituts fr Bauforschung – ibac – der RWTH Aachen; Ehem. Chefredakteur der Zeitschrift „Mauerwerk“, Mitherausgeber „Mauerwerksbau-Praxis“ und Fachautor (A I). Steffens, Klaus, Prof. Dr. -Ing., Prof. Dr. -Ing. Steffens Ingenieurgesellschaft mbH (PSI), Vogelerweg 1, 28832 Achim. Gesellschafter und Geschftsfhrer PSI, Mitglied der Ingenieurkammer Bremen und des VDI; Arbeitsschwerpunkt: Experimentelle Tragsicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsbewertung vorhandener Bauten oder Bauteile; Mitarbeit in Fachausschssen; Kooperation mit der Ingenieurgesellschaft fr experimentelle Mechanik (ifem, 04416 Markkleeberg) (B II). Tebbe, Holger, Dipl.-Ing., Ingenieurbro H. Tebbe, Fuhrweg 32, 56567 Neuwied. çbuv. Sachverstndiger fr Mauerwerksbau, Betontechnologie und mineralische Baustoffe, Mitglied des Arbeitskreises Sachverstndigenwesen der Ingenieurkammer Rheinland-Pfalz (B I). Vassilev, Todor, Doz. Dr. -Ing., Technische Universitt Dresden, Fakultt Architektur, Lehrstuhl fr Tragwerksplanung, Zellescher Weg 17, 01069 Dresden. Lehre: Grundlagen der Statik und Festigkeitslehre, Tragwerkslehre; Forschung: Computerorientierte Methoden in der Baustatik, Numerische Verfahren im Mauerwerksbau, Materialmodelle, Biegebeanspruchtes Mauerwerk, Stabilittsverhalten – insbesondere Kellermauerwerk (F I).
XXIX
Beitrge frherer Jahrgnge Die Beitrge sind den Rubriken A bis H zugeordnet und innerhalb der jeweiligen Rubrik in der Reihenfolge ihres Erscheinens im Mauerwerk-Kalender aufgelistet. Es sind nur solche Beitrge aufgefhrt, die in diesem Jahrgang nicht enthalten sind. Die Beitrge werden nur in ihrer jeweils letzten Fassung angegeben, es sei denn, dass unter gleichem Titel vom gleichen Autor auch andere Inhalte behandelt werden. Abgedruckt werden hier die Beitrge der letzten sechs Mauerwerk-Kalender 2003–2008. Eine komplette Online-Recherche zum Mauerwerk-Kalender ab Jahrgang 1976 steht im Internet zur Verfgung unter www.ernst-und-sohn.de/kalenderrecherche. Hier kann nach Autor, Stichwort oder Beitrag gesucht werden, außerdem ist eine Suche nach kombinierten Begriffen mçglich.
A
Baustoffe – Bauprodukte
Mçrtel: Teil 2: Putzmçrtel, Wrmedmm-Verbundsysteme, Estrichmçrtel (Riechers) 2003, S. 127 Arten, Klassifizierung, technische Eigenschaften und Kennwerte von Naturstein (Siedel) 2004, S. 5 Festigkeitseigenschaften von Mauerwerk Teil 2: Biegezugfestigkeit (Schmidt, Schubert) 2004, S. 31 Festigkeitseigenschaften von Mauerwerk: Teil 3: Schubfestigkeit von Mauerwerksscheiben (Graubner, Kranzler, Schubert, Simon) 2005, S. 7 Zum Einfluss der Steinformate auf die Mauerwerkdruckfestigkeit – Formfaktoren fr Mauersteine (Beer, Schubert) 2005, S. 89 Mauermçrtel (Riechers) 2005, S. 149 Mauerwerksprodukte mit CE-Zeichen (Schubert, Irmschler) 2006, S. 5 Mçrtel mit CE-Zeichen (Riechers) 2006, S. 17 Ergnzungsbauteile mit CE-Zeichen (Reeh, Schlundt) 2006, S. 25 Festigkeitseigenschaften von Mauerwerk Teil 4: Scherfestigkeit (Brameshuber, Graubohm, Schmidt) 2006, S. 193
Prfverfahren zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften von Mauerwerk (Brameshuber, Schmidt, Graubohm, Beer) 2008, S. 165 Wrmedmmstoffe und Wrmedmmsysteme mit Zulassung – Aktuelle bersicht (Fechner) 2008, S. 193 bersicht Injektionsmçrtel (Kratzsch) 2008, S. 251 Injektionsschaummçrtel (Mielke, Stark) 2008, S. 269
B
Konstruktion – Bauausfhrung – Bauwerkserhaltung
Schadensfreies Konstruieren mit Mauerwerk; Teil 2: Zweischalige Außenwnde (Schubert) 2003, S. 259 Horizontale Bauwerksabdichtungen im Gebudebestand (Weber) 2003, S. 275 Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk; Teil 1: Planung der Maßnahmen (Jger, Burkert) 2004, S. 207 Aussparungen und Schlitze in Mauerwerkswnden Erluterungen und Ergnzungen zum DGfMMerkblatt (Kasten) 2004, S. 251 Verstrkungsmçglichkeiten fr Mauerwerk in stark erdbebengefhrdeten Gebieten (Fouad, Meincke) 2005, S. 185 Vermeiden und Instandsetzen von Rissen in Putzen (Schubert, Schmidt, Fçrster) 2005, S. 209
XXX
Beitrge frherer Jahrgnge
Konstruktionsregeln fr Mauerwerk Teil 1: Mauerwerksarten, Verbnde und Maßordnung (Jger, Pfeifer) 2005, S. 233
Konstruktionsregeln fr Mauerwerk, Teil 4: Abdichtung von erdberhrtem Mauerwerk (Oswald) 2008, S. 353
Ein Bemessungsvorschlag fr die Dehnfugenanordnung bei Verblendschalen aus Sichtmauerwerk (Franke, Stehr) 2005, S. 267
Zur baustatischen Analyse gewçlbter Steinkonstruktionen (Huerta, Kurrer) 2008, S. 373
Konstruktionsregeln fr Mauerwerk, Teil 2: Anschlussdetails (Jger) 2006, S. 231 Putz – Planung, Gestaltung, Ausfhrung (Riechers, Hildebrand) 2006, S. 267 Bauen mit Fertigteilen aus Mauerwerk (Krechting, Figge, Jedamzik) 2006, S. 301 Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 2: Herkçmmliche Bestimmung der Materialkennwerte (Burkert) 2007, S. 27 Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 3: Zerstçrungsfreie Prfung zur Beurteilung von Mauerwerk (Maierhofer) 2007, S. 53 Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 4: Ertchtigung von Mauerwerksbauten gegenber Erdbebeneinwirkungen (Pech, Zach) 2007, S. 75 Befestigungsmittel fr den Mauerwerksbau, Teil 1: Kunststoff- und Injektionsdbel mit nationalen und europischen Zulassungen (Feistel, Scheller) 2007, S. 119 Lehm-Mauerwerk (Minke) 2007, S. 167 Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 5: Vernadeln – Verankern (Berechnung) (Gigla) 2008, S. 281 Verpressen und Injizieren von Mauerwerk (Nodoushani) 2008, S. 319 Konstruktionsregeln fr Mauerwerk, Teil 3: Ausfhrungsbeispiele (Schneider) 2008, S. 329
Lehmmauerwerk zur Ausfachung von Fachwerkbauten (Gerner, Gaul) 2008, S. 423 Befestigungsmittel fr den Mauerwerksbau, Teil 2: Anker, Konsolen und Schienen (Feistel, Scheller) 2008, S. 439
C
Bemessung
Vereinfachte Bemessung von Mauerwerk nach dem Teilsicherheitskonzept (Mann, Jger) 2003, S. 349 Bemessung von Mauerwerk; Beispiele nach DIN 1053-1 und Eurocode 6 (Reeh, Jger) 2003, S. 367 Bemessung von Mauerwerk aus vorgefertigten Tafeln; Bemessungsbeispiele (Reeh, Schlundt, Duensing) 2003, S. 459 Genauere Bemessung von Mauerwerk nach dem Teilsicherheitskonzept (Mann, Jger) 2004, S. 265 Bemessung von Flachstrzen (Schmidt, Schubert, Reeh, Schlundt, Duensing) 2004, S. 275 Numerische Modellierung von Mauerwerk (Schlegel, Rautenstrauch) 2005, S. 365 Rechnerische Schubtragfhigkeit von Mauerwerk – Rechenanstze im Vergleich (Gunkler, Heumann, Becke) 2005, S. 399 Kommentierte Technische Regeln fr den Mauerwerksbau Teil 1: DIN 1053-100: Mauerwerk – Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts – Kommentare und Erluterungen, Wortlaut der Norm (Jger, Pflcke, Schçps) 2006, S. 363
Beitrge frherer Jahrgnge
XXXI
Kommentierte Technische Regeln fr den Mauerwerksbau Teil 2: Richtlinie fr die Herstellung, Bemessung und Ausfhrung von Flachstrzen (Reeh, Schlundt) 2006, S. 433
D
Bemessung von Mauerwerk nach dem Teilsicherheitskonzept – Bemessungsbeispiele nach DIN 1053-100 (Hoffmann) 2007, S. 183
Umweltbezogene Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser (Pawel) 2003, S. 501
Vereinfache Berechnung von Mauerwerk nach DIN EN 1996-3 (Reeh, Schlundt) 2007, S. 227
kologisch-bautechnische Beratung (Rudolphi) 2004, S. 417
Entwurf fr den Nationalen Anhang zur Europischen Mauerwerksnorm DIN EN 1996-1-1 (EC 6-1-1) (Jger) 2007, S. 255 Bemessung von drei- oder vierseitig gehaltenen, flchenbelasteten Mauerwerkswnden (Jger) 2007, S. 273
Bauphysik – Brandschutz
Gesundheitliche Bewertung von Bauprodukten im Hinblick auf die Abgabe flchtiger organischer Verbindungen an die Innenraumluft (Misch) 2003, S. 481
Praktische Anwendung der EnEV 2002 auf Fachwerkhuser im Bestand (Eßmann, Gnßmantel, Geburtig) 2004, S. 441 Mauerwerkspezifische Anwendungsbeispiele zur Energiesparverordnung 2002 (Liersch, Langner) 2005, S. 437
Bemessung von vorspannbarem Mauerwerk – Spiegelung der Regeln von EC 6 (Gunkler, Budelmann, Husemann, Heße) 2007, S. 329
Bauklimatische Software zur Quantifizierung des gekoppelten Wrme- und Feuchtetransports im Mauerwerk (Grunewald, Hupl, Petzold, Ruisinger) 2005, S. 447
Bewehrtes Mauerwerk: Stand der berarbeitung von DIN 1053-3 (Baumgrtel, Grnzer) 2007, S. 367
Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit von Mauerwerk nach DIN 4108-4 (Bender) 2006, S. 445
Nachweis tragender Mauerwerkswnde und Erdbebeneinwirkung nach DIN 4149 in Verbindung mit DIN 1053-100 (Graubner, Kranzler, Spengler) 2007, S. 379
Schallschutz im Mauerwerksbau (Fischer, Scholl) 2007, S. 423
Kommentierte Technische Regeln – DIN EN 1996-1-1: Normentext sowie Kommentare und Erluterungen fr unbewehrtes Mauerwerk (Jger, Hauschild) 2008, S. 457 Festlegung der Teilsicherheitsbeiwerte fr das Material (Nguyen) 2008, S. 527
Die Novelle der Energieeinsparverordnung – EnEV 2007. Chancen fr die bessere Bewertung von Nichtwohngebuden und Einfhrung von Energieausweisen (Hegner) 2007, S. 475 Salze (Klemm) 2008, S. 539 Stand des Brandschutzes im Mauerwerksbau – DIN 4102-4/A1 sowie DIN 4102-22 (Hahn) 2008, S. 577
XXXII
E
Beitrge frherer Jahrgnge
Technisches Regelwerk1)
Mauersteine nach europischer Norm und deren Verwendung nach deutschen Bemessungs- und Ausfhrungsnormen (Rosen) 2003, S. 601 Ausschreibung von Mauerwerk auf der Basis europischer Normen (Neumann) 2003, S. 629 Zum Stand der europischen Bemessungsregeln im Mauerwerksbau – Eurocode 6 (Jger) 2003, S. 637 Zum Stand der europischen brandschutztechnischen Bemessungsregeln fr Mauerwerk – ENV 1996-1-2 (Hahn) 2004, S. 469 Europische Brandschutzklassifizierung (Herzog) 2004, S. 499 Bestimmungen: Hinweise zum bautechnischen Regelwerk und Abdruck ausgewhlter Technischer Baubestimmungen (Irmschler) 2005, S. 523 Stand der berarbeitung von DIN 1053-1 (Jger, Pflcke) 2005, S. 623
F
Forschung2)
Forschungsbericht: Materialuntersuchungen an Mauersteinen aus heutiger Produktion (Marzahn, Kçnig) 2003, S. 841 Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Erdbebentragverhalten unbewehrter Mauerwerksbauten (Zilch, Schermer) 2004, S. 649
1)
2)
Mit dem Mauerwerk-Kalender 2006 sind die bisherigen Kapitel E – Europisches Regelwerk und F – Nationales Regelwerk in einem gemeinsamen Kapitel E – Technisches Regelwerk aufgegangen. Damit wurde der fortschreitenden bernahme des europischen Normenwerks in das deutsche Rechnung getragen. Bis zum Mauerwerk-Kalender 2005 wurde die Forschungs-Rubrik mit G bezeichnet (neue Bezeichnung wegen Fußnote 1).
Bemessung bewehrter Mauerwerkswnde (Graubner, Glock) 2004, S. 665 Erhçhung der Schubtragfhigkeit von KS-Wnden unter Erdbebenlasten durch schlaffbewehrte Betonsttzen in Formsteinen bzw. durch Vorspannung der Wand (tes, Lçring, Elsche) 2004, S. 683 Erhçhung der Erdbebenwiderstandsfhigkeit unbewehrter Mauerwerkswnde mit Hilfe von GAP-Elementen (Fehling, Nejati) 2005, S. 691 Tastversuche an Wnden aus Planfllziegeln unter simulierter Erdbebeneinwirkung (tes, Lçring, Elsche) 2005, S. 699 Modellierung des Wand-Decken-Knotens (Baier) 2007, S. 621 Konstruktion des Wand-Decken-Knotens (Zilch, Schermer, Grabowski, Scheufler) 2007, S. 681 Stand der Untersuchungen und Zwischenergebnisse des Forschungsprojekts ESECMaSE (Gonzlez, Meyer) 2008, S. 727 Experimente im Mauerwerksbau – Versuche an geschosshohen Prfkçrpern (Schermer, Scheufler) 2008, S. 761
H
Software
Software zur Energieeinsparverordnung (Liersch, Langner) 2005, S. 713 Bauklimatische Software zur Qualifizierung des gekoppelten Wrme- und Feuchtetransports in Mauerwerk (Grunewald, Hupl, Petzold, Ruisinger) 2005, S. 447
XXXIII
Abdruck von Technischen Baubestimmungen (letzter Abdruck im Mauerwerk-Kalender in derzeit geltender Fassung)
Mauerwerk DIN 1053-1:1996-11 Mauerwerk; Berechnung und Ausfhrung MK 2005, S. 536 DIN 1053-3:1990-03 Mauerwerk; Bewehrtes Mauerwerk; Berechnung und Ausfhrung MK 2002, S. 739 Richtlinien fr die Bemessung und Ausfhrung von Flachstrzen, Ausgabe August 1977 (berichtigte Fassung Juli 1979). MK 2004, S. 563 (gltig bis zur Regelung ber eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung auf der Basis der berarbeiteten Richtlinie, vgl. MK 2006, Beitrag II im Kapitel C, S. 433; im Entwurf der Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen des DIBt vom September 2008 zur Streichung vorgesehen) DIN 1053-100:2004-02 Mauerwerk – Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts, MK 2006, S. 411, mit eingearbeiteter nderung A1, Ausgabe 2006-01, druckfehlerberichtigt (entspricht Ausgabe 2006-08) Anmerkung: Ausgabe 2007-09 war zum Redaktionsschluss 09/2008 noch nicht bauaufsichtlich eingefhrt und ist bisher noch nicht im Mauerwerk-Kalender abgedruckt.
DIN EN 1996-1-1:2006-01: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-1: Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Deutsche Fassung EN 1996-1-1:2005 MK 2008, S. 457–526: Unbewehrtes Mauerwerk MK 2009, S. 465–496: Bewehrtes Mauerwerk
Mauersteine, Mauermçrtel Die nunmehr geltenden Normen fr Mauersteine, Mauermçrtel und Ergnzungsbauteile sind noch nicht im Mauerwerk-Kalender abgedruckt (siehe MK 2006, Beitrag I im Kapitel A).
A Baustoffe J Bauprodukte I
Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen Peter Schubert, Aachen
II
Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung 29 Roland Hirsch, Berlin
3
A Baustoffe · Bauprodukte
I
3
Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen Peter Schubert, Aachen
1
Vorbemerkung
In zahlreichen Fllen werden Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen und Mauermçrtel bençtigt, die aus Normen oder Richtlinien direkt oder indirekt nicht zu entnehmen sind. Beispiele dafr sind: die rechnerische Beurteilung der Risssicherheit von Mauerwerk, die Analyse von Schadensfllen, Sonderflle fr Tragfhigkeitsnachweise, Forschung und Entwicklung. Im Folgenden werden wesentliche Eigenschaftskennwerte von Mauersteinen, Mauermçrtel und Mauerwerk, die sich vorrangig auf Festigkeitsund Verformungseigenschaften beziehen, jeweils kurz hinsichtlich Bedeutung und Prfverfahren beschrieben und – soweit mçglich und sinnvoll – Zahlenwerte tabellarisch und grafisch angegeben. Zum ersten Mal enthlt dieser Beitrag auch Eigenschaftswerte von Außenputzen. Diese sind vor allem fr die Vertrglichkeit von Putz und Putzgrund zur Vermeidung schdlicher Risse von Bedeutung. Nicht Gegenstand dieses Beitrages sind wrmeund schallschutztechnische Eigenschaftswerte sowie Eigenschaftswerte, die regelmßig im Rahmen von Normen, Zulassungen, Prfzeichen-Prfungen und hnlichem nachzuweisen sind, wie z. B. Druckfestigkeit und Rohdichte. Dieses Kapitel des Mauerwerk-Kalenders ist als stndiger Beitrag, der jhrlich aktualisiert wird, vorgesehen. Hinweise auf hier nicht erfasste Untersuchungsergebnisse werden ausdrcklich erbeten. Beim Quellennachweis fr die Eigenschaftswerte wird jeweils nur auf die wesentlichen Quellen, vor allem auf diejenigen mit umfangreicheren Ergebnisdarstellungen, Bezug genommen. Ein detaillierter Quellennachweis kann angefordert werden.
2
Eigenschaftswerte von Mauersteinen
2.1
Festigkeitseigenschaften
2.1.1 Biegezug-, Spaltzug-, Zugfestigkeit bBZ, bSZ, bZ [1, 39, 54] Bei der blichen Druckbeanspruchung von Mauerwerkbauteilen senkrecht zu den Lagerfugen ist die Zugfestigkeit der Steine in Richtung Steinlnge bzw. -breite von wesentlichem Einfluss auf die Druckfestigkeit des Mauerwerks. Auch die Zug-, Biegezug- und Schubtragfhigkeit von Mauerwerk kçnnen von der Steinzug- bzw. der Steinbiegezugfestigkeit erheblich beeinflusst werden. Ersatzweise fr bZ wird bislang die Druckfestigkeit der Steine ermittelt und fr die Beurteilung der Mauerwerkdruckfestigkeit herangezogen. Die Prfung der Zugfestigkeit ist relativ aufwendig. Eine Prfnorm oder -richtlinie existiert zurzeit nicht (siehe aber [41]). Einfacher, aber z. T. (vor allem bei Lochsteinen) weniger aussagesicher, ist die Prfung der Spaltzugfestigkeit [1]. Meist werden die Mauersteine in Richtung Steinlnge geprft. Wesentliche Eigenschaftsunterschiede zwischen Steinlnge und -breite ergeben sich vor allem bei Lochsteinen mit richtungsorientierten Lochungen. Zugfestigkeitswerte in Richtung Steinbreite liegen nur fr HLz vor (8 Werte, Wertebereich bZ,b/bD = 0,003…0,026, Mittelwert: 0,009). Sinnvollerweise werden die bSZ- bzw. bZ-Werte auf die jeweilige Steindruckfestigkeit (nach Norm ermittelt) bezogen als Verhltniswerte bSZ/bD bzw. bZ/bD angegeben. Vorliegende Verhltniswerte bSZ/bD sind zusammen mit den bZ/bD-Werten in Tabelle 1 angegeben. Fr den Zusammenhang zwischen bZ (in Steinlngsrichtung) und bD (mit Formfaktor) ließen sich folgende Regressionsgleichungen ermitteln:
4
A Baustoffe · Bauprodukte
(1) Kalksandsteine bZ = 0,06 · bD Vollsteine (2DF), NF: Vollsteine mit bZ = 0,05 · bD Griffloch (2DF): Lochsteine (2DF): bZ = 0,04 · bD Fr Prismen mit jeweils Schlankheit l = 3 bis 4 ergab sich bZ = 0,09 · bD (40 Versuchswerte) (2) Mauerziegel
bZ = 0,026 · bD
(3) Leichtbetonsteine V2, Vbl 2 V, Vbl, Hbl ‡ 4 Hbl 2
bZ = 0,105 · bD bZ = 0,062 · bD bZ = 0,086 · bD
(4) Porenbetonsteine bZ = 0,18 · bD Festigkeitsklasse 2: Festigkeitsklassen 4, 6, 8: bZ = 0,09 · bD Fr alle FestigkeitsbZ = 0,10 · bD klassen [65]: Der Verhltniswert bZ/bD – ermittelt jeweils an Zylindern – betrgt im Mittel 0,17, der 5%-Quantilwert ist 0,12.
Folgende weitere Eigenschaftszusammenhnge wurden ermittelt: (1) Kalksandsteine (Prismen) bBZ = 0,16 · bD (Best.: 79 %) bZ = 0,55 · bSZ (Best.: 90 %) bZ = 0,40 · bBZ (Best.: 91 %) (2) Porenbetonsteine bBZ = 0,18 · bD (Anhaltswert) bSZ = 0,27 · bD0,50 bZ = 0,87 · bSZ (Best.: 89 %)
2.1.2 Druckfestigkeit in Richtung Steinlnge bD,l bzw. Steinbreite bD,b Bei einigen Beanspruchungen von Mauerwerkbauteilen bzw. Bauteilbereichen, wie Teilflchenbelastung senkrecht zur Wandebene, Scheibenschub oder Biegung (Biegedruckzone), werden die Mauersteine in Richtung Steinbreite bzw. -lnge auf Druck beansprucht. Bei Steinen mit hohem Lochanteil kçnnen bD,l bzw. bD,b im Extremfall maßgebend fr die Tragfhigkeit werden.
Tabelle 1. Mauersteine; Spaltzugfestigkeit bSZ,l und Zugfestigkeit bZ,l in Richtung Steinlnge bezogen auf die Normdruckfestigkeit bD (ohne Formfaktor) bSZ,l /bD
Mauerstein
KS
bZ,l /bD
n
x
Wertebereich
n
x
Wertebereich
40
0,07
0,04…0,10
15
0,065
0,039…0,081
24
0,045
0,027…0,065
19
0,035
0,026…0,055
KS (GL) KS L
31
0,06
0,03…0,08
Mz
9
0,07
0,05…0,08
9
0,04
0,01…0,08
HLz
29
0,04
0,02…0,09
20
0,03
0,013…0,041
LHLz
–
–
–
54
0,01
0,002…0,019
Hbl
10
0,09
0,07…0,15
8
0,08
0,05…0,13
Hbl 2
10
0,09
0,07…0,15
5
0,09
0,07…0,13
Hbl ‡ 4
10
0,09
0,07…0,15
3
0,07
0,06…0,10
V, Vbl
13
0,11
0,09…0,18
23
0,08
0,04…0,21
V 2, Vbl 2
13
0,11
0,09…0,18
16
0,11
0,06…0,18
V, Vbl ‡ 4
13
0,11
0,09…0,18
7
0,07
0,05…0,09
PB, PP
4
0,09
0,05…0,14
24
0,11
0,06…0,19
PB, PP 2
9
0,15
0,12…0,16
7
0,18
0,13…0,20
PB, PP 4,6,8
9
0,12
0,08…0,15
8
0,11
0,09…0,13
Hbn
3
0,04
0,04…0,05
2
0,08
0,06…0,09
n : Anzahl Versuchswerte; x : Mittelwert; GL: Griffloch
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
5
Tabelle 2. Mauersteine; Druckfestigkeit in Richtung Steinlnge bD,l , Steinbreite bD,b bezogen auf die Normdruckfestigkeit (mit Formfaktor) bD, Auswertung vorliegender deutscher Versuchsergebnisse [2, 33, 37]
a1 = bD,l /bD (oberer Tabellenteil), a2 = bD,b /bD (unterer Tabellenteil) Mauerstein
n
bD Wertebereich N/mm2
a x
min x
max x
– Mz HLz1) HLz2)
2 5 37
21,9/22,7 20…47 7,4…26,
0,67 0,23 0,18
0,64 0,12 0,05
0,70 0,33 0,39
KS KS L
8 7
24,1…36,8 8,9…26,9
0,59 0,40
0,32 0,32
0,75 0,56
V Vbl Hbl
5 5 12
4,1…23,1 2,7… 3,6 2,5… 7,9
0,75 0,90 0,61
0,61 0,36 0,35
0,83 1,13 0,81
Hbn
1
15,8
0,46
–
–
PB, PP
15
2,3… 9,4
0,70
0,50
0,92
Mz HLz
2 6
21,9/22,7 17,4…82,0
0,74 0,44
0,73 0,20
0,75 0,65
KS KS L
2 2
24,1…31,4 8,9…26,9
0,69 0,67
0,56 0,55
0,83 0,79
PB, PP
2
3,5… 8,1
0,79
0,56
1,01
n : Anzahl der Versuchsserien; x : Mittelwert; min x, max x : Kleinst-, Grçßtwert 1) Trockenrohdichte rd > 1,0 kg/dm3 2) rd £ 1,0 kg/dm3
Wie bei der Steinzugfestigkeit ist es auch hier sinnvoll, bD,l und bD,b bezogen auf die nach Norm ermittelte Druckfestigkeit bD als Verhltniswerte bD,l/bD bzw. bD,b/bD anzugeben. Die Tabelle 2 enthlt im Wesentlichen die in [2, 33, 37] erfassten und ausgewerteten Verhltniswerte. Sie sind in den Bildern 1 a bis 1 d dargestellt. Bei der Normdruckfestigkeit wurde der Formfaktor bercksichtigt. Fr Porenbetonsteine ergab sich der Zusammenhang (s. auch Bild 1 c) bD,l/bD = 0,91– 0,04 · bD (Best.: 70 %), d. h. der Verhltniswert nimmt mit zunehmender Steindruckfestigkeit ab. Er betrgt im Mittel 0,8; 0,7; 0,6 fr die Steinfestigkeitsklassen 2, 4, 6.
2.2
Verformungseigenschaften
2.2.1 Druck-E-Modul ED Der E-Modul ist als Sekantenmodul bei 1/3 der Hçchstspannung (Druckspannung senkrecht zu
den Lagerfugen) und einmaliger Belastung definiert max s D ED ¼ 3 el mit
el Lngsdehnung bei 1/3 max sD Es liegen nur wenige Versuchswerte vor. Fr Kalksandsteine ergibt sich aus 12 Einzelwerten fr Prismen: ED;l ¼ 230 b D
2.2.2 Querdehnungsmodul Eq Der Querdehnungsmodul ist der Sekantenmodul bei einer Druckspannung (senkrecht zur Lagerfuge – Steinlagerflche) von rd. 1/3 der Hçchstspannung (Druckfestigkeit), wobei die Spannung auf die zugehçrige, in Richung Steinlnge oder -breite gemessene Querdehnung eq,l bzw. eq,b bezogen wird:
6
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 1. Mauersteine; Verhltniswert Lngsdruckfestigkeit/Normdruckfestigkeit bD,l,st /bD,st in Abhngigkeit von der Normdruckfestigkeit. a) Leichthochlochziegel, b) Kalksandvollsteine, Kalksandlochsteine, c) Porenbeton-Blocksteine, Porenbeton-Plansteine, d) Leichtbetonsteine, Betonsteine
Eq;l ¼
max s D max s D bzw. Eq;b ¼ 3 e q;l 3 e q;b
Der Querdehnungsmodul beeinflusst zusammen mit dem Querverformungsverhalten (Querdehnungsmodul) des Mçrtels die Druckfestigkeit des Mauerwerks. Gnstig ist es, wenn der QuerTabelle 3. Mauersteine; Querdehnungsmodul Eq,l in 103 N/mm2, Querdehnungszahl m, Anhaltswerte [3, 4, 34, 35] Eq,l
Mauerstein
Festigkeitsklasse
n
Wertebereich
Hbl, Vbl
2… 6
8
3,6…20
PB, PP
2… 6
7
5,6…25
KS, KS L, KSHbl
8…28
12
12 …100
6 8 12 48
4 8 4 –
2,7…40 12 …59 31 …55 133
HLz
n : Anzahl Versuchswerte
m
0,08…0,11
0,11…0,20
dehnungsmodul des Steines gleichgroß oder etwas kleiner als der des Mçrtels ist. Die Ermittlung von Eq ist schwierig und erfolgt bisher an in der Lagerflche miteinander verklebten Mauersteinen. Die vorliegenden Werte fr Eq,l sowie die Querdehnungszahl m enthlt Tabelle 3. Zwischen Eq und bD,st (mit Formfaktor) ergaben sich folgende Zusammenhnge: • Mauerziegel: Eq = 2810 · bD,st0,93 (Best.: 89 %) • Leichtbetonsteine: (Best.: 88 %) Eq = 2790 · bD,st
2.2.3 Zug-E-Modul EZ Der Zusammenhang zwischen EZ und bZ wurde fr Kalksandsteine (Prismen) zu (Best.: 95 %) EZ = 5800 · bZ0,73 ermittelt. Fr Leichtbetonsteine (V, Vbl, Hbl) – Prfung in Steinlngsrichtung – und Steinprismen (35 Einzelwerte) ergab sich (Best.: 77 %) EZ = 6000 · bZ Fr Porenbetonsteine (21 Mittelwerte) ergab sich (Best.: 81 %) EZ = 2900 · bZ0,80
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
2.2.4 Dehnung bei Hçchstspannung eu,D ; eu,Z Fr Porenbetonsteine wurden folgende Werte in mm/m ermittelt: • eu,D Mittelwert: 2,87, • eu,Z Mittelwert: 0,35,
Wertebereich: 2,3…3,74 Wertebereich: 0,28…0,44
2.2.5 Feuchtedehnung (Schwinden, Quellen), Kriechen, Wrmedehnung Schwindendwerte und Wrmedehnungskoeffizienten sind in [36, 46] angegeben (siehe auch Abschnitt 5.2.4 und Tabellen 11a bis 11d). Bei Mauerwerk aus großformatigen Mauersteinen, Elementen entsprechen diese Eigenschaftswerte der Mauersteine in guter Nherung denen des Mauerwerks. Fr Porenbetonsteine wurden folgende Werte ermittelt (Mittelwerte, Anhaltswerte): Endkriechzahl j 1 = 0,6 Endschwindwert e s 1 = 0,2 mm/m Max. Quelldehnung max e q = 0,2 mm/m
3.1.2 Scherfestigkeit bS Die Scherfestigkeit von Mauermçrtel ist definiert als maximale Spannung bei einschnittiger Scherbeanspruchung. Ein genormtes Prfverfahren existiert nicht. blicherweise wird die Scherfestigkeit an nach DIN 18 555 bzw. DIN EN 1015 hergestellten Mçrtelprismen 160 mm 40 mm 40 mm geprft. Dabei wird das Prisma senkrecht zur Prismenlngsachse auf Scheren beansprucht. Die Scherfestigkeit von Mauermçrtel ist z. B. von Interesse bei der rechnerischen Bercksichtigung von mit Mauermçrtel verfllten Mauersteinkanlen (Verfllziegel-Mauerwerk) und beim rechnerischen Nachweis von Verankerungen mit Haken, z. B. bei zweischaligem Mauerwerk. Mit den fr diese Auswertung vorliegenden 11 Versuchswerten fr Werk-Trockenmçrtel, WerkFrischmçrtel und Rezeptmçrtel ergeben sich folgende Zusammenhnge zwischen Scherfestigkeit bS und der Normdruckfestigkeit bD (Bereich fr bD: 4 bis 18 N/mm2)
bS = 0,55 · bD0,68 bS = 0,25 · bD
3.2
3
Eigenschaftswerte von Mauermçrteln
3.1
Festigkeitseigenschaften
3.1.1 Zugfestigkeit bZ Fr Normalmçrtel ergab sich mit 33 Versuchswerten (Mittelwerte) der folgende Zusammenhang zur Druckfestigkeit bD
bZ = 0,11 · bD
(Best.: 91 %)
7
(Best.: 89 %) (Best.: 76 %)
Verformungseigenschaften
3.2.1 E-Modul (Lngsdehnungsmodul) El Der E-Modul El ist wie in Abschnitt 2.2.1 definiert. Er wird i. d. R. nach DIN 18 555-4 [6] zusammen mit dem Querdehnungsmodul ermittelt. Nach den vorliegenden Versuchsergebnissen lassen sich folgende Beziehungen zwischen El und der Normdruckfestigkeit bD angeben [7] (s. auch Bild 2). a) Normalmçrtel El = 2100 · bD0,7
Bild 2. Mauermçrtel; Lngsdehnungsmodul El in Abhngigkeit von der Normdruckfestigkeit bD. a) Normalmçrtel, b) Leichtmçrtel; Zuschlag Naturbims l, Zuschlag Blhton g, Zuschlag Perlite h
8
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 3. Mauermçrtel; Querdehnungsmodul Eq in Abhngigkeit von der Normdruckfestigkeit bD. a) Normalmçrtel, b) Leichtmçrtel; Zuschlag Naturbims l, Zuschlag Blhton g, Zuschlag Perlite h
b) Leichtmçrtel mit Blhtonzuschlag El = 1200 · bD0,6 c) Leichtmçrtel mit Perlitezuschlag El = 1200 · bD0,4
3.2.2 Querdehnungsmodul Eq Der Querdehnungsmodul ist wie bei den Mauersteinen (s. Abschnitt 2.2.2) als Sekantenmodul aus 1/3 der maximalen Druckspannung und der zugehçrigen Querdehnung eq definiert. Er wird an Mçrtelprismen nach DIN 18 555-4 [6] ermittelt und kennzeichnet das Querverformungsverhalten des Mauermçrtels. Ist der Querdehnungsmodul des Mçrtels deutlich kleiner als der des Steines, so entstehen durch die grçßere Querverformbarkeit des Lagerfugenmçrtels zustzliche Querzugspannungen im Stein, wodurch die Mauerwerkdruckfestigkeit verringert werden kann. Dies ist besonders bei leichten Leichtmçrteln mit sehr verformbaren Zuschlgen der Fall. Ein Zusammenhang zwischen Eq und der Normendruckfestigkeit bD kann jeweils nur fr Mçrtel mit gleicher Zuschlagart (gefgedichter Sand, Blhton, Naturbims, Perlite usw.) erwartet werden (Bild 3). In der Tabelle 4 sind Eq-Werte angegeben.
3.2.3 Feuchtedehnung (Schwinden es) Das Schwinden des Mauermçrtels kann die Risssicherheit von Mauerwerk beeinflussen. Schnelles und großes Schwinden fhrt gelegentlich im oberflchennahen Bereich zum Ablçsen des Fugenmçrtels vom Mauerstein. Das Schwinden kann nach DIN 52 450 [8] an gesondert in Stahlschalung hergestellten Mçrtelprismen ermittelt
Tabelle 4. Mauermçrtel; Querdehnungsmodul Eq [5] Mçrtelart
rd
n
kg/dm Normalmçrtel
bD 3
Eq 2
3
N/mm
10 N/mm2
49
1,1…1,9
1,5…24
1,2…116
Dnnbettmçrtel
5
1,4…1,6
14 …21
36 …49
Leichtmçrtel LM 21 (Zuschlag, Polystyrol, Perlite, Naturbims)
23
Leichtmçrtel LM 36 (Zuschlag, Natur- 36 bims, Blhton, Blhschiefer)
0,6…0,8 8,4…11,6
6,7…15
0,8…1,2
16 … 48
4,0…21
n : Anzahl Versuchswerte rd: Trockenrohdichte bD: Normdruckfestigkeit
Tabelle 5. Mauermçrtel; Endschwindwerte e s ¥, Normalmçrtel [9] Relative Luftfeuchte %
Rechenwerte
Wertebereich mm/m
30
1,2
0,7…2,0
50
0,9
0,5…1,5
65
0,8
0,5…1,5
80
0,5
0,2…1,0
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
werden. Der Mçrtel im Mauerwerk schwindet i. d. R. weniger, weil der Mauerstein dem Mçrtel einen Teil des Anmachwassers entzieht. Quantitative Aussagen dazu liegen bislang nicht vor. Schwindwerte es ¥ (rechnerische Endwerte) fr Normalmauermçrtel sind in der Tabelle 5 in Abhngigkeit von der relativen Luftfeuchte des Schwindklimas angegeben. Die es ¥-Werte von Leichtmçrteln kçnnen je nach verwendetem Leichtzuschlag bis etwa doppelt so groß sein.
Das Kriechen kann wie das Schwinden die Risssicherheit von Mauerwerk beeinflussen. Es wird
Tabelle 6 a. Stein/Mçrtel; Haftscherfestigkeit bHS in N/mm2, Steine lufttrocken, Normalmçrtel – Anhaltswerte Mauerstein
in analoger Weise wie bei Beton ermittelt. Fr im Alter von 7 d mit einer Kriechspannung von etwa 1/3 der Prismendruckfestigkeit belastete Mçrtelprfkçrper ergaben sich Endkriechzahlen j¥ im Bereich von rd. 5 bis 15, im Mittel von etwa 10 [10]. Auch hier gilt – wie beim Schwinden – dass sich das Kriechen des Mçrtels im Mauerwerk wesentlich von dem der Mçrtelprismen unterscheiden kann.
4
3.2.4 Kriechen (Kriechzahl u)
Mçrtelgruppe II
IIa
III
IIIa
Mz
0,4
0,5
0,7
1,0
HLz, LHLz
0,4
0,5
0,7
1,0
KS, KS L
0,15
0,20
0,30
0,40
Hbl, V, Vbl
0,4
0,6
0,7
0,9
PB
0,1
0,15
0,2
0,25
9
Verbundeigenschaften Stein/Mçrtel; Haftscherfestigkeit bHS, Haftzugfestigkeit bHZ
Die Haftscherfestigkeit zwischen Mçrtel und Stein beeinflusst vor allem die Zug-, Biegezugund Schubtragfhigkeit von Mauerwerk [12]. Als Mçrteleigenschaft wird sie nach DIN 18 555-5 [11] bestimmt. Fr die Ermittlung von bHS verschiedener Stein-Mçrtel-Kombinationen empfiehlt sich die Prfung nach DIN EN 1052-3 [43]. Die Haftscherfestigkeit wird sehr stark von Mçrtelart, -zusammensetzung, Steinart und dem Feuchtezustand der Steine beeinflusst. Anhaltswerte bHS fr Stein-Mçrtel-Kombinationen mit Normalmçrtel enthlt die Tabelle 6 a. Bei Verwendung von Dnnbettmçrtel ergeben sich meist bHS-Werte im Bereich von 0,5 bis 1,5 N/mm2 (s. auch Tabelle 6 b). Mit Leichtmçrtel werden berwiegend die bHSWerte von Normalmçrtel MG II und IIa in Tabelle 6 a erreicht.
Tabelle 6 b. Stein/Mçrtel; Haftscherfestigkeit bHS – Dnnbettmçrtel; geprft nach DIN 18 555-5 Mauerstein Art
bN,st
n
hm M.- %
x
min x
max x
v %
Versagensart
2
N/mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Porenbeton-Plansteine
2, 4, 6, 8
34
2 bis 45
0,75
0,30
1,28
–
meist Stein
12, 20
13 (136)
3 bis 12
1,27
0,66
1,71
37
meist Fuge/Stein
2, 4
7 (63)
< 25
1,70
0,68
2,57
51
meist Stein
6
1 (10)
0,3
0,63
–
–
–
Stein
Kalksandsteine – Vollsteine – Planelemente Leichtbetonsteine – Vollsteine – Vollblçcke Leichthochloch-Ziegel
bN,st Festigkeitsklasse Mauerstein, n : Anzahl der Versuchsserien, ( ) Anzahl der Einzelwerte hm Feuchtegehalt der Mauersteine, x : Mittelwert; min x, max x : Kleinst-, Grçßtwert v Variationskoeffizient
10
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 6 c. Stein/Mçrtel; Haftzugfestigkeit bHZ; Prfalter i. Allg. mind. 14 d Mauerstein
Mauermçrtel
max x
2
3
4
5
6
7
8
l
NM IIa
Z
16
0,48
4)
4)
l, f
NM IIa
BW
5
0,44
0,23
0,58
0,07
4)
4)
0,17
4)
4)
KS-PE PP
4)
min x
1
KS
3)
x
Feuchtezustand1)
l f
2)
n
Art
HLz
1)
Prfverfahren2)
N/mm2
LM 21 LM 21
BW
2
BW
2
l
DM
BW
3 (15)
0,19
0,10
0,32
l
NM IIa
BW
2
0,14
4)
4)
f
NM IIa
BW
1
0,42
4)
4)
l, f
DM
BW
20
0,61
0,43
4)
l
DM
Z
4 (17)
0,42
0,24
0,82
l
DM
Z
5
0,67
0,49
0,82
l
DM
Z
53)
0,29
0,26
0,36
l, f
DM
Z
14
0,37
0,25
0,50
l, f : lufttrocken, feucht; KA: keine Angabe Z: zentrisch (SM 3 in [41]); BW: Bond-Wrench (SM 4 in [41]) Prfalter unter 14 d Keine Angabe von Einzelwerten
n : Anzahl der Versuchsserien ( ) Anzahl der Einzelwerte x, min x, max x : Mittelwert, Kleinstwert, Grçßtwert
Die Haftzugfestigkeit zwischen Mçrtel und Stein beeinflusst vor allem die Zug- und Biegezugfestigkeit von Mauerwerk bei vorwiegender Zugbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen. Eine deutsche Prfnorm bzw. -richtlinie existiert derzeit nicht. Zwei hufig angewendete Prfverfahren – die zentrische Beanspruchung und das so genannte bond-wrench-Prfverfahren – sind in [41] (s. auch [44]) beschrieben. Zur Haftzugfestigkeit liegen nur wenige Versuchswerte vor, sie sind in der Tabelle 6 c zusammengestellt.
wurden. Aus diesen Untersuchungsergebnissen kann die Mauerwerkdruckfestigkeit mit Hilfe der folgenden empirischen Beziehung berechnet werden.
5
Eigenschaftswerte von Mauerwerk
5.1
Festigkeitseigenschaften
Diese Gleichung wird seit vielen Jahren angewendet und ist auch Grundgleichung in der europischen Mauerwerknorm DIN EN 1996-1-1 [14]. Der Zusammenhang zwischen Mauerwerk-, Mauerstein- und Mçrteldruckfestigkeit wird mit dieser einfachen Beziehung recht gut und zutreffend beschrieben. Fr eine Mçrteldruckfestigkeit bD,mç = 0 gilt die Beziehung allerdings nicht, denn fr diesen Fall ergibt sich tatschlich – im Gegensatz zu bD,mw aus der Gleichung – noch eine gewisse Mauerwerkdruckfestigkeit, wie aus entsprechenden Untersuchungen bekannt. Dies ist
5.1.1 Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen 5.1.1.1 Druckfestigkeit bD Fr viele Mauerstein-Mauermçrtel-Kombinationen liegen heute zahlreiche Versuchsergebnisse ber die Mauerwerkdruckfestigkeit vor, die im Wesentlichen in Forschungsarbeiten ermittelt
bD,mw = a · b bD;st · b cD;m¨o mit bD,mw Mauerwerkdruckfestigkeit bD,st Steindruckfestigkeit, ermittelt nach der jeweiligen Mauersteinnorm bzw. Zulassung bD,mç Mçrteldruckfestigkeit, ermittelt nach DIN 18 555-3 [13] bzw. DIN EN 1015-11 [55]
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
11
Tabelle 7 a. Rechenanstze zur Bestimmung der mittleren Mauerwerkdruckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen, b D;mw = a · b bD;st · b cD;mo¨ (Schlankheit l = 10, Steindruckfestigkeit mit Formfaktor) n
a
b
c
BEST %
Quelle
4
5
6
7
8
9
DM
35
0,85
0,84
0
97
[16]
LM
80
0,85
0,58
0,15
82
Mauerwerk Mauersteine
Mçrtel
Art
Sorte
1
2
V, Vbl, Hbl
Leichtbetonsteine
3
NM
167
0,82
0,73
0,07
87
V, Vbl
LM
21
0,70
0,66
0,16
76
Hbl
LM
59
0,86
0,57
0,14
83
V, Vbl
NM
61
0,85
0,72
0,09
94
Hbl
NM
106
0,89
0,69
0,05
78
V, Vbl
DM
20
0,63
1,00
0
97
140
0,98
0,68
0,02
67
0,99
0,69
0
64
0,80
0,64
0,09
–1)
0,99
0,64
0
–1)
0,63
1,00
0
94
0,83
0,86
0
96
NM PB Porenbetonsteine
Normalbetonsteine
Kalksandsteine
17 LM
PP
DM
162
Hbn
NM
15
0,03
1,82
0,23
88
KS (Vollsteine)
NM
276
0,70
0,74
0,21
81
KS (Blocksteine)
NM
24
0,44
0,92
0,17
96
KS L (Lochsteine)
NM
108
0,85
0,57
0,20
66
KS L (Hohlblocksteine)
NM
70
0,99
0,64
0,05
72
KS (Blocksteine, Planelemente)
DM
66
0,53
1,00
0
70
55
0,73
0,73
0,16
(52)
342
0,55
0,56
0,46
88
DM
9
0,75
0,72
0
78
LM 21
17
0,67
0,50
0,05
(41)
LM 21
17
0,18
1,00
0
(46)
LM 36
13
0,47
0,82
0
70
LM 36
13
0,28
1,00
0
67
NM
28
0,26
0,82
0,42
77
Mz HLz
Mauerziegel Leichthochlochziegel
1)
NM
Zu wenig Versuchswerte
jedoch fr die praktische Anwendung der Gleichung kaum von Bedeutung. Die derzeit verfgbaren bekannten Gleichungen fr verschiedene Mauerstein-Mauermçrtel-Kom-
[17]
[49]
[17]
[50]
[19]
[49] [19]
[42] [49]
n : Anzahl der Versuchswerte BEST: Bestimmtheitsmaß
binationen sind in der Tabelle 7 a zusammengestellt. Zur Charakterisierung der Aussagesicherheit der Gleichung bzw. der Streuung der Versuchswerte ist das Bestimmtheitsmaß mit an-
12
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 4 a. Mittlere Druckfestigkeit von Mauerwerk (Schlankheit l = 10) bD,mw in Abhngigkeit von der Mauersteindruckfestigkeit (mit Formfaktor) bD,st ; Normalmçrtel MG IIa
Bild 4 b. Mittlere Druckfestigkeit von Mauerwerk (Schlankheit l = 10) bD,mw in Abhngigkeit von der Mauersteindruckfestigkeit (mit Formfaktor) bD,st ; Normalmçrtel MG III
Bild 4 c. Mittlere Druckfestigkeit von Mauerwerk (Schlankheit l = 10) bD,mw in Abhngigkeit von der Mauersteindruckfestigkeit (mit Formfaktor) bD,st ; Leichtmçrtel LM 21, LM 36
Bild 4 d. Mittlere Druckfestigkeit von Mauerwerk (Schlankheit l = 10) bD,mw in Abhngigkeit von der Mauersteindruckfestigkeit (mit Formfaktor) bD,st ; Plansteine, Dnnbettmçrtel
gegeben. Auch die jeweils mitangefhrte Anzahl der Versuchswerte gibt einen Hinweis auf die Aussagesicherheit der Gleichungen. In den Bildern 4 a bis d sind Zusammenhnge zwischen Mauerwerk- und Mauersteindruckfestigkeit unter Bezug auf die Gleichungen in Tabelle 7 a dargestellt.
5.1.1.2 Rissspannung rR Nherungsweise kann die Rissspannung sR der Spannung beim kleinsten Volumen des Prfkçrpers gleichgesetzt und als Verhltniswert kR = sR/bD,mw angegeben werden. In [26] wurden fr Mauerwerk mit Normalmçrtel kR-Werte von rd. 0,3 bis 1,0 ermittelt. Die Mittelwerte fr die verschiedenen Steinsorten liegen zwischen rd. 0,6 und 0,8.
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
Fr Mauerwerk aus HLz und verschiedenen Leichtmçrteln ergaben sich kR-Werte von 0,7 bis 1,0 im Mittel von rd. 0,9. Fr Kalksandsteinmauerwerk mit Dnnbettmçrtel wurden kR-Werte bei ersten sichtbaren Rissen von im Mittel 0,8 (KSL) und 0,9 (KS) bestimmt.
5.1.2 Druckbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen 5.1.2.1 Druckfestigkeit bD,p Die Lngsdruckfestigkeit von Mauerwerk wird u. a. fr die Bemessung von Mauerwerk auf Biegedruck parallel zu den Lagerfugen bençtigt. Sie wird an kleinen Mauerwerkwnden analog DIN 18 554-1 bzw. DIN EN 1052-1 ermittelt, wobei die Mauerwerkprfkçrper fr die Prfung um 90 gedreht werden. bliche Prfkçrper bestehen aus 4 Steinschichten bzw. 4 Steinschichten mit jeweils einer in der Steinhçhe halbierten Randschicht. Die Beanspruchung erfolgt zentrisch und parallel zu den Lagerfugen. Wegen des erhçhten Prfaufwandes und der gegenber der Druckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen geringeren Bedeutung wurden bislang wenige Druckfestigkeitsversuche durchgefhrt. Die zusammengefassten Ergebnisse enthlt die Tabelle 7 b. Eine ausfhrlichere Darstellung findet sich in [51]. Da in vielen Fllen nur die Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen bestimmt wurde, der Verhltniswert Druckfestigkeit parallel und senkrecht zu den Lagerfugen jedoch von großem Interesse ist, wurde in diesen Fllen die Druckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen rechnerisch mit den Gleichungen aus Tabelle 7 a ermittelt. Wie die so bestimmten Verhltniswerte in Spalte 12 der Tabelle 7 b zeigen, beeinflusst die Ausfhrung der Stoßfugen die Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen ganz erheblich. Bei unvermçrtelten Stoßfugen und dem i. d. R. nicht kraftschlssigen Kontakt der Steinstoßflchen mssen die Druckspannungen des Mauerwerks im Stoßfugenbereich ber die Lagerfugen bertragen werden. In den, allerdings wenigen, vergleichbaren Fllen, ist die Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen deshalb bei unvermçrtelten Stoßfugen deutlich geringer als bei vermçrtelten Stoßfugen.
5.1.3 Zugfestigkeit bZ Die Zugfestigkeit ist maßgebend fr die zulssige Beanspruchbarkeit des Mauerwerks auf Zug und meistens auch fr dessen Risssicherheit.
13
Die Zugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen bZ,p kann nherungsweise aus den Versagensfllen „Steinzugfestigkeit“ bZ,st und „Haftscherfestigkeit“ bHS errechnet werden, wobei der kleinere der beiden Werte anzusetzen ist: 1 a) b Z;p;1 ¼ 0; 5 b Z;st 1 þ d f =hst €u b) b Z;p;2 ¼ b HS hst þ d f mit df Lagerfugendicke hst Steinhçhe berbindemaß Nicht bercksichtigt ist hierbei der Einfluss von Druckspannungen senkrecht zu den Lagerfugen. Bei Mauerwerk mit unvermçrtelten Stoßfugen kçnnen die im Bereich der Stoßfugen auftretenden Spannungsspitzen zu deutlich verringerter Zugfestigkeit fhren. Die versuchsmßige Ermittlung der Mauerwerkzugfestigkeit ist aufwendig, ein Prfverfahren ist in [41] – MW4 – beschrieben. Eine Prfnorm bzw. -richtlinie existiert derzeit nicht. Vorliegende Versuchswerte enthlt die Tabelle 8 a. Fr die Zugfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen bZ,s liegen bislang zu wenige Versuchswerte vor.
5.1.4 Biegezugfestigkeit bBZ Die Biegezugfestigkeit von Mauerwerk ist bei allen, auf Biegung beanspruchten Bauteilen aus Mauerwerk von Bedeutung. Dies sind z. B. Verblendschalen von zweischaligen Außenwnden und Ausfachungen, die durch Windlasten beansprucht werden, sowie auf Erddruck beanspruchte Kellerwnde aus Mauerwerk. Unterschieden wird zwischen der Biegezugfestigkeit parallel und senkrecht zu den Lagerfugen. Die Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen wird im Wesentlichen durch die Verbundfestigkeit zwischen Mauermçrtel und Mauerstein (Haftscherfestigkeit), die Mauerstein-Biegezugfestigkeit bzw. Mauerstein-Lngsdruckfestigkeit (Biegedruckzone), das berbindemaß sowie die Ausfhrung der Stoßfugen (vermçrtelt, unvermçrtelt) beeinflusst. Fr die Biegezugfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen sind in den meisten Fllen die Haftzug- bzw. „Biege-Haftzugfestigkeit“ zwischen Lagerfugenmçrtel und Mauerstein senkrecht zu den Lagerfugen maßgebend. Nur bei sehr hoher Verbundfestigkeit – z. B. bei Dnnbettmauerwerk – kann die Stein-Biegezugfestigkeit in Richtung Steinhçhe entscheidend sein.
14
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 7 b. Mauerwerk; Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen bD,p (Lngsdruckfestigkeit) in N/mm2 [51] Mauerstein Art, Sorte 1
HLz
KS
Festigkeitsklasse
Rohdichteklasse
Mauermçrtel Lochanteil ( %)
b D;p bD
Art
6
2
3
4
5
12
1,4
KA
–
20
1,0
28
1,0
53 53 41
0,184
7
IIa
–
III
Mauerwerk Stoßfugen1)
11
12
–
0,27
0,42
vm
1,56
1,50; 1,56; 1,61
–
0,16
um
1,13
1,00; 1,09; 1,31
–
0,12
vm
II
vm
20
1,8
0
0,959
DM
III
um
NM
IIa
12
b D;p cal b D
10
NM
KSL
b D;p bD
9
–
0,356
Einzelwerte
2,6
KA
37
x
8
1,8
1,4
bD,p
vm
12
12
3,5
–
0,37
0,22
6,3
–
0,71
0,72
5,5
5,4; 5,5; 5,6
0,52
0,63
0,62
0,56; 0,63; 0,68
–
0,04
um
1,42
1,28; 1,41; 1,56
–
0,22
vm
3,01
2,66; 2,69; 3,67
–
0,47 0,24
DM
III
um
2,21
1,93; 2,33; 2,38
–
NM
III
um
1,86
1,74; 1,75; 2,08
–
0,28
III
vm
7,5
–
0,71
0,62
vm
3,58
3,48; 3,55; 3,71
–
0,41
vm
4,27
3,73; 4,81
–
0,48
1,6
20
–
NM
1,6
23
0,393
NM
1,8
8
0,647
2
0,5
–
0,839
DM
III
vm
2,34
2,14; 2,43; 2,47
–
0,84
4
0,8
–
–
DM
III
vm
4,0
–
1,18
1,06
12(20)
PP
NM
Gruppe
IIa
6
0,7
–
0,580
DM
III
vm
3,57
3,52; 3,59; 3,60
–
0,63
Vbl
2
0,5
10
0,654
LM
21
vm
1,73
1,67; 1,73; 1,79
–
0,92
V (NB)
8
1,6
–
–
NM
II
vm
7,0
–
1,08
1,24
Hbl, 3K
4
0,9
26
0,620
NM
IIa
vm
1,79
1,61; 1,81; 1,96
–
0,49
Hbl, 2K
4
0,9
32
0,772
NM
IIa
um
3,36
3,19; 3,43; 3,46
–
0,84
1)
vm, um: vermçrtelt, unvermçrtelt NB: Naturbims x: Mittelwert; bD, cal bD: Druckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen; bD: Versuchswerte; cal bD: berechnet mit Gleichungen aus Tabelle 7a KA: keine Angabe
hnlich wie bei der Druckfestigkeitsprfung von Mauerwerk, die an kleinen, reprsentativen Wandwerkkçrpern durchgefhrt wird, erfolgt auch die Biegezugprfung an kleinen Mauerwerkkçrpern. Dabei werden die einachsigen Biegezugfestigkeiten parallel und senkrecht zu den Lagerfugen an jeweils gesonderten Prfkçrpern ermittelt (s. dazu [40]). Eine deutsche Prfnorm fr die Bestimmung der Biegezugfestigkeit existiert nicht, in der europischen Norm DIN EN 1052-2 [45] ist die Biegezugfestigkeitsprfung an solchen kleinen wandartigen Mauerwerkkçrpern zusammen mit der Auswertung und Bewertung der Versuchsergebnisse beschrieben.
Die so ermittelten Biegezugfestigkeitswerte sind – nach entsprechender sicherheitsbezogener Bewertung – im Eurocode 6, DIN EN 1996-1-1 [14] eine mçgliche Grundlage fr die Bestimmung der Biegetragfhigkeit von Mauerwerk. In [40] und [53] wurden alle derzeit verfgbaren Versuchsergebnisse von Biegezugprfungen an kleinen wandartigen Prfkçrpern (analog DIN EN 1052-2) erfasst, zusammengestellt und ausgewertet. Wegen der Vielzahl von Einflussgrçßen streuen die Versuchsergebnisse im Allgemeinen sehr. Es erscheint deshalb an dieser Stelle derzeit nicht sinnvoll, diese Versuchsergbnisse im Einzelnen aufzufhren, dazu wird auf [40] und [53] verwiesen.
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
15
Tabelle 8 a. Mauerwerk; Zugfestigkeit bZ,p in N/mm2 (Zugbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen) [21, 22] Mauerstein Art, Sorte
Format
Mauermçrtel Festigkeitsklasse
Art
Gruppe
SF
n
b Z,p (Mittelwerte bzw. Einzelwerte)
Mz, KMz HLz HLz
NF 2DF 2DF
28, 60 12 60
NM NM NM
IIa, IIIa II…III III
vm vm vm
5 8 3
0,45; 0,51 0,12; 0,20; 0,20 0,82
KS, KS L KS
2DF, 5DF 2DF
12…36 20
NM DM
II…III III
vm, um vm
18 2
0,07…0,24 0,65
PB PP PP
2DF 2DF, 16DF 2DF
2, 6 2 2
NM DM DM
IIa, IIIa III III
vm um vm
6 3 1
0,09; 0,12 0,04…0,10 0,16
Vbl V, Vbl V V
10DF 2DF, 8DF 2DF 2DF
2 2 2 12
LM21 NM DM NM
III II, IIa III IIIa
um vm vm, um vm
1 5 2 3
0,03 0,16; 0,18; 0,26 0,25; 0,21 0,58
NM: Normalmçrtel, DM: Dnnbettmçrtel, LM: Leichtmçrtel, SF: Stoßfugen vm: vermçrtelt, um: unvermçrtelt, n : Anzahl der Einzelwerte
Tabelle 8 b. Mauerwerk; Biegezugfestigkeit bBZ,p (parallel zu den Lagerfugen – p) und bBZ,s (senkrecht zu den Lagerfugen – s) in N/mm2 – Dnnbettmauerwerk [40, 53] Stoßfugen1)
Mauerstein
p, s
n
x
Wertebereich
b BZ;p b
Art, Sorte
Festigkeitsklasse
1
2
3
4
5
6
7
8
LHlz (rN £ 1,00)
8,12 8,12
um um
p s
2 3
0,21 0,28
0,20; 0,22 0,26…0,30
0,78 –
KS, KS-PE
12, 20 28 8…28
vm vm um um/vm
p p p s
6 2 11 8
0,51 1,05 (0,71) 0,56
0,36…0,69 0,96; 1,14 (0,22); 0,38…0,97 0,35…0,73
– – – –
KS L
12
vm um vm
p p s
4 4 4
0,48 0,25 0,34
0,45…0,51 0,29…0,35 0,23…0,48
1,41 – –
PP
2 4…8 2, 4 2…8
vm vm um vm, um
p p p s
3 7 6 23
0,23 0,45 0,20 0,40
0,22…0,23 0,28…0,64 0,16…0,24 0,25…0,81
– – – –
Vbl, Hbl
2…6
vm
s
5
0,33
0,22…0,44
–
BZ;s
1)
vm, um: vermçrtelt, unvermçrtelt rN: Rohdichteklasse n : Anzahl der Versuchsreihen (i. Allg. 3 bis 5 Einzelversuche) x ; b BZ : Mittelwert
Erwartungsgemß sind die Biegezugfestigkeitswerte fr Dnnbettmauerwerk i. d. R. erheblich grçßer als fr Mauerwerk mit anderen Mauermçrteln. Da eine mçgliche Neubewertung der Biegezugfestigkeit von Mauerwerk im Hinblick auf die Bemessungsanstze am ehesten fr Dnn-
bettmauerwerk erwartet werden kann und bei diesem Mauerwerk die Unterschiede zwischen den Versuchswerten fr verschiedene Mauersteinarten nicht allzu groß sind, wurden die Auswerteergebnisse in der folgenden Tabelle 8 b zusammengestellt. Wie aus der Tabelle ersichtlich,
16
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 9 a. Mauerwerk; Druck-E-Modul ED gerundet in 103 N/mm2 (Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen) [17, 24, 25, 42, 47, 49, 50] Mauersteine Steinsorte
DIN V
Mauermçrtel Festigkeitsklasse
Normalmçrtel, Gruppe
Leichtmçrtel
Dnnbettmçrtel
– – – 8,0 11,0 13,5 16,0 19,0 22,5
2,5 4,0 5,0 6,5
4,0 4,5 5,5
–
–
II
IIa
III
IIIa
4 6 8 12 20 28 36 48 60
– – – 3,5 5,0 6,5 – – –
– – – 5,0 6,5 8,5 – – –
– – – 6,0 8,5 10,5 12,5 15,0 18,0
HLz, Mz (HD-ZiegelRohdichteklasse rN ‡ 1,2)
105-100
Leichthochlochziegel (LD-ZiegelRohdichteklasse rN £ 1,00)
105-100 und Zulassung
4 6 8 12 20
2,0 2,5 3,0 4,5 7,0
2,5 3,5 4,0 6,0 9,0
3,0 4,5 5,5 8,0 12,0
4,5 6,0 7,5 10,0 15,0
3,0 4,0 5,0 6,5 9,0
2,5 4,0 5,0 7,5 –
KS
106
4 6 8 12 20 28 36 48 60
1,9 2,6 3,2 4,3 6,3 8,1 9,7 12,0 14,2
2,2 3,0 3,7 5,0 7,2 9,3 11,2 13,9 16,4
2,5 3,4 4,2 5,7 8,4 10,7 12,9 16,0 18,9
2,9 4,0 4,9 6,6 9,7 12,4 15,0 18,5 21,8
–
8,0 10,0
KS L
106
12 20 28
3,2 5,0 6,1
3,7 5,8 7,0
4,2 6,6 8,0
4,9 7,7 9,3
–
–
18151-100
2 4 6 8
2,2 3,5 4,6 5,6
2,2 3,6 4,8 5,9
2,3 3,8 5,0 6,1
– – – –
2,2 3,0 3,6 4,1
2,0 3,5 4,5 –
18152-100
2 4 6 8
2,2 3,7 4,9 6,0
2,4 3,9 5,2 6,4
2,5 4,1 5,6 6,8
– – – –
2,0 3,0 3,7 4,3
1,6 3,3 5,0 6,6
18153-100
4 6 8 12
4,5 5,8 6,9 8,8
5,8 7,5 9,0 11,5
7,6 9,8 11,7 15,0
– – 15,2 19,5
–
–
4165-100
2 4 6 8
Hbl
V, Vbl
Hbn
PB, PP
unterscheiden sich die Biegezugfestigkeitswerte senkrecht und parallel zu den Lagerfugen nicht wesentlich. Wegen der hohen Verbundfestigkeit (Haftscherfestigkeitswerte im Mittel mindestens 0,6 N/mm2, s. auch Tabelle 6 b) wird die Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen im
1,1 1,8 2,4 3,0
1,1 2,0 2,9 3,7
Bereich niedriger bis mittlerer Steinfestigkeit entscheidend von der Mauersteinfestigkeit beeinflusst. Bei Dnnbettmauerwerk mit Porenbeton-Plansteinen tritt das Versagen praktisch immer durch berschreiten der Steinzugfestigkeit ein. Die Bie-
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
gezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen, Stoßfugen vermçrtelt (geprft nach DIN EN 1052-2) kann fr dieses Mauerwerk nherungsweise aus
bBZ = 0,05 · bD,st mit bD,st Steindruckfestigkeit bestimmt werden.
5.2
Verformungseigenschaften
5.2.1 Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen
17
Tabelle 9 b. Mauerwerk; Druck-E-Moduln ED in Abhngigkeit vom Grundwert der zulssigen Druckspannung s0 nach DIN 1053–1 [38] ED = k · so k-Werte
Mauerstein
Mauerziegel
Rechenwert
Wertebereich
3500
3000…4000
Kalksandsteine
3000
2500…4000
Leichtbetonsteine
5000
4000…5500
Betonsteine
7500
6500…8500
Porenbetonsteine
2500
2000…3000
5.2.1.1 Druck-E-Modul ED Der E-Modul ist als Sekantenmodul bei 1/3 der Hçchstspannung (Druckspannung senkrecht zu den Lagerfugen) und einmaliger Belastung definiert max s D ED ¼ 3 el mit el Lngsdehnung bei 1/3 max sD Er wird fr bestimmte Bemessungsflle und fr die Beurteilung der Risssicherheit bençtigt. Ermittelt wird ED nach DIN 18 554-1 [23] bzw. DIN EN 1052-1 [52]. Bezogen auf die Mauerwerkdruckfestigkeit bD ist im Mittel ED = 1000 bD. Je nach Stein-MçrtelKombination ergeben sich ED-Werte im Bereich von etwa 500 bD bis 1500 bD. Aus z. T. verçffentlichten Auswertungen [17, 25, 42, 47, 49, 50], ergaben sich folgende Zusammenhnge: • Mauerwerk aus Kalksandsteinen – Normal-, Dnnbettmçrtel ED = 500 · bD (grobe Nherung, Streubereich der Einzelwerte etwa € 50 %) • Mauerwerk aus Leichtbetonsteinen – Leichtmçrtel ED = 1240 · b 0;77 D – Normalmçrtel ED = 1040 · bD – Dnnbettmçrtel bzw. ED = 930 · bD ED = 600 · bD,st – Dnnbettmçrtel (Streubereich der Einzelwerte etwa € 20 %) • Mauerwerk aus Porenbetonsteinen – Normalmçrtel bzw. ED = 520 · bD ED = 570 · b 0;69 D;st – Normalmçrtel (Streubereich der Einzelwerte etwa € 50 %) – Dnnbettmçrtel bzw. ED = 560 · bD ED = 470 · b 0;86 D;st – Dnnbettmçrtel bzw. ED = 350 · bD,st – Dnnbettmçrtel (Streubereich der Einzelwerte etwa € 20 %)
• Mauerwerk aus Leichthochlochziegeln – Leichtmçrtel ED = 1480 · bD – Normalmçrtel ED = 1170 · bD – Dnnbettmçrtel bzw. ED = 1190 · bD ED = 460 · bD,st – Dnnbettmçrtel (Streubereich der Einzelwerte etwa € 50 %)
bD,st: Steindruckfestigkeit ED, bD: Bezogen auf Mauerwerk l = 10 In Tabelle 9 a sind unter Bezug auf die neuesten Auswertungen ED-Werte fr Mauerwerk aus Normal-, Leicht- und Dnnbettmçrtel angegeben. Fr die Berechnung der ED-Werte wurden Stein- und Mçrteldruckfestigkeitswerte zugrunde gelegt, die jeweils 10 % grçßer sind als die Mindestmittelwerte nach Norm. Die Tabelle 9 b enthlt ED-Werte in Abhngigkeit vom Grundwert der zulssigen Druckspannung nach DIN 1053-1 [38]. 5.2.1.2 Querdehnungszahl lD und Dehnung bei Hçchstspannung eu,D Die Eigenschaftswerte mD und eu,D fr auf Druck senkrecht zu den Lagerfugen beanspruchtes Mauerwerk kçnnen bei der Prfung nach DIN 18 554-1 bzw. DIN EN 1052-1 mitbestimmt werden. Vorliegende Zahlenwerte enthlt Tabelle 10. 5.2.1.3 Vçlligkeitsgrad a0 Der geometrische Vçlligkeitsgrad a0 im Bereich der Spannungs-Dehnungslinie bis zur Hçchstspannung (Druckfestigkeit bD,mw) bzw. zur Dehnung bei Hçchstspannung eu,D kann aus e Zu;D a 0 ¼ 1= e u;D b D;mw s ðe Þde 0
errechnet werden. In Tabelle 10 sind a0-Werte angegeben.
18
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 10. Mauerwerk; Querdehnungszahl mD, Dehnungswerte bei Hçchstspannung eu,D in mm/m und Vçlligkeitsgrad a0 (Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen, Normalmçrtel) [25, 34, 35] mD
Mauersteine Steinsorte HLz KS, KS L Hbl
eu,D
a0
DIN V
Rechenwert
Wertebereich
Rechenwert
Wertebereich
Rechenwert
Wertebereich
105-100
0,1
0,05…0,23
1,8
1,0…2,6
0,55
0,51…0,65
106
0,1
0,07…0,12
2,5
1,3…3,9
0,65
0,57…0,75
1,6
0,9…2,5
0,2
0,11…0,34
1,7
0,6…4,0
0,60
0,57…0,68
18151-100
V, Vbl
18152-100
Hbn
18153-100
0,2
–
1,0
0,5…2,5
0,65
0,63…0,70
4165
0,25
0,17…0,32
2,0
1,4…3,7
0,55
0,53…0,60
4165-100
–
–
1,8
1,5…2,2
–
–
PB, PP PP
5.2.2 Druckbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen
• Mauerwerk aus Kalksandvollsteinen: 3,5 mm/m
5.2.2.1 Druck-E-Modul ED,p
• Mauerwerk aus Kalksandlochsteinen: 2,2 mm/m
Der E-Modul ED,p wird wie in Abschnitt 5.2.1.1 beschrieben ermittelt. Aus den wenigen vorliegenden auswertbaren Versuchsergebnissen lassen sich fr Mauerwerk mit vermçrtelten Stoßfugen folgende Zusammenhnge zwischen Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen und dem E-Modul als Anhaltswerte herleiten:
• Dnnbettmauerwerk aus PorenbetonPlansteinen: 2,8 mm/m Die eu,D,p-Werte fr Mauerwerk mit unvermçrtelten Stoßfugen sind deutlich – rd. 30 bis 80 % – hçher als die von Mauerwerk mit vermçrtelten Stoßfugen.
• Mauerwerk aus Kalksandsteinen ED,p = 300 · bD,p (Kalksandvollsteine) ED,p = 700 · bD,p (Kalksandlochsteine) (Streubereich der Einzelwerte etwa € 50 %)
5.2.3 Zug-E-Modul EZ (Zugbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen)
• Dnnbettmauerwerk aus PorenbetonPlansteinen ED,p = 600 · bD,p (Streubereich der Einzelwerte etwa € 30 %)
Der Zug-E-Modul wird analog zum DruckE-Modul als Sekantenmodul bei 1/3 der Hçchstspannung und der bei dieser Spannung auftretenden Dehnung definiert.
Der Zusammenhang entspricht etwa dem bei Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen. Fr Mauerwerk mit unvermçrtelten Stoßfugen ergaben sich – bei allerdings sehr wenigen Versuchswerten – etwa halb so hohe E-Modul-Werte wie bei Mauerwerk mit vermçrtelten Stoßfugen. 5.2.2.2 Dehnung bei Hçchstspannung eu,D,p
EZ;p ¼
max s Z 3 e l;Z
Er wird vor allem fr die Beurteilung der Risssicherheit bençtigt. Nach Versuchsergebnissen, im Wesentlichen aus [21, 22], kann EZ,p fr Mauerwerk aus Normalmçrtel mit vermçrtelten Stoßfugen nherungsweise wie folgt aus der Mauerwerkzugfestigkeit bZ,p bestimmt werden (Best.: Bestimmtheitsmaß):
Anhaltswerte fr eu,D,p sind:
• Mauerwerk aus Kalksandsteinen EZ,p = 29 900 · b (Best.: 75 %)
• Mauerwerk aus Hochlochziegeln: 2,3 mm/m
• Mauerwerk aus Mauerziegeln EZ,p = 15 500 · b (Best.: 99 %)
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
• Mauerwerk aus Leichtbetonsteinen EZ,p = 15 600 · bZ,p (Best.: 91 %) • Mauerwerk aus Porenbeton-Plansteinen PP2 und Dnnbettmçrtel EZ,p = 13 000 · bZ,p (sehr unsicher) Der Verhltniswert EZ,p,u (Sekantenmodul bei max. sZ) und EZ,p betrgt rd. 0,5.
5.2.4 Feuchtedehnung ef, (Schwinden es, irreversibles Quellen ecq), Kriechen (Kriechzahl u), Wrmedehnungskoeffizient aT Die Verformungskennwerte werden vorwiegend fr die Beurteilung der Risssicherheit, z. T. aber auch fr Bemessungsflle, bençtigt. Zur Ermittlung der Kennwerte existiert derzeit keine Prfnorm bzw. Richtlinie. Einen Vorschlag fr ein Schwindprfverfahren fr Mauersteine enthlt [46]. In der Tabelle 11 a sind Endwerte fr Feuchtedehnung (ef ¥) und Kriechen (j¥) sowie aT-Werte als „Rechenwerte“ (in etwa hufigste Werte) und in der Regel zutreffende Wertebereiche angegeben (s. auch DIN 1053-1 [38]). Die Wertebereiche kçnnen in Ausnahmefllen grçßer sein. Die Werte gelten fr Mauerwerk mit Normalmçrtel. Sie kçnnen nherungsweise auch fr Mauerwerk mit Leicht- und Dnnbettmçrtel angenommen werden. Empfohlen wird, fr Leichtmauerwerk die in Tabelle 11 d angegebenen Werte anzusetzen.
19
Die Tabellen 11 b und 11 c enthalten Endschwindwerte mit statistischen Kennzahlen aus [36]. Die Zahlenwerte gelten fr Mauerwerk mit Normalmçrtel. Die ef ¥- und aT-Werte kçnnen sowohl in Richtung senkrecht zu den Lagerfugen als auch in Richtung parallel zu den Lagerfugen angesetzt werden. Die j¥-Werte gelten fr Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen. Fr Leichtmauerwerk mit Leicht- bzw. Dnnbettmçrtel sind die Auswerteergebnisse neuester Versuche in der Tabelle 11 d zusammengestellt. Der Kenntnisstand ber Feuchtedehnung, Kriechen und Wrmedehnung ist zusammen mit neuesten Auswerteergebnissen und Hinweisen fr Prfverfahren in [46] dargestellt.
6
Feuchtigkeitstechnische Kennwerte von Mauersteinen, Mauermçrtel und Mauerwerk
6.1
Kapillare Wasseraufnahme
Die Wasseraufsaugfhigkeit von Mauersteinen, Mauermçrtel und Putz kann durch die kapillare Wasseraufnahme bzw. den Wasseraufnahmekoeffizienten w gekennzeichnet werden. Diese sind wichtige Kenngrçßen fr die Beurteilung des Wasserabsaugens – aus dem Fugenmçrtel bzw. aus dem Putzmçrtel durch den Mauerstein
Tabelle 11 a. Mauerwerk; Endwerte der Feuchtedehnung ef ¥, Endkriechzahl j ¥ und Wrmedehnungskoeffizient aT [9, 10, 36], s. auch DIN 1053-1, 11.96 ef ¥1)
Mauersteine Steinart
DIN V
Rechenwert
Wertebereich2)
j¥ Rechenwert
aT Wertebereich
Rechenwert
Wertebereich
10–6/K
mm/m 105-100
0
+0,3…–0,23)
1,0
0,5…1,5
6
5… 7
106
–0,2
–0,1…–0,3
1,5
1,0…2,0
8
7… 9
Leichtbetonsteine
18151-100 18152-100
–0,4
–0,2…–0,5
2,0
1,5…2,5
10; 84)
8…12
Betonsteine
18153-100
–0,2
–0,1…–0,3
1,0
–
10
8…12
4165-100
–0,2
+0,1…–0,3
1,5
1,0…2,5
8
7… 9
Mauerziegel Kalksandsteine
Porenbetonsteine 1) 2) 3) 4)
Vorzeichen minus: Schwinden, Vorzeichen plus: irreversibles Quellen Bereich blicher Werte Fr Mauerwerk aus kleinformatigen Mauersteinen (£ 2 DF), sonst –0,1 Fr Leichtbetonsteine mit berwiegend Blhton als Zuschlag
20
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 11 b. Kalksandsteine und Kalksandsteinmauerwerk; Schwindendwerte es ¥ in mm/m, Schwindklima 20/65 Statistischer Kennwert
1) 2)
Einzelsteine H
1)
Tabelle 11 c. Leichtbetonsteine und Leichtbetonsteinmauerwerk; Schwindendwerte es ¥ in mm/m, Schwindklima 20/65, hoher Anfangsfeuchtigkeitsgehalt der Steine (in der Regel Wasservorlagerung)
Mauerwerk
2)
W
H1)
W2)
n
8
146
8
11
x
0,14
0,30
0,16
0,26
min x
0,03
0,10
0,01
0,13
max x
0,22
0,52
0,29
0,42
x10
–
0,18
–
0,07
x90
0,31
0,42
0,42
0,46
H: Steine etwa herstellfeucht W: wasservorgelagerte Steine Bei Einzelsteinen: 2 d Wasser; Steine fr Mauerwerk: 2 d Wasser, 1 d Raumluft
Statistischer Kennwert
1)
n : Anzahl der Versuchsserien x, min x, max x : Mittel-, Kleinst-, Grçßtwert x10, x90: 10%-, 90%-Quantilwert
– fr die Wasseraufnahme von Sichtflchen bei Beregnung, vor allem bei Schlagregen ( Anforderungen an den Wasseraufnahmekoeffizienten von Außenputzen) sowie fr die Beurteilung des Austrocknungsverhaltens. Werden Mauersteine mit hoher Wasseraufsaugfhigkeit – gekennzeichnet durch hohe Wasseraufnahmekoeffizienten w – vor dem Vermçrteln nicht vorgensst, so kann dem Mçrtel nach dem Vermauern zuviel Wasser entzogen werden.
KLB1)
Hbl, V, Vbl Einzelsteine
Mauerwerk
Einzelsteine
Mauerwerk
n
19
24
3
9
x
0,40
0,41
0,25
0,32
min x
0,16
0,23
0,17
0,23
max x
0,67
0,57
0,33
0,49
x10
0,11
0,24
–
0,09
x90
0,67
0,58
–
0,55
Klimaleichtblçcke
Mçgliche Folgen sind zu geringe Verbundfestigkeit zwischen Mauermçrtel und Mauerstein (Haftscher- und Haftzugfestigkeit) und zu geringe Mçrteldruckfestigkeit in der Fuge. Deshalb sollen auch nach DIN 1053-1 Mauersteine mit hoher Wasseraufsaugfhigkeit vor dem Vermçrteln vorgensst werden. Dies trifft stets fr Mauersteine mit einem hohen Anteil an kleinen Kapillarporen und geringem Feuchtegehalt vor dem Vermçrteln zu (Kalksandsteine). Die kapillare Wasseraufnahme wird i. d. R. nach DIN EN ISO 15 148 [56] – bisher DIN 52 617: 1987-05 – geprft. Ausgehend vom getrockneten Zustand wird bei stndigem Wasserkontakt der
Tabelle 11 d. Leichtmauerwerk; Endwerte der Feuchtedehnung ef¥ in mm/m, Endkriechzahlen j¥, Lagerungsklima 20/65 (s. auch [46, 49]) Mauersteine Steinart/ -sorte
DIN V
HLz3)
105-100
Mauermçrtel
mm/m
Rechenwert
Wertebereich2)
4
+0,1
0 bis +0,3
2,0
1,1 bis 2,7
Dnnbettmçrtel
1
–
0
–
0,1
Dnnbettmçrtel
10
–0,1
–0,2 bis +0,1
0,5
0,2 bis 0,7
1
–
bis –0,6
–
2,3
1
–
bis –0,6
–
1,9
PP
4165-100
Vbl
18152-100 Leichtmçrtel
Vorzeichen Minus: Schwinden, Vorzeichen Plus: Quellen Bereich der vorliegenden Versuchswerte 3) Rohdichteklassen rN £ 1,00 2)
j¥
Leichtmçrtel
Dnnbettmçrtel 1)
Anzahl der ef¥1) VersuchsRechenwert Wertebereich2) serien
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen Tabelle 12 a. Mauersteine; Wasseraufnahmekoeffizient w ermittelt nach DIN 52 617 Mauerstein
n
Mittlerer Wert
Tabelle 12 b. Mauerwerk; Wasserdampf-Diffusionswiderstand m nach DIN V 4108-4:2004-07 [58]
Wertebereich
kg/(m2 · h0,5) 1
2
3
21
4 4…16
rN
m
2
3
Vollklinker, Hochlochklinker, Keramiklinker
‡ 1,80 £ 2,40
50/100
Vollziegel, Hochlochziegel Fllziegel
‡ 1,20 £ 2,40
5/10
Mauersteine 1
Mauerziegel
36
Kalksandsteine
42 5
3…9
Hochlochziegel DIN V 105-100, DIN V 105-6
‡ 0,55 £ 1,00
5/10
Porenbetonsteine Leichtbetonsteine
7
1…2
Kalksandsteine
5/10
Betonsteine
1
2
‡ 1,00 £ 1,40 ‡ 1,60 £ 2,20
15/25
‡ 0,35 £ 0,80
5/10
3
1,5…20
n : Anzahl der Versuchswerte Porenbetonsteine
Saugflche der zeitliche Verlauf der Wasseraufnahme ermittelt. Dieser ist im Allgemeinen im Wurzelmaßstab annhernd linear. Der Anstieg wird durch den Wasseraufnahmekoeffizienten w in kg/(m2 · h0,5) gekennzeichnet. Die Tabelle 12 a enthlt w-Werte von Mauersteinen. Die Ergnzung der Tabelle sowie Angaben fr Putze sind in den folgenden Ausgaben vorgesehen.
6.2
Leichtbetonsteine – Hohlblçcke – Vollblçcke, Vollsteine
7 Natursteine, Natursteinmauerwerk Die Bedeutung von Natursteinmauerwerk im Vergleich zu Mauerwerk aus knstlichen Steinen ist fr den Neubaubereich gering, jedoch fr die Erhaltung von wertvollen Bauwerken groß. Gerade auch im letztgenannten Anwendungsbereich ist die Kenntnis der wichtigsten Festigkeits- und Verformungseigenschaften sowie feuchtetechnischer Kennwerte hufig wesentliche Voraussetzung fr eine erfolgreiche Instandsetzung und Erhaltung
0,45 1,60 0,45 1,40
Vollsteine, Vollblçcke
‡ 1,60 £ 2,00
10/15
Betonsteine
‡ 0,80 £ 1,20
5/15
‡ 1,40 £ 2,40
20/30
Wasserdampfdurchlssigkeit
Die Wasserdampfdurchlssigkeit kann durch die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl m gekennzeichnet werden. Der Wert m gibt an, um wieviel mal grçßer der Diffusionswiderstand eines Materials ist als der einer gleichdicken Luftschicht. Die m-Werte werden zur Beurteilung der Tauwasserbildung und der Austrocknung in Bauteilen – vor allem Außenbauteilen – bençtigt. Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl wird i. d. R. nach DIN EN ISO 12 572 [57] ermittelt. Tabelle 12 b enthlt m-Werte aus DIN 4108-4.
5/10 ‡ £ ‡ £
rN: Rohdichteklasse Mauersteine
der Bauwerke. Es erschien deshalb sinnvoll, vorliegende Werteangaben ber die Druck-und Biegezugfestigkeit, den Druck-E-Modul, den Schleifverschleiß als Kennwert fr das Abnutzungsverhalten, den Wrmedehnungskoeffizienten, die Schwind- und Quelldehnung sowie die Wasseraufnahme unter Atmosphrendruck und die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl zusammenstellen (siehe Tabellen 13 bis 15). Die Zahlenangaben stammen im Wesentlichen aus [28–30]. Fr vulkanische Tuffsteine lagen umfangreiche Untersuchungsergebnisse aus [31] vor. Bemessungsgrundlagen, d. h. im Wesentlichen Angaben zur zulssigen Beanspruchung von Tuffsteinmauerwerk, kçnnen [32] entnommen werden. Informationen, die der weiteren Vervollstndigung und Aktualisierung der Eigenschaftswerte dienen, werden gerne bercksichtigt. Verschiedene Eigenschaftswerte finden sich auch in [60].
22
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 13. Natursteine; Druckfestigkeit bD, Biegezugfestigkeit bBZ, Druck-E-Modul ED, Schleifverschleiß – Anhaltswerte Naturstein
bD
bBZ
ED 103 N/mm2
2
N/mm
Schleifverschleiß cm3/50 cm2
Granit, Syenit
160…240
10…20
40… 60
Diorit, Gabbro
170…300
10…22
100…120
Porphyre
180…300
15…20
20…160
Basalt
250…400
15…25
50…100
Basaltlava
80…150
8…12
Diabas
180…250
15…25
60…120
Quarzit, Grauwacke
150…300
13…25
50… 80
Quarzitische Sandsteine
120…200
12…20
20… 70
Sonstige Sandsteine
30…180
3…15
5… 30
10… 30
Dichte Kalksteine, Dolomite, Marmore
80…180
6…15
60… 90
15… 40
Sonstige Kalksteine
20… 90
5… 8
40… 70
35…100
Travertin
20… 60
4…10
20… 60
Vulkanische Tuffsteine
5… 25
1… 4
4… 10
20… 60
Gneise, Granulit
160…280
13…25
30… 80
4… 10
Serpentin
140…250
25…35
8
Eigenschaftswerte von Putzen (Außenputz)
8.1
Allgemeines
Der Außenputz als „Außenhaut“ des Gebudes soll vor allem ein Eindringen von Niederschlagsfeuchte sicher und dauerhaft verhindern, also den ausreichenden Feuchteschutz gewhrleisten. Voraussetzung dafr ist, dass der Außenputz wasserabweisend eingestellt ist und frei von Rissen bleibt, ber die Wasser in den Putzgrund eindringen kann. Derartige „schdliche“ Risse mit einer Rissbreite ab meist 0,2 mm kçnnen die Funktionsfhigkeit der Gebudehlle beeintrchtigen – Verringerung des Wrmeschutzes, Feuchteschden, Frostschden – und mssen deshalb sicher vermieden werden. Schdliche Risse kçnnen durch verschiedene Ursachen entstehen [61], so durch Unvertrglichkeiten von Putz und Putzgrund. Grundstzlich gilt, dass der Putz „weicher“ als der Putzgrund sein muss, damit breitere, schdliche Risse vermieden werden. Um dies sicherzustellen, mssen
5… 8
12… 15 5… 8 5… 10
5… 20
die dafr wesentlichen mechanischen und physikalischen Putzeigenschaften bekannt sein. Diesbezgliche Prfverfahren sind in [61, 62] aufgefhrt. Die Beurteilung, ob schdliche Risse auftreten kçnnen, ist in guter Nherung rechnerisch mçglich [61]. Nachfolgend werden die derzeit bekannten Eigenschaftswerte und Eigenschaftszusammenhnge angegeben. Da sich diese mehr oder weniger fr Putzmçrtel (ohne Kontakt zum Putzgrund) und Putz auf Putzgrund unterscheiden kçnnen, wird entsprechend differenziert.
8.2
Festigkeitseigenschaften
8.2.1 Druckfestigkeit bD Die Druckfestigkeit ist in DIN EN 998-1 [63] bzw. DIN V 18 550 [64] klassifiziert. Bei Putzmçrtel nimmt bD i. Allg. bis zum Alter von 28 d zu. Der Feuchtezustand beeinflusst bD deutlich: Im nassen Zustand ist bD im Mittel um rd. 25 % kleiner als im lufttrockenen Zustand. Die Druck-
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen Tabelle 14. Natursteine; Wasseraufnahme bei Atmosphrendruck Wa und Wasserdampf- Diffusionswiderstandzahlen1) Naturstein
Wa M.- %
Granit, Syenit
0,2… 0,5
Diorit, Gabbro
0,2… 0,4
Porphyre
0,2… 0,7
Basalt
0,1… 0,3
Basaltlava Diabas
m (0/50)
Trachyt
Quarzitische Sandsteine
0,2… 0,6
Sonstige Sandsteine
> 400
> 20
20…50
8…20
0,2… 0,6
Sonstige Kalksteine
0,2…10
Travertin
2… 5
Vulkanische Tuffsteine
6…15
Tonschiefer
0,5… 0,6
Gneise, Granulit
0,1… 0,6
Serpentin
0,1… 0,7
Granit, Syenit
5…11
Diorit, Gabbro
4… 8
0,4
Basaltlava Diabas
4… 7
Trachyt
12,5
0…0,2
Quarzit, Grauwacke
10…12
0…0,1
Quarzitische Sandsteine, sonstige Sandsteine
8…12
0,3…0,7
Dichte Kalksteine, Dolomite, Marmore
5…10
Vulkanische Tuffsteine 20…40
0…0,2
5… 8
Travertin 50…200
e s, e q mm/m
5
Sonstige Kalksteine
0,2… 9
Dichte Kalksteine
aT 10–6/K
Basalt > 20
0,1… 0,4
0,2… 0,5
Naturstein
m (50/100)
4…10
Quarzit, Grauwacke
Tabelle 15. Natursteine; Wrmedehnungskoeffizient aT, Schwind- und Quelldehnung es, eq – Anhaltswerte
Porphyre > 400
23
0,1…0,2 4…12 6…10
0,2…0,6
Gneise, Granulit Serpentin
0,1…0,2
10
1)
s. auch DIN EN 12 524 [59] m (0/50) – Trockenbereich m (50/100) – Feuchtbereich
festigkeit von Putz auf Putzgrund kann sich – abhngig von Art und Feuchtezustand des Putzgrundes – wesentlich von der Druckfestigkeit des Putzmçrtels unterscheiden.
8.2.2 Zugfestigkeit bZ Bei Putzmçrtel nimmt bZ meist bis zum Alter von 28 d zu. Der Einfluss des Feuchtezustandes ist geringer als bei der Druckfestigkeit: Im Mittel verringert sich bZ um rd. 15 % vom lufttrockenen zum nassen Zustand.
8.3
Verformungseigenschaften
8.3.1 Zug-E-Modul EZ, dynamischer E-Modul dyn E Der Zug-E-Modul EZ,33 (Definition analog Abschn. 2.2.1) von Putzmçrteln ist im Mittel rd. 10 % hçher als der E-Modul bei Hçchstspannung, d. h. die Spannungs-Dehnungs-Linie ist leicht gekrmmt. Der dynamische E-Modul und EZ,33 unterscheiden sich um maximal –10 %, im Mittel sind beide gleich groß.
8.3.2 Zugbruchdehnung eZ,u Fr Putzmçrtel wurden folgende eZ,u-Werte in mm/m ermittelt: • Normalputz: 0,15 bis 0,27; im Mittel: 0,21 • Leichtputz: 0,11 bis 0,23; im Mittel: 0,18
24
A Baustoffe · Bauprodukte
8.3.3 Zugrelaxation y
Tabelle 16. Endschwindwerte und Quellwerte von Putzmçrteln
Der Abbau von Zugspannungen durch Relaxation lsst sich mit der Relaxationszahl y kennzeichnen:
y ¼1
Putzart
st s1 ;y ¼1 s0 1 s0
Endschwindwerte (Normalklima 20/65) –
st, s¥: Zugspannung nach der Zeit t, nach t = ¥ s0: Anfngliche Zugspannung
mm/m
1
Zugspannungen im Putzmçrtel verringern sich sehr schnell und in hohem Anteil durch Relaxation. Nach 100 h wurde ein Spannungsabbau um 20 bis 60 % festgestellt. Die y¥-Werte betrugen – bei allerdings sehr wenigen Versuchen: • Normalputz: 0,12 (Spannungsabbau um rd. 90 %) • Leichtputz: 0,06…0,27 (Spannungsabbau um 90 bis 70 %)
Quellwerte (nach 2 d Wasserlagerung)
2
3
Normalputz – Kalk-Zement – Zement
0,56…1,20 0,99 / 1,22
0,12 … 0,41 0,22 / 0,24
Leichtputz
0,88 … 2,22
0,14 … 0,58
8.4
Eigenschaftszusammenhnge
In der folgenden Tabelle 17 sind Zusammenhnge zwischen verschiedenen Eigenschaften angegeben. Wie aus Tabelle 17 zu entnehmen ist, kann in erster grober Nherung davon ausgegangen werden, dass die Zusammenhnge fr den Putzmçrtel in etwa auch fr den Putz auf Putzgrund gelten. Damit ergibt sich die Mçglichkeit, von Ausgangskennwerten des Putzmçrtels Anhaltswerte fr Eigenschaftskennwerte des Putzes auf Putzgrund zu ermitteln. Durch Anwendung der Eigenschaftszusammenhnge lsst sich die Anzahl der jeweils durch Prfung zu ermittelnden Eigenschaftswerte wesentlich verringern.
8.3.4 Schwinden es, Quellen eq Schwind- und Quellwerte von Putzmçrteln enthlt Tabelle 16. Das Schwinden ist meist nach 3 Monaten beendet. Das zweite Schwinden – nach dem Erstschwinden und darauffolgendem Quellen – ist deutlich kleiner als das Erstschwinden, nach vorliegenden Werten um etwa 50 %. Putz auf Putzgrund schwindet erheblich weniger als Putzmçrtel; und zwar um 30 bis 80 %, meistens um 70 %.
Tabelle 17. Außenputze; Eigenschaftszusammenhnge Zusammenhang zwischen 1
Zugfestigkeit bZ – Druckfestigkeit bD
Putzmçrtel (PM) Putz auf Putzgrund (PG)
Putzart Normalputz (NP) Leichtputz (LP)
Zusammenhang
Korrelationskoeffizient R2
2
3
4
5
PM
NP, LP
bZ = 0,15 bD
0,92
NP
bZ =0,09 bD
0,89
PG PM
Zug-E-Modul EZ,33 – Zugfestigkeit bZ
1)
1)
LP
bZ =0,16 bD bZ =0,11 bD1)
0,95 0,96
NP, LP
EZ,33 = 6050 bZ
0,86
NP PG
Ergebnisse aus 2 Forschungsarbeiten
LP
0,73
0,90
1)
0,92 0,85
EZ,33 = 11150 b
EZ,33 = 6500 bZ EZ,33 = 7000 bZ1)
I Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen, Mauermçrtel und Putzen
9
Literatur
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25
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26
A Baustoffe · Bauprodukte
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27
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[62] Schubert, P.; Beer, I.: Außenputz auf Leichtmauerwerk – Einfluss der Putzgrundfeuchte auf die Putzeigenschaften, Teile 1 und 2. Mauerwerk 7 (2003), Nr. 2, S. 66–71, Nr. 3, S. 94–107.
[51] Schubert, P.; Graubohm, M.: Druckfestigkeit von Mauerwerk parallel zu den Lagerfugen. Mauerwerk 8 (2004), Nr. 5, S. 198–208.
[63] DIN EN 998-1:2003-09. Festlegungen fr Mçrtel im Mauerwerksbau, Teil 1: Putzmçrtel. Deutsche Fassung EN 998-1:2003, NA Bau im DIN, Berlin 2003.
[52] DIN EN 1052-1, 12.98. Prfverfahren fr Mauerwerk; Teil 1: Bestimmung der Druckfestigkeit.
[64] DIN V 18550:2005-04. Putz und Putzsysteme – Ausfhrung.
A Baustoffe · Bauprodukte
II
29
Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Roland Hirsch, Berlin
Vorbemerkungen Aufgabe des Beitrages ist es, ber Neu- und Weiterentwicklungen im Mauerwerksbau zu berichten, deren Verwendbarkeit durch allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen nachgewiesen ist. Eine bersicht ber alle zugelassenen Mauerwerksprodukte und Mauerwerksbauarten wird in einem Verzeichnis (Kapitel E II) gegeben. Eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung kann fr nicht geregelte Bauprodukte und nicht geregelte Bauarten erteilt werden. Eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung wird auf Antrag z. B. des Herstellers oder auch des Erfinders oder jeder sonstigen natrlichen oder juristischen Person erteilt. Der Antrag ist an das Deutsche Institut fr Bautechnik – DIBt – in Berlin1) zu richten. Das DIBt erteilt diese Zulassungen dann mit bundesweiter Geltung. Grundlage fr die Erteilung von Zulassungen sind in der Regel ausfhrliche Versuchsberichte der fr den einzelnen Antrag vom DIBt bestimmten Prfstellen ber die von ihnen durchgefhrten Prfungen, ggf. auch Probeausfhrungen. Bençtigt das DIBt dafr weitere Beratung, so schaltet es seine Sachverstndigenausschsse ein, im Mauerwerksbau den Sachverstndigenausschuss „Wandbauelemente“. Fr den Mauerwerksbau kann sich der Zulassungsgrund aus folgenden Bereichen der Weiterund Neuentwicklung gegenber den Normen ergeben: Mauersteine, Mauermçrtel, Mauerwerksbauart, Anwendungsbereich der Bauart. Art und Umfang der Untersuchungen, aber auch der daraus folgenden Zulassungen richten sich nach Art und Umfang der wesentlichen Abweichungen von den technischen Regeln.
1)
Deutsches Institut fr Bautechnik Kolonnenstraße 30 L, 10829 Berlin Telefon: (030) 7 87 30-0 Telefax: (030) 7 87 30-415 E-Mail:
[email protected] Im Falle des zulassungsbedrftigen, nicht geregelten Bauprodukts, z. B. des nicht geregelten Steins, msste die Zulassung also zumindest Anforderungen an das Bauprodukt enthalten, Prfverfahren (wie diese Anforderungen nachgewiesen werden kçnnen) und Verfahren, wie die gleichmßige Beschaffenheit des Bauproduktes whrend der Produktion berprft werden kann (berwachung). Andererseits kçnnen aber auch ergnzende bzw. ndernde Angaben zu bestehenden Bestimmungen zur Bemessung und Ausfhrung des damit hergestellten Mauerwerks erforderlich sein oder gar neue Bemessungsverfahren, Konstruktionsregeln und Ausfhrungsbestimmungen. In den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen sind nicht nur die „statischen“, sondern auch die bauphysikalischen Belange zu bercksichtigen, da die Beurteilung des Brand-, Wrme- und Schallschutzes fr die zulassungsbedrftigen, nicht geregelten Bauprodukte und Bauarten mit den entsprechenden Technischen Baubestimmungen mitunter nicht mçglich ist. Wenn ein Zulassungserfordernis besteht, so darf bei der Zulassung natrlich die Gebrauchstauglichkeit nicht außer Acht gelassen werden. Deshalb enthalten Zulassungen, die Gegenstnde behandeln, fr die dazu besondere Anmerkungen zu machen sind, entsprechende Hinweise. In den Zulassungsbescheiden sind in der Regel Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l des Mauerwerks angegeben. Die Zulassungen kçnnen von der Homepage des Deutschen Instituts fr Bautechnik unter der Adresse http:// zulassungen.dipt.de heruntergeladen werden. Natrlich kann man sich auch an die Antragsteller der Zulassungen wenden. Im Baufalle mssen die Zulassungsbescheide ohnedies vorliegen. Die nachstehende Aufstellung ist kein amtliches Verzeichnis; sollte der Verfasser wider Erwarten z. B. einen geltenden Bescheid vergessen haben, so bittet er um einen entsprechenden Hinweis.
30
A Baustoffe · Bauprodukte
1
Steine und Elemente fr Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmçrtel
1.1
Mauersteine blichen Formates
1.1.1 Mauerziegel Wegen der Vielzahl der inzwischen erteilten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen wird
nachfolgend nur eine bersicht ber die erteilten Bescheide gegeben. In der Auflistung sind in Tabelle 1 die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l zusammengestellt. In Tabelle 2 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Ausfhrliche Darstellungen zu einzelnen Bescheiden finden sich in frheren Ausgaben des Mauerwerk-Kalenders.
Tabelle 1. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Hochlochziegeln Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Roh- Ziegeldichte- hçhe klasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel im Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. Schaumburg-Lippe-Straße 4 53113 Bonn
Z-17.1-618 Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,60 0,65 0,70 0,75
238 238 238 238
– – – –
0,12 0,13 0,14 0,16
0,14 0,14 0,16 0,18
Deutsche POROTON GmbH Csariusstraße 83a 53639 Kçnigswinter
Z-17.1-383 Poroton-T-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
0,8 0,9
238 238
0,24 0,24
0,18 0,21
0,21 0,21
Klimaton ZIEGEL Interessengemeinschaft e. V. Ziegeleistraße 10 95145 Oberkotzau
Z-17.1-328 klimaton ST-Ziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,8 0,9
238 238
0,21 0,27
0,16 0,21
0,18 0,24
Z-17.1-740 Leichthochlochziegel klimaton ST 14
0,7
238
–
0,141)
–
Z-17.1-909 ThermoBlock-T16 Hochlochziegel
0,8
238
0,21
0,16
0,18
Z-17.1-910 ThermoBlock T14 und ThermoBlock T16 Hochlochziegel
0,70 0,75
238 238
0,18 0,21
0,141) 0,16
0,16 0,18
0,8
238
0,21
0,16
0,18
0,8 0,9
238 238
0,24 0,24
0,18 0,21
0,21 0,21
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
Rçben Klinkerwerke GmbH & Co. KG Z-17.1-903 Klein Schweinebrck 168 Poroton-Hochlochziegel mit 26340 Zetel elliptischer Lochung fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung Z-17.1-904 Poroton-T-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
31
Tabelle 1. (Fortsetzung) Antragsteller
Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Lanhofen 84367 Tann WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
1) 2)
Zulassungsnummer Gegenstand
Roh- Ziegeldichte- hçhe klasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
Z-17.1-489 Poroton-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
0,8
238
0,21
0,16
0,18
Z-17.1-673 Poroton-Blockziegel-T14 und Poroton-Blockziegel-T16
0,70 0,75
238 238
0,18 0,21
0,142) 0,16
0,16 0,18
Z-17.1-871 Hochlochziegel Poroton-T14
0,70
238
–
0,14
–
Z-17.1-882 Wienerberger Poroton Hochlochziegel Block-T12 „Mz29“
0,65
238
–
0,12
–
Z-17.1-309 unipor-Superdmm-Ziegel
0,6 0,6 0,7 0,7
113 238 113 238
0,24 0,18 0,27 0,21
0,14 0,14 0,16 0,16
0,16 0,16 0,18 0,16
Z-17.1-347 unipor-Z-Hochlochziegel
0,8 0,8 0,9
238 113 238
0,21 0,27 0,24
0,16 0,21 0,18
0,18 0,27 0,18
Z-17.1-720 Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,60 0,65 0,70 0,75
238 238 238 238
– – – –
0,11 0,12 0,13 0,14
0,12 0,13 0,14 0,15
Z-17.1-767 UNIPOR Novapor-Ziegel
0,60 0,65 0,70
238 238 238
– – –
0,11 0,12 0,13
0,12 0,13 0,14
Z-17.1-818 unipor-WS-Ziegel
0,80 0,85 0,90
238 238 238
0,16 0,18 0,18
– – –
0,13 0,14 0,15
Z-17.1-886 UNIPOR-ZD-Hochlochziegel
0,8 0,9
238 238
0,24 0,27
0,18 0,21
0,21 0,24
Z-17.1-968 UNIPOR-WH-Ziegel
0,60 0,65
238 238
– –
0,09 0,10
– –
Z-17.1-986 UNIPOR Novapor II-Ziegel
0,60 0,65 0,70
238 238 238
– – –
0,11 0,12 0,13
0,12 0,13 0,14
Fr Wanddicken £ 200 mm ist l = 0,16 W/(m · K). Fr die Wanddicke 175 mm ist l = 0,16 W/(m · K).
32
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 1. (Fortsetzung) Antragsteller
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
Zulassungsnummer Gegenstand
Roh- Ziegeldichte- hçhe klasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
Z-17.1-346 THERMOPOR-Warmmauerziegel „R“ mit Rhombuslochung und kleinen Mçrteltaschen
0,8 0,8
113 238
0,27 0,24
0,18 0,18
0,21 0,21
Z-17.1-349 THERMOPOR-Ziegel „T N+F“ fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,8 0,8 0,9 0,9
113 238 113 238
0,24 0,21 0,27 0,24
0,18 0,18 0,21 0,21
0,21 0,18 0,24 0,21
Z-17.1-420 THERMOPOR-Ziegel „R N+F“ mit Rhombuslochung fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,8 0,8 0,9 0,9
113 238 113 238
0,27 0,21 0,30 0,24
0,18 0,16 0,21 0,21
0,21 0,18 0,24 0,21
Z-17.1-580 THERMOPOR-Ziegel mit Rhombuslochung fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR T 014“)
0,70
238
–
0,14
0,15
Z-17.1-697 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B“)
0,60 0,65 0,70 0,75
238 238 238 238
– – – –
0,11 0,12 0,13 0,14
– – – –
Z-17.1-700 THERMOPOR Gitterziegel (bezeichnet als „THERMOPOR Gz“) fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,60 0,65 0,70 0,75
238 238 238 238
– – – –
0,11 0,12 0,13 0,14
0,12 0,13 0,14 0,15
Z-17.1-808 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B Plus“)
0,55 0,60 0,65 0,70 0,75
238 238 238 238 238
– – – – –
0,10 0,11 0,11 0,12 0,13
0,11 0,12 0,12 0,13 0,14
Z-17.1-864 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B Plus Objektziegel“) – Lochung 1
0,75 0,80 0,85 0,90
238 238 238 238
– – – –
0,12 0,12 0,14 0,15
0,13 0,13 0,15 0,16
– Lochung 2
0,75 0,80 0,85 0,90
238 238 238 238
– – – –
0,12 0,12 0,13 0,14
0,13 0,13 0,14 0,15
Z-17.1-919 THERMOPOR SL Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Block“)
0,60 0,65 0,70
238 238 238
– – –
0,09 0,09 0,10
0,11 0,11 0,11
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
33
Tabelle 1. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Roh- Ziegeldichte- hçhe klasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
Z-17.1-971 THERMOPOR SL Plus Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plus Block“)
0,60 0,70
238 238
– –
0,080 0,090
0,10 0,11
Ziegelei Merkl OHG Amberger Straße 6 92249 Vilseck
Z-17.1-777 ISOMEGA-Leichthochlochziegel
0,7
238
–
0,14
–
Ziegelsysteme Michael Kellerer GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 13 82281 Oberweikertshofen
Z-17.1-952 ZMK Blockziegel WZ 11 und WZ 12
0,60 0,65
238 238
– –
0,11 0,12
0,12 0,13
Z-17.1-953 ZMK Blockziegel WZ 14 und WZ 16 – Wanddicke ‡ 240 mm
0,70 0,75
238 238
0,18 0,21
0,14 0,16
0,15 0,18
– Wanddicke 175 mm
0,70 0,75
238 238
0,18 0,21
0,15 0,18
0,16 0,21
Z-17.1-627 Leichthochlochziegel SX
0,65 0,70
238 238
– –
0,12 0,13
– –
Z-17.1-737 Leichthochlochziegel SX Plus
0,60
238
–
0,10
–
Z-17.1-925 Leichthochlochziegel SX Pro
0,60 0,65 0,70
238 238 238
– – –
0,10 0,11 0,12
– – –
Ziegelwerk Friedland GmbH Heimkehrerstraße 12 37133 Friedland
Z-17.1-636 unipor-NE-Ziegel
0,65 0,70 0,75
238 238 238
0,18 0,18 0,21
0,133) 0,14 0,16
0,16 0,16 0,16
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Z-17.1-568 klimaton SL-Leichthochlochziegel mit besonderer Lochung und kleinen Mçrteltaschen
0,65
238
0,21
0,14
0,18
Z-17.1-577 Klimaton ST 14 Ziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,70
238
0,21
0,14
0,16
Z-17.1-620 OTT Gitterziegel
0,60 0,65 0,70
238 238 238
0,16 0,16 –
0,11 0,12 0,13
0,13 0,13 –
Z-17.1-763 Leichthochlochziegel OTT klimaton ST 12 und ST 13
0,70
238
–
0,124)
–
Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG Tiefenbacher Straße 1 89287 Bellenberg
3) 4)
Fr die Wanddicke 175 mm ist l = 0,14 W/(m · K). Fr die Wanddicke 200 mm ist l = 0,13 W/(m · K).
34
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 1. (Fortsetzung) Antragsteller
Roh- Ziegeldichte- hçhe klasse
Zulassungsnummer Gegenstand
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
Z-17.1-741 Leichthochlochziegel OTT klimatherm ST 09, ST 10 und ST 11
0,55 0,60 0,65
238 238 238
– – –
0,09 0,10 0,11
– – –
Z-17.1-742 klimatherm-Ziegel mit HV-Lochung
0,70 0,75 0,80
238 238 238
– – –
0,12 0,13 0,13
– – –
Z-17.1-865 Leichthochlochziegel OTT klimatherm ST plus
0,60 0,65
238 238
– –
0,09 0,10
– –
Z-17.1-866 klimatherm plus-Ziegel mit HV-Lochung
0,70 0,75 0,80
238 238 238
– – –
0,11 0,12 0,12
– – –
Z-17.1-937 Leichthochlochziegel Klimatherm HV Ultra Plus
0,65
238
–
0,09
–
Z-17.1-944 Leichthochlochziegel OTT Klimatherm ST Ultra
0,60 0,65
238 238
– –
0,08 0,09
– –
Tabelle 2. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen in den Zulassungen fr Mauerwerk aus Hochlochziegeln Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
Z-17.1-618 Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,5
0,6 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-383 Poroton-T-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
4 6 8 10 12
0,7 0,9 1,0 1,1 1,2
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0,9 1,2 1,4 1,6 1,8
0,5 0,7 0,8 0,8 0,9
0,7 0,9 1,0 1,0 1,1
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-328 klimaton ST-Ziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
4 6 8 10 12
0,7 0,9 0,9 1,0 1,2
0,8 1,0 1,0 1,2 1,4
– – – – –
0,5 0,6 0,6 0,6 0,6
0,7 0,8 0,8 0,8 0,8
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
35
Tabelle 2. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,3 0,4 0,5
– – –
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-909 ThermoBlock-T16 Hochlochziegel
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
1,0 1,2 1,4 1,6
1,2 1,4 1,6 1,8
0,7 0,8 0,8 0,9
0,9 1,0 1,0 1,1
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-910 ThermoBlock T14 und ThermoBlock T16 Hochlochziegel
4 6 8 10 12
– – – – –
0,6 0,8 0,9 1,0 1,1
– – – – –
0,4 0,6 0,7 0,7 0,8
0,5 0,7 0,8 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-903 Poroton Hochlochziegel mit elliptischer Lochung fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
4 6 8 10 12
0,7 0,9 1,0 1,0 1,1
0,8 1,0 1,2 1,3 1,4
0,9 1,2 1,4 1,5 1,6
0,5 0,6 0,7 0,7 0,8
0,7 0,8 0,9 0,9 1,0
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-904 Poroton-T-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
4 6 8 10 12
0,7 0,9 1,0 1,1 1,2
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0,9 1,2 1,4 1,6 1,8
0,5 0,7 0,8 0,8 0,9
0,7 0,9 1,0 1,0 1,1
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-489 Poroton-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
1,0 1,2 1,4 1,6
1,2 1,4 1,6 1,8
0,7 0,8 0,8 0,9
0,9 1,0 1,0 1,1
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,6 0,7
– – –
0,040 0,060 0,080
0,100 0,150 0,200
1,0
Z-17.1-882 Wienerberger Poroton Hochlochziegel Block-T12 „Mz 29“
6 8 10 12
– – – –
– – – –
– – – –
0,6 0,7 0,8 0,8
– – – –
0,072 0,096 0,120 0,144
0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-309 unipor-Superdmm-Ziegel
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
1,0 1,2 1,4 1,6
1,2 1,4 1,6 1,8
0,5 0,8 0,8 0,8
0,6 0,9 0,9 1,0
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-740 Leichthochlochziegel klimaton ST 14
Z-17.1-871 Hochlochziegel Poroton-T14
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren: zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
Genaueres Berechnungsverfahren: sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ , s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
36
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 2. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
6 8 10 12
0,8 1,0 1,1 1,2
0,9 1,1 1,2 1,4
1,1 1,3 1,4 1,6
0,6 0,7 0,7 0,8
0,9 1,0 1,0 1,1
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,5
0,6 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-767 UNIPOR Novapor-Ziegel
4 6 8 10 12
– – – – –
– – – – –
– – – – –
0,4 0,5 0,7 0,8 0,9
0,5 0,6 0,8 0,9 1,0
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-818 Unipor-WS-Ziegel
8 10 12 16
0,7 0,7 0,8 0,8
0,9 1,0 1,1 1,1
1,0 1,1 1,2 1,2
– – – –
0,9 1,0 1,1 1,1
0,096 0,120 0,144 0,192
0,264 0,330 0,396 0,528
0,33
Z-17.1-886 Unipor-ZD-Hochlochziegel
4 6 8 10 12
0,7 0,9 1,0 1,1 1,2
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0,9 1,2 1,4 1,6 1,8
0,5 0,7 0,8 0,8 0,9
0,7 0,9 1,0 1,0 1,1
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,3 0,4 0,5
– – –
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,33
Z-17.1-986 UNIPOR Novapor II-Ziegel
4 6 8 10 12
– – – – –
– – – – –
– – – – –
0,35 0,5 0,6 0,7 0,8
0,45 0,6 0,7 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-673 Poroton-Blockziegel-T14 und Poroton-Blockziegel-T16
4 6 8 10 12
– – – – –
0,6 0,8 0,9 1,0 1,1
– – – – –
0,4 0,6 0,7 0,7 0,8
0,5 0,7 0,8 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-346 THERMOPORWarmmauerziegel „R“ mit Rhombuslochung und kleinen Mçrteltaschen
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
1,0 1,2 1,3 1,4
– – – –
0,6 0,7 0,7 0,7
0,8 0,9 0,9 1,0
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-349 THERMOPOR-Ziegel „T N+F“ fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
1,0 1,2 1,3 1,4
1,2 1,4 1,5 1,6
0,5 0,6 0,6 0,7
0,8 0,9 0,9 1,0
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-347 UNIPOR-Z-Hochlochziegel
Z-17.1-720 Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
Z-17.1-968 UNIPOR-WH-Ziegel
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
37
Tabelle 2. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
Z-17.1-420 THERMOPOR-Ziegel „R N+F“ mit Rhombuslochung fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
1,0 1,2 1,3 1,4
– – – –
0,6 0,7 0,7 0,7
0,8 0,9 0,9 1,0
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-580 THERMOPOR-Ziegel mit Rhombuslochung fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR T 014“)
6 8
– –
– –
– –
0,5 0,6
0,5 0,6
0,060 0,080
0,150 0,200
1,0
Z-17.1-697 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B“)
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,7
– – –
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
Z-17.1-700 THERMOPOR Gitterziegel (bezeichnet als „THERMOPOR Gz“) fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,5
0,6 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-808 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B Plus“)
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,7
0,4 0,5 0,7
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
Z-17.1-864 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B Plus Objektziegel“)
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,7
– – –
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
Z-17.1-919 THERMOPOR SL-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Block“)
6 8 10
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,6
0,4 0,5 0,6
0,072 0,096 0,120
0,198 0,264 0,330
0,33
Z-17.1.971 THERMOPOR SL Plus Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plus Block“)
4 6 8 10
– – – –
– – – –
– – – –
0,3 0,4 0,5 0,6
0,3 0,4 0,5 0,6
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,33
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren: zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
Genaueres Berechnungsverfahren: sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ , s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
38
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 2. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
6 8
– –
– –
– –
0,5 0,6
– –
0,072 0,096
0,198 0,264
0,5
Z-17.1-952 ZMK Blockziegel WZ 11 und WZ 12
4 6 8 10
– – – –
– – – –
– – – –
0,35 0,45 0,55 0,65
0,50 0,60 0,70 0,80
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,33
Z-17.1-953 ZMK Blockziegel WZ 14 und WZ 16
4 6 8 10 12
– – – – –
0,6 0,7 0,8 0,8 0,9
0,7 0,9 1,0 1,0 1,1
0,35 0,45 0,55 0,65 0,75
0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-627 Leichthochlochziegel SX
4 6
– –
– –
– –
0,5 0,7
– –
0,048 0,072
0,132 0,198
0,5
Z-17.1-737 Leichthochlochziegel SX Plus
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,42) 0,53) 0,64)
– – –
0,048 0,072 0,096
– – –
0,4
Z-17.1-925 Leichthochlochziegel SX Pro
4 6
– –
– –
– –
0,5 0,7
– –
0,048 0,072
0,132 0,198
0,5
Z-17.1-636 unipor-NE-Ziegel
4 6 8 12
0,6 0,8 0,9 1,0
0,7 0,9 1,1 1,3
0,8 1,1 1,2 1,4
0,5 0,6 0,7 0,8
0,6 0,8 0,9 1,0
0,048 0,072 0,096 0,144
0,132 0,198 0,264 0,396
0,6
Z-17.1-568 klimaton SL-Leichthochlochziegel mitbesonderer Lochung und kleinen Mçrteltaschen
6 8 10 12
0,9 0,9 1,0 1,2
1,0 1,0 1,2 1,4
– – – –
0,6 0,6 0,6 0,6
0,8 0,8 0,8 0,8
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-577 Klimaton ST 14 Ziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
4 6 8 10 12
0,7 0,9 0,9 1,0 1,2
0,8 1,0 1,0 1,2 1,4
– – – – –
0,5 0,6 0,6 0,6 0,6
0,7 0,8 0,8 0,8 0,8
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-620 OTT Gitterziegel
6 8 10
– – –
0,8 1,0 1,1
– – –
0,5 0,6 0,7
0,5 0,7 0,8
0,072 0,096 0,120
0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-741 Leichthochlochziegel OTT klimatherm ST 09, ST 10 und ST 11
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,6
– – –
0,048 0,072 0,096
– – –
0,5
Z-17.1-763 Leichthochlochziegel OTT klimaton ST 12 und ST 13
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,3 0,45) 0,56)
– – –
0,048 0,072 0,096
– – –
0,5
Z-17.1-777 ISOMEGA-Leichthochlochziegel
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
39
Tabelle 2. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
Z-17.1-742 klimatherm-Ziegel mit HV-Lochung
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,6 0,7
– – –
0,048 0,072 0,096
– – –
0,5
Z-17.1-865 Leichthochlochziegel Ott klimatherm ST plus
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,6
– – –
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-866 klimatherm plus-Ziegel mit HV-Lochung
4 6 8 10
– – – –
– – – –
– – – –
0,4 0,6 0,7 0,7
– – – –
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-937 Leichthochlochziegel Klimatherm HV Ultra Plus
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,6
– – –
0,048 0,072 0,096
– – –
0,5
Z-17.1-944 Leichthochlochziegel OTT Klimatherm ST Ultra
4 6 8
– – –
– – –
– – –
0,4 0,5 0,6
– – –
0,048 0,072 0,096
– – –
0,5
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren: zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
2) 3) 4) 5) 6)
s0 = s0 = s0 = s0 = s0 =
2
0,3 MN/m 0,4 MN/m2 0,5 MN/m2 0,5 MN/m2 0,6 MN/m2
Genaueres Berechnungsverfahren: sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ , s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
bei Wanddicken < 365 mm bei Wanddicken < 365 mm bei Wanddicken < 365 mm bei Außenwnden mit Dicken ‡ 365 mm bei Außenwnden mit Dicken ‡ 365 mm
1.1.2 Ziegel mit integrierter Wrmedmmung a) Mauerwerk aus Leichthochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Schallotherm) und Leichtmçrtel LM 21 Zulassungsnummer: Z-17.1-771 Antragsteller: Nikol Schaller Ziegelwerk GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 12 95145 Oberkotzau Die Ziegel mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Schallotherm) sind Leichthochloch-
ziegel mit grçßeren Kammern, die werkseitig mit nichtbrennbarem Mineralfaserdmmstoff nach DIN EN 13162 des Anwendungstyps WAP nach DIN V 4108-10 ausgefllt werden. Der Dmmstoff ist wasserabweisend behandelt. Bild 1 zeigt das Lochbild eines Ziegels der Breite 365 mm und der Lnge 247 mm mit 3 Kammerreihen. Die Ziegel werden in der Festigkeitsklasse 6 mit den Rohdichteklassen 0,55; 0,60 und 0,65 und in der Festigkeitsklasse 8 mit den Rohdichteklassen 0,60 und 0,65 hergestellt. Sie haben eine Lnge von 247 mm, eine Breite von 365 mm und eine Hçhe von 238 mm. Sie sind fr die Vermauerung mit Leichtmçrtel der Gruppe LM 21 vorgesehen.
40
A Baustoffe · Bauprodukte
Ausfhrungen im Mauerwerk-Kalender 2000, Kapitel A II, Abschnitt 1.1.2 (S. 46 bis 52) und im Mauerwerk-Kalender 2003, Kapitel A II, Abschnitt 1.1.3 (S. 32 und 33) verwiesen. Nachfolgend sind in Tabelle 3 die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk von allen zugelassenen Verfllziegeln angegeben.
1.1.4 Kalksandsteine a) Kalksandsteine mit besonderer Lochung fr Mauerwerk im Dickbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-878 Antragsteller: Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover Bild 1. Leichthochlochziegel „Schallotherm“ (Z-17.1-771)
Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit und nur fr Wohngebude mit maximal zwei Vollgeschossen verwendet werden. Der Grundwert s0 der zulssigen Druckspannung betrgt bei Verwendung von Ziegeln der Festigkeitsklasse 6: 0,3 MN/m2 und bei Ziegeln der Festigkeitsklasse 8: 0,4 MN/m2. Beim Schubnachweis nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, drfen fr zul t und max t 0,02 MN/mm2 in Rechnung gestellt werden. Bei der Beurteilung eines Gebudes hinsichtlich des Verzichtes auf einen rechnerischen Nachweis ist diese geringere Schubtragfhigkeit zu beachten. Der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l betrgt bei Verwendung von Ziegeln der Rohdichteklasse 0,55: 0,10 W/(m · K) und bei Ziegeln der Rohdichteklassen 0,60 und 0,65: 0,11 W/(m · K).
1.1.3 Verfllziegel Eine bersicht ber die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Verfllziegel wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 1.1.3 gegeben. Zu den Besonderheiten der jeweiligen Bauart wird an dieser Stelle auf die
In der Zulassung werden Kalksandloch- und -hohlblocksteine mit von DIN V 106-1:2003-02 abweichender Lochung geregelt. Die Abweichungen sind z. B. die Lochgrçßen, die Lochanordnung, die Lochabstnde bzw. die Randabstnde der Lçcher, die Querstegdickensumme oder die Lngsstegdickensumme. Die Kalksandsteine werden in den Druckfestigkeitsklassen 12, 16, 20 und 28 und in den Rohdichteklassen 1,2; 1,4; 1,6 und 1,8 hergestellt. Sie sind fr die Vermauerung mit Normalmauermçrtel nach DIN V 18580: 2004-03 der Mçrtelgruppen IIa und III vorgesehen. Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen sind nachfolgend in Tabelle 4 wiedergegeben. b) Kalksandsteine in den Rohdichteklassen 2,4 bis 3,6 Zulassungsnummer: Z-17.1-772 Antragsteller: Kalksandstein-Werk Wemding GmbH Harburger Straße 100 86650 Wemding In der Zulassung werden Kalksandvoll- und -blocksteine sowie Kalksandplansteine mit den in DIN V 106-1 nicht geregelten Rohdichteklassen 2,4 bis 3,6 in den Festigkeitsklassen 12, 20 und 28 geregelt. Sie sind fr die Verwendung mit Normalmauermçrtel der Mçrtelgruppen IIa, III und IIIa bzw. mit Dnnbettmçrtel vorgesehen. Die Kalksandsteine werden unter Verwendung von speziellen Zusatzstoffen (Schwerzuschlge) hergestellt. Fr die Steinrohdichte gilt Tabelle 5. Fr die Rechenwerte der Eigenlast fr das Mauerwerk gilt Tabelle 6.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
41
Tabelle 3. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Verfllziegeln Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
Festigkeitsklasse II
IIa
III
max t MN/m2
a1)
Z-17.1-462 Mauerwerk aus SchallschutzVerfllziegeln
6 8 10 12
– – – –
1,0 1,2 1,4 1,6
1,2 1,4 1,6 1,8
0,060 0,080 0,100 0,120
0,5
THERMOPOR Z-17.1-454 ZIEGEL KONTOR ULM GMBH Mauerwerk aus SchallschutzOlgastaße 94 Fllziegeln 89073 Ulm Z-17.1-558 Mauerwerk aus THERMOPOR Schallschutz-Fllziegeln SFz G
8 10 12
1,0 1,1 1,2
1,2 1,4 1,6
1,4 1,6 1,8
0,080 0,100 0,120
0,5
8 10 12
– – –
1,0 1,1 1,3
1,1 1,3 1,5
0,080 0,100 0,120
0,5
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen Klimaton ZIEGEL Interessengemeinschaft e. V. Hofoldinger Straße 9b 85649 Brunnthal
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren: zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
Tabelle 4. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Kalksandsteinen mit besonderer Lochung Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Festigkeitsklasse
Z-17.1-878 Kalksandsteine mit besonderer Lochung fr Mauerwerk im Dickbettverfahren
12 16 20 28
Tabelle 5. Stein-Rohdichte der Rohdichteklassen 2,4 bis 3,6 (Z-17.1-772) Rohdichteklasse 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 1)
Mittelwert der Stein-Rohdichte1) kg/dm3 2,21 bis 2,41 bis 2,61 bis 2,81 bis 3,01 bis 3,21 bis 3,41 bis
2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 3,40 3,60
Einzelwerte drfen die Klassengrenzen um nicht mehr als 0,1 kg/dm3 unter- bzw. berschreiten.
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel IIa
III
1,6 1,7 1,9 2,3
1,8 2,1 2,4 3,0
max t MN/m2
bRZ MN/m2
0,120 0,160 0,200 0,280
0,300 0,400 0,500 0,700
Tabelle 6. Rechenwerte der Eigenlast (Z-17.1-772) Rohdichteklasse
Rechenwert der Eigenlast kN/m3
2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6
24 26 28 30 32 34 36
42
A Baustoffe · Bauprodukte
1.1.5 Betonsteine 1.1.5.1 Vollsteine und Vollblçcke Wegen der Vielzahl der inzwischen erteilten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen wird nachfolgend nur eine bersicht ber die erteilten
Bescheide gegeben. In der Auflistung sind in Tabelle 7 die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l zusammengestellt. In Tabelle 8 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben.
Tabelle 7. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus allgemein bauaufsichlich zugelassenen Vollsteinen und Vollblçcken aus Beton oder Leichtbeton Antragsteller
BBU Rheinische Bimsbaustoffunion GmbH Sandkaulerweg 1 56564 Neuwied
Zulassungsnummer Gegenstand
Z-17.1-569 isolith-Blçcke der Rohdichteklassen 1,4; 1,6; 1,8 und 2,0 aus Leichtbeton
Kaspar Rçckelein KG Baustoffwerke Z-17.1-432 Bahnhofstraße 6 RWATON-Klimablçcke 96193 Wachenroth aus Leichtbeton
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
1,4 1,6 1,8 2,0
0,63 0,74 0,87 0,99
– – – –
– – – –
0,5
0,21
0,13
0,18
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-426 KLB-Vollblçcke SW1 aus Leichtbeton (KLB-Superwrmedmmblçcke)
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
– 0,16 0,16 0,18 0,18 0,21 0,24
0,11 0,12 0,13 0,14 0,16 0,16 0,18
– 0,13 0,14 0,16 0,16 0,18 0,21
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
Z-17.1-168 Mauerwerk aus Liapor-VollwrmeBlçcken aus Leichtbeton
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,21 0,21 0,24 0,24 0,24 0,27 0,30
0,13 0,14 0,15 0,16 0,18 0,18 0,21
0,14 0,15 0,18 0,18 0,18 0,21 0,24
Z-17.1-451 Liapor-Super-K-Wrmedmmsteine aus Leichtbeton
0,6 0,7
0,21 0,27
0,13 0,16
0,21 0,24
Z-17.1-501 Mauerwerk aus Liapor-Super-KWrmedmmsteinen aus Leichtbeton mit Stoßfugenverzahnung
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,16 0,18 0,18 0,18 0,21 0,21 0,24
0,121) 0,131) 0,141) 0,141) 0,151) 0,161) 0,181)
0,13 0,14 0,14 0,15 0,16 0,18 0,18
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
43
Tabelle 7. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21 1)
LM 36
Z-17.1-755 Mauerwerk aus Liapor-Vollwrmeblçcken (verzahnt) aus Leichtbeton
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
– 0,18 0,21 0,21 0,24 0,24 0,27
0,12 0,131) 0,141) 0,151) 0,161) 0,181) 0,211)
0,13 0,14 0,15 0,16 0,18 0,18 0,21
Z-17.1-815 Mauerwerk aus Liapor-SuperK-Plus Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton mit Stoßfugenverzahnung
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70
0,18 0,18 0,18 0,18 0,21 0,21
0,122) 0,133) 0,131) 0,141) 0,154) 0,151)
0,14 0,14 0,16 0,16 0,18 0,18
Z-17.1-839 Liapor Compact Vollblçcke
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
– – – – – –
0,13 0,14 0,15 0,16 0,18 0,21
0,14 0,15 0,16 0,18 0,18 0,21
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
Z-17.1-964 Vollblçcke aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Mauersteine“)
2,0
1,2
–
–
Socit Anonyme des Chaux de Contern Rue des Chaux 5324 Contern Luxemburg
Z-17.1-607 Wrmedmmblçcke aus Leichtbeton „ECOBLOC“
0,50 0,55 0,60 0,65
– – – –
0,13 0,15 0,15 0,16
– – – –
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Z-17.1-186 Pumix-Leichtbausteine aus Leichtbeton – Typ 1, 16 DF und 20 DF
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,22 0,24 0,24 0,27 0,27 0,31
0,18 0,20 0,20 0,23 0,23 0,26
0,18 0,20 0,20 0,23 0,23 0,26
– Typ 1, 10 DF und 12 DF
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,24 0,26 0,26 0,30 0,30 0,34
0,18 0,20 0,20 0,24 0,24 0,28
0,18 0,20 0,20 0,24 0,24 0,28
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
1) 2) 3) 4)
Mit Leichtmçrtel LM Ultra gelten die gleichen Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l wie mit Leichtmçrtel LM 21. Mit Leichtmçrtel LM Ultra ist l = 0,11 W/(m·K). Mit Leichtmçrtel LM Ultra ist l = 0,12 W/(m·K). Mit Leichtmçrtel LM Ultra ist l = 0,14 W/(m·K).
44
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 7. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
5) 6) 7) 8)
Bei Steinen Bei Steinen Bei Steinen Bei Steinen
des des des des
Formats Formats Formats Formats
20 DF 20 DF 20 DF 10 DF
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
– Typ 2
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,18 0,21 0,21 0,24 0,24 0,27
0,14 0,16 0,16 0,18 0,218) 0,21
0,15 0,16 0,18 0,18 0,21 0,24
Z-17.1-654 Pumix HW-Leichtbausteine – Typ A
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
– – – – – –
0,13 0,14 0,16 0,16 0,185) 0,216)
0,14 0,167) 0,16 0,185) 0,18 0,21
– Typ B
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
– – – – – –
0,12 0,12 0,13 0,14 0,15 0,18
0,12 0,13 0,14 0,157) 0,15 0,18
ist l = ist l = ist l = ist l =
0,16 W/(m·K). 0,18 W/(m·K). 0,14 W/(m·K). 0,18 W/(m·K).
Tabelle 8. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen in den Zulassungen fr Vollsteine und Vollblçcke aus Beton oder Leichtbeton Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Grundwert s0 MN/m2
Festigkeitsklasse
Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
Z-17.1-569 isolith-Blçcke der Rohdichteklassen 1,4; 1,6; 1,8 und 2,0 aus Leichtbeton
12 20
– –
1,6 1,9
1,8 2,4
– –
– –
0,120 0,200
0,300 0,500
Z-17.1-432 RWATON-Klimablçcke aus Leichtbeton
2
0,5
0,5
–
0,5
0,5
0,020
0,050
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
45
Tabelle 8. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Grundwert s0 MN/m2
Festigkeitsklasse
Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
Z-17.1-426 KLB-Vollblçcke SW1 aus Leichtbeton (KLB-Superwrmedmmblçcke)
2 4 6
0,5 0,7 0,9
0,5 0,8 1,0
– – –
0,5 0,7 0,7
0,5 0,8 0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-168 Mauerwerk aus Liapor-Vollwrme-Blçcken aus Leichtbeton
2 4 6
0,5 0,7 0,9
0,5 0,8 1,0
– – –
0,4 0,6 0,7
0,4 0,7 0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-451 Liapor-Super-K-Wrmedmmstein aus Leichtbeton
2 4
0,5 0,7
0,5 0,8
– –
0,5 0,7
0,5 0,8
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-501 Mauerwerk aus LiaporSuper-K-Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton mit Stoßfugenverzahnung
2 4
0,5 0,7
0,5 0,8
– –
0,51) 0,71)
0,5 0,8
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-755 Mauerwerk aus Liapor-Vollwrmeblçcken (verzahnt) aus Leichtbeton
2 4
0,5 0,7
0,5 0,8
– –
0,51) 0,71)
0,5 0,8
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-815 Mauerwerk aus Liapor-SuperK-Plus Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton mit Stoßfugenverzahnung
2 4
0,5 0,7
0,5 0,8
– –
0,51) 0,71)
0,5 0,8
0,020 0,040
– –
Z-17.1-839 Liapor Compact Vollblçcke
2 4
– –
– –
– –
0,5 0,7
0,5 0,7
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-964 Vollblçcke aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Mauersteine“)
12 20
– –
1,6 1,9
1,8 2,4
– –
– –
0,168 0,280
0,480 0,800
Z-17.1-607 Wrmedmmblçcke aus Leichtbeton „ECOBLOC“
2 4
– –
– –
– –
0,5 0,7
– –
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-186 Pumix-Leichtbausteine aus Leichtbeton
2 4 6
0,5 0,7 0,9
0,5 0,8 1,0
– 0,9 1,2
0,5 0,7 0,7
0,5 0,8 0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-654 Pumix HW-Leichtbausteine Typ A und Typ B
2 4 6
– – –
– – –
– – –
0,5 0,7 0,7
0,5 0,8 0,9
0,024 0,048 0,072
0,066 0,132 0,198
1)
Mit Leichtmçrtel LM Ultra gelten die Grundwerte s0 wie fr Leichtmçrtel LM 21.
46
A Baustoffe · Bauprodukte
1.1.5.2 Hohlblocksteine
dichteklassen 0,6 bis 1,6. Sie sind zur Vermauerung mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppen II, IIa und III oder mit Leichtmçrtel der Gruppen LM 21 und LM 36 vorgesehen. Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen fr das Mauerwerk sind Tabelle 9 zu entnehmen. Die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l sind nachfolgend in Tabelle 10 wiedergegeben.
Eine bersicht ber die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Hohlblocksteine aus Leichtbeton wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 1.1.5.2 gegeben. Hergestellt werden die Hohlblocksteine in den Festigkeitsklassen 2, 4, 6 und 12 mit den Roh-
Tabelle 9. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen in den Zulassungen fr Hohlblçcke aus Beton oder Leichtbeton Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Grundwert s0 MN/m2
Festigkeitsklasse
Normalmçrtel
Z-17.1-262 Isobims-Hohlblçcke aus Leichtbeton Z-17.1-964 Hohlblçcke aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Mauersteine“) Z-17.1-941 Hohlblçcke aus Leichtbeton (bezeichnet als Jasto-Hbl)
max t MN/m2
bRZ MN/m2
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
2 4 6
0,5 0,7 0,9
0,5 0,8 1,0
– 0,9 1,2
0,4 0,5 0,7
0,5 0,8 0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
6 12
– –
1,0 1,6
1,2 1,8
– –
– –
0,060 0,120
0,150 0,300
2 4 6
– – –
0,4 0,6 0,8
0,4 0,7 0,9
0,4 0,5 0,7
– – –
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Tabelle 10. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l in den Zulassungen fr Hohlblçcke aus Beton oder Leichtbeton Antragsteller
BBU Rheinische Bimsbaustoffunion GmbH Sandkaulerweg 1 56564 Neuwied
Zulassungsnummer Gegenstand
Z-17.1-262 Isobims-Hohlblçcke aus Leichtbeton – 1K
Rohdichteklasse
0,60 0,65 0,70 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K) Normalmçrtel 0,32 0,34 0,36 0,41 0,46 0,52 0,60 0,72
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
0,27 0,29 0,30 0,34 0,37 0,52 0,60 0,72
0,28 0,30 0,32 0,36 0,40 0,52 0,60 0,72
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
47
Tabelle 10. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Rohdichteklasse
Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
0,60 0,65 0,70 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
0,29 0,30 0,32 0,35 0,39 0,45 0,53 0,65
0,24 0,26 0,28 0,31 0,34 0,45 0,53 0,65
0,25 0,27 0,29 0,32 0,36 0,45 0,53 0,65
1,6 1,4 1,4 1,4 1,2 1,2 1,4 1,2 1,4 1,2 1,4 1,2 1,4 1,2
0,68 0,64 0,68 0,77 0,65 0,71 0,66 0,55 0,74 0,62 0,75 0,64 0,85 0,73
– – – – – – – – – – – – – –
– – – – – – – – – – – – – –
Z-17.1-941 Hohlblçcke aus Leichtbeton (bezeichnet als Jasto-Hbl) – 3K-240 – 4K-300
0,8 0,9 1,0 1,2
0,35 0,39 0,45 0,53
0,31 0,34 0,45 0,53
0,32 0,36 0,45 0,53
– 4K-365
0,8 0,9 1,0 1,2
0,41 0,46 0,52 0,60
0,34 0,37 0,52 0,60
0,36 0,40 0,52 0,60
BBU Rheinische Bimsbaustoffunion GmbH Sandkaulerweg 1 56564 Neuwied
– 2K, 3K, 4K
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
Z-17.1-964 Hohlblçcke aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Mauersteine“) – 490 · 115 · 238 (1K) – 365 · 175 · 238 (2K) – 300 · 240 · 238 (3K) – 300 · 240 · 238 (2K) – 372 · 240 · 238 (3K) – 370 · 240 · 238 (2K) – 247 · 300 · 238 (4K) – 247 · 300 · 238 (4K) – 240 · 300 · 238 (3K) – 240 · 300 · 238 (3K) – 247 · 365 · 238 (4K) – 247 · 365 · 238 (4K) – 245 · 365 · 238 (3K) – 245 · 365 · 238 (3K)
Jakob Stockschlder GmbH & Co. KG Koblenzer Straße 58 56299 Ochtendung
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
1.1.5.3 Hohlblocksteine mit integrierter Wrmedmmung Wegen der erhçhten Anforderungen an den Wrmedurchlasswiderstand von Wnden wurden Steine zugelassen, bei denen eine Kammerreihe oder auch alle Kammern mit Wrmedmmstoffen
ausgefllt sind. Zurzeit gibt es vier geltende Zulassungen. In Tabelle 11 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Tabelle 12 enthlt eine Zusammenstellung der Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l.
48
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 11. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen in den Zulassungen fr Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
Z-17.1-823 Hohlblocksteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Mohrpor“-Mauersteine)
2
–
–
–
0,3
–
0,020
–
0,5
Z-17.1-816 Mauerwerk aus Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Liapor SL Wrmedmmsteine) und Leichtmçrtel
2 4
– –
– –
– –
0,4 0,6
– –
0,020 0,040
– –
0,5
Z-17.1-833 Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIXthermolith-MD)
2 4 6
– – –
– – –
– – –
0,5 0,7 0,7
0,5 0,8 0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
1,0
Z-17.1-938 Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „ElitonWrmedmmsteine“)
2
–
–
–
0,30
–
0,020
–
0,5
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
Tabelle 12. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l in den Zulassungen fr Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
Geschw. Mohr GmbH & Co. KG Baustoffwerke Friedhofstraße 56637 Plaidt
Z-17.1-823 Hohlblocksteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Mohrpor“-Mauersteine)
0,45 0,50 0,55
– – –
0,11 0,12 0,13
– – –
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
Z-17.1-816 Mauerwerk aus Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Liapor SL Wrmedmmsteine) und Leichtmçrtel – Dmmstoff „Isokern 68“
0,45 0,50 0,55
– – –
0,10 0,10 0,11
– – –
– Dmmstoff „Isokern 50“
0,45 0,50 0,55
– – –
0,09 0,10 0,111)
– – –
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
49
Tabelle 12. (Fortsetzung) Antragsteller
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Zulassungsnummer Gegenstand
Rohdichteklasse
1) 2) 3)
Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
Z-17.1-833 Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIX-thermolith-MD)
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
– – – – – – –
0,10 0,10 0,11 0,122) 0,12 0,13 0,16
0,10 0,11 0,122) 0,12 0,13 0,14 0,183)
Z-17.1-938 Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Eliton-Wrmedmmsteine“)
0,40 0,45
– –
0,090 0,090
– –
Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied Veit Dennert KG Veit-Dennert-Straße 7 96132 Schlsselfeld
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Mit Leichtmçrtel LM Ultra ist l = 0,10 W/(m · K). Bei Steinen des Formates 10 DF betrgt l = 0,11 W/(m · K). Bei Steinen des Formates 10 DF betrgt l = 0,16 W/(m · K).
a) Hohlblocksteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Mohrpor“-Mauersteine) Zulassungsnummer: Z-17.1-823 Antragsteller: Geschw. Mohr GmbH & Co. KG Baustoffwerke Friedhofstraße 56637 Plaidt Die „Mohrpor“-Mauersteine haben 2 Hohlkammerreihen mit einer Breite von 82 mm. Fr den Leichtbeton der Hohlblocksteine wird als Zuschlag Blhton verwendet. Als Format ist vorgesehen (L/B/H in mm): 495/300/238. Die Stirnflchen sind verzahnt (Nut-Feder-Ausbildung). Bild 2 zeigt das Lochbild des „Mohrpor“-Mauersteins. Hergestellt werden die „Mohrpor“-Mauersteine in der Festigkeitsklasse 2 und den Rohdichteklassen 0,45; 0,50 und 0,55. Sie sind zur Vermauerung ausschließlich mit Leichtmçrtel der Gruppe LM 21 vorgesehen (ohne Stoßfugenvermçrtelung). Die Kammern der Hohlblçcke werden mit Polystyroldmmstoffformteilen ausgefllt. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1,
Bild 2. „Mohrpor“-Mauerstein (Z-17.1-823)
50
A Baustoffe · Bauprodukte
bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur dort angewendet werden, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B1 nach DIN 4102-1 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften (z. B. Richtlinien ber die Verwendung brennbarer Baustoffe im Hochbau) gestattet ist. b) Mauerwerk aus Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Liapor SL Wrmedmmsteine) Zulassungsnummer: Z-17.1-816 Antragsteller: Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld Die „Liapor SL Wrmedmmsteine“ haben je nach Steinbreite mehrere Hohlkammerreihen, die vollstndig mit einem Dmmstoff bestehend aus einer anorganischen Perlitefllung verfllt sind. Fr den Leichtbeton der Hohlblocksteine wird als Zuschlag Blhton verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 247, 372, 497/240, 300, 365, 425, 490/238. Die Stirnflchen sind verzahnt (Nut-Feder-Ausbildung). Bild 3 zeigt das Lochbild des Liapor SL Wrmedmmsteins der Lnge 247 mm und der Breite 365 mm mit 6 Kammerrreihen.
Bild 3. Liapor SL Wrmedmmstein (Z-17.1-816)
Hergestellt werden die „Liapor SL Wrmedmmsteine“ in der Steinfestigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,45; 0,50 und 0,55 und in der Steinfestigkeitsklasse 4 mit der Rohdichteklasse 0,55. Sie sind zur Vermauerung mit Leichtmçrtel der Gruppe LM 21 oder dem ebenfalls in dieser Zulassung geregelten Leichtmçrtel LM Ultra vorgesehen (ohne Stoßfugenvermçrtelung). Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur dort angewendet werden, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B1 nach DIN 4102-1 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften (z. B. Richtlinien ber die Verwendung brennbarer Baustoffe im Hochbau) gestattet ist. c) Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIX-thermolith-MD) Zulassungsnummer: Z-17.1-833 Antragsteller: Traßwerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Sohler Weg 34 56564 Neuwied Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied Die Blçcke haben je nach Steinbreite mehrere Hohlkammerreihen, die vollstndig mit einem Dmmstoff, bestehend aus einer anorganisch gebundenen Perlitefllung, versehen sind. Fr die Herstellung des Dmmstoffes werden Blhperlit und ein bestimmtes anorganisches Bindemittel verwendet. Fr den Leichtbeton der Hohlblocksteine wird als Zuschlag ausschließlich ein besonders aufbereiteter Naturbims verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 245/300/238 und 245/365/238 mit jeweils 5 Hohlkammerreihen, 495/240/238 mit 3 Hohlkammerreihen und 497/300/238 mit 4 Hohlkammerreihen. Hergestellt werden die Hohlblçcke in der Steinfestigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,45 bis 0,80; in der Steinfestigkeitsklasse 4 mit den Rohdichteklassen 0,65 bis 0,80 und in der Steinfestigkeitsklasse 6 mit der Rohdichteklasse 0,80.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Bild 4. PUMIX-thermolith-MD (245 mm · 365 mm · 238 mm) (Z-17.1-833)
51
Die Hohlblçcke haben eine Lnge von 247 mm, eine Breite von 365 mm und eine Hçhe von 238 mm. Bild 5 zeigt die Draufsicht auf den Wrmedmmstein. Die Steine haben keine Abdeckung. Hergestellt werden die Hohlblçcke in der Steinfestigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,40 und 0,45. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur fr Wnde angewendet werden, an die hinsichtlich des Feuerwiderstandes keine Anforderungen gestellt werden und bei Anordnung von Dmmstoffplatten aus Polystyrolhartschaum in den Steinen nur dort, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B1 nach DIN 4102-1 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften (z. B. Richtlinien ber die Verwendung brennbarer Baustoffe im Hochbau) gestattet ist.
Bild 4 zeigt das Lochbild des Steins mit der Lnge 245 mm und der Breite 365 mm mit 5 Kammerreihen. Die Steine haben eine Abdeckung von 10 mm. d) Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „ELITONWrmedmmsteine“) Zulassungsnummer: Z-17.1-938 Antragsteller: Veit Dennert KG Veit-Dennert-Straße 7 96132 Schlsselfeld Die Blçcke haben 3 Hohlkammern die mit vorkonfektionierten 62 mm dicken Dmmstoffstreifen versehen sind. Fr die Fllung der Kammern werden nichtbrennbare Wrmedmmplatten (Baustoffklasse DIN 4102-A1) „System Dennert 040“ nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Nr. Z-23.11-229 vom 23. Oktober 2006 des Anwendungstyps WAP oder schwerentflammbare (Baustoffklasse DIN 4102-B1) Wrmedmmplatten aus Polystyrolpartikelschaum nach DIN EN 13163:2001-10 des Anwendungstyps WAP nach DIN V 4108-10:2004-10 verwendet. Fr den Leichtbeton der Hohlblocksteine wird als Zuschlag ausschließlich Blhton (Liapor) verwendet.
Bild 5. ELITON-Wrmedmmstein (247 mm · 365 mm · 238 mm) (Z-17.1-938)
52
1.2
A Baustoffe · Bauprodukte
Mauersteine grçßeren Formates
1.2.1 Ziegel-Blockelemente Eine erste Zulassung fr Mauerwerk aus großformatigen Ziegel-Blockelementen wurde im Jahr 2003 erteilt. a) Mauerwerk aus unipor-Blockelementen „unipor BE“ Zulassungsnummer: Z-17.1-680 Antragsteller: unipor-Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen Die Zulassung erstreckt sich auf die Herstellung von großformatigen Ziegel-Blockelementen und deren Verwendung mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppen IIa und III nach DIN 1053-1 fr Mauerwerk nach DIN 1053-1 ohne Stoßfugenvermçrtelung. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 497/115, 150, 175, 200, 240, 300/488.
Bild 6. unipor-Blockelement „unipor BE“
Bild 6 zeigt das Lochbild eines Elementes der Lnge 497 mm und der Breite 240 mm. Die Blockelemente werden in den Festigkeitsklassen 8 und 12 und den Rohdichteklassen 0,9; 1,0 und 1,2 hergestellt und sind zur Vermauerung ausschließlich mit Normalmçrtel vorgesehen (ohne Stoßfugenvermçrtelung).
Ausfhrung Der Aufbau der Wand aus den unipor-Blockelementen muss stets im Verband erfolgen. Das berbindemaß muss mindestens 125 mm betragen. Der Aufbau der Wand muss aus Regelelementen (Lnge 497 mm, Hçhe 488 mm) erfolgen. Die Verwendung der Passelemente (Lnge ‡ 247 mm und £ 497 mm, Hçhe 488 mm) ist nur am Ende einer Wand bzw. eines Pfeilers zulssig. Zur Herstellung der Passelemente sind geeignete Sgeeinrichtungen zu verwenden. An Wand- bzw. Pfeilerenden und unter Strzen ist eine zustzliche Lagerfuge in jeder zweiten Schicht zum Lngen- und Hçhenausgleich gemß DIN 1053-1, Bild 13 c), zulssig, sofern die Aufstandsflche der Steine mindestens 240 mm lang ist und hierfr Hochlochziegel nach DIN 105-1 oder Leichthochlochziegel nach DIN 105-2 mit Lochung A oder B mindestens der gleichen Druckfestigkeitsklasse wie die Blockelemente verwendet werden. Berechnung Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die Schubspannungen fr das Mauerwerk sind in Tabelle 13 zusammengestellt. Bei Pfeilern und Wnden ist die Annahme von erhçhten zulssigen Druckspannungen sowie die Annahme der Lastverteilung unter 60 nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.3, sowie die Annahme fr Lastausbreitung und die erhçhte zulssige Teilflchenpressung nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.3, unzulssig. Beim Schubnachweis nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5, darf fr zul t und max t nur 60 % der sich aus Gleichung (6 a) – mit s0HS fr unvermçrtelte Stoßfugen – ergebenden Wertes in Rechnung gestellt werden. Dabei gilt fr max t der Wert fr Hohlblocksteine. Beim Schubnachweis nach dem genaueren Verfahren nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5, drfen nur 60 % der sich aus Gleichungen (16 a) und (16 b) – mit s0HS nach DIN 1053-1, Tabelle 5 (Wert fr unvermçrtelte Stoßfugen) – ergebenden Werte in Rechnung gestellt werden. Dabei gilt fr bRz ebenfalls der Wert fr Hohlblocksteine.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
53
Tabelle 13. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus großformatigen Ziegel-Blockelementen Antragsteller
Unipor-Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen 1)
Zulassungsnummer Gegenstand
Z-17.1-680 Mauerwerk aus unipor-Blockelementen „unipor-BE“
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Festigkeitsklasse
8 12
Grundwert s0 MN/m2 Normalmçrtel IIa
III
1,2 1,6
1,4 1,8
max t MN/m2
bRZ MN/m2
a1)
0,080 0,120
0,200 0,300
0,6
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
1.2.2 Betonelemente Die Zulassungen dieses Abschnittes erstrecken sich auf die Herstellung von großformatigen Steinen aus Beton oder Leichtbeton als Vollelemente und deren Verwendung mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppen II, IIa und III oder mit Leichtmçrtel der Gruppen LM 21 und LM 36 fr Mauerwerk nach DIN 1053-1. Die Maße der Elemente sind den nachfolgenden Abschnitten a) bis e) zu entnehmen. Andere Lngenabmessungen sind nur fr Passelemente zulssig. Andere Hçhenabmessungen sind nur fr Ausgleichselemente zulssig. Die Stirnflchen der Elemente werden glatt, mit Nut-Feder-System oder mit Mçrteltaschen ausgebildet. Zur mechanischen Hantierung kçnnen an der Oberseite der Elemente Hantierungslçcher angebracht sein: Die jeweiligen Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen fr das Mauerwerk sind Tabelle 14 zu entnehmen. Fr den Schubnachweis nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, bzw. im Rahmen einer genaueren Bemessung nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 7.9.5, sind die Spannungen ebenfalls in Tabelle 14 angegeben. Die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l sind in Tabelle 15 wiedergegeben.
a) Großformatige thermolith-Vollblocksteine aus Leichtbeton Zulassungsnummer: Z-17.1-187 Antragsteller: Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied Bei diesem „Stein“ handelt es sich um einen Vollblock aus Leichtbeton nach DIN 18152 mit vier Schlitzen (Schlitzmaße 20 mm · 180 mm), die in zwei Reihen angeordnet sind, und Nut-Feder-Ausbildung der Stirnflchen mit Mçrteltaschen mit den Elementmaßen (L/B/H in mm): 995 / 240, 300, 365 / 490, 615. Wie die Bezeichnung „thermolith“ zeigt, sind diese Elemente auf einen guten Wrmeschutz hin konzipiert: – Zuschlag nur speziell aufbereiteter Naturbims bestimmter Zusammensetzung, – begrenzte Sorptionsfeuchte, – geringe Rohdichte (Festigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,5; 0,6 und 0,7, Festigkeitsklasse 4 mit den Rohdichteklassen 0,6 und 0,7, Festigkeitsklasse 6 mit den Rohdichteklassen 0,7 und 0,8). Die Elemente sind zur Vermauerung mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppen IIa und III und Leichtmçrtel der Gruppen LM 21 und LM 36 vorgesehen (mit oder ohne Vermçrtelung der Mçrteltaschen).
54
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 14. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen in den Zulassungen fr großformatige Mauersteine aus Beton Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Grundwert s0 MN/m2
Festigkeitsklasse
Normalmçrtel
max t MN/m2
bRZ MN/m2
Leichtmçrtel
II
IIa
III
LM 21
LM 36
Z-17.1-187 Großformatige thermolithVollblocksteine aus Leichtbeton
2 4 6
– – –
0,5 0,8 1,0
0,5 0,9 1,2
0,5 0,7 0,7
0,5 0,8 0,9
0,024 0,048 0,072
0,066 0,132 0,198
Z-17.1-421 Großformatige phonolithVollblocksteine aus Leichtbeton
2 4 6 8 12
– – – – –
0,5 0,8 1,0 1,2 1,6
0,5 0,9 1,2 1,4 1,8
– – – – –
– – – – –
0,024 0,048 0,072 0,096 0,144
0,066 0,132 0,198 0,264 0,396
2 4 6
– – –
0,5 0,8 1,0
0,5 0,9 1,2
0,5 0,7 0,7
0,5 0,8 0,9
0,028 0,056 0,084
0,080 0,160 0,240
Z-17.1-467 Mauerwerk aus KLB-GroßblockElementen aus Leichtbeton im Dickbettverfahren (bezeichnet als KLB-Magnorith Vbl-E)
2 4 6 12 20
0,5 0,7 0,9 1,2 1,6
0,5 0,8 1,0 1,6 1,9
– 0,9 1,2 1,8 2,4
0,5 0,7 0,7 0,9 0,9
0,5 0,8 0,9 1,1 1,1
0,028 0,056 0,084 0,168 0,280
0,080 0,160 0,240 0,480 0,800
Z-17.1-574 Meurin-Großblçcke „PUMIX-Megaphon“
4 6 8 12
– – – –
0,8 1,0 1,2 1,6
0,9 1,2 1,4 1,8
– – – –
– – – –
0,056 0,084 0,112 0,168
0,160 0,240 0,320 0,480
Z-17.1-571 BISOTHERM-Großblçcke „BISO-Megablock“
Tabelle 15. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l in den Zulassungen fr großformatige Leichtbetonblçcke Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K) Normalmçrtel
Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
Z-17.1-187 Großformatige thermolithVollblocksteine aus Leichtbeton
0,5 0,6 0,7 0,8
0,16 0,18 0,21 0,24
0,14 0,16 0,18 0,21
0,14 0,18 0,21 0,24
Z-17.1-421 Großformatige phonolithVollblocksteine aus Leichtbeton
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,36 0,39 0,42 0,49 0,57 0,75 0,92 1,2
– – – – – – – –
– – – – – – – –
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
55
Tabelle 15. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K) Normalmçrtel
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
BISOTHERM GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
Z-17.1-571 BISOTHERM-Großblçcke „BISO-Megablock“
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,14 0,16 0,16 0,18 0,18 0,21
0,13 0,14 0,16 0,16 0,18 0,21
0,142) 0,14 0,16 0,16 0,18 0,21
KLB Beteiligungs GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-467 Mauerwerk aus KLB-GroßblockElementen aus Leichtbeton im Dickbettverfahren (bezeichnet als KLB-Magnorith Vbl-E)
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00
0,12 0,141) 0,15 0,16 0,18 0,21 0,24 0,30 0,50 0,65 0,80 1,00 1,20
0,10 0,12 0,13 0,15 0,16 0,18 0,21 0,27 – – – – –
– – – – – – – – – – – – –
Trasswerke Meurin Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Z-17.1-574 Meurin-Großblçcke „PUMIX-Megaphon“
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,43 0,46 0,54 0,63 0,74 0,87 0,99
– – – – – – – –
– – – – – – – –
1) 2)
Fr die Wanddicke 115 mm ist l = 0,13 W/(m · K). Fr die Wanddicke 240 mm ist l = 0,13 W/(m · K).
b) Großformatige phonolith-Vollblocksteine aus Leichtbeton Zulassungsnummer: Z-17.1-421 Antragsteller: Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied Die Form dieser Elemente entspricht der der Elemente nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-187 (siehe Punkt a). Diese Elemente sind auf den Schallschutz hin entwickelt („phonolith“), sodass sie auch in den Breiten (Wanddicken) 115, 150, 175 und 200 mm hergestellt werden und in hçheren Rohdichteklassen
– in der Druckfestigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,8; 0,9; 1,0 und 1,2, – in der Druckfestigkeitsklasse 4 mit den Rohdichteklassen 0,8; 0,9; 1,0; 1,2 und 1,4, – in der Druckfestigkeitsklasse 6 mit den Rohdichteklassen 1,0; 1,2; 1,4 und 1,6, – in der Druckfestigkeitsklasse 8 mit den Rohdichteklassen 1,4; 1,6 und und 1,8 und – in der Druckfestigkeitsklasse 12 mit den Rohdichteklassen 1,6; 1,8 und 2,0. Sie sind zur Vermauerung ausschließlich mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppen II und IIa vorgesehen (mit oder ohne Vermçrtelung der Mçrteltaschen).
56
A Baustoffe · Bauprodukte
c) BISOTHERM-Großblçcke „BISO-Megablock“ Zulassungsnummer: Z-17.1-571 Antragsteller: BISOTHERM GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich Fr die BISOTHERM-Großblçcke aus Leichtbeton (bezeichnet als „BISO-Megablock“) wird als Zuschlag ausschließlich besonders aufbereiteter, von allen natrlichen Begleitstoffen gereinigter Naturbims bestimmter Schttdichte und Korngruppen verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 997/240, 300, 365/490, 615. Die Stirnflchen der BISOTHERM-Großblçcke sind mit Nut-FederAnordnung versehen. Hergestellt werden die BISOTHERM-Großblçcke – in der Festigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,50; 0,55; 0,60 und 0,65, – in der Festigkeitsklasse 4 mit den Rohdichteklassen 0,60; 0,65 und 0,70 und – in der Festigkeitsklasse 6 mit den Rohdichteklassen 0,70 und 0,80. d) Mauerwerk aus Leichtbeton-Elementen (bezeichnet als „KLB-Wandelemente“) Zulassungsnummer: Z-17.1-467 Antragsteller: KLB Klimaleichtblock GmbH Hofgrndchen 63 56564 Neuwied Fr den Leichtbeton der „KLB-Wandelemente“ wird als Zuschlag ausschließlich Bims oder Blhton verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 747, 997/115, 150, 175, 200, 240, 300, 365/488, 503, 515, 613. Die Stirnflchen der KLB-Wandelemente sind glatt oder mit Nut-Feder-Anordnung versehen. Die KLB-Wandelemente werden in den Druckfestigkeitsklassen 2, 4 und 6 mit den Rohdichteklassen 0,6; 0,8; und 1,0 und in den Druckfestigkeitsklassen 6, 8 und 12 mit den Rohdichteklassen 1,4 und 1,8 hergestellt. e) Meurin-Großblçcke „PUMIX-Megaphon“ Zulassungsnummer: Z-17.1-574 Antragsteller: Traßwerke Meurin Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Fr den Leichtbeton der Meurin Großblçcke „PUMIX-Megaphon“ wird als Zuschlag ausschließlich Naturbims verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 997/115, 150, 175, 200, 240, 300, 365/490, 615. Die Stirnflchen der Meurin-Großblçcke sind mit Nut-Feder-Anordnung versehen. Die Meurin-Großblçcke „PUMIX-Megaphon“ werden in der Druckfestigkeitsklasse 4 mit den Rohdichteklassen 0,8; 0,9; 1,0 und 1,2, in der Druckfestigkeitsklasse 6 mit den Rohdichteklassen 1,0; 1,2; 1,4 und 1,6, in der Druckfestigkeitsklasse 8 mit den Rohdichten 1,4; 1,6 und 1,8 und in der Druckfestigkeitsklasse 12 mit den Rohdichteklassen 1,6; 1,8 und 2,0 hergestellt.
1.3
Mauermçrtel
1.3.1 Leichtmçrtel Die erteilten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr die Leichtzuschlge enthalten Anforderungen an den Leichtzuschlag mit Bestimmungen zur Produktionskontrolle (bereinstimmungsnachweis-Verfahren) und zustzliche Bestimmungen zum damit hergestellten Leichtmçrtel (z. B. Vorgaben zum Zumischen anderer Zuschlge, Einstufungsregeln hinsichtlich der Wrmeleitfhigkeit). Die derzeit geltenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen sind: a) „thermolith Perlite-Leichtzuschlag“ zur Herstellung von Leichtmçrtel nach DIN 1053-1 Zulassungsnummer: Z-17.1-624 Antragsteller: Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied Der hier zugelassene Leichtzuschlag ist thermisch expandiertes Perlit. Der Zuschlag ist kçrnig und von zellenartiger Struktur. b) Leichtmauermçrtel LM 36 unter Verwendung von Leichtzuschlag „CIRCOSIL“ Zulassungsnummer: Z-17.1-851 Antragsteller: Cirkel GmbH & Co. KG Elter Straße 216 48429 Rheine Der Leichtzuschlag „CIRCOSIL“ ist ein aus Weißfeinkalk, Quarzmehl und Wasser synthetisch hergestelltes Calciumsilikathydrat mit Tobermoritstruktur.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
1.3.2 Sonstige Mçrtel a) quick-mix Kimmschichtmçrtel (bezeichnet als Kimmschichtmçrtel KSM-SH) Zulassungsnummer: Z-17.1-835 Antragsteller: quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG Mhleneschweg 6 49090 Osnabrck Der Kimmschichtmçrtel KSM-SH ist ein schnell erhrtender, hydrophobierter Normalmçrtel. Er darf fr die Herstellung von 10 mm bis 30 mm dicken Ausgleichsschichten am Fußpunkt von Wnden aus Mauerwerk nach DIN 1053-1: 1996-11 oder allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Wandbauarten, wie Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen, Mauertafeln usw. verwendet werden. Abweichend von DIN 1053-1:1996-11 bzw. den Bestimmungen der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung gilt bei Mauerwerk, fr das Grundwerte der zulssigen Druckspannungen s0 bzw. Rechenwerte der Mauerwerksdruckfestigkeit bR hçher als fr Mauerwerk mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppe III nach DIN 1053-1:1996-11, Tabelle 4 a, in Ansatz gebracht werden drfen, dass fr den Spannungsnachweis am Wandfuß hçchstens die Grundwerte der zulssigen Druckspannungen der verwendeten Steinfestigkeitsklasse in Kombination mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppe III gemß DIN 1053-1:1996-11, Tabelle 4 a, in Rechnung gestellt werden drfen; dieser Nachweis ist auch
57
beim vereinfachten Berechnungsverfahren zu fhren. Der Nachweis von Kellerwnden nach Abschnitt 8.1.2.3 von DIN 1053-1:1996-11 darf nur entfallen, wenn zustzlich fr die am Wandfuß wirkende maximale Normalkraft dieser Nachweis gefhrt werden kann. Mit dem Kimmschichtmçrtel KSM-SH bei Temperaturen um 20 C hergestellte Ausgleichsschichten drfen in Bauzustnden nach 1 Stunde mit nach 4 Stunden mit
0,3 N/mm2 und 1,0 N/mm2
belastet werden.
2
Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel
2.1
Plansteine blichen Formates und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel
2.1.1 Planziegel Wegen der Vielzahl der inzwischen erteilten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen wird nachfolgend nur eine bersicht ber die erteilten Bescheide gegeben. In der Auflistung sind in Tabelle 16 die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l zusammengestellt. In Tabelle 17 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Ausfhrliche Darstellungen zu einzelnen Bescheiden finden sich in frheren Ausgaben des Mauerwerk-Kalenders.
Tabelle 16. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
0,7 0,8
0,16 0,18
unipor-Dnnbettmçrtel ZP 99 Z-17.1-861 Mauerwerk aus unipor-WS plus- Dnnbettmçrtel HP 580 Planziegeln im Dnnbettverfahren Dnnbettmçrtel maxit mur 900
0,80 0,85 0,90
0,12 0,12 0,13
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-867 Mauerwerk aus unipor-WS plusPlanziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
0,80 0,85 0,90
0,12 0,12 0,13
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Deutsche POROTON GmbH Csariusstraße 83a 53639 Kçnigswinter
Z-17.1-683 Mauerwerk aus Poroton-TPlanhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung
Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ II
Hçrl & Hartmann Ziegeltechnik GmbH Pellheimer Straße 17 85221 Dachau
58
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 16. (Fortsetzung) Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
Z-17.1-785 Mauerwerk aus Vario-ZP-Ziegeln und Vario-Mçrtel
0,75 0,80 0,85
0,161) 0,182) 0,182)
Z-17.1-838 Mauerwerk aus Vario-NE-Ziegeln und Vario-Mçrtel
0,65 0,70 0,75
0,14 0,14 0,16
0,60 0,65 0,70
0,10 0,11 0,12
– Wanddicke 190 mm
0,60 0,65 0,70
0,11 0,12 0,13
Z-17.1-859 Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „Thermo Planplus“)
0,65
0,10
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Z-17.1-784 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung und Dnnbettmçrtel DTR
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Hning-Elementbau GmbH & Co. KG Hauptstraße 1 59399 Olfen-Vinnum
Z-17.1-685 Mauerwerk aus Vario-SG-Ziegeln und Vario-Mçrtel
Dnnbettmçrtel „Vario“
JUW POROTON-Werke Ernst Jungk & Sohn GmbH Ziegelhttenstraße 42 55597 Wçllstein
JUW POROTON-Werke Ernst Jungk & Sohn GmbH 55597 Wçllstein
Z-17.1-769 Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „Thermo Planziegel“) – Wanddicke ‡ 240 mm
Tubag Dnnbettmçrtel DTR
Tubag Trass-, Zementund Steinwerke GmbH An der Bundesstraße 256 56642 Kruft Klimaton-Ziegel Interessengemeinschaft e. V. Hofoldinger Straße 9b 85649 Brunnthal
Z-17.1-715 Mauerwerk aus klimatonPlanhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
klimaton-Dnnbettmçrtel
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
59
Tabelle 16. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
Z-17.1-907 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als Thermo Plan-T16) im Dnnbettverfahren
Mein Ziegelhaus Typ I Mein Ziegelhaus Typ III3) ZiegelPlan ZP 99 Maxit mur 900 ZiegelPlanmçrtel ZP Typ III3) Dnnbettmçrtel 900 D
Z-17.1-908 Mauerwerk aus ThermoPlan T14, ThermoPlan T16 und ThermoPlan T18 Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
Rçben Klinkerwerke GmbH & Co. KG Klein Schweinebrck 168 26340 Zetel
1) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
0,8
0,16
0,70 0,75 0,80
0,144) 0,16 0,18
Z-17.1-913 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung (bezeichnet als ThermoPlan HLZ) im Dnnbettverfahren
Mein Ziegelhaus Typ I Mein Ziegelhaus Typ III3) ZiegelPlan ZP 99 Maxit mur 900 ZiegelPlanmçrtel ZP Typ III3)
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81
Z-17.1-914 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als ThermoPlan TS Planhochlochziegel) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
Mein Ziegelhaus Typ I Mein Ziegelhaus Typ III3) ZiegelPlan ZP 99 Maxit mur 900 ZiegelPlanmçrtel ZP Typ III3) Dnnbettmçrtel 900 D
0,75 0,80 0,85
0,135) 0,146) 0,16
Z-17.1-553 Mauerwerk aus PorotonPlanhochlochziegeln T16 und T18 ohne Stoßfugenvermçrtelung
Rçben-Dnnbettmçrtel Dnnbettmçrtel Ziegelplan ZP 99 Dnnbettmçrtel maxit mur 900 Dnnbettmçrtel 900 D
0,7 0,8
0,16 0,18
0,9
0,217)
Z-17.1-712 Mauerwerk aus PorotonPlanhochlochziegeln T14 ohne Stoßfugenvermçrtelung
0,7
0,14
Z-17.1-895 Mauerwerk aus Poroton-T16 und Proton-T18 Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
0,7 0,8
0,168) 0,189)
Z-17.1-497 Mauerwerk aus Poroton-TPlanhochlochziegeln ohne Stoßfugenvermçrtelung
2)
Rohdichteklasse
Fr Wanddicken d < 240 mm ist l = 0,18 W/(m · K). Fr Wanddicken d < 240 mm ist l = 0,21 W/(m · K). Auch zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK. Fr Wanddicken < 240 mm ist l = 0,16 W/(m · K). Fr die Wanddicke 240 mm ist l = 0,15 W/(m · K). Fr die Wanddicke 240 mm ist l = 0,16 W/(m · K). Fr die Wanddicke 140 mm ist l = 0,24 W/(m · K). Fr die Wanddicke 140 mm ist l = 0,18 W/(m · K). Fr die Wanddicke 140 mm ist l = 0,21 W/(m · K).
60
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 16. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Rçben Klinkerwerke GmbH & Co. KG Klein Schweinebrck 168 26340 Zetel
Z-17.1-896 Mauerwerk aus PorotonPlanhochlochziegeln (BW) im Dnnbettverfahren
Rçben-Dnnbettmçrtel Dnnbettmçrtel Ziegelplan ZP 99 Dnnbettmçrtel maxit mur 900 Dnnbettmçrtel 900 D
Z-17.1-905 Mauerwerk aus PorotonPlanhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Lanhofen 84367 Tann
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
Z-17.1-625 Mauerwerk aus Poroton Planziegel-T14 im Dnnbettverfahren
Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III3)
0,7
0,14
Z-17.1-471 Mauerwerk aus THERMOPORPlanhochlochziegeln mit Rhombuslochung ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR P“)
THERMY-ZP 99 Tubag Dnnbettmçrtel DTR maxit mur 900 SAKRET-Dnnbettmçrtel ZPK Dnnbettmçrtel 900 D
0,8 0,9
0,18 0,21
Z-17.1-522 Mauerwerk aus THERMOPORPlanziegeln ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR PHLz“)
THERMY-ZP 99 THERMY-900 TV THERMY-P 01 Tubag Dnnbettmçrtel DTR maxit mur 900 SAKRET-Dnnbettmçrtel ZPK Dnnbettmçrtel 900 D
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
Z-17.1-601 Mauerwerk aus THERMOPORPlanhochlochziegeln mit Rhombuslochung ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR P 016“)
THERMY-ZP 99 Tubag Dnnbettmçrtel DTR maxit mur 900 SAKRET-Dnnbettmçrtel ZPK Dnnbettmçrtel 900 D
0,8
0,16
Z-17.1-698 THERMOPOR ISO-Planziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-P“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
THERMY-ZP 99 maxit mur 900 Dnnbettmçrtel DTR Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III3)
0,60 0,65 0,70
0,1210) 0,1210) 0,1311)
WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover THERMOPOR Ziegel-Kontor Ulm GmbH Olgastraße 94 89073 Ulm
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
61
Tabelle 16. (Fortsetzung) Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
0,60 0.65 0,70 0,75
0,12 0,12 0,13 0,14
THERMY ZPD 2000 Z-17.1-752 Dnnbettmçrtel 900 D THERMOPOR ISO-Plan-DeckelZiegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
0,60 0,65 0,70
0,13 0,13 0,14
Z-17.1-840 Mauerwerk aus THERMOPORISO-Plan-Deckel-Ziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD Plus“)
Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,65 0,70 0,75
0,11 0,11 0,12 0,13
Z-17.1-843 Mauerwerk aus THERMOPORPlanhochlochziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR PHLz BW“)
THERMY ZP 99 THERMY 900 TV THERMY P 01 Tubag Dnnbettmçrtel DTR SAKRET-Dnnbettmçrtel ZPK maxit mur 900 Dnnbettmçrtel 900 D
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-920 THERMOPOR SL Plan-Ziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plan“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
0,60 0,65 0,70
0,090 0,090 0,10
Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,70
0,080 0,090
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-977 Mauerwerk aus THERMOPOR ISO-Planziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD Plus Objektziegel“) im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge – Lochung 1
0,75 0,80 0,85 0,90
0,12 0,12 0,14 0,15
– Lochung 2
0,75 0,80 0,85 0,90
0,12 0,12 0,13 0,14
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
THERMOPOR Ziegel-Kontor Ulm GmbH Olgastraße 94 89073 Ulm
Z-17.1-701 THERMOPOR Plan-Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „THERMOPOR PGz“)
THERMY-ZP 99
Z-17.1-972 Mauerwerk aus THERMOPOR SL Plus Planziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plus Plan“) im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
3) 10) 11)
Auch zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK. Fr die Wanddicke 175 mm ist l = 0,13 W/(m · K). Fr die Wanddicke 175 mm ist l = 0,14 W/(m · K).
62
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 16. (Fortsetzung) Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Dnnbettmçrtel 900 D
0,80
0,15
unipor-Dnnbettmçrtel ZP 99
0,8 0,9
0,18 0,18
unipor-Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel HP 580 maxit mur 900 Dnnbettmçrtel 900 D
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-679 Mauerwerk aus UNIPOR-NE-DPlanziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge – Wanddicke ‡ 240 mm
0,65 0,70 0,75
0,13 0,14 0,16
– Wanddicke 175 mm
0,65 0,70 0,75
0,14 0,15 0,16
0,55 0,60 0,65 0,70 0,75
0,10 0,11 0,12 0,13 0,14
0,60 0,65 0,70
0,11 0,12 0,13
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
THERMOPOR Ziegel-Kontor Ulm GmbH Olgastraße 94 89073 Ulm
Z-17.1-979 THERMOPOR Dmmziegel Dz (Plan) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
Z-17.1-538 UNIPOR-Ziegel Mauerwerk aus unipor- HochMarketing GmbH Landsberger Straße 392 lochplanziegeln ZP im Dnnbettverfahren 81241 Mnchen Z-17.1-635 Mauerwerk aus unipor-Planziegel mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
Z-17.1-721 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als UNIPORGPZ-Hochlochplanziegel) im Dnnbettverfahren
unipor-Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel HP 580 maxit mur 900 Dnnbettmçrtel 900 D
Z-17.1-756 Dnnbettmçrtel 900 D Mauerwerk aus unipor-Delta DPlanziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge Z-17.1-760 Mauerwerk aus unipor-NE-Planziegeln im Dnnbettverfahren
unipor-Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel HP 580 maxit mur 900
0,65 0,70 0,75
0,13 0,14 0,16
Z-17.1-790 Mauerwerk aus unipor-WX-Planziegeln im Dnnbettverfahren
unipor-Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel HP 580 maxit mur 900
0,60 0,65 0,70
0,0912) 0,1013) 0,1114)
0,60 0,65 0,70
0,0912) 0,1013) 0,1114)
0,80 0,85 0,90
0,12 0,13 0,14
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-791 Mauerwerk aus unipor-WX-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge Z-17.1-795 Mauerwerk aus unipor-WS-Planziegeln im Dnnbettverfahren
unipor–Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel HP 580 maxit mur 900
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
63
Tabelle 16. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-796 UNIPOR-Ziegel Mauerwerk aus unipor-WS-PlanMarketing GmbH Landsberger Straße 392 ziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge 81241 Mnchen
Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
3) 12) 13) 14) 15)
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
0,80 0,85 0,90
0,12 0,13 0,14
Z-17.1-819 Mauerwerk aus unipor-DeltaPlanziegeln
unipor–Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel HP 580 maxit mur 900
0,60 0,65 0,70
0,11 0,12 0,13
Z-17.1-883 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln WS 14, WS 15 im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
Dnnbettmçrtel 900 D
0,80 0,85
0,14 0,15
Z-17.1-887 Mauerwerk aus UNIPOR-ZDHochlochplanziegeln im Dnnbettverfahren
Unipor-Dnnbettmçrtel ZP99 maxit mur 900 Dnnbettmçrtel HP 580
0,8 0,9
0,18 0,21
0,60 0,65
0,090 0,10
0,8
0,16
Z-17.1-651 Mauerwerk aus POROTON-T14-, POROTON-T-16- und POROTONT-18-Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
0,70 0,75 0,80
0,1415) 0,16 0,18
Z-17.1-678 Mauerwerk aus POROTON-Planhochlochziegeln-T im Dnnbettverfahren
0,7 0,8
0,16 0,18
Z-17.1-728 Mauerwerk aus POROTON- und HLz-Planhochlochziegeln-T in den Rohdichteklassen 0,8 bis 2,0 im Dnnbettverfahren
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
Z-17.1-935 Dnnbettmçrtel 900 D Mauerwerk aus UNIPOR-WH Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Rohdichteklasse
Z-17.1-490 Mauerwerk aus POROTON-T16 Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
Auch zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK. Fr Wanddicken < 300 mm ist l = 0,10 W/(m · K). Fr Wanddicken < 300 mm ist l = 0,11 W/(m · K). Fr Wanddicken < 300 mm ist l = 0,12 W/(m · K). Bei der Wanddicke 175 mm ist l = 0,16 W/(m · K).
Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III3)
64
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 16. (Fortsetzung) Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58 0,68 0,81
Z-17.1-877 Mauerwerk aus Wienerberger Planhochlochziegeln T11/T12 im Dnnbettverfahren
0,60 0,65
0,11 0,12
Z-17.1-889 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln-T10/-T11 „Mz33“ im Dnnbettverfahren
0,65 0,70
0,1016) 0,1117)
Z-17.1-890 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln-T9/-T10/-T11 „DR34“ im Dnnbettverfahren
0,65 0,70 0,75
0,090 0,10 0,11
Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-954 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln WZ 11 und WZ 12 mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
0,60 0,65
0,11 0,12
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-955 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln WZ 14 und WZ 16 mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge – Wanddicke ‡ 240 mm
0,70 0,75
0,14 0,16
– Wanddicke 175 mm
0,70 0,75
0,15 0,18
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Z-17.1-868 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als Planhochlochziegel-T) im Dnnbettverfahren
Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III3)
Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
Ziegelsysteme Michael Kellerer GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 13 82281 Oberweikertshofen
Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG Tiefenbacher Straße 1 89287 Bellenberg
Z-17.1-951 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
Z-17.1-628 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln SX im Dnnbettverfahren
Mein Ziegelhaus Typ I ZiegelPlan ZP 99 maxit mur 900 Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,65 0,70
0,1118) 0,12 0,13
Z-17.1-738 Mauerwerk aus Plan-Leichthochlochziegeln „SX Plus“ mit gedeckelter Lagerfuge (VD System)
Mein Ziegelhaus Typ I ZiegelPlan ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,55 0,60 0,65 0,70 0,75
0,090 0,090 0,11 0,11 0,12
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
65
Tabelle 16. (Fortsetzung) Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Mein Ziegelhaus Typ I ZiegelPlan ZP 99 maxit mur 900 Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,65 0,70
0,10 0,11 0,12
Z-17.1-813 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Typ EDER XP (bezeichnet als „EDERPLAN XP“) und Dnnbettmçrtel DTR mit gedeckelter Lagerfuge
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel 900 D
0,70
0,11
Z-17.1-892 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als „EDERPLAN XP 09“ und „EDERPLAN XP 10“) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel 900 D
0,65 0,70
0,090 0,10
Tubag Z-17.1-970 Dnnbettmçrtel DTR Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Typ EDER XP 8 (bezeichnet Dnnbettmçrtel 900 D als „EDERPLAN XP 8“) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
0,70
0,080
Dnnbettmçrtel ZP 99
0,9 1,0 1,2 1,4
0,42 0,45 0,50 0,58
0,75 0,80 0,85 0,90
0,16 0,18 0,18 0,18
Tubag Dnnbettmçrtel DTR
0,60 0,65 0,70
0,11 0,12 0,13
Dnnbettmçrtel ZP 99
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
0,39 0,42 0,45 0,50 0,58
0,70 0,75 0,80
0,11 0,12 0,12
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG Tiefenbacher Straße 1 89287 Bellenberg
Z-17.1-926 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln SX Pro im Dnnbettverfahren
Ziegelwerk Freital Eder GmbH Wilsdruffer Straße 25 01705 Freital
Ziegelwerk HannoverHainholz Ziegeleistraße 1–7 30855 Langenhagen
Z-17.1-850 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als „Hainhçlzer Planhochlochziegel“)
Ziegelwerk Ignaz Schiele Z-17.1-652 Unipor-Dnnbettmçrtel ZP 99 Wittenfelder Straße 15 Mauerwerk aus unipor-ZPDnnbettmçrtel HP 580 85111 Adelschlag Planziegeln im Dnnbettverfahren Z-17.1-802 Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Mauerwerk aus OTT Plan-Gitterziegeln und Dnnbettmçrtel DTR Besitz KG mit gedeckelter Lagerfuge Ziegeleistraße 20 88662 berlingenZ-17.1-821 Deisendorf Mauerwerk aus OTT-Planhochlochziegeln
Z-17.1-853 Tubag Dnnbettmçrtel DTR Mauerwerk aus „OTT Klimatherm Dnnbettmçrtel ZP 99 plus-Planhochlochziegeln“ im Dnnbettmçrtel 900 D Dnnbettverfahren 3) 16) 17) 18)
Auch zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK. Bei der Wanddicke 240 mm ist l = 0,11 W/(m · K). Bei der Wanddicke 240 mm ist l = 0,12 W/(m · K). Bei der Wanddicke 240 mm ist l = 0,12 W/(m · K).
66
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 16. (Fortsetzung) Antragsteller
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,55 0,60 0,65
0,090 0,10 0,11
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,65
0,090 0,10
Z-17.1-860 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST plus Planhochlochziegeln mit gedeckelter Lagerfuge
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III3)
0,60 0,65
0,090 0,10
Z-17.1-869 Mauerwerk aus OTT Klimatherm plus Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,70 0,75 0,80
0,11 0,12 0,12
Dnnbettmçrtel ZP 99 Z-17.1-879 Mauerwerk aus klimatherm-Plan- Dnnbettmçrtel 900 D hochlochziegeln mit HV-Lochung im Dnnbettverfahren
0,70 0,75 0,80
0,12 0,13 0,13
Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,55 0,60 0,65
0,090 0,10 0,11
Dnnbettmçrtel ZP 99 Z-17.1-881 Mauerwerk aus klimatherm-Plan- Dnnbettmçrtel 900 D hochlochziegeln mit HV-Lochung und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
0,70 0,75 0,80
0,12 0,13 0,13
Z-17.1-928 Tubag Dnnbettmçrtel DTR Mauerwerk aus PlanhochlochDnnbettmçrtel ZP 99 ziegeln Klimatherm HV Ultra Plus Dnnbettmçrtel 900 D im Dnnbettverfahren
0,65
0,090
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Z-17.1-929 Dnnbettmçrtel ZP 99 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Klimatherm HV Ultra Plus Dnnbettmçrtel 900 D im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
0,65
0,090
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,65
0,080 0,090
Zulassungsnummer Gegenstand
Z-17.1-856 Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09 – ST10 – ST11 – PlanhochBesitz KG lochziegeln im Dnnbettverfahren Ziegeleistraße 20 88662 berlingenZ-17.1-857 Deisendorf Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST plus Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
Z-17.1-880 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09-ST10-ST11-Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
Z-17.1-945 Mauerwerk aus OTT Klimatherm PL Ultra Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
Mçrtel
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
67
Tabelle 16. (Fortsetzung) Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Dnnbettmçrtel ZP 99 Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,65
0,080 0,090
Tubag Dnnbettmçrtel DTR Z-17.1-799 Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Mauerwerk aus OTT klimatherm ST09-ST10-ST11-PlanhochlochBesitz KG ziegeln und Dnnbettmçrtel DTR Ziegeleistraße 20 mit gedeckelter Lagerfuge 88662 berlingenDeisendorf Tubag Dnnbettmçrtel DTR Z-17.1-806 quick-mix Gruppe GmbH Mauerwerk aus klimatherm Plan& Co. KG hochlochziegeln mit HV-Lochung Mhleneschweg 6 und Dnnbettmçrtel DTR 49090 Osnabrck
0,55 0,60 0,65
0,090 0,10 0,11
0,70 0,75 0,80
0,12 0,13 0,13
0,7
0,16
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Z-17.1-946 Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Mauerwerk aus OTT Klimatherm PL Ultra Planhochlochziegeln Besitz KG im Dnnbettverfahren mit Ziegeleistraße 20 gedeckelter Lagerfuge 88662 berlingenDeisendorf
Ziegelwerk Stengel GmbH & Co. KG Nçrdlinger Straße 24 86609 DonauwçrthBerg 3)
Z-17.1-663 klimaton ST-Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren ohne Stoßfugenvermçrtelung
klimaton-Dnnbettmçrtel
Auch zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK.
Tabelle 17. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Planziegeln Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-683 Mauerwerk aus Poroton-T-Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung
4 6 8 12
0,8 1,0 1,3 1,7
0,040 0,060 0,080 0,120
0,100 0,150 0,200 0,300
1,0
Z-17.1-861 Mauerwerk aus unipor-WS plusPlanziegeln im Dnnbettverfahren
8 10 12 16
0,8 1,0 1,1 1,3
0,096 0,120 0,144 0,192
0,264 0,330 0,396 0,528
0,33
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
68
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-867 Mauerwerk aus unipor-WS plus-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
8 10 12 16
0,9 1,1 1,2 1,4
0,096 0,120 0,144 0,192
0,264 0,330 0,396 0,528
0,33
Z-17.1-685 Mauerwerk aus Vario SG Ziegeln und Vario-Mçrtel
6 8 12 20
1,2 1,4 1,8 2,4
0,060 0,080 0,120 0,200
0,150 0,200 0,300 0,500
1,0
Z-17.1-785 Mauerwerk aus Vario-ZP-Ziegeln und Vario-Mçrtel
6 8 10 12
1,0 1,2 1,3 1,5
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-838 Mauerwerk aus Vario-NE-Ziegeln und Vario-Mçrtel
4 6 8
0,6 0,8 1,0
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-769 Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „Thermo Planziegel“)
6 8 10
0,7 0,92) 1,03)
0,060 0,080 0,100
– – –
0,33
Z-17.1-859 Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „Thermo-Plan-plus“)
6 8
0,7 0,94)
0,060 0,080
– –
0,33
Z-17.1-784 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung und Dnnbettmçrtel DTR
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-715 Mauerwerk aus klimaton-Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
6 8 12 20
1,2 1,4 1,8 2,4
0,060 0,080 0,120 0,200
0,150 0,200 0,300 0,500
1,0
Z-17.1-907 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als ThermoPlan-T16) im Dnnbettverfahren
6 8 10 12
1,2 1,4 1,6 1,8
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-908 Mauerwerk aus ThermoPlan T14, ThermoPlan T16 und ThermoPlan T18 Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,7 1,0 1,2 1,3 1,5
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
69
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-913 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahung (bezeichnet als ThermoPlan HLz) im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-914 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als ThermoPlan TS Planhochlochziegel) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
6 8 10 12
1,0 1,2 1,4 1,5
0,072 0,096 0,120 0,144
0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-553 Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln T16 und T18 ohne Stoßfugenvermçrtelung
6 8 10 12
0,9 1,2 1,3 1,5
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-497 Mauerwerk aus Poroton-T-Planhochlochziegeln ohne Stoßfugenvermçrtelung
6 8 10 12
1,2 1,4 1,6 1,8
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-712 Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln T14 ohne Stoßfugenvermçrtelung
4 6 8
0,4 0,7 0,9
0,040 0,060 0,080
0,100 0,150 0,200
1,0
Z-17.1-895 Mauerwerk aus Poroton-T16 und PorotonT18 Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahung im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,8 1,0 1,3 1,5 1,7
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-896 Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln (BW) im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
1)
2) 3) 4)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
2
s0 = 1,0 MN/m bei Außenwnden mit Dicken ‡ 300 mm und lichten Geschosshçhen £ 2,625 m s0 = 1,1 MN/m2 bei Außenwnden mit Dicken ‡ 300 mm und lichten Geschosshçhen £ 2,625 m s0 = 1,0 MN/m2 bei Außenwnden mit lichten Geschosshçhen £ 2,625 m
70
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-905 Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-625 Mauerwerk aus Poroton Planziegel-T14 im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,9 1,2 1,4 1,5 1,6
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-471 Mauerwerk aus THERMOPOR-Planhochlochziegeln mit Rhombuslochung ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als THERMOPOR P)
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-522 Mauerwerk aus THERMOPOR-Planziegeln ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR PHLz“)
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-601 Mauerwerk aus THERMOPOR-Planhochlochziegeln mit Rhombuslochung ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR P016“)
6 8 10 12
0,9 1,0 1,1 1,2
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-698 THERMOPOR ISO-Planziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-P“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
4 6 8
0,6 0,8 1,0
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
Z-17.1-701 THERMOPOR Plan-Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „THERMOPOR PGz“)
4 6 8 10 12
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-752 THERMOPOR ISO-Plan-Deckel-Ziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
4 6 8
0,7 1,0 1,2
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
Z-17.1-840 Mauerwerk aus THERMOPOR ISO-PlanDeckel-Ziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD Plus“)
4 6 8
0,7 1,0 1,2
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
71
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-843 Mauerwerk aus THERMOPOR-Planhochlochziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR PHLz BW“)
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-920 THERMPOR SL Planziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plan“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
6 8 10 12
0,8 1,0 1,2 1,4
0,072 0,096 0,120 0,144
0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-972 Mauerwerk aus THERMOPOR SL Plus Planziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plus Plan“) im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10 12
0,5 0,8 1,0 1,2 1,4
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-977 Mauerwerk aus THERMOPOR ISO-Planziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD Plus Objektziegel“) im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,7 1,0 1,2
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
Z-17.1-979 THERMOPOR Dmmziegel Dz (Plan) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
8 10 12 16
1,4 1,6 1,8 2,1
0,080 0,100 0,120 0,160
0,200 0,250 0,300 0,400
1,0
Z-17.1-538 Mauerwerk aus unipor-Hochlochplanziegel ZP im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-635 Mauerwerk aus unipor-Plan-Ziegel mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
72
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-679 Mauerwerk aus UNIPOR-NE-D-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10 12 16
0,8 1,1 1,2 1,2 1,3 1,6
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144 0,192
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396 0,528
0,5
Z-17.1-721 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als UNIPOR-GPZ-Hochlochplanziegel) im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-756 Mauerwerk aus unipor-Delta-D-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10 12
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-760 Mauerwerk aus unipor-NE-Planziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8
0,6 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-790 Mauerwerk aus unipor-WX-Planziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8 10
0,4 0,6 0,8 1,0
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,33
Z-17.1-791 Mauerwerk aus unipor-WX-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10
0,5 0,7 0,9 1,1
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,33
Z-17.1-795 Mauerwerk aus unipor-WS-Planziegeln im Dnnbettverfahren
8 10 12 16
0,8 1,0 1,1 1,3
0,096 0,120 0,144 0,192
0,264 0,330 0,396 0,528
0,33
Z-17.1-796 Mauerwerk aus unipor-WS-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
8 10 12 16
0,9 1,1 1,2 1,4
0,096 0,120 0,144 0,192
0,264 0,330 0,396 0,528
0,33
Z-17.1-819 Mauerwerk aus unipor-Delta-Planziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,5 0,6 0,8 0,9 1,1
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-883 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln WS 14, WS 15 im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge – ohne Wandlager Schçck Tromur
10 12 16
1,3 1,6 2,0
0,120 0,144 0,192
0,330 0,396 0,528
0,7
– mit Wandlager Schçck Tromur
10 12 16
0,8 1,0 1,0
0,030 0,030 0,030
– – –
1,0
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
73
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-887 Mauerwerk aus UNIPOR-ZD-Hochlochplanziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,9 1,2 1,4 1,6 1,8
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-935 Mauerwerk aus UNIPOR-WH Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,6 0,8 1,0
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,33
Z-17.1-490 Mauerwerk aus POROTON-T16 Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
6 8 10 12
1,2 1,4 1,6 1,8
0,060 0,080 0,100 0,120
0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-651 Mauerwerk aus POROTON-T14-, POROTON-T16- und POROTON-T18Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,7 1,0 1,2 1,3 1,5
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-678 Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln-T im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,9 1,2 1,4 1,6 1,8
0,040 0,060 0,080 0,100 0,120
0,100 0,150 0,200 0,250 0,300
1,0
Z-17.1-728 Mauerwerk aus POROTON- und HLz Planhochlochziegeln-T in den Rohdichteklassen 0,8 bis 2,0 im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-868 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als Planhochlochziegel-T) im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-877 Mauerwerk aus Wienerberger Planhochlochziegeln T11/T12 im Dnnbettverfahren
4 6 8 10 12
0,4 0,7 0,8 1,0 1,2
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
74
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-889 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln-T10/-T11 „Mz 33“ im Dnnbettverfahren
6 8 10 12
0,7 0,9 1,1 1,3
0,072 0,096 0,120 0,144
0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-890 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln-T9/-T10/-T11 „DR 34“ im Dnnbettverfahren
6 8 10 12
0,55 0,7 0,85 1,0
0,072 0,096 0,120 0,144
0,198 0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-951 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-954 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln WZ 11 und WZ 12 mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10
0,7 0,9 1,1 1,3
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,33
Z-17.1-955 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln WZ 14 und WZ 16 mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10 12
0,7 0,9 1,1 1,2 1,3
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
Z-17.1-628 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln SX im Dnnbettverfahren
4 6
0,7 1,0
0,048 0,072
0,132 0,198
0,5
Z-17.1-738 Mauerwerk aus Plan-Leichthochlochziegeln „Sx Plus“ mit gedeckelter Lagerfuge (VD System)
4 6 8
0,5 0,65) 0,8
0,040 0,060 0,080
– – –
0,4
Z-17.1-926 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln SX Pro im Dnnbettverfahren
4 6
0,7 1,0
0,048 0,072
0,132 0,198
0,5
Z-17.1-813 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Typ EDER XP (bezeichnet als „EDERPLAN XP“) und Dnnbettmçrtel DTR mit gedeckelter Lagerfuge
8 10
1,0 1,2
0,096 0,120
0,264 0,330
0,4
Z-17.1-892 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als „EDERPLAN XP 09“ und „EDERPLAN XP 10“) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
8 10 12
0,7 0,9 1,0
0,096 0,120 0,144
0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-970 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Typ EDER XP 8 (bezeichnet als „EDERPLAN XP 8“) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
8 10 12
0,7 0,9 1,0
0,096 0,120 0,144
0,264 0,330 0,396
0,33
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
75
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-850 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als „Hainhçlzer Planhochlochziegel“)
12
1,8
0,120
0,300
1,0
Z-17.1-652 Mauerwerk aus unipor-ZP-Planziegeln im Dnnbettverfahren
6 8 12
0,8 1,0 1,2
0,060 0,080 0,120
0,150 0,200 0,300
1,0
Z-17.1-802 Mauerwerk aus OTT Plan-Gitterziegeln und Dnnbettmçrtel DTR mit gedeckelter Lagerfuge
6 8 10
0,6 0,9 1,0
0,072 0,096 0,120
0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-821 Mauerwerk aus OTT-Planhochlochziegeln
6 8 10 12 16 20
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-853 Mauerwerk aus „OTT Klimatherm plus-Planhochlochziegeln“ im Dnnbettverfahren
4 6 8 10
0,5 0,6 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-856 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09-ST10-ST11-Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8
0,5 0,6 0,7
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-857 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST plus Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8
0,5 0,6 0,7
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-860 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST plus Planhochlochziegeln mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,5 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-869 Mauerwerk aus OTT Klimatherm plus Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10
0,6 0,8 1,0 1,2
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-879 Mauerwerk aus klimatherm-Planhochlochziegeln mit HV-Lochung im Dnnbettverfahren
4 6 8 10
0,5 0,6 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,5
1)
5)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
2
s0 = 0,7 MN/m bei lichten Geschosshçhen £ 2,625 m
76
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 17. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-880 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09-ST10-ST11-Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,5 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-881 Mauerwerk aus klimatherm-Planhochlochziegeln mit HV-Lochung und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10
0,6 0,8 1,0 1,2
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-928 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Klimatherm HV Ultra Plus im Dnnbettverfahren
4 6 8
0,5 0,6 0,7
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-929 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Klimatherm HV Ultra Plus im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,5 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-945 Mauerwerk aus OTT Klimatherm PL Ultra Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
4 6 8
0,5 0,6 0,7
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-946 Mauerwerk aus OTT Klimatherm PL Ultra Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,5 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-799 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09-ST10-ST11-Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel DTR mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,5 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-806 Mauerwerk aus Klimatherm-Planhochlochziegeln mit HV-Lochung und Dnnbettmçrtel DTR
4 6 8 10
0,5 0,6 0,7 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-663 klimaton ST-Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren ohne Stoßfugenvermçrtelung
6 8 12
0,9 1,2 1,4
0,060 0,080 0,120
0,150 0,200 0,300
1,0
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
77
2.1.2 Planziegel mit integrierter Wrmedmmung a) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als ThermoPlan MZ8 Planhochlochziegel) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge Zulassungsnummer: Z-17.1-906 Antragsteller: Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau Die Kammern der Planhochlochziegel werden werkseitig mit vorkonfektionierten nichtbrennbaren Mineralfaserdmmstoff-Formteilen gefllt. Sie haben eine Lnge von 248 mm, eine Breite von 240 mm, 300 mm, 365 mm oder 425 mm und eine Hçhe von 249 mm und werden in den Druckfestigkeitsklassen 6, 8 und 10 hergestellt. Die Steine entsprechen in verflltem Zustand der Rohdichteklasse 0,60 oder 0,65. Bild 7 zeigt einen Planziegel mit der Breite von 300 mm mit 5 Kammerreihen. Der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l ist in Tabelle 18 angegeben. In Tabelle 19 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben.
Bild 7. Planhochlochziegel ThermoPlan MZ 8 mit Mineralfaserdmmstoff
Fr die Herstellung des Mauerwerks sind die Dnnbettmçrtel „Mein Ziegelhaus Typ I“, „ZiegelPlan ZP 99“, „maxit mur 900“ und der Dnnbettmçrtel 900 D oder der Dnnbettmçrtel „Mein Ziegelhaus Typ III“ oder „ZiegelPlanmçrtel ZP Typ III“ zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK vorgesehen. Das Mauerwerk darf nur fr Wnde angewendet werden, an die hinsichtlich der Feuerwiderstandsfhigkeit keine Anforderungen gestellt werden.
Tabelle 18. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus Planziegeln mit integrierter Wrmedmmung Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Mein Ziegelhaus Typ I Mein Ziegelhaus Typ III1) ZiegelPlan ZP 99 maxit mur 900 ZiegelPlanmçrtel ZP Typ III1) Dnnbettmçrtel 900 D
0,60 0,65
0,080 0,080
Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III1)
0,65
0,090
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
Z-17.1-906 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als ThermoPlan MZ 8 Planhochlochziegel) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
Z-17.1-674 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T9-Planziegel) im Dnnbettverfahren
Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover 1)
Auch zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK.
78
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 18. (Fortsetzung) Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III1)
0,8 0,9
0,11 0,11
Quick-Mix DnnbettZ-17.1-872 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mçrtel DBM-L mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T8-Planziegel) im Dnnbettverfahren
0,6
0,080
Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III1)
0,8
0,12
Z-17.1-982 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTONT8-Planziegel) im Dnnbettverfahren
0,60
0,080
Quick-Mix DnnbettZ-17.1-983 Mauerwerk aus POROTON Planhoch- mçrtel DBM-L lochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTONT7-Planziegel) im Dnnbettverfahren
0,50 0,55
0,070 0,070
Ziegelwerk Stengel GmbH & Co. KG Nçrdlinger Straße 24 86609 Donauwçrth-Berg
Dnnbettmçrtel 900 D Z-17.1-962 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Klimaton-SZ 9 Planziegel) im Dnnbettverfahren
0,60
0,090
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
Z-17.1-679 Dnnbettmçrtel 900 D Mauerwerk aus UNIPOR-NE-D CORISO Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
0,70 0,75
0,10 0,11
Z-17.1-883 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln WS 12 CORISO und WS 13 CORISO im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
0,80 0,85
0,12 0,13
Z-17.1-935 Mauerwerk aus UNIPOR-WH 08 CORISO Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
0,65 0,70
0,080 0,080
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
Z-17.1-812 Mauerwerk aus Poroton Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON S11-0,8 bzw. POROTON S11-0,9) im Dnnbettverfahren
Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Z-17.1-966 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON S12) im Dnnbettverfahren
1)
Auch zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
79
Tabelle 19. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Planziegeln mit integrierter Wrmedmmung Zulassungsnummer Gegenstand
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
Festigkeits- Grundwert klasse s0
a1)
Z-17.1-906 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als ThermoPlan MZ8 Planhochlochziegel) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
6 8 10
0,55 0,65 0,75
0,060 0,080 0,100
– – –
0,5
Z-17.1-674 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T9-Planziegel) im Dnnbettverfahren
4 6
0,5 0,7
0,040 0,040
– –
0,5
Z-17.1-812 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON S11-0,8 bzw. POROTON S11-0,9) im Dnnbettverfahren
6 8
1,2 1,4
0,060 0,080
0,150 0,200
0,5
Siehe Abschn. d)
0,92)
0,080
–
0,5
Z-17.1-966 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON S12) im Dnnbettverfahren
6 8
1,2 1,4
0,060 0,080
0,150 0,200
0,5
Z-17.1-982 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T8-Planziegel) im Dnnbettverfahren
4 6
0,5 0,7
0,040 0,040
– –
0,5
Z-17.1-983 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T7-Planziegel) im Dnnbettverfahren
Siehe Abschn. g)
0,9
0,080
–
0,5
6 8
0,4 0,5
0,040 0,040
– –
0,5
Z-17.1-872 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T8-Planziegel) im Dnnbettverfahren
Z-17.1-962 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Klimaton-SZ 9 Planziegel) im Dnnbettverfahren 1)
2)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
Fr die Breite des tragenden Teils (175 mm).
80
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 19. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
Festigkeits- Grundwert klasse s0
a1)
Z-17.1-679 Mauerwerk aus UNIPOR-NE-D CORISO Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8 10 12 16
0,8 1,1 1,2 1,2 1,3 1,6
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144 0,192
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396 0,528
0,5
Z-17.1-883 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln WS 12 CORISO und WS 13 CORISO im Dnnbettverfahren mit gedeckter Lagerfuge – ohne Wandlager Schçck Tromur
10 12 16
1,3 1,6 2,0
0,120 0,144 0,192
0,330 0,396 0,528
0,7
– mit Wandlager Schçck Tromur
10 12 16
0,8 1,0 1,0
0,030 0,030 0,030
– – –
1,0
Z-17.1-935 Mauerwerk aus UNIPOR-WH 08 CORISO Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
4 6 8
0,6 0,8 1,0
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,33
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
b) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T9-Planziegel) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-674 Antragsteller: Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover Die Planhochlochziegel mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T9-Planziegel) sind Leichthochlochziegel mit grçßeren Kammern, die werkseitig mit einem Dmm-
stoff aus gebundenem, hydrophobiertem PerliteLeichtzuschlag versehen sind. Die Ziegel werden mit einer Druckfestigkeit von mindestens 4 N/mm2 (entsprechend Festigkeitsklasse 4) oder mindestens 6 N/mm2 hergestellt. Die Steine entsprechen in verflltem Zustand der Rohdichteklasse 0,65. Sie haben eine Lnge von 248 mm, eine Breite von 240, 300, 365 oder 490 mm und eine Hçhe von 249 mm. Bild 8 zeigt einen Planziegel mit der Breite von 365 mm und 7 Kammerreihen. Bild 9 zeigt das zugehçrige vermaßte Lochbild. Fr die Herstellung des Mauerwerks drfen der Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I oder der Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III oder der PorotonT-Dnnbettmçrtel Typ III zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung verwen-
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
81
det werden. Bei der Vermauerung mit Glasfilamentgewebe BASIS SK ist die speziell fr dieses Verfahren entwickelte V.Plus-Mçrtelrolle unter Bercksichtigung der Verarbeitungsrichtlinien des Herstellers zu verwenden. Die Bilder 10, 11 und 12 zeigen die Vermauerung mit dem V.Plus-System. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwen-
Bild 8. POROTON-T9-Planziegel mit Dmmstoff aus gebundenem, hydrophobiertem Perlite-Leichtzuschlag
Bild 9. Lochbild des POROTON-T9-Planziegels mit der Breite 365 mm
Bild 11. Auftragen des Dnnbettmçrtels
Bild 10. Anlegen der ersten Schicht in Normalmçrtel Bild 12. Versetzen der POROTON-T9-Planziegel
82
A Baustoffe · Bauprodukte
dung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur dort angewendet werden, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B2 nach DIN 4102-1 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften (z. B. Richtlinien ber die Verwendung brennbarer Baustoffe im Hochbau) gestattet ist. Der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l ist in Tabelle 18 angegeben. In Tabelle 19 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Mindestens 300 mm dicke tragende raumabschließende Wnde aus Planhochlochziegeln mit einer Druckfestigkeit ‡ 6 N/mm2, vermauert mit Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ III zusammen mit dem Glasfilamentgewebe BASIS SK nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 90 – Benennung F 90-AB – nach DIN 4102-2:1977-09 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bauteile, Begriffe, Anforderungen und Prfungen –, wenn die Wnde beidseitig mit einem Putz nach DIN 4102-4:1994-03, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sind. c) Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON S11-0,8 bzw. POROTON S11-0,9) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-812 Antragsteller: Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover Die Kammern der Planhochlochziegel POROTON S11-0,8 bzw. S11-0,9 sind wie die vorgenannten POROTON-T9-Planziegel werkseitig mit einem Dmmstoff aus gebundenem, hydrophobiertem Perlite-Leichtzuschlag versehen, jedoch haben diese dickere Stege und kçnnen daher auch mit hçheren Druckfestigkeiten hergestellt werden. Hinsichtlich der Herstellung des Mauerwerks gelten die vorgenannten Ausfhrungen unter Punkt a). Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 248/300, 365/249. Bild 13 zeigt das Lochbild eines Ziegels der Lnge 248 mm und der Breite 365 mm mit 7 Kammerreihen.
Bild 13. POROTON-S11-Planziegel
Die POROTON S11-Planziegel werden in den Festigkeitsklassen 6 und 8 und den Rohdichteklassen 0,8 und 0,9 hergestellt. Der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l ist in Tabelle 18 angegeben. In Tabelle 19 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Das Mauerwerk darf nur dort angewendet werden, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B2 nach DIN 4102-1 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften gestattet ist. Tragende raumabschließende Wnde aus den Planhochlochziegeln vermauert mit dem Poroton-T-Dnnbettmçrtel Typ I, erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 90 – Benennung F 90-AB – nach DIN 4102-2:1977-09, wenn die Wnde beidseitig mit einem Putz nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sind. Tragende raumabschließende Wnde aus den Planhochlochziegeln, vermauert mit PorotonT-Dnnbettmçrtel Typ III zusammen mit dem
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Glasfilamentgewebe BASIS SK nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung, erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 120 – Benennung F 120-AB – nach DIN 4102-2:1977-09, wenn die Wnde beidseitig mit einem Putz nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sind. d) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T8-Planziegel) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-872 Antragsteller: Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover Die Kammern der POROTON-T8-Planziegel werden wie die vorgenannten POROTON-T9und POROTON-S11-Planziegel werkseitig mit einem Dmmstoff aus gebundenem, hydrophobiertem Perlite-Leichtzuschlag versehen.
83
Die Planhochlochziegel haben eine Lnge von 248 mm, eine Breite von 425 mm oder 490 mm und eine Hçhe von 249 mm. Sie bestehen aus einem jeweils 175 mm breiten tragenden Teil und einem dmmenden Teil von 250 mm Breite bei den 425 mm breiten Ziegeln und 315 mm Breite bei den 490 mm breiten Ziegeln. Bild 14 zeigt das Lochbild des POROTONT8-Planziegels mit der Breite 425 mm. Die Planhochlochziegel werden mit einer mittleren Druckfestigkeit des tragenden Teils von mindestens 9,5 N/mm2 hergestellt. Der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l ist in Tabelle 18 angegeben. In Tabelle 19 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Als tragender Teil darf nur die 175 mm breite Hlfte des Ziegels entsprechend Bild 14 angesetzt werden. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit und Gebude bis zu maximal zwei Vollgeschossen zuzglich Kellergeschoss verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur dort verwendet werden, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B2 nach DIN 4102-1:1998-05 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften gestattet ist. Tragende raumabschließende Wnde aus POROTON-T8-Planziegeln erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 30 – Benennung F 30-AB – nach DIN 4102-2:1977-09, wenn die Wnde beidseitig mit einem Putz nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sind. Fr die Herstellung des Mauerwerks ist der QuickMix Dnnbettmçrtel DBM-L zu verwenden. e) Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON S12) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-966 Antragsteller: Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
Bild 14. POROTON-T8-Planziegel
Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
84
A Baustoffe · Bauprodukte
Die Planhochlochziegel POROTON S12 sind hinsichtlich der Lochbilder und Festigkeits- und Rohdichteklassen solche wie die unter c) beschriebenen Planhochlochziegel POROTON S11-0,8 nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-812. Abweichend sind jedoch andere Anforderungen an die Wmeleitfhigkeit des Ziegelscherbens geregelt und ist ein anderer Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l geregelt (siehe Tabelle 18). f) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T8-Planziegel) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-982 Antragsteller: Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover Die POROTON-T8-Planziegel sind hinsichtlich der Lochbilder und Festigkeits- und Rohdichteklassen solche wie die unter b) beschriebenen POROTON-T9-Planziegel nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-674. Abweichend sind jedoch andere Anforderungen an die Wmeleitfhigkeit des Ziegelscherbens geregelt und ist ein anderer Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l geregelt (siehe Tabelle 18). g) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T7-Planziegel) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-983 Antragsteller: Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover Die POROTON-T7-Planziegel sind hinsichtlich der Lochbilder und Festigkeits- und Rohdichteklassen solche wie die unter d) beschriebenen POROTON-T8-Planziegel nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-872. Abwei-
chend sind jedoch andere Anforderungen an die Wmeleitfhigkeit des Ziegelscherbens geregelt und ist ein anderer Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l geregelt (siehe Tabelle 18). Die Planhochlochziegel werden mit einer mittleren Druckfestigkeit des tragenden Teils von mindestens 9,5 N/mm2 hergestellt. h) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Klimaton-SZ 9 Planziegel) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-962 Antragsteller: Ziegelwerk Stengel GmbH & Co. KG Nçrdlinger Straße 24 86609 Donauwçrth-Berg Die Ziegel mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Klimaton-SZ 9 Planziegel) sind Leichthochlochziegel mit grçßeren Kammern, die werkseitig mit nichtbrennbarem Mineralfaserdmmstoff nach DIN EN 13162 des Anwendungstyps WAB nach DIN V 4108-10 ausgefllt werden. Der Dmmstoff ist wasserabweisend behandelt. Die Ziegel werden in der Festigkeitsklasse 6 mit der Rohdichteklasse 0,60 und in der Festigkeitsklasse 8 mit der Rohdichteklasse 0,60 hergestellt. Sie haben eine Lnge von 247 mm, eine Breite von 365 mm und eine Hçhe von 249 mm. Sie sind fr die Vermauerung mit dem Dnnbettmçrtel 900 D vorgesehen. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit und nur fr Wohngebude mit maximal zwei Vollgeschossen verwendet werden. Der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l ist in Tabelle 18 angegeben. In Tabelle 19 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Das Mauerwerk darf nur fr Wnde angewendet werden, an die hinsichtlich der Feuerwiderstandsfhigkeit keine Anforderungen gestellt werden.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
85
i) Mauerwerk aus UNIPOR-NE-D Planziegeln und UNIPOR-NE-D CORISO Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge Zulassungsnummer: Z-17.1-679 Antragsteller: UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen j) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln WS 14, WS 15, WS12 CORISO und WS13 CORISO im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge Zulassungsnummer: Z-17.1-883 Antragsteller: UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
Bild 15. UNIPOR-NE-D CORISO Planziegel mit Mineral-Granulat Fllung
k) Mauerwerk aus UNIPOR-WH09 Planziegeln, UNIPOR-WH10 Planziegeln und UNIPORWH08 CORISO Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge Zulassungsnummer: Z-17.1-935 Antragsteller: UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen Bei den UNIPOR-NE-D CORISO Planziegeln, den Planhochlochziegeln WS12 CORISO und WS13 CORISO und den UNIPOR-WH08 CORISO Planziegeln werden die Lochungen zur Verbesserung der Wrmedmmung vollstndig mit einer Dmmstofffllung aus loser Mineralwolle nach der jeweiligen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung – bezeichnet als unipor CORISO Mineralgranulat – hergestellt. Die Bilder 15 und 16 zeigen den UNIPOR-NE-D CORISO Planziegel nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-679 mit Mineral-Granulat Fllung. Die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l sind in Tabelle 18 angegeben. In Tabelle 19 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben.
Bild 16. UNIPOR CORISO Mineral-Granulat Fllung
Die Planhochlochziegel ohne die Bezeichnung CORISO haben keine Dmmstofffllung. Die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr diese Ziegel sind in Tabelle 16 im Abschnitt 2.1.1 angegeben.
2.1.3 Planverfllziegel Eine bersicht ber die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Planverfllziegel wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 2.1.3 gegeben. Nachfolgend sind in Tabelle 20 die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk aus den allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Planverfllziegeln angegeben.
86
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 20. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Planverfllziegeln Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
MN/m2
MN/m2
a1)
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
Z.17.1-911 Mauerwerk aus Planfllziegeln (bezeichnet als Planfllziegel PFZ) im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,7 1,9 2,2 2,7 3,2
0,072 0,096 0,120 0,144 0,192 0,240
1,0
UNIPOR-Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
Z.17.1-604 Mauerwerk aus Schallschutz-Planziegeln SZ 4109
8 10 12 16 20
1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,096 0,120 0,144 0,192 0,240
0,5
Z-17.1-688 Mauerwerk aus unipor-Planfllziegeln
6 8 10 12
1,2 1,4 1,6 1,8
0,060 0,080 0,100 0,120
0,5
Z-17.1-537 Mauerwerk aus Plan-Verfllziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
6 8 10 12 16 20
1,2 1,7 1,9 2,2 2,7 3,2
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
1,0
Z-17.1-559 Mauerwerk aus THERMOPOR Plan-Fllziegeln PFz
8 10 12 16 20
1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
1,0
Z-17.1-676 Wandbauart aus THERMOPOR Plan-Schalungsziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR PSz“)
8 10 12 16 20
1,4 1,6 1,8 2,1 2,4
0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
1,0
Z-17.1-779 Mauerwerk aus THERMOPOR Plan-Fllziegeln N+F (bezeichnet als „THERMOPOR PFz N+F“)
6 8 10 12 16 20
1,2 1,7 1,9 2,2 2,7 3,2
0,072 0,096 0,120 0,144 0,192 0,240
1,0
Z-17.1-956 Mauerwerk aus ZMK-Planfllziegeln
6 8 10 12
1,2 1,6 1,8 2,1
0,060 0,080 0,100 0,120
1,0
WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastaße 94 89073 Ulm
Ziegelsysteme Michael Kellerer GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 13 82281 Oberweikertshofen
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
87
Tabelle 20. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG Tiefenbacher Straße 1 89287 Bellenberg
Festigkeitsklasse
1)
3) 4) 5)
MN/m2
MN/m2
a1)
8 10 12 16 20
1,42) 1,63) 1,84) 2,15) 2,4
0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
1,0
Z-17.1-884 Mauerwerk aus OTT Plan-Fllziegeln
6 8 10 12
1,2 1,4 1,6 1,8
0,060 0,080 0,100 0,120
1,0
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren: zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
2)
max t
Z-17.1-560 Mauerwerk aus Plan-Fllziegeln „VERATON“ mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
ZU Bayerische Ziegelunion GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 27–29 86551 Aichach Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Grundwert s0
Fr die Wanddicke Fr die Wanddicke Fr die Wanddicke Fr die Wanddicke
240 240 240 240
mm ist mm ist mm ist mm ist
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5 s0 = s0 = s0 = s0 =
1,6 1,8 2,1 2,2
MN/m2. MN/m2. MN/m2. MN/m2.
2.1.4 Kalksand-Plansteine a) Kalksand-Plansteine mit besonderer Lochung fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-893 Antragsteller: Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt Kalksand-Plansteine (Lochsteine und Hohlblocksteine) mit von DIN V 106-1:2003-02 – Kalksandsteine: Teil 1: Voll-, Loch-, Block-, Hohlblock-, Plansteine, Planelemente, Fasensteine, Bauplatten, Formsteine – abweichender Lochung z. B. mit – geringerer Summe der Dicken der Querstege (‡ 230 mm/m), – geringerer Summe der Dicken oder Lngsstege (‡ 250 mm/m),
– geringeren Abstnden von Griffçffnungen von den Steinrndern oder – geringeren Abstnden zwischen Griffçffnungen. Die Kalksand-Plansteine werden in den Druckfestigkeitsklassen 12, 16, 20 und 28 und in den Rohdichteklassen 1,2; 1,4 und 1,6 hergestellt. Die Kalksand-Plansteine sind fr die Vermauerung mit Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 – Mauermçrtel mit besonderen Eigenschaften – bzw. DIN EN 998-2:2003-09 – Festlegungen fr Mçrtel im Mauerwerksbau; Teil 2: Mauermçrtel – in Verbindung mit DIN V 20000-412:2004-03 – Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 412: Regeln fr die Verwendung von Mauermçrtel nach DIN EN 998-2:2003-09 – oder einem fr die Vermauerung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Dnnbettmçrtel vorgesehen. In Tabelle 21 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben.
88
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 21. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen in den Zulassungen fr Kalksand-Plansteine Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
Z-17.1-893 Kalksand-Plansteine mit besonderer Lochung fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
12 16 20 28
1,8 2,1 2,4 3,0
0,120 0,160 0,200 0,280
0,300 0,400 0,500 0,700
Z-17.1-921 Kalksand-Plansteine mit besonderer Lochung – Vermauerung mit Normalmçrtel MG III und Dnnbettmçrtel
12 16 20 28
1,6 1,7 1,9 2,3
0,060 0,080 0,100 0,140
0,150 0,200 0,250 0,350
– Vermauerung mit Normalmçrtel MG II a
12 16 20 28
1,2 1,4 1,6 1,8
0,060 0,080 0,100 0,140
0,150 0,200 0,250 0,350
Emslnder Baustoffwerke GmbH & Co. KG Rakener Straße 18 49733 Haren/Ems
Z-17.1-874 Mauerwerk aus Kalksand-Fasensteinen (Blocksteine, Hohlblocksteine und Verblender) im Dnnbettverfahren
12 16 20
1,81) 2,11) 2,41)
0,1201) 0,1601) 0,2001)
0,3001) 0,4001) 0,5001)
Kalksandsteinwerk Bienwald Schenking GmbH & Co. KG An der L 540 76767 Hagenbach
Z-17.1-820 Mauerwerk aus Kalksandformsteinen mit Lochung im Dnnbettverfahren
12
1,82)
0,1202)
0,3002)
Z-17.1-858 Mauerwerk aus Kalksand-Fasensteinen (Blocksteine, Vormauersteine, Verblender) im Dnnbettverfahren
12 16 20
2,21) 2,71) 3,21)
0,1681) 0,2241) 0,2801)
0,4801) 0,6401) 0,8001)
Norddeutsche Kalksandsteinwerke (Nord-KS) Barmstedter Straße 14 24568 Kaltenkirchen
Z-17.1-804 Mauerwerk aus KS-Luftkanalsteinen im Dnnbettverfahren
8 12
1,03) 1,23)
0,0803) 0,1203)
– –
Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
1) 2) 3)
Rechnerisch in Ansatz zu bringenden Wanddicke gleich vermçrtelbarer Aufstandsbreite. Rechnerische Wanddicke 224 mm. Rechnerische Wanddicke 150 mm.
b) Kalksand-Plansteine mit besonderer Lochung Zulassungsnummer: Z-17.1-921 Antragsteller: Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt Kalksand-Plansteine (Hohlblocksteine) mit von DIN V 106-1:2003-02 abweichender Lochung mit gegenber der allgemeinen bauaufsichtlichen
Zulassung Z-17.1-893 noch deutlich geringerer Summe der Dicken der Querstege (‡ 130 mm/m). Die Kalksand-Plansteine werden in den Druckfestigkeitsklassen 12, 16, 20 und 28 und in den Rohdichteklassen 1,2; 1,4 und 1,6 hergestellt. Die Kalksand-Plansteine haben eine Lnge 248 mm oder 373 mm, eine Breite von 175 mm und eine Hçhe von 248 mm oder 238 mm. Die 248 mm hohen Steine sind fr die Vermauerung mit Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580: 2004-03 bzw. DIN EN 998-2:2003-09 in Verbindung mit DIN V 20000-412:2004-03 oder einem fr die Vermauerung von allgemein bauaufsicht-
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
lich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Dnnbettmçrtel vorgesehen. Die 238 mm hohen Steine sind fr die Vermauerung mit Normalmçrtel nach DIN V 18580: 2004-03 bzw. DIN EN 998-2:2003-09 in Verbindung mit DIN V 20000-412:2004-03 der Mçrtelgruppe IIa oder III vorgesehen. In Tabelle 21 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. c) Mauerwerk aus Kalksand-Fasensteinen (Blocksteine, Hohlblocksteine und Verblender) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer Z-17.1-874 Antragsteller: Emslnder Baustoffwerke GmbH & Co. KG Rakener Straße 18 49733 Haren/Ems Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt Kalksand-Blocksteine (Vormauersteine und Verblender) sowie Kalksand-Hohlblocksteine als Plansteine mit umlaufender Fasenausbildung mit einer Fase von 7 mm Breite. Die Kalksand-Blocksteine werden in den Druckfestigkeitsklassen 12, 16 und 20 und in den Rohdichteklassen 1,6; 1,8 und 2,0 mit der Breite 115 mm, der Lnge 248 mm und der Hçhe 248 mm hergestellt. Die Kalksand-Hohlblocksteine werden in den Druckfestigkeitsklassen 12, 16 und 20 und in den Rohdichteklassen 1,4 und 1,6 mit der Breite 175 mm und 240 mm, der Lnge 248 mm und der Hçhe 248 mm hergestellt. Abweichend von DIN 1053-1:1996-11 drfen aus den Fasensteinen (Vormauersteine und Verblender) nichttragende Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk (Verblend- bzw. Vormauerschalen) im Dnnbettverfahren hergestellt werden, wenn die Verbindung solcher Verblend- bzw. Vormauerschalen mit der Hintermauerschale mit Verbindungsmitteln erfolgt, deren Brauchbarkeit durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nachgewiesen ist und wenn bei Entwurf und Ausfhrung des zweischaligen Mauerwerks die besonderen Anwendungsbedingungen fr das jeweilige Verbindungsmittel eingehalten werden. Als rechnerische Wanddicke darf nur die vermçrtelbare Aufstandsbreite der Fasensteine angenommen werden. Die Verwendung der 115 mm breiten Fasensteine fr einschaliges tragendes Mauerwerk ist nicht zulssig.
89
Zur Herstellung des Mauerwerks wird Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 oder ein fr die Vermauerung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein bauaufsichtlich zugelassener Dnnbettmçrtel verwendet. Fr Sichtmauerwerk, das dauerhaft der Witterung ausgesetzt ist, und eine unverputzte Außenschale von zweischaligem Mauerwerk drfen nur frostbestndige Dnnbettmçrtel verwendet werden. In Tabelle 21 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. d) Mauerwerk aus Kalksand-Fasensteinen mit Lochung im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-820 Antragsteller: Kalksandsteinwerk Bienwald Schencking GmbH & Co. KG An der L 540 76767 Hagenbach Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erstreckt sich auf die Herstellung von KalksandHohlblocksteinen als Plansteine mit umlaufender Fasenausbildung in der Druckfestigkeitsklasse 12 mit den Rohdichteklassen 1,4 und 1,6. Die Kalksand-Fasensteine haben eine Lnge von 373 mm, eine Breite von 240 mm und eine Hçhe von 248 mm. Die Steine sind umlaufend mit einer Fase von 8 mm versehen, die oberen und unteren Kanten der Stirnflchen sind jedoch ohne Fasen ausgebildet. Die Kalksand-Fasensteine werden mit drei durchgehenden konisch zulaufenden Lçchern von 40 mm/43 mm Durchmesser entlang der Mittelachse der Steine und vier gedeckelten Lçchern £ 52 mm hergestellt. Als rechnerische Wanddicke ist die vermçrtelbare Aufstandsbreite (Steinbreite 240 mm abzglich der beidseitigen Fasen) mit 224 mm anzunehmen. e) Mauerwerk aus Kalksand-Fasensteinen (Blocksteine, Vormauersteine, Verblender) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer Z-17.1-858 Antragsteller: Kalksandsteinwerk Bienwald Schencking GmbH & Co. KG An der L 540 76767 Hagenbach
90
A Baustoffe · Bauprodukte
Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt Kalksand-Blocksteine, -Vormauersteine und -Verblender als Plansteine mit Fasenausbildung. Die Kalksand-Fasensteine drfen mit den in DIN V 106-1:2003-02 bzw. DIN V 106-2:2003-02 fr Fasensteine geregelten Nennmaßen hergestellt werden. Die Steine sind umlaufend oder nur an den Sichtseiten mit einer Fase von 7 mm versehen, die oberen und unteren Kanten der Stirnflchen sind jedoch ohne Fasen ausgebildet. Der Lochanteil der Steine ist auf £ 15 %, bezogen auf die Aufstandsflche, begrenzt. Die Sichtflchen von Verblendern drfen auch mit einer bruchrauen Oberflche ausgefhrt werden, wobei die Profiltiefe der bruchrauen Oberflche die zulssige Fasentiefe nicht berschreiten darf. Die Kalksand-Fasensteine werden in den Druckfestigkeitsklassen 12, 16 und 20 und in den Rohdichteklassen 1,6; 1,8 und 2,0 hergestellt. Abweichend von DIN 1053-1:1996-11 drfen aus den Fasensteinen (Vormauersteine und Verblender) auch nichttragende Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk (Verblend- bzw. Vormauerschalen) im Dnnbettverfahren hergestellt werden, wenn die Verbindung solcher Verblend- bzw. Vormauerschalen mit der Hintermauerschale mit Verbindungsmitteln erfolgt, deren Brauchbarkeit durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nachgewiesen ist und wenn bei Entwurf und Ausfhrung des zweischaligen Mauerwerks die beson-
Bild 17. KS-Luftkanalstein
deren Anwendungsbedingungen fr das jeweilige Verbindungsmittel eingehalten werden. Als rechnerische Wanddicke darf nur die vermçrtelbare Aufstandsbreite der Fasensteine angenommen werden. Zur Herstellung des Mauerwerks wird Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 oder ein fr die Vermauerung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein bauaufsichtlich zugelassener Dnnbettmçrtel verwendet. Fr Sichtmauerwerk, das dauerhaft der Witterung ausgesetzt ist, und eine unverputzte Außenschale von zweischaligem Mauerwerk drfen nur frostbestndige Dnnbettmçrtel verwendet werden. In Tabelle 21 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. f) Mauerwerk aus KS-Luftkanalsteinen im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-804 Antragsteller: Norddeutsche Kalksandsteinwerke (Nord-KS) Barmstedter Straße 14 24568 Kaltenkirchen Die KS-Luftkanalsteine (Bild 17) haben eine Breite von 240 mm, eine Lnge von 248 mm und eine Hçhe von 248 mm und werden mit einem berbindemaß von 125 mm vermauert.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Die Steine verfgen ber vier symmetrisch angeordnete Lçcher mit 75 mm bis 80 mm bzw. £ 70 mm Durchmesser und 125 mm Achsabstand, von denen die zwei grçßeren Lçcher durchgehen und planmßig an der Wandinnenseite angeordnet werden. Fr die erste Schicht der Wand (Kimmschicht) wird ein 175 mm breiter und 210 mm hoher Sockelstein (Bild 18) verwendet,
der bndig mit der Wandaußenseite angeordnet wird. Somit entsteht ber dem Sockelstein auf der Wandinnenseite ein ber die gesamte Geschosshçhe 65 mm berstehender Wandbereich mit durchgehenden Lochungen, die zur Beheizung der Wand dienen sollen (Bild 19). Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1,
Bild 18. Sockelstein
Bild 19. Mauerwerk aus KS-Luftkanalsteinen – Wandschnitt
91
Bild 20. Oberer Abschlussstein
92
A Baustoffe · Bauprodukte
bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Fr den Nachweis der Standsicherheit ist als rechnerische Wanddicke 150 mm ab Wandaußenseite anzunehmen. Im Mauerwerk drfen waagerechte und schrge Schlitze nicht ausgefhrt werden. In Tabelle 21 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben.
2.1.5 Porenbeton-Plansteine Eine bersicht ber die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Porenbeton-Plansteine wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 2.1.5 gegeben. Die Zulassungen erstrecken sich auf die in DIN V 4165 nicht geregelten FestigkeitsklasseRohdichteklasse-Kombinationen P1,6/0,30; P1,6/0,35; P4/0,50 und P6/0,60.
In Tabelle 22 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. In Tabelle 23 sind die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l angegeben.
2.1.6 Beton-Plansteine 2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblçcke Wegen der Vielzahl der inzwischen erteilten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen wird nachfolgend nur eine bersicht ber die erteilten Bescheide gegeben. In der Auflistung sind in Tabelle 24 die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l zusammengestellt. In Tabelle 25 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Ausfhrliche Darstellungen zu einzelnen Bescheiden finden sich in frheren Ausgaben des Mauerwerk-Kalenders.
Tabelle 22. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen in den Zulassungen fr Porenbeton-Plansteine Antragsteller
BUNDESVERBAND PORENBETONINDUSTRIE E. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
Zulassungsnummer Gegenstand
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
FestigGrundwert keitsklasse s0
Z-17.1-543 Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklasse 0,50 in der Festigkeitsklasse 4
4
1,0
0,056 (0,048)1)
0,160 (0,132)1)
Wseke Baustoffwerke GmbH Z-17.1-894 Sennelagerstraße 99 Porenbeton-Plansteine W der Roh33106 Paderborn dichteklasse 0,50 in der Festigkeitsklasse 4
4
1,0
0,056 (0,048)1)
0,160 (0,132)1)
Xella Porenbeton GmbH Hornstraße 3 80797 Mnchen
Z-17.1-540 Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklassen 0,50 und 0,55 in der Festigkeitsklasse 4 und der Rohdichteklassen 0,60 und 0,65 in der Festigkeitsklasse 6
4
1,0
6
1,4
0,056 (0,048)1) 0,084 (0,072)1)
0,160 (0,132)1) 0,240 (0,198)1)
Xella Deutschland GmbH Dr.-Hammacher-Straße 49 47119 Duisburg
Z-17.1-828 Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklassen 0,30 und 0,35 in der Festigkeitsklasse 1,6
1,6
0,4
0,022
–
1)
Die Klammerwerte gelten fr Plansteine mit Griffçffnungen/Grifftaschen.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
93
Tabelle 23. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus Porenbeton-Plansteinen Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Rohdichteklasse
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Z-17.1-543 BUNDESVERBAND PORENBETONINDUSTRIE E. V. Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklasse 0,50 in der Festigkeitsklasse 4 Entenfangweg 15 30419 Hannover
0,50
0,13
Wseke Baustoffwerke GmbH Z-17.1-894 Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklasse 0,50 Sennelagerstraße 99 in der Festigkeitsklasse 4 33106 Paderborn
0,50
0,13
Xella Porenbeton GmbH Hornstraße 3 80797 Mnchen
Z-17.1-540 Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklassen 0,50 und 0,55 in der Festigkeitsklasse 4 und der Rohdichteklassen 0,60 und 0,65 in der Festigkeitsklasse 6
0,50 0,55 0,60 0,65
0,12 0,14 0,16 0,18
Xella Deutschland GmbH Dr.-Hammacher-Straße 49 47119 Duisburg
Z-17.1-828 Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklasse 0,30 und 0,35 in der Festigkeitsklasse 1,6
0,30 0,35
0,080 0,090
Tabelle 24. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus Planvollsteinen und Planvollblçcken aus Beton bzw. Leichtbeton Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Betonwerk Pallmann GmbH Veerenkamp 27 21739 Dollern
Z-17.1-616 Mauerwerk aus PallmannPlanvollblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
PallmannDnnbettmçrtel
0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,21 0,22 0,23 0,25 0,27
Bettendorf Lava-Steinwerk GmbH Gterstraße 49-51 54295 Trier
Z-17.1-876 Mauerwerk aus Plansteinen aus Beton (bezeichnet als BELAPlan) im Dnnbettverfahren
SAKRET Dnnbettmçrtel Dnnbettmçrtel „Vario“
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,70 0,80 0,90 1,1 1,2 1,4
Liaplan Ultra-Dnnbettmçrtel
0,5 0,6 0,7 0,8
0,12 0,14 0,16 0,18
Birkenmeier KG GmbH & Co. Z-17.1-481 Mauerwerk aus Liaplan-Steinen Industriestraße 1 im Dnnbettverfahren 79206 Breisach-Niederrimsingen
Roh- Bemessungswert dichteder Wrmeklasse leitfhigkeit l in W/(m · K)
94
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 24. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Bisotherm GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
Z-17.1-415 Mauerwerk aus BisothermPlansteinen im Dnnbettverfahren (bezeichnet als BISOPLAN)
BisoplanDnnbettmçrtel T
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,101) 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,182)
Z-17.1-722 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als „NORMAPLAN“) im Dnnbettverfahren
BisoplanDnnbettmçrtel T
0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,27 0,29 0,32 0,34 0,49 0,57 0,81/0,75 1,1/0,92 1,4/1,2
Z-17.1-794 Mauerwerk aus BisothermPlansteinen der Druckfestigkeitsklasse 1,6 im Dnnbettverfahren
BisoplanDnnbettmçrtel T
0,40 0,45 0,50 0,55
0,0903) 0,101) 0,11 0,12
Z-17.1-917 Mauerwerk aus BISO-VarioPlanSteinen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
BisoplanDnnbettmçrtel T
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,8 0,9 1,0
0,124) 0,135) 0,146) 0,14 0,15 0,16 0,18 0,21 0,24
Z-17.1-826 Mauerwerk aus Leichtbeton-Plansteinen (bezeichnet als „DennertPlansteine“) im Dnnbettverfahren – Planhohlblçcke
Quick-Mix Dnnbettmçrtel DBM-L
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,23 0,24 0,25 0,27 0,29 0,32
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,30
0,45 0,65
0,11 0,14
Dennert Poraver GmbH Veit-Dennert-Straße 7 96132 Schlsselfeld
– Planvollblçcke
Z-17.1-827 Mauerwerk aus Calimax-P-Plansteinen und Quick-Mix Dnnbettmçrtel DBM-L
Quick-Mix Dnnbettmçrtel DBM-L
Roh- Bemessungswert dichteder Wrmeklasse leitfhigkeit l in W/(m · K)
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
95
Tabelle 24. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Fachvereinigung Leichtbeton e. V. Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-778 Mauerwerk aus Plan-Vollsteinen und Plan-Vollblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren – Vollsteine V-P
Dnnbettmçrtel nach Z-17.1-778
Geschw. Mohr GmbH & Co. KG Baustoffwerke Friedhofstraße 56637 Plaidt 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Fr 240 mm Fr 300 mm Fr 240 mm Fr 300 mm Fr 300 mm Fr 300 mm
Roh- Bemessungswert dichteder Wrmeklasse leitfhigkeit l in W/(m · K) 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80 0,90 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00
0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,37 0,40 0,43 0,46 0,54 0,63 0,81 1,10 1,40
– Vollblçcke ohne Schlitze Vbl-P – Vollblçcke mit Schlitzen Vbl S-P
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80 0,90 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00
0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,36 0,39 0,42 0,49 0,57 0,76 1,00 1,30
– Vollblçcke mit Schlitzen Vbl SW-P (NB, BT, NB-BT)
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,18 0,20 0,21 0,22 0,23 0,25 0,27
1,6 1,8 2,0
0,81 1,10 1,40
Z-17.1-807 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als „Mohr DM“-Mauersteine) im Dnnbettverfahren
breite Steine ist l = 0,11 W/(m·K). breite Steine ist l = 0,16 W/(m·K). breite Steine ist l = 0,10 W/(m·K). und 365 mm breite Steine ist l = 0,11 W/(m·K). und 365 mm breite Steine ist l = 0,12 W/(m·K). und 365 mm breite Steine ist l = 0,13 W/(m·K).
Dnnbettmçrtel zur Verarbeitung von „Mohr DM“-Mauersteinen
96
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 24. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Hornick GmbH Mainzer Straße 23 64579 Gernsheim
Z-17.1-862 Mauerwerk aus Plansteinen aus Beton (bezeichnet als „IBS Plan“) im Dnnbettverfahren
Dnnbettmçrtel Vario
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse in W/(m · K) 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
0,9 1,1 1,2 1,4 1,7 2,1
Z-17.1-459 Dnnbettmçrtel Mauerwerk aus KLB-Planvollblçcken „Vario“ im Dnnbettverfahren KLB-P-Dnnbettmçrtel, normal
1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,54 0,63 0,75 0,927) 1,207)
Z-17.1-730 Mauerwerk aus KLB-P-Superdmmblçcken SW 1 aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
Dnnbettmçrtel „Vario“ KLB-P-Dnnbettmçrtel, leicht
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,10 0,12 0,13 0,14 0,16 0,16 0,18
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
Z-17.1-707 Mauerwerk aus Liapor-Super-KPlan-Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
SAKRET-LiaporPlansteinkleber
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,8
0,12 0,13 0,13 0,14 0,16 0,16 0,18
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
Z-17.1-963 Mauerwerk aus Plan-Vollblçcken und Plan-Hohlblçcken aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Plansteine) im Dnnbettverfahren – Plan-Vollblçcke
MEIER-Dnnbettmçrtel Dnnbettmçrtel „Vario“
2,0
1,2
Jakob Stockschlder GmbH & Co. KG Koblenzer Straße 34 56299 Ochtendung
Z-17.1-659 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Beton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als Jastoplan)
Jasto-Dnnbettmçrtel Jasto-Dnnbettmçrtel S
1,6 1,8 2,0
1,1 1,2 1,4
Jasto-Dnnbettmçrtel Z-17.1-787 Jasto-Dnnbettmçrtel S Mauerwerk aus Langloch-Planblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als Thermplansteine Jastoplan) – Typ 1
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65
0,11 0,12 0,13 0,14 0,16
– Typ 2
0,45 0,50 0,55 0,60
0,12 0,13 0,14 0,15
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
97
Tabelle 24. (Fortsetzung) Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse in W/(m · K)
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Jakob Stockschlder GmbH & Co. KG Koblenzer Straße 34 56299 Ochtendung
Z-17.1-912 Mauerwerk aus Plan-Voll- und Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als Jasto Therm bzw. Jasto Super-Therm) im Dnnbettverfahren – Jasto Therm Hbl-P
Jasto-Dnnbettmçrtel Jasto-Dnnbettmçrtel S
– Jasto Therm Vbl-P
– Jasto Super-Therm Vbl-P Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
7)
Dnnbettmçrtel Jasto Super-Therm
Dnnbettmçrtel Z-17.1-846 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus „Vario“ Leichtbeton (bezeichnet als PumixP-HW) im Dnnbettverfahren
0,45 0,50 0,55 0,60
0,12 0,13 0,14 0,15
0,45 0,50 0,55 0,60
0,11 0,12 0,13 0,14
0,45
0,10
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,11 0,12 0,13 0,14 0,14 0,18
Bei ausschließlich gefgedichten Zuschlgen erhçht sich der Bemessungswert l um 15 %.
Tabelle 25. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Planvollsteinen und Planvollblçcken aus Beton bzw. Leichtbeton Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
Z-17.1-616 Mauerwerk aus Pallmann-Planvollblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
2 4
0,6 0,9
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-876 Mauerwerk aus Plansteinen aus Beton (bezeichnet als BELA-Plan) im Dnnbettverfahren – Planblçcke mit horizontaler Lochung
2 4 6
0,4 0,7 0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
– Plan-Vollblçcke
6 8 12 20
1,4 1,6 2,0 2,9
0,084 0,112 0,168 0,280
0,240 0,320 0,480 0,800
Z-17.1-481 Mauerwerk aus Liaplan-Steinen im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,6 0,9 1,2
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
98
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 25. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
Z-17.1-415 Mauerwerk aus Bisotherm-Plansteinen im Dnnbettverfahren (bezeichnet als BISOPLAN)
2 4 6
0,5 0,9 1,2
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-722 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als „NORMA-PLAN“) im Dnnbettverfahren
2 4 6 8 12 20
0,6 1,0 1,4 1,6 2,2 3,2
0,028 0,056 0,084 0,112 0,168 0,280
0,080 0,160 0,240 0,320 0,480 0,800
Z-17.1-794 Mauerwerk aus Bisotherm-Plansteinen der Druckfestigkeitsklasse 1,6 im Dnnbettverfahren
1,6
0,3
0,016
–
Z-17.1-917 Mauerwerk aus BISO-VarioPlan-Steinen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,5 0,9 1,2
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-826 Mauerwerk aus Leichtbeton-Plansteinen (bezeichnet als „Dennert-Plansteine“) im Dnnbettverfahren – Planhohlblçcke
2 4
0,5 0,8
0,020 0,040
0,050 0,100
– Planvollblçcke
2 4
0,6 1,0
0,028 0,056
0,080 0,160
Z-17.1-827 Mauerwerk aus Calimax-P-Plansteinen und Quick-Mix Dnnbettmçrtel DBM-L
2 4
0,4 0,6
0,024 0,048
0,066 0,132
Z-17.1-778 Mauerwerk aus Plan-Vollsteinen und Plan-Vollblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren – Vollblçcke mit Schlitzen (Vbl S-P, Vbl SW-P)
2 4 6 8 12
0,6 1,0 1,4 1,6 2,0
0,024 0,048 0,072 0,096 0,144
0,066 0,132 0,198 0,264 0,396
– Vollblçcke ohne Schlitze und Vollsteine (Vbl-P, V-P)
2 4 6 8 12 20
0,6 1,0 1,4 1,6 2,2 3,2
0,024 0,048 0,072 0,096 0,144 0,240
0,066 0,132 0,198 0,264 0,396 0,660
Z-17.1-807 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als „Mohr DM“-Mauersteine) im Dnnbettverfahren
12 20
2,0 2,9
0,168 0,280
0,480 0,800
Z-17.1-862 Mauerwerk aus Plansteinen aus Beton (bezeichnet als „IBS plan“) im Dnnbettverfahren
4 6 8 12 20 28
1,0 1,4 1,6 2,0 2,9 3,4
0,048 0,072 0,096 0,144 0,240 0,336
0,132 0,198 0,264 0,396 0,660 0,924
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
99
Tabelle 25. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
Z-17.1-459 Mauerwerk aus KLB-Plansteinen im Dnnbettverfahren
6 12 20
1,4 2,2 3,2
0,084 0,168 0,280
0,240 0,480 0,800
Z-17.1-730 Mauerwerk aus KLB-P-Superdmmblçcken SW 1 aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,5 0,9 1,2
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-707 Mauerwerk aus Liapor-Super-K-Plan-Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
2 4
0,5 0,9
0,020 0,040
– –
Z-17.1-963 Mauerwerk aus Plan-Vollblçcken und PlanHohlblçcken aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Plansteine“) im Dnnbettverfahren – Plan-Vollblçcke
12 20
2,0 2,9
0,168 0,280
0,480 0,800
Z-17.1-659 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Beton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als Jastoplan)
12 20
2,0 2,9
0,168 0,280
0,480 0,800
Z-17.1-787 Mauerwerk aus Langloch-Planblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als Thermplansteine Jastoplan)
2 4
0,5 0,9
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-912 Mauerwerk aus Plan-Voll- und Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als Jasto Therm bzw. Jasto Super-Therm) im Dnnbettverfahren
2 4
0,5 0,9
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-846 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als „Pumix-P-HW“) im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,5 0,9 1,2
0,024 0,048 0,072
0,066 0,132 0,198
2.1.6.2 Planhohlblocksteine Wegen der Vielzahl der inzwischen erteilten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen wird nachfolgend nur eine bersicht ber die erteilten Bescheide gegeben. In der Auflistung sind in Tabelle 26 die Bemessungswerte der Wrmeleit-
fhigkeit l zusammengestellt. In Tabelle 27 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben. Ausfhrliche Darstellungen zu einzelnen Bescheiden finden sich in frheren Ausgaben des Mauerwerk-Kalenders.
100
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 26. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus Planhohlblocksteinen aus Beton bzw. Leichtbeton Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
BBU Rheinische Bimsbaustoff-Union GmbH Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-842 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als isobimsHohlblçcke P) im Dnnbettverfahren – 1K/17,5 cm – 3K/30 cm – 4K/30 cm – 4K/36,5 cm
Dnnbettmçrtel nach Z-17.1-842
– 3K/24 cm
Betonwerk Pallmann GmbH Veerenkamp 27 21739 Dollern
Z-17.1-622 Mauerwerk aus Pallmann-Planhohlblçcken aus Leichtbetonim Dnnbettverfahren – L = 247 mm – L = 497 mm, B = 115 mm
PallmannDnnbettmçrtel
– L = 330 mm – L = 497 mm, B = 175 mm
Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse in W/(m · K) 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
0,30 0,34 0,37 0,52 0,60 0,72
0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4
0,28 0,31 0,34 0,45 0,53 0,65
0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,31 0,32 0,34 0,36 0,41
0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,27 0,29 0,30 0,32 0,35
Bisotherm GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
Z-17.1-753 Mauerwerk aus Planblçcken aus Leichtbeton mit horizontaler Lochung (bezeichnet als NORMAPLAN) im Dnnbettverfahren
BisoplanDnnbettmçrtel T
0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6
0,30 0,34 0,37 0,52 0,60 0,72 0,76
Fachvereinigung Leichtbeton e. V. Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-844 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren – Hohlblçcke Typ I
Dnnbettmçrtel nach Z-17.1-844
0,65 0,70 0,80 0,90 1,00 1,20 1,40 1,60
0,27 0,29 0,35 0,39 0,45 0,53 0,65 0,81
– Hohlblçcke Typ II
Dnnbettmçrtel nach Z-17.1-844
0,65 0,70 0,80 0,90 1,00 1,20 1,40 1,60
0,30 0,32 0,41 0,46 0,52 0,60 0,72 0,88
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
101
Tabelle 26. (Fortsetzung) Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse in W/(m · K)
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Fachvereinigung Leichtbeton e. V. Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-845 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken, Plan-Vollblçcken und Plan-Vollsteinen aus Beton im Dnnbettverfahren
Dnnbettmçrtel nach Z-17.1-845
0,80 0,90 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40
0,60 0,65 0,70 0,80 0,90 1,10 1,20 1,40 1,70 2,10
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-797 Mauerwerk aus KLB-Plan-Hohlblçcken im Dnnbettverfahren – 1K Hbl – 12 DF – 2K Hbl – 8 DF – 3K Hbl – 10 DF – 3K Hbl – 20 DF – 3K Hbl – 12 DF
Dnnbettmçrtel „Vario“
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6
0,41 0,46 0,52 0,60 0,72 0,86
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6
0,35 0,39 0,45 0,53 0,65 0,79
1,6 1,4 1,4 1,4 1,2 1,2 1,4 1,2 1,4 1,2 1,4 1,2 1,4 1,2
0,68 0,64 0,68 0,77 0,65 0,71 0,66 0,55 0,74 0,62 0,75 0,64 0,85 0,73
0,8 0,9 1,0 1,2
0,31/0,34 0,34/0,37 0,45/0,52 0,53/0,60
– 3K Hbl – 16 DF
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
Jakob Stockschlder GmbH & Co. KG Koblenzer Straße 34 56299 Ochtendung
Z-17.1-963 Mauerwerk aus Plan-Vollblçcken und Plan-Hohlblçcken aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Plansteine“) im Dnnbettverfahren – 490 · 115 · 248 (1K) – 365 · 175 · 248 (2K) – 300 · 240 · 248 (3K) – 300 · 240 · 248 (2K) – 372 · 240 · 248 (3K) – 370 · 240 · 248 (2K) – 247 · 300 · 248 (4K) – 247 · 300 · 248 (4K) – 240 · 300 · 248 (3K) – 240 · 300 · 248 (3K) – 247 · 365 · 248 (4K) – 247 · 365 · 248 (4K) – 245 · 365 · 248 (3K) – 245 · 365 · 248 (3K)
MEIER-Dnnbettmçrtel Dnnbettmçrtel „Vario“
Z-17.1-734 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als Jastoplan)
JastoDnnbettmçrtel JastoDnnbettmçrtel S
102
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 27. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Planhohlblocksteinen aus Beton bzw. Leichtbeton Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2 Z-17.1-842 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als isobims-Hohlblçcke P) im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,5 0,7 0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-622 Mauerwerk aus Pallmann-Planhohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
2 4
0,5 0,8
0,020 0,040
0,050 0,100
Z-17.1-753 Mauerwerk aus Planblçcken aus Leichtbeton mit horizontaler Lochung (bezeichnet als NORMAPLAN) im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,5 0,9 1,2
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
Z-17.1-844 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren – Hohlblçcke Typ I
2 4 6 8 12
0,5 0,8 1,0 1,2 1,4
0,020 0,040 0,060 0,080 0,120
0,050 0,100 0,150 0,200 0,300
– Hohlblçcke Typ II
2 4 6 8 12
0,4 0,7 0,9 1,1 1,3
0,020 0,040 0,060 0,080 0,120
0,050 0,100 0,150 0,200 0,300
Z-17.1-845 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken, Plan-Vollblçcken und Plan-Vollsteinen aus Beton im Dnnbettverfahren – Hohlblçcke Typ I
2 4 6 8 12
0,5 0,8 1,0 1,2 1,4
0,020 0,040 0,060 0,080 0,120
0,050 0,100 0,150 0,200 0,300
– Hohlblçcke Typ II
2 4 6 8 12
0,4 0,7 0,9 1,0 1,2
0,020 0,040 0,060 0,080 0,120
0,050 0,100 0,150 0,200 0,300
– Plan-Vollsteine (Vn-P) und Plan-Vollblçcke (Vbn-P)
4 6 8 12 20 28
1,0 1,4 1,6 2,0 2,9 3,4
0,048 0,072 0,096 0,144 0,240 0,336
0,132 0,198 0,264 0,396 0,660 0,924
Z-17.1-797 Mauerwerk aus KLB-Plan-Hohlblçcken im Dnnbettverfahren
2 4 6 8 12
0,5 0,8 1,0 1,2 1,6
0,020 0,040 0,060 0,080 0,120
0,050 0,100 0,150 0,200 0,300
Z-17.1-963 Mauerwerk aus Plan-Vollblçcken und Plan-Hohlblçcken aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Plansteine“) im Dnnbettverfahren
6 12
0,9/1,0 1,2/1,4
0,060 0,120
0,150 0,300
Z-17.1-734 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als Jastoplan)
2 4 6
0,5/0,4 0,8/0,7 1,0/0,9
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung Fr Mauerwerk aus Plansteinen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung gibt es zurzeit sieben allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen, zu denen in den folgenden Abschnitten noch weitere Ausfhrungen gemacht werden. In Tabelle 28 sind die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l und in Tabelle 29 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben.
103
a) Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Liaplan Ultra“) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-681 Antragsteller: Birkenmeyer KG GmbH & Co. Baustoffwerke Industriestraße 1 79206 Breisach-Niederrimsingen Die Kammern dieser Planhohlblçcke aus Leichtbeton sind mit werkgeschumten PolystyrolDmmstoff gefllt. Die Stirnflchen der Planhohlblçcke sind mit Nut-Feder-Anordnung ausgebildet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H): 247, 498/240, 300, 365, 425/248.
Tabelle 28. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus Planhohlblocksteinen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65
0,0901) 0,10 0,112) 0,113) 0,124)
Dnnbettmçrtel „Extraplan, rot“
1,4
0,080
– Typ 30/15
1,4
0,070
– Typ 30/10
1,4
0,090
– Typ 35/15
1,4
0,080
0,8 0,8 0,7
0,10 0,11 0,080
Z-17.1-672 GISOPLAN-Therm Wandsystem – Typ 25/10
Z-17.1-873 Mauerwerk aus Plansteinen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Gisoton Wrmedmmblçcke WDB 25/9, WDB 30/9 und WDB 37,5/18) – WDB 25/9 – WDB 30/9 – WDB 37,5/18 1) 2) 3) 4)
Fr Hohlblçcke Fr Hohlblçcke Fr Hohlblçcke Fr Hohlblçcke
247 · 425 498 · 300 247 · 425 498 · 300
Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse in W/(m · K)
Liaplan Ultra-Dnnbettmçrtel
Z-17.1-902 Birkenmeier KG GmbH & Co. Mauerwerk aus Planhohlblçcken Industriestraße 1 79206 Breisach-Niederrimsingen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Liaplan Ultra“) im Dnnbettverfahren GISOTON Wandsysteme Baustoffwerke Gebhart & Sçhne GmbH & Co. KG Hochstraße 2 88317 Aichstetten
Mçrtel
· 248 mm ist · 248 mm ist · 248 mm ist · 248 mm ist
l= l= l= l=
0,10 W/(m · K). 0,10 W/(m · K). 0,12 W/(m · K). 0,11 W/(m · K).
Dnnbettmçrtel „Extraplan“
104
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 28. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Dnnbettmçrtel Z-17.1-940 „Vario“ Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mt integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als KLBKalopor-Planblçcke) im Dnnbettverfahren
0,40 0,50 0,55
0,090 0,11 0,11
Dnnbettmçrtel „Vario“
0,40 0,45 0,60
0,080 0,090 0,11
0,35 0,40 0,45 0,55 0,60
0,080 0,080 0,090 0,11 0,11
Z-17.1-959 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Dmmung aus Steinwollestecklingen (bezeichnet als KLB-Kalopor PlusPlanblçcke) – 20 DF
Mçrtel
Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse in W/(m · K)
Antragsteller
– 12 DF
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
Z-17.1-817 Mauerwerk aus Liapor-SL-P Wrmedmmsteinen und SAKRET-LiaporPlansteinkleber im Dnnbettverfahren
SAKRET-LiaporPlansteinkleber
0,45 0,50 0,55
0,105) 0,10 0,10
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Z-17.1-834 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIX(P)-thermolith-MD) im Dnnbettverfahren
Dnnbettmçrtel „Vario“
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,10 0,106) 0,11 0,12 0,137) 0,148) 0,16
Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied 5) 6) 7) 8)
Mit Dmmstoff „Isokern 50 I“ und „Isokern 50 II“ ist l = 0,090 W/(m · K). Fr Hohlblçcke 16 DF ist l = 0,11 W/(m · K). Fr Hohlblçcke 10 DF ist l = 0,12 W/(m · K). Fr Hohlblçcke 10 DF und 12 DF ist l = 0,13 W/(m · K).
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
105
Tabelle 29. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Planhohlblocksteinen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Birkenmeier KG GmbH & Co. Baustoffwerke Industriestraße 1 79206 Breisach-Niederrimsingen
Z-17.1-902 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Liaplan Ultra“) im Dnnbettverfahren
2 4
0,4 0,6
0,020 0,040
– –
0,5
GISOTON Wandsysteme Baustoffwerke Gebhart & Sçhne GmbH & Co. KG Hochstraße 2 88317 Aichstetten
Z-17.1-672 GISOPLAN-Therm Wandsystem
10
1,8
0,100
0,250
1,0
Z-17.1-873 Mauerwerk aus Plansteinen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Gisoton Wrmedmmblçcke WDB 25/9, WDB 30/9 und WDB 37,5/18)
6
0,92)
0,050
–
1,0
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-940 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als KLBKalopor-Planblçcke) im Dnnbettverfahren
2
0,4
0,020
0,050
1,0
Z-17.1-959 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Dmmung aus Steinwollestecklingen (bezeichnet als KLB-Kalopor PlusPlanblçcke)
2 4
0,35 0,6
0,020 0,040
0,050 0,100
1,0
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 HallerndorfPautzfeld
Z-17.1-817 Mauerwerk aus Liapor SL-P Wrmedmmsteinen und SAKRET-LiaporPlansteinkleber im Dnnbettverfahren
2 4
0,4 0,6
0,020 0,040
– –
0,5
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Z-17.1-834 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIX(P)-thermolith-MD) im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,5 0,8 1,0
0,020 0,040 0,060
0,050 0,100 0,150
1,0
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5 2)
Genaueres Berechnungsverfahren:
2
Fr WDB 37,5/18 ist s0 = 0,5 MN/m .
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
106
A Baustoffe · Bauprodukte
Die Planhohlblçcke werden in der Festigkeitsklasse 2 mit der Rohdichteklasse 0,45; 0,50 oder 0,55 und in der Festigkeitsklasse 4 mit der Rohdichteklasse 0,60 oder 0,65 hergestellt. Sie sind fr die Verwendung mit dem Liaplan UltraDnnbettmçrtel zugelassen. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11. Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur fr Wnde angewendet werden, an die hinsichtlich des Brandschutzes keine Anforderungen gestellt werden und nur dort, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B2 nach DIN 4102-1:1998-05 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften (z. B. Richtlinien ber die Verwendung brennbarer Baustoffe im Hochbau) gestattet ist. Mindestens 300 mm dicke tragende raumabschließende Wnde erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F30 – Benennung F30-AB – nach DIN 4102-2:1977-09, wenn die Wnde mit einem Putz nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sind. Bild 21. Gisotherm-Planstein
b) GISOPLAN-Therm Wandsystem Zulassungsnummer: Z-17.1-672 Antragsteller: GISOTON Wandsysteme Baustoffwerke Gebhart & Sçhne GmbH & Co. KG Hochstraße 2 88317 Aichstetten Die Gisotherm-Plan-Steine bestehen aus tragenden Vollblçcken aus Leichtbeton der Rohdichteklasse 1,4, die mit einer mit Normalbeton der Festigkeitsklasse B 25 verfllten, seitlichen Aussparung versehen sind, in der die PolystyrolFormteile verankert sind. Die Polystyrol-Formteile mssen schwerentflammbar (Baustoffklasse DIN 4102 – B1) sein und aus Polystyrol-Hartschaum nach DIN EN 13163:2001-10 bestehen. Die Stirnflchen der Gisotherm-Plan-Steine sind mit Nut-Feder-Anordnung ausgebildet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H): 300/250, 300, 350, 375/248. Bild 21 zeigt den Gisotherm-Plan-Stein 25/10 der Lnge 300 mm und der Breite 250 mm. Bild 22 zeigt den Gisotherm-Plan-Stein mit einer Gesamtstrke von 30 cm. Die Planhohlblçcke werden in der Festigkeitsklasse 10 mit der Rohdichteklasse 1,4 hergestellt.
Sie sind fr die Verwendung mit dem Dnnbettmçrtel „Extraplan, rot“ zugelassen. Die Verwendung von Mauerwerkswnden aus den Gisotherm-Plan-Steinen nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung als Brandwnde nach DIN 4102-3 ist nicht zulssig. Die Außenwnde sind stets mit einem Putzsystem zu versehen, das allgemein bauaufsichtlich zugelassen ist fr Wrmedmm-Verbundsysteme mit angeklebten Dmmstoffplatten aus PolystyrolHartschaum auf Mauerwerk oder Beton.
Bild 22. GISOPLAN-Therm Wandsystem
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Fr den Nachweis des Brandverhaltens gilt die das verwendete Putzsystem enthaltende allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. c) Mauerwerk aus Plansteinen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Gisoton Wrmedmmblçcke WDB 25/9, WDB 30/9 und WDB 37,5/18) Zulassungsnummer: Z-17.1-873 Antragsteller: GISOTON Wandsysteme Baustoffwerke Gebhart & Sçhne GmbH & Co. KG Hochstraße 2 88317 Aichstetten
107
Die Gisoton-Wrmedmmblçcke bestehen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung aus Polystyrol-Hartschaum. Die Hohlblçcke haben eine Lnge von 375 mm oder 500 mm, eine Breite von 250 mm, 300 mm oder 350 mm und eine Hçhe von 248 mm. Bild 23 zeigt den Gisoton-Wrmedmmblock WDB 25/9 in der Draufsicht, in der Seitenansicht und in einem Vertikalschnitt. Hergestellt werden die Hohlblçcke in der Steinfestigkeitsklasse 6 mit der Rohdichteklasse 0,8. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung
Bild 23. Gisoton-Wrmedmmblock WDB 25/9 (375 mm · 250 mm · 248 mm)
108
A Baustoffe · Bauprodukte
des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur fr Wnde angewendet werden, wo die Verwendung von Baustoffen der Baustoffklasse B1 nach DIN 4102-1:1998-05 im Innern von Wnden nach den bauaufsichtlichen Vorschriften (z. B. Richtlinien ber die Verwendung brennbarer Baustoffe im Hochbau) gestattet ist.
d) Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als KLB-KaloporPlanblçcke) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-940 Antragsteller: KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach Die KLB-Kalopor-Planblçcke haben jeweils 3 Hohlkammerreihen, die mit nichtbrennbarem Mineralfaserdmmstoff nach DIN EN 13162: 2001-10 in Form von vorkonfektionierten Formteilen ausgefllt sind.
Bild 24. KLB-Kalopor-Planblock 3K Hbl – 12DF, 365 mm
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Fr den Leichtbeton der Hohlblocksteine wird als Zuschlag ausschließlich ein besonders aufbereiteter Naturbims verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 247, 497/300, 365/248. Hergestellt werden die Hohlblçcke in der Steinfestigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,40; 0,50 und 0,55. Bild 24 zeigt das Lochbild des Steines mit der Lnge 497 mm und der Breite 300 mm. Die Steine haben eine Abdeckung von 10 mm. e) Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung aus Steinwollestecklingen (bezeichnet als KLB-Kalopor Plus-Planblçcke) Zulassungsnummer: Z-17.1-959 Antragsteller: KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach Die KLB-Kalopor Plus-Planblçcke haben jeweils 3 Hohlkammerreihen. Die Kammern der Planhohlblçcke werden werkseitig mit vorkonfektionierten Formteilen aus Steinwolle (nachfolgend als Steinwollestecklinge bezeichnet) gefllt. In den Außenquerstegen der Planhohlblçcke sind 55 mm breite Nuten vorgesehen, in die beim Errichten des Mauerwerks aus diesen Steinen ca. 90 mm lange, 55 mm breite und 248 mm hohe Steinwollestecklinge in jeder Steinlage einzubringen sind. Die Steinwollestecklinge werden in der erforderlichen Anzahl zusammen mit den Steinen auf die Baustelle geliefert. Fr den Leichtbeton der Hohlblocksteine wird als Zuschlag ausschließlich ein besonders aufbereiteter Naturbims verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 247, 497/300, 365/248. Die Planhohlblçcke werden in der Festigkeitsklasse 2 in der Rohdichteklasse 0,35; 0,40; 0,45; 0,55 oder 0,60 und in der Festigkeitsklasse 4 in der Rohdichteklasse 0,60 hergestellt.
109
Die Liapor SL-P Wrmedmmsteine haben je nach Steinbreite mehrere Hohlkammerreihen, die vollstndig mit einem Dmmstoff bestehend aus einer anorganischen Perlitefllung verfllt sind. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 247, 372, 497/240, 300, 365, 425, 490/248. Hergestellt werden die Hohlblçcke in der Steinfestigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,45; 0,50 oder 0,55 und in der Steinfestigkeitsklasse 4 mit der Rohdichteklasse 0,55. Bild 25 zeigt den Liapor SL-P Wrmedmmstein mit der Lnge 247 mm, der Breite 365 mm und der Hçhe 248 mm mit 6 Hohlkammerreihen. Das Mauerwerk darf nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit verwendet werden. Das Mauerwerk darf nur fr Wnde angewendet werden, an die hinsichtlich des Brandschutzes keine Anforderungen gestellt werden.
f) Mauerwerk aus Liapor SL-P Wrmedmmsteinen und SAKRET-Liapor-Plansteinkleber im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-817 Antragsteller: Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
Bild 25. Liapor SL-P Wrmedmmstein (247 mm · 365 mm · 248 mm)
110
A Baustoffe · Bauprodukte
g) Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIX (P)-thermolith-MD) im Dnnbettverfahren Zulassungsnummer: Z-17.1-834 Antragsteller: Traßwerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Sohler Weg 34 56564 Neuwied Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied Die Blçcke haben je nach Steinbreite mehrere Hohlkammerreihen, die vollstndig mit einem Dmmstoff, bestehend aus einer anorganisch gebundenen Perlitefllung, versehen sind. Fr die Herstellung des Dmmstoffes werden Blhperlit und ein bestimmtes anorganisches Bindemittel verwendet.
Fr den Leichtbeton der Hohlblocksteine wird als Zuschlag ausschließlich ein besonders aufbereiteter Naturbims verwendet. Als Formate sind vorgesehen (L/B/H in mm): 245/300/249 und 245/365/249 mit jeweils 5 Hohlkammerreihen, 495/240/249 mit 3 Hohlkammerreihen und 497/300/249 mit 4 Hohlkammerreihen. Hergestellt werden die Hohlblçcke in der Steinfestigkeitsklasse 2 mit den Rohdichteklassen 0,45 bis 0,80; in der Steinfestigkeitsklasse 4 mit den Rohdichteklassen 0,65 bis 0,80 und in der Steinfestigkeitsklasse 6 mit der Rohdichteklasse 0,80. Bild 26 zeigt das Lochbild des Steines mit der Lnge 497 mm und der Breite 300 mm mit 4 Kammerreihen. Die Steine haben eine Abdeckung von 10 mm.
2.2
Planelemente und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel
2.2.1 Planziegel-Elemente Fr Mauerwerk aus Planziegel-Elementen wurden bisher zwei allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen erteilt. a) Mauerwerk aus WIENERBERGERPlanelementen T 500 Zulassungsnummer: Z-17.1-706 Antragsteller: WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Bild 26. PUMIX (P)-thermolith-MD (497 mm · 300 mm · 249 mm)
b) Mauerwerk aus unipor-Planelementen „unipor-PE“ Zulassungsnummer: Z-17.1-600 Antragsteller: Unipor Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen Die Bilder 27 und 28 zeigen die unipor-Planelemente „unipor-PE“. Der Aufbau der Wand muss stets im Verband erfolgen. Das berbindemaß muss mindestens 125 mm betragen. Der Aufbau der Wand muss aus Regelelementen (Lnge 497 mm, Hçhe 499 mm) erfolgen. Die Verwendung der Passelemente (Lnge ‡ 247 mm und £ 497 mm, Hçhe 499 mm) ist nur am Ende einer Wand bzw. eines Pfeilers zulssig. Zur Herstellung der Passelemente sind geeignete Sgeeinrichtungen zu verwenden.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
111
Bild 27. unipor-Planelement
Bild 28. Versetzen der unipor-Planelemente
An Wand- bzw. Pfeilerenden und unter Strzen ist eine zustzliche Lagerfuge in jeder zweiten Schicht zum Lngen- und Hçhenausgleich gemß DIN 1053-1, Bild 13 c), zulssig, sofern die Aufstandsflche der Steine mindestens 240 mm lang ist und hierfr allgemein bauaufsichtlich zugelassene Planziegel mindestens der Druckfestigkeits-
klasse 12 verwendet werden, fr die mindestens die gleiche Mauerwerksfestigkeit wie im brigen Mauerwerk nachgewiesen wurde. Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die Schubspannungen fr das Mauerwerk sind in Tabelle 30 zusammengestellt.
Tabelle 30. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Planziegel-Elementen Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Z-17.1-706 Mauerwerk aus WIENERBERGERPlanelementen T 500
6 8 12
1,2 1,4 1,8
0,060 0,080 0,120
0,150 0,200 0,300
0,6
unipor-Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen
Z-17.1-600 Mauerwerk aus unipor-Planelementen „unipor-PE“
12
1,8
0,120
0,300
0,6
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
112
A Baustoffe · Bauprodukte
2.2.2 Kalksand-Planelemente
Die Tabellen 31 und 32 geben eine bersicht ber die Bescheide in Bezug auf Versetzplne, Lochung der Elemente, eventuell vorhandene Zentriernuten und ber die geforderten Mindestberbindemaße der Elemente. In Tabelle 33 sind die Planelement-Abmessungen zusammengestellt. Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die Schubspannungen fr das Mauerwerk sind nachfolgend in Tabelle 34 zusammengestellt.
Eine bersicht ber alle allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Planelemente wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 2.2.2 gegeben. Die Bilder 29 und 30 zeigen den Mçrtelauftrag und das Versetzen der Kalksand-Planelemente „KS-Quadro E“.
Bild 29. Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen „KS-Quadro E“
Bild 30. Versetzen der Kalksand-Planelemente
Tabelle 31. bersicht Kalksand-Planelemente mit vorgeschriebenem Versetzplan Zulassungsnummer
Elemente ohne Lochung ohne Zentriernut
Z-17.1-332
berbindemaß mit Lochung
mit Zentriernut
ohne Zentriernut
Regelfall
Ausnahmefall
‡ 0,4 h
0,2 h2) 0,2 h2)
mit Zentriernut
x
Z-17.1-575
x
‡ 0,4 h
Z-17.1-409
x
‡ 0,4 h x1)
Z-17.1-508 Z-17.1-805
x x1)
Z-17.1-810 Z-17.1-847 1) 2)
x
x
Mit Zentrierlochung und Zentrierbolzen. Bei der Elementlnge L = 498 mm: ‡ 125 mm.
‡ 0,4 h
125 mm
‡ 0,4 h
0,2 h2)
‡ 0,4 h
125 mm
‡ 0,2 h2)
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
113
Tabelle 32. bersicht Kalksand-Planelemente ohne vorgeschriebenen Versetzplan Zulassungsnummer
Elemente
berbindemaß
ohne Lochung ohne Zentriernut
mit Lochung
mit Zentriernut
mit Zentriernut
Z-17.1-650
x
‡ 125 mm
Z-17.1-640
x
‡ 125 mm
Z-17.1-551
‡ 125 mm
x
Z-17.1-584
‡ 125 mm
x
Z-17.1-605
‡ 125 mm
x
Z-17.1-643
x
‡ 125 mm
Z-17.1-918
x
‡ 125 mm
Z-17.1-841
x
‡ 0,4 h
x
Tabelle 33. Abmessungen der Kalksand-Planelemente Zulassungsnummer
Planelementabmessungen Lnge L, Hçhe H, Breite B in mm L H B
498 498
498 623
499 498
115, 150, 175, 200, 214, 240, 265, 300, 365
Z-17.1-332
x1)
Z-17.1-575
x1)
Z-17.1-650
1)
898, 998 498, 598, 623, 648
115, 120, 150, 175, 200, 214, 230, 240, 265, 300, 365 x x
1)
x
x
x
x
Z-17.1-409 Z-17.1-640
x
Z-17.1-508
x
Z-17.1-551
x
Z-17.1-584 Z-17.1-643 Z-17.1-805
x x
x
1)
x
x
Z-17.1-810
x
x
x
Z-17.1-847
x
x
1) 2)
auch B = 120, 230 B ‡ 150
x
1) 2)
Z-17.1-918
Z-17.1-841
897, 997 598, 623
x x
114
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 34. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen Antragsteller
Zulasssungsnummer Gegenstand
Festig- Grundkeits- wert s0 klasse MN/m2
a11)
max t
bRZ
a21)
MN/m2 MN/m2
Z-17.1-332 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen
12 16 20 28
3,0 3,5 4,0 4,0
1,02) 1,02) 1,02) 1,02)
0,168 0,224 0,280 0,392
0,480 0,640 0,800 1,120
1,02) 1,02) 1,02) 1,02)
Z-17.1-575 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen mit Zentrierhilfe
12 16 20 28
2,2 2,8 3,4 3,7
0,6 0,6 0,6 0,6
0,168 0,224 0,280 0,392
0,480 0,640 0,800 1,120
0,6 0,6 0,6 0,6
Z-17.1-650 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als KS XL-Rasterelemente)
12 20 28
3,0 4,0 4,0
0,6 0,6 0,6
0,168 0,280 0,392
0,480 0,800 1,120
0,6 0,4 0,4
CVK Kalkzandsteen Utrechtseweg 38 1213 TV Hilversum Niederlande
Z-17.1-409 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen
12 20 28
2,2 3,4 3,4
1,0 1,0 1,0
0,168 0,280 0,392
0,480 0,800 1,120
1,0 1,0 1,0
Kalksandsteinwerk Krefeld-Rheinhafen GmbH & Co. KG Bataverstraße 35 47809 Krefeld
Z-17.1-640 „KS – 4 · 4 / 4 · 5, white star / KS-PlanQuader“ Planelemente im Dnnbettverfahren
12 16 20 28
3,0 3,5 4,0 4,0
0,6 0,6 0,6 0,6
0,168 0,224 0,280 0,392
0,480 0,640 0,800 1,120
0,6 0,4 0,4 0,4
KIMM Kalksandsteinwerk KG Z-17.1-805 Riedfeld 6 Mauerwerk aus Kalksand-Plan99189 Elseleben elementen mit Zentrierhilfe
12 16 20 28
2,2 2,8 3,4 3,7
1,02) 1,02) 1,02) 1,02)
0,144 0,192 0,240 0,336
0,396 0,528 0,660 0,924
1,02) 1,02) 1,02) 1,02)
Z-17.1-918 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als KSRasterelemente) im Dnnbettverfahren
12 16 20 28
3,0 3,5 4,0 4,0
0,6 0,6 0,6 0,6
0,168 0,224 0,280 0,392
0,480 0,640 0,800 1,120
0,6 0,4 0,4 0,4
Z-17.1-847 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als „KS-Plus Planelemente“) – mit Zentriernut
12 16 20 28
2,2 2,7 3,4 3,7
0,6 0,6 0,6 0,6
0,168 0,224 0,280 0,392
0,480 0,640 0,800 1,120
0,6 0,4 0,4 0,4
– ohne Zentriernut
12 16 20 28
3,0 3,5 4,0 4,0
0,6 0,6 0,6 0,6
0,168 0,224 0,280 0,392
0,480 0,640 0,800 1,120
0,6 0,4 0,4 0,4
Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
KS Plus Wandsystem GmbH Averdieckstraße 9 49078 Osnabrck
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
115
Tabelle 34. (Fortsetzung) Antragsteller
Zulasssungsnummer Gegenstand
Festig- Grundkeits- wert s0 klasse MN/m2
a11)
max t
bRZ
a21)
MN/m2 MN/m2
Z-17.1-508 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen „KS-Quadro“ und „KS-Quadro E“
12 20 28
2,2 3,2 3,7
0,6 0,6 0,6
0,144 0,240 0,336
0,396 0,660 0,924
0,6 0,6 0,6
Z-17.1-551 „KS-Quadro E“ Planelemente fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
12 20 28
2,2 3,2 3,7
0,6 0,6 0,6
0,144 0,240 0,336
0,396 0,660 0,924
0,6 0,6 0,6
Z-17.1-584 „KS-Quadro“ Planelemente fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
12 20 28
3,0 4,0 4,0
0,6 0,6 0,6
0,168 0,280 0,392
0,480 0,800 1,120
0,6 0,6 0,6
Rodgauer Baustoffwerke GmbH & Co. KG Am Opel-Prffeld 3 63110 Rodgau-Dudenhofen
Z-17.1-643 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als „UNIKA PlanQuader“) im Dnnbettverfahren
12 16 20 28
3,0 3,5 4,0 4,0
0,6 0,6 0,6 0,6
0,168 0,224 0,280 0,392
0,480 0,640 0,800 1,120
0,6 0,4 0,4 0,4
Ostfriesisches Baustoffwerk GmbH & Co. KG Dornumer Straße 92–94 26607 Aurich
Z-17.1-810 Mauerwerk aus KalksandPlanelementen (bezeichnet als „KS-Design-Elemente“)
12 20 28
2,2 3,2 3,7
1,02) 1,02) 1,02)
0,168 0,280 0,392
0,480 0,800 1,120
1,02) 1,02) 1,02)
Xella Kalkzandsteen B. V. Waaldijk 97 4214 LV Vuren Niederlande
Z-17.1-841 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen
12 20 28
2,2 3,4 3,7
1,0 1,0 1,0
0,168 0,280 0,392
0,480 0,800 1,120
1,0 1,0 1,0
KS-Quadro Verwaltungsgesellschaft mbH Malscher Straße 17 76448 Dutextersheim
1)
2)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a1 (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a2 max t
sÞ g t a1 ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a2 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
Bei einem berbindemaß der Elemente < 0,4 h (Ausnahmefall) ist a = 0,6 (h = Elementhçhe).
116
A Baustoffe · Bauprodukte
2.2.3 Porenbeton-Planelemente Eine bersicht ber alle allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Porenbeton-Planelemente wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 2.2.3 gegeben. Im Jahr 2000 wurden fr Mauerwerk erstmals Elemente mit einer Lnge 3 m allgemein bauauf-
sichtlich zugelassen. Bild 31 zeigt das Versetzen eines Elementes. Die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l sind in Tabelle 35 wiedergegeben. Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die Schubspannungen fr das Mauerwerk sind in Tabelle 36 zusammengestellt.
Tabelle 35. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Porenbeton-Planelementen Mçrtel
Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse W/(m·K)
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Bundesverband Porenbetonindustrie e. V. Dostojewskistraße 10 65187 Wiesbaden
Z-17.1-484 Dnnbettmçrtel Mauerwerk aus Porenbeton-Plannach DIN V 18580 elementen W mit einem berbindemaß von mindestens 0,4 h
0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,090 0,10 0,12 0,13 0,14 0,16 0,18 0,21 0,21
Wseke Baustoffwerke GmbH Sennelagerstraße 99 33106 Paderborn
Z-17.1-931 Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen
Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580
0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,10 0,11 0,12 0,13 0,15 0,16 0,21 0,22 0,25
Xella Porenbeton GmbH Hornstraße 3 80797 Mnchen
Z-17.1-692 Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen (bezeichnet als Porenbeton-Planelemente W und Porenbeton-Planelemente W, lang)
Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580
0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,09 0,10 0,12 0,12 0,14 0,16 0,18 0,21 0,21
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
117
Bild 31. Versetzen der PorenbetonPlanelemente W, lang
Tabelle 36. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
BUNDESVERBAND PORENBETONINDUSTRIE E. V. Dostojewskistraße 10 65187 Wiesbaden
Z-17.1-484 Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen W mit einem berbindemaß von mindestens 0,4 h
2 4 6
0,6 1,0 1,4
0,028 0,056 0,084
0,080 0,160 0,240
1,0
Wseke Baustoffwerke GmbH Sennelagerstraße 99 33106 Paderborn
Z-17.1-931 Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen
2 4 6
0,6 1,0 1,4
0,028 0,056 0,084
0,080 0,160 0,240
1,0
Xella Porenbeton GmbH Hornstraße 3 80797 Mnchen
Z-17.1-692 Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen (bezeichnet als PorenbetonPlanelemente W und Porenbeton-Planelemente W, lang)
2 4 6
0,6 1,0 1,4
0,028 0,056 0,084
0,080 0,160 0,240
1,0 0,62) 0,62)
1)
2)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
Bei einem berbindemaß der Elemente ‡ 0,4 h ist a = 1,0.
118
A Baustoffe · Bauprodukte
2.2.4 Beton-Planelemente Eine bersicht ber alle allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Beton-Planelemente wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 2.2.4 gegeben.
Die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l sind in Tabelle 37 wiedergegeben. Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die Schubspannungen fr das Mauerwerk sind in Tabelle 38 zusammengestellt.
Tabelle 37. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus Beton-Planelementen Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse W/(m·K)
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Bisotherm GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
Z-17.1-699 Mauerwerk aus BISOTHERMPlanelementen im Dnnbettverfahren
BisoplanDnnbettmçrtel T
0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,18
Z-17.1-702 Mauerwerk aus BISOPHONPlanelementen im Dnnbettverfahren
BisoplanDnnbettmçrtel T
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2
0,18 0,21 0,27 0,36 0,45 0,55 0,65 0,80 1,65
Hornick GmbH Mainzerstraße 23 64579 Gernsheim
Z-17.1-863 Mauerwerk aus Planelementen aus Beton (bezeichnet als „IBS Big-plan“) und aus Leichtbeton (bezeichnet als „Liapor Big-Plan“) im Dnnbettverfahren
Dnnbettmçrtel „Vario“
0,6 0,7 0,8 1,8 2,0 2,2 2,4
0,16 0,18 0,21 1,2 1,4 1,7 2,1
KLB Beteiligungs GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-770 Mauerwerk aus KLB-GroßblockElementen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „KLB-Magnorith Vbl-PE“)
KLB-PDnnbettmçrtel, leicht KLB-P-Dnnbettmçrtel, normal Dnnbettmçrtel „Vario“
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00
0,11 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 0,21 0,27 0,45 0,60 0,80 1,00 1,20
BisoplanDnnbettmçrtel T
1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2
0,41 0,57 0,74 0,94 1,2 1,4
Z-17.1-852 Mauerwerk aus KLB-Quadro-Planelementen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „KLB-Quadro Vbl-PE“)
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
Z-17.1-947 Mauerwerk aus MEIER-Plangroßblçcken im Dnnbettverfahren
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
119
Tabelle 38. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Beton-Planelementen Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-699 Mauerwerk aus BISOTHERM-Planelementen im Dnnbettverfahren
2 4 6
0,6 1,0 1,4
0,028 0,056 0,084
0,080 0,160 0,240
1,0
Z-17.1-702 Mauerwerk aus BISOPHON-Planelementen im Dnnbettverfahren
2 4 6 8 12 20
0,6 1,0 1,4 1,6 2,2 3,2
0,028 0,056 0,084 0,112 0,168 0,280
0,080 0,160 0,240 0,320 0,480 0,800
1,0
Hornick GmbH Mainzerstraße 23 64579 Gernsheim
Z-17.1-863 Mauerwerk aus Planelementen aus Beton (bezeichnet als „IBS Big-plan“) und aus Leichtbeton (bezeichnet als „Liapor Big-Plan“) im Dnnbettverfahren
2 4 6 8 12 20 28
0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 3,2 3,4
0,028 0,056 0,084 0,112 0,168 0,280 0,392
0,080 0,160 0,240 0,320 0,480 0,800 1,120
0,6
KLB Beteiligungs GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-770 Mauerwerk aus KLB-GroßblockElementen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „KLB-Magnorith Vbl-PE“)
2 4 6 12 20
0,6 1,0 1,4 2,2 3,2
0,028 0,056 0,084 0,168 0,280
0,080 0,160 0,240 0,480 0,800
1,0
Z-17.1-852 Mauerwerk aus KLB-QuadroPlanelementen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „KLB-Quadro Vbl-PE“)
2 4 6 12 20
0,6 1,0 1,4 2,2 3,2
0,028 0,056 0,084 0,168 0,280
0,080 0,160 0,240 0,480 0,800
1,0
Z-17.1-947 Mauerwerk aus MEIER-Plangroßblçcken im Dnnbettverfahren
2 4 6 8 12 20
0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 3,2
0,024 0,048 0,072 0,096 0,144 0,240
0,066 0,132 0,198 0,264 0,393 0,660
1,0
Bisotherm GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
120
2.3
A Baustoffe · Bauprodukte
Wandbauart aus Planelementen in drittel- oder halbgeschosshoher Ausfhrung
Fr diese Bauart gilt derzeit nur eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. a) Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen (bezeichnet als HK-Elemente) Zulassungsnummer: Z-17.1-547 Antragsteller: BUNDESVERBAND PORENBETON Entenfangweg 15 30419 Hannover Die Porenbeton-Planelemente sind PorenbetonVollelemente (ohne Lochung) mit einer Lnge von 499 mm, 599 mm, 624 mm oder 749 mm (Regelelemente), einer Breite von 115 mm bis 499 mm (Elementbreite gleich Wanddicke) und einer Hçhe von 749 mm bis 1499 mm. Diese Planelemente werden bezogen auf jedes einzelne Bauvorhaben im Werk gefertigt und
auf der Baustelle nach einem Versetzplan mittels eines auf der jeweiligen Stockwerksebene verfahrbaren Versetzkranes oder eines auf der Baustelle vorhandenen Baustellenkranes im Verband versetzt. Bild 32 zeigt schematisch die Ausfhrung des Mauerwerks. Fr die Herstellung des Mauerwerks wird Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 verwendet. Die Wandbauart aus diesen Porenbeton-Planelementen darf fr tragendes oder aussteifendes Mauerwerk verwendet werden, jedoch nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit. Die Verwendung fr Ausfachungswnde und fr Kelleraußenwnde ist nur unter Bercksichtigung von zustzlichen Bestimmungen zulssig. Wnde in dieser Bauart mssen stets an ihrem oberen und unteren Ende gegen seitliches Ausweichen gehalten sein.
Bild 32. Mauerwerk aus HK-Elementen; Ausfhrung des Mauerwerks – Verband und Stumpfstoß
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
In jedem Geschoss sind ber den Außenwnden, den tragenden Innenwnden und den aussteifenden Wnden Ringanker nach DIN 1053-1:1996-11 anzuordnen. Als Deckenkonstruktionen sind nur Massivdecken zulssig. Im Bereich von Deckençffnungen, z. B. Treppençffnungen, sind Ringbalken anzuordnen.
Berechnung Fr die Berechnung des Mauerwerks gelten die Bestimmungen der Norm DIN 1053-1:1996-11 fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren (Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel) ohne Stoßfugenvermçrtelung. Das Mauerwerk ist auch dann als Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung in Rechnung zu stellen, wenn die Stoßfugen vermçrtelt sind. Der Nachweis der Standsicherheit darf nur mit dem vereinfachten Nachweisverfahren nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9, erfolgen. Der rechnerische Ansatz von zusammengesetzten Querschnitten (siehe z. B. DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5) ist nicht zulssig. Fr die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen fr Mauerwerk aus den Porenbeton-Planelementen gilt Tabelle 39. Wnde und Pfeiler drfen nur als zweiseitig gehalten angenommen werden. Abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.7.2, Punkt a), ist fr die Knicklnge stets die lichte Geschosshçhe hs in Rechnung zu stellen. Die Annahme einer drei- oder vierseitigen Halterung zur Ermittlung der Knicklnge nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.7.2, Punkt b), ist nicht zulssig. Fr den Abminderungsfaktor k3 (Faktor zur Bercksichtigung der Traglastminderung durch den Deckendrehwinkel bei Endauflagerung von Decken) gilt abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.1: k3 = 1 k3 = 1,7 – l/5
fr l £ 3,5 m fr 3,5 m < l £ 6 m
mit l als Deckensttzweite in m. Bei Wnden, die rechtwinklig zu ihrer Ebene belastet werden, drfen Biegezugspannungen nicht in Rechnung gestellt werden. Ist ein rechnerischer Nachweis der Aufnahme dieser Belastung erforderlich, so darf eine Tragwirkung nur senkrecht zu den Lagerfugen unter Ausschluss von Biegezugspannungen angenommen werden. Bei Pfeilern und Wnden ist die Annahme von erhçhten zulssigen Druckspannungen sowie die
121
Tabelle 39. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus HK-Elementen Festigkeitsklasse der Planelemente
Grundwert s0 der zulssigen Druckspannung in MN/m2
2
0,6
4
1,0
6
1,4
Annahme der Lastverteilung unter 60 nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.3, sowie die Annahme fr Lastausbreitung und die erhçhte zulssige Teilflchenpressung nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 7.9.3, unzulssig. Die Anwendung von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.1.3.2, ist unzulssig. Abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.1.2.3, darf der Nachweis von Kelleraußenwnden auf Erddruck nicht entfallen. Die zulssigen Schubspannungen sind abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, nach der folgenden Gleichung zu berechnen: zul t = 0,01 + 0,04 Dm £ max [N/mm2] Abweichend von DIN 1053-1:1996-11 darf auf einen rechnerischen Nachweis der rumlichen Steifigkeit (Aufnahme von horizontalen Krften, z. B. Windlast) nur bei Geschossbauten bis zu zwei Vollgeschossen mit zustzlichem Kellergeschoss, jedoch ohne zustzliches Dachgeschoss, oder bis zu zwei Vollgeschossen mit zustzlichem ausgebautem oder nicht ausgebautem Dachgeschoss unter den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.4, genannten Bedingungen verzichtet werden. Es drfen nur Wnde, deren Wandlnge oder Lnge zwischen zwei ffnungen grçßer als ihre Wandhçhe ist, fr den Nachweis der Aussteifung des Gebudes in Rechnung gestellt werden. Beim Entwurf von Wnden aus den PorenbetonPlanelementen und bei der Ausarbeitung der Versetzplne muss insbesondere beachtet werden, dass ein berbindemaß der Elemente von mindestens dem 0,2-fachen Wert der grçßten verwendeten Elementhçhe immer gewhrleistet ist (siehe auch Bild 32).
122
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 40. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk aus HK-Elementen Rohdichteklasse der Planelemente
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m·K)
0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,090 0,10 0,12 0,13 0,14 0,16 0,18 0,21 0,21
Wrmeschutz Die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit sind in Tabelle 40 wiedergegeben.
Brandschutz Fr die Einstufung von Wnden in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 gelten die Bestimmungen der Norm DIN 4102-4 ber Wnde aus Porenbeton-Plansteinen nach DIN V 4165. Die Einstufung von Mauerwerkswnden als Brandwnde ist in Tabelle 41 wiedergegeben.
Ausfhrung Der Einbau der Porenbeton-Planelemente hat nach einem Versetzplan zu erfolgen, aus dem auch die berbindemaße eindeutig hervorgehen. Das Mauerwerk ist als Einstein-Mauerwerk im Dnnbettverfahren mit oder ohne Stoßfugenvermçrtelung auszufhren. Der dabei zu verwendende Dnnbettmçrtel muss Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 sein. Der Aufbau einer Wand aus den PorenbetonPlanelementen muss stets im Verband erfolgen. Das berbindemaß muss mindestens den 0,2fachen Wert der grçßten verwendeten Elementhçhe betragen und den Angaben im Versetzplan entsprechen. Das Verlegen der Porenbeton-Planelemente erfolgt mittels eines auf der jeweiligen Stockwerksebene verfahrbaren Versetzkranes oder eines auf der Baustelle vorhandenen Baustellenkranes nach einem Versetzplan. Zum Teilen der Porenbeton-Planelemente sind geeignete Sgeeinrichtungen zu verwenden.
Tabelle 41. Einstufung der Wnde aus HK-Elementen als Brandwnde nach DIN 4102-3 Porenbeton-Planelemente
Mindestdicke d der Wnde in mm bei einschaliger zweischaliger Ausfhrung
Festigkeitsklasse ‡ 4 Rohdichteklasse ‡ 0,55
2401)
2 x 1751)
Festigkeitsklasse ‡ 2 Rohdichteklasse ‡ 0,40
300
2 x 240
1)
Mit aufliegender Geschossdecke mit mindestens F90 als konstruktive obere Halterung, Stoßfugen vermçrtelt.
Quer zueinander verlaufende Wnde sind entweder im Verband zu versetzen oder stumpf zu stoßen (siehe Bild 32). Die Stoßfugen zwischen den quer zueinander verlaufenden Wnden sind auf die volle Wanddicke zu vermçrteln. Die Wnde mssen stets an ihrem oberen und unteren Ende gegen seitliches Ausweichen gehalten sein. Bei der Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk fr Außenwnde ist die gemauerte Außenschale mit dem Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen (Innenschale) nach DIN 1053-1: 1996-11, Abschnitt 8.4.3, zu verbinden. Dabei sind jedoch Ankerformen und Dbel zu verwenden, deren Brauchbarkeit nach DIN 1053-1: 1996-11, Abschnitt 8.4.3.1, Punkt e), Absatz 5, durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nachgewiesen ist.
3
Mauerwerk mit Mittelbettmçrtel
Mit dem Begriff „Vermauern im Mittelbettverfahren“ wird das Mauern mit einer Lagerfugendicke von 6 mm bezeichnet, d. h. baupraktisch zwischen 4 und 8 mm. Die Stoßfugen werden dabei entweder unvermçrtelt oder nur in Mçrteltaschen vermçrtelt ausgefhrt, sodass die Steine stets „knirsch“ versetzt werden; eine „mitteldicke“ Stoßfuge und damit andere Lngenmaße der Steine gibt es nicht. Die gezielte, sichere Ausfhrung von Lagerfugendicken von im Mittel 6 mm Dicke erfordert die Verwendung bestimmter, darauf eingestellter Gerte und Verarbeitungstechniken (siehe Zulassungsbescheide).
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
123
Eine bersicht ber alle allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Mauersteine fr Mauerwerk im Mittelbettverfahren wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 3 gegeben. Bild 33 zeigt die Ausfhrung des Mittelbettmauerwerks aus unipor-NE-Ziegeln mit dem speziell hierfr entwickelten Auftragsgert „unirolli“. In Tabelle 42 sind die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l und in Tabelle 43 sind die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das Mauerwerk angegeben.
Bild 33. Mauerwerk aus unipor-NE-Ziegeln im Mittelbettverfahren
Tabelle 42. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l fr Mauerwerk im Mittelbettverfahren Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Mçrtel
Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse W/(m·K)
Industrieverband Werkmçrtel Dsseldorfer Straße 50 47051 Duisburg
Z-17.1-832 Mauerwerk mit „Leicht-Mittelbettmçrtel“ (Werk-Trocken- und WerkFrischmçrtel) im Mittelbettverfahren
WT-MB L WF-MB L
‡ 0,8
1)
Michael Kellerer Ortsstraße 18 82282 Oberweikertshofen
Z-17.1-739 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus Leichhochlochziegeln ZMK 9 und ZMK 12 und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 oder Leicht-Mittelbettmçrtel 828
Mittelbettmçrtel maxit therm 828 Leicht-Mittelbettmçrtel 828
0,65 0,90
0,09 0,12
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
Mittelbettmçrtel Z-17.1-646 maxit therm 828 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-ISO-Blockziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-MB“)
0,60 0,65 0,70 0,75
0,11 0,12 0,13 0,14
Mittelbettmçrtel Z-17.1-773 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus maxit therm 828 THERMOPOR-Ziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR HLz-MB“)
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,34 0,37 0,40 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96
1)
Es gelten die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit nach DIN V 4108-4:2002-02 – Wrmeschutz und EnergieEinsparung in Gebuden; Teil 4: Wrme- und feuchteschutztechnische Kennwerte –, Tabelle 1, Zeile 4.1.2 fr Ziegel nach DIN 105-1 und Zeile 4.1.3 fr Ziegel nach DIN 105-2 fr Leichtmçrtel.
124
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 42. (Fortsetzung) Zulassungsnummer Gegenstand
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
Mittelbettmçrtel Z-17.1-780 maxit therm 828 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-Ziegeln 014 mit Rhombuslochung und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR MT 014“)
0,70
0,14
Mittelbettmçrtel Z-17.1-809 maxit therm 828 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-ISO-Blockziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-MB Plus“)
0,60 0,65 0,70 0,75
0,11 0,11 0,12 0,13
uniporZ-17.1-744 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus Mittelbettmçrtel 828 unipor-Hochlochziegeln und uniporMittelbettmçrtel 825 (Hçhenraster 244 mm)
0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
0,33 0,36 0,39 0,50 0,58 0,68 0,81
uniporMittelbettmçrtel 828
0,60 0,65 0,70
0,11 0,12 0,13
uniporZ-17.1-814 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus Mittelbettmçrtel unipor-WS-Ziegeln und unipor-Mittel- 828 bettmçrtel 828
0,80 0,85 0,90
0,12 0,13 0,14
0,70 0,75
0,14 0,16
unipor-Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen
Z-17.1-768 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus unipor-Delta-Ziegeln und uniporMittelbettmçrtel 828
Mçrtel
Roh- Bemessungswert der Wrmedichteleitfhigkeit l klasse W/(m·K)
Antragsteller
uniporMittelbettmçrtel L (unipor-LMM)
Ziegelwerk Friedland GmbH Heimkehrerstraße 12 37133 Friedland
Z-17.1-689 Mauerwerk aus unipor-NE-Ziegeln im Mittelbettverfahren
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Mittelbettmçrtel Z-17.1-782 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus medium OTT-klimatherm-Ziegeln und Mittelbettmçrtel Medium (bezeichnet als „OTT klimatherm MB“)
0,55 0,60 0,65
0,09 0,10 0,11
Mittelbettmçrtel Z-17.1-783 medium Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus klimatherm-Ziegeln MB mit HVLochung und Mittelbettmçrtel Medium
0,70 0,75 0,80
0,12 0,13 0,13
Mittelbettmçrtel Z-17.1-801 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus medium OTT-Gitterziegeln und Mittelbettmçrtel Medium
0,60 0,65 0,70
0,13 0,13 0,14
quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG Mhleneschweg 6 49090 Osnabrck Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
125
Tabelle 43. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Mauerwerk aus Hochlochziegeln im Mittelbettverfahren Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
Grundwert s0
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Industrieverband Werkmçrtel Dsseldorfer Straße 50 47051 Dusiburg
Z-17.1-832 Mauerwerk mit „Leicht-Mittelbettmçrtel“ (Werk-Trocken- und Werk-Frischmçrtel) im Mittelbettverfahren
6 8 10 12 16 20
0,7 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,400
1,02)
Michael Kellerer Ortsstraße 18 82282 Oberweikertshofen
Z-17.1-739 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus Leichthochlochziegeln ZMK 9 und ZMK 12 und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 oder Leicht-Mittelbettmçrtel 828
4 6 8 10 12
0,5 0,7 0,8 1,0 1,2
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,3
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
Z-17.1-646 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-ISO-Blockziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-MB“)
4 6 8
0,5 0,6 0,7
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
Z-17.1-773 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-Ziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR HLz-MB“)
6 8 10 12 16 20
0,8 0,9 1,0 1,1 1,1 1,1
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-780 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-Ziegeln 014 mit Rhombuslochung und Mittelbettmçrtel maxit-therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR MT 014“)
6 8
0,5 0,6
0,060 0,080
0,150 0,200
1,0
Z-17.1-809 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-ISO-Blockziegeln und Mittelbettmçrtel maxitherm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-MB Plus“)
4 6 8
0,4 0,5 0,7
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,6
1)
2)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
Bei Mauerwerk nach Z-17.1-832 ist s0HS = 0,02 MN/m2.
126
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 43. (Fortsetzung) Antragsteller
unipor-Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen
Zulassungsnummer Gegenstand
Festigkeitsklasse
max t
bRZ
MN/m2
MN/m2
MN/m2
a1)
Z-17.1-744 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus unipor-Hochlochziegeln und uniporMittelbettmçrtel 828 (Hçhenraster 244 mm)
6 8 10 12 16 20
0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
0,060 0,080 0,100 0,120 0,160 0,200
0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500
1,0
Z-17.1-814 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus unipor-WS-Ziegeln und unipor-Mittelbettmçrtel 828
8 10 12
0,9 1,1 1,2
0,096 0,120 0,144
0,264 0,330 0,396
0,33
Z-17.1-768 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus unipor-Delta-Ziegeln und unipor-Mittelbettmçrtel 828
4 6 8 10 12
0,5 0,6 0,8 1,0 1,1
0,048 0,072 0,096 0,120 0,144
0,132 0,198 0,264 0,330 0,396
0,5
6 8 12
0,9 1,0 1,1
0,060 0,080 0,120
0,150 0,200 0,300
1,0
Z-17.1-782 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus OTT-klimatherm-Ziegeln und Mittelbettmçrtel Medium (bezeichnet als „OTT klimatherm MB“)
4 6 8
0,5 0,6 0,8
0,048 0,072 0,096
0,132 0,198 0,264
0,5
Z-17.1-783 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus klimatherm-Ziegeln MB mit HVLochung und Mittelbettmçrtel Medium
4 6 8 10
0,5 0,6 0,8 0,9
0,048 0,072 0,096 0,120
0,132 0,198 0,264 0,330
0,5
Z-17.1-801 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus OTT-Gitterziegeln und Mittelbettmçrtel Medium
6 8 10
0,7 0,8 0,9
0,072 0,096 0,120
0,198 0,264 0,330
0,5
Ziegelwerk Friedland GmbH Z-17.1-689 Heimkehrerstraße 12 Mauerwerk aus unipor-NE-Ziegeln im 37133 Friedland Mittelbettverfahren Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingenDeisendorf
Grundwert s0
quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG Mhleneschweg 6 49090 Osnabrck Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingenDeisendorf
1)
Schubnachweis: Vereinfachtes Berechnungsverfahren:
Genaueres Berechnungsverfahren:
zul t £ a (s0HS + 0,2 sDm) zul t £ a max t
sÞ g t a ðbRHS þ m rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s g t a 0; 45 bRZ 1 þ bRZ
s0HS, sDm nach DIN 1053-1, Abschnitt 6.9.5
, s nach DIN 1053-1, Abschnitt 7.9.5 g, bRHS , m
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
4
Vorgefertigte Wandtafeln
4.1
Mauertafeln
Bei den zugelassenen Mauertafeln handelt es sich um geschosshohe und vorwiegend raumbreite Fertigbauteile, die mit von DIN 1053-4:2004-02 – Mauerwerk; Teil 4: Fertigbauteile – abweichenden Stein- oder/und Mçrtelarten hergestellt werden oder deren Transport-
127
system eine besondere konstruktive Ausbildung der Mauertafeln bedingt. Eine bersicht der in den jeweiligen Zulassungen geregelten Steinarten und Mçrtelarten, die zulssigen Abmessungen der Mauertafeln sowie die fr Transport und Montage vorgesehenen Sicherungsmaßnahmen einschließlich des zulssigen Transportsystems ist in Tabelle 44 enthalten. Die Mauertafeln drfen mit Ausnahme der Außenschale von mehrschaligen Schornsteinen nicht fr Schornsteinmauerwerk und ber die in den
Tabelle 44. Geschosshohe Mauertafeln – bersicht Zulassungsnummer
Steinart Mçrtelart/-gruppe
Art der Transportbewehrung Art des Transportbzw. Transportsicherung systems
Abmessungen [mm] Lnge
Dicke
Z-17.1-899
Lcking-MT-Ziegel
Betonstabstahl ˘ 6 mm in unterster und oberster Lagerfuge
vertikale Transportanker Betonstabstahl ‡ ˘ 8 mm
‡ 1250 £ 1000
300 365
Z-17.1-338
Besondere Kalksandblockund Kalksandhohlblocksteine Normalmçrtel MG III
Betonstabstahl 2 · ˘ 6 mm in unterster und oberster Lagerfuge, Drahtanker ˘ 4 mm zur Sicherung der unteren Steinlage
vertikale Transportanker Betonstabstahl ‡ ˘ 8 mm
‡ 498 £ 7000
115 150 175 200 240 300 365
Z-17.1-608
Kalksand-Plansteine nach DIN 106-1 oder besondere Kalksand-Plansteine Dnnbettmçrtel
an der Unterseite sowie in unterster und oberster Lagerfuge „KS-Kunststoffgewebe“ (Gittergewebe aus Aramidfasern)
Kettengehnge und Tragbolzen in unterster Steinlage oder vertikale Transportanker Betonstabstahl ‡ ˘ 8 mm
‡ 497 £ 6000
115 150 175 200 240 300 365
Z-17.1-949
Blockziegel nach Z-17.1-347 Z-17.1-636 Z-17.1-763 Z-17.1-767 Z-17.1-818
Betonstabstahl 2 · ˘ 6 mm in unterster und oberster Lagerfuge, Sicherung der untersten Steinlage durch Gewebe oder mit Flachstahlband
Kettengehnge und Tragbolzen in unterster Steinlage oder Flachstahlbnder
‡ 1250 £ 7000
175 bis 490
Planziegel nach Z-17.1-538 Z-17.1-652 Z-17.1-679 Z-17.1-756 Z-17.1-760 Z-17.1-790 Z-17.1-791 Z-17.1-795 Z-17.1-796 Z-17.1-819 Z-17.1-861 Z-17.1-867
Gewebe in unterster und oberster Lagerfuge und in Wandmitte Sicherung der untersten Steinlage durch Gewebe oder mit Flachstahlband
Kettengehnge und Tragbolzen in unterster Steinlage oder Flachstahlbnder
‡ 1250 £ 7000
115 bis 490
128
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 44. (Fortsetzung) Zulassungsnummer
Steinart Mçrtelart/-gruppe
Art der Transportbewehrung Art des Transportsysbzw. Transportsicherung tems
Z-17.1-761
Besondere Leichthochlochziegel (ZMB Mauertafelziegel) Normalmçrtel MG IIa und MG III Leichtmçrtel LM 21 und LM 36
Betonstabstahl Empty Element 6 mm in unterster und oberster Lagerfuge
Z-17.1-705
Poroton-T16 Planhochlochziegel nach Z-17.1-490 Poroton-T14 Planhochlochziegel nach Z-17.1-651 Innenwand-Planhochlochziegel nach Z-17.1-728 Poroton-Dnnbettmçrtel Typ III und Glasfilamentgewebe Basis SK
Sicherung der untersten Steinlage durch Sockelelement (bewehrte Ziegelflachschale) sowie Glasfilamentgewebe Basis SK in jeder Lagerfuge
Z-17.1-831
Porenbeton-Planelemente nach Z-17.1-484 Z-17.1-664 Z-17.1-692 Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580
Sicherung der unteren Stein- Flachstahlbnder lage durch bewehrtes Porenbetonsockelelement
Z-17.1-631
THERMOPOR-Ziegel (Blockund Planziegel) nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung und den darin jeweils bestimmten Mçrteln
Sicherung der untersten Steinlage durch „THERMYSockel“ (bewehrte Ziegelschale oder bewehrter Betonsockel)
Zulassungen hinausgehenden Festlegungen hinsichtlich einer ggf. vorhandenen Bewehrung nicht fr bewehrtes Mauerwerk verwendet werden. Mauerwerk aus Mauertafeln darf nicht fr Mauerwerk nach Eignungsprfung, sondern nur als Rezeptmauerwerk verwendet werden.
Transportsysteme und Sicherungsmaßnahmen fr Transport und Montage Der Transport der Mauertafeln erfolgt entweder ber Tragbolzen, die durch Bohrlçcher in der untersten Schicht der Steine gefhrt und ber Aufhngungen (Kettengehnge) mit einer Traverse verbunden werden, oder mit Transportankern, die von der Oberseite der Mauertafeln in
Abmessungen [mm] Lnge
Dicke
vertikale Transportanker Betonstabstahl ‡ ˘ 8 mm
‡ 1250 £ 7000
240 300 365 425
Flachstahlhebebnder
‡ 1250 £ 6000
115 175 240 300 365
‡ 1250 £ 7500
115 125 150 175 200 240 250 300 365 375 400
‡ 1250 £ 7000
240 300 365 425
Kettengehnge und Tragbolzen in unterster Steinlage
dafr vorgesehene Fllkanle durch Vermçrteln befestigt werden, oder mit vertikalen Hebebndern, welche die Tafeln vçllig umschließen. • Bei Transport und Montage der vorgefertigten Mauertafeln mit Tragbolzen werden Tragbolzen nach den „Grundstzen zur Prfung von Mauerwerkskçrpern unter Lochleibungsbeanspruchung“, Ausgabe 11.96 des Fachausschusses „Bau“ bei der Berufsgenossenschaftlichen Zentrale fr Sicherheit und Gesundheit (BGZ) des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften mit einem Durchmesser von 28 mm verwendet. Die Tragbolzen werden im Abstand von hçchstens 1,50 m in
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
der untersten Schicht der Steine angeordnet. Der Abstand der Tragbolzen ist in Abhngigkeit vom Gewicht der Tafeln zu bemessen. Die entsprechenden Bohrarbeiten drfen nur mit Kernbohrgerten ausgefhrt werden. Der Bohrlochdurchmesser muss gegenber dem Bolzendurchmesser um 4 mm grçßer sein, d. h. 32 mm betragen. Beim Heben mit Tragbolzen muss der Lochleibungsdruck vom Stein sicher aufgenommen werden kçnnen. Dies ist fr jedes Lochbild, jede Druckfestigkeitsklasse und jede Wanddicke nach den „Grundstzen zur Prfung von Mauerwerkskçrpern unter Lochleibungsbeanspruchung“ nachzuweisen. • Beim Transport mit Transportankern werden die Mauertafeln in Abhngigkeit vom Gewicht der Tafeln mit Betonstahl von mindestens ˘ 8 BSt 500 S nach DIN 488 in vertikal durchlaufenden Kanlen bewehrt. Fr die Herstellung der Mauertafeln mssen daher Steine mit entsprechenden Aussparungen verwendet werden, die beim Vermauern die erforderlichen vertikal fluchtenden Verfllkanle ergeben. Die vertikal durchlaufenden Kanle mit Transportbewehrung werden mit dem in der jeweiligen Zulassung geregeltem Mçrtel verfllt, der hinsichtlich der Eigenschaften und Verarbeitbarkeit besondere Anforderungen erfllen muss. • Beim Transport der Mauertafeln mit Hebebndern, in der Regel Flachstahlhebebnder, werden die Hebebnder vertikal um die Mauertafeln gespannt. Bei Mauertafeln aus Lochsteinen kann zum Schutz der Steinkanten die zustzliche Anordnung von Stahlkantenschutzblechen unter der untersten Steinlage erforderlich sein, sofern dies nicht durch ein besonderes Sockelelement (siehe Tabelle 44, Z-17.1-631, Z-17.1-705 und Z-17.1-831) sichergestellt ist. Die Art der fr die Transport- und Montagezustnde erforderlichen Bewehrung bzw. Sicherungsmaßnahmen sind der Tabelle 44 zu entnehmen. Fr den Transport, fr die Lagerung und fr die Montage der Mauertafeln gelten die Unfallverhtungsvorschriften der Berufsgenossenschaften, insbesondere die Unfallverhtungsvorschrift „Bauarbeiten“ und BG-Grundsatz des Fachausschusses „Bau“ der BGZ „Prfung und Beurteilung der Transport- und Montagesicherheit von Fertigbauteilen aus Mauerwerk“, Ausgabe April 2004, mit Abs. 3 „Prfung und Beurteilung der zulssigen Verankerungslast von vermçrtelten
129
Transportankern in Fertigbauteilen aus Mauerwerk“ sowie die Unfallverhtungsvorschrift „Lastaufnahme-Einrichtungen im Hebezeugbetrieb“. Die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen erstrecken sich nicht auf die danach erforderlichen Nachweise.
Herstellung und Transport Fr jede Mauertafel werden exakte Planungsunterlagen mit Angabe der Aufhngepunkte erstellt. Die Herstellung der Mauertafeln erfolgt in stehender Fertigung. Die Mauertafeln drfen nur stehend gelagert und transportiert werden. Beim Transport ist eine Teilauflagerung der Mauertafeln unzulssig. Ausfhrung Fr die Ausfhrung von Gebuden oder Geschossen in dieser Bauart gilt DIN 1053-4:2004-02, soweit in den Zulassungen nichts Abweichendes geregelt ist. Alle Angaben, die fr die Bauausfhrung notwendig sind, mssen in einer Baubeschreibung enthalten und – soweit erforderlich – erlutert sein. Hierzu gehçren unter anderem Angaben des Herstellers bzw. des Montagebetriebes ber den Montagevorgang, die Montagereihenfolge, die Tragfhigkeit der einzusetzenden Hebezeuge und Art, Anzahl und erforderliche Tragfhigkeit von Montageabsttzungen und Hilfskonstruktionen whrend des Montagezustandes. Die Mauertafeln werden nach einem Versetzplan vollflchig in ein waagerechtes Mçrtelbett Normalmçrtel nach DIN V 18580 der Mçrtelgruppe III versetzt. Bei allen quer zueinander verlaufenden Innenwnden (z. B. Wandkreuzungen) sind die Stoßfugen zu vermçrteln (bei vorhandenen Fllkanlen in den Stoß-/Anschlussfugen durch Verfllung der Fllkanle; bei nicht vorhandenen Fllkanlen soll die vertikale Fuge zwischen den Mauertafeln 20 mm breit sein und vollstndig vermçrtelt werden). Infolge der Toleranzen der Mauertafeln entstehende Fugen sind ebenfalls vollstndig zu vermçrteln. Bei Mauertafeln mit vertikalen Fllkanlen, z. B. Mauertafeln mit vertikalen Transportankern, kçnnen zur Aufnahme von horizontalen Krften (z. B. Windlasten) in Wandebene mehrere Mauertafeln als eine zusammenwirkende Wandscheibe statisch in Rechnung gestellt werden, wenn die Fllkanle der Mauertafelstçße bzw. die Stoß-/ Anschlussfugen zwischen den Mauertafeln gemß den Angaben in der Zulassung mit dem jeweils geregeltem Fllmçrtel verfllt werden.
130
A Baustoffe · Bauprodukte
Wnde in dieser Bauart mssen stets an ihrer Ober- und Unterseite horizontal durch Ringbalken entsprechend DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.2.2, oder durch statisch gleichwertige Maßnahmen, z. B. aussteifende Deckenscheiben, gehalten sein. Außenwnde sind mit einem Witterungsschutz zu versehen.
Berechnung Hinsichtlich des Standsicherheitsnachweises wird auf die jeweilige Mauertafelzulassung verwiesen. Wrmeschutz und Brandschutz Die Regelungen zum rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes und zum Brandschutz (Einstufung der Wnde in Feuerwiderstandsklassen und Brandwnde) sind der nachfolgenden Zusammenstellung der Zulassungen zu entnehmen. a) Mauerwerk aus Mauertafeln mit LckingMT-Ziegeln Zulassungsnummer: Z-17.1-899 Antragsteller: August Lcking GmbH & Co. KG Ziegelwerk + Betonwerke Elsener Straße 20 33102 Paderborn Die Mauertafeln sind mit vertikalen Transportankern Betonstahl mindestens ˘ 8 BSt 500 S nach DIN 488 in Abhngigkeit vom Gewicht der Tafeln bewehrt, außerdem im Fuß- und Kopfbereich entsprechend DIN 1053-4:2004-02, Abschnitt 8.2. Die Vergusskanle mit vertikaler Transportbewehrung werden mit Leichtmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 der Gruppe LM 21 verfllt. Bild 34 zeigt die Lcking MT-Ziegel der Lnge 247 mm und der Breite 365 mm mit den entsprechenden Vergusskanlen.
Wrmeschutz Der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit betrgt fr die Wrmedmmziegel der Rohdichteklasse 0,70: 0,11 W/(m · K). Brandschutz Nichttragende und tragende raumabschließende Wnde mit einer Wanddicke 300 mm, tragende nichtraumabschließende Wnde mit einer Wanddicke 365 mm und tragende Pfeiler und tragende nichtraumabschließende Wandabschnitte mit einer Wanddicke 365 mm und einer Mindestbreite 490 mm erfllen die Anforderungen der Feuer-
Bild 34. Lcking MT-Ziegel
widerstandsklasse F 30-A nach DIN 4102-2: 1977-09, wenn sie beidseitig bzw. allseitig mit einem Putz mit den besonderen Anforderungen nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sind. Tragende raumabschließende Wnde mit einer Wanddicke 365 mm erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 90-A nach DIN 4202-2:1977-09, wenn sie beidseitig bzw. allseitig mit einem Putz mit den besonderen Anforderungen nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sind. Die Verwendung von Mauerwerkswnden als Brandwnde nach DIN 4102-3:1977-09 ist nicht geregelt. b) Vorgefertigte Mauertafeln aus Kalksandsteinen Zulassungsnummer Z-17.1-338 Antragsteller: Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover Die Mauertafeln sind vertikal und in den Lagerfugen mindestens gemß Bild 35 bewehrt.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
131
mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppe III verfllt. Alternativ drfen auch Drahtanker ohne Haken eingelegt werden, wenn profilierter Stahl verwendet wird und die Anker voll in die zweite Steinschicht von unten eingefhrt werden (siehe Bild 37).
Wrmeschutz Es gelten die Rechenwerte der Wrmeleitfhigkeit nach DIN V 4108-4:2002-02, Tabelle 1, Zeile 4.2, fr Mauerwerk aus Kalksandsteinen.
Brandschutz
Bild 35. Transportbewehrung der Mauertafeln nach Z-17.1-338
Die unterste Steinlage der Mauertafeln ist mit Drahtankern ˘ 4 mm in allen Stoßfugen und Fllkanlen gemß Bild 36 bewehrt. Die Mçrteltaschen der Stoßfugen und die Fllkanle werden
Fr die Einstufung von Wnden aus den Mauertafeln in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bauteile, Begriffe, Anforderungen und Prfungen – gelten die Bestimmungen der Norm DIN 4102-4:1994-03 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile –, Abschnitt 4.5, fr Wnde aus Kalksandsteinen nach DIN 106-1 unter Verwendung von Normalmçrtel. Fr die Einstufung als Brandwnde nach DIN 4102-3:1977-09 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Brandwnde und nichttragende Außenwnde, Begriffe, Anforderungen und Prfungen – gelten die Bestimmungen der Norm DIN 4102-4:1994-03, Abschnitt 4.8, fr Wnde aus Kalksandsteinen nach DIN 106-1 unter Verwendung von Normalmçrtel.
Bild 36. Drahtanker mit Endhaken zur Sicherung der untersten Steinschicht
132
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 37. Drahtanker, gerippt, ohne Endhaken zur Sicherung der untersten Steinschicht
c) Vorgefertigte Mauertafeln aus KalksandPlansteinen Zulassungsnummer Z-17.1-608 Antragsteller: Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover Die Mauertafeln sind entweder fr den Transport mit Wellenankern (Bild 38) oder mit Tragbolzen (Bild 39) durchgebildet. An der Unterseite der Mauertafeln sowie in der ersten und letzten Lagerfuge wird ein spezielles Kunststoffgewebe (bezeichnet als KS-Kunststoffgewebe) ber die gesamte Fugenflche durchgngig eingelegt. Die unterste Gewebebahn ist seitlich an den Stirnflchen der Mauertafeln nach oben gefhrt und in der Lagerfuge ber der zweiten Schicht verankert (siehe Bild 40).
Wrmeschutz Es gelten die Rechenwerte der Wrmeleitfhigkeit nach DIN 4108-4, Tabelle 1, Zeile 4.2, fr Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen.
Bild 38. Vorgefertigte Mauertafeln aus KalksandPlansteinen – Transportsystem mit Wellenanker
Brandschutz Fr die Einstufung von Wnden aus Mauertafeln nach der Zulassung in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 gelten die Bestimmungen der Norm DIN 4102-4:1994-03 fr
Wnde aus Kalksandsteinen nach DIN 106-1 unter Verwendung von Dnnbettmçrtel. Fr die Einstufung von Wnden als Brandwnde nach DIN 4102-3:1977-09 gilt Tabelle 45.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
133
Bild 39. Vorgefertigte Mauertafeln aus Kalksand-Plansteinen – Transportsystem mit Kettengehnge und Bolzen
Tabelle 45. Einstufung der Wnde als Brandwnde (Z-17.1-608) Rohdichteklasse der KalksandPlansteine ‡ 2,0 1,8
Bild 40. Vorgefertigte Mauertafeln aus KalksandPlansteinen – Unterste Gewebebahn zur Sicherung der untersten Steinschicht
Mindestdicke d in mm bei einschaliger Ausfhrung
zweischaliger Ausfhrung
175 175
2 · 150 2 · 175
134
A Baustoffe · Bauprodukte
d) Mauerwerk aus Mauertafeln, hergestellt unter Verwendung allgemein bauaufsichtlich zugelassener Wrmedmmziegel (Blockund Planziegel) Zulassungsnummer Z-17.1-949 Antragsteller: Gteschutz Ziegelmontagebau e. V. Surmannskamp 7a 45661 Recklinghausen Die Mauertafeln werden aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Wrmedmmziegeln (Leichthochlochziegel bzw. Planhochlochziegel) und den in der jeweiligen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bestimmten Mçrteln hergestellt. Der Transport und die Montage der vorgefertigten Mauertafeln erfolgt mit Aufhngungen nach DIN 1053-4:2004-02, Abschnitt 9.2.2.3, mit Tragbolzen oder nach DIN 1053-4:2004-02, Abschnitt 9.2.2.4, mit Hebebndern. Die Mauertafeln aus Leichthochlochziegeln und Normalmauermçrtel bzw. Leichtmauermçrtel sind in ihrer konstruktiven Durchbildung in Bild 41 (Transport mit Tragbolzen) bzw. Bild 44 (Transport mit Hebebndern) dargestellt. Die Bilder 42 und 43 zeigen die Befestigungsvorrichtung mit Tragbolzen im Detail. Die Mauertafeln aus Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel sind in Bild 45 (Transport mit Tragbolzen) und in Bild 46 (Transport mit Hebebndern) dargestellt.
Beim Transport mit Tragbolzen drfen nur Ziegel in den Festigkeitsklassen ‡ 6 in den Rohdichteklassen ‡ 0,65 verwendet werden. Fr die Herstellung des Mauerwerks drfen nur die in der jeweiligen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bestimmten Mçrtel verwendet werden, jedoch nicht Normalmauermçrtel der Mçrtelgruppe II, soweit dies nach der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung zulssig wre. In den Mauertafeln ist eine fr Transport und Montage erforderliche Bewehrung einzubauen. Bei Mauertafeln, die mit Tragbolzen transportiert werden sollen, sind die zur Aufnahme der Tragbolzen erforderlichen vorgebohrten Steine am Mauertafelfuß anzuordnen. Fr die im Fuß- und Kopfbereich der Mauertafeln aus Blockziegeln anzuordnende Mindestbewehrung fr Transport und Montage sowie den Korrosionsschutz der Transportbewehrung gilt DIN 1053-4:2004-02, Abschnitt 8.2.1. Bei Mauertafeln aus Planhochlochziegeln ist im Fuß- und Kopfbereich der Mauertafeln sowie in halber Mauertafelhçhe in den Lagerfugen als Bewehrungseinlage ein Glasgittergewebe vorgesehen (siehe Bilder 45 und 46). Fr Transport und Montage der vorgefertigten Mauertafeln mit Tragbolzen gelten die Bestimmungen von DIN 1053-4:2004-02, Abschnitt 9.2.2.3. Der erforderliche Abstand der Aufhngungen ist in Abhngigkeit vom Gewicht der Tafeln und dem aufnehmbaren Lochleibungsdruck der Mauerziegel zu ermitteln und festzulegen. Der Abstand darf 1,50 m nicht berschreiten.
Bild 41. Mauertafel aus Blockziegeln – Transport mit Kettengehnge
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Bild 42. Bolzen, Aufhngeçse und Splint
135
Bild 43. Befestigungsvorrichtung in Bohrung des Ziegels
Bild 44. Mauertafel aus Blockziegeln – Transport mit Flachstahlbndern
Bild 45. Mauertafel aus Planziegeln – Transport mit Kettengehnge
136
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 46. Mauertafel aus Planziegeln – Transport mit Flachstahlbndern
Fr den Nachweis des aufnehmbaren Lochleibungsdrucks gilt der BGG 964 (Ausgabe April 2004), Abschnitt 2. Fr Transport und Montage der vorgefertigten Mauertafeln mit Hebebndern gelten die Bestimmungen von DIN 1053-4:2004-02, Abschnitt 9.2.2.4. Die vertikal angeordneten Flachstahlbnder mssen die Mauertafeln vollstndig umschließen. Der erforderliche Abstand der Aufhngungen ist in Abhngigkeit vom Gewicht der Tafeln und den im Lasteinleitungsbereich des Bauteils aufnehmbaren Beanspruchungen zu ermitteln und festzulegen. Fr die Ermittlung der zulssigen Anhngelasten gilt der BGG 964 (Ausgabe April 2004), Abschnitt 4. Die unterste Steinlage ist gemß den Bildern 41 und 44 bis 46 zu sichern. Alternative bzw. zustzliche Maßnahmen sind zulssig, wenn diese nicht in das Mauerwerk selbst eingreifen, d. h. wie in Bild 44 rechts bzw. Bild 46 rechts nur temporr whrend des Transportes und der Montage vorgesehen werden, und die Eignung nach BGG 964 (Ausgabe April 2004) nachgewiesen ist.
e) Mauerwerk aus Mauertafeln mit ZMB-Mauertafelziegeln
Wrmeschutz Fr den rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes fr das Mauerwerk gelten die Bestimmungen der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die verwendeten Ziegel.
Brandschutz
Brandschutz Fr die Einstufung von Wnden aus Mauertafeln mit den allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Leichthochlochziegeln bzw. Planhochlochziegeln in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 gelten die Bestimmungen der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die verwendeten Ziegel.
Zulassungsnummer Z-17.1-761 Antragsteller: Gteschutz Ziegelmontagebau e. V. Surmannskamp 7a 45661 Recklinghausen Der Transport und die Montage der vorgefertigten Mauertafeln erfolgt mit Transport- bzw. Wellenankern, die von der Oberseite der Mauertafeln in dafr vorgesehene Vergusskanle in den Leichthochlochziegeln durch Vermçrteln befestigt werden. Die Leichthochlochziegel mit wrmetechnisch optimiertem Lochbild werden in den Rohdichteklassen 0,70 und 0,75 hergestellt.
Wrmeschutz Fr den rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes drfen fr das Mauerwerk die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l nach Tabelle 46 zugrunde gelegt werden.
Wnde und Pfeiler aus Mauertafeln nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung, an die brandschutztechnische Anforderungen gestellt werden, mssen stets beidseitig bzw. allseitig mit einem Putz mit den besonderen Anforderungen nach DIN 4102-4:1994-03, Abschnitt 4.5. 2. 10, versehen sein. Tragende raumabschließende Wnde mit einer Wanddicke ‡ 300 mm erfllen die Anforderungen der Feuerwiderstandsklasse F 90-A nach DIN 4102-2:1977-09. Tragende raumabschließende Wnde mit einer Wanddicke 240 mm, tragende nichtraumabschließende Wnde mit einer Wanddicke ‡ 300 mm,
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
137
Tabelle 46. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l (Z-17.1-761) Rohdichteklasse der Leichthochlochziegel
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l in W/(m·K) Normalmçrtel
0,70 0,75
tragende Pfeiler und tragende nichtraumabschließende Wandabschnitte mit einer Wanddicke 300 mm und einer Mindestbreite 372 mm erfllen die Anforderungen der Feuerwiderstandsklasse F 30-A nach DIN 4102-2:1977-09. Die Verwendung der Mauertafeln fr Brandwnde ist nicht zugelassen. f) Mauerwerk aus Mauertafeln mit Poroton-T14-, Poroton-T16- oder Wienerberger-Innenwand-Planhochlochziegeln Zulassungsnummer Z-17.1-705 Antragsteller: WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Wrmeschutz Fr das ber dem Sockelelement der Mauertafeln aufgehende Mauerwerk aus Poroton-T16-Planhochlochziegeln gelten die Bestimmungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1490, fr das ber dem Sockelelement aufgehende Mauerwerk aus Poroton-T14-Planhochlochziegeln die Bestimmungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-651 und fr das Mauerwerk aus den Wienerberger-Innenwand-Planhochlochziegeln die Bestimmungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-728. Fr das Sockelelement selbst ist jeweils ein gesonderter Nachweis zu fhren. Brandschutz Fr die Einstufung von Wnden aus den Mauertafeln in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2: 1977-09 gelten fr Mauertafeln aus Poroton-T16-Planhochlochziegeln die Bestimmungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-490, fr Mauertafeln aus Poroton-T14Planhochlochziegeln die Bestimmungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1651 und fr das Mauerwerk aus den Wienerberger-Innenwand-Planhochlochziegeln die Bestim-
0,18 0,21
Leichtmçrtel LM 21
LM 36
0,14 0,16
0,16 0,16
mungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-728 (siehe Abschnitt 2.1.1, Tabelle 16). g) Mauerwerk aus Mauertafeln mit Porenbeton-Planelementen Zulassungsnummer Z-17.1-831 Antragsteller: Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH Emstal Hohes Steinfeld 1 14797 Kloster Lehnin Transport und Montage der vorgefertigten Mauertafeln erfolgen mit vertikalen Flachstahlbndern, die ein sogenanntes Sockelelement, mit einer Breite und Lnge wie die jeweilige Mauertafel selbst, umschließen. Das mit einer Transport- und Montagebewehrung versehene, in dieser Zulassung gesondert geregelte PorenbetonSockelelement kann mit Hçhen von 600 bis 750 mm hergestellt werden. ber dem Sockelelement drfen PorenbetonPlanelemente nach den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen Z-17.1-484, Z-17.1-664 und Z-17.1-692 vermauert werden.
Wrmeschutz Fr den rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes drfen fr das Mauerwerk aus den Porenbeton-Mauertafeln die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit nach Tabelle 47 zugrunde gelegt werden. Brandschutz Fr die Einstufung von Wnden aus Mauertafeln nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 gelten die Bestimmungen der Norm DIN 4102-4 fr Mauerwerk aus Porenbeton-Plansteinen nach DIN V 4165. Fr die Einstufung von Wnden in dieser Bauart als Brandwnde nach DIN 4102-2:1977-09 gilt Tabelle 48.
138
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 47. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l (Z-17.1-831)
1)
Rohdichteklasse der Planelemente
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l W/(m · K)
0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,10 0,12 0,13 0,14 0,16 0,18 0,211) 0,21
Tabelle 48. Einstufung der Wnde als Brandwnde nach DIN 4102-3 (Z-17.1-831) Wnde aus Mauertafeln mit Planelementen der
Mindestdicke d in mm bei einschaliger Ausfhrung
zweischaliger Ausfhrung
Festigkeitsklasse ‡ 4 Rohdichteklasse ‡ 0,55
2401)
2 · 1751)
Festigkeitsklasse 2 Rohdichteklasse ‡ 0,40
300
2 · 240
1)
Mit aufliegender Geschossdecke mit mindestens F 90 als konstruktive obere Halterung.
Bei Mauertafeln aus Planelementen nach Z-17.1-664 gilt l = 0,18 W/(m · K).
h) Mauertafeln aus THERMOPOR-Ziegeln und THERMY-Sockel Zulassungsnummer Z-17.1-631 Antragsteller: THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm Das Mauerwerk wird auf einem ber die gesamte Wandtafellnge durchgehenden Sockelelement hergestellt. Als Sockelelement wird der THERMY-Sockel als bewehrte Ziegelschale (Bild 47) oder als bewehrter Betonbalken (Bild 48) verwendet. Der Transport erfolgt mittels Tragbolzen und Kettengehnge.
Wrmeschutz Fr den rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes gelten fr das ber dem Sockelelement der Mauertafeln aufgehende Mauerwerk die Bestimmungen der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Ziegel. Fr das Sockelelement selbst ist jeweils ein gesonderter Nachweis zu fhren. Brandschutz Fr die Einstufung in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 gelten die Bestimmungen der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Ziegel. Abweichend hiervon muss die Benennung bei Wnden aus Mauertafeln mit Polystyrol-Formteilen im THERMY-Sockel, z. B. F 30-AB (mit brennbaren Bestandteilen) statt F 30-A lauten. Die Verwendung von Mauertafeln mit PolystyrolFormteilen im THERMY-Sockel als Brandwnde nach DIN 4102-3:1977-09 ist nicht zulssig.
4.2
Vergusstafeln
a) Mauerwerk aus Vergusstafeln unter Verwendung von speziellen Ziegeln Zulassungsnummer Z-17.1-549 Antragsteller: Winklmann GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 6 92444 Rçtz
Bild 47. THERMY-Sockel mit bewehrter Ziegelschale
Bei den vorgefertigten Vergusstafeln handelt es sich im Wesentlichen um Vergusstafeln nach DIN 1053-4:1978-09 – Mauerwerk; Bauten aus
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
139
Bild 48. THERMY-Sockel mit bewehrter Betonschale
Ziegelfertigteilen –, die jedoch unter Verwendung von von DIN 4159:1978-04 – Ziegel fr Decken und Wandtafeln – abweichenden Ziegeln und der zustzlichen, in DIN 1053-4:1978-09 nicht geregelten Kombination von Ziegeln der Festigkeitsklasse 8 mit Leichtbeton LB 10 und LB 15 und Normalbeton B 15 gefertigt werden drfen. Die Ziegel haben eine Lnge von 250 bis 370 mm, eine Breite von 250 mm und eine Hçhe von 120, 170 oder 265 mm. Die Ziegel werden in den Festigkeitsklassen 6, 8, 12, 18 oder 24 und in den Rohdichteklassen 0,60; 0,70; 0,80; 0,90; 1,00; 1,20 und 1,40 hergestellt. Die Fugen zwischen den Ziegeln werden mit Leichtbeton der Festigkeitsklassen LB 8, LB 10 oder LB 15 oder mit Normalbeton der Festigkeitsklassen B 15 oder B 25 verfllt. Die Vergusstafeln werden mit Lngen bis 8000 mm hergestellt und fr Transport und Montage in Abhngigkeit vom Gewicht der Tafeln mit vertikalen Transportankern (Betonstahl mindestens ˘ 8 BSt 500 S nach DIN 488-1) gemß DIN 1053-4:1978-09 versehen. Fr Vergusstafeln aus Ziegeln der Festigkeitsklassen 6, 12, 18 und 24 gelten die zulssigen Druckspannungen nach DIN 1053-4:1978-09, Tabelle 3. Fr Vergusstafeln aus Ziegeln der Festigkeitsklasse 8 gilt in Kombination mit – LB 10 – LB 15
szul = 1,2 MN/m2 und mit szul = 1,6 MN/m2
Gering bzw. unbelastete Außenwnde, die keine grçßeren horizontalen als die planmßigen Windlasten rechtwinklig zur Wandebene erhalten,
mssen mit den anschließenden Deckenscheiben durch Bewehrung am Kopfpunkt der Vergusstafeln fr eine rechtwinklig zur Wandebene wirkende Zugkraft von 7,0 kN/m verbunden werden. Diese Verankerung ist unter Einhaltung der zulssigen Spannungen zu bemessen und nachzuweisen. Der waagerechte Abstand dieser Verankerungen darf untereinander nicht grçßer als 2,0 m sein, soweit kein genauerer Nachweis gefhrt wird.
4.3
Verbundtafeln
a) Geschosshohe tragende Helm-Wandtafeln aus Hohlblçcken und Vollblçcken aus Leichtbeton und Normalbeton Zulassungsnummer Z-17.1-343 Antragsteller: Gerhard Helm und Ulrich Helm Neuer Weg 1 35586 Wetzlar Die Zulassung erstreckt sich auf die Herstellung von geschosshohen, vorgefertigten Helm-Wandtafeln aus bestimmten Leichtbeton- und Betonsteinen und Beton bzw. Leichtbeton als Verbundtafeln im Sinne von DIN 1053-4:2004-02 (siehe z. B. Bild 49). Die Verbundtafeln werden in Dicken von 240 mm mit bis zu 3500 mm Hçhe und in Dicken von 360 mm mit bis zu 4000 mm Hçhe hergestellt. Die maximale Lnge der Tafeln betrgt 6000 mm. Eine Mindestlnge der Fertigteile von 575 mm darf auch bei Pfeilern und Passstcken nicht unterschritten werden.
140
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 49. HELM-Wandtafeln
Fr den Transport und die Montage der vorgefertigten Verbundtafeln werden Transportschlaufen vorgesehen, die in den Vertikalfugen zwischen den Fllsteinen verankert werden. Die Bauart darf fr tragendes und aussteifendes Mauerwerk verwendet werden, jedoch nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11 – Mauerwerk; Teil 1: Berechnung und Ausfhrung – bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit, ausgenommen die dort bestimmten lichten Geschosshçhen, und nur in Gebuden mit vorwiegend ruhenden Verkehrslasten nach DIN 1055-3:2006-03.
Die Bauart darf ber die in der Zulassung hinausgehenden Festlegungen hinsichtlich der Bewehrung nicht fr bewehrtes Mauerwerk und nicht in Erdbebengebieten der Zonen 2 und 3 nach DIN 4149:2005-04 angewendet werden.
Herstellung Fr die Herstellung der Helm-Wandtafeln drfen verwendet werden • Hohlblçcke aus Leichtbeton nach DIN V 18151-100:2005-10 – Hohlblçcke aus Leichtbeton; Teil 100: Mauersteine mit besonderen Eigenschaften –, Vollblçcke aus Leichtbeton nach DIN V 18152-100:2005-10 –
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Vollsteine und Vollblçcke aus Leichtbeton; Teil 100: Mauersteine mit besonderen Eigenschaften –, Mauersteine aus Beton nach DIN V 18153-100:2005-10 – Mauersteine aus Beton; Teil 100: Mauersteine mit besonderen Eigenschaften – oder • Hohlblçcke und Vollblçcke aus Leichtbeton sowie Hohlblçcke aus Beton nach DIN EN 771-3:2005-05 – Festlegungen fr Mauersteine; Teil 3: Mauersteine aus Beton (mit dichten und porigen Zuschlge) – in Verbindung mit DIN V 20000-403:2005-07 – Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken; Teil 403: Regeln fr die Verwendung von Mauersteinen aus Beton nach DIN EN 771-3: 2005-05 – und • Liapor-Super-K Wrmedmmsteine mit einer Breite von 300 mm nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-451, jedoch nur solche Steine, die den in der folgenden Tabelle 49 angegebenen Kombinationen von Steinart, Festigkeitsklasse, Rohdichteklasse und Form entsprechen.
141
Die Maße der Fllsteine betragen fr Verbundtafeldicken von 240 mm – 495 mm · 175 mm · 238 mm – und fr Verbundtafeldicken von 360 mm – 495 mm · 300 mm · 238 mm. Der Beton fr die Helm-Wandtafeln ist Normalbeton nach DIN EN 206-1 – Beton; Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitt – in Verbindung mit DIN 1045-2:2001-07 – Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Teil 2: Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitt, Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1 – und DIN 1045-2/A1:2005-01 mindestens der Festigkeitsklasse C20/25 bzw. der Festigkeitsklasse C30/37 oder Leichtbeton nach DIN EN 206-1 in Verbindung mit DIN 1045-2 der Festigkeitsklasse LC12/13 mit der Rohdichteklasse 1,0 bzw. LC16/18 mit der Rohdichteklasse 1,2. Die Bewehrung fr die Helm-Wandtafeln ist Betonstabstahl BSt 500 S nach DIN 488-1:1984-09 – Betonstahl; Sorten, Eigenschaften, Kennzeichen – sein. Die Wandtafeln drfen aus Fllsteinen, Beton und Bewehrung nur entsprechend den in Tabelle 50 angegebenen Kombinationen hergestellt werden.
Tabelle 49. Zulssige Kombinationen von Steinart, Steinfestigkeitsklasse, Rohdichteklasse und Form Steinart (Kurzbezeichnung) 1)
Liapor-Super-K Vbl 2-0,6 Liapor-Super-K Vbl 4-0,71) Vbl 2 Hbl 4 Hbl 6 Hbn 12 1)
Steinfestigkeitsklasse
Rohdichteklasse
Form
2 4 2 4 6 12
0,6 0,7 0,7 1,0 1,2 1,8
Z-17.1-451, Anl. 2 Z-17.1-451, Anl. 2 Vbl S 2 K Hbl 2 K Hbl 2 K Hbn
Liapor-Super-K Wrmedmmsteine gemß allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Nr. Z-17.1-451 mit einer Steinbreite von 300 mm
Tabelle 50. Zulssige Fllstein-/Betonkombinationen und Wandtafeldicken Verbundtafel-Typ (Kurzbezeichnung)
Tafeldicke (mm)
Steinart (Kurzbezeichnung)
Beton/Leichtbeton der Festigkeitsklasse
GI G Ia G Ib
360
Vbl 2 Liapor-Super-K Vbl 2-0,6 Liapor-Super-K Vbl 4-0,7
LC 12/13
G II G IIa G IIb
360
Vbl 2 Liapor-Super-K Vbl 2-0,6 Liapor-Super-K Vbl 4-0,7
LC 16/18
KI K II K III
240, 360
Hbl 4 Hbl 6 Hbn 12
C 20/25 C 20/25 C 30/37
142
A Baustoffe · Bauprodukte
Die Abmessungen der Wandtafeln betragen: Lnge: mindestens 575 mm, jedoch hçchstens 6000 mm Hçhe: maximal 3500 mm bei 240 mm dicken Wandtafeln maximal 4000 mm bei 360 mm dicken Wandtafeln Dicke: mindestens 240 mm bzw. 360 mm Die Mindestlnge von 575 mm darf auch bei Pfeilern und Passstcken nicht unterschritten werden. Die Wandtafeln werden in liegenden Vergussformen auf Kipptischen sinngemß nach DIN 1053-4:2004-02 hergestellt. Dabei wird zuerst eine Schicht Beton (K-Typen) bzw. Leichtbeton (G-Typen) mit einer Mindestdicke von 30 mm bei den 360 mm dicken Wandtafeln und mit einer Mindestdicke von 32,5 mm bei den 240 mm dicken Wandtafeln in die Vergussform eingebracht. Auf dieser Schicht werden die Steine verlegt. Die Vertikal- und Horizontalfugen werden mit Beton bzw. Leichtbeton verfllt. Dabei ist als Bewehrung in jede Vertikalfuge mindestens ein Betonstabstahl BSt 500 S mit dS = 6 mm, in jede zweite Horizontalfuge mindestens ein Betonstabstahl BSt 500 S mit dS = 8 mm und mindestens in jede zweite Horizontalfuge eine Betonstabstahlschlaufe BSt 500 S mit dS = 6 mm einzulegen. Anschließend wird die zweite Schicht Beton bzw. Leichtbeton aufgebracht. Bezglich des Korrosionsschutzes der Bewehrung gelten die Bestimmungen der Norm DIN 1045-1:2001-07 – Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Teil 1: Bemessung und Konstruktion –. Abweichend gilt Folgendes: Die Betondeckung der Bewehrung zwischen den Fllsteinen muss mindestens 15 mm betragen. Bei Wandtafeln aus Leichtbeton der Festigkeitsklasse LC12/13 bzw. LC16/18 muss außerdem fr die Verwendung in Expositionsklasse XC3 nach DIN 1045-1:2001-07 die Betondeckung der Bewehrung in Richtung Wandtafeloberflche mindestens 30 mm betragen. Dies gilt ebenso fr Wandtafeln aus Leichtbeton der Festigkeitsklasse
LC12/13 fr die Verwendung in Expositionsklasse XC1 und XC2. Fr den Transport der Wandtafeln sind Transportschlaufen einzulegen. Die Transportschlaufen sind in Abhngigkeit vom Gewicht der Wandtafeln fr die Transport- und Montagezustnde zu bemessen. Die beiden Enden der Transportschlaufen sind mindestens 1500 mm im Beton bzw. Leichtbeton der Betonstege der Wandtafeln zu verankern. Der Abstand der Transportschlaufen zueinander darf hçchstens 2000 mm betragen.
Ausfhrung Die Wandtafeln werden auf der Baustelle nach einem Versetzplan vollflchig in ein waagerechtes Mçrtelbett aus Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2004-03 – Mauermçrtel mit besonderen Eigenschaften – der Mçrtelgruppe III versetzt und ausgerichtet. Alle Wandtafeln sind durch Schlaufenstçße miteinander zu verbinden, wobei innerhalb des Schlaufenstoßes mindestens ein Betonstabstahl BSt 500 nach DIN 488-1:1984-09 mit dS = 10 mm ber die gesamte Wandhçhe durchlaufend anzuordnen ist. Die Ortfugen sind mit fließfhigem Beton nach DIN 1045-2:2001-07 der Festigkeitsklasse C20/25 zu verfllen. Der Verguss mit fließfhigem Leichtbeton nach DIN 1045-2:2001-07 der Festigkeitsklasse LC12/13 ist nur bei Verwendung der Wandtafeltypen G I und der Verguss mit Leichtbeton der Festigkeitsklasse LC16/18 ist nur bei Verwendung der Wandtafeltypen G I und G II zulssig. Die Wnde mssen stets an ihrem oberen und unteren Ende gegen seitliches Ausweichen gehalten sein. Es sind grundstzlich in jeder Deckenlage Ringanker nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.2.1, anzuordnen. Berechnung Fr den Gebrauchszustand ist auf der Grundlage einer linearen Spannungsverteilung unter Ausschluss von Zugspannungen nachzuweisen, dass die zulssigen Druckspannungen nicht berschritten werden.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Tabelle 51. Zulssige Druckspannungen
Tabelle 52. Zulssige Werte max t
Verbundtafel Typ
Verbundtafel Typ
Zulssige Druckspannung [MN/m2]
GI G Ia G Ib
0,6 0,5 0,6
G II G IIa G IIb
0,8 0,5 0,8
KI K II K III
1,0 1,2 2,0
Ist ein Nachweis fr ausmittige Last zu fhren, drfen sich die Fugen sowohl bei Ausmitte in Richtung der Wandebene (Scheibenbeanspruchung) als auch rechtwinklig dazu (Plattenbeanspruchung) rechnerisch hçchstens bis zum Schwerpunkt des Querschnittes çffnen. Fr Windscheiben mit rechnerisch klaffender Fuge infolge Scheibenbeanspruchung ist außerdem die rechnerische Randdehnung nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.1, nachzuweisen. Bei Innenwnden, die beidseitig durch Decken belastet werden, mit diesen aber nicht biegesteif verbunden sind, darf die Ausmitte der Deckenlasten unbercksichtigt bleiben. Bei Wnden, die einseitig durch Decken belastet werden, ist am Kopfende der Wand eine dreiecksfçrmige Spannungsverteilung unter der Auflagerflche der Decke anzunehmen, falls nicht durch geeignete Maßnahmen eine zentrische Lasteinleitung durch die Decken sicher gestellt ist. Am Fußende der Wand darf ein Gelenk in Mitte der Aufstandsflche angenommen werden. Bei Fertigteildecken, die durch einen Ringbalken im Auflagerbereich ergnzt und mit diesen durch Bewehrung verbunden werden, darf als Auflagerflche die Deckenauflagertiefe einschließlich der Breite des Ringbalkens angenommen werden. Zur Bercksichtigung der Schlankheit der Wnde ist nachzuweisen, dass die zulssigen Druckspannungen fr die k-fachen Belastungen aus Normalkrften im mittleren Drittel der Wandtafelhçhe eingehalten sind. Dabei ist fr das Verhltnis hw/d = 10 (hw = Hçhe der Wandtafel, d = Wandtafeldicke) k = 1,0 und fr hw/d = 15 k = 1,6. Zwischenwerte drfen linear interpoliert werden.
143
max t in MN/m2 bei einer Wandtafeldicke von mindestens 240 mm
360 mm
GI G Ia G Ib
– – –
0,04 0,03 0,04
G II G IIa G IIb
– – –
0,07 0,04 0,07
KI K II K III
0,17 0,19 0,21
0,12 0,15 0,18
Die Nachweise sind in Abhngigkeit von der Lastausmitte wie folgt zu fhren: – ungerissener Querschnitt (e £ d/6) s = (k N/A) + (M/W) £ szul – teilweise gerissener Querschnitt (d/6 < e £ d/3) s = (2 k N)/Ad £ szul mit N Normalkraft M Biegemoment am Wanddeckenknoten bzw. im mittleren Drittel der Wandhçhe k Beiwert s. o. (am Wanddeckenknoten ist k = 1 zu setzen) A rechnerische Querschnittsflche = Bruttoquerschnitt Ad berdrckte Querschnittsflche W Widerstandsmoment des rechnerischen Querschnittes szul zulssige Druckspannung nach Tabelle 51 Der rechnerische Nachweis der Aufnahme von Schubkrften in den Wandtafeln ist nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, unter Einhaltung folgender zulssiger Schubspannungen zu fhren: Scheibenschub: zul t = 0,11 + 0,20 · sDm £ max t Plattenschub: zul t = 0,11 + 0,30 · sDm mit sDm nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, und max t nach Tabelle 52.
Wrmeschutz Es gilt DIN V 4108-4:2007-06 – Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden; Teil 4: Wrme- und feuchteschutztechnische Kennwerte.
144
A Baustoffe · Bauprodukte
Fr Verbundtafeln des Typs G Ia, G Ib, G IIa und G IIb gelten die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l nach Tabelle 53. Tabelle 53. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l Verbundtafel Typ G G G G
Rechenwert der Wrmeleitfhigkeit lR in W/(mK) 0,27 0,30 0,30 0,33
Ia Ib IIa IIb
Brandschutz Tragende, raumabschließende Wnde aus Verbundtafeln der G-Typen erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 30 – Benennung F 30-A – nach DIN 4102-2:1977-09. Tragende raumabschließende Wnde aus Wandtafeln der K-Typen erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 90 – Benennung F 90-A – nach DIN 4102-2:1977-09. Wandtafeln der K-Typen erfllen die Anforderungen als Brandwnde nach DIN 4102-3:1977-09.
5
Geschosshohe Wandtafeln
a) Geschosshohe tragende PorenbetonWandelemente W (System-Wandelemente) und Porenbeton-Wandtafeln W aus unbewehrtem, dampfgehrtetem Porenbeton der Festigkeitsklassen 2, 4 und 6 Zulassungsnummer Z-17.1-28 Antragsteller: Xella Porenbeton GmbH Hornstraße 3 80797 Mnchen Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erstreckt sich auf die Herstellung und Verwendung von geschosshohen tragenden Porenbeton-Wandelementen W, bezeichnet als System-Wandelemente, sowie geschosshohen tragenden Porenbeton-Wandtafeln W aus unbewehrtem, dampfgehrtetem Porenbeton sowie die Herstellung eines bestimmten Dnnbettmçrtels – bezeichnet als „YTONG-Dnnbettmçrtel-fix P“ der fr das Versetzen und die Verbindung der Wandtafeln auf der Baustelle oder im Herstellwerk verwendet wird.
Bild 50. Auftragen des Dnnbettmçrtels
Einzelne, geschosshohe Tafeln werden als Wandelemente bezeichnet. Im Werk aus mindestens zwei solchen Elementen zusammengefgte Fertigbauteile sind Wandtafeln. Die Bilder 50, 51 und 52 zeigen die Ausfhrung der Bauart aus Wandelementen auf der Baustelle. Die Wandelemente werden mit folgenden Abmessungen hergestellt (Dicke gleich Wanddicke) (siehe Tabelle 54): Tabelle 54. Abmessungen der Wandelemente Abmessungen [mm]
Grenzabmaß [mm]
L
£ 3500
– 3,0
b
498, 523, 598, 623, 748, 1198, 1298, 1498
– 1,0
d
1501),2), 1752), 2002), 2252), 240, 250, 300, 350, 365, 375, 400
– 3,0
1) 2)
Nur bei Lngen £ 3000 mm Nicht zulssig fr Wandelemente der Festigkeitsklasse 2
Die Herstellung von Sonderelementen bzw. Passelementen mit abweichenden Breiten, jedoch nicht unter 200 mm Breite, ist zulssig. Die Wandelemente werden in den Festigkeitsklasse-Rohdichteklasse-Kombinationen 2-0,40; 2-0,45 und 2-0,50, 4-0,50, 4-0,55, 4-0,60, 4-0,65 und 4-0,70 sowie 6-0,60, 6-0,70 und 6-0,80 hergestellt. Die Wandtafelkopfseiten und die Wandelementfußseiten werden stets ohne Profilierung (glatt) ausgefhrt.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
145
Bild 51. Transport an die Versetzstelle
Bild 52. Ausrichten des Elementes
Die Wandelementlngsseiten werden ebenfalls ohne Profilierung (glatt) ausgefhrt. In den Lngsseiten kçnnen vertikal durchgehende Aussparungen, sogenannte E-Kanle vorgesehen werden. Die Wandelemente werden mit besonders geringen Abweichungen von der Rechtwinkligkeit und von der Ebenheit hergestellt, sodass auf der Baustelle ein Versetzen dieser Wandelemente mit dem in der Zulassung geregelten Dnnbettmçrtel (bezeichnet als „YTONG-Dnnbettmçrtel-fix P“) mçglich ist (siehe Ausfhrung). Wandelemente kçnnen bereits werksmßig mit diesem Dnnbettmçrtel zu Wandtafeln mit Breiten grçßer 1,50 m zusammengefgt und auf die Baustelle geliefert werden.
Fr Transport und Montage werden die Wandelemente mit horizontalen oder vertikalen Montagelçchern versehen. Fr die Montage der Wandtafeln bzw. Wandelemente wird stets ein auf das konkrete Bauvorhaben bezogener Versetzplan angefertigt. Die Bauart darf fr tragende und aussteifende Außen- und Innenwnde in Gebuden mit vorwiegend ruhenden Verkehrslasten, bei Fabriken und Werksttten jedoch nur bei solchen mit leichtem Betrieb, verwendet werden. Unter Bercksichtigung der in der Zulassung bestimmten Voraussetzungen, insbesondere hinsichtlich der Gebudeaussteifung (siehe Anforderungen an die bauliche Durchbildung), darf die Bauart angewendet werden fr alle Geschosse von Gebuden bis zu drei Vollgeschossen mit oder ohne ausgebautem Dachgeschoss. Außerdem darf die Bauart angewendet werden fr die obersten zwei Geschosse von mehrgeschossigen Gebuden, wenn die darunter befindlichen Geschosse aus anderen massiven Wandbauarten (z. B. aus Mauerwerk) errichtet sind und wenn die gesamte Gebudehçhe nicht mehr als 20 m ber Gelnde betrgt und das oberste Geschoss von mehrgeschossigen massiven Gebuden, die weniger als 14 Vollgeschosse haben und deren Gebudehçhe nicht mehr als 40 m ber Gelnde betrgt.
Bild 53. Geschosshohe Wandtafel
Anforderungen an die bauliche Durchbildung – Mindestwanddicken Soweit nicht aus Grnden der Standsicherheit, des Wrme-, Schall- und Brandschutzes dickere Wnde erforderlich sind, richten sich die Mindestwanddicken nach Tabelle 55.
146
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 55. Mindestwanddicken Anordnung der Wnde im Gebude
Dicke der Wnde in mm mindestens bei lichter Geschosshçhe hs1) £ 3,0 m
> 3,0 m
Regelgeschoss und Kellerinnenwnde
1502)
1752)
durch Erddruck belastete Kellerwnde
2252)
250
1) 2)
Lichte Geschosshçhe im Sinne von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.7. Bei Wnden aus Porenbeton-Wandelementen W der Festigkeitsklasse 2 betrgt die Mindestwanddicke 240 mm.
– Mindestquerschnittsflche tragender Pfeiler Die Mindestquerschnittsflche von Fenster- und Trpfeilern in tragenden bzw. aussteifenden Wnden aus Porenbeton-Wandelementen W muss 0,04 m2 betragen. – Ringanker In jedem Geschoss sind ber den Außenwnden, den tragenden Innenwnden und den aussteifenden Wnden Ringanker nach DIN 1053-1:1996-11 anzuordnen. Bei mehrgeschossigen Gebuden, auch eingeschossigen Gebuden mit ausgebautem Dachgeschoss, sind die Ringanker immer als Stahlbetonringanker auszufhren. Liegen diese Ringanker in Hçhe der Deckenebene, so mssen ihre Betonquerschnitte mindestens so hoch wie die Decken sein; hiervon darf nur im Bereich von ffnungen (z. B. ber Fenstern in Außenwnden) abgewichen werden, wobei die Mindesthçhe des Betonquerschnittes 150 mm nicht unterschreiten darf. Liegen die Ringanker unter der Deckenebene, so mssen ihre Betonquerschnitte mindestens 150 mm hoch und mit ausreichender Breite ausgefhrt werden. Werden eingeschossige Gebude ohne ausgebautes Dachgeschoss mit Holzkonstruktionen berdeckt, so ist es auch zulssig, einen umlaufenden Holz-Randbalken (z. B. Fußpfette) als Ringanker heranzuziehen. Anstelle des Holzrandbalkens kann auch ein Profilstahl verwendet werden. Eine ausreichende Verankerung mit den Wnden muss sichergestellt sein. Die Querschnitte und Stçße (Verbindungen) der Holz- bzw. ProfilstahlRinganker sind nachzuweisen. Ebenfalls nachzuweisen ist die Einleitung der auf die Außen-
wnde wirkenden horizontalen Windlasten in die Ringanker. – Deckenausbildung In Gebuden oder Geschossen, die aus Porenbeton-Wandelementen W bzw. Porenbeton-Wandtafeln W hergestellt werden, sind als Deckenkonstruktionen nur Massivdecken (z. B. Stahlbetondecken oder Porenbetondecken) zulssig. Im Bereich von Deckençffnungen, z. B. Treppençffnungen, sind Ringbalken anzuordnen. – Gebudeaussteifung und -stabilitt Die Aufnahme der horizontalen Krfte in Gebuden dieser Bauart ist in jedem Geschoss ber statisch zusammenwirkende Wand- und Deckenscheiben sicherzustellen. Als Wandscheiben zur Aufnahme der horizontalen Krfte gelten Wnde a) aus im Werk vorgefertigten mindestens raumgroßen Porenbeton-Wandtafeln W, fr die der rechnerische Nachweis gefhrt werden kann, b) die auf der Baustelle mittels des „YTONGDnnbettmçrtels-fix P“ aus PorenbetonWandelementen zu mindestens raumgroßen Wandscheiben zusammengefgt werden und fr die der rechnerische Nachweis gefhrt werden kann oder c) andere, dem vorstehend Festgelegten mindestens gleichwertige konstruktive Maßnahmen, fr die jedoch Porenbeton-Wandelemente W bzw. Porenbeton-Wandtafeln W nicht zur Mitwirkung herangezogen werden drfen (z. B. aussteifende Wnde aus Mauerwerk nach DIN 1053-1, aussteifende Wnde aus Beton nach DIN 1045). Fr die Mindestdicken von aussteifenden Wnden und deren zulssigen Abstand gilt Tabelle 56.
Tabelle 56. Anforderungen an Wnde zur Gebudeaussteifung Wanddicke
Abstand der aussteifenden Wnde in m
150 175 200 225 ‡ 240
£ 4,5 £ 6,0 £ 7,0 £ 7,5 £ 8,0
bei eingeschossigen Bauten ‡ 200
£ 8,0
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Ausfhrung Die Montage der Wandtafeln bzw. der im Werk vorgefertigten Wandelemente erfolgt nach dem fr das konkrete Bauvorhaben erstellten Versetzplan. Die Wandtafeln bzw. Wandelemente drfen nur mit der geschosshohen Seite lotrecht stehend eingebaut werden und mssen im eingebauten Zustand an ihrem unteren und oberen Ende gegen seitliches Ausweichen gehalten sein. Wandelemente bzw. Wandtafeln, deren statische Wirksamkeit durch Beschdigungen beeintrchtigt ist, drfen nicht eingebaut werden. – Auflagerung des Wandelement- bzw. Wandtafelfußes Die Porenbeton-Wandelemente bzw. PorenbetonWandtafeln sind vollflchig in ein waagerechtes Mçrtelbett aus Normalmçrtel der Mçrtelgruppe III zu versetzen. Alternativ ist fr das Versetzen von PorenbetonWandelementen und Porenbeton-Wandtafeln auch die Anordnung einer sogenannten Kimmschicht oder ausgehrteten Mçrtelausgleichsschicht zulssig, auf welcher dann die Wandelemente bzw. Wandtafeln in dem „YTONG-Dnnbettmçrtel-fix P“ im Dnnbett versetzt werden drfen. Fr Kimmschichten sind Porenbeton-Plansteine nach DIN V 4165:2003-06 oder nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Nr. Z-17.1-540 zu verwenden, die die gleiche Rohdichteklasse, den gleichen Rechenwert der Wrmeleitfhigkeit und die gleiche oder eine hçhere Festigkeitsklasse wie die Wandelemente der jeweiligen Wand haben. Hierzu sind die Porenbeton-Plansteine im Verband zu den lotrechten Wandfugen in Normalmçrtel der Mçrtelgruppe III zu verlegen, wobei die Stoßfugen zu vermçrteln sind. Das Anlegen von Kimmschichten hat so zu erfolgen, dass eine ebene, fluchtgerechte und waagerechte Lagerflche fr die Wandelemente bzw. Wandtafeln ber die gesamte Geschossflche sichergestellt ist. Ein etwaiger berstand des Wandfußes ber das Auflager hinaus darf nicht mehr als 1/5 der Wanddicke betragen, wobei dieser bei der Bemessung zu bercksichtigen ist. – Verbindung der Wandelemente Die Porenbeton-Wandelemente sind miteinander mit dem „YTONG-Dnnbettmçrtel-fix P“ mit entsprechender Sorgfalt zu verbinden.
147
Bei der Montage mssen die zu verbindenden Fugenflchen trocken und sauber sein. Der Dnnbettmçrtel ist in angemessener Menge mit einer speziellen Maurerkelle oder einem speziellen Mçrtelschlitten auf die Lngsseite des liegenden Wandelementes aufzutragen. Mithilfe eines Kranes wird das Wandelement aufgerichtet und bis auf 200 mm ber den Fußpunkt heruntergelassen und dann hart gegen die bereits montierte Wand gedrckt. Danach wird das Wandelement sanft und dicht abgesetzt. Dabei muss auf jeder Seite auf der ganzen Fugenlnge gering Dnnbettmçrtel austreten. Der berschssige Mçrtel ist in angesteiftem Zustand mit einem Spachtel flchenbndig abzustechen. – Verbindungen von Porenbeton-Wandtafeln W und Wnden Die Verbindungen von Porenbeton-Wandtafeln und Anschlsse von Querwnden sowie bei Wandecken oder Wandkreuzungen sind als Stumpfstoß auszufhren. Die Anschlussfuge der miteinander zu verbindenden Wandtafeln bzw. Wandelemente ist vollfugig mit dem „YTONGDnnbettmçrtel-fix P“ auszufhren. – Aussparungen und Schlitze Die Anordnung schrger Schlitze ist unzulssig. Die Anordnung vertikaler Schlitze ohne rechnerischen Nachweis ist bei Wanddicken ‡ 175 mm zulssig, wenn die Schlitztiefe 25 mm und die Schlitzbreite 50 mm nicht berschreitet und diese Schlitze untereinander mindestens einen Abstand von 1,5 m und einen Abstand von ffnungen ‡ 150 mm haben. Alle brigen vertikalen Schlitze und horizontale Schlitze sind beim Standsicherheitsnachweis zu bercksichtigen. Horizontale Schlitze sind jedoch nur bei Wanddicken von mindestens 240 mm zulssig. Die Tiefe der Schlitze darf 30 mm und die Breite der Schlitze 60 mm nicht berschreiten. Horizontale Schlitze drfen nur im Bereich £ 400 mm oberund unterhalb der Rohdecke angeordnet werden sowie jeweils nur an einer Wandseite. Alle Schlitze drfen nur mit Werkzeugen hergestellt werden, mit denen die Schlitztiefe genau eingehalten werden kann. Die Ausfhrung der Schlitze kann werkmßig oder auf der Baustelle erfolgen.
Berechnung Der Nachweis der Standsicherheit von Wnden in dieser Bauart erfolgt in Anlehnung an DIN 4232: 1987-09 – Wnde aus Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefge; Bemessung und Ausfhrung.
148
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 57. Zulssige Druckspannungen in Abhngigkeit von hk/d Festigkeitsklasse der Wandtafeln
2 4 6 1) 2)
zulssige Druckspannungen1) sD(hk/d) in MN/m2 Bei hk/d £ 10
15
20
0,50 0,90 1,25
0,35 0,70 0,95
0,25 0,45 0,60
çrtliche Pressung2) in MN/m2
0,65 1,20 1,60
Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. Eine Lastverteilung ber die lotrechten Wandtafelfugen hinweg darf jedoch nicht angenommen werden.
– Spannungsnachweis Die Rechenwerte der Eigenlasten entsprechen denen von Porenbeton-Plansteinmauerwerk. Die Wnde drfen nur als zweiseitig gehalten in Rechnung gestellt werden. Fr die Ermittlung der Knicklnge hk gilt DIN 4232:1987-09, Abschnitt 7.2.2, abweichend hiervon darf die Schlankheit der Wnde (hk/d) jedoch bis zu 20 betragen. Die zulssigen Druckspannungen sind in Abhngigkeit von der Schlankheit der Wnde der Tabelle 57 zu entnehmen. Querschnittsschwchungen wie Schlitze (siehe Ausfhrung) und Aussparungen, aber auch eine gefaste Ausfhrung der Wandtafelkopfseiten sind beim Spannungsnachweis zu bercksichtigen. Der Ansatz zusammengesetzter Querschnitte ist nicht zulssig. Ein etwaiger berstand des Wandfußes ber das Auflager ist zu bercksichtigen. – Rumliche Steifigkeit und Stabilitt, Schubspannungen Fr den Nachweis der rumlichen Steifigkeit und Stabilitt gilt DIN 4232:1987-09, Abschnitt 7.1, Abstze 1 und 2; Satz 2 Absatz 2 darf jedoch nicht angewendet werden. Fr den Elastizittsmodul von Wnden sind die Werte der Tabelle 58 zugrunde zu legen. Fr den rechnerischen Nachweis drfen nur Wandabschnitte einer Scheibenebene, jedoch keine zusammengesetzten Querschnitte in Rechnung gestellt werden. Tabelle 58. Rechenwerte des Elastizittsmoduls Festigkeitsklasse der Wandtafeln
Rechenwert des Elastizittsmoduls in MN/m2
2 4 6
1500 2750 3750
Fr den Nachweis der Schubspannungen gilt DIN 4232:1987-09, Abschn. 7.2.4.1 und 7.2.4.3, nicht jedoch Abschnitt 7.2.4.2. Bei Wnden aus Wandelementen der Festigkeitsklasse 2 betrgt die zulssige Schubspannung abweichend von DIN 4232:1987-09, Abschnitt 7.2.4.1, zul t = 0,04 MN/m2. In lotrechten Fugen von Wandtafelverbindungen drfen keine Schubspannungen in Ansatz gebracht werden (t = 0). In Verbindungen von Wandelementen darf eine zulssige Schubspannung zul t = 0,05 N/mm2 in Ansatz gebracht werden, jedoch nur bei Wnden aus Wandelementen der Festigkeitsklassen ‡ 4. Fr Wnde aus Wandelementen der Festigkeitsklasse 2 gilt fr die zulssige Schubspannung in der lotrechten Fuge der Wert wie in dem Wandelement selbst. Der Nachweis der lotrechten Fuge ist nach DIN 4232:1987-09, Abschnitt 7.2.4.1, zu fhren. Eine gefaste Ausfhrung der Wandelementlngsseiten und die Ausfhrung mit E-Kanlen sind beim Schubnachweis zu bercksichtigen.
Wrmeschutz Fr den rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes drfen die Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l nach Tabelle 59 zugrunde gelegt werden. Brandschutz Fr die Einstufung von Wnden in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 gelten die Bestimmungen der Norm DIN 4102-4 fr Mauerwerk aus Porenbetonsteinen nach DIN V 4165. Fr die Einstufung von Wnden in dieser Bauart als Brandwnde nach DIN 4102-3:1977-09 gilt Tabelle 60.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Tabelle 59. Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l Rohdichteklasse der Wandelemente
Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l W/(mK)
0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80
0,10 0,12 0,13 0,14 0,16 0,18 0,21 0,21
6
Schalungsstein-Bauarten
6.1
Konstruktion und Baustoffe
6.1.1 Konstruktion Die Schalungsstein-Bauart ist als eine zwischen dem Mauerwerksbau und dem Ortbetonbau stehende Bauart anzusehen, wobei je nach berwiegen der Kriterien der einen oder anderen Bauart im Folgenden von einer Sonderbauart des Mauerwerksbaus oder des Betonbaus gesprochen wird. Das Grundprinzip der Schalungsstein-Bauart besteht darin, dass Hohlkçrper im Verband trocken verlegt und nach Erreichen einer bestimmten Wandabschnittshçhe mit Beton verfllt werden, wobei die damit entstehenden einzelnen vertikalen Betonsulen durch ein Querfließen des Betons ber in den Hohlkçrpern vorhandene seitliche ffnungen miteinander verbunden sind. Der Begriff „Schalungsstein“ entstammt den Anfngen der Bauart, als die Hohlkçrper ausschließlich den Hohlblocksteinen sowohl hinsichtlich des Baustoffes als auch der Abmessungen hnelten und gleichzeitig Schalung (fr den Fllbeton) und Stein (fr die Belastungsaufnahme) waren. Der Zulassungsgrund ergibt sich technisch aus den Bereichen Mauerstein und Mauerwerksbauart. Die vorstehend als Sonderbauarten des Mauerwerksbaus bzw. des Betonbaus bezeichneten Schalungsstein-Bauarten unterscheiden sich nicht im Grundprinzip. Ihre Unterscheidungsmerkmale liegen a) in der Art der Bemessung einer Wand, b) in der aus Punkt a) resultierenden Konstruktionsart der Details.
149
Tabelle 60. Einstufung der Wnde als Brandwnde nach DIN 4102-3 Wnde aus Wandelementen der
Mindestdicke d in mm bei einschaliger zweischaliger Ausfhrung
Festigkeitsklasse ‡ 4 Rohdichteklasse ‡ 0,55
2401)
2 x 1751)
Festigkeitsklasse ‡ 2 Rohdichteklasse ‡ 0,40
300
2 x 240
1
) Mit aufliegender Geschossdecke mit mindestens F 90 als konstruktive obere Halterung.
Die bei der Schalungsstein-Bauart als Sonderbauart des Betonbaus gewhlte Bemessung in Anlehnung an DIN 1045 ergab sich zwingend, als statt der steinartigen Schalungssteine auch Hohlkçrper aus anderen Baustoffen (z. B. Holzspanbeton, Schaumkunststoff) verwendet wurden. Dies fhrte dann zwangslufig auch zu hçheren Anforderungen an den Fllbeton und an die Verfllkanle sowie zu bestimmten Detaillçsungen. Da der „Schalungsstein“ bei dieser Bemessungsart ausschließlich Schalungskçrper ist, hat er auch nur noch Anforderungen aus dieser Funktion zu erfllen. Diese Mçglichkeit wurde auch von den Herstellern von steinartigen Schalungskçrpern, die darin einen fr sie wirtschaftlichen Nutzen sehen, aufgegriffen, sodass es nun auch zugelassene Bauarten aus steinartigen Schalungskçrpern gibt, die in Anlehnung an DIN 1045 ausgefhrt und bemessen werden, wobei sie ihre bisherige Bauart entsprechend den dafr maßgebenden Anforderungen modifizieren mussten. Mit der durch die reine Schalungsfunktion dieser Hohlkçrper gegebenen Mçglichkeit der Verdnnung der Wandungen der Schalungskçrper, der „Abmagerung“ ihrer Stege bis zu stabfçrmigen Abstandhaltern und der Vergrçßerung der Schalungskçrperabmessungen sowie damit auch ggf. der Abstnde der „Stege“ besteht von der Schalungs“stein“-Bauart als Sonderbauart des Betonbaus ein gleitender bergang ber die Mantelbetonbauarten bis hin zur blichen Schaltechnik. Trotz dieser fr alle Bauarten mit steinartigen Schalungssteinen gegebenen prinzipiellen Mçglichkeit der Ausfhrung und Bemessung in Anlehnung an DIN 1045, hat die Schalungsstein-Bauart als Sonderbauart des Mauerwerksbaus ihre Bedeutung wohl vor allem aus folgenden Grnden erhalten:
150
A Baustoffe · Bauprodukte
– der der blichen Steinproduktion entsprechenden Anforderungen an die Schalungssteine, – der einfachen Ausfhrungsanforderungen, – der einfachen Bemessungsregeln. Auf dem Gebiet der Schalungsstein-Bauart als Sonderbauart des Mauerwerksbaus existieren zahlreiche Detailvarianten des o. g. Grundprinzips. Die Variation liegt im Wesentlichen in folgenden Punkten: – Steinart (Baustoff, Rohdichte, Druckfestigkeit, Gestalt, Abmessungen), – Fllbeton (Betonart, Festigkeit, Rohdichte), – Versetzart der Steine (Verbnde, Passgenauigkeit, Versetzhilfen), – Art des Verfllens der Steine (Verfllhçhe). Bei beiden Bauarten gibt es Systeme, bei denen der Schalungsstein mit einer integrierten Wrmedmmstoffschicht auf die Baustelle kommt, vorzugsweise aber bei der Sonderbauart des Betonbaus. In den nachfolgenden Abschnitten 6.1 bis 6.6 wird auf die Schalungsstein-Bauarten als Sonderbauart des Mauerwerksbaus nher eingegangen. Eine Zusammenstellung der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen von Schalungs-Bauarten als Sonderbauart des Mauerwerksbaus enthlt Abschnitt E II.
6.1.2 Steine Baustoff Die Schalungssteine fr die sich an den Mauerwerksbau anlehnende Bauart bestehen entweder aus haufwerksporigem Leichtbeton oder aus Normalbeton. Als Leichtbeton treten dabei die gleichen Betone auf, die die Norm DIN 18151 –
Bild 54. Schalungssteine (Beispiele fr Normalsteine)
Hohlblçcke aus Leichtbeton – umfasst. Fr Normalbeton-Schalungssteine (Beton mit geschlossenem Gefge) werden als Zuschlge Sand und Kies oder Splitt mit Korngrçßen bis zu hçchstens 16 mm verwendet. Als Bindemittel wird in der Regel Normalzement nach DIN EN 197-1:2001-02 – Zement; Teil 1: Zusammensetzung, Anforderungen und Konformittskriterien von Normalzement – verwendet.
Druckfestigkeit Die Druckfestigkeiten liegen bei den Schalungssteinen aus Leichtbeton bei einem Mittelwert von 5 N/mm2 und einem kleinsten Einzelwert von 4 N/mm2. Dahingegen liegen die Druckfestigkeiten der Schalungssteine aus Normalbeton in der Regel hçher, nmlich bei Mittelwerten von 7,5 bzw. 10 N/mm2 und kleinsten Einzelwerten von 6 bzw. 8 N/mm2. Die Druckfestigkeit der Schalungssteine ist nicht nur auf die Beanspruchbarkeit der fertigen Wnde von Einfluss, sondern interessiert auch fr die Schadensanflligkeit der Steine beim Transport und beim Verlegen sowie fr die mit der Druckfestigkeit einhergehenden anderen Festigkeitseigenschaften, die das Verfllen der Schalungssteine bis zu bestimmten Wandabschnittshçhen unter gleichzeitigen mechanischen Verdichtungsmaßnahmen gestatten, ohne dass die Steine beschdigt werden (Reißen, Brechen). Gestalt Im Bild 54 sind einige typische Schalungssteine beispielhaft dargestellt. Es handelt sich dabei jeweils um den Normalstein, der im Rahmen des Wandverbandes, des Wandabschlusses und weiterer Wandanschlsse noch eines – je nach System – mehr oder weniger großen Ergnzungs-
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Bild 55. Schalungsstein-Programm einer Schalungsstein-Bauart
programmes von Sondersteinen bedarf. blicherweise sind dies Eck- und Schlusssteine. Bei einigen Systemen kommen dazu noch Einbindesteine, Ergnzungssteine (auch in der Form von Teilungssteinen), Anschlagsteine und Schlitzsteine. Manche Hersteller verzichten auf Ecksteine und lassen dafr in den Schlussstein den bereck verlaufenden Querkanal an Ort einsgen. Ein solches komplettes Steinformen-Programm ist fr ein bestimmtes System im Bild 55 wiedergegeben. Die Formenvielfalt der Schalungssteine ist eine Funktion des Steinmaterials, der Fertigungsmçglichkeiten im Herstellwerk, der gedachten Verlegetechnik im Rahmen des Gesamtsystems, dem Grad der Verlegeleichtigkeit auf der Baustelle (bis hin zum „narrensicheren“ Selbstbau), der Stabilitt der unverfllten Wand und der angestrebten Verfllhçhe (dreischichtig bis geschosshoch). Steinform und Wandungs- bzw. Stegdicke der Steine stehen in unmittelbarem Zusammenhang. Diese Dicken liegen im Allgemeinen zwischen 25 und 50 mm, wobei die Außenschale je nach Steinbreite und Bearbeitungsform der Außenschale (z. B. Nut und Feder) auch noch etwas dicker sein kann.
151
Die Kontaktflchen der Schalungssteine zueinander erfahren je nach System unterschiedlichste Gestaltung. Dies reicht von allseitig glatten Flchen ber Nut-Feder-Ausbildungen an den Stirnseiten oder in den Lagerflchen bis zu allseitigen Nut-Feder-Fhrungen. Selbstverstndlich sind diese Lçsungen von wesentlichem Einfluss auf die Leichtigkeit aber auch Genauigkeit der Wandherstellung sowie der mçglichen Beanspruchbarkeit. Eine große Vielfalt zeigt sich bei der Ausbildung der Querkanle der Schalungssteine. Hier treten rechteckige, trapezfçrmige, kreisfçrmige und noch anders geformte Aussparungen an der Oberkante, an der Unterkante oder an beiden Kanten des Quersteges auf. Ihre Form und Querschnittsgrçße ist prinzipiell von wesentlichem Einfluss auf die mçgliche Verfllhçhe einer Schalungssteinwand sowie auf die in der Wand aufnehmbaren Schubkrfte. Die primr verfllten senkrechten Vergusskanle zeigen bei allen Systemen etwa die gleiche Form. Ihre Querschnittsflchen liegen bei Systemen mit vergleichbaren zulssigen Druckspannungen und gleicher Wanddicke im gleichen Grçßenbereich. Die Grçße und Art der senkrechten Vergusskanle beeinflusst sowohl die Tragfhigkeit der Schalungsstein-Wnde als auch wiederum die mçgliche Verfllhçhe.
Abmessungen Die Schalungssteine (Normalsteine) werden in der Regel mit folgenden Außenmaßen gefertigt: – Breite: 175 bis 365 mm, abgestuft in den blichen Mauerwerksdicken (Ausnahme: 250 mm in einzelnen Fllen); – Lnge: 497 bis 998 mm; – Hçhe: 175 bis 249 mm. 175 mm breite Schalungssteine drfen fr tragende Wnde jedoch nur verwendet werden, wenn die Breite der Betonverfllung in Richtung Wanddicke (Kernbetondicke) mindestens 100 mm betrgt, ansonsten drfen die daraus hergestellten Wnde nur als nichttragende und knickaussteifende Wnde verwendet werden (siehe auch Abschnitt 6.3). Einen Sonderfall stellt die Bauart „Gisoton“ mit 125 und 150 mm breiten Schalungssteinen nach der Zulassung Z-17.1-448 dar (hierzu siehe Abschnitt 6.6). Die Steine bewegen sich nahezu alle in den gleichen Toleranzbereichen: – zulssige Breitenabweichung: € 2 mm, – zulssige Lngenabweichung: € 3 mm, – zulssige Hçhenabweichung: € 2 mm.
152
A Baustoffe · Bauprodukte
Das angestrebte Rastermaß fr die Lnge betrgt in allen Fllen 50 cm (in Ausnahmen 62,5 und 100 cm) und fr die Hçhe 25 cm (in Ausnahmen 17,5 und 20 cm). Einige Schalungssteinarten halten geringere Toleranzen ein (fr die Breite € 1 mm – hier allerdings einige auch nur € 3 mm –, fr die Lnge € 2 mm und fr die Hçhe € 1 mm oder sogar € 0,5 mm mit planparallel gefrsten Lagerflchen). Diese genaueren Passungen, insbesondere im Hçhen- und Lagerflchenbereich, sind bei der Sonderbauart des Mauerwerksbaus auch auf die Tragfhigkeit der Wnde von Einfluss.
6.1.3 Mçrtel Die Schalungssteine werden nur in der ersten Lage in ein Mçrtelbett versetzt, das Unebenheiten ausgleicht, eine waagerechte Arbeitsflche schafft und einen satten, dichten Kontakt am Wandfußpunkt herstellt. Dieses Mçrtelbett wird je nach System und zulssiger Druckspannung der Wnde in Mauermçrtel der Gruppen II oder III hergestellt.
6.1.4 Fllbeton Als Beton zum Verfllen der Schalungssteine werden sowohl Normalbetone als auch Leichtbetone verwendet. Fr die Schalungsstein-Bauart als Sonderbauart des Mauerwerksbaus kommen dafr Betone der Festigkeitsklassen ‡ C12/15 zur Anwendung. Der Fllbeton stellt nicht nur die wesentliche Tragkomponente der Schalungsstein-Bauart dar, sondern ist auch von Einfluss auf das bauphysikalische Verhalten dieser Wnde (Wrmeschutz, Schallschutz, Brandschutz). Herstellung, Verwendung und berwachung des Fllbetons richten sich nach den einschlgigen Vorschriften des Betonbaus. Die Konsistenz des Frischbetons ist in Abhngigkeit vom jeweiligen System unter Bercksichtigung der Festigkeitsklasse des Betons, der Verfllmethode und der mechanischen Verdichtungsmaßnahmen im Hinblick auf die angestrebte Verfllhçhe festgelegt. Als bliche Konsistenz des Frischbetons wird K 2 bis K 3 gewhlt. Das geschosshohe Verfllen einer Schalungsstein-Wand geschieht mit Fließbeton. Fr die Fllbetone sind nur Betonzuschlge mit Kçrnungen bis hçchstens 16 mm zulssig.
6.2
Herstellung des Mauerwerks auf der Baustelle, Konstruktion
Eine Wand in Schalungsstein-Bauart wird errichtet, indem die unterste Schicht der Schalungssteine auf ebener Unterflche im Mçrtelbett versetzt wird. Danach werden die folgenden Schichten trocken, d. h. ohne Mçrtel, neben- und bereinander, in einem dem einfachen Luferverband entsprechenden Verband (siehe Bild 56) verlegt, wobei ggf. vorhandene Nut- und Feder-Ausbildungen der Stoß- bzw. Lagerflchen gut ineinander sitzen mssen. Neben diesen Passhilfen (Fhrungs- und Montagehilfe) bieten manche Systeme noch durch die Formgebung des Normalsteins bzw. der Eck- oder Schlusssteine (z. B. Richtungswechsel der Feder) eine zwangslufige Umkehrung der Schichtenfhrung, wodurch der erforderliche Luferverband automatisch eingehalten wird. Nach Erreichen einer bestimmten Wandhçhe werden die vertikalen Verfllkanle durch Schaufel, Eimer, Fllkasten, Schttrohr oder Pumpbetonleitung mit dem Fllbeton verfllt. Dabei wird durch Stochern, Stampfen oder Rtteln (Innenrttler) eine vollstndige Ausfllung und Verdichtung aller senkrechten und waagerechten Hohlrume angestrebt. Die Anzahl der mit den Schalungssteinen errichteten Schichten (Verfllhçhe), ab der sptestens das Verfllen erfolgen muss, ist abhngig von der Steinform, der Grçße und Maßgenauigkeit der Verfll- und der Querkanle, der Fhrung der Schalungssteine, der Wandungs- und Stegdicken der Steine, der Art des Fllbetons und des Schalungssteinmaterials sowie der Technik des Verfllens. Diese maximal zulssige Verfllhçhe ist in den Zulassungsbescheiden angegeben. Soweit nicht offensichtlich, werden Versuche durchgefhrt, bei denen in der Bauart errichtete Probepfeiler und -wnde durch Abschlagen der Außenwandungen der Schalungssteine nach Erhrten des Fllbetons auf vollkommene Verfllung und erreichte Betonfestigkeit untersucht werden. Die verschiedenen Systeme lassen unterschiedliche Verfllhçhen zu. Dies beginnt beim dreischichtigen Verfllen (Abschnittshçhe £ 0,75 m) und geht ber vierschichtiges (Abschnittshçhe £ 1,0 m), fnfschichtiges (Abschnittshçhe £ 1,25 m) bis geschosshohes Verfllen (Wandhçhe £ 3,0 m). Wnde in Schalungsstein-Bauart erfordern ber allen Außenwnden und ber den Querwnden, die als lotrechte Scheiben der Abtragung waagerechter Lasten (z. B. Wind) dienen, durchgehende Ringanker. Schalungsstein-Wnde bie-
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
153
Bild 56. Wandverband einer Schalungsstein-Bauart
ten in der Regel die Ausfhrungsmçglichkeit, dass in zwei bereinanderliegenden Schichten je zwei Betonsthle von mindestens ˘ 8 mm BSt 420/500 durch die Aussparungen der Querstege hindurchgelegt werden kçnnen. Die weitere Ausfhrung von Wnden in Schalungsstein-Bauart (z. B. Aussteifung) richtet sich nach der Mauerwerksnorm DIN 1053-1; fr Wnde aus 12,5 bzw. 17,5 cm breiten Schalungssteinen gelten jedoch weitere Einschrnkungen. Als maßgebende Dicke der Wnde bzw. Pfeiler gilt die Breitenabmessung der Schalungssteine. Abweichend von der Mauerwerksnorm wird als Mindestbreite fr Pfeiler 50 cm oder auch in Abhngigkeit von der Steinform 75 cm gefordert. Ebenso ist das Aussparen sog. Baudurchgnge nicht gestattet. Die Wandbauart ist fr Schornsteinmauerwerk nicht zulssig.
6.3
Entwurf und Berechnung
Wnde blicher Schalungsstein-Bauarten (Wanddicken ‡ 175 mm) werden auf die gleiche Art wie die klassischen Wnde des Mauerwerksbaus bemessen. Lediglich fr die Sonderbauart nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-448 gelten besondere bzw. weitergehende Regelungen sowohl fr Entwurf als auch Berech-
nung, auf die in Abschnitt 6.6 nher eingegangen wird. Die nachstehenden Ausfhrungen gelten daher fr vorgenannte Zulassungsbescheide nur bedingt. Hinsichtlich der zulssigen Verwendung gilt allgemein Folgendes: • Die Wandbauarten drfen fr tragendes oder aussteifendes Mauerwerk verwendet werden, jedoch nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit. In Einzelfllen darf hiervon abweichend eine grçßere lichte Geschosshçhe ausgefhrt werden. • Die Wandbauarten drfen nicht fr Mauerwerk nach Eignungsprfung, sondern nur als Rezeptmauerwerk verwendet werden. • Die Wandbauarten drfen nicht zur Herstellung von Schornsteinmauerwerk und als bewehrtes Mauerwerk verwendet werden. 175 mm dicke Wnde drfen jedoch nur als nichttragende Wnde oder als knickaussteifende Wnde verwendet werden. In Einzelfllen ist die Verwendung solcher Wnde auch als tragende Wnde zugelassen, wenn die Betonkerndicke mindestens 100 mm betrgt und
154
A Baustoffe · Bauprodukte
darber hinaus folgende einschrnkende Bedingungen eingehalten sind: • Die Wnde drfen nicht fr Kelleraußenwnde, die durch Erddruck belastet werden, verwendet werden. • Die Decken mssen stets so ausgebildet werden, dass sie als Scheiben wirken kçnnen. Die Bewehrung der Decken soll bis an die Außenkante des Betonquerschnitts der Wand reichen. Bei Gebuden bis zu zwei Vollgeschossen drfen abweichend hiervon Decken ohne Scheibenwirkung verwendet werden, wenn die Wnde in einem Abstand von £ 4,50 m ausgesteift werden und die horizontale Aussteifung nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.2.2, erfolgt. • Die Anordnung von horizontalen und schrgen Schlitzen ist unzulssig. Vertikale Schlitze sind unter den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.3, genannten Bedingungen zulssig, jedoch darf die Schlitztiefe hçchstens die Schalungssteinwanddicke betragen, auch wenn die Schlitze bei der Bemessung der Wand bercksichtigt werden. Der Nachweis der Standsicherheit darf nur mit dem vereinfachten Verfahren nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9, gefhrt werden. Dabei ist der rechnerische Ansatz von zusammengesetzten Querschnitten (siehe z. B. DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5) nicht zulssig.
Beim Spannungsnachweis und bei Bestimmungen der Norm DIN 1053-1, in denen Wanddicken genannt sind, darf als Wanddicke die Gesamtdicke der Wand angesetzt werden. Bezglich der Bestimmungen der Norm DIN 1053-1, in denen Wanddicken genannt sind, ist bei Wanddicken, die nicht in der Norm genannt sind, stets die nchst niedrigere Wanddicke des Oktametermauerwerks maßgebend. Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannung, die in Abhngigkeit von den konstruktiven Merkmalen der jeweiligen Bauart in den Zulassungsbescheiden festgelegt sind, sind in Tabelle 61 zusammengestellt. Fr die Ermittlung der Knicklnge drfen die Wnde nur als zweiseitig gehalten in Rechnung gestellt werden. Bei Mauerwerk, das rechtwinklig zu seiner Ebene belastet wird, drfen Biegezugspannungen nicht in Rechnung gestellt werden. Ist ein rechnerischer Nachweis der Aufnahme dieser Belastung erforderlich, so darf eine Tragwirkung nur senkrecht zu den Lagerfugen unter Ausschluss von Biegezugspannungen angenommen werden. Der Nachweis auf Erddruck bei Kellerwnden darf unter den Bedingungen von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.1.2.3, entfallen. Die Anwendung der Gleichungen (19) und (20), die eine vierseitige Halterung der Wnde unterstellen, ist jedoch unzulssig.
Tabelle 61. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und Schubspannungen fr Schalungsstein-Bauarten Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
Grundwert s0
zul t
[MN/m2]
[MN/m2]
Adolf Blatt GmbH & Co. KG Am Neckar 1 74366 Kirchheim
Z-17.1-11 Schalungssteine „Btow“ aus Beton
0,9
0,05
Betonwerk Lieme GmbH & Co. KG Trifte 96 32657 Lemgo
Z-17.1-1973 Schalungssteine „Lieme“ aus Beton
0,7
0,05
0,9
0,05
0,7
0,05
Happy Kies Sand Recycling GmbH & Co. KG Z-17.1-449 „Husumer“ Schalungssteine aus Beton Betonwerk Neustadt-Glewe GmbH Brauereistraße 26 19306 Neustadt-Glewe Betonwerk Otto Pallmann u. Sohn Veerenkamp 27 21739 Dollern
Z-17.1-751 „Pallmann Schalungssteine“ aus Beton und Leichtbeton
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
155
Tabelle 61. (Fortsetzung) Grundwert s0
zul t
[MN/m2]
[MN/m2]
Birkenmeier Stein + Design GmbH & Co. KG Z-17.1-965 Schalungssteine „Liaplan“ aus Beton Industriestraße 1 79206 Breisach
0,9
0,05
Carsten Borg Betonwarefabrik A/S Nørrefoldvej 12 Møgeltønder 6270 Tønder Dnemark
Z-17.1-215 Schalungssteine „C. Borg“ aus Beton
0,8
0,03
EBN-Betonwerk Neumnster GmbH Httenkamp 3–13 24536 Neumnster
Z-17.1-404 Schalungssteine „EBN“ aus Beton
0,8
0,05
Karl Ebert GmbH Bestonsteinwerke Rainwiesen 41 71681 Remseck
Z-17.1-154 Wandbauart „Hinse I“ mit Schalenbausteinen aus Leichtbeton
1,2
0,05
Mall GmbH Hfinger Straße 39–45 78166 Donaueschingen-Pfohren
Z-17.1-1921 MALL-Schalungssteine aus Beton
0,8
0,05
Neißekies Baustoffwerke GmbH Betonwerk Hirschfelde Straße am Kraftwerk 1 02788 Hirschfelde
Z-17.1-665 „Hirschfelder“ Schalungssteine aus Beton
0,9
0,05
Otto Woidt KG Betonwerk Tannengrund 12 24811 Owschlag
Z-17.1-444 Schalungssteine „BWO“ aus Beton
0,8
0,05
REWA-Beton AG Rodt 6 4784 St. Vith Belgien
Z-17.1-967 Wandbauart mit REWA RONDO Schalungssteinen
0,7
0,05
SP-Beton GmbH & Co. KG Buchhorster Weg 2–10 21481 Lauenburg/Elbe
Z-17.1-682 Schalungssteine „LBG II“ aus Beton
0,7
0,05
STARK Betonwerk GmbH & Co. KG brigshuser Straße 13 74547 Untermnkheim-Kupfer
Z-17.1-713 Wandbauart mit 175 mm breiten Schalungssteinen aus Beton (bezeichnet als Hohenloher Schalungssteine)
0,7
0,04
Sebastian Wochner GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Birkenstraße 22 72358 Dormettingen
Z-17.1-638 Schalungssteine „Wochner“ aus Beton
0,9
0,05
E. Knobel GmbH & Co. KG Konrad-Adenauer-Straße 45 72461 Albstadt-Tailfingen
Z-17.1-830 Schalungssteine „Knobel“ aus Beton
0,8
0,05
Antragsteller
Zulassungsnummer Gegenstand
156
A Baustoffe · Bauprodukte
Fr einen Schubnachweis nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, werden die hierbei in Rechnung zu stellenden Werte zul t in den Zulassungen angegeben (siehe Tabelle 61). Die zulssigen Schubspannungen richten sich nach dem Querschnitt (Hçhe und Breite) der zwischen den einzelnen vertikalen Betonsulen vorhandenen Querverbindungen, die beim Verfllen der Schalungssteine durch die in den Querstegen vorhandenen Aussparungen entstehen, die Lage der Querstege im Verband (Querstege in jeder Schicht bereinander oder erst in jeder zweiten) und natrlich nach der Gte der Betonverfllung. Wnde, in denen die Querstege der Schalungssteine nur in jeder zweiten Schicht bereinanderstehen, kçnnen grçßere Schubkrfte als solche mit in jeder Schicht bereinanderstehenden Querstegen bertragen, da neben den betonverfllten Querkanlen in jeder zweiten Schicht hierfr der volle Betonquerschnitt zur Verfgung steht. Fr den Nachweis der Gebudeaussteifung sollen nur Wnde, deren Wandlnge grçßer als ihre Wandhçhe ist, in Rechnung gestellt werden.
6.4
Wrmeschutz
Bei Schalungsstein-Bauarten kann der Wandaufbau in horizontaler Wrmestromrichtung aus Baustoffen mit unterschiedlicher Wrmeleitfhigkeit bestehen (z. B. Außenwandung Schalungsstein aus Leichtbeton – Betonkern aus Normalbeton – Innenwandung Schalungsstein aus Leichtbeton). Der Wrmedurchlasswiderstand solcher Wnde kann nach DIN 4108-5 wie fr mehrschichtige Bauteile berechnet werden. Dabei ist eine ggf. gnstige Wirkung der Schalungssteinquerstege wie in vorstehendem Beispiel zu vernachlssigen, sofern kein genauerer Nachweis erfolgt. Fr die dabei zugrunde zu legenden Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l der verschiedenen Baustoffe gilt DIN V 4108-4.
wird auf die Regelungen in den betreffenden Zulassungen verwiesen. – 175 mm dicke tragende raumabschließende Wnde, beidseitig mit einem Putz nach DIN 18550 versehen, Feuerwiderstandsklasse F 90-A – tragende nichtraumabschließende Wnde und tragende Pfeiler und tragende nichtraumabschließende Wandabschnitte mit einer Mindestbreite von 498 mm Betonkerndicke ‡ 120 mm Feuerwiderstandsklasse F 30-A Betonkerndicke ‡ 140 mm Feuerwiderstandsklasse F 60-A Betonkerndicke ‡ 170 mm Feuerwiderstandsklasse F 90-A Schalungsstein-Mauerwerkswnde mit Betonkerndicken ‡ 200 mm kçnnen in der Regel ohne Nachweis als Brandwnde nach DIN 4102-3:1977-09 eingestuft werden. Maßgebend sind jedoch die Bestimmungen in der jeweiligen Zulassung.
6.6
Wie im Abschnitt 6.3 erwhnt, gibt es eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, nmlich die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-17.1-448, die in gewisser Weise eine bergangslçsung zwischen der Schalungsstein-Bauart als Sonderbauart des Mauerwerksbaus und der Schalungsstein-Bauart als Sonderbauart des Betonbaus darstellen. Auf die Besonderheiten dieser Zulassung wird an dieser Stelle auf die Ausfhrungen im Mauerwerk-Kalender 2006, Abschnitt 6.6 (S. 136 bis 141), hingewiesen.
7 6.5
Brandschutz
Die Einstufung von Wnden in SchalungssteinBauart in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 erfolgt, sofern kein genauerer Nachweis (z. B. Brandprfung) vorliegt, in Anlehnung an die Klassifizierungen von Wnden aus Betonsteinen bzw. Wnde aus unbewehrtem Beton, wie folgt. Dies gilt jedoch nicht fr Wnde aus Schalungssteinen mit integrierter Dmmschicht; hierzu
Sonderflle von SchalungssteinBauarten
Trockenmauerwerk
Trockenmauerwerk ist ein Mauerwerk, das durch Versetzen von dafr mit besonders geringen Abweichungen vom Hçhen-Sollmaß sowie ebenen und parallelen Lagerflchen hergestellten Steinen im Verband ohne Mauermçrtel in den Stoß- und Lagerfugen errichtet wird. Die Idee, Steine ohne Mçrtel zu versetzen, ist sehr alt, wenn man an Naturstein-Mauerwerk denkt. Trockenmauerwerk aus natrlichen Steinen ist auch heute noch in DIN 1053-1:1996-11,
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Abschnitt 12.2.2, allerdings nur fr Schwergewichtsmauern, geregelt. Nachdem vor Jahrzehnten diese Bauart in Deutschland auch mit knstlichen Steinen ausprobiert worden und dann wieder in Vergessenheit geraten war, lebte die Idee in den 1990erJahren wieder auf, zunchst unter Verwendung von Porenbeton-Plansteinen. Das Herstellen von Wnden mit Trockenmauerwerk aus knstlichen Steinen ist aber immer noch unter den heutigen Gegebenheiten der Baupraxis und der Nutzung eher eine Ausnahme und auf kleinere Bauvorhaben beschrnkt, sodass ein hinreichender Erfahrungsschatz mit dieser Bauart nicht vorliegt. Daher wird die Verwendung dieser Bauart grundstzlich wie folgt eingeschrnkt: • Trockenmauerwerk darf nur fr Wnde von Geschossbauten bis zu drei Vollgeschossen mit zustzlichem Kellergeschoss jedoch ohne zustzliches Dachgeschoss oder Geschossbauten bis zu zwei Vollgeschossen mit zustzlichem Keller- und ausgebautem oder nicht ausgebautem Dachgeschoss angewendet werden. Die Gebudehçhe ber Oberkante Gelnde darf 10 m und die lichten Geschosshçhen drfen 2,75 m, bei erddruckbelasteten Wnden jedoch nur 2,60 m, nicht berschreiten. Die Sttzweite der Decken darf 6,0 m nicht berschreiten; bei zweiachsig gespannten Decken gilt als Sttzweite die krzere der beiden Sttzweiten. • Trockenmauerwerk darf nicht in Erdbebengebieten angewendet werden. • Die Bauart darf nur bei Gebuden mit vorwiegend ruhenden Verkehrslasten gemß DIN 1055-3:1971-06 – Lastannahmen fr Bauten; Verkehrslasten –, Abschnitt 1.4, bis zu Verkehrslasten von 5 kN/m2 angewendet werden, nicht jedoch bei Gebuden mit einer Nutzung der Decken im Sinne von DIN 1055-3: 1971-06, Tabelle 1, Zeilen 4 b, 5 b und 5 c sowie unter Hubschrauberlandepltzen. Aus technischen Grnden verbieten sich die Anwendungen fr: – bewehrtes Mauerwerk, – Gewçlbe, Bogen und gewçlbte Kappen, – Schornsteinmauerwerk. Da Trockenmauerwerk nur standsicher sein kann, wenn es kontinuierlich belastet ist, ergeben sich fr die Verwendung darber hinaus weitere Einschrnkungen. So darf es nicht eingesetzt werden fr – Wnde, die nicht durch Decken belastet oder nicht durch Decken horizontal gehalten sind,
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– Ausfachungswnde von Fachwerk-, Skelettund Schottensystemen und – nichttragende Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk (mit Ausnahme der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Nr. Z-17.1933, auf die am Ende des Abschnittes noch besonders eingegangen wird). Fr die Bauart sind besondere Regeln fr Entwurf und Bemessung sowie Ausfhrung zu beachten, die nachfolgend zusammengestellt sind.
Entwurf und Ausfhrung In Abhngigkeit von der Anordnung der Wnde im Gebude und der Deckenauflagerung sind folgende Mindestabmessungen des Trockenmauerwerks einzuhalten: – ‡ 240 mm fr einseitig durch Decken belastete Wnde (z. B. Außenwnde und die Tragschalen zweischaliger Außenwnde), – ‡ 125 mm fr beidseitig durch Decken belastete Innenwnde, – ‡ 175 mm je Schale bei zweischaligen Haustrennwnden, – ‡ 300 mm fr erddruckbelastete Wnde. Die Breite von Pfeilern muss mindestens 500 mm betragen. Das Mauerwerk muss in jedem Geschoss am unteren und oberen Ende gegen seitliches Ausweichen gehalten sein. Das Mauerwerk muss auf seiner gesamten Lnge durch Decken belastet sein. Bei durch Decken nur einseitig belasteten Wnden muss die Deckenauflagertiefe mindestens die halbe Wanddicke betragen. Bei 175 mm dicken, zweischaligen Haustrennwnden ist die Decke jedoch auf gesamter Wanddicke aufzulagern. Die Decken (auch Dachdecken) mssen als steife Scheibe ausgebildet sein; Ersatzmaßnahmen dafr, wie z. B. statisch nachgewiesene Ringbalken, sind unzulssig. Die Wnde mssen mit Querwnden in den in der Tabelle 62 genannten Abstnden im Verband hergestellt werden. Der Verband muss durch gleichzeitiges Hochfhren der Wnde im Mauerwerksverband erfolgen; liegende oder stehende Verzahnung oder andere Maßnahmen sind unzulssig. Das Mauerwerk der einzelnen Geschosse muss bereinanderstehen. Auch bei nderung der Wanddicke muss das Mauerwerk so bereinanderstehen, dass der Querschnitt der dickeren Wand, die die untere sein muss, den Querschnitt der dnneren Wand umschreibt.
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A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 62. Mindestabstnde der aussteifenden Wnde Dicke der auszusteifenden Wand [mm] 125 175 ‡ 240 1)
Mindestabstand der aussteifenden Wnde [m] 4,0 6,01) 8,0
5,0 m bei zweischaligen Haustrennwnden.
Bei der Ausfhrung ist das „Merkblatt fr das Aufmauern von Wandscheiben“ der Bau-Berufsgenossenschaft zu beachten. Abweichend davon stellen bei diesem Trockenmauerwerk im Verband hergestellte aussteifende Wnde jedoch noch keine endgltige Aussteifung im Sinne des Merkblattes dar. Die Aussparung von sogenannten Baudurchgngen ist unzulssig. Das Mauerwerk darf nur als Einstein-Mauerwerk im Luferverband mit dem in der jeweiligen Zulassung bestimmten berbindemaß hergestellt werden. Ergnzungssteine drfen nur am Ende einer Steinlage verwendet werden. Die Steine sind ohne Vermçrtelung der Stoßfugen dicht (knirsch) und so aneinander zu stoßen, dass bei Steinen mit Nut- und Federausbildung eine Stoßfugenverzahnung gegeben ist. Die erste Steinlage ist in ein Mçrtelbett aus Normalmçrtel der Mçrtelgruppe III zu verlegen. Die Steinlage ist sorgfltig hinsichtlich ihrer Lage, insbesondere bezglich einer planebenen waagerechten Lagerflche ber die gesamte Geschosshçhe, auszurichten. Nach dem Setzen der ersten Lage ist so lange zu warten, bis der Mçrtel fr die Weiterarbeit ohne Gefahr fr die Standsicherheit der ersten Lage ausreichend abgebunden hat. Die weiteren Steinlagen sind ohne Vermçrtelung der Lagerfugen trocken, unter regelmßiger Kontrolle der Maßgenauigkeit des Mauerwerks auch in den waagerechten Lagerfugen, zu versetzen. Die Steine mssen an beiden Wandaußenseiten bndig liegen. Die Lagerflchen mssen vor dem Versetzen der nchsten Steinlage abgefegt werden. Die Ausfhrung schrger Aussparungen und Schlitze ist unzulssig. Die Ausfhrung waagerechter Aussparungen und Schlitze ist nur bei Wanddicken ab 240 mm zulssig. Fr den Standsicherheitsnachweis bei Aussparungen und Schlitzen siehe nachstehende Ausfhrungen zur Berechnung. Außenwnde sind stets mit einem winddichten Witterungsschutz zu versehen, der vollflchig auf das Mauerwerk aufzubringen ist. Die Schutzmaß-
nahmen gegen Feuchtebeanspruchung sind so zu whlen, dass eine dauerhafte berbrckung der Fugenbereiche (Stoß- und Lagerfugen) gegeben ist. Die Ausfhrung von Fassadenbekleidungen, die mit Dbeln zu befestigen sind, ist unzulssig. Bezglich des Erfordernisses eines Putzes aus Grnden des Wrme- und Schallschutzes siehe Abschnitte 3.3 und 3.4 der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Bei zweischaligen Außenwnden darf das Trockenmauerwerk nur fr die tragende Innenschale (Hintermauerschale) angewendet werden. Die Verbindung der nichttragenden Außenschale mit dem Trockenmauerwerk darf nur mit folgenden Verankerungselementen erfolgen: – fischer-Rahmendbel S 10 H 100 R (S 10 R 60 fr Trockenmauerwerk nach Zulassungsbescheid Z-17.1-703) mit zugehçrigen fischerSpezialschrauben 7 mm · 105 mm (7 mm · 65 mm nach Zulassungsbescheid Z-17.1-703) mit Sechskantkopf aus nichtrostendem Stahl der Werkstoffnummer 1.4401 nach DIN EN 10 088-2:1995-08 entsprechend den Festlegungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-21.2-9, – fischer-Unterlegscheiben (Innendurchmesser 11 mm, Außendurchmesser 20 mm, Dicke 1,2 mm) aus nichtrostendem Stahl der Werkstoffnummer 1.4401 nach DIN EN 10088-2:1995-08, – fischer-Verblendanker VB mit se (Innendurchmesser £ 10,1 mm) und einem Drahtdurchmesser von 4 mm aus nichtrostendem Stahl der Werkstoffnummer 1.4401 nach DIN EN 10088-3:1995-08. Die Dbel sind gemß den Bestimmungen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-21.2-9 zu montieren. Der Abstand der Dbel zum Steinrand muss mindestens 50 mm betragen. Fr die Anzahl der Verankerungen gelten die Bestimmungen der Norm DIN 1053-1 fr Drahtanker mit einem Durchmesser von 4 mm. Da bei dieser Bauart nicht mit einem einschlgigen Kenntnisstand der Entwerfenden, Konstrukteure (einschließlich Statik) und Ausfhrenden gerechnet werden kann und bei einer eventuellen Verlngerung der Zulassungen ein Erfahrungsrcklauf als erforderlich angesehen wird, ist in den Zulassungsbescheiden in einem gesondertem Abschnitt – Unterrichtung, fachliche Anforderung – bestimmt: – Der Antragsteller dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung ist verpflichtet, alle mit
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
dem Entwurf, der Berechnung und der Ausfhrung dieser Bauart Betrauten ber die Besonderen Bestimmungen dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung und alle fr eine einwandfreie Ausfhrung der Bauart erforderlichen Einzelheiten zu unterrichten. – Der Entwurf, die Berechnung und die Ausfhrung der Bauart drfen nur durch solche Fachleute erfolgen, die mit der Bauart vertraut sind. – Die fr die Ausfhrung der Bauart Verantwortlichen mssen dem Antragsteller dieser bauaufsichtlichen Zulassung die Bauvorhaben benennen. – Der Antragsteller hat darber hinaus ein Verzeichnis der in dieser Bauart ausgefhrten Bauvorhaben zu fhren und auf Verlangen dem Deutschen Institut fr Bautechnik zur Kenntnis zu geben.
Berechnung Der Nachweis der Standsicherheit des Trockenmauerwerks ist in jedem Einzelfall zu fhren und darf nur mit dem vereinfachten Berechnungsverfahren nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6, erfolgen. Abweichend von den Bestimmungen der Norm DIN 1053-1:1996-11 gelten folgende Regelungen: Die Regeln der Norm DIN 1053-1:1996-11, nach denen bestimmte Ausfhrungen ohne rechnerischen Nachweis erlaubt sind (z. B. in den Abschnitten 6.3, 6.4, 8.1.1, 8.1.2.3 und 8.3 der Norm), gelten nicht fr das Trockenmauerwerk. Trockenmauerwerk, das rechtwinklig zur Wandebene belastet wird (z. B. durch Erddruck, horizontale Einzellasten, Verankerungskrfte bei zweischaligen Außenwnden, aber auch durch Wind auf die Wandflche), ist stets auch fr diesen Lastfall rechnerisch nachzuweisen. Fr die Rechenwerte der Eigenlast werden in den Zulassungsbescheiden untere und obere Grenzwerte angegeben, die bei der Berechnung so zu bercksichtigen sind, wie sie sich im ungnstigsten Sinne auf die Bemessung des Mauerwerks auswirken. Fr die Ermittlung der Knicklnge darf nur eine zweiseitige Halterung der Wnde in Rechnung gestellt werden; dabei darf eine Abminderung der Knicklnge nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.7.2, Punkt a) nicht angenommen werden; es gilt hk = hs. Eine Erhçhung der zulssigen Druckspannungen nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.3, ist nicht zulssig; es gelten auch in diesen Fllen die sonst zulssigen Druckspannungen.
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Abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.4, drfen Zugspannungen und Biegezugspannungen nicht in Rechnung gestellt werden. Wnde und Pfeiler, die rechtwinklig zu ihrer Ebene belastet werden, sind stets auch fr diesen Lastfall nachzuweisen. Dabei darf die Tragwirkung nur senkrecht zu den Lagerfugen unter Ausschluss von Biegezugspannungen angenommen werden. Der Nachweis ist nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.1, mit linearer Spannungsverteilung unter Ausschluss von Zugspannungen zu fhren, wobei sich die Fugen rechnerisch hçchstens bis zum Schwerpunkt des Querschnitts çffnen drfen. Wnde, die fr die Aufnahme von waagerechten Lasten (z. B. Windlasten) in Wandebene erforderlich sind (z. B. Windscheiben), sind abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.4, stets nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitte 6.9.1 und 6.9.5, rechnerisch nachzuweisen. Der rechnerische Ansatz von zusammengesetzten Querschnitten ist unzulssig. Bezglich der Aussparungen und Schlitze gilt DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.3, wobei jedoch die Ausfhrung von vorstehend genannten Aussparungen und Schlitzen unzulssig ist. Abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.3, sind waagerechte Aussparungen und Schlitze stets rechnerisch nachzuweisen. Die fr den Standsicherheitsnachweis in Rechnung zu stellenden Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und die zulssigen Schubspannungen fr das in den Zulassungsbescheiden jeweils geregelte Trockenmauerwerk sind in Tabelle 63 zusammengestellt. Einzelheiten zu den zugelassenen Steinarten, eventuellen Abweichungen oder Ergnzungen zu den vorstehenden Ausfhrungen und Angaben zum Wrme- und Brandschutz sind den betreffenden Zulassungen zu entnehmen. a) Zweischalige Außenwnde mit Verblendschalen aus trocken gestapelten Ziegeln mit besonderem Befestigungssystem (bezeichnet als ClickBrick-System) Zulassungsnummer: Z-17.1-933 Antragsteller: daas ClickBrick bv Terborgseweg 12 7038 EX Zeddam Niederlande Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-17.1-933 regelt zweischaliges Mauerwerk mit
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A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 63. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen und zulssige Schubspannungen fr Trockenmauerwerk Festigkeitsklasse
Grundwert s0 [MN/m2]
zulssige Schubspannung zul t1) [MN/m2]
Z-17.1-373 KLB-Trockenmauerwerk aus KLB-T-Klimaleichtblçcken W3
2 4 6
0,4 0,5 0,7
0,10 sDm £ 0,02 0,10 sDm £ 0,04 0,10 sDm £ 0,06
Z-17.1-836 KLB-Trockenmauerwerk aus KLB-T-Hohlblçcken
2 4 6
0,3 0,5 0,7
0,10 sDm £ 0,02 0,10 sDm £ 0,04 0,10 sDm £ 0,06
Z-17.1-837 KLB-Trockenmauerwerk aus KLB-T-Klimaleichtblçcken SW1
2 4 6
0,4 0,6 0,8
0,10 sDm £ 0,02 0,10 sDm £ 0,04 0,10 sDm £ 0,06
Z-17.1-639 Trockenmauerwerk aus Kalksandstein
20
0,9
0,08 sDm
Z-17.1-916 Trockenmauerwerk aus Rastermauerblçcken aus Kalksandstein
12
0,6
0,08 sDm
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1)
sDm nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5.
Verblendschalen aus trocken gestapelten Ziegeln, die besonders verbunden bzw. gehalten werden. Die Verblendschale wird aus speziell geformten Verblendern im Halbsteinverband als Trockenmauerwerk ausgefhrt werden. Die Form und die Lochanordnung der Verblender sind in Bild 57 dargestellt.
Die Verblender sind mit einer einseitig angeordneten Nut mit einer Breite von 2,7 mm und einer Tiefe von 9,5 mm (siehe Bild 57) versehen. Die Stirnseiten der Verblender sind planparallel geschliffen. Die Verblender werden untereinander in jeder Stoßfuge mit Clips in den Nuten der Steine verbunden.
Bild 57. Ansicht Verblender
Bild 58. Clip
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
161
Bild 59. Vertikalschnitt zweischalige Wand
Die Clips bestehen aus 0,65 mm dickem, kaltgewalztem Blech nach DIN EN 10088-2:1995-08 aus nichtrostendem Stahl der WerkstoffNr. 1.4401 oder 1.4571. Form und Abmessungen der Clips sind in Bild 58 dargestellt. Die Mauerwerksschalen werden mit speziell bearbeiteten Drahtankern mit einem Nenndurchmesser 4 mm aus nichtrostendem Stahl und den zugehçrigen Dbelhlsen miteinander verbunden. Bild 59 zeigt einen Vertikalschnitt der zweischaligen Wand und Bild 60 einen Horizontalschnitt. In Bild 61 ist ein Horizontalschnitt der Eckausbildung dargestellt.
Es drfen nur bestimmte allgemein bauaufsichtlich zugelassene Drahtanker Durchmesser 4 mm und die zugehçrigen Dbelhlsen fr das ClickBrick-System verwendet werden. Eine Zusammenstellung enthlt Tabelle 64. Die Drahtanker sind zustzlich zur einseitigen Ausbildung der Anker fr die Befestigung in der Innenschale gemß der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung auf der anderen Seite mit einer ca. 55 mm langen Profilierung zur Befestigung in den Clips versehen. Bild 62 zeigt beispielhaft einen so ausgebildeten Drahtanker nach der allgemeinen bauaufsicht-
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A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 60. Horizontalschnitt zweischalige Wand
Tabelle 64. Drahtanker Durchmesser 4 mm und zugehçrige Dbelhlsen, die fr das ClickBrick-System verwendet werden drfen Bezeichnung der Verankerung
Zulassungsnummer
Dbel-/Verankerungsart
Verankerungsgrund1)
Reuß-Luftschichtanker
Z-21.2-941
Dbelhlse aus Polyamid
Drahtanker 4 mm mit Einschlaggewinde
Normalbeton Festigkeitsklasse ‡ C12/15 bzw. ‡B 15, Mauerwerk aus ungelochten Vollziegeln oder ungelochten Kalksandsteinen Steinfestigkeitsklasse ‡ 12
BEVER-Dbelanker Typ ZV
Z-21.2-1009
Dbelhlse aus Polyamid
Drahtanker 4 mm mit Einschlaggewinde
Normalbeton Festigkeitsklasse ‡ C12/15 bzw. ‡ B 15, Mauerwerk aus ungelochten Vollziegeln oder ungelochten Kalksandsteinen Steinfestigkeitsklasse ‡ 12
BEVER-Porenbeton- Z-21.2-1546 Luftschichtanker PB 10
Dbelhlse aus Polyamid mit Außengewinde
Drahtanker 4 mm mit aufgerolltem Gewinde2)
Porenbetonmauerwerk Steinfestigkeitsklasse ‡ 4 oder Porenbetonbauteile Festigkeitsklasse ‡ 3,3
H&R Luftschichtdbelanker FD LDZ
Dbelhlse aus Polyamid
Drahtanker 4 mm mit Einschlaggewinde
Normalbeton Festigkeitsklasse ‡ C12/15 bzw. ‡ B 15, Mauerwerk aus ungelochten Vollziegeln oder ungelochten Kalksandsteinen Steinfestigkeitsklasse ‡ 12
1) 2)
Z-21.2-1732
Nhere Angaben sind der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung zu entnehmen. Abweichend von der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung ist statt der Welle zur Verankerung in der Vormauerschale der Anker gerade auszufhren.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
163
Bild 61. Eckausbildung
lichen Zulassung Z-21.2-1009 mit der zustzlichen Profilierung zur Befestigung im Clip.
Ausfhrung Am Fußpunkt jedes zweischaligen Wandabschnittes wird die erste Lage Verblender in einem Mçrtelbett Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2004-03 der Mçrtelgruppe III als Kimmschicht verlegt. Das Anlegen der Kimmschicht muss so erfolgen, dass eine ebene, fluchtgerechte und waagerechte Lagerflche ber die gesamte Wandlnge sichergestellt ist. Vor der Weiterarbeit muss so lange gewartet werden, bis der Mçrtel ausreichend erhrtet ist. Danach werden die Verblender im Halbsteinverband trocken gestapelt, wobei die Steine nicht
knirsch gestoßen werden sollen. Die Breite der Stoßfugen soll 2 mm nicht berschreiten. Dabei ist laufend die planmßig waagerechte und lotrechte Lage der Steine zu kontrollieren. Die Lagerflchen mssen ggf. vor dem Versetzen der nchsten Steinlage abgefegt werden. In jeder Stoßfuge ist ein Clip zur Verbindung der Verblender anzuordnen. Die Clips sind so tief in den Nuten der Steine zu befestigen, dass die darber liegende Steinlage nicht auf diesen „reitet“. Die Anker werden entsprechend dem fr das jeweilige Bauvorhaben erstellten Verankerungsplan gemß Einbauanweisung des Herstellers angeordnet. Der Einbau der Anker muss waagerecht und so erfolgen, dass die Anker auf den Steinen der Ver-
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A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 62. Drahtanker ˘ 4 mm
blendschale zur Einhaltung des Halbsteinverbandes mittig aufliegen (siehe Bilder 59 und 60). Hierzu ist es zu empfehlen, entsprechende, vom Hersteller vorgehaltene Bohrschablonen zu benutzen, mit denen die erforderliche Position der Anker in der Tragschale kennzeichnet werden kann. Der Einbau der Anker und des jeweiligen Befestigungsmittels in der Tragschale haben nach den Bestimmungen der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr das Verankerungssystem (siehe Tabelle 64) zu erfolgen.
Die Anker sind anschließend mit einem Clip in den Nuten der Verblender zu befestigen. Auch hier ist darauf zu achten, dass der Clip so tief in der Nut sitzt, dass die nchste Steinlage nicht auf diesem „reitet“. Die letzten drei Steinlagen sind entsprechend der Einbauanleitung des Herstellers mit einem speziellen Kleber – bezeichnet als ClickBrickFix – zu verkleben. Dies gilt insbesondere fr die letzten drei Giebelschichten, die letzten drei Schichten unterhalb von ffnungen und die Randsteine im Bereich des Dachstuhls.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Durch die Drahtanker darf keine Feuchtigkeit von der Außenschale zur Innenschale gelangen. Dies ist bei Ausfhrung der zweischaligen Außenwnde nur mit Luftschicht durch Aufschieben von geeigneten Abtropfscheiben auf den Ankern in einem Abstand von ca. 5 mm von der Oberflche der Innenschale sicherzustellen. Bei Anordnung einer Wrmedmmung sind kombinierte Befestigungs-/Abtropfscheiben unmittelbar ber der Wrmedmmung anzuordnen.
Entwurf und Bemessung Fr die Anzahl und Anordnung der Drahtanker zur Verbindung der Verblendschale mit der Tragschale gelten die Bestimmungen von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.4.3.1, fr Drahtanker mit Durchmesser 4 mm mit flchenfçrmiger Verankerung. Im Bereich von Ksten und Inseln der Windzone 4 nach DIN 1055-4:2005-03 – Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 4: Windlasten – sind jedoch abweichend stets 7 Anker pro m2 anzuordnen, wobei zustzlich die Gebudehçhe auf Inseln der Nordsee 10 m nicht berschreiten darf. An allen freien Rndern (von ffnungen, an Gebudeecken, entlang von Dehnungsfugen und an den oberen Enden der Verblendschale) sind entsprechend DIN 1053-1:1996-11 zustzlich drei Anker pro m Randlnge anzuordnen. Fr jedes Bauvorhaben ist ein Verankerungsplan zu erstellen, bei dem sichergestellt ist, dass sowohl die in der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Drahtanker festgelegten Randabstnde als auch die planmßige Lage der Anker in der Verblendschale nach den Bildern 59 und 60 eingehalten werden kçnnen. Die erforderlichen Drahtankerlngen fr den jeweiligen Schalenabstand sind so zu bemessen, dass unter Bercksichtigung der Toleranzen der Bauausfhrung bei dem grçßten mçglichen Schalenabstand die Befestigung der Drahtanker in den Nuten der Verblender so erfolgen kann, dass hinter dem Clip mindestens noch 10 mm des profilierten Ankerendes berstehen. Auf die Anordnung von Lftungsçffnungen nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.4.3.2, darf verzichtet werden, wenn am Fußpunkt eines zweischaligen Wandabschnittes, z. B. auch ber ffnungen, durch geeignete konstruktive Maßnahmen sichergestellt ist, dass in den Schalenzwischenraum eingedrungenes Wasser schadensfrei abgefhrt wird. Die Bauart darf im Hinblick auf den Schlagregenschutz bis Beanspruchungsgruppe III (starke Schlagregenbeanspruchung) gemß DIN
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4108-3:2001-07 – Wrmeschutz und EnergieEinsparung in Gebuden; Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise fr Planung und Ausfhrung – verwendet werden. Fr den Schallschutz (Schutz gegen Außenlrm) gilt, sofern ein Nachweis zu erbringen ist, DIN 4109:1989-11 Schallschutz im Hochbau; Anforderungen und Nachweise. Der Rechenwert des bewerteten Schalldmmmaßes ist jedoch ohne Bercksichtigung der Verblendschale nach Beiblatt 1 zu DIN 4109, Abschnitt 2.2, zu ermitteln. ber und seitlich von ffnungen ist der Zwischenraum zwischen Trag- und Verblendschale mit nichtbrennbaren Baustoffen, z. B. durch Ausmauerung, so zu verschließen, dass eine Brandausbreitung ausreichend lang begrenzt wird.
8
Bewehrtes Mauerwerk
8.1
Bewehrung fr bewehrtes Mauerwerk
Bewehrtes Mauerwerk im Sinne der Norm DIN 1053-3:1990-02 ist tragendes Mauerwerk, bei dem die Bewehrung statisch in Rechnung gestellt wird. Die Korrosionsschutzregeln in DIN 1053-3 besagen, dass die Bewehrung in Mauermçrtel nur dann ungeschtzt eingelegt werden darf, wenn das gemauerte Bauteil nur einem dauernd trockenen Raumklima ausgesetzt ist (genauere Definition und weitere Randbedingungen siehe Norm). Ebenso darf die Bewehrung ungeschtzt bleiben, wenn sie unter bestimmten Randbedingungen in betonverfllten Aussparungen gefhrt wird. Liegt beides nicht vor, so ist die Bewehrung durch besondere Maßnahmen gegen Korrosion zu schtzen (z. B. durch Feuerverzinkung oder Kunststoffbeschichtung). Die Verwendbarkeit dieser Schutzmaßnahme ist durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nachzuweisen. Fr die Bewehrung des Mauerwerks ist gerippter Betonstahl nach DIN 488-1 zu verwenden. Soll ein davon abweichender Stahl eingesetzt werden, so bedarf dessen Verwendbarkeit fr bewehrtes Mauerwerk der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Die folgende Bewehrung fr Mauerwerk ist daher zulassungsbedrftig.
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A Baustoffe · Bauprodukte
a) MURFOR-Bewehrungselemente aus nichtrostendem Stahl fr bewehrtes Mauerwerk Zulassungsnummer. Z-17.1-541 Antragsteller: N. V. Bekaert S. A. L. Bekaertstraat 2 8550 Zwevegem Belgien Die MURFOR-Bewehrungselemente bestehen aus austenitischem nichtrostenden Stahl. Sie sind gitterfçrmig ausgebildet mit Lngsstben aus Rippenstahl ˘ 5 mm und Diagonalstben aus glattem Stahl ˘ 3,75 mm (siehe Bild 63). Die Stbe sind untereinander durch Punktschweißung verbunden. Fr Eckausbildungen sowie fr Stçße der Bewehrungselemente sind Zulagestbe ˘ 5 mm vorgesehen, die bei Eckausbildungen entsprechend der positiven oder negativen Momentenbeanspruchung an der Innen- oder Außenkante der Lagerfuge angeordnet werden mssen (siehe Bilder 64 bis 66). In der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung ist darber hinaus die Herstellung sogenannter Sturzhaken geregelt und die Verwendung der MURFOR-Bewehrungselemente zusammen mit den Sturzhaken fr Strze in nichttragenden Verblendschalen aus Ziegelmauerwerk. Bild 67 zeigt die Sturzausbildung mit Sturzhaken.
Bild 63. MURFOR-Bewehrungselemente – Abmessungen
Die Sturzhaken bestehen aus Draht ˘ 2 mm und sind fr die Ausfhrung bewehrter Strze in nichttragenden Verblendschalen aus Ziegelmauerwerk nach DIN 1053-1:1996-11 vorgesehen. Die Sturzausbildung ist in Bild 67 dargestellt. Die Strze drfen nur mit untergehngter Grenadierschicht, die durch die Sturzhaken zu sichern ist, ausgebildet werden. Fr 90 mm dicke Verblendschalen sind Sturzhaken LHK/S 150 und fr 115 mm dicke Verblendschalen Sturzhaken LHKS 175 vorgesehen. Die lichte Weite der Strze darf 3010 mm bei 115 mm dicken Verblendschalen und 2510 mm bei 90 mm dicken Verblendschalen nicht berschreiten. Die Ausfhrung der Strze darf nur in Wandbereichen bis maximal 20 m ber Gelnde erfolgen. Die MURFOR-Bewehrungselemente und Sturzhaken drfen bei Umweltbedingungen entsprechend den Expositionsklassen XC1 bis XC4 sowie XF1 und XA1 gemß DIN 1045-1:2001-07 verwendet werden. Die MURFOR-Bewehrungselemente drfen nur in Normalmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 der Mçrtelgruppe IIa, III oder IIIa eingebettet werden. Hinsichtlich der Berechnung und Ausfhrung wird auf wird auf den Zulassungsbescheid verwiesen.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Bild 64. Stoßausbildung in Ecken mit positivem Biegemoment
Bild 65. Stoßausbildung in Ecken mit negativem Biegemoment
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A Baustoffe · Bauprodukte Bild 66. Lngsstoßausbildung
Bild 67. Sturzausbildung mit Sturzhaken
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
8.2
Strze
Eine bersicht ber die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Strze wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 8.3 gegeben. Nachfolgend werden einige Beispiele ausfhrlicher erlutert. Die Richtlinie fr die Bemessung und Ausfhrung von Flachstrzen aus dem Jahre 1977 wurde unter Federfhrung der Deutschen Gesellschaft fr Mauerwerksbau (DGfM) 2005 berarbeitet (Umstellung auf das Teilsicherheitskonzept). Wegen der im Schlussentwurf (Fassung Mai 2005) enthaltenen von DIN 1045-1 abweichenden Regelungen zum Korrosionsschutz der Bewehrung sollte dieser Entwurf in eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung berfhrt werden. Die ursprngliche Absicht, dies ber eine Verbandszulassung der DGfM zu realisieren, wurde jedoch wieder verlassen. Fr die betroffenen Gruppen bzw. Hersteller wurden inzwischen jeweils eigene Zulassungen erteilt. Der Inhalt wird nachfolgend am Beispiel der Zulassung Nr. Z-17.1-973 wiedergegeben. a) Flachstrze mit bewehrten Zuggurten in Ziegel-Formsteinen Zulassungsnummer: Z-17.1-973 Antragsteller: Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel im Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. Schaumburg-Lippe-Straße 4 53113 Bonn Die Flachstrze bestehen aus vorgefertigten, bewehrten Zuggurten, die im Verbund mit einer çrtlich hergestellten Druckzone aus Mauerwerk oder Beton oder beidem ihre Tragfhigkeit erlangen. Die Zuggurte sind bewehrte Stahlbeton-Fertigteile, die in schalenfçrmigen Ziegel-Formsteinen hergestellt werden. Sie werden mit Breiten von 90 mm bis 240 mm und einer Hçhe von 60 mm, 71 mm oder 113 mm hergestellt. Die Flachstrze drfen nur als Einfeldtrger mit direkter Lagerung an ihrer Unterseite und mit einer grçßten effektiven Sttzweite von 3,00 m verwendet werden. Die Mindestauflagerlnge betrgt 115 mm. Bei Balken-Rippendecken muss im Bereich der Strze zur Lastverteilung ein Stahlbetonbalken angeordnet werden. Eine unmittelbare Belastung der Zuggurte durch Einzellasten ist unzulssig.
169
Es drfen mehrere Zuggurte nebeneinander verlegt werden, wenn die Druckzone in ihrer Breite alle Zuggurte erfasst. Die Breite der Zuggurte muss in der Summe der Wanddicke entsprechen. Die Flachstrze drfen nur in Gebuden mit vorwiegend ruhenden Nutzlasten gemß DIN 1055-3:2006-03 verwendet werden. Die Druckzone wird aus Einsteinmauerwerk im Verband nach DIN 1053-1:1996-11 mit vollstndig vermçrtelten Stoß- und Lagerfugen oder aus Beton mindestens der Festigkeitsklasse C12/15 bzw. LC12/13 – sofern zur Einhaltung der Anforderungen an die Dauerhaftigkeit nach DIN 1045-1:2001-07, Abschnitt 6.2, nicht eine hçhere Betonfestigkeitsklasse erforderlich ist – oder aus Mauerwerk und Beton hergestellt. Die Hçhe der Druckzone muss mindestens 125 mm betragen. Fr die Druckzone aus Mauerwerk mssen die Steine mindestens die Anforderungen an die Druckfestigkeitsklasse 12 erfllen. Es drfen die folgenden Steine fr Mauerwerk mit Normalmauermçrtel verwendet werden: – Voll- oder Hochlochziegel mit Lochung A nach DIN V 105-100:2005-10 bzw. DIN EN 771-1:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-401:2005-06, Tabelle A.1, wobei Hochlochziegel mit versetzten oder diagonal verlaufenden Stegen nur verwendet werden drfen, wenn sie mindestens die Anforderungen an die Druckfestigkeitsklasse 20 erfllen und der Querschnitt keine Griffçffnungen aufweist; – Kalksand-Voll- und -Blocksteine nach DIN V 106:2005-10 bzw. DIN EN 771-2:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-402:2005-06; – Vollsteine und Vollblçcke aus Leichtbeton nach DIN V 18152-100:2005-10 bzw. DIN EN 771-3:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-403:2005-06; – Vollsteine und Vollblçcke aus Beton nach DIN V 18153-100:2005-10 bzw. DIN EN 771-3:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-403:2005-06. Fr die Druckzone drfen auch Kalksand-Lochund -Hohlblocksteine nach DIN V 106:2005-10 bzw. DIN EN 771-2:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-402:2005-06 verwendet werden, wenn sie mindestens die Anforderungen an die Druckfestigkeitsklasse 12 erfllen. Als Mçrtel ist Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2007-03 mindestens der Mçrtelgruppe IIa oder ein Normalmauermçrtel nach DIN EN 998-2:2003-09 mit den in DIN V
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A Baustoffe · Bauprodukte
20000-412:2004-03, Tabelle 1, geforderten Mçrteleigenschaften mindestens fr die Mçrtelgruppe IIa zu verwenden.
Sicherheitskonzept Fr die Bemessung der Flachstrze gilt das in DIN 1055-100:2001-03 festgelegte Sicherheitskonzept mit den in DIN 1045-1:2001-07 genannten bauartspezifischen Festlegungen. Die Teilsicherheitsbeiwerte fr die Einwirkungen und die Kombinationsbeiwerte sind unter Bercksichtigung der in DIN 1045-1:2001-07 genannten bauartspezifischen Festlegungen DIN 1055-100:2001-03 zu entnehmen. Als Teilsicherheitsbeiwerte zur Bestimmung des Tragwiderstands bei stndigen und vorbergehenden Bemessungssituationen sind fr Beton und Mauerwerk gc = gm = 1,5 und fr Betonstahl gs = 1,15 anzusetzen.
Biegetragfhigkeit Die Biegetragfhigkeit der Flachstrze ist nach DIN 1045-1:2001-07 im Grenzzustand der Tragfhigkeit unter Bercksichtigung des nicht proportionalen Zusammenhangs zwischen Spannung und Dehnung nachzuweisen. Bei der Bemessung darf vorausgesetzt werden, dass sich die Dehnungen der einzelnen Fasern des Querschnitts wie ihre Abstnde von der Null-Linie verhalten. Der fr die Bemessung maßgebende Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung darf wie folgt angesetzt werden: – fr Beton und vereinfachend auch fr Mauerwerk entsprechend DIN 1045-1:2001-07, Abschnitt 9.1.6 (1) und (2), wobei fr Mauerwerk der Abminderungsbeiwert a mit 0,85 anzunehmen und die Dehnung eb auf –2 ‰ zu begrenzen ist; – fr Leichtbeton entsprechend DIN 1045-1: 2001-07, Abschnitt 9.1.6 (1) und (2), unter Bercksichtigung von Abschnitt 9.1.6 (4) nach DIN 1045-1 Ber. 1:2002-07; – fr Betonstahl entsprechend DIN 1045-1: 2001-07, Abschnitt 9.2.4, wobei abweichend von Abschnitt 9.2.4 (3) der Norm die Stahldehnung es auf den Wert esu = 0,005 zu begrenzen ist. Die charakteristische Druckfestigkeit – von Beton ist DIN 1045-1:2001-07, Tabelle 9, zu entnehmen, wobei rechnerisch hçchstens die Festigkeit eines Betons C20/25 angenommen werden darf;
– von Leichtbeton ist DIN 1045-1:2001-07, Tabelle 10, zu entnehmen, wobei rechnerisch hçchstens die Festigkeit eines Leichtbetons LC20/22 angenommen werden darf; – von Mauerwerk aus Steinen der Druckfestigkeitsklassen ‡ 12 nach Abschnitt 3.2 (2) darf mit fk = 2,9 N/mm2 angenommen werden; – von Mauerwerk aus Loch- bzw. Hohlblocksteinen der Druckfestigkeitsklassen ‡ 12 nach Abschnitt 3.2 (3) darf mit fk = 2,0 N/mm2 angenommen werden. Bei Druckzonen aus Mauerwerk und Beton drfen beide Baustoffe entsprechend den Dehnungen ihrer Spannungs-Dehnungs-Linien beansprucht werden. Hierbei darf ber Decken oder Ringankern vorhandenes Mauerwerk oder Beton nicht in Rechnung gestellt werden. Die statische Nutzhçhe ist bei der Bemessung rechnerisch auf den Wert d = leff /2,4 zu begrenzen. Dabei ist d leff
die statische Nutzhçhe die effektive Sttzweite
Querkrafttragfhigkeit Im Grenzzustand der Tragfhigkeit ist nachzuweisen: VEd £ VRd Dabei ist VEd der Bemessungswert der einwirkenden Querkraft VRd der Bemessungswert der Querkrafttragfhigkeit Der Bemessungswert der einwirkenden Querkraft ist fr die rechnerische Auflagerlinie zu ermitteln. Fr den Bemessungswert der Querkrafttragfhigkeit gilt: l þ 0; 4 bd VRd ¼ fvdf l 0; 4 Dabei ist fvdf der Bemessungswert der Schubfestigkeit des Flachsturzes mit fvdf = 0,14 N/mm2 l die Schubschlankheit b die Sturzbreite leff d die statische Nutzhçhe mit d £ 2;4 Fr die Schubschlankheit gilt allgemein: l¼
max MEd 0; 6 max VEd d
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
171
Tabelle 65. Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2 fr Zuggurte mit schalenfçrmigen Ziegel-Formsteinen Mindest-
1)
Mindestbreite b in mm Feuerwiderstandsklasse-Benennung1)
Zuggurthçhe h [mm]
Betondeckung cmin [mm]
Schalendicke smin [mm]
F 30-A
F 60-A
F 90-A
F 120-A
71
15
15
(115)
(115)
(115)
–
113
20
15
115
115
175 (115)
–
Die ( )-Werte gelten fr Strze mit 3-seitigem Putz nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10. Auf den Putz an der Sturzunterseite kann bei Anordnung von vermçrtelten Stahlzargen oder Holzzargen verzichtet werden.
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
Dabei ist max MEd max VEd
der Bemessungswert des grçßten Biegemoments der zugehçrige Bemessungswert der grçßten Querkraft
Bei Gleichlast gilt fr die Schubschlankheit vereinfacht: l¼
leff 0; 6 4d
Wenn Einzellasten die einwirkende Querkraft beeinflussen, ist ein genauer Nachweis der Querkrafttragfhigkeit erforderlich.
Verankerung der Bewehrung Die Verankerung der Bewehrung ist nach DIN 1045-1:2001-07 nachzuweisen. Hierbei darf das Versatzmaß mit a1 = 0,75 · d angesetzt werden. Ist der mit dieser Annahme nach DIN 1045-1: 2001-07, Gleichung (148), ermittelte Bemessungswert der zu verankernden Zugkraft am Endauflager Fsd grçßer als der an der Stelle des grçßten Biegemomentes vorhandene, darf die von der Bewehrung am Endauflager aufzunehmende Zugkraft angesetzt werden mit: Fsd ¼
max MEd z
Dabei ist max MEd z
Bemessungswert des Biegemomentes der innere Hebelarm
Es drfen die Bemessungswerte der Verbundspannung fr gute Verbundbedingungen nach DIN 1045-1:2001-07, Tabelle 25, angesetzt werden. Fr Leichtbeton sind diese Werte mit dem Faktor h1 nach DIN 1045-1, Tabelle 10, zu multiplizieren.
Die Rissbreitenbeschrnkung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit darf bei Flachstrzen, die nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bemessen und ausgefhrt werden, als erfllt angesehen werden, wenn die Querschnittsflche der Bewehrung des Zuggurtes nicht weniger als 0,05 % des wirksamen Flachsturz-Querschnittes betrgt, der sich aus dem Produkt der statischen Nutzhçhe d und der Breite b bestimmt. Bei Flachstrzen, die nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bemessen und ausgefhrt werden, darf im Allgemeinen davon ausgegangen werden, dass die vertikale Durchbiegung weder die ordnungsgemße Funktion noch das Erscheinungsbild des Flachsturzes selbst oder angrenzender Bauteile beeintrchtigt. Die Biegeschlankheit betrgt mit den nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung zulssigen Abmessungen leff/d < 20.
Brandschutz Fr die Einstufung von Flachstrzen in Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2:1977-09 gilt Tabelle 65, sofern nicht fr das Mauerwerk nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5, eine grçßere Breite erforderlich ist. b) Flachstrze mit Zuggurten aus bewehrtem Beton oder Leichtbeton Zulassungsnummer: Z-17.1-976 Antragsteller: Bundesverband Leichtbeton e. V. Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
172
A Baustoffe · Bauprodukte
Die Zuggurte sind bewehrte Stahlbeton-Fertigteile, die ohne schalenfçrmige MauerwerksFormsteine hergestellt werden (siehe Bild 68). Fr die Druckzone aus Mauerwerk drfen folgende Vollsteine und Vollblçcke mindestens der Druckfestigkeitsklasse 12 verwendet werden:
a) fr Mauerwerk mit Normalmauermçrtel in den Lager- und Stoßfugen – Vollsteine und Vollblçcke aus Leichtbeton nach DIN V 18152-100:2005-10 bzw. DIN EN 771-3:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-403:2005-06;
Bild 68. Flachstrze mit 175 mm und 240 mm hohen Zuggurten aus bewehrtem Beton oder Leichtbeton (Z-17.1-976)
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
– Vollsteine und Vollblçcke aus Beton nach DIN V 18153-100:2005-10 bzw. DIN EN 771-3:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-403:2005-06; b) fr Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel in den Lagerfugen und Normalmauermçrtel in den Stoßfugen – Plan-Vollsteine und Plan-Vollblçcke aus Leichtbeton oder Beton nach allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen mit Nut-/ Federanordnung an den Stirnflchen; c) fr Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel in den Lager- und Stoßfugen – Plan-Vollsteine und Plan-Vollblçcke aus Leichtbeton oder Beton nach allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen mit ebenen Stirnflchen. Als Mçrtel ist Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2007-03 mindestens der Mçrtelgruppe IIa oder ein Normalmauermçrtel nach DIN EN 998-2:2003-09 mit den in DIN V 20000-412:2004-03, Tabelle 1, geforderten Mçrteleigenschaften mindestens fr die Mçrtelgruppe IIa zu verwenden. Bei Verwendung von Plansteinen ist fr die Herstellung der Lagerfugen bzw. Stoßfugen der in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung geregelte Dnnbettmçrtel zu verwenden. Die Ausfhrung der Stoßfugenvermçrtelung von Steinen mit Nut-/Federanordnung an den Stirnflchen hat jedoch stets mit Normalmauermçrtel zu erfolgen. c) Porenbeton-Flachstrze W Zulassungsnummer: Z-17.1-634 Antragsteller: Bundesverband Porenbeton Entenfangweg 15 30419 Hannover Die Porenbeton-Flachstrze bestehen aus einem Zuggurt oder zwei nebeneinanderliegenden Zuggurten aus bewehrtem, dampfgehrtetem Porenbeton der Festigkeitsklasse 4,4 in den Rohdichteklassen 0,55, 0,60, 0,65 und 0,70 sowie deren einoder mehrlagiger bermauerung aus PorenbetonPlansteinen der Festigkeitsklasse ‡ 2 oder Kalksandplansteinen der Festigkeitsklasse ‡ 12; anstelle einer reinen Planstein-bermauerung darf die Druckzone auch aus Plansteinen und Beton oder allein Beton mindestens der Festigkeitsklasse C12/15 bestehen. Die aus Zuggurten und einer bermauerung aus Porenbeton- bzw. Kalksand-Plansteinen bzw. aus
173
einer Betondruckzone zusammengesetzten Flachstrze haben eine Breite von 115 mm bis 365 mm (Sturzbreite gleich Wanddicke), eine Gesamthçhe von 250 mm bis 875 mm bzw. von mindestens 265 mm (bei einer Betondruckzone) sowie eine Lnge von hçchstens 3,0 m (lichte Weite der berdeckten ffnung £ 2,50 m). Zuggurte mit einer Breite von 100 mm drfen, wenn sie allein eingesetzt werden, nur fr nichttragende innere Trennwnde verwendet werden. Bei Expositionsklassen XC3 (ausgenommen Bauwerke wie offene Hallen); XC4; XD1 bis XD3, XS1 bis XS3, XF1 bis XF4, XA1 bis XA3, XM1 bis XM3 nach DIN 1045-1:2001-07, Tabelle 3, drfen die Flachstrze nur dann verwendet werden, wenn sie durch geeignete Maßnahmen zustzlich geschtzt werden. Die Schutzmaßnahmen sind auf die Art der Einwirkung abzustimmen (z. B. Beschichtung bei erhçhter CO2-Konzentration); sie mssen auf Dauer eine Beeintrchtigung der den Standsicherheits- sowie Wrmeschutznachweisen zugrundeliegenden Sturzeigenschaften (fr Porenbeton und Bewehrung) verhindern. Die Bewehrung der Zuggurte ist in den Bildern 69 (Zuggurte Typ A) und 70 (Zuggurte Typ B) dargestellt. Als Bewehrung werden jeweils zwei geschweißte Leitern aus Bewehrungsdraht der Stahlsorte BSt 500 G nach DIN 488-4:1986-06 mit einem Korrosionsschutz oder aus nichtrostendem Stahl der Werkstoffnummer 1.4003, glatt oder profiliert nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Nr. Z-1.4-130 – Nichtrostender Betonstahl in Ringen oder als gerichtete Stbe mit den Werkstoffnummern 1.4003 und 1.4462 mit Durchmessern von 4 bis 14 mm – verwendet. d) ELMCO-Ripp Bewehrungssystem fr Strze aus bewehrtem Mauerwerk Zulassungsnummer: Z-17.1-602 Antragsteller: Elmenhorst Bauspezialartikel GmbH & Co. KG Osterbrooksweg 85 22869 Schenefeld Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt die Herstellung des ELMCO-Ripp-Bewehrungssystems aus austenitischem oder austenitisch-ferritischem nichtrostenden Stahl und dessen Verwendung als horizontale Bewehrung nach DIN 1053-3:1990-02 – Mauerwerk; bewehrtes Mauerwerk – in der untersten Lagerfuge von nichttragenden Strzen aus Ziegelmauerwerk
174
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 69. Bewehrte Porenbeton-Flachstrze W, Zuggurt Typ A
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Bild 70. Bewehrte Porenbeton-Flachstrze W, Zuggurt Typ B
175
176
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 71. Sturz mit ELMCO-Ripp Bewehrungssystem
Bild 72. Bewehrungselemente
(Vormauer- bzw. Verblendschalen) mit einer Dicke von 90 bis 115 mm. Die lichte Weite der Strze betrgt bei 115 mm breiten Strzen hçchstens 3010 mm und bei 90 mm breiten Strzen hçchstens 2510 mm. Ihre Hçhe betrgt mindestens 250 mm zuzglich einer unter der Bewehrung liegenden Grenadierschicht mit einer Hçhe von 240 mm, Rollschicht mit einer Hçhe von 115 mm oder Luferschicht mit einer Hçhe von 71 mm. Das ELMCO-Ripp-Bewehrungssystem besteht aus dem ELMCO-Ripp-Bewehrungselement, den dazugehçrigen Klemmbgeln (Unter- und Oberbgel) und Drahtankern zur Vernadelung der Grenadier- oder Rollschicht bzw. Drahtstiften bei einer Luferschicht zwischen den abgehngten Unterbgeln (siehe Bild 71). Das ELMCO-Ripp-Bewehrungselement ist leiterfçrmig ausgebildet mit Lngsstben und rechtwinklig dazu angeordneten Querstben Ø 4 mm (siehe Bild 72). Die Stbe sind miteinander durch Punktschweißung verbunden. Die systemzugehçrigen Klemmbgel werden aus 2 mm dickem und 3,5 mm breitem Flachdraht hergestellt und sind an ihren offenen Enden mit Haken zur Fixierung am ELMCO-Ripp-Bewehrungselement ausgestattet. Die Mauerwerksstrze bestehen aus Vormauerziegeln oder Klinkern nach DIN V 105-100: 2005-10 mindestens der Druckfestigkeitsklasse 12, die mit Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2007-03 der Mçrtelgruppe IIa vermauert werden. Die statisch erforderliche Sturz-
hçhe muss mindestens 3 Schichten ber der Bewehrungsfuge umfassen. Unter der Bewehrungsfuge kann eine Grenadierschicht, Rollschicht oder Luferschicht angeordnet werden. Die Grenadierschicht, Rollschicht oder Luferschicht unter dem Bewehrungselement wird durch Unter- und Oberbgel und durch eine zustzliche Vernadelung mit 250 mm langen Edelstahldrahtankern, bei einer Luferschicht mit 50 mm langen Edelstahldrahtstiften, gesichert (siehe Bild 73).
Bild 73. Sicherung der unteren Steinlage
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Die Oberbgel (Klemmbgel) werden in der ber der Bewehrung liegenden Luferschicht in jede Stoßfuge eingesetzt. Die Unterbgel werden bei einer Grenadier- oder Rollschicht in jede dritte senkrechte Fuge, der unter der Bewehrung angeordneten Steinlage, d. h. im Abstand von maximal 25 cm, eingesetzt. Bei einer Luferschicht werden die Unterbgel in jeder senkrechten Fuge angeordnet. Das ELMCO-Ripp-Bewehrungssystem darf nach DIN 1053-3:1990-02 fr Strze nur in Vormauerbzw. Verblendschalen mit einer Dicke von 90 mm bis 115 mm eingesetzt werden. Die Strze drfen nicht durch weitere Lasten außer Eigenlasten beansprucht werden. Das ELMCO-Ripp-Bewehrungssystem darf bei Umweltbedingungen entsprechend den Expositi-
177
onsklassen XC4, XD1, XS1, XF1 und XA1 gemß DIN 1045-1:2001-07 verwendet werden. e) Kalksandstein-Fertigteilstrze Zulassungsnummer: Z-17.1-932 Antragsteller: Kalksandsteinwerk Bienwald Schencking GmbH & Co. KG An der L 540 76767 Hagenbach Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt die Herstellung von vorgefertigten, schlaff bewehrten Kalksandstein-Fertigteilstrzen mit geschlossenem Bewehrungskanal in der Zugzone (siehe Bild 74) und die Verwendung dieser Fertigteilstrze in Mauerwerk im Dnnbettverfahren
Bild 74. Kalksandstein-Fertigteilstrze – Maße und Bewehrungsanordnung
178
A Baustoffe · Bauprodukte
(Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel) nach DIN 1053-1:1996-11 aus Kalksand-Plansteinen oder Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen. Die Fertigteilstrze bestehen aus Kalksandvollsteinen der Druckfestigkeitsklasse 20 in der Rohdichteklasse 1,8; 2,0 oder 2,2 mit einem kreisrunden Loch, Durchmesser 70 mm bis 73 mm (siehe Bild 75). Die Kalksandvollsteine werden mit einem speziellen Dnnbettmçrtel – bezeichnet als „KSMontagemçrtel 800.35“– vollfugig so vermçrtelt, dass sich ein durchgehender Lochkanal, in dem die Bewehrung der Strze angeordnet ist, ergibt (siehe Bild 74). Die Fertigteilstrze werden mit einer Breite von 115 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm, 240 mm oder 300 mm (Sturzbreite gleich Wanddicke) und einer Hçhe von 248 mm, 298 mm, 373 mm, 498 mm oder 623 mm hergestellt. Zwischenhçhen sind mçglich. Die Sturzlngen (einschließlich Auflagerlnge) betragen 1000 mm, 1125 mm, 1250 mm, 1375 mm und 1500 mm. Die Fertigteilstrze werden im Werk gefertigt und auf der Baustelle mit einer Versetzhilfe eingebaut. Die Fertigteilstrze drfen nur als Einfeldtrger mit direkter Lagerung an ihrer Unterseite verwendet werden. Sie drfen nur durch Gleichstreckenlasten belastet werden. Die Mindestauflagerlnge betrgt 115 mm; d. h. die Strze eignen sich fr lichte ffnungsweiten £ 1270 mm. Die Fertigteilstrze drfen nur in Gebuden mit vorwiegend ruhenden Verkehrslasten gemß
DIN 1055-100:2001-03, Abschnitt 3.1.2.4.2, verwendet werden. Die Strze sind nur fr die Verwendung in Umweltbedingungen gemß Expositionsklasse XC1 nach DIN 1045-1:2001-07 geeignet. f) Wienerberger Flachstrze Zulassungsnummer: Z-17.1-900 Antragsteller: Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover Die Zuggurte sind bewehrte Stahlbeton-Fertigteile, die in schalenfçrmigen Ziegel-Formsteinen mit oder ohne Wrmedmmung hergestellt werden. Zuggurte ohne Wrmedmmung werden mit Breiten von 90 mm bis 200 mm und einer Hçhe von 60 mm, 71 mm oder 113 mm hergestellt. Zuggurte mit Wrmedmmung (siehe Bild 76) werden mit einer Breite von 300 mm oder 365 mm und einer Hçhe von 113 mm hergestellt. Es drfen mehrere Zuggurte nebeneinander verlegt werden, wenn die Druckzone in ihrer Breite alle Zuggurte erfasst. Die Breite der Zuggurte muss in der Summe der Wanddicke entsprechen. Zuggurte mit Wrmedmmung drfen entsprechend ihrer Breite in mindestens 300 mm bzw. 365 mm dicken Wnden verwendet werden. Bei Wanddicken grçßer 365 mm drfen Zuggurte mit Wrmedmmung zusammen mit mindestens 90 mm breiten Zuggurten ohne Wrmedmmung eingesetzt werden. Die Flachstrze drfen nur in Gebuden mit vorwiegend ruhenden Nutzlasten gemß DIN 1055-3:2006-03 verwendet werden. g) MOSO-Lochband als Bewehrung fr Strze aus Mauerwerk Zulassungsnummer: Z-17.1-603 Antragsteller: Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2a 32139 Spenge
Bild 75. Kalksandstein-Fertigteilstrze Ausbildung Kalksandsteine
Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt die Herstellung des MOSO-Bewehrungssystems aus austenitischem oder austenitisch-ferritischem nichtrostenden Stahl und dessen Verwendung als horizontale Bewehrung nach DIN 1053-3:1990-02 in der untersten Lagerfuge von nichttragenden Strzen aus Ziegelmauerwerk (Vormauer- bzw. Verblendschalen) mit einer Dicke von 90 mm bis 115 mm.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
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Bild 76. Wienerberger Wrmedmmstrze
Die lichte Weite der Strze betrgt hçchstens 2510 mm; ihre Hçhe betrgt mindestens 5 Schichten NF zuzglich einer unter der Bewehrung liegenden Grenadierschicht mit einer Hçhe von 240 mm (siehe Prinzipdarstellung Bild 77) oder Rollschicht mit einer Hçhe von 115 mm. Das Bewehrungssystem besteht aus dem MOSOLochband und dazugehçrigen MOSO-Lochbandbgeln (siehe Bild 78) oder aus dem MOSOLochband und dazugehçrigen MOSO-Wellbgeln (siehe Bild 79), Drahtankern zur Vernadelung der Grenadierschicht bzw. Rollschicht zwischen den abgehngten MOSO-Lochbandbgeln bzw. MOSO-Wellbgeln und zustzlichen Bgeln aus Rundstahl oder Haken mit Wellung zur Rckverankerung des MOSO-Lochbandes im darberliegenden Mauerwerk (siehe Bild 80). Das MOSO-Lochband besteht aus 0,5 mm dickem Blech und ist 50 mm breit. Es hat zwei parallel angeordnete Lochreihen mit einem Loch-
durchmesser 13 mm. Die Lochprgung ist einseitig ausgewçlbt. Die Mauerwerksstrze bestehen aus Vormauerziegeln oder Klinkern nach DIN V 105-100: 2005-10 mindestens der Druckfestigkeitsklasse 12, die mit Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2007-03 der Mçrtelgruppe IIa vermauert werden. Die statisch erforderliche Sturzhçhe muss mindestens 5 Schichten NF ber der Bewehrungsfuge umfassen. Unter der Bewehrungsfuge kann eine Grenadieroder Rollschicht angeordnet werden. Die Grenadier- oder Rollschicht unter dem MOSO-Lochband wird durch abgehngte MOSO-Lochbandbgel oder MOSO-Wellbgel und durch eine zustzliche Vernadelung der untergehngten Steine mit 250 mm langen Edelstahldrahtankern gesichert. Die MOSO-Lochbandbgel bzw. die MOSOWellbgel werden in jede dritte senkrechte Fuge der unter dem MOSO-Lochband angeordneten
180
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 77. Sturz mit MOSOLochband und MOSO-Lochbandbgeln im Einbauzustand
Bild 78. MOSO-Lochband und MOSO-Lochbandbgel
Bild 79. MOSO-Wellbgel
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
181
Grenadier- oder Rollschicht, d. h., im Abstand von maximal 250 mm, eingesetzt (siehe Bild 77). Bei Strzen mit lichten Weiten ‡ 1,51 m werden in der ber dem MOSO-Lochband liegenden Luferschicht in den Stoßfugen Bgel aus Rundstahl oder Haken mit Wellung mit einem Durchmesser 3 mm zur Rckverankerung des MOSOLochbandes im darberliegenden Mauerwerk eingesetzt (siehe Bild 80). Das MOSO-Bewehrungssystem darf nach DIN 1053-3:1990-02 fr Strze nur in Vormauerbzw. Verblendschalen mit einer Dicke von 90 mm bis 115 mm eingesetzt werden. Die Strze drfen nicht durch weitere Lasten außer Eigenlasten beansprucht werden. Das MOSO-Bewehrungssystem darf bei Umweltbedingungen entsprechend den Expositionsklassen XC4, XD1, XS1, XF1 und XA1 gemß DIN 1045-1:2001-07 verwendet werden.
9
Ergnzungsbauteile
9.1
Mauerfuß-Dmmelemente
a) Kalksand-Wrmedmm-Ausgleichselemente „KIMMEX-12“ und „KIMMEX-20“ fr Kalksandstein-Mauerwerk Zulassungsnummer: Z-17.1-875 Antragsteller: Baustoffwerke Horsten GmbH & Co. KG Hohemoor 59 26446 Friedeburg-Horsten Die Wrmedmm-Ausgleichselemente dienen neben dem Hçhenausgleich der Wrmedmmung im unteren und/oder oberen Bereich des Mauerwerks. Durch den Einbau dieser Elemente werden Wrmebrcken im Bereich von Decken und aufgehendem Mauerwerk vermieden. Die Wrmedmm-Ausgleichselemente werden mit Hçhen von 113 mm bis 175 mm, Breiten von 115 mm bis 240 mm und einer Lnge von 498 mm hergestellt. Die Elemente sind entsprechend ihrer Breite in Mauerwerkswnden mit gleicher Wanddicke zu verwenden. Die Wrmedmm-Ausgleichselemente drfen nur fr Einsteinmauerwerk verwendet werden. Fr tragendes Mauerwerk drfen Voll-, Loch-, Block- und Hohlblocksteine nach DIN V 106-1: 2003-02 und Normalmçrtel nach DIN V 18580: 2004-03 der Mçrtelgruppe IIa oder III und Plansteine nach DIN V 106-1:2003-02 und Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 oder ein fr die Vermauerung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein
Bild 80. Rckverankerung des MOSO-Lochbandes in der Druckzone mit Bgeln
bauaufsichtlich zugelassener Dnnbettmçrtel verwendet werden. Wrmedmm-Ausgleichselemente der Druckfestigkeitsklasse 20 – KIMMEX-20 – drfen außerdem fr Mauerwerk aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Planelementen verwendet werden, wenn in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Planelemente die Verwendung der WrmedmmAusgleichselemente gesondert geregelt ist. Als Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit drfen fr die Wrmedmm-Ausgleichselemente „KIMMEX 12“ „KIMMEX 20“
l = 0,27 W/(m · K) und l = 0,33 W/(m · K)
in Rechnung gestellt werden. b) Kalksand-Wrmedmmsteine (bezeichnet als „KS-ISO-Kimmsteine“) fr Kalksandstein-Mauerwerk Zulassungsnummer: Z-17.1-961 Antragsteller: BMO KS-Vertrieb BIELEFELD-MNSTEROSNABRCK GmbH & Co. KG Averdiekstraße 9 49078 Osnabrck Die KS-ISO-Kimmsteine werden mit einer Hçhe von 113 mm, 123 mm, 150 mm oder 175 mm, Breiten von 115 mm bis 365 mm und einer Lnge
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A Baustoffe · Bauprodukte
von 498 mm hergestellt. Die Steine sind entsprechend ihrer Breite in Mauerwerkswnden mit gleicher Wanddicke zu verwenden. Die Kalksand-Wrmedmmsteine werden als Vollsteine mit Druckfestigkeiten entsprechend Druckfestigkeitsklasse 12, 16 oder 20 und einer Brutto-Trockenrohdichte entsprechend der Rohdichteklasse 1,2 nach DIN V 106:2005-10 hergestellt. Die Kalksand-Wrmedmmsteine dienen neben dem Hçhenausgleich der Wrmedmmung im unteren und/oder oberen Bereich des Mauerwerks. Die Kalksand-Wrmedmmsteine drfen nur fr Einsteinmauerwerk verwendet werden. Fr tragendes Mauerwerk drfen Kalksand-Voll-, Loch,- Block- und Hohlblocksteine bzw. Kalksand-Plansteine nach DIN V 106:2005-10 oder nach DIN EN 771-2:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-402:2005-06 und Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2007-03 der Mçrtelgruppe IIa oder III bzw. Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2007-03 oder ein fr die Vermauerung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein bauaufsichtlich zugelassener Dnnbettmçrtel verwendet werden. Die Kalksand-Wrmedmmsteine drfen außerdem fr Mauerwerk aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Planelementen verwendet werden, wenn in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Planelemente die Verwendung der KalksandWrmedmmsteine gesondert geregelt ist. Fr die Kalksand-Wrmedmmsteine darf als richtungsunabhngiger Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l = 0,33 W/(m · K) in Rechnung gestellt werden. c) FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente fr Mauerwerk aus Kalksandoder Porenbeton-Plansteinen sowie Vormauer- und Verblendschalen Zulassungsnummer Z-17.1-829 Antragsteller: Deutsche FOAMGLAS GmbH Landstraße 27–29 42781 Haan Die FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente bestehen aus geschumtem Glas mit geschlossenzelliger Struktur (Schaumglas) und sind zur Vermeidung von Wrmebrcken fr die Verwendung am Fußpunkt von Mauerwerk aus Kalksandvoll- und Kalksandblocksteinen oder Kalksand-Plansteinen oder Porenbeton-Plansteinen sowie am Fußpunkt nichttragender Außen-
schalen von zweischaligen Außenwnden nach DIN 1053-1:1996-11 zugelassen. Sie werden aus Schaumglasblçcken mit spezieller Zusammensetzung zugeschnitten. Die Oberflche der zugeschnittenen Schaumglaskçrper wird allseitig mit einer ca. 0,3 mm dicken Bitumenbeschichtung versehen, wobei zur Stabilisierung im Bereich der spteren Lagerflchen (oben und unten) ein Glasfaservliesstoff eingearbeitet wird. Schaumglas wurde bisher blicherweise nur als Dmmstoff verwendet. Erstmals wurden Schaumglasplatten als planmßig belastetes Bauteil fr die Wrmedmmung unter Fundamentplatten im Oktober 2000 zugelassen (Zulassungsnummer Z-23.34-1059). Die Weiterentwicklung der Rezepturen und besondere Verarbeitung ermçglicht nun auch die Verwendung fr tragende Zwecke im Mauerwerksbau; dies gilt aber nur, den spezifischen Eigenschaften des Baustoffes geschuldet, innerhalb der folgenden, im Zulassungsbescheid festgelegten Anwendungsbedingungen. Die Wrmedmmelemente drfen nur in der untersten Schicht von tragendem oder aussteifendem Mauerwerk bzw. nichttragenden Außenschalen von zweischaligen Außenwnden nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit und nur bei Wohngebuden mit maximal zwei Vollgeschossen (einschließlich ausgebautes Dachgeschoss) mit oder ohne Kellergeschoss verwendet werden. Die Wrmedmmelemente drfen nur fr Einsteinmauerwerk verwendet werden. Fr das tragende Mauerwerk drfen nur Kalksandvoll- und Kalksandblocksteine (Lochanteil £ 15 %) nach DIN V 106-1 und Normalmçrtel nach DIN V 18580 der Mçrtelgruppe IIa oder III oder Kalksand-Plansteine nach DIN V 106-1 mit einem Lochanteil £ 15 % und Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580 oder Porenbeton-Plansteine nach DIN V 4165 und Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580 verwendet werden. Fr die Ausfhrung nichttragender Außenschalen von zweischaligen Außenwnden gilt DIN 1053-1:1996-11. Die Wrmedmmelemente drfen insbesondere nicht in Wnden, die dauerhaft horizontale Lasten (z. B. Erddrucklasten) aufnehmen mssen, verwendet werden. Die zulssigen Einbausituationen sind in den Bildern 81 bis 86 dargestellt; fr Wnde, an die brandschutztechnische Anforderungen gestellt werden, sind zustzlich die Ausfhrungen im Abschnitt Brandschutz zu beachten.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung 1 2 3 4
FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelement Kellerdecke (hier Stahlbeton) bzw. Grndungsplatte Mauerwerk Vormauer- oder Verblendschale
5 6 7 8
Porenbeton-Mauerwerk Wrmedmmung/Trittschalldmmung Estrich Erdreich
Bild 81. Einbau in einschaligen Außenwnden mit Wrmedmmverbundsystem
Bild 82. Einbau in der Hintermauerschale von zweischaligen Außenwnden
Bild 83. Einbau in der Vormauerschale von zweischaligen Außenwnden
Bild 84. Einbau in einschaligen Außenwnden mit Putz
Bild 85. Einbau in einschaligen Innenwnden
Bild 86. Einbau in zweischaligen Innenwnden (Haustrennwnden)
183
184
A Baustoffe · Bauprodukte
Die Nennmaße der FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente sind (L/B/H in mm): 450 / 115, 175, 240 / 50, 115. Die Elemente drfen entsprechend ihrer Breite in Mauerwerkswnden mit 115 mm, 175 mm oder 240 mm Dicke verwendet werden. Die Wrmedmmelemente erfllen hinsichtlich der Hçhentoleranzen sowie Ebenheit und Parallelitt der Lagerflchen die Anforderungen an Plansteine und kçnnen daher direkt mit Mauerwerk im Dnnbettverfahren bermauert werden. Die Rohdichte der beschichteten Elemente variiert in Abhngigkeit von der Elementbreite und -hçhe zwischen 210 und 220 kg/m3, die KurzzeitDruckfestigkeit betrgt im Mittel mindestens 3,5 N/mm2, Einzelwerte drfen nicht kleiner als 2,8 N/mm2 sein.
Ausfhrung Das Mauerwerk ist stets als Einsteinmauerwerk auszufhren. Beim Einbau ist darauf zu achten, dass die FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente entsprechend ihrer Kennzeichnung (mit Glasvlieseinlage kaschierte Oberflchen unten und oben) angeordnet werden. Beschdigte Elemente drfen nicht eingebaut werden. Zum Lngenausgleich drfen die FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente mit geeigneten Gerten auf Passelemente abgelngt werden. Die Passelemente mssen jedoch mindestens 200 mm lang sein und drfen nicht aneinandergereiht werden. Bei Mauerwerk im Dickbettverfahren sind die FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente in einem Mçrtelbett aus Normalmçrtel nach DIN V 18580 der Mçrtelgruppe IIa oder III (entsprechend der Mçrtelguppe des aufgehenden Mauerwerks) knirsch aneinander zu versetzen. Bei Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen oder Porenbeton-Plansteinen im Dnnbettverfahren sind die FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente in einem Mçrtelbett aus Normalmçrtel nach DIN V 18580 der Mçrtelgruppe III knirsch aneinander zu versetzen. Die Elemente sind sorgfltig hinsichtlich ihrer Lage, insbesondere bezglich einer ebenen und ber der gesamten Geschossflche waagerechten Lagerflche fr das Plansteinmauerwerk auszurichten. Schlitze oder Aussparungen drfen in FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen nicht ausgefhrt werden. Berechnung Der Nachweis der Standsicherheit darf nur mit dem vereinfachten Nachweisverfahren nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6, gefhrt werden.
Tabelle 66. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen – Mauerwerk mit FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen Festigkeitsklasse der Mauersteine
Grundwert s0 der zulssigen Druckspannung [MN/m2] Normalmçrtel der Mçrtelgruppe
2 ‡4
IIa
III
0,5
0,5
Dnnbettmçrtel
0,6
0,6
Die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen von tragendem Mauerwerk mit FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente sind in Abhngigkeit von der Festigkeitsklasse der Mauersteine im aufgehenden Mauerwerk Tabelle 66 zu entnehmen. Die in Tabelle 66 angegeben Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen fr Normalmçrtel gelten auch als Hçchstwert der zulssigen Auflagerpressung bei Einbau der FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente in der Außenschale von zweischaligem Mauerwerk gemß Bild 83. Fr die Ermittlung der Knicklnge darf nur eine zweiseitige Halterung der Wnde in Rechnung gestellt werden; dabei darf eine Abminderung der Knicklnge nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.7.2, Punkt a) nicht angenommen werden; es gilt hk = hs. Eine Erhçhung der zulssigen Druckspannungen nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.3, ist nicht zulssig; es gelten auch in diesen Fllen die sonst zulssigen Druckspannungen. Beim Spannungsnachweis darf als Wanddicke die Gesamtdicke d der Wand angesetzt werden (d = Breite der Wrmedmmelemente). Bei Mauerwerk, das rechtwinklig zu seiner Ebene belastet wird, drfen Biegezugspannungen nicht in Rechnung gestellt werden. Ist ein rechnerischer Nachweis der Aufnahme dieser Belastung erforderlich, so darf eine Tragwirkung nur senkrecht zu den Lagerfugen unter Ausschluss von Biegezugspannungen angenommen werden. Sollte ein Schubnachweis der Wnde nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, erforderlich sein, ist zul t mit 0,02 MN/m2 in Rechnung zu stellen. Bei der Beurteilung eines Gebudes hinsichtlich des Verzichtes auf einen rechneri-
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
185
schen Nachweis der rumlichen Steifigkeit gemß DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.4, ist diese geringe Schubtragfhigkeit zu beachten, wenn Wnde mit den FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen zur Gebudeaussteifung herangezogen werden. Bei Gebuden in Erdbebengebieten der Zonen 3 und 4 nach DIN 4149-1:1981-04 drfen Wnde mit den Wrmedmmelementen grundstzlich nicht fr die Gebudeaussteifung bercksichtigt werden.
schiedenen Bauteile zu ermitteln. Fr die TeilSchalldmmmaße gilt Tabelle 67. Bei zweischaligen Konstruktionen nach den Bildern 82, 83 und 86 darf das bewertete Schalldmmmaß R'w,R, nach Beiblatt 1 von DIN 4109:1989-11 ermittelt werden, wobei das so ermittelte Schalldmmmaß bei Konstruktionen nach den Bildern 82 und 86 um 2 dB abzumindern ist. Gnstigere Werte sind durch Eignungsprfung nach DIN 4109:1989-11 nachzuweisen.
Wrmeschutz Fr den rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes gilt fr das aufgehende Mauerwerk ber den FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit des entsprechenden Mauerwerks ohne Wrmedmmelemente (z. B. nach DIN V 4108-4:2002-02). Fr den Nachweis von Wrmebrcken darf als Wrmeleitfhigkeit der FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente l = 0,0580 W/(m K) in Ansatz gebracht werden.
Brandschutz Schaumglas selbst ist gemß DIN 4102-4: 1994-03 ein nichtbrennbarer Baustoff (Baustoffklasse A1 nach DIN 4102-1:1998-05 bzw. erfllt die Anforderungen an die Brandverhaltensklasse (Euroklasse) A1 nach DIN EN 13501-1:2002-06. Das Brandverhalten der FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente (mit Bitumen beschichtete Schaumglaskçrper) entspricht der Baustoffklasse B2 nach DIN 4102-1:1998-05 bzw. der Brandverhaltensklasse E nach DIN EN 13501-1:2002-06. Aus diesem Grunde ist bei der Einstufung von hiermit ausgersteten Wnden die Klassifizierung „mit brennnbaren Bestandteilen“ erforderlich. Eine Klassifizierung bis in die Feuerwiderstandsklasse F 30 von 115 mm dicken raumabschließenden, tragenden und nichttragenden Wnden nach DIN 4102-4:1994-03 geht bei Einbau von FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen nicht verloren, wenn der Einbau der Elemente entsprechend den Anlagen 2 bis 7 der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (Bilder 81 bis 86) erfolgt. Fr ‡ 175 mm dicke raumabschließende, tragende und nichttragende Wnde gilt dies bis zu einer Feuerwiderstandsklasse F 60. Mindestens 175 mm dicke, tragende und nichttragende raumabschließende Schalen zweischaliger Haustrennwnde nach Anlage 7 der Zulassung (Bild 86) erfllen die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 90, wenn die Wrmedmmelemente durch einen mineralischen (nichtbrennbaren) Estrich mindestens 25 mm hoch berdeckt sind (OK Estrich – 25 mm = OK Wrmedmmelement). Eine Klassifizierung bis in die Feuerwiderstandsklasse F 30 von 115 mm dicken nichtraumabschließenden, tragenden und nichttragenden Wnden sowie nichtraumabschließenden, tragenden und nichttragenden Wandabschnitten bzw. Pfeilern nach DIN 4102-4:1994-03 geht bei Einbau von FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen nicht verloren, wenn der Einbau
Schallschutz Sofern Anforderungen an den Schallschutz gestellt werden, ist fr das Mauerwerk mit den FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen DIN 4109:1989-11 maßgebend. Wegen der geringen Rohdichte der Elemente ist jedoch eine unmittelbare Anwendung der Norm nicht mçglich; es sind daher die folgenden zustzlichen Regelungen zu beachten. Fr einschaliges Mauerwerk mit FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen nach den Bildern 81, 84 und 85 ist unter Bercksichtigung der FOAMGLAS Perinsul-SL Elemente das resultierende Schalldmmmaß R'w,R,res. nach Abschnitt 11 von DIN 4109:1989-11 aus den Teilflchen und Teil-Schalldmmmaßen der ver-
Tabelle 67. Teil-Schalldmmmaße fr Mauerwerk mit FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelementen Bauteil Porenbeton- bzw. Kalksandsteinmauerwerk FOAMGLAS Perinsul-SL Wrmedmmelelement
Bauteilbreite
TeilSchalldmmmaß
–
nach Tabelle 1 Beiblatt 1 von DIN 4109
115 mm
29 dB
‡ 175 mm
30 dB
186
A Baustoffe · Bauprodukte
der Elemente entsprechend den Anlagen 2 bis 7 der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (Bilder 81 bis 86) erfolgt – die Wrmedmmelemente entsprechend den Anlagen 2 bis 6 (Bilder 81 bis 85) so angeordnet werden, dass Oberkante Wrmedmmelement < Oberkante Estrich ist oder – eine mindestens 15 mm dicke Bekleidung der FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente aus nichtbrennbaren Baustoffen (z. B. Putz, Gipskartonplatten, bei Außenwnden nach den Anlagen 2 und 3 der Zulassung (Bilder 81 und 82) auf der Außenseite auch Mineralwolle mit einem Schmelzpunkt ‡ 1000 C als Wrmedmmung) vorgesehen wird. Fr ‡ 175 mm dicke nichtraumabschließende, tragende und nichttragende Wnde sowie nichtraumabschließende, tragende und nichttragende Wandabschnitte bzw. Pfeiler gilt dies bis zu einer Feuerwiderstandsklasse F 60. Die Bekleidung muss an den Wnden mechanisch befestigt werden. Die Benennung der Wnde bei Einbau der FOAMGLAS Perinsul SL Wrmedmmelemente lautet: F 30-AB, F 60-AB bzw. F 90-AB nach DIN 4102-2. Die Verwendung der Wrmedmmelemente in Brandwnden nach DIN 4102-3:1977-09 ist unzulssig. d) Kalksand-Wrmedmmsteine (bezeichnet als „KS-ISO-Kimmsteine“) fr Kalksandstein-Mauerwerk Zulassungsnummer Z-17.1-960 Antragsteller: Kalksandstein-Werk Wemding GmbH Harburger Straße 100 86650 Wemding Die Kalksand-Wrmedmmsteine werden mit einer Hçhe von 113 mm oder 123 mm, Breiten von 115 mm bis 365 mm und einer Lnge von 498 mm hergestellt. Die Steine sind entsprechend ihrer Breite in Mauerwerkswnden mit gleicher Wanddicke zu verwenden. Die Kalksand-Wrmedmmsteine werden als Vollsteine mit Druckfestigkeiten entsprechend Druckfestigkeitsklasse 12, 16 oder 20 und einer Brutto-Trockenrohdichte entsprechend der Rohdichteklasse 1,2 nach DIN V 106:2005-10 hergestellt. Die Kalksand-Wrmedmmsteine dienen neben dem Hçhenausgleich der Wrmedmmung im unteren und/oder oberen Bereich des Mauerwerks.
Die Kalksand-Wrmedmmsteine drfen nur fr Einsteinmauerwerk verwendet werden. Fr tragendes Mauerwerk drfen Kalksand-Voll-, Loch,- Block- und Hohlblocksteine bzw. Kalksand-Plansteine nach DIN V 106:2005-10 oder nach DIN EN 771-2:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-402:2005-06 und Normalmauermçrtel nach DIN V 18580:2007-03 der Mçrtelgruppe IIa oder III bzw. Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2007-03 oder ein fr die Vermauerung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein bauaufsichtlich zugelassener Dnnbettmçrtel verwendet werden. Die Kalksand-Wrmedmmsteine drfen außerdem fr Mauerwerk aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Planelementen verwendet werden, wenn in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Planelemente die Verwendung der KalksandWrmedmmsteine gesondert geregelt ist. Fr die Kalksand-Wrmedmmsteine darf als richtungsunabhngiger Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l = 0,33 W/(m · K) in Rechnung gestellt werden. e) Wrmedmmelement „Schçck Novomur“ fr Mauerwerk aus Kalksandsteinen und Vollziegeln sowie Vormauer- und Verblendschalen Zulassungsnummer Z-17.1-709 Antragsteller: Schçck Bauteile GmbH Vimbucher Straße 2 76534 Baden-Baden (Steinbach) Die Wrmedmmelemente dienen der Wrmedmmung im unteren und/oder oberen Bereich des Mauerwerks. Durch den Einbau dieser Elemente werden Wrmebrcken im Bereich von Decken und aufgehendem Mauerwerk vermieden. Die Wrmedmmelemente haben eine Hçhe von 113 mm, eine Breite von 115 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm oder 240 mm und eine Lnge von 750 mm. Bild 87 zeigt das Dmmelement fr die Wanddicke 175 mm. Die Elemente sind entsprechend ihrer Breite in Mauerwerkswnden mit 115 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm oder 240 mm Dicke zu verwenden. Die Wrmedmmelemente drfen nur fr Einsteinmauerwerk verwendet werden. Fr das tragende Mauerwerk drfen nur Kalksandvoll- und Kalksandblocksteine (Lochanteil £ 15 %) oder Vollziegel mindestens der Steinfestigkeitsklasse 12 und Normalmauermçrtel der
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
187
Bild 87. „Schçck Novomur“ Dmmelement des Typs 20-17,5
Mçrtelgruppe IIa oder III oder Kalksand-Plansteine mit einem Lochanteil £ 15 % mindestens der Steinfestigkeitsklasse 12 und Dnnbettmçrtel verwendet werden. Die Wrmedmmelemente drfen in der untersten und/oder obersten Schicht von tragendem oder aussteifendem Mauerwerk und am Fußpunkt nichttragender Außenschalen von zweischaligen Außenwnden nur im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit eingesetzt werden. Die Wrmedmmelemente drfen nicht eingebaut werden bei bewehrtem Mauerwerk nach DIN 1053-3:1990-02 und bei Schornsteinmauerwerk. Die tragende Struktur der Wrmedmmelemente wird aus Leichtbeton hergestellt.
Die Polystyrol-Formteile sind schwerentflammbar (Baustoffklasse DIN 4102-B1) aus Polystyrol-Partikelschaum nach DIN EN 13163: 2001-10. Fr sie ist ein Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit von l = 0,040 W/(m · K) nachgewiesen.
Berechnung Der Nachweis der Standsicherheit darf nur mit dem vereinfachten Nachweisverfahren nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6, gefhrt werden. Fr die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen gilt Tabelle 68. Fr die Ermittlung der Knicklnge darf nur eine zweiseitige Halterung der Wnde in Rechnung gestellt werden. Eine Erhçhung der zulssigen Druckspannungen nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.3, ist
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A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 68. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen Festigkeitsklasse der Kalksandsteine bzw. Vollziegel
Grundwert s0 der zulssigen Druckspannung in MN/m2 fr Mauerwerk mit Normalmçrtel der Mçrtelgruppe
Dnnbettmçrtel
IIa
III
12
1,6
1,6
1,8
16
1,7
1,7
2,1
20
1,9
1,9
2,4
28
1,9
1,9
2,4
nicht zulssig; es gelten auch in diesen Fllen die sonst zulssigen Druckspannungen. Als Hçchstwert der zulssigen Auflagerpressung bei Einbau der Wrmedmmelemente in der Außenschale von zweischaligem Mauerwerk sind 1,0 MN/m2 in Rechnung zu stellen. Beim Schubnachweis der Wnde nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, drfen fr zul t nur 50 % des sich aus Gleichung (6 a) – mit s0HS fr unvermçrtelte Stoßfugen – fr das verwendete Mauerwerk ergebenden Wertes und nur 50 % des sich fr max t fr das verwendete Mauerwerk ergebenden Wertes, jedoch hçchstens 0,1 MN/m2, in Rechnung gestellt werden. Bei Gebuden in Erdbebengebieten der Zonen 2 und 3 nach DIN 4149-1:2005-04 drfen Wnde mit den Wrmedmmelementen nicht fr die Gebudeaussteifung bercksichtigt werden.
Wrmeschutz Fr den rechnerischen Nachweis des Wrmeschutzes gilt fr das aufgehende Mauerwerk ber Wrmedmmelementen der Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit des entsprechenden Mauerwerks ohne Wrmedmmelemente (z. B. nach DIN V 4108-4). Brandschutz Die Klassifizierung F 30 – F 90 von raumabschließenden Mauerwerkswnden nach DIN 4102-2:1977-09 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bauteile, Begriffe, Anforderungen und Prfungen – bzw. DIN 4102-4 geht bei Einbau der Wrmedmmelemente nicht verloren, wenn folgende Brandschutzmaßnahmen ausgefhrt werden:
– Einbau der Elemente innerhalb des Deckenaufbaues, sodass OK Element £ OK Estrich (Brandverhaltensklasse A) ist oder – beidseitiges Verputzen der Elemente mit mindestens 15 mm dickem Putz gemß DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10 oder – beidseitiges Anordnen von mindestens 12,5 mm dicken Gipskarton-Feuerschutzplattenstreifen (GKF) nach DIN 18180: 1989-09 mindestens elementhoch. Alternativ kçnnen der Putz oder die GipskartonFeuerschutzplattenstreifen einseitig durch Verblendmauerwerk ersetzt werden. Die Klassifizierung F 30 – F 90 von nichtraumabschließenden Mauerwerkswnden nach DIN 4102-2:1977-09 bzw. DIN 4102-4 geht bei Einbau der Wrmedmmelemente nicht verloren. Brandschutztechnische Zusatzmaßnahmen sind nicht erforderlich. Die Benennung der Wnde bei Einbau der Wrmedmmelemente lautet: F 30-AB, F 60-AB bzw. F 90-AB nach DIN 4102-2. Fr tragende Pfeiler und tragende nichtraumabschließende Wandabschnitte (Lnge < 1 m) ist eine Feuerwiderstandsklasse nicht nachgewiesen. Die Verwendung der Wrmedmmelemente in Brandwnden nach DIN 4102-3:1977-09 ist unzulssig. f) Wrmedmmelement (bezeichnet als Schçck Novomur light) fr Mauerwerk aus Kalksandsteinen und Vollziegeln sowie Vormauer- und Verblendschalen Zulassungsnummer Z-17.1-749 Antragsteller: Schçck Bauteile GmbH Vimbucher Straße 2 76534 Baden-Baden (Steinbach) Die Wrmedmmelemente „Schçck Novomur light“ nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung entsprechen hinsichtlich der Verwendung und den Abmessungen denen nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-17.1-709, jedoch handelt es sich um leichtere Elemente mit entsprechend geringerer Druckfestigkeit und somit geringeren Werten der zulssigen Druckspannungen bei vergleichbarem aufgehenden Mauerwerk. Fr die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen gilt Tabelle 69. Beim Schubnachweis der Wnde nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, ist zul t mit 0,03 MN/m2 in Rechnung zu stellen.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Tabelle 69. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen
189
Die Isomur plus-Elemente bestehen aus einer mineralischen, zementgebundenen Tragstruktur
und Polystyrol-Hartschaum. Die Bilder 88 und 89 zeigen die Dmmelemente fr die Wanddicke 150 mm und 240 mm. Die Elemente dienen der Wrmedmmung im unteren und/oder oberen Bereich des Mauerwerks. Sie haben eine Hçhe von 113 mm, eine Nennbreite von 115 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm oder 240 mm und eine Lnge von 600 mm. Die Elemente sind entsprechend ihrer Nennbreite in Mauerwerkswnden mit 115 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm oder 240 mm Dicke zu verwenden. Die Wrmedmmelemente drfen nur fr Einsteinmauerwerk verwendet werden. Fr das tragende Mauerwerk drfen nur Kalksandvoll- und Kalksandblocksteine (Lochanteil £ 15 %) oder Vollziegel mindestens der Steinfestigkeitsklasse 12 und Normalmçrtel der Mçrtelgruppe IIa oder III oder Kalksand-Plansteine mit einem Lochanteil £ 15 % mindestens der Steinfestigkeitsklasse 12 und Dnnbettmçrtel entsprechend den Bestimmungen dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung verwendet werden. Die Isomur plus-Elemente drfen nur in der untersten und/oder obersten Schicht von tragendem oder aussteifendem Mauerwerk im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit eingesetzt werden,
Bild 88. Isomur plus-Element 20-15
Bild 89. Isomur plus-Element 20-24
Festigkeitsklasse der Kalksandsteine bzw. Vollziegel
‡ 12
Grundwert s0 der zulssigen Druckspannung in MN/m2 Mauerwerk mit Normalmauermçrtel der Mçrtelgruppe IIa
III
1,0
1,0
Dnnbettmçrtel
1,2
g) Wrmedmmelemente (bezeichnet als Isomur plus-Elemente 20-11.5; 20-15, 20-17.5, 20-20 bzw. 20-24) fr Mauerwerk aus Kalksandvollsteinen und Vollziegeln sowie Vormauer- und Verblendschalen Zulassungsnummer Z-17.1-811 Antragsteller: Stahlton Bauteile AG Riesbachstraße 57 8008 Zrich Schweiz
190
A Baustoffe · Bauprodukte
jedoch nicht in Wnden, die dauerhaft Erddrucklasten aufnehmen mssen. Die Isomur plus-Elemente drfen nicht eingebaut werden bei bewehrtem Mauerwerk nach DIN 1053-3:1990-02 und bei Schornsteinmauerwerk. Zur Erzielung hoher Druckfestigkeiten der Elemente wird ein speziell zusammengesetzter Leichtbeton mit einer Druckfestigkeit von 55 N/mm2 verwendet. Die hiermit hergestellten Elemente weisen Druckfestigkeiten entsprechend Steinfestigkeitsklasse 20 auf.
Berechnung Fr die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen gilt Tabelle 70. Fr einen Schubnachweis der Wnde mit Isomur plus-Elementen nach DIN 1053-1: 1996-11, Abschnitt 6.9.5, drfen fr zul t bzw. fr max t 0,10 MN/m2 in Rechnung gestellt werden, sofern nicht fr das verwendete Mauerwerk ein geringerer Wert nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, maßgebend wird. Bei Gebuden in Erdbebengebieten der Zonen 2 und 3 nach DIN 4149-1:2005-04 drfen Wnde mit Isomur plus-Elementen nicht fr die Gebudeaussteifung bercksichtigt werden. Wrmeschutz Bei der typischen Einbausituation – Wrmedmmelemente ber der Kellerdecke im Fußbereich aufgehenden Kalksandsteinmauerwerks mit Wrmedmmverbundsystem – drfen die Isomur plus-Elemente fr wrmeschutztechnische Nachweise nherungsweise als ideal homogen aufgebaute Elemente mit einem richtungsunabhngigen Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit l = 0,245 W/(m K) angenommen werden. Fr abweichende Einbausituationen oder genaue-
Tabelle 70. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen Festigkeitsklasse der Kalksandsteine bzw. Vollziegel
Grundwert s0 der zulssigen Druckspannung in MN/m2 Normalmçrtel der Mçrtelgruppe
Dnnbettmçrtel
IIa
III
12
1,6
1,6
1,8
16
1,7
1,7
2,1
‡ 20
1,9
1,9
2,4
re Betrachtungen ist eine dreidimensionale Berechnung durchzufhren, wobei als Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit fr den Leichtbeton l = 0,44 W/(m K) und als Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit fr das Polystyrol-Formteil l = 0,040 W/(m K) zugrunde zu legen sind.
Brandschutz Die Klassifizierung F 30 – F 90 von raumabschließenden Mauerwerkswnden nach DIN 4102-2:1977-09 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bauteile, Begriffe, Anforderungen und Prfungen – bzw. DIN 4102-4 geht bei Einbau von Isomur plus-Elementen nicht verloren, wenn folgende Brandschutzmaßnahmen ausgefhrt werden: – Einbau der Elemente innerhalb des Deckenaufbaues, sodass OK Element £ OK Estrich (Brandverhaltensklasse A) oder – beidseitiges Verputzen der Elemente mit mindestens 15 mm dickem Putz gemß DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10. Alternativ kann der Putz bei Außenwnden auf der Außenseite auch durch Mineralwolle mit einem Schmelzpunkt ‡ 1000 C als Wrmedmmung oder durch Verblendmauerwerk ersetzt werden. Die Klassifizierung F 90 nach DIN 4102-2: 1977-09 von mindestens 175 mm dicken, raumabschließenden Außenwnden geht ebenfalls nicht verloren, wenn der Einbau der Isomur plus-Elemente nur am Wandfuß und innerhalb des Deckenaufbaues so erfolgt, dass OK Element < OK Estrich (Brandverhaltensklasse A) und auf der Außenseite ein Wrmedmmverbundsystem mit mindestens schwerentflammbarem Dmmstoff aufgebracht ist. Die Klassifizierung F 30 – F 90 von nichtraumabschließenden Mauerwerkswnden nach DIN 4102-2:1977-09 bzw. DIN 4102-4 geht bei Einbau der Wrmedmmelemente nicht verloren. Brandschutztechnische Zusatzmaßnahmen sind nicht erforderlich. Die Benennung der Wnde bei Einbau der Isomur plus-Elemente lautet: F 30-AB, F 60-AB bzw. F 90-AB nach DIN 4102-2. Fr tragende Pfeiler und tragende nichtraumabschließende Wandabschnitte (Lnge < 1 m) ist eine Feuerwiderstandsklasse nicht nachgewiesen. Die Verwendung von Isomur plus-Elementen in Brandwnden ist unzulssig.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
h) Wrmedmmsteine der Festigkeitsklasse 20 (bezeichnet als Silka Therm) fr Kalksandstein-Mauerwerk Zulassungsnummer Z-17.1-927 Antragsteller: Xella Deutschland GmbH Dr. -Hammacher-Straße 49 47119 Duisburg Die Wrmedmmsteine bezeichnet als „Silka Therm“ sind Vollsteine der Druckfestigkeitsklasse 20 mit beim Deutschen Institut fr Bautechnik hinterlegten Angaben zu den Ausgangsstoffen und zur Zusammensetzung. Sie dienen neben dem Hçhenausgleich der Wrmedmmung im unteren und/oder oberen Bereich des Mauerwerks. Die Wrmedmmsteine werden mit einer Hçhe von 113 mm, 125 mm, 150 mm oder 175 mm, Breiten von 115 mm bis 240 mm und einer Lnge von 498 mm hergestellt. Die Steine sind entsprechend ihrer Breite in Mauerwerkswnden mit gleicher Wanddicke zu verwenden. Die Wrmedmmsteine drfen nur fr Einsteinmauerwerk verwendet werden. Fr tragendes Mauerwerk drfen Voll-, Loch-, Block- und Hohlblocksteine nach DIN V 106-1:2003-02, DIN V 106:2005-10 oder DIN EN 771-2:2003/A1:2005 in Verbindung mit DIN V 20000-402:2005-06 und Normalmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 bzw. DIN EN 998-2: 2003-09 in Verbindung mit DIN V 20000-412: 2004-03 der Mçrtelgruppe IIa oder III oder Plansteine nach DIN V 106-1:2003-02, DIN V 106: 2005-10 oder DIN EN 771-2:2003/A1:2005 in Verbindung mit DIN V 20000-402:2005-06 und Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 oder ein fr die Vermauerung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Plansteinen allgemein bauaufsichtlich zugelassener Dnnbettmçrtel verwendet werden. Die Wrmedmmsteine drfen außerdem fr Mauerwerk aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Kalksand-Planelementen verwendet werden, wenn in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Planelemente die Verwendung der Wrmedmmsteine gesondert geregelt ist.
Berechnung Fr die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen gelten die Werte von DIN 1053-1: 1996-11, Tabelle 4 a bzw. 4 b, fr das verwendete Mauerwerk, jedoch hçchstens die Werte fr Steinfestigkeitsklasse 20.
191
Fr einen Schubnachweis von tragendem Mauerwerk mit den Wrmedmmsteinen nach dieser allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung gelten in Abhngigkeit von der Art des verwendeten Mauerwerks die Bestimmungen von DIN 1053-1: 1996-11, Abschnitt 6.9.5 bzw. 7.9.5 (fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung), wobei jedoch fr max t bzw. bRZ hçchstens die Werte fr Steinfestigkeitsklasse 20 in Rechnung gestellt werden drfen.
Wrmeschutz Als Bemessungswert der Wrmeleitfhigkeit darf fr die Wrmedmmsteine l = 0,33 W/(m · K) in Rechnung gestellt werden.
Brandschutz Die Klassifizierung von raumabschließenden und nichtraumabschließenden Mauerwerkswnden sowie Pfeilern und nichtraumabschließenden Wandabschnitten nach DIN 4102-2:1977-09 – Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bauteile, Begriffe, Anforderungen und Prfungen – bzw. DIN 4102-4 geht bei Einbau der Wrmedmmsteine nicht verloren. Die Klassifizierung von Brandwnden nach DIN 4102-3:1977-09 bzw. DIN 4102-4 geht bei Einbau der Wrmedmmsteine ebenfalls nicht verloren. i) Mauerwerk aus Planhochlochziegeln WS14, WS15, WS12 CORISO und WS13 CORISO im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge Zulassungsnummer Z-17.1-883 Antragsteller: UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen In dieser Zulassung fr Planziegelmauerwerk ist als Besonderheit das Wandlager Schçck Tromur zum Einbau am Wandfuß der Wnde zur akustischen Verbesserung der Schalllngsleitung geregelt (siehe Bilder 90 und 91). Die Planhochlochziegel WS14, WS15, WS12 CORISO und WS13 CORISO sind bereits im Abschnitt 2.1.1 und 2.1.2 behandelt. Bei Planhochlochziegeln mit der Bezeichnung WS12 CORISO und WS13 CORISO werden die Lochungen zur Verbesserung der Wrmedmmung vollstndig mit einer Dmmstofffllung aus loser Mineralwolle – bezeichnet als unipor CORISO Mineralgranulat – hergestellt. Planhochlochzie-
192
A Baustoffe · Bauprodukte
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Planziegel WS Deckenplatte Außenputz Innenputz Deckenabstellstein Wrmedmmung Trittschalldmmung Estrich (nichtbrennbar) Anlegemçrtel maxit mur 935 Dnnbettmçrtel maxit 900 D Schçck TROMUR Randdmmstreifen £ 5 mm mindestens normalentflammbar > 5 mm nichtbrennbar
Bild 90. Schçck TROMUR mit Deckenrandabmauerung
1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12
Planziegel WS Deckenplatte Außenputz Innenputz Wrmedmmung Trittschalldmmung Estrich (nichtbrennbar) Anlegemçrtel maxit mur 935 Dnnbettmçrtel maxit 900 D Schçck TROMUR Randdmmstreifen £ 5 mm mindestens normalentflammbar > 5 mm nichtbrennbar
Bild 91. Schçck TROMUR ohne Deckenrandabmauerung
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
gel mit der Bezeichnung WS14 und WS15 haben keine Dmmstofffllung. Bei dem Wandlager Schçck Tromur handelt es sich um beschichtete 6 mm dicke Bahnen, die aus polyurethangebundenen Gummigranulaten bestehen, und zur akustischen Verbesserung der Schalllngsleitung am Wandfuß eingebaut werden. Wnde mit Schçck Tromur drfen nur fr tragendes oder aussteifendes Mauerwerk im Anwendungsbereich gemß den in DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.1, bestimmten Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit und nur in maximal 4 Vollgeschossen bereinander verwendet werden. Schçck Tromur wird als Bahnenware in Rollenform geliefert. In der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung werden Anforderungen an die Maße und Beschaffenheit, das Flchengewicht, die Druckspannung bei 10 % Stauchung, die Zugfestigkeit und Bruchdehnung, das Brandverhalten, das LangzeitKriechverhalten und die Emission flchtiger und schwer flchtiger organischer Verbindungen gestellt.
Berechnung Das Wandlager Tromur darf in maximal 4 Vollgeschossen bereinander eingebaut werden. Der Wandaufbau muss den Bildern 90 und 91 entsprechen. Die Auflagertiefe der Decke muss mindestens die halbe Wanddicke betragen. Das Wandlager Tromur darf nicht in Wnden verwendet werden, die dauerhaft horizontale Lasten (z. B. Erddrucklasten) aufnehmen mssen. Außerdem darf das Wandlager Tromur nicht bei frei auskragenden Wandscheiben zum Einsatz kommen. Aneinander angrenzende Wandquerschnitte, bei denen die eine Wand mit und die andere Wand ohne Tromur am Wandfuß ausgefhrt werden, sind als Stumpfstoß oder eingebundener Stumpfstoß auszufhren. Zusammengesetzte Querschnitte durch eine Verzahnung oder eine anderweitige kraftschlssige Verbindung in vertikaler Richtung sind zu vermeiden. Bei Einbau des Wandlagers Tromur darf der Nachweis der Standsicherheit nur mit dem vereinfachten Verfahren nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6, gefhrt werden. Beim Nachweis der vertikalen Tragfhigkeit gilt fr die Knicklnge der Wand hk = hs. Fr den Faktor k3 nach DIN 1053-1-1996-11, Abschnitt 6.9.1, gilt zustzlich
193
Tabelle 71. Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen Festigkeitsklasse der Planhochlochziegel
Grundwert s0 der zulssigen Druckspannung MN/m2 ohne Tromur
mit Tromur
10
1,3
0,8
12
1,6
1,0
16
2,0
1,0
k3
a d
Hierbei ist a Auflagertiefe der Decke d Wanddicke Fr die Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen gilt Tabelle 71. Bei Wnden mit Tromur darf beim Schubnachweis nach DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.9.5, zul t mit 0,03 MN/m2 in Rechnung gestellt werden. Bei der Beurteilung eines Gebudes hinsichtlich des Verzichtes auf einen rechnerischen Nachweis der rumlichen Steifigkeit gemß DIN 1053-1: 1996-11, Abschnitt 6.4, ist die geringere Schubtragfhigkeit zu beachten.
Brandschutz Die Klassifizierung F 30-A bzw. F 90-A geht bei Einbau des Wandlagers Schçck Tromur nicht verloren, wenn der Einbau des Wandlagers innerhalb des Decken- bzw. Fußbodenaufbaus entsprechend den Bildern 90 und 91erfolgt. Die Klassifizierung Brandwand geht bei Einbau des Wandlagers Tromur nicht verloren, wenn der Einbau des Wandlagers innerhalb des Deckenbzw. Fußbodenaufbaus entsprechend den Bildern 90 und 91 erfolgt. Der Estrich muss nichtbrennbar (Baustoffklasse DIN 4102-A nach DIN 4102-1:1998-05 oder Klasse A1 bzw. Klasse A2-s1, d0 nach DIN EN 13501-1:2007-05) sein. Dies gilt bis zu einem Ausnutzungsfaktor a2 = 1,0 bezogen auf die Grundwerte der zulssigen Druckspannungen „mit Tromur“. Ausfhrung Beim Einbau des Wandlagers Schçck Tromur im Fußpunkt der Wand ist zunchst auf der Rohdecke, der Wrmedmmung und ggf. der De-
194
A Baustoffe · Bauprodukte
ckenrandabmauerung (siehe Bilder 90 und 91) eine 10 bis 25 mm dicke Ausgleichsschicht mit dem in der Zulassung ebenfalls geregelten Anlegemçrtel maxit mur 935 so aufzubringen, dass eine planebene Lagerflche fr das Wandlager Schçck Tromur und das Planziegelmauerwerk entsteht. Das Mçrtelbett ist genau in der Breite des Wandlagers herzustellen bzw. entsprechend an der Außenkante vollfugig abzuschneiden. Nach dem Abbinden des Anlegemçrtels maxit mur 935 nach ca. 30 Minuten ist der Dnnbettmçrtel 900 D auf den abgebundenen Anlegemçrtel aufzutragen und danach die Schçck TromurBahn so einzulegen, dass sie bndig mit der Außenkante des Mauerwerks abschließt. Auf der Schçck Tromur-Bahn ist dann wieder der Dnnbettmçrtel 900 D aufzutragen und das Planziegelmauerwerk wie blich zu errichten. Das Wandlager Schçck Tromur muss an der Wandinnenseite ca. 2 cm berstehen und darf nicht berputzt werden.
9.2
Anker zur Verbindung der Mauerwerksschalen von zweischaligem Mauerwerk
Eine bersicht ber die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Anker wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 9.2 gegeben. Nachfolgend werden vier Zulassungen ausfhrlicher erlutert, die als Beispiel auch fr die anderen erteilten Bescheide stehen. a) „Multi-Luftschichtanker“ fr zweischaliges Mauerwerk Zulassungsnummer: Z-17.1-633 Antragsteller: BEVER Gesellschaft fr Befestigungsteile Verbindungselemente mbH Auf dem niedern Bruch 12 57399 Kirchhundem-Wrdinghausen Die „Multi-Luftschichtanker“ sind zugelassen fr die Verbindung von Außen- und Innenschalen von zweischaligen Außenwnden mit Luftschicht oder mit Luftschicht und Wrmedmmung oder mit Kerndmmung nach DIN 1053-1:1996-11. Der „Multi-Luftschichtanker“ wird aus 0,5 mm dickem kaltgewalztem Blech bzw. Band aus nichtrostendem Stahl, Werkstoff-Nr. 1.4401, 1.4571 oder 1.4362, nach DIN EN 10088-2: 1995-08 hergestellt. Er hat einen profilierten,
mit durchgestanzten ffnungen versehenen Flachstahlbereich, der in der Innenschale angeordnet wird und 90 mm in die Lagerfuge einbindet. Das andere Ende des „Multi-Luftschichtanker“ ist aus dem Hohlquerschnitt des Ankerschaftes gepresst und mit seitlichen, halbkreisfçrmigen Ausstanzungen versehen. Dieser Teil wird in der Außenschale mindestens 60 mm tief verankert. Der mittlere Schalenabstand des Mauerwerks darf 100 mm nicht unterschreiten. Die „Multi-Luftschichtanker“ drfen nur fr Wandbereiche bis zu einer Hçhe von 20 m ber Gelnde verwendet werden. Die „Multi-Luftschichtanker“ drfen fr die Verbindung von a) nichttragenden Außenschalen (Verblendschalen oder geputzte Vormauerschalen) aus – Mauerziegeln (Vormauerziegel, Klinker) nach DIN V 105-1:2002-06 oder – Kalksandsteinen (Vormauersteine und Verblender) nach DIN V 106-2:2003-02 und – Normalmçrtel der Mçrtelgruppe IIa nach DIN V 18580:2004-03 und b) tragenden Innenschalen (Hintermauerschalen) aus – Vollziegeln und Hochlochziegeln nach DIN V 105-1:2002-06 – Leichthochlochziegeln nach DIN V 105-2:2002-06 – Kalksandsteinen nach DIN V 106-1:2003-02 – Hohlblçcken aus Leichtbeton nach DIN V 18151:2003-10 (mit einer Dicke der Außenlngsstege ‡ 50 mm) – Vollsteinen und Vollblçcken aus Leichtbeton nach DIN V 18152:2003-10 – Hohlblçcken aus Beton nach DIN V 18153:2003-10 (mit einer Dicke der Außenlngsstege von 50 mm) oder – Vollsteinen und Vollblçcken aus Beton nach DIN V 18153:2003-10 und – Normalmçrtel der Mçrtelgruppe IIa oder III nach DIN V 18580:2004-03 oder – Leichtmçrtel der Gruppe LM 21 oder LM 36 nach DIN V 18580:2004-03
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
oder aus – Kalksand-Plansteinen nach DIN V 106-1:2003-02 oder – Porenbeton-Plansteinen nach DIN V 4165:2003-06 und – Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 oder aus – allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Steinen oder Elementen mit einer Elementhçhe bis 625 mm, wenn die Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk und die Verwendung dieser Anker in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Steine oder Elemente geregelt ist,
195
Tabelle 72. Mindestanzahl der Anker je m2 Wandflche Mindestanzahl 1
mindestens, sofern nicht Zeile 2 oder 3 maßgebend
5
2
Wandbereich hçher als 12 m ber Gelnde oder Abstand der Mauerwerksschalen ber 120 mm bis 150 mm
7
3
Wandbereich nicht hçher als 12 m ber Gelnde und Abstand der Mauerwerksschalen ber 150 mm bis 170 mm
9
verwendet werden. Abweichend von DIN 1053-1:1996-11 drfen die „Multi-Luftschichtanker“ verwendet werden fr maximale Schalenabstnde bis 170 mm (je nach Ankertyp und Ankerlnge). Fr die Mindestanzahl der Anker je m2 Wandflche gilt Tabelle 72. Die zulssigen Schalenabstnde sind in Abhngigkeit von der Lnge der Anker in Tabelle 73 angegeben. Die „Multi-Luftschichtanker“ drfen nur dort verwendet werden, wo ein waagerechter Einbau zwischen den Mauerwerksschalen mçglich ist. Bei Mauerwerk im Dnnbettverfahren soll die Fugendicke mindestens 2 mm betragen, sodass die Verankerungsteile vollstndig in Mçrtel eingebettet werden kçnnen.
b) Drahtanker mit Durchmesser 4 mm fr zweischaliges Mauerwerk mit Schalenabstnden grçßer 150 mm bis 200 mm Zulassungsnummer: Z-17.1-825 Antragsteller: BEVER Gesellschaft fr Befestigungsteile Verbindungselemente mbH Auf dem niedern Bruch 12 57399 Kirchhundem-Wrdinghausen In der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung sind zwei Arten von Ankern (Maueranker und Dbelanker) geregelt. Die Maueranker sind Drahtanker ˘ 4 mm nach DIN 1053-1:1996-11 und sind fr die Veranke-
Tabelle 73. Zulssige Schalenabstnde Lnge der Anker mm
3)
115 mm
90 mm2)
150 bis 170
80 bis 60
80 bis 60
300
130 bis 150
80 bis 60
80 bis 60
110 bis 130
80 bis 60
80 bis 60
100 bis 110
90 bis 80
–3)
100
60
60
250 2)
Ankereinbindung in der Außenschale mm bei einer Dicke der Außenschale von
320
280
1)
Schalenabstand1) mm
Der Grçßtwert darf an keiner Stelle berschritten werden. Die Fugen der Sichtflchen sind bei einer Dicke der Außenschale von 90 mm in Glattstrich auszufhren. Die Verwendung der Anker fr 90 mm dicke Außenschalen ist nicht zulssig.
196
A Baustoffe · Bauprodukte
rung in den Mçrtelfugen der Außen- und Innenschale der zweischaligen Außenwnde aus Mauerwerk vorgesehen. Die Maueranker werden in zwei Ausfhrungen – Verankerung in der Vormauerschale mit L-Haken (Typ “L-Form“) oder Verankerung in der Vormauerschale mit Wellen (Typ “Well-L“) hergestellt. Die Dbelanker sind Drahtanker ˘ 4 mm, die in einer Vormauerschale in den Mçrtelfugen verankert werden; sie werden bei entsprechender einseitiger Ausbildung der Anker mit Dbeln gemß der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Nr. Z-21.2-1009 oder Nr. Z-21.2-1546 in der Innenschale verankert. Fr die Art der Innenschale der zweischaligen Außenwnde und die Verwendung der Dbelverankerungen gilt die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung fr das betreffende Verankerungssystem. Die Dbelanker werden zur Verankerung in der Vormauerschale ebenfalls in zwei Ausfhrungen – Verankerung in der Vormauerschale mit L-Haken (Typ “ZV“) oder Verankerung in der Vormauerschale mit Wellen (Typ „ZV-Welle“ mit drei Wellen und Typ „UHSG – PB 10“ mit zwei Wellen) – hergestellt. Die Drahtanker bestehen aus nichtrostendem Stahl Werkstoff-Nr. 1.4401, 1.4571 oder 1.4362 nach DIN EN 10088-3:1995-08. Die nichttragende Außenschale (Verblendschale oder geputzte Vormauerschale) muss a) bei Mauerankern des Typs „L-Form“ eine nichttragende Außenschale nach DIN 1053-1: 1996-11 mit Normalmauermçrtel der Mçrtelgruppe IIa sein und b) bei Mauerankern des Typs „Well-L“ aus Mauerziegeln (Vormauerziegel, Klinker) nach DIN V 105-100:2005-10 bzw. DIN EN 771-1: 2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-401:2005-06 oder Kalksandsteinen (Vormauersteine und Verblender) nach DIN V 106:2005-10 bzw. DIN EN 771-2:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-402:2005-06 oder Vormauersteinen aus Beton (ohne Kammern) nach DIN V 18153-100:2005-10 bzw. DIN EN 771-3:2005-05 in Verbindung mit DIN V 20000-403:2005-06 und Normalmauermçrtel der Mçrtelgruppe IIa bestehen. Die tragende Innenschale (Hintermauerschale) muss aus Mauerwerk nach DIN 1053-1:1996-11 mit Normalmauermçrtel mindestens der Mçrtelgruppe IIa oder Leichtmauermçrtel der Gruppe LM 36 bestehen.
Tabelle 74. Zulssige Schalenabstnde und Mindestanzahl der Anker je m2 Wandflche Mindestanzahl 1
Abstand der Mauerwerksschalen ber 150 mm bis 170 mm
8
2
Abstand der Mauerwerksschalen ber 170 mm bis 200 mm
9
Fr die zulssigen Schalenabstnde und die erforderliche Anzahl der Drahtanker gilt Tabelle 74. An allen freien Rndern (von ffnungen, an Gebudeecken, entlang von Dehnungsfugen und an den oberen Enden der Außenschalen) sind zustzlich zu Tabelle 74 drei Drahtanker je m Randlnge anzuordnen. Das zweischalige Mauerwerk darf nur als Mauerwerk mit Kerndmmung ausgefhrt werden. Die fr die Verwendung zulssigen Gebudeklassen ergeben sich aus den jeweils geltenden Brandschutzvorschriften der Lnder fr Außenwnde mit Außenwandbekleidungen. Mssen Außenwandbekleidungen nach den Bauordnungen mindestens schwerentflammbar sein und werden Dmmstoffe aus Polystyrol-Hartschaum verwendet, mssen diese schwerentflammbar nach DIN 4102-1:1998-05 (Baustoffklasse DIN 4102-B1) sein. Zustzlich muss im Bereich von Strzen oberhalb jeder ffnung ein mindestens 200 mm hoher und mindestens 300 mm seitlich berstehender (links und rechts der ffnung) nichtbrennbarer MineralfaserDmmstreifen (Klasse A1 oder A2-s1, d0 nach DIN EN 13501-1) der gleichen Dicke vollflchig auf die Innenschale des zweischaligen Mauerwerks angeklebt werden. Werden auch die ffnungslaibungen gedmmt, ist fr die Dmmung der horizontalen Laibung im Sturzbereich ebenfalls nichtbrennbarer Mineralfaser-Dmmstoff (Klasse A1 oder A2-s1, d0 nach DIN EN 13501-1) zu verwenden. Bei dem Einbau von Rollladen oder Jalousien unmittelbar oberhalb von ffnungen bzw. bei der Montage von Fenstern in der Dmmebene mssen diese dreiseitig – oberhalb und an den beiden Seiten – von einem mindestens 200 mm hohen bzw. breiten nichtbrennbaren Mineralfaser-Dmmstreifen (Klasse A1 oder A2-s1, d0 nach DIN EN 13501-1), der vollflchig zu verkleben ist, wie oben beschrieben umschlossen sein. Auf vorstehende Maßnahmen darf nur verzichtet werden, wenn
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
ber und seitlich der ffnung der Zwischenraum zwischen den Außenwandschalen mit nichtbrennbaren Baustoffen, z. B. durch Ausmauerung, verschlossen wird, sodass eine Brandausbreitung ausreichend lang begrenzt wird. c) Drahtanker 3 mm und 4 mm (bezeichnet als H + R Universal Holzschraubanker) zur Verbindung von Vormauer- bzw. Verblendschalen nach DIN 1053-1 mit Wnden von Holzhusern in Holzrahmenbauweise Zulassungsnummer: Z-17.1-923 Antragsteller: H & R GmbH Corunnastraße 38 58636 Iserlohn Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt die Herstellung von Drahtankern aus nichtrostendem Stahl – bezeichnet als H+R Universal Holzschraubanker – und ihre Verwendung fr die Verbindung von Außenwnden von Holzhusern in Holzrahmenbauweise mit Vormauer-
197
bzw. Verblendschalen nach DIN 1053-1:1996-11 (siehe Bild 92). Die Holzschraubanker mssen aus nichtrostendem Draht nach DIN EN 10088-3:2005-09 WerkstoffNr. 1.4401, 1.4571 oder 1.4362 bestehen. Die Holzschraubanker sind Drahtanker mit Nenndurchmesser 3 mm und 4 mm nach DIN 1053-1: 1996-11, die fr die Verankerung in den Mçrtelfugen der Außenschale der zweischaligen Außenwnde mit einer Welle und zur Verankerung im Holzstnderwerk der Holzhuser mit einem Schraubgewinde versehen sind. Fr die zulssigen lichten Schalenabstnde und die Ausfhrung der Vormauer- bzw. Verblendschalen gilt DIN 1053-1:1996-11. Entwurf, Bemessung und Ausfhrung der Holzkonstruktion mssen den bekannt gemachten technischen Regeln entsprechen. Insbesondere mssen folgende Bedingungen eingehalten sein: – Einbringen der Anker in Vollholz (Nadelholz, mindestens der Sortierklasse S 7 nach DIN 4074-1:2003-06 oder Brettschichtholz nach DIN 1052:1988-04 bzw. DIN 1052: 2004-08)
Bild 92. Holzschraubanker zur Verbindung von Verblendschalen mit Wnden in Holzrahmenbauweise
198
A Baustoffe · Bauprodukte
Tabelle 75. Zulssige Schalenabstnde in Abhngigkeit von der Lnge der Anker Nenndurchmesser der Anker
Lnge der Anker
Einschraubtiefe ab Oberkante Beplankung
Schalenabstand
Ankereinbindung in der Vormauerbzw. Verblendschale
mm
mm
mm
mm
mm
3
180
60
50 bis 70
50 bis 70
60 bis 70
80 bis 902)
55 bis 75
50 bis 70
220
75 bis 105
50 bis 801)
250
105 bis 135
50 bis 801)
260
115 bis 145
50 bis 801)
300
145 bis 155
80 bis 902)
210 4
1) 2)
190
65
Die Fugen der Sichtflchen sind bei einer Dicke der Außenschale von 90 mm in Glattstrich auszufhren. Nur zulssig bei 115 mm dicken Außenschalen.
– Abstand der vertikalen Holzstnder £ 750 mm – Mindestbreite der Holzquerschnitte 50 mm, Mindestdicke der Holzquerschnitte 60 mm – Dicke der ußeren Beplankung £ 25 mm – witterungsfeste Kennzeichnung der Vertikalachse der Holzstnder auf der ußeren Beplankung, sofern diese nach Montage der Wnde auf der Baustelle nicht mehr erkennbar ist. Die Holzschraubanker 4 mm drfen nur fr Wandbereiche bis zu einer Hçhe von 20 m ber Gelnde verwendet werden, fr Holzschraubanker 3 mm gilt DIN 1053-1:1996-11, Tabelle 11. Die nichttragende Außenschale (Verblendschale oder geputzte Vormauerschale) muss aus Mauerziegeln (Vormauerziegel, Klinker) nach DIN V 105-1:2002-06 bzw. DIN V 105-100:2005-10 oder Kalksandsteinen (Vormauersteine und Verblender) nach DIN V 106-2:2003-02 bzw. DIN V 106:2005-10 oder Vormauersteinen aus Beton (ohne Kammern) nach DIN V 18153:2003-10 bzw. DIN V 18153-100:2005-10 und Normalmçrtel der Mçrtelgruppe IIa bestehen. Fr die Ausfhrung der Verankerung und Anzahl der Holzschraubanker im Holzstnderwerk der Holzhuser bzw. in der Vormauer- oder Verblendschale gelten die Bestimmungen von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.4.3.1, fr Drahtanker mit Durchmesser 3 mm bei Holzschraubankern mit 3 mm Nenndurchmesser und fr Drahtanker mit Durchmesser 4 mm bei Holzschraubankern mit 4 mm Nenndurchmesser mit flchenfçrmiger Verankerung.
Abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Tabelle 11, Zeile 1, sind bei Holzschraubankern mit 3 mm Nenndurchmesser jedoch mindestens 7 Stck/m2 statt 5 Stck/m2 anzuordnen. Die zulssigen kleinsten und grçßten Schalenabstnde in Abhngigkeit von der Lnge der Anker sind in Tabelle 75 angegeben. Bei der in Tabelle 75 angegebenen Einschraubtiefe der Anker ab Oberkante Beplankung ist eine Dicke der Beplankung bis 25 mm bereits bercksichtigt. Der Einbau der Holzschraubanker muss waagerecht und so erfolgen, dass das Wellenende der Anker etwa mittig in der Fuge der Vormauerbzw. Verblendschale liegt und allseitig von Mçrtel umschlossen ist. Fr die Befestigung der Anker in der Holzkonstruktion gelten die Bestimmungen der Normen DIN 1052-1:1988-04 – Holzbauwerke; Berechnung und Ausfhrung –, DIN 1052-2:1988-04 – Holzbauwerke; Mechanische Verbindungen –, DIN 1052-3:1988-04 - Holzbauwerke; Holzhuser in Tafelbauart; Berechnung und Ausfhrung – bzw. DIN 1052:2004-08 – Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken; Allgemeine Bemessungsregeln und Bemessungsregeln fr den Hochbau. Die Anker sind durch die Beplankung der Holzkonstruktion hindurch etwa mittig in die Holzquerschnitte einzuschlagen bzw. einzuschrauben, dass die Mindestabstnde untereinander und vom Rand eingehalten sind. Insbesondere ist der Mindestrandabstand von 5 d1 zu beachten, wobei d1 der Gewindeaußendurchmesser der Anker ist.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
Das Einschrauben im Holzstnderwerk muss ohne Vorbohren unter Verwendung der vom Hersteller empfohlenen Einschraubgerte erfolgen. Die Einschraubtiefe ab Oberkante der Beplankung betrgt 60 mm bei Ankern mit Nenndurchmesser 3 mm und 65 mm bei Ankern mit Nenndurchmesser 4 mm. Vor Beginn der Arbeiten hat sich die ausfhrende Firma davon zu berzeugen, dass das Setzen der Anker etwa mittig mit den erforderlichen Randabstnden in den Holzquerschnitten erfolgen kann (witterungsfeste Kennzeichnung der Vertikalachse der Holzstnder auf der ußeren Beplankung). Durch die Holzschraubanker darf keine zustzliche Feuchtigkeit von der Außenschale in die Holzunterkonstruktion eingetragen werden. Dies ist bei Ausfhrung der zweischaligen Außenwnde nur mit Luftschicht durch Aufschieben von geeigneten Tropfscheiben auf den Ankern in
Bild 93. KE Gelenkanker 10er-Serie
199
einem Abstand von ca. 5 mm vor der wasserableitenden Schicht der Holzunterkonstruktion sicherzustellen. Bei zustzlicher Anordnung einer Wrmedmmung sind kombinierte Befestigungs-/Abtropfscheiben unmittelbar ber der Wrmedmmung anzuordnen. d) KE-Gelenkanker zur Verbindung von zweischaligem Mauerwerk Zulassungsnummer: Z-17.1-923 Antragsteller: MURINOX AG Bahnhofplatz 6 3775 Lenk Schweiz Die KE-Gelenkanker (siehe Bilder 93 bis 95) sind zugelassen fr die Verbindung der Außen- und Innenschalen von zweischaligen Außenwnden
200
A Baustoffe · Bauprodukte
Bild 94. KE Gelenkanker 20er-Serie
im Sinne von DIN 1053-1:1996-11 mit Schalenabstnden bis 200 mm. Die Anker sind durch ein im Mittelteil angeordnetes Doppel-Kugelgelenk in der Lage, unterschiedliche Bewegungen der Innen- und Außenschale bis zu einer bestimmten Grçßenordnung in einer Parallelverschiebung zwngungsfrei aufzunehmen. Die KE-Gelenkanker (KEG) bestehen aus zwei Ankerstangen Durchmesser 5,25 mm, die in dem mittig angeordneten Doppel-Kugelgelenk befestigt sind. Bei den Ankern sind zwei Gelenke jeweils in einer Hlse, die ber ein Distanzrohr miteinander verbunden sind, angeordnet. Die Lnge des mittigen Gelenkteils betrgt 30 bis 180 mm. Dies ermçglicht, Mauerschalen mit planmßigen Schalenabstnden von 50 bis
200 mm zu verbinden. Im Bereich der Einbindung in die Mçrtelfugen des Mauerwerks sind die Ankerstangen gewellt (10er-Serie). Whrend der Verankerungsteil und die Verankerung der KE-Gelenkanker in der Außenschale immer gleich sind (Verankerung mittels gewellter Ankerstange in der Mçrtelfuge), kçnnen bei entsprechender einseitiger Ausbildung der Anker fr die Innenschale (20er- und 130er-Serie) auch andere Befestigungselemente und andere Materialien fr die Ausfhrung der Innenschale gemß der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bzw. Europischen Technischen Zulassung fr die nachtrgliche Verankerung von Vormauerschalen verwendet werden. Zweischalige Außenwnde mit Schalenabstnden > 150 mm drfen abweichend von DIN 1053-1
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
201
Bild 95. KE Gelenkanker 130er Serie
nur mit Kerndmmung mit nichtbrennbaren oder schwerentflammbaren Dmmstoffen ausgefhrt werden. Fr eine flchenfçrmige Verankerung der Vormauerschale gelten die Bestimmungen von DIN 1053-1:1996-11 fr Drahtanker mit einem Durchmesser 5 mm. Bei nicht flchenfçrmiger Verankerung der Vormauerschale, z. B. linienfçrmig oder nur in Hçhe der Decken, ist die Standsicherheit der Vormauerschale stets nachzuweisen (siehe auch DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.4.3.1, Punkt e). Abweichend von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 8.4.3.1, Punkt c), drfen Hçhenabstnde der Abfangungen > 12 m ausgefhrt werden, wenn nachgewiesen ist, dass die zulssigen zwngungsfrei aufnehmbaren Verformungsdifferenzen v zwi-
schen Innen- und Außenschale nicht berschritten werden. Bei linienfçrmiger Verankerung soll der horizontale Abstand der Anker 500 mm nicht berschreiten. Die in Abhngigkeit vom Ankertyp zulssigen Schalenabstnde und die maximal zulssigen Verformungsdifferenzen v zwischen Außen- und Innenschale sind in den Bildern 93, 94 und 95 wiedergegeben. Die Auswahl des maßgebenden Ankertyps hat so zu erfolgen, dass die angegebenen Schalenabstnde, sofern nicht anders bestimmt, an keiner Stelle ber- bzw. unterschritten werden. Die angegebenen zulssigen Verformungsdifferenzen v drfen infolge Einbautoleranzen und Verschiebungen der Außenschale gegenber der
202
A Baustoffe · Bauprodukte
Innenschale (z. B. infolge Temperatur, Quellen, Schwinden; Kriechen) nicht berschritten werden. Die Verankerungen sind ingenieurmßig zu planen und zu bemessen. Unter Bercksichtigung der zu verankernden Lasten, Bauteilabmessungen und Toleranzen sind prfbare Berechnungen und Konstruktionszeichnungen anzufertigen, aus denen die Lage, Anzahl und Typ der jeweiligen Anker hervorgehen (Verankerungsplan). Bei Verwendung von KE-Gelenkankern der 10erSerie nach Bild 93 muss
richten sich die Art und Ausfhrung der Befestigung sowie die Anforderungen an den Verankerungsgrund der Innenschale nach der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bzw. Europischen Technischen Zulassung fr das Befestigungssystem. Die zulssigen Ankerlasten fr die Verankerung in der Außenschale aus Mauerwerk sind in Tabelle 77 wiedergegeben. Die zulssigen Ankerlasten fr die Innenschale richten sich nach der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung bzw. Europischen Technischen Zulassung fr das Befestigungssystem. Der jeweils kleinere Wert ist maßgebend. Die Anker sind planmßig ohne Auslenkung im Gelenkteil und so einzubauen, dass sie sich im rechten Winkel, d. h. ohne Versatz der Ankerteile, zur Innen- und Außenschale befinden. Bei Gebuden, bei denen Außenwandbekleidungen schwerentflammbar sein mssen und die unter Verwendung von schwerentflammbaren Dmmstoffen aus Polystyrol-Hartschaum mit Dicken > 100 mm ausgefhrt werden, mssen folgende konstruktive Bedingungen eingehalten sein: Im Bereich von Strzen muss oberhalb jeder ffnung ein mindestens 200 mm hoher und mindestens 300 mm seitlich berstehender (links und rechts der ffnung) nichtbrennbarer Mineralfaser-Dmmstreifen (Klasse A1 oder A2-s1, d0 nach DIN EN 13501-1) der gleichen Dicke vollflchig auf die Innenschale des zweischaligen Mauerwerks angeklebt werden. Werden auch die ffnungslaibungen gedmmt, ist fr die Dmmung der horizontalen Laibung im Sturzbereich ebenfalls nichtbrennbarer Mineralfaser-Dmmstoff (Klasse A1 oder A2-s1, d0 nach DIN EN 13501-1) zu verwenden. Bei dem Einbau von
– die nichttragende Außenschale (Verblendschale oder geputzte Vormauerschale) mindestens 115 mm dick sein und aus Mauerziegeln (Vormauerziegel, Klinker) nach DIN V 105-1:2002-06 oder DIN V 105-100:2005-10 mindestens der Steinfestigkeitsklasse 20 und Normalmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 mit einer Mçrteldruckfestigkeit von mindestens 15 N/mm2 und – die tragende Innenschale (Hintermauerschale) aus Mauerwerk nach DIN 1053-1: 1996-11 mit Steinen mindestens der Steinfestigkeitsklasse 8 und Normalmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 mindestens der Mçrtelgruppe IIa oder Leichtmçrtel nach DIN V 18580: 2004-03 der Gruppe LM 36, nicht jedoch Mauerwerk aus Hohlblçcken aus Beton und Leichtbeton oder Kalksandhohlblocksteinen, bestehen. Fr die zulssigen Ankerlasten fr Außen- und Innenschalen gilt Tabelle 76. Bei Verwendung von KE-Gelenkankern der 20erund 130er-Serie nach den Bildern 94 und 95
Tabelle 76. Zulssige Ankerlasten von Ankern nach Bild 93 Anker nach Bild 93
Lnge des Gelenkteils
Zulssige Zugkraft
Zulssige Druckkraft
Ankertyp
mm
kN
kN
KEG 11
30
1,5
1,8
KEG 12
60
1,5
1,2
KEG 13
90
1,5
0,8
KEG 14
120
1,5
0,8
KEG 15
150
1,5
0,8
KEG 16
180
1,5
0,8
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
203
Tabelle 77. Zulssige Ankerlasten von Ankern nach den Bildern 94 und 95 Anker nach Bild 94
Anker nach Bild 95
Lnge des Gelenkteils
zulssige Zugkraft
zulssige Druckkraft
Ankertyp
Ankertyp
mm
kN
kN
KEG 21
KEG 131
30
1,5
1,8
KEG 22
KEG 132
60
1,5
1,2
KEG 23
KEG 133
90
1,5
0,8
KEG 24
KEG 134
120
1,5
0,8
KEG 25
KEG 135
150
1,5
0,8
–
KEG 136
180
1,5
0,8
Rollladen oder Jalousien unmittelbar oberhalb von ffnungen bzw. bei der Montage von Fenstern in der Dmmebene mssen diese dreiseitig – oberhalb und an den beiden Seiten – von einem mindestens 200 mm hohen bzw. breiten nichtbrennbaren Mineralfaser-Dmmstreifen (Klasse A1 oder A2-s1, d0 nach DIN EN 13501-1), der vollflchig zu verkleben ist, wie oben beschrieben umschlossen sein. Auf vorstehende Maßnahmen darf nur verzichtet werden, wenn ber und seitlich der ffnung der Zwischenraum zwischen den Außenwandschalen mit nichtbrennbaren Baustoffen, z. B. durch Ausmauerung, verschlossen wird, sodass eine Brandausbreitung ausreichend lang begrenzt wird. Durch die konstruktive Ausbildung der Anker kann keine nennenswerte Feuchtigkeit von der Außenschale zur Innenschale gelangen; auf die zustzliche Anordnung von so genannten Abtropfscheiben auf den Ankern (siehe DIN 1053-1: 1996-11, Bild 9) kann daher verzichtet werden.
Wnde statisch in Rechnung gestellt werden sollen. Werden Mauerverbinder nur konstruktiv fr die Verbindung von Mauerwerkswnden in Stumpfstoßtechnik eingelegt, so bedrfen diese keiner allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Die Mauerverbinder werden aus 0,5 oder 0,7 mm dickem, kaltgewalztem Blech bzw. Band aus nichtrostendem Stahl, Werkstoff-Nr. 1.4401 oder 1.4571, nach DIN EN 10088-2:1995-08 hergestellt. Fr welche Mauerwerksarten die jeweiligen Mauerverbinder verwendet werden drfen und welche Zugkrfte diese aufnehmen kçnnen, ist in der betreffenden Zulassung angegeben. Ebenso sind hier nhere Angaben zu Form und Abmessungen zu entnehmen. Nachfolgend werden die Regelungen an einem Beispiel wiedergegeben.
9.3
Antragsteller: Gebr. Bodegraven bv Atoomweg 2 2421 LZ Nieuw Koop Niederlande
Sonstige Ergnzungselemente
Als sonstige Ergnzungselemente fr Mauerwerk sind verschiedene Mauerverbinder fr die Verbindung von Wnden in Stumpfstoßtechnik zugelassen. Eine bersicht ber die allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Mauerverbinder wird im Kapitel E II „Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen im Mauerwerksbau“ in Tabelle 9.3 gegeben. Die Zulassungen fr Mauerverbinder regeln deren Herstellung (Material, Form, Abmessungen usw.) und die Verwendung fr die Verbindung von Mauerwerkswnden in Stumpfstoßtechnik, soweit diese fr die miteinander verbundenen
a) Mauerverbinder fr die Verbindung von Wnden in Stumpfstoßtechnik Zulassungsnummer: Z-17.1-750
Es handelt sich um 0,5 mm dicke, 20 mm breite und ca. 270 mm lange Verbinder mit dreieckfçrmig gestanzter Prgung (Typ „ZIG-ZAG“), 0,7 mm dicke, 20 mm breite und ca. 300 mm lange Verbinder mit kreisfçrmiger Lochung (Typ „ Optima+“), 0,7 mm dicke, 22,7 mm breite und ca. 300 mm lange Verbinder mit kreisfçrmiger Lochung und gewellten Rndern (Typ „WAVE“) und 0,5 mm dicke, 20 mm breite und 290 mm lange Lochbandverbinder aus nichtros-
204
A Baustoffe · Bauprodukte
tendem Stahl, Werkstoff-Nr. 1.4401 oder 1.4571, nach DIN EN 10088-2:1995-08 fr die Verbindung von Mauerwerkswnden in Stumpfstoßtechnik. Die Mauerverbinder drfen fr Mauerwerk nach DIN 1053-1:1996-11 oder Mauerwerk aus allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Steinen oder Elementen verwendet werden, wenn die Ausfhrung von stumpf gestoßenen Wnden unter Verwendung dieser Mauerverbinder in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Steine oder Elemente bzw. fr das Mauerwerk geregelt ist. Die Mauerverbinder drfen fr die Verbindung quer zueinander verlaufender Wnde (Verbindung knickaussteifender Wnde mit den auszusteifenden Wnden) im Sinne von DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.7.1, verwendet werden, wobei die Annahme einer unverschieblichen Halterung zur Ermittlung der Knicklnge der ausgesteiften (stumpf gestoßenen) Wand zulssig ist. Die knickaussteifenden Wnde drfen jedoch nicht als unverschieblich gehalten angesehen werden, da die Mauerverbinder nur Zugkrfte in Lngsrichtung der Anker aufnehmen kçnnen, jedoch keine Krfte rechtwinklig zu ihrer Lngsrichtung (Querkrfte). Die Mauerverbinder drfen fr die Verbindung von stumpfgestoßenen Wnden aus a) – Mauerziegeln nach DIN V 105-1:2002-06 oder DIN V 105-100:2005-10, – Leichthochlochziegeln nach DIN V 105-2:2002-06 oder DIN V 105-100:2005-10, – Kalksandsteinen nach DIN V 106-1:2003-02 oder DIN V 106:2005-10, – Hohlblçcken nach DIN V 18151:2003-10 oder DIN V 18151-100:2005-10 oder – Vollsteinen und Vollblçcken nach DIN V 18152:2003-10 oder DIN V 18152-100:2005-10 und – Normalmçrtel mindestens der Mçrtelgruppe IIa nach DIN V 18580:2004-03 oder – Leichtmçrtel der Gruppen LM 21 und LM 36 nach DIN V 18580:2004-03 und
b) – Kalksand-Plansteinen nach DIN V 106-1:2003-02 oder DIN V 106:2005-10 oder – Porenbeton-Plansteinen nach DIN V 4165:2003-06 oder DIN 4165-100:2005-10 und – Dnnbettmçrtel nach DIN V 18580:2004-03 oder aus c) allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Steinen oder Elementen, wenn die Ausfhrung von stumpf gestoßenen Wnden unter Verwendung dieser Mauerverbinder in der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung fr die Steine oder Elemente bzw. fr das Mauerwerk geregelt ist, verwendet werden. Fr die zulssigen Zugkrfte in den Mauerverbindern und die Mindesteinbindelnge in den Mçrtelfugen gelten fr Mauerwerk die Punkte a) und b) in Tabelle 78. Fr die zulssigen Zugkrfte und die Mindesteinbindelnge bei Mauerwerk nach Punkt c), gelten die Bestimmungen der betreffenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Fr die Annahme einer unverschieblichen Halterung der ausgesteiften (stumpf gestoßenen) Wand mssen die Mauerverbinder mindestens 1/100 der in der auszusteifenden Wand wirkenden vertikalen Last in jedem Drittelspunkt der Wandhçhe aufnehmen kçnnen. Die Anzahl der erforderlichen Mauerverbinder ist in Abhngigkeit von der aufzunehmenden Last und den zulssigen Krften zu ermitteln. Sind mehr als zwei Mauerverbinder je Drittelspunkt erforderlich, drfen diese auch ber die Geschosshçhe verteilt werden, z. B. auf jede zweite oder jede Lagerfuge. Die knickaussteifenden Wnde drfen jedoch nicht als unverschieblich gehalten angesehen werden, da die Mauerverbinder nur Zugkrfte in Lngsrichtung aufnehmen kçnnen, jedoch keine Krfte rechtwinklig zu ihrer Lngsrichtung (Querkrfte). Ebenso drfen die miteinander verbundenen Wnde jeweils nur als Rechteckquerschnitt und nicht als zusammengesetzter Querschnitt (siehe DIN 1053-1:1996-11, Abschnitt 6.8) in Rechnung gestellt werden. Die Mauerverbinder drfen nur dort verwendet werden, wo ein waagerechter Einbau zwischen den stumpf gestoßenen Wnden mçglich ist.
II Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
205
Tabelle 78. Zulssige Zugkrfte je Mauerverbinder Mauerverbinder
Einbindelnge (min)
Zulssige Zugkrfte in kN Punkt a)
Punkt b)
Typ und Anlage-Nr.
mm
Normalmçrtel
Leichtmçrtel
Dnnbettmçrtel
„WAVE“, Anlage 1
110
0,6
0,5
0,6
„OPTIMA“, Anlage 2
140
0,8
0,5
„ZIG-ZAG“, Anlage 3
130
0,5
0,5
„Lochband“, Anlage 4
140
0,7
0,5
Bei Mauerwerk im Dnnbettverfahren soll die Fugendicke 2 mm bis 3 mm betragen, sodass die Mauerverbinder vollstndig in Mçrtel eingebettet werden kçnnen.
Ausfhrung Je Wandverbindung sind in den Drittelspunkten der Wandhçhe mindestens je zwei Mauerverbinder anzuordnen, sofern nicht eine grçßere Anzahl erforderlich ist. Die Mauerverbinder sind so einzubauen, dass sie sich im rechten Winkel zwischen den Stirnflchen der miteinander zu verbindenden Wnde befinden; die Mindesteinbindelnge nach Tabelle 78 ist einzuhalten.
Das Einlegen der Mauerverbinder in das Mçrtelbett hat nach Auftragen des Mçrtels in halber Fugenhçhe zu erfolgen, wobei nach dem Einlegen auch die Oberseite der Verbinder mit dem Mçrtel abzudecken ist. Bei Mauerwerk im Dnnbettverfahren soll die Fugendicke 2 mm bis 3 mm betragen, sodass die Mauerverbinder vollstndig in Mçrtel eingebettet werden. Die Stoßfugen zwischen den quer zueinander verlaufenden Wnden sind stets ber die volle Wanddicke zu vermçrteln.
206
A Baustoffe · Bauprodukte
B Konstruktion J Bauausfhrung Bauwerkserhaltung I
J
Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk am Beispiel der Severinstorburg Kçln – Sicherung eines der Symbole der Domstadt 209 Holger Tebbe, Neuwied; Axel Dominik, Bornheim-Merten; Norbert Brauer, Dormagen; Thomas Jnecke, Bochum
II
Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit von Mauerwerk – Belastungsversuche an Mauerwerksbauten in situ 243 Klaus Steffens, Achim; Toralf Burkert, Dresden
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung 271 Horst Schroeder, Weimar
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk 291 Nasser Altaha, Oldenburg
V
Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung 319 Antonius Busch, Kassel
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau 355 Wolf Jeromin, Kçln
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit 397 Frank Frçssel, Berlin
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender Josef Maier, Erlangen
431
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
I
209
Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk am Beispiel der Severinstorburg Kçln – Sicherung eines der Symbole der Domstadt Holger Tebbe, Neuwied; Axel Dominik, Bornheim-Merten; Norbert Brauer, Dormagen; Thomas Jnecke, Bochum
1
Einfhrung
Die oberirdische Sicherung von Bauwerken gegenber Setzungseinflssen aus Tunnelbaumaßnahmen stellt ein interessantes Spezialgebiet dar, in dem in der Regel verschiedenste Fachleute eng zusammenarbeiten mssen. Im vorliegenden Beitrag soll ein derartiges Sicherungs- und Ertchtigungskonzept fr ein Objekt, die Severinstorburg in Kçln, vorgestellt werden. Bei diesem kulturhistorisch wertvollen Baudenkmal waren die Eingriffsmçglichkeiten in die Bausubstanz grundstzlich sehr begrenzt.
2
Spannungsbogen zwischen historischen Bauwerken, Regelwerken und Bemessungskonzepten
2.1
Anwendungsmçglichkeiten bestehender Regelwerke
Im Baugeschehen richtet sich der Blick in den letzten Jahrzehnten mit fortschreitendem Rckgang des Baugeschehens, ganz allgemein zunehmend auf den Bereich Bauen im Bestand. Im weitesten Sinne ist auch die vorliegende Sicherung der Severinstorburg als ein solches Bauen im Bestand anzusehen. ltere Bauwerke wurden im Gegensatz zu Neubauten hufig unter Gesichtspunkten erstellt und genutzt, die die heutigen Bemessungs- und Sicherheitskonzepte naturgemß nicht bercksichtigen konnten. Insbesondere bei lteren Bauwerken, die unter vçllig anderen zeitgençssischen Baukonzepten und Vorschriften erstellt worden sind, ist die (aus sicherheitstechnischen Aspekten hufig unvermeidliche) Anpassung an die heutigen Anforderungen und Vorschriften als eine wichtige Besonderheit des Bauens im Bestand anzusehen.
„Bauen im Bestand“ speziell an denkmalgeschtzten Objekten stellt somit besondere Anforderungen an die Baubeteiligten. Schon im Vorfeld ist eine entsprechende Erfahrung der Planer unerlsslich. Dies gilt hinsichtlich folgender Punkte: • Bemessungskonzepte Von der Antike bis in die fnfziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts hinein wurde in der Regel immer materialsparend gebaut, da fast zu allen Epochen Arbeitskrfte vergleichsweise gnstig und Baumaterial teuer war. Eine Konzeptionsphilosophie hinsichtlich mçglichst schlanker und eleganter Bauweise gelangte in den 60er- und 70er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts zu ihrem Hçhepunkt. Filigrane und schlanke Bauteile waren das Ziel. Die Belastbarkeit von Bauteilen, insbesondere bei Spannbetonbauwerken, wurde oft bis zur Belastungsgrenze ausgenutzt, hufig unter Vernachlssigung des Dauerhaftigkeitsaspektes. Nicht selten sind daher Baustoffe, Bauteile oder Bauweisen verwendet worden, die mit heutigen Bemessungskonzepten und den heutigen Anforderungen an die Dauerhaftigkeit nur schwer oder nicht mehr nachweisbar bzw. vereinbar sind. • Baustoffauswahl Whrend fr ein Bauteil frher die Baustoffe in der Regel einzeln aus unterschiedlichsten Herkunftsbereichen bezogen und geliefert wurden, werden heute von den Produktherstellern oft Baustoffsysteme angeboten. Deren Materialeigenschaften kçnnen vorab zielsicherer aufeinander abgestimmt werden, z. B. Mauerstein, Mauermçrtel und Putz. Auch die Lieferung von vorgefertigten Fertigwaren oder Halbzeugen nimmt einen immer strkeren Raum ein. Die Baustoffe, die fr den jeweiligen Einsatzzweck zur Verfgung standen, sind hufig andere als heute bliche. Dies gilt insbesondere verstrkt fr Abdichtungen, Dichtstoffe und Wrmedmmstoffe.
210
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Selbst wenn Baustoffe eingesetzt wurden, die auch heute blich sind, wie z. B. Ziegel, unterscheiden sich Herstellungsprozess, Baustoffbeschaffenheit, Baustoffeigenschaften, Maßhaltigkeit und die Streubreite der Eigenschaften in der Regel deutlich. • Konstruktionsarten Viele historische Tragkonstruktionen – wie z. B. verschiedene Gewçlbearten oder eingespannte Natursteinkonsolen als Balkonauflager – stellen Bauweisen dar, die heute als Konstruktionselement meist nicht mehr verwendet werden. Diese nicht mehr gebruchlichen Bauweisen mssen fr die Ertchtigung und Umnutzung von bestehenden Bauwerken oft hinsichtlich ihrer Tragfhigkeit und Dauerhaftigkeit beurteilt werden. Stehen geeignete Beurteilungskriterien nicht zur Verfgung, wird das Tragverhalten beispielsweise durch Belastungsversuche vor Ort erkundet. Auf dieser Grundlage kann dann die Ertchtigung erfolgen, die auch notwendige Ergnzungen, Teilabrisse oder ggf. sogar den vollstndigen Ersatz von Bauteilen oder Bauweisen beinhalten kann. • Nutzungs- und Alterungsbedingungen Zur Bestandsanalyse ist letztlich die Kenntnis der nutzungsbedingten Beanspruchung und Belastung des Gebudes von Bedeutung. Neben der reinen Baugeschichte sind auch die Besonderheiten von historischen Nutzungs-, Lager- oder Produktionsprozessen und Umbauten von Bedeutung. Nur mit Kenntnis derartiger Belastungen lassen sich auch die Alterungs- und Verwitterungsprozesse des Gebudes sowie deren Schdigungspotenzial und damit die Dauerhaftigkeit der Bauteile fr die zuknftige Nutzung sicher einschtzen. Der Bestand sollte daher bereits im Vorplanungsstadium unter ingenieurtechnischen und ggf. architektonischen und kulturhistorischen Aspekten genau dokumentiert und analysiert werden. Dies gilt insbesondere, wenn aufgrund besonders sicherheitsrelevanter Belange, wie z. B. Standsicherheit oder Brandschutz, nicht auf den sog. Bestandsschutz zurckgegriffen werden kann. Ist das Gebude, wie im vorliegenden Fall, zudem im Hinblick auf seine Architektur, Bau- und Nutzungsgeschichte sowie die Konstruktion von besonderem kulturhistorischen Wert und unterliegt es dementsprechenden Denkmalschutzauflagen, sind hufig schwierige Abwgungen zwischen Substanzerhaltung, Denkmalschutz, architektonischem Erscheinungsbild, Nutzungskomfort, anzustrebendem Sicherheitsniveau, Dauerhaftigkeit
und Gebrauchstauglichkeit zu treffen. Dass in diesen Fllen hufig nicht auf standardisierte und ggf. sogar genormte Lçsungen zurckgegriffen werden kann, liegt auf der Hand. Auf die bereits vorliegenden Erfahrungen und Techniken sollte aber unbedingt Rcksicht genommen werden. Dies setzt jedoch gewisse Erfahrungen voraus, da aktuelle Regelwerke nur bedingt anwendbar sind. Normen und bauaufsichtlich eingefhrte Baubestimmungen werden nach wie vor vorwiegend mit Blick auf den Neubaubereich erstellt. In den Anwendungshinweisen vieler Regelungen ist sogar explizit darauf hingewiesen, dass ihr Geltungsbereich nur den Neubaubereich betrifft, sie also nicht ohne weitere berlegungen fr das Bauen im Altbaubestand angewendet werden kçnnen. So hat es sich der wissenschaftlich-technische Arbeitskreis fr Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V. (WTA) Mnchen seit Jahrzehnten zur Aufgabe gemacht, die Erfahrungen zu speziellen Problematiken zusammenzutragen und in entsprechenden Merkblttern [1] zu verçffentlichen. Die jeweiligen Merkbltter sind in die Referate „physikalisch chemische Grundlagen“, „Oberflchentechnologie“, „Holzschutz“, „Fachwerk“, „Naturstein“, „Mauerwerk“ und „Beton“ untergliedert.
2.2
Ermittlung der Bemessungskenndaten
Hinsichtlich der Kennwertermittlung z. B. von Mauerwerksbaustoffen kann auf allgemein verbreitete Entnahme- und Prfungstechniken zurckgegriffen werden (vgl. [2]). Insbesondere bei denkmalgeschtzten Objekten sollte beachtet werden, dass mittlerweile eine Reihe zerstçrungsfreier oder zerstçrungsarmer Prfverfahren zur Verfgung stehen, mit denen vorrangig oder zumindest ergnzend die Bauwerksuntersuchung und die Kennwertermittlung durchgefhrt werden kçnnen. Voraussetzung ist eine genaue Kenntnis der Verfahren, insbesondere deren Anwendungsgrenzen (vgl. [3–5]). Auch hinsichtlich mçglicher Instandsetzungsverfahren von Mauerwerk liegt eine Reihe von z. T. langjhrig eingesetzten „Werkzeugen“ vor. Das Tragverhalten kann durch Maßnahmen wie • • • •
Verankerungen (z. B. [4, 6]) Vernadelungen (z. B. [4, 7] Injektionen (z. B. [8]) Steinaustausch (z. B. [9])
deutlich verbessert werden.
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
Berechnungsverfahren und Bemessungskonzepte fr mehrschaliges Mischmauerwerk aus Naturstein und/oder knstlichen Steinen fr die verschiedenen Gewçlbeformen wurden nur bis in die 1930er-, vereinzelt bis in die 1950er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts fortgeschrieben. Verçffentlichungen mit neuzeitlichen Bemessungskonzepten fr historische Mauerwerksbauweisen waren dann bis in die 1980er-Jahre eher selten. Sie mussten hufig unter Zuhilfenahme lterer Bemessungsphilosophien und entsprechenden Tabellenanstzen neu erstellt werden. Mit wieder zunehmender Beschftigung mit historischer Bausubstanz werden die Bemessungskonzepte historischer Bauweisen nunmehr auch wieder aktuell beleuchtet [10, 11]. In zeitgemßen Dimensionierungsanstzen kçnnen, wenn z. B. Berechnungsverfahren wie Finite-Elemente-Modelle (FEM) angewendet werden, die Last- und Spannungsverteilungen in wesentlich differenzierterer Form erfasst und dargestellt werden, als dies mit den historischen Bemessungsanstzen mçglich ist. Allerdings ist die Validierung der oft sehr anschaulich dargestellten Berechnungsergebnisse auch hier sehr wichtig. Die Gefahr, dass diese Ergebnisse auf Grundlage nicht optimal angepasster Modellvorstellungen oder Eingabewerte errechnet wurden, wird dabei leicht bersehen. Hufiger wird zudem Genauigkeit suggeriert, die auf der gewhlten Erfassungsgrundlage so nicht gegeben ist. Grundlegende Kenntnisse von der historisch-handwerklichen Art zu bauen, sind fr eine sichere Beurteilung hilfreich, manchmal sogar unersetzlich. Liegen weder einschlgige Erfahrung oder brauchbare Bemessungskonzepte fr die Tragsicherheitsbeurteilung eines historischen Bauteils vor, kçnnen Laborversuche an entsprechenden Modellen oder ggf. Belastungsversuche vor Ort zur Untersuchung des Tragverhaltens hilfreich sein oder sogar notwendig werden (siehe z. B. [12]).
2.3
Besondere Aspekte des Denkmalschutzes
Die zeitgençssische Auffassung zur Denkmalpflege wird sehr stark von unserer Einstellung zu unserer (Evolutions-)Geschichte geprgt. In der Neuzeit ndern sich in Europa das Gesellschaftsgefge und das Lebensumfeld sehr schnell. Nicht zufllig entwickelt sich seit dieser Zeit der heutige Denkmalpflegebegriff. Von der Antike bis in unser Jahrhundert stand bei der Erhaltung historischer Bauten eher der Ge-
211
danke der Traditionspflege und der zeitgerechten Umwidmung im Vordergrund. Die Gebude wurden unter den jeweiligen Nutzungsaspekten und dem zeitgençssischen Verhltnis zur Geschichte instand gesetzt, restauriert, vçllig umgestaltet oder auch abgerissen. Gegen Anfang des 19. Jahrhunderts wurde z. B. das Schloss Stolzenfels (Koblenz) – sicherlich weniger unter denkmalpflegerischen Aspekten, als unter zeitgençssischen Vorstellungen vom Mittelalter – wieder aufgebaut. Auch die Fertigstellung des Kçlner Doms und die Neugestaltung des Innenraums der frhmittelalterlichen Teile des Aachener Doms ebenfalls gegen Ende des 19. Jahrhunderts waren eher von zeitgençssischen berlegungen als heutigen denkmalpflegerischen Gesichtspunkten geleitet. Demgegenber wurde Anfang des 20. Jahrhunderts bei der Rekonstruktion und dem Wiederaufbau der sog. Saalburg (Bad Homburg, rçmisches Limeskastell im Taunus) anhand des damaligen Wissensstandes das Kastell mçglichst exakt im Aussehen der mittelkaiserzeitlichen rçmischen Epoche wiederhergestellt. Der Wiederaufbau wurde mit wissenschaftlichen Forschungen begleitet, die den Erkenntnisstand zur rçmischen Militrarchitektur deutlich vorangebracht haben. Die Diskussionen, wie der Wiederaufbau des Berliner Stadtschlosses oder der Bau der Waldschlçsschen-Brcke in Dresden, zeigen, dass der Spannungsbogen zwischen dem konservierenden Einfrieren eines schwer zu fassenden (teilweise fiktiven) historischen Status, wie er auch an der Dresdener Frauenkirche unter großer Anteilnahme der Weltçffentlichkeit erfolgreich durchgefhrt wurde, und der restaurierenden auffrischenden Weiterschreibung der Baugeschichte eines Gebudes auch heute noch nicht ausdiskutiert ist.
3
Angaben zum Gesamtprojekt U-Bahnbau
3.1
Allgemeines
Die zurzeit noch im Bau befindliche 1. Baustufe der Nord-Sd-Stadtbahn Kçln wird nach ihrer Fertigstellung (voraussichtlich in der 2. Jahreshlfte 2011) die direkte Anbindung der Sdstadt und der sdlichen Neustadt an die Innenstadt, den Dom und den Hauptbahnhof sicherstellen; so den bestehenden PNV wesentlich entlasten und neue Anreize zur Entwicklung der sdlichen Stadtteile geben.
212
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 1. Schematischer Trassenplan der Neubaustrecke (Bildquelle: KVB)
Bild 2. Severinstorburg, stadteinwrts gerichtete Fassade (Nordfassade), mit rechts angebautem Torwrter Haus und anschließendem Teilstck der Stadtmauer (handkolorierte Zeichnung von G. Sedelies)
Die 1. Baustufe erstreckt sich im Norden von der Haltestelle Breslauer Platz am Hauptbahnhof bis zur Haltestelle Marktstraße im Sden (Bild 1). Da die Stadtbahntrasse durch einen dicht besiedelten innerstdtischen Bereich der Kçlner Altstadt und der Sdstadt fhrt, ist die Umsetzung einer solchen Maßnahme nur im Zuge einer umfassenden Tunnelbaumaßnahme mçglich. Sie ist gekennzeichnet von ußerst schwierigen çrtlichen und baulichen Randbedingungen. Neben einer ca. 4 km langen zweizgigen Tunneltrasse als Kern der Maßnahme werden zudem sieben unterirdische Haltestellen, eine oberirdische Haltestelle, ein Rampenbauwerk, ein unterirdischer Gleiswechsel und eine unterirdische Verflechtungsstrecke erstellt. Das Gesamtprojekt wurde von der Bauherrin, der Kçlner Verkehrs-Betriebe AG (KVB) in zwei getrennten Baulosen (Los Nord und Los Sd) im August 2002 ausgeschrieben und im November 2003 an zwei verschiedene Bietergemeinschaften vergeben. Die Severinstorburg (Bild 2) befindet sich im Bereich des Loses Sd, nçrdlich der Haltestelle
und am Rand des Chlodwigplatzes, unmittelbar mittig ber den beiden unterirdisch erstellten Tunnelrçhren (Bild 3). Die folgenden Ausfhrungen konzentrieren sich auf diesen Bereich des Gesamtprojekts. Das Los Sd wird von der Arbeitsgemeinschaft Bilfinger Berger AG, Wayss & Freytag Ingenieurbau AG und der Ed. Zblin AG ausgefhrt. Im Auftrag der Arge Los Sd wurden smtliche, im Weiteren beschriebenen Erkundungs- und Sicherungsarbeiten an der Severinstorburg geplant und durchgefhrt.
3.2
Baugrund und Hydrologie
Im Bereich des Bauloses „Los Sd“ liegt im Wesentlichen ein zweischichtiger Bodenaufbau vor. Die gewachsenen quartren Terrassenablagerungen des Rheins in Form von Wechsellagerungen aus Kiesen, Kiessanden und Sanden werden in unterschiedlicher Schichtdicke von einer aufgefllten Bodenschicht berlagert. Bei den Auffllungen bzw. bindigen Deckschichten handelt es sich grçßtenteils um eine histori-
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
sche, siedlungsbedingte anthropogene Schicht mit einer Dicke bis zu etwa 5,0 m. Im nçrdlichen Bereich des Loses Sd, im Bereich des ehemaligen rçmischen Rheinhafens, wird die Auffllungsschicht bis zu 13,0 m mchtig. Hier sind neben Siedlungsabfllen der unterschiedlichsten Art auch humose Aufschwemmungen des Rheins anzutreffen; auf kurzer Distanz sind hier stark unterschiedliche Bodenverhltnisse mçglich. Der vorhandene Grundwasserspiegel stellt sich, bedingt durch die Nhe zum Rhein, in Tiefenlagen zwischen + 36,5 m NN (NGW) bis + 43,5 m NN (HHGW) ein. Als mittlerer Grundwasserstand wird fr den Baubereich von + 38,0 m NN ausgegangen. Die beiden nebeneinander liegenden Tunnelrçhren im Los Sd erstrecken sich vom gemeinsamen Anfahrschacht aus der Haltestelle Bonner Wall im Sden bis zum Zielschacht am Kurt-HackenbergPlatz im Norden (Losgrenze) ber ca. 2,7 km. Im Bereich des Anfahrschachtes haben die Tunnelrçhren ihre geringste berdeckung bis zur Gelndeoberflche mit nur 4,8 m. Im Verlauf
213
der Tunneltrasse erreichen die Tunnel dann im Bereich des Gleiswechsels Waidmarkt ihre maximale berdeckung mit ca. 19,0 m, bei einem gleichzeitig maximalen Wasserdruck bis zur Tunnelsohle von ca. 21,0 m. Die Tunnelrçhren kommen somit auf ganzer Lnge im Grundwasser und, abgesehen vom Bereich des alten rçmischen Rheinhafens, in den quartren Kiesen und Sanden zu liegen. Im Bereich der Severinstorburg ergibt sich eine berdeckung zwischen der Tunnelfirste und der Gelndeoberflche von ca. 12,5 m. Der Abstand bis zu den Fundamenten betrgt dort ca. 9,0 m (vgl. Bild 3).
3.3
Sonstige Randbedingungen
Die lange geschichtliche Entwicklung der Stadt Kçln hat sowohl aus ihrer rçmischen, mittelalterlichen und preußischen Vergangenheit als auch aus ihrer jngeren Vergangenheit im 20. Jahrhundert, zahlreiche Spuren im Baugrund und der bestehenden Bebauung hinterlassen, die auch
Bild 3. Querschnitt durch Torburg und angegliedertes Torhaus sowie Lage der Tunnelrçhren einschließlich Einflusslinien und rechnerisch ermittelten Setzungsmulden (qualitativ, nach [13])
214
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
bei der Planung heutiger Tunnelbaumaßnahmen von Belang sind. Im Bereich der offenen Bauweisen und der umfangreichen Verlegungen von Ent- und Versorgungsleitungen wird die Gesamtbaumaßnahme durch umfassende – vorlaufende und baubegleitende – archologische Maßnahmen und Ausgrabungen ergnzt. Die archologischen Ausgrabungen gehçren zurzeit zu den grçßten in Europa [14]. Neben den bekannten und vermuteten Bodendenkmlern gibt es eine Vielzahl von nicht bekannten Ableitungen, Brunnen, Kasematten, Festungsgngen, Grabkammern, Sarkophagen und sonstigen Hohlrumen. Darber hinaus sind bei einer Vielzahl von Gebuden mit historischem Hintergrund, teilweise rçmischen und mittelalterlichen Ursprungs, auch die Anzahl der Tiefkeller und die Grndungstiefen des Gebudes (oder einzelner Teile davon) nicht bekannt. Im Zweiten Weltkrieg wurde zudem die Kçlner Innen- und Sdstadt zum grçßten Teil zerstçrt und im Zuge des Wiederaufbaus nach dem Kriege relativ schnell und zum großen Teil auf den noch vorhandenen Gebuderesten wieder aufgebaut. Bestehende Tiefkeller wurden oft nur unkontrol-
Bild 4. Rekonstruktionsversuch der Severinstorburg mit vorgelagertem Bollwerk nach H. Vogt [14]
liert mit Kriegsschutt verfllt. Auch Hausakten mit Angaben zur Bebauung vor dem Krieg existieren in der Regel heute nicht mehr. Bei der Severinstorburg und deren Umfeld wurden im Vorfeld der Baumaßnahme Angaben zu Hohlrumen, Brunnen, Grndungstiefen und Ausfhrung der Grndung nur angenommen und vermutet. Bekannt war jedoch, dass im Bereich des Chlodwigplatzes die Grundmauern des sdlich vorgelagerten Bollwerks noch bis ca. 1,0 m unter der Platzflche vorhanden sind (Bild 4).
3.4
Bauverfahren der Tunnelrçhren
Um die Auswirkungen eines solchen Großbauvorhabens (Baugruben, Baustelleneinrichtungsflchen, Baustellenlogistik, Lrm- und Staubimmissionen etc.) auf das innerstdtische Leben (Anwohner, Verkehr usw.) zu minimieren und gleichzeitig die Einflsse auf die vorhandene Bebauung bei den anstehenden Baugrund- und Grundwasserverhltnissen vorhersehbar und beherrschbar zu machen, wurde schon in der Ausschreibung von den Fachberatern der Bauherrin ein in vielen Projekten weltweit erfolgreiches Bauverfahren, die unterirdische maschinelle Schildbauweise, gewhlt. Zur Ausfhrung des maschinellen Tunnelvortriebs kamen durch die Arge Los Sd zwei baugleiche, getrennt arbeitende Vollschnitt-Tunnelbohrmaschinen (TBM) mit einem Außendurchmesser von 8,4 m. Bei den TBM handelte es sich um Hydro-Mixschilde mit flssigkeitsgesttzter Ortsbrust und hydraulischer Fçrderung. Hierbei wird das anstehende Erdreich an der Ortsbrust mit einem Schneidrad abgebaut und die Ortsbrust gleichzeitig durch eine (kontinuierlich unter berdruck befindliche) Sttzflssigkeit (Bentonit-Suspension) gehalten. Die Fçrderung des mit der Sttzflssigkeit vermengten Erdreichs erfolgt dann hydraulisch durch Abpumpen ber ein Leitungssystem innerhalb des Tunnels. Der Tunnelausbau erfolgt gleichzeitig durch Stahlbetontbbinge (Fertigteil-Ringsegmente) mit einer Wanddicke von 40 cm. Die einzelnen Ringe haben dabei eine Breite von 1,5 m und setzen sich aus sieben Normalsteinen und einem Schlussstein zusammen. Sie werden im Schutz des Schildkçrpers innerhalb des Schildmantels der TBM eingebaut (Bild 5). Die gesamte TBM wird dann mittels Hydraulikpressen gegen den zuletzt gebauten Tunnelring und den schon davor befindlichen, fertigen Tunnel weiter vorgepresst.
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
215
Bild 5. Anlieferung eines Mittelschildes der Tunnelbohrmaschinen auf Tieflader, der die Dimension der aufzufahrenden Rçhren im Vergleich zur Bausubstanz deutlich macht
Zwischen dem Außenumfang der TBM und dem Außenumfang des zuletzt im Schutz des Schildmantels eingebauten Tbbingrings verbleibt lediglich ein sog. Ringspalt. Dieser wird beim Vorpressen der TBM kontinuierlich mit Mçrtel verpresst, sodass kein setzungserzeugender Hohlraum im Erdreich verbleibt. Die Vortriebsarbeiten der Ostrçhre wurden im Juni 2006 mit der ersten TBM „Tosca“ begonnen. Zwei Monate spter startete dann auch die TBM „Rosa“ mit der Westrçhre und beendete den Vortrieb termingerecht im August 2007. Whrend der Vortriebsdauer wurde ein Mindestabstand der beiden TBM zueinander eingehalten, sodass auch die Einflsse aus den Vortrieben mit einem zeitlichen Versatz nacheinander auf die vorhandene Bebauung einwirkten.
3.5
Baubedingte Bodenverformungen
Beim Schildvortrieb handelt es sich prinzipiell um ein setzungsarmes Bauverfahren [15]. Trotzdem fhren der Bodenabbau an der Ortsbrust, der berschnitt des Schneidrades und die Ringspaltverpressung zu unvermeidbaren Umlagerungen in den Spannungsverhltnissen innerhalb der Bodenschichten um und ber dem Vortrieb. Es kommt so zu Verformungen an der Gelndeoberflche. Im Bereich der Bauwerksgrndungen
weist sie eine dreidimensionale Ausdehnung auf. Die Grçße ist vorher – in Abhngigkeit vom Baugrund und von der berdeckung ber der Firste und vom Tunneldurchmesser – prognostizierbar. Die Setzungsmulde verluft dabei lngs und quer zur Tunnel- bzw. Vortriebsachse (Bilder 6 und 7). In Querrichtung (s. Bild 6) stellt sich die maximale Senkung unmittelbar ber der Tunnelfirste ein und nimmt mit zunehmendem Abstand vom Tunnel stark ab. Die absolute seitliche Begrenzung des Senkungseinflusses bildet sich annhernd unter einem Verformungswinkel ab der Tunnelflanke von 45 zur Horizontalen aus, wobei bei dem hier vorliegenden Baugrund schon ab einem Winkel von ungefhr 60 die Senkungseinflsse an der Gelndeoberflche vernachlssigbar sind. In Lngsrichtung (s. Bild 7) beginnt der Senkungseinfluss schon vor der Schildmaschine ebenfalls unter einem Verformungswinkel von ca. 60 ab der Tunnelsohle. ber dem Schneidrad (Beginn des Ausbruchs) hat die Senkung schon ca. 2/3 ihres Maximalwerts erreicht, der sich dann unter dem Verformungswinkel von ca. 60 ab der Tunnelfirste hinter der Ortsbrust einstellt. Zusammengefasst zeigt sich die dreidimensionale Ausdehnung der Senkung in Form einer Mulde entsprechend der Darstellung in Bild 8.
216
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 6. Schnitt der Einflusslinien der Setzung in Querrichtung beim Schildvortrieb mittels TBM [16]
Bild 7. Schnitt der Einflusslinien der Setzung in Lngsrichtung beim Schildvortrieb mittels TBM [16]
Bild 8. Sich ausbildende Setzungsmulde beim Schildvortrieb mittels TBM im Grundriss [16]
Die Senkungsmulde bewegt sich bei der Erstellung jeder einzelnen Tunnelrçhre mit dem fortschreitenden, zeitversetzten Vortrieb durch den Baugrund und erzeugt dabei entsprechend des Neigungswinkels an der Gelndeoberflche des jeweils betroffenen Bereichs Schiefstellungen in den Fundamenten der Bebauung. Insgesamt berlagern sich die jeweiligen Senkungsmulden der einzelnen Vortriebe in ihrer Grçße und Ausdehnung. Bei der Severinstorburg mit ihrer Lage ungefhr mittig zwischen beiden Vortrieben (s. Bild 3) bedeutet dies, dass zuerst die von der Ostrçhre verursachte Senkungsmulde unter der Severinstorburg von Sd nach Nord hindurch wandert und dementsprechend eine Schiefstellung (Neigung) zunchst nach Sd-Ost und dann nach Osten erzeugt. Aus dieser Lage heraus verursacht der anschließende Vortrieb der Westrçhre, dass sich die Severinstorburg zunchst auch im Sd-Westen und schließlich dann im Nord-Westen absenkt.
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
Nach der Unterfahrung mit beiden Vortrieben stellte sich abschließend, aufgrund der mittigen symmetrischen Lage der Severinstorburg zu beiden Vortrieben, eine nahezu wieder horizontale, aber gegenber der Ausgangslage leicht abgesenkte Endlage des Bauwerks ein. Da der westliche und çstliche Torpfeiler jedoch jeweils nur teilweise ber den inneren Bereichen der Tunnelrçhren steht und somit im seitlichen Neigungsbereich der Senkungsmulde liegt, verbleibt die Severinstorburg dauerhaft in einer leichten sog. Sattellage. Die Severinstorburg wird somit durch komplexe, whrend der Bauzeit vernderliche mehrachsige Gebudeverformungen und die daraus resultierenden, teilweise dauerhaft verbleibenden Spannungszustnde beansprucht. Die Planung der erforderlichen vorlaufenden, baubegleitenden und nachlaufenden Sicherungsmaßnahmen der Grndung und des Aufgehenden erfolgte in Abhngigkeit von den erwarteten Setzungen, deren zeitlichem Verlauf als auch in Abhngigkeit von der vorhandenen bzw. zu diesem Zeitpunkt bekannten Bauwerksstruktur. Die maximal erwartete Senkung der Fundamente der Severinstorburg ergab sich gemß den Vorberechnungen der Fachberater der Bauherrin, der Ingenieurgesellschaft Nord-Sd Stadtbahn (s. [13, 16]) zu ca. 2,0 cm, bei einer maximalen Differenzsetzung von ca. 1,4 cm.
4
Das Severinsviertel und die Severinstorburg
4.1
Einfhrung
In der Stadt Kçln befinden sich eine Reihe herausragender Baudenkmale, die die Zeitspanne von der Rçmerzeit bis zur Neuzeit abdecken. Viele dieser Baudenkmale sind auch heute noch in Nutzung und bilden wichtige Identifikationspunkte fr die Kçlner Bevçlkerung. Eines dieser Denkmale ist die im Severinsviertel gelegene, aus der romanischen Zeit stammende Severinstorburg (s. Bild 2). Der Ort weist eine bemerkenswerte Siedlungskontinuitt auf. Das in Ausfallrichtung Bonn orientierte, mittelalterliche Stadttor liegt exakt auf der Trasse der ehemaligen Reichsstraße von Kçln nach Bonn. Das Tor markiert so u. a. eine 2000-jhrige Verkehrsgeschichte [17]. Das neueste Kapitel dieser Verkehrsgeschichte ist der Bau der zweizgigen U-BahnTrasse unter dieser Torburg.
4.2
217
Das Stadtviertel
Mit der dritten Stadterweiterung um 1180 wurde das jetzige Severinsviertel (Bereich der Haltepunkte Severinsstraße und Chlodwigplatz, s. Bild 1) durch die staufische Stadtmauer ins Stadtgebiet einbezogen. Im Zuge dieser Stadterweiterung wurde die Severinstorburg (s. Bild 2) als eines der ehemals 8 mittelalterlichen Stadttore errichtet. Das in Ausfallrichtung Bonn orientierte, am Haltepunkt Chlodwigplatz (s. Bild 1) gelegene Tor sicherte die nach Sden orientierte Fernverbindung. Die Bedeutung dieser Fernverbindung lsst sich daran ablesen, dass die Trassenfhrung in diesem Bereich bis heute der ehemaligen rheinbegleitenden rçmischen Reichsstraße folgt. Das Viertel wurde durch die Bombenangriffe im Zweiten Weltkrieg schwer beschdigt. In der jetzigen Bausubstanz haben vielfach noch provisorische Behelfslçsungen berdauert, mit denen in der direkten Nachkriegszeit versucht wurde, die Wohnungsnot zu lindern.
4.3
Baugeschichte der Torburg
Die Torburg wurde, wie bereits in Abschnitt 4.2 erwhnt, im Zuge der Stadterweiterung um 1180 errichtet. Gemß den vorliegenden Unterlagen erfolgten dann Mitte des 14. und im 15. Jh. Umbauten und Anpassungen an die jeweilige Waffentechnik. Dies geschah im Wesentlichen durch den Ausbau der Verteidigungsanlagen im Vorfeld. Nach ersten Umbauten entstand im 15. Jh. zunchst ein Vorwerk mit einer grçßeren Platzanlage zur Aufnahme von Geschtzen und einem 3-geschossigen Turmbauwerk („Bollwerk“, s. Bild 4). Mit Zunahme der Feuerkraft der Geschtze verlegte man im 16. Jahrhundert die Verteidigungsanlagen in vorgelagerte Bastionen. Der Turm („Bollwerk“) des bestehenden Vorwerks wurde als rckwrtige Geschtzplattform in die Konzeption der Bastion mit einbezogen. Die eigentliche Torburg behielt bei den Umbauten jedoch ihren reprsentativen Charakter bei [14]. Im Zuge der neuzeitlichen Stadterweiterung wurde das mittelalterliche Bollwerk ebenso wie weite Teile der Stadtmauer abgetragen und einplaniert. Im Zuge der archologischen Voruntersuchungen von dem Stadtbahnbau konnten noch bis zu 1 m aufrecht stehende Bauteile des mittelalterlichen Vorwerks vorgefunden und untersucht werden [14].
218
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 9. Frhneuzeitliche Ansicht der Torburg (vgl. Bild 10) (Bildquelle: Staatsarchiv Kçln)
Bild 10. Severinstorburg, stadtauswrts gerichtete Schaufassade (Sdfassade). Der Anschluss der Stadtmauer ist links vor dem Baum schwach erkennbar
Die Torburg nutzte man in der Folge zunchst als Naturkundemuseum, spter als Hygienemuseum (vgl. Bild 9). Als Unterkunft fr die Aufsicht des Museums wurde ein kleines Wohnhaus („Torhaus“) an die Torburg angebaut [18, 19]. Die Torburg diente von Anfang an reprsentativen Zwecken, hier wurden Turniere veranstaltet und hochrangige Gste empfangen. Heute werden die Rumlichkeiten fr besondere Feierlichkeiten und Hochzeiten genutzt. Fr die Karnevalsumzge ist die Torburg eine wichtige Landmarke, die in die „5. Jahreszeit“ eng eingebunden wird.
bude somit auf jeder Seite eine innere und ußere Mauerwerkwandscheibe auf. Diese sind lediglich in der Ebene der Torbçgen durch berwçlbungen miteinander verbunden, sodass zwischen den Wnden geschosshohe Hohlkammern bestehen (s. Bild 3). Die inneren Seitenwnde weisen abgestufte Dicken von 1 bis 1,2 m auf. Die anschließenden seitlich vorgesetzten Außenwnde der Anbauten sind mit bis zu etwa 75 cm Dicke deutlich schmaler ausgelegt (vgl. Bild 3). Die Torburg erfuhr, wie in Abschnitt 4.3 bereits erlutert, mehrfache Um- und Ausbauten. Die ußere Wandscheibe wurde augenscheinlich, ebenso wie der nachfolgend beschriebene 2. Torbogen stadtauswrts, in einer spteren Epoche erbaut. An der Ost-Seite ist im Hohlraum der çstlichen Außenwand ein Gesims der vorhergehenden Ausbauphase an der Innenwand sichtbar.
4.4
Aufbau der Torburg
4.4.1 Außenwnde Die Torburg hat einschließlich des Treppenturmaufsatzes eine Hçhe von knapp 30 m. Die umbaute Grundflche ohne Torhaus misst etwa 16 m in der Breite und 14 m in der Lnge, die Breite des eigentlichen Torturms betrgt lediglich 10 m. Bis zur Hçhe des 3. Turmgeschosses ist der eigentliche Turm durch seitliche Anbauten verbreitert (Bild 10). Bis zu dieser Hçhe weist das Ge-
4.4.2 berwçlbte Durchfahrt Die Durchfahrt ist stadteinwrts als Tonnengewçlbe ausgebildet. Dem Tonnengewçlbe ist stadtauswrts ein halbes Kreuzgratgewçlbe vor-
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
219
Bild 11. Anordnung der Gewçlbe in der Tordurchfahrt in zeitlicher Abfolge; stadtauswrts gerichtete Schaufassade (Sdfassade) im Vordergrund
gelagert (Bild 11). Die Durchfahrt wird stadteinwrts durch 1 und stadtauswrts durch 2 Bçgen abgeschlossen. Im ußeren stadtauswrtigen Bogen ist ein Fallgitter angeordnet. Im Zuge der restauratorischen Instandsetzungsarbeiten konnte festgestellt werden, dass das Kreuzgratgewçlbe offenbar vor dem Tonnengewçlbe bestanden haben muss. Das aus Tuffstein errichtete Tonnengewçlbe lagert auf den inneren westlichen und çstlichen Seitenwnden des umbauten inneren 4-geschossigen Turms auf. An den stadtauswrtigen, sdlichen Teil schließt das Kreuzgratgewçlbe an, das u. a. an den vorgenannten inneren Seitenwnden auf Schildbçgen auflagert.
4.4.3 Besondere Anbauten Stadtauswrts sind oberhalb der Tordurchfahrt an der Sd-Ost- und Sd-West-Ecke 2-stçckige, aus Ziegeln errichtete Flankentrme mit -vorkragender Kreisform und einem vermutlich im 17. Jahrhundert aufgesetzten Kegeldach als Vorbau angebaut worden [18, 19]. Die Vorbaubreite der Flankentrme wird ber vorgesetzte Flgelmauern mit den bereits beschriebenen seitlichen Anbauten bis zur stadteinwrts gerichteten Schauseite fortgefhrt. Stadtauswrts sind die Flankentrme durch einen im Bereich der beiden Torbçgen (Sdseite) angeord-
neten Balkon verbunden. Das Bauvolumen der Torburg wird so geschickt optisch vergrçßert. An der Ost-Seite sind neben einem kleinen Balkon die Reste der ehemaligen Stadtmauer zu erkennen, deren Abbruch u. a. zu einer wesentlichen Beeinflussung der Tragsicherheit des Kreuzgratgewçlbes gefhrt haben kçnnte, worauf in Abschnitt 8.5 noch genauer eingegangen wird.
4.4.4 Verwendete Wandbaustoffe Die Außenschalen der Seitenwnde und Teile der stadteinwrts gerichteten Rckwand bestehen etwa bis zur Hçhe des Auflagers des Tonnengewçlbes aus liegenden Basaltsulen. Durch Umund Einbauten sind hier verschiedene Unterbrechungen bis hin zu den Fundamenten zu verzeichnen. Stadtauswrts besteht die Außenschale im Torbereich aus Drachenfelser Trachytsteinquadern, die im Bereich der vorspringenden Trme als Buckelquader ausgebildet sind und offenbar im Zuge eines Torburgumbaus vorgesetzt worden sind. Im weiteren aufgehenden Fassadenmauerwerk bestehen die Außenschalen der Torburg (bis auf die Anbauten im Bereich der Erker oberhalb des Balkons) im Wesentlichen aus Tuffsteinquadern mit Ausflickungen und Anbauten aus Ziegelmauerwerk.
220
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
5
Ursprngliches Sicherungskonzept fr die Torburg
5.1
Anzunehmende Setzungsbewegungen
Der Turm liegt nahezu mittig zur U-Bahntrasse. Der Scheitelpunkt der beiden Tunnelrçhren liegt im Querschnitt jeweils knapp außerhalb der seitlichen Bebauungsgrenzen der Torburg. Zunchst bestimmten die beteiligten Fachbros die maximale Absenkung im Tiefpunkt der Setzungsmulde einer Tunnelrçhre. Daraus wurde die resultierende Setzungsdifferenz zwischen den Achsen der beiden Baukçrper rechts und links der Durchfahrt als unbedenklich angesehen (vgl. Abschn. 5.2). Die jeweiligen Setzungsmulden beider Rçhren wurden dann superpositioniert. Nach Durchfahrt der zweiten Vortriebsmaschine konnten die Schiefstellung und die daraus resultierenden Spannungen dann rechnerisch kompensiert werden. Nach Abschluss der Baumaßnahme wre die Torburg demnach ohne wesentliche spannungsauslçsende Verdrehung lediglich geringfgig abgesunken. Die durch die rechnerisch verbleibende Sattellage ggf. auftretenden Zwngungsspannungen werden als vergleichsweise gering angesehen. Aufgrund der Grçßen der sich ergebenden Senkungsdifferenzen an den maßgeblichen Punkten waren angabegemß demnach keine konstruktiven Rissschden fr das Bauwerk whrend der Unterfahrung zu befrchten. Sich ergebende kleinere Schden konnten jedoch nicht ausgeschlossen werden. Wegen der gnstigen Setzungsprognose fr die Severinstorburg wurden Maßnahmen wie Bodenverbesserung mittels HDI oder eine baubegleitende Vereisung whrend der Unterfahrung fr das Bauwerk weder im Vorfeld geplant noch veranlasst. Als Beurteilungsgrundlage fr eventuelle Zustandsvernderungen lag eine von der Bauherrin (KVB) beauftragte beweissichernde Bestandsaufnahme vor, die im Vorfeld durchgefhrt worden war. Derartige Dokumentationen wurden fr alle Gebude in einer festgelegten Einflusszone der Tunneltrasse routinemßig durchgefhrt.
5.2
Erstes Sicherungskonzept
In einem ersten Sicherungskonzept der Vorplanung wurde davon ausgegangen, dass die Torburg als mittelalterliche Wehranlage einen mas-
siven, in sich ausgesteiften, berall im Verbund stehenden Baukçrper besitzt. Man nahm weiter an, dass sich der Baukçrper als Monolith verhlt und somit ausgleichend auf die sich ausbildende Setzungsmulde reagiert (vgl. Bild 3). Im Hinblick auf die geringe Schadenswahrscheinlichkeit entschieden die Vorplaner, das Bauwerk lediglich relativ biegeweich zu ummanteln, um mçglichst wenig Zwngungsspannungen ins Bauwerk einzutragen. Im Fundamentbereich und im oberen Drittelspunkt des Stichs des Tonnengewçlbes wurde an den Kopfseiten eine Querverspannung angeordnet. Hierzu mussten die Tordurchfahrten an den Kopfseiten jeweils mit einer Schildmauer verschlossen werden (Bilder 12 und 13). Eine Lngsverspannung wurde im Bereich der Tordurchfahrt in Hçhe der Fundamente und knapp unterhalb der Hçhe Widerlager Tonnengewçlbe angeordnet (Bild 14). Die Spannkrfte sollten ber horizontal angeordnete Quertraversen in die Außenwnde des Bauwerks abgeleitet werden.
6
Umfang der durchgefhrten Bestandsaufnahme und Untersuchungen
Das Ingenieurbro Tebbe wurde in Kooperation mit den Bros Dominik und Brauer von der ausfhrenden Arge beauftragt, besondere Gebudesicherungsmaßnahmen verschiedener Objekte im Altstadtbereich beratend zu begleiten. Neben Gebuden mit statischen Unzulnglichkeiten, die teilweise noch auf Kriegsschden und deren provisorische Beseitigung in der Nachkriegszeit zurckzufhren sind, sollten auch zwei denkmalgeschtzte Objekte – darunter die Severinstorburg – betreut werden. Es waren zunchst lediglich die Lage und Ausbildung der Anschlusspunkte von Absttzungen sowie von Lasteinleitungspunkten der Verspannungen nher zu untersuchen. Weiterhin sollten in Zusammenarbeit mit den Statikbros der Arge Kenngrçßen zur Bemessung und Begrenzung der Druck- und Auszugskrfte an den Lasteinleitungspunkten ermittelt werden. Vorgabe der Denkmalpflege war es, die entsprechende Zustandsaufnahme zerstçrungsfrei vorzunehmen. ffnungen, Bohrungen o. . in die Gebudesubstanz eingreifende Untersuchungsmethoden waren daher nicht mçglich.
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
Bild 12. Querverspannung im Bereich Sdfassade gemß ursprnglichem Sicherungskonzept im Schnitt (Bildquelle: Planungsunterlagen KVB)
Bild 13. Querverspannung im Grundriss gemß ursprnglichem Sicherungskonzept im Grundriss (Bildquelle: Planungsunterlagen KVB)
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 14. Lngsverspannung im Grundriss gemß ursprnglichem Sicherungskonzept im Grundriss (Bildquelle: Planungsunterlagen KVB)
Nach ersten Begehungen der Torburg war jedoch klar, dass die Umsetzung des geplanten Sicherungskonzeptes (s. Abschn. 5) aufgrund von Vorschdigungen und Besonderheiten des Aufbaus der Torburg risikobehaftet ist (vgl. Abschn. 7 und 8). Aufgrund dieser ersten Besichtigungsergebnisse wurde jetzt ein erweitertes Konzept zur Untersuchung der Bausubstanz ausgearbeitet. Im Sinne des Erhalts der historischen Baustoffe sollten nach Mçglichkeit nur zerstçrungsfreie Prfverfahren angewendet werden. Es musste hierbei verstrkt darauf geachtet werden, dass die Ergebnisse termingerecht vorlagen und direkt in die teilweise noch zu planenden zustzlichen Sicherungskonzepte einfließen konnten. Die Arbeiten an den dann beschlossenen zustzlichen Sicherungsmaßnahmen fanden bereits whrend der noch laufenden Bestandsaufnahmen und Untersuchungen statt. Planungsunterlagen, soweit sie fr die Ausarbeitung des erweiterten detaillierten Sicherungskonzepts notwendig sind, wie z. B. gutachterliche Untersuchungen und Einschtzungen, detaillierte Zustands- und mit Maßen versehene Bestandsplne, Zustandsdokumentationen usw., statische Berechnungen, Massen- und Lastannahmen, mussten dafr in grçßerem Maße erst neu erarbeitet werden.
Folgende Untersuchungen wurden durchgefhrt: • Sichtung der zugnglichen Unterlagen und Dokumente zur Torburg mittels Archiveinsicht und mndlicher Befragung bei Nutzern, Eigentmer, Denkmalamt und vormalig mit der Instandsetzung befassten Planern und Bauausfhrenden, • Erfassung der chronologischen Baugeschichte (Um- und Anbauten, Erweiterungen und Nutzungsnderungen), soweit dies in der zur Verfgung stehenden Zeit mçglich war, • Weitestgehende Erfassung und Dokumentation der Art und des Umfangs der neuzeitlich durchgefhrten Umbau- und Instandsetzungsmaßnahme (s. Abschn. 7), • Begehung aller zugnglichen Fassadenteile und Rumlichkeiten mit entsprechender fotografischer Schadensaufnahme, • Aufnahme der wichtigsten Rissverlufe/-systeme hinsichtlich der betroffenen Bauteile und wechselseitiger durch Bau- und Umbauphasen sowie Alterung bedingter Abhngigkeiten anhand von: – Rissweite, – Rissweitenvernderung, – Rissuferverschiebung, – Ausbildung der Rissufer, – Verschmutzung der Rissufer und
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
• • •
•
– bereits erfolgten Instandsetzungsmaßnahmen, Kontrolle des Aufbaus und der Dimensionierung relevanter Bauteildicken wie Außenwand und Gewçlbe, Zerstçrungsfreie Erfassung von Inhomogenitten in der Außenschale mittels Fehlfarbenfotografie von Infrarotstrahlung, Kontrolle des jeweiligen Aufbaus und der Gte des mehrschaligen Außenmauerwerks anhand der fr die Spannkanalbohrungen sichtbaren Bohrlçcher und gewonnenen Bohrproben. Zu beachten waren auch Hinweise auf unterirdische Hohlrume. So soll von der Hohlkammer zwischen der westlichen inneren und ußeren Seitenwand ein Gang von der Severinstorburg unter der Severinsstraße Richtung Severinskirche verlaufen sein (vgl. Abschn. 8.6).
Kreuzgratgewçlbe ist im Zuge einer weiteren Baumaßnahme offenbar um etwa 1/3 bis 1/2 der Grundflche von Norden aus zurckgebaut und durch ein lngeres Tonnengewçlbe ergnzt worden (s. Bild 11). Die westliche und çstliche innere Seitenwand, die direkt unter den Gewçlben angeordnet sind, stellten offensichtlich ursprnglich die seitliche Außenfassade der Torburg dar. Dies ergibt sich durch die auf der nach außen gerichteten Seite der Ostwand vorgefundenen Reste von Gesimsen, die sich durch den Anbau der çstlichen Flgelwand nunmehr in der dortigen Hohlkammer befinden. Vor die ehemals vorhandene sdliche stadtauswrts gerichtete Schaufassade wurde im Zuge einer spteren Baumaßnahme ein Trachyt-Bossenmauerwerk gesetzt, das keinen wesentlichen Verbund zum bisherigen Bestand aufweist.
7.2
7
Ergebnisse der Bestandsund Zustandsanalyse
7.1
Baugeschichte
Aus den vorgelegten Baugeschichtsunterlagen [14, 17–19] ließen sich aufgrund ihrer Lckenhaftigkeit jedoch nur bedingt Erkenntnisse zur Baugeschichte herauslesen. Baugeschichtliche Zuordnungen der einzelnen Bauabschnitte waren daher im Vorfeld nur eingeschrnkt mçglich. Bestimmte Besonderheiten haben sich oft erst im Zuge der Sicherungsarbeiten am Gewçlbe und dem Außenmauerwerk gezeigt, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Severinstorburg ist – wie bekannt – in mehreren Bauepochen umgebaut und ergnzt worden, was sich dann auch in einer mehrmaligen Grundflchennderung gezeigt hat (vgl. Bilder 4, 9 und 11). Instandsetzungs- und Umbaumaßnahmen sind offenbar u. a. im 16. Jahrhundert, um die Jahrhundertwende (19./20. Jh.), in den 1950er-, 1980er- und 1990er-Jahren durchgefhrt worden. Aufgrund des speziellen Mauerwerksaufbaus in diesen Bereichen sind z. T. Schalenbildung und Hohllagen sowie Risse erkennbar. Ein ausreichender Verbund zwischen den unterschiedlichen Baumaßnahmen ist offenbar nicht berall gegeben. Anhand der handwerklichen Bearbeitungsspuren ist zu erkennen, dass das Kreuzgratgewçlbe vor dem Tonnengewçlbe errichtet worden ist. Dies bedeutet auch, dass in der Anfangsphase ein wesentlich kleineres Torburggebude existierte. Das
223
Erfassung des Fassadenmauerwerks der oberen Torburggeschosse mittels Thermografie
Das Fassadenmauerwerk ist im Zuge von unterschiedlichen Baumaßnahmen immer wieder verndert worden. Die Thermografieaufnahmen besttigen im Wesentlichen die Annahme, dass im Mauerwerk auch nach der letzten Instandsetzungsmaßnahme offenbar immer noch Hohlrume – z. B. von evtl. ehemals vorhandenen Holzringankern – vorhanden sind (Bild 15). Diese Hohlrume beeinflussen die Tragfhigkeit. Gemß Befund wurden offenbar keine Rckverankerungen des Vorsatzschalen-Austauschmauerwerkes aus Tuffstein mittels z. B. Metallankern vorgenommen. Aus der thermografischen Untersuchung alleine war daher nicht ersichtlich, ob die Fassadenbereiche, die im Zuge der letzten Instandsetzungsmaßnahme erneuert worden sind, in einem ausreichenden Verbund zum „Kernmauerwerk“ stehen; ebenso, ob das Kernmauerwerk in einem hohlraumfreien Verbund errichtet worden ist. Rckfragen dazu an Beteiligte der letzten Instandsetzung [20] ergaben, dass in aus Tuffsteinen (obere Geschosse) errichteten Fassadenbereichen Bindersteine bis ins „Fllmauerwerk“ eingesetzt worden sind. Die Anzahl und Verteilung der gesetzten Bindersteine ließ sich nicht mehr genau ermitteln. Das Fllmauerwerk ist gemß den Ausknften bei dieser Instandsetzungsmaßnahme nicht weiter konsolidiert worden. Fr die „Unterfahrung“ musste demnach von einem Zustand der vorhandenen „Tuffstein-Außen-
224
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 15. Fehlfarbenaufnahme von Infrarotstrahlung; oberhalb und unterhalb der oberen Fensterreihe sind helle Bnder zu erkennen, vermutlich ehemalige Ringbalken aus Holz
fassade“ ausgegangen werden, der im Wesentlichen kaum bekannt ist. Demnach musste er, insbesondere im Hinblick auf die Standsicherheit, als z. T. kritisch hinsichtlich der prognostizierten unterfahrungsbedingten Belastungen eingeschtzt werden.
7.3
Ergebnisse der Begehungen und der Bauwerksçffnungen
schaffenheit und Tragfhigkeit des Mauerwerks, der Mauerwerksmaterialien und somit auch der Außenwandaufbau hier erst erkundet werden. Zur Herstellung der Spannkanle wurden bis zur Hçhe des Gewçlbescheitels von außen Bohrungen im Trockenbohrverfahren in die Außenwnde gefhrt. Diese Bohrungen konnten daher gleichzeitig der Erkundung des Mauerwerkszustandes in diesen Bereichen dienen.
7.3.1 Erkundung des Aufbaus des mehrschaligen Mauerwerkes Im unteren Bereich der Severinstorburg sind im Zuge der letzten Instandsetzungsarbeiten in den 1990er-Jahren keine wesentlichen Instandsetzungen vorgenommen worden, sodass hier keine Aussagen zum Wandaufbau vorlagen. Genauere Untersuchungen konnten daher, wie nachfolgend erlutert wird, nur eingeschrnkt durchgefhrt werden. Diese punktuellen Untersuchungen wurden in Bereichen durchgefhrt, in denen Bohrungen fr Spannkanle vorgesehen waren. Diese Sicherungsmaßnahmen (Verspannungen) und Aussteifungen des Gebudes waren in der Vorplanung im Wesentlichen fr die Fundamente bis zur Hçhe unter dem Balkon – also etwa bis zur Gewçlbescheitelhçhe – vorgesehen. Die Vorplanung sah Verspannungen quer und lngs zur Tordurchfahrt vor (s. Bilder 12 bis 14.) Die Vorspannkrfte, die ber einzelne Lasteinleitungspunkte in die historische Konstruktion eingetragen werden mussten, waren in der Vorplanung noch nicht explizit bemessen. Um berhaupt Vorspannkrfte in die historische Konstruktion eintragen zu kçnnen, musste die Be-
Bild 16. Bohrung zur Vernadelung der Westfassade, an der Nordwestecke
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
225
7.3.2 Westlicher Anbau
Bild 17. Blick in ein Bohrloch der Fassade mittels Endoskop
Die Inaugenscheinnahme der Bohrkerne, insbesondere aber der Bohrlçcher (s. Bild 16) besttigte die Annahme eines mehrschaligen, in verschiedenen Zeitepochen hergestellten Wandaufbaus mit vielen Klften und Hohlrumen in dem Mauerwerk. Die westlichen und çstlichen fassadenseitigen Außenwnde waren offenbar in einer spteren Zeitepoche, ohne jeglichen wesentlichen Verbund zum historischen Ursprungsmauerwerk, vorgesetzt worden. Es konnte im sichtbaren Bereich weder eine Verzahnung der verschiedenen Mauerwerkscheiben bereinander, noch eine Verankerung festgestellt werden. Hinzu kam, dass auch das nachtrglich vorgesetzte Trachyt-Bossen-„Sichtmauerwerk“ im einsehbaren Bereich ebenfalls nicht mit wesentlichem Verbund (z. B. Verzahnung) zum Hintermauerwerk errichtet worden ist. Aufgrund dieser Untersuchungsergebnisse war anzunehmen, dass auch die brigen Ecken des Mauerwerkes, bis etwa zur Hçhe des Gewçlbescheitels zustzlich verankert und gesichert werden mussten. Im Zuge dieser Sicherungsarbeiten konnten auch an den hierfr notwendigen Bohrungen weitere Untersuchungen des Mauerwerkaufbaus durchgefhrt werden. Ansonsten wurde der Außenwandaufbau soweit wie mçglich zerstçrungsfrei erkundet. Die Erkundung ergab insgesamt, dass u. a. – wie bereits beschrieben – die West- und Ostwand in Tordurchfahrthçhe mehrfach ergnzt worden sind. Es wurden zahlreiche Ein- und Umbauten vorgenommen.
Auf der stadtauswrts gerichteten sdlichen Torfassade war an der Sd-West-Ecke ein vertikaler durchgehender Mauerwerksriss vorhanden. Dies konnte durch Erkundungen der Innenseite der Außenwand in der westlichen Hohlkammer besttigt werden. Dieser Riss war auf der Innenseite zwar offensichtlich vor einiger Zeit geschlossen worden, hatte sich aber wieder geçffnet. Auch an der Außenfassade war der Riss zwar in den 1990erJahren geschlossen worden, çffnete sich aber augenscheinlich wieder. In dem sdwestlichen Eckturm ber der gerissenen Mauerwerksecke waren entsprechende Schden erkennbar. Es musste demnach von einem Ablçsen der ußeren westlichen, augenscheinlich nachtrglich ohne wesentlichen Verbund vorgesetzten Mauerwerksscheibe ausgegangen werden. Ursache der beobachteten Schden war, dass die tragende Konstruktion der westlichen Außenwand, vermutlich infolge des Durchstemmens von ffnungen fr Installationsleitungen, stark geschwcht worden war. Wie Erkundungen erga-
Bild 18. Linke Flanke der Sdfassade (vgl. Bild 2) mit bereits ausgebessertem Rissverlauf (dunkle Fuge im Abstand von 2 bis 4 Buckelquadern von der Gebudeecke) sowie gerissener Gipsmarke (Bildmitte oben)
226
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
ben, war hier das Mauerwerk im erdberhrten Bereich auf ca. 4 m · 4 m vçllig abgngig (vgl. Abschn. 8.2). Die weitere Untersuchung ergab, dass sich unter der westlichen Außenwand zudem kein Fundament befand, was zu dem Schadensausmaß beigetragen haben drfte.
7.3.3 stlicher Anbau Auch in dem sdçstlichen Eckturm waren Risse erkennbar, die sich aussagegemß innerhalb eines Jahres aufgeweitet hatten, die auf deutliche Formnderungen des Bauwerks und insbesondere des Bauteils der Außenwand hindeuteten. Neben der Fundamentsicherung an der Westwand (s. Abschn. 8.2), war es daher auch notwendig, die westliche und die çstliche Außenwand mit der Nordwand kraftschlssig, u. a. durch spezielle Verankerungstechniken, zu verbinden.
• Die Fundamente der Severinstorburg wurden offenbar in Teilbereichen ausgetauscht (Westfundament), wodurch das Fundament u. U. auch eine Vorschdigung aufweist. • Die Sockelsteine in den Torgewnden wurden, bis auf einen Sockelstein, zurckgearbeitet bzw. ausgetauscht und z. T. untermauert. Eventuell waren diese Maßnahmen mit dem Straßenbahnausbau durch die Severinstorburg verbunden. • An der West-Seite, wo die Außenschale mit der Hohlkammer augenscheinlich ohne wesentlichen Verbund an die bestehende innere Seitenwand (Torwand) angesetzt worden ist, fehlt ein Fundament gnzlich.
8.2
Ausbruch in Westwand
• An den zugnglichen Fundamentbereichen waren mehrere Bauarten, die z. T. aus unterschiedlichen Zeitepochen stammen, zu erkennen. • Bereits an den Fundamenten sind durchlaufende Fugen erkennbar, die auf unterschiedliche Bauepochen einzelner Fundamentbereiche hinweisen. • Einzelne Bereiche des Fundamentmauerwerks wurden offenbar zu unterschiedlichen Zeiten erstellt, wie u. a. an den unterschiedlichen Mçrteln zu erkennen ist.
Stadtauswrts im Bereich der angrenzenden Stadtmauer wurde bei Ausschachtungsarbeiten knapp unter der Gelndeoberkante ein großflchiger sicherheitsrelevanter Ausbruch in der Außenwand festgestellt (Bilder 19 bis 23). Wie eine direkt angesetzte Sondierung ergab (Bild 20), war auf einer betrchtlichen Breite kein Mauerwerk und kein Fundament vorhanden. In den spter ausgehobenen Baugruben wurde kein nennenswertes Ausbruchsmaterial dieser Fehlstelle vorgefunden, sodass davon ausgegangen werden musste, dass das aufgehende Mauerwerk in diesem Bereich direkt auf das Erdreich („Kulturschutt“) ohne jedes Fundament gesetzt worden ist. Der Ausbruch hatte bereits verschiedene, oberhalb dieser Fehlstelle zu beobachtende Rissbilder hervorgerufen (vgl. Abschn. 7.3.2). Die von außen und von der Hohlkammer hinter dieser Wand erkennbaren Rissbilder wiesen bereits verschie-
Bild 19. Ausbruchstelle auf der Westfassade im Anschluss an die Stadtmauer (vgl. Bilder 2 bis 4)
Bild 20. Sondierung mit leichter Rammsonde im Bereich der Ausbruchstelle (vgl. Bild 19)
8
Zustand einzelner Bauteile gemß Bestandsanalyse
8.1
Fundamente/Sockel
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
dene Instandsetzungsspuren auf. Insbesondere in den 90er Jahren waren hier Mçrtelinjektionsversuche unternommen worden. Sonstige Sicherungsmaßnahmen waren gemß Augenschein nicht ausgefhrt worden. Eine Begehung des Innenbereichs ergab, dass durch die Fehlstelle und den parallel zur Durchfahrt verlaufenden Gewçlbegang Versorgungsleitungen zu dem der Torburg angebauten Torhaus verlegt waren. Im Bereich des Durchbruchs vom mittelalterlichen Gewçlbegang zum Torhaus waren ebenfalls betrchtliche Schdigungen des Mauerwerks zu verzeichnen. Der Gewçlbegang war bis etwa zur Hçhe des Ausbruchs mit homogenem rolligen Fllmaterial verfllt. Nachdem die Grçße des Ausbruchs mittels Rammsondierungen festgestellt worden war, begann man schnellstens mit der Durchfhrung von Sicherungsmaßnahmen.
8.3
Mauerwerksbeschaffenheit
• Der Verbund des Fassadenmauerwerks zum Hinter-(Fll-)mauerwerk ist, zumindest in Hçhe des Tores, teilweise gefhrdet. Zum brigen Fassadenmauerwerk kçnnen keine genauen Aussagen gemacht werden. • Das Verfllmauerwerk hinter der Fassadenschale ist in dem sichtbaren Bereich teilweise minderfest und hohlraumreich. • Das Trachyt-Bossenmauerwerk (Buckelmauerwerk aus dem 16. Jh.) ist teilweise ohne Verankerung errichtet worden. • Vorhandene Risse im Mauerwerk sind gemß Augenschein mehrmals berarbeitet worden. Die Risse sind, auch bedingt durch die Vorschden wie Ausbrche in der Westwand, im Mauerwerk immer wieder aufgerissen. Weitergehende konstruktive Sicherungen der Risse (z. B. Vernadelung) bzw. des gesamten Gebudes wurden nicht festgestellt. Im Mauerwerk sind mittels der thermografischen Untersuchungen unterschiedlich beschaffene Hohlrume diagnostiziert worden. Neben Schalenbildung im Mauerwerk zeichnen sich im aufgehenden Turm umlaufende linienfçrmige Hohlrume ab. Hier handelt es sich mit hoher Sicherheit um die Reste ehemaliger HolzRinganker. Diese sind gemß mndlicher Befragung bei der vormaligen Teilertchtigung bereits punktuell festgestellt worden [20]. • Die Deckenhçhen des eigentlichen Turms sind offensichtlich verndert worden (vgl. Bilder 9 und 10).
227
Eine Untersuchung der aussagegemß vorhandenen Aussteifung des Gebudes durch Deckenscheiben oder Ringanker war ohne ffnung der bestehenden Deckenverkleidungen nicht mçglich. Ein Eingriff in die umfangreiche Deckenverkleidung mit Scheinbalken und anderen Zierelementen wurde jedoch aus Denkmalschutzaspekten und der laufenden gastronomischen Nutzung der Rume nicht vorgenommen. • Die Funktion von Eisenankern, die hinter der Vorsatzschale des Turmmauerwerks vorhanden sein sollen, ist nicht genau bekannt; offenbar dienten sie als Befestigung der ehemals vorhandenen Deckenbalken. • Das mehrteilige Mauerwerk in der Torbogendurchfahrt weist an der Ostseite- und Westseite Risse bis ins Gewçlbe auf, die neben unterschiedlichen Bauabschnitten des Torhauses auf z. T. erhebliche Formnderungen des Gebudes hinweisen. • Die Rissverlufe und der Zustand des Mauerwerks im sdçstlichen Bereich des Torburggebudes deuten auf extreme Formnderungen dieser Ecke hin. Die Wirkung dieser ohne Einfluss der Tunnelbaumaßnahme vor Baubeginn erfolgten Formnderungen ist fast in allen Geschossen erkennbar. hnliches gilt fr den sdwestlichen Bereich der Torburg (s. a. Abschn. 8.5).
8.4
Gewçlbe
Das Kreuzgratgewçlbe ist gemß Augenschein vor dem Tonnengewçlbe errichtet worden (s. Abschn. 7.1). Unter den Gewçlben war ein Netz gegen herabfallende Steine gespannt, welches an den Gewçlben selbst befestigt war (Bild 21). Beide Gewçlbe bestehen aus Tuffsteinmauerwerk, wobei insbesondere im Kreuzgratgewçlbe, auch sdlichem Tonnengewçlbe, sowohl Rçmertuff als auch Weiberner Tuffsteine verarbeitet sind. Die Weiberner Tuffsteine sind nur partiell augenscheinlich zur Ausbesserung von Fehlstellen nachtrglich in das historische Rçmertuff-Gewçlbe eingesetzt worden (Bild 22). Die Gewçlbe wiesen deutlich sichtbare Riss- und berbeanspruchungsbedingte Schden auf (s. Bilder 21 und 23). Die Mçrtelfugen und die Mauersteine des Gewçlbes waren in vielen Bereichen deutlich geschdigt. Zum Teil waren Fugen im Rahmen der vorangegangenen Teilrestaurierungen ausgerumt, aber nicht wieder geschlossen worden (s. Bild 21); vereinzelt waren Steine gelçst. In Teilbereichen konnte man Keile in ver-
228
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 21. Links: Tonnengewçlbe mit stark zurckgearbeiteten Fugen; rechts: Kreuzgratgewçlbe mit bereits abscherendem Schildbogen (rechts unten)
Bild 23. Rissschden im Kreuzgratgewçlbe
Bild 22. Kreuzgratgewçlbe mit partiellen Ausbesserungen
Bild 24. Verkeilungen im Kreuzgratgewçlbe
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
229
Bild 25. Schema des Gewçlbes, Rckwanderung der Drucklinie aufgrund fehlender Ausfugung, Steinschden durch Spannungszunahme im Restquerschnitt mit Gefahr des Herausfallens von Einzelsteinen oder Teilen von diesen
schiedenen Fugen des Gewçlbemauerwerks und offenbar „heruntergerutschte“ Steine erkennen (s. Bild 24). Die Lastabtragung des Gewçlbes erfolgte also durch einen deutlich verringerten Teilquerschnitt des Gewçlbes. Aufgrund der Beanspruchungen, die die Gewçlbe erfahren hatten, musste von einem „Auswandern“ der Drucklinie aus dem Kernmauerwerksbereich ausgegangen werden, was jederzeit zu einem Herausfallen von Einzelsteinen, aber auch zum Einbruch von ganzen Gewçlbebereichen htte fhren kçnnen (Bild 25). Der sdçstliche, unter dem Kreuzgratgewçlbe an der Außenwand angeordnete Schildbogen scherte zudem bereits ab (Bild 26). Der Schdigungsgrad der Gewçlbe nahm gemß Augenschein von Norden nach Sden stark zu und extremste Schden waren im Kreuzgratgewçlbe in Richtung der Sd-Ost-Ecke feststellbar. Aufgrund dieses bereits deutlich ausgeprgten Schadensbildes musste eine deutliche Beeintrchtigung der Standsicherheit der beiden Gewçlbe angenommen werden. Die thermografische Untersuchung in diesem Bereich gab zwar einen Anhalt bezglich des Aufbaus des Tonnengewçlbes. Im Zuge der Sicherungsmaßnahmen mussten u. a. Bohrungen zur Mçrtelinjektion in den Gewçlbekappen angeordnet werden. Diese Bohrungen wurden dazu genutzt, weiterfhrende endoskopische Untersuchungen anzuschließen (s. Bilder 16 und 17).
Entgegen der Annahme der Vorplaner waren die Anfngerbereiche (Gewçlbeanstze), insbesondere des Tonnengewçlbes, nicht bis zu etwa einem Drittel der Gewçlbehçhe im Verbund zum aufgehenden Hintermauerwerk errichtet worden. Der horizontale Schub der Gewçlbe (Kuppelschub) kann daher nicht optimal in die Außenwandkonstruktionen abgeleitet werden. Die Horizontalbelastung fr die Außenwnde wird so tendenziell deutlich erhçht. Auf den Gewçlben befindet sich eine Art grober Rollkies und Bauschutt bis tief in die Gewçlbeanfnger hinein. Dieses „rollige“ Fllmaterial, das offensichtlich im Zuge einer Umbaumaßnahme
Bild 26. Abriss der Schildbçgen des Kreuzgratgewçlbes von aufgehender Wand (vgl. Bild 21)
230
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
(gemß Materialansprache nach dem 2. Weltkrieg) auf die Gewçlbe gefllt worden ist, kann insbesondere bei Erschtterungen und dynamischen Beanspruchungen zu einem erheblichen Druckaufbau („silodruckhnlich“) fhren. Die Anfngerbereiche des Gewçlbes sind hierbei besonders belastet. Die Schden an den Gewçlben nehmen von Norden nach Sden zu. Dies erklrt sich sicherlich zum Teil – aus der Fehlstelle in der ußeren Westwand (Abschn. 8.2) und – den Abbruch der Wehrmauer auf der Ostseite (Abschn. 8.5), bzw. – der nachfolgenden Bebauung auf der Ostseite (Abschn. 8.5). Dem Kuppelschub aus den Gewçlben wird hier nur wenig Widerstand entgegengesetzt. Die Gewçlbe waren somit gemß den durchgefhrten Untersuchungen bereits ohne die Belastungen aus der geplanten Unterfahrung hochgradig gefhrdet.
8.5
erkennbare, ehemals vorhandene Graben auf der Sdseite des Torhauses. Die çstliche Wehrmauer hat, ebenso wie die westliche Wehrmauer, als Aussteifung fr das Tor und damit auch zur Aufnahme des auftretenden Gewçlbeschubs beigetragen. Der Graben vor der Wehrmauer und die fehlende çstliche Wehrmauer kçnnen zu Formnderungen (Setzungen) Richtung Osten und Sden beigetragen haben, was u. a. die in den Torleibungswnden vorhandenen, nahezu vertikal verlaufenden und im Gewçlbe extrem vorhandenen Risse erklren kçnnte. Fr die Planung der Sicherungsmaßnahme im Vorfeld des Schildvortriebs musste demnach von einer weiteren extremen Formnderung der Sdwand, der Sd-West-Ecke, insbesondere aber der Sd-Ost-Ecke der Severinstorburg ausgegangen werden und dies in dem Bewusstsein, dass die Queraussteifung, z. B. durch die fehlende çstliche Wehrmauer, nur durch entsprechende dauerhafte Verankerungen sichergestellt werden kçnnte. Die Verankerung musste rckbaubar ausgefhrt werden und wurde auch auf Wunsch des Eigners und der Denkmalpflege nach der Unterfahrung wieder ausgebaut.
Wehrmauer
An der Ostseite der Torburg befindet sich die Wehrmauer mit einem um die Jahrhundertwende des 19./20. Jahrhunderts angebauten Torhaus. Die Wehrmauer bildet die sdliche Außenwand des Torhauses. An der çstlichen Außenwand der Severinstorburg ist die Wehrmauer abgerissen worden; in Teilbereichen ist noch die Verzahnung dieser ehemals vorhandenen Wehrmauer erkennbar (vgl. Bild 10). Die Untersuchungen der westlichen Wehrmauer, die ebenfalls im Wesentlichen nur visuell durchgefhrt werden konnte, ergab eine Fundamentierung, u. a. auf sog. „Brunnenfundamenten“, die durch gemauerte Ziegelsteinbçgen miteinander verbunden sind. Auf diesen Ziegelsteinbçgen ruht die Wand. Der Eindruck, es handele sich um eine massive aus Basaltsulen gemauerte Wand, trifft offenbar nicht zu. Durch einzelne zwischen Basaltsulen vorhandene Hohlrume lsst sich auch fr die Wehrmauer vermuten, dass die Basaltsulen, ebenso wie Trachytquader am Torhaus, ohne wesentlichen Verbund vorgemauert worden sind. Aufgrund des Befundes war auch die Wehrmauer in die Sicherungsberlegungen mit einzubeziehen. Bedeutung fr die Sicherungsmaßnahmen am Torhaus selbst hatte und hat die nicht vorhandene çstliche Wehrmauer und der im Bild 4
8.6
Sonstige Besonderheiten
Der Balkon auf der stadtauswrts gerichteten Seite der Torburg ist mindestens einmal erneuert worden. Er ist in Teilbereichen durchfeuchtet (frostgefhrdet). Die Befestigung des Balkons am aufgehenden Mauerwerk konnte nicht nher untersucht werden. Im Zuge der Vor-Ort-Betreuung der ersten Sicherungsmaßnahmen wurde das mçgliche Vorhandensein eines Fluchtstollens von der Severinstorburg zur Severinskirche bekannt. Dieser Stollen soll von der Hohlkammer der westlichen Außenwand unter der Severinsstraße verlaufen. Er ist angeblich noch vor einigen Jahren begangen, dann aber am Zugang geschlossen worden. Die eigenen, mçglichen Untersuchungen besttigten zwar noch nicht das Vorhandensein eines Stollenzugangs aus der Severinstorburg, Vergtungsarbeiten des Erdbodens an der Nordseite des Turms vor dem Torhaus mit speziellen Bindemittelsuspensionen ergaben aber so ungewçhnliche Verbrauchsmengen, dass man auf einen großen Hohlraum in diesem Bereich schließen kann. Da im sdlichen Bereich der westlichen Torhauswand eine Grndung gnzlich fehlt und zustzlich dort die Reste einer Toilette mit Fkaliengrube gefunden wurden, musste die westliche Außenwand, auch im nicht zugnglichen Bereich
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
des Torhauses, genauer untersucht werden. Diese Untersuchungen fanden durch sog. Pionierstollen statt und fhrten zu zustzlichen Sicherungsmaßnahmen auch in diesem Fundamentbereich.
9
Zusammenfassung der Erkundungsergebnisse
Die in den Abschnitten 7 und 8 im Einzelnen dargelegten Untersuchungen mussten in dem vorgesehenen Zeitfenster zum Abschluss gebracht werden. Die Untersuchungsergebnisse flossen umgehend in die fortschreitende Ausfhrungsplanung und nachfolgende Umsetzung der Sicherungsmaßnahmen ein. Besonderes Augenmerk war auf folgende, teilweise verdeckte Schden zu richten, die die Standsicherheit der Torburg erheblich einschrnkten: – ein grçßerer Ausbruch in der Außenwand (vgl. Bilder 19 bis 20), – grçßere Schden im Bereich des Tonnengewçlbes (vgl. Bild 21), – grçßere Schden im Bereich des Kreuzgratgewçlbes (vgl. Bilder 21, 22 und 26), – Auflockerungszonen zwischen Verblendschale und Kernmauerwerk, – Mngel in der Queraussteifung des Gebudes (vgl. Bild 3), – Hinweise auf vorgelagerte ehemalige Brunnen, Grben, Gnge und Toilettenanlagen. In der Folge mussten aufgrund der festgestellten Befunde zeitnah in Absprachen mit – – – – –
dem Eigentmer des Objekts, der zustndigen Stadtkonservatorin, der KVB als Bauherrin, der Arge und den eingeschalteten Fachplanern und Fachfirmen
231
berlegungen, wie das ertchtigte Bauwerk darauf reagiert, nochmals zu berarbeiten. Bild 3 zeigt eine mçgliche Gesamtreaktion des Bauwerks auf die Setzungsmulde infolge der Herstellung der ersten Tunnelrçhre. Im ersten Sicherungskonzept wurde dafr ein Verdrehungswinkel von b1 = 1 : 790 abgeleitet. In den vorangehenden Abschnitten wurde dargelegt, dass die Gesamtsteifigkeit der Torburg unter mehreren Gesichtspunkten als kritisch anzusehen ist. Sofern sich infolge der fehlenden Ringanker und der fehlenden aussteifenden zugfesten Deckenscheiben nur ein betroffener Bauwerksteil absenken wrde, ergibt sich eine Verdrehung von b1¢ = 1 : 470. Fr den Fall der Herstellung der zweiten Tunnelrçhre muss mit den gleichen, entgegengesetzt wirkenden, Verdrehungen gerechnet werden. Damit ergeben sich Win kelverdrehungen von b2 = b1 = 1 : 790 bzw. b2¢ = b1¢ = 1 : 470. In der Addition berechnen sich die Gesamtverdrehungen zu b = 1 : 395 bzw. b¢ = 1 : 235, die zu bewerten sind. In der Fachliteratur wird auf Untersuchungen von Kramer [21] an Stahlbetonskelettbauten verwiesen. Das Bild 27 zeigt eine qualitative Schadenstrchtigkeit an Skelettbauten abhngig von der Winkelverdrehung. Gemessen an der ursprnglich abgeleiteten Winkelverdrehung von b1 = 1 : 790 war demnach von geringen Schden auszugehen. Betrachtet man die Torburg und die Setzungen beider Tunnelrçhren differenzierter, zeigt sich, dass im Bereich der Verdrehung von 1 : 200 die Bauwerksschdigung stark zunehmen kann. Diese berlegungen fhrten dazu, dass die besonders gefhrdeten Gewçlbe gesichert werden mussten.
Lçsungen fr die einzelnen Problemkreise gefunden werden, die zu einer Reihe von zustzlichen Sicherungsmaßnahmen fhrten.
10
Konzept der ergnzenden Sicherungsmaßnahmen
10.1 Beurteilung des Setzungsverhaltens In Abschnitt 3.5 wurden die entstehenden Setzungsmulden infolge der Tunnelbohrmaßnahme erlutert. Wegen der neu gewonnenen Erkenntnisse ber den Zustand des Gebudes waren die
Bild 27. Querverspannung an der Sdwestecke im Bereich der ausbetonierten Mauerwerkfehlstelle
232
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10.2 Beurteilung der Gebudesteifigkeit In der Vorplanung zu der TunnelbohrmaschinenUnterfahrung wurden Queraussteifungen in Form einer Tordurchfahrt-Ausmauerung und einer Querverspannung angegeben (vgl. Bild 27). In Lngsrichtung (Achse der Tunnelrçhre) ging man davon aus, dass eine Lngsverspannung ber vor den Toren angeordnete Stahltrger-Quertraversen ausreichend sind (s. Bilder 12 bis 14). Im Rahmen der Bestandsaufnahme wurde festgestellt, dass die beiden Torflanken praktisch nur durch die stadtauswrts und stadteinwrts gerichteten Turmfassaden ausgesteift werden (vgl. Bild 3). Der Abstand zwischen dem Scheitelpunkt des Tonnengewçlbes und der darber liegenden Holzdeckenoberseite betrug lediglich rd. 60 cm. Hinweise auf aussteifende Querrippen konnten nicht gefunden werden, zumal die verbleibende Konstruktionshçhe, wie dargelegt, hierfr ußerst gering wre. Die Decken sind aufgrund ihrer Konstruktionsart nicht geeignet, zur Quersteifigkeit beizutragen. Weiterhin wurde festgestellt, dass die seitlichen Vorbauten und die ußeren Flgelwnde ebenfalls nur locker, ohne wesentlichen Verbund, an das Kernmauerwerk anschlossen. Ursprnglich
waren die Anbauten offensichtlich durch geschosshohe berwçlbte schmale Rume und Treppenrampen gegliedert. Die Bausubstanz war jedoch zwischenzeitlich durch zahlreiche nutzungsbedingte Einbauten (Aufzugsschchte etc.) unterschiedlichen Alters verndert. Insbesondere der Treppenaufgang, der westlich in der Torburg angeordnet ist, wies im berwçlbten Scheitel bereits vor der Unterfahrung Lngsrisse auf.
10.3 Konzept – Vorschlag Gewçlbesicherung Eine Gewçlbesicherung durch zustzliche Absttzungen muss so konstruiert werden, dass bei den zu erwartenden rumlichen Setzungen keine Absttzkrfte auf das Gewçlbe wirken. Die Absttzung hatte nur die Aufgabe der Lagesicherung zu bernehmen. Die Sicherungskonstruktion sollte unmittelbar unter den Kmpferpunkten die Absttzkrfte ber Konsolen in das Mauerwerk einleiten. Zur Ausbildung der Konsolen wre ein begrenzter Eingriff durch Entnahme einzelner Basaltsulen notwendig geworden; es war geplant, diese nachfolgend wieder in Situ einzusetzen (s. Bild 29).
Bild 28. Beurteilung des Setzungsverhaltens in Anlehnung an [21]
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Bild 29. Prinzipskizze des ursprnglichen Sicherungskonzeptes mit einer Lastabfangung unmittelbar unter dem Gewçlbeansatz
Die grundstzlichen berlegungen der vorgeschlagenen Absttzung kçnnen wie folgt zusammengefasst werden. Die zweiteilige Absttzung entspricht einem Dreigelenkrahmen (vgl. Bild 29), der entsprechend der Gewçlbeform aus großformatigen Leimschichtholzplatten hergestellt werden kann. Damit die Horizontalkrfte des Gelenkrahmens im System bleiben, sollte der Zuggurt durch einen Verstellmechanismus fr ein wahrscheinliches Auseinanderdriften der Kmpferpunkte ausgefhrt werden. Die Konsolen waren fr die Einleitung der Vertikallasten im Bereich von Kernbohrungen ins Wandmauerwerk vorgesehen. Diese Sicherungskonstruktion besteht im Bereich des Haupttragwerkes aus drei Bauteilen, die durch die kinematische Beweglichkeit und die Einstellmçglichkeiten auf alle zu erwartenden Verformungen ein Einstrzen des Gewçlbes verhindert htten. Im Vergleich zu den Bauwerks- und Nutzlasten treten auch keine grçßeren Beanspruchungen an den Lasteinleitungspunkten auf. Da die vorgeschlagene Maßnahme einen gewissen, wenn auch schonenden Eingriff in den Bestand bedingen wrde, und Eingriffe mçglichst vermieden werden sollten, sprachen starke denkmalpflegerische Aspekte gegen die Umsetzung dieses Konzepts.
10.4 Gewçlbesicherung – tatschliche Ausfhrungsart Die alternativ zum Konzept gemß Abschnitt 10.3 tatschlich ausgefhrte Sicherung des Gewçlbes musste dann auf den Fundamenten der
Sicherung der ußeren Torbçgen abgesttzt werden (vgl. Bild 30). In Bild 31 ist die ausgefhrte Gewçlbesicherung in der Aufsicht skizziert. Im Vergleich zur Lçsung gemß Abschnitt 10.3 ergaben sich jedoch einige technische Nachteile. ber diese Fundamente kçnnen eventuelle Verformungen des Gesamtbauwerkes natrlich strker auf die Gewçlbe bertragen werden als nach
Bild 30. Aufbau der Sttzen fr das Lehrgerst auf dem unteren Stahltrger, der Arbeitsbhne zur Errichtung der Lehrgerste, Schnitt durch die Untersttzung der Kreuzgratrippen sowie der Scheiteluntersttzung im Anschlussbereich zum Tonnengewçlbe (vgl. Bild 31)
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 32. Scheitelgelenk des Lehrbogens im Tonnengewçlbe mit Lngslattung sowie lngs- und querlaufendes Rissband (vgl. Bild 28)
Bild 31. Schema der ausgefhrten Sicherung mittels Lehrbçgen in der Aufsicht
dem Alternativkonzept. Zudem ist der konstruktive Aufwand der Gewçlbesicherung grçßer als bei dem zuerst vorgeschlagenen System. Das Bild 3 zeigt, dass im Endzustand nach der Fertigstellung beider Tunnelrçhren eine Sattellage entsteht. Die unteren Querfundamente im Bereich der ußeren Torbçgen wrden diese Sattellage direkt auf die Gewçlbe und Bçgen bertragen. Deshalb wurden zwischen allen Gewçlbeund Bodensicherungen weiche Zwischenschichten eingebaut, damit es nicht zu unvorhergesehenen Gewçlbehebungen kommt. Das gesamte Tonnengewçlbe wurde anschließend durch die bereits in Abschnitt 10.3 erwhnte passgenaue Holzschalung aus in regelmßigen Abstnden angeordneten Lehrbçgen auf Lcke unterfttert, um bei Setzungsbewegungen den Eintrag von Spannungsspitzen zu vermeiden. Den verbleibenden Spalt hinterstopfte man mit Dmmmaterial (vgl. Bilder 32 und 33). Die Rippen des Kreuzgratgewçlbes und die seitlichen halbkreisfçrmigen Auflager (Schildbçgen) wurden durch Lehrbçgen untersttzt (s. Bild 34).
Bild 33. Lehrbogen im Tonnengewçlbe, Lngslattung sowie lngs- und querlaufendes Rissband im Detail
Bild 34. Lehrbogen unter den Gurten des Kreuzgratgewçlbes (vgl. Bild 11)
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
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Bild 35. Lehrbogen unter Schildbogen des Kreuzgratgewçlbes (vgl. Bild 11)
11
Materialauswahl und Instandsetzungsverfahren
Bild 36. Mit ursprnglichem Steinmaterial geschlossene Bohrstelle fr die Vernadelung von Vorschale und Mauerwerkskern
11.1 Mçrtelauswahl Fr die Instandsetzung wurden Mçrtel ausgewhlt, die in ihren physikalisch-mechanischen Eigenschaften (E-Modul, Festigkeit, Porenvolumen etc.) auf das Mauerwerk abgestimmt sind [4]. Zudem weisen alle Instandsetzungsmçrtel einen erhçhten Widerstand gegen baustoffschdliche Stoffe, insbesondere Sulfatverbindungen auf, sodass Schadreaktionen mit dem Umgebungsmauerwerk nicht zu erwarten sind.
Wendelanker eingedreht werden (Bilder 37 bis 40). Der Verbundmçrtel verteilt sich hierbei nicht in der gesamten Konstruktion, sondern bleibt nur im zu verankernden Bereich. Vergleichende Auszugsversuche mit Gewindestangen (mit und ohne Muttern) in Injektionsmçrtel und mit Doppel-Wendelanker im Verbund
11.2 Vernadelungs- und Verankerungssystem Alle Vernadelungsarbeiten im Bereich des Mauerwerks sollten bewusst so ausgefhrt werden, dass kein bermßiger Feuchte- und Mçrteleintrag erfolgen sollte. Daher wurden zur Vernadelung sog. Doppel-Wendelanker im Verbund zu einem speziell entwickelten Verbundmçrtel ausgewhlt. Der Vorteil dieser Vernadelungstechnik gegenber einer herkçmmlichen Vernadelung, z. B. mittels Gewindestangen und Injektionsmçrtel, besteht darin, dass fr diese Sicherungstechnik nur relativ kleine Bohrlochdurchmesser bençtigt werden (vgl. Bild 16). Sie kçnnen z. B. im Bereich der Fugenkreuze eines Mauerwerks (z. B. hier Gewçlbe) eingebracht werden (Bild 36). In diese Bohrungen wird der Verbundmçrtel in einer pastçsen Konsistenz eingebaut. In den noch nicht angesteiften Mçrtel kann dann der Doppel-
Bild 37. Vernadelung Gewçlbeschale, Einbringen der Bohrung z. B. von der Gewçlbeinnenseite
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 38. Vernadelung Gewçlbeschale, Einbringen des Verbundmçrtels
Bild 39. Vernadelung Gewçlbeschale, Einbringen des Ankers
Bild 40. Vernadelung Gewçlbeschale, Verschließen der Bohrstelle mit Fugenmçrtel oder alternativ bei Bohrungen im Stein mit dem entnommenen oberen Bohrkernabschnitt
Bild 41. Ergebnisse von Auszugsversuchen an Doppel-Wendeankern im Vergleich zu Auszugsversuchen an Gewindestangen (vgl. Bild 42)
zu dem Verbundmçrtel haben ein deutlich gnstigeres Lasteintragungsverhalten gezeigt. Bereits bei einer relativ kurzen Verbundlnge zeigt der Doppel-Wendelanker nur hçhere Auszugsfestigkeit; der auftretende Schlupf bei der Lasteintragung ist deutlich geringer. Der Doppelwendel-
anker fhrt daher bei Belastungen zu einem deutlich schnelleren Lasteintrag (Bilder 41 und 42). An der Severinstorburg wurden diese DoppelWendelanker je nach Anwendungsfall in unterschiedlichen Querschnittsabmessungen und Lngen verwendet.
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
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Bild 42. Ergebnisse von Auszugsversuchen an Gewindestangen
12
Umsetzung der ergnzenden Sicherungsmaßnahmen
12.1 Allgemeines Aufgrund der vielfltigen Schden war die Abfolge der Sicherungsmaßnahmen sorgfltig zu planen. Die vorgegebenen Zeitfenster zur Durchfhrung der Maßnahme mussten unbedingt eingehalten werden. Es durften sich keine zeitlichen Verzçgerungen im Bauablauf ergeben, da der Zeitplan zur Unterfahrung mit den Tunnelbohrmaschinen bereits festgelegt war. Weiterhin sollte der laufende Restaurationsbetrieb in der Severinstorburg aufrecht erhalten werden. Insbesondere die Sicherung der Gewçlbe musste in mehreren Stufen, unter stndiger Beobachtung der Gewçlbesubstanz, erfolgen, da unvorhergesehene Be- oder Entlastungen der Gewçlbe zu Schden bis ggf. zu Teileinstrzen htten fhren kçnnen. Nachfolgend werden die einzelnen Schritte in einer chronologischen Reihenfolge vorgestellt, deren Abfolge naturgemß auf der Baustelle aus bautechnischen Grnden z. T. den Gegebenheiten vor Ort angepasst werden musste.
12.2 1. Instandsetzungsschritt: Ertchtigung der Westfassade Die Westfassade war aufgrund der ca. 4 m · 4 m großen Ausbruchstelle akut gefhrdet (s. Bilder 19 und 20). Nach der Ertchtigung der geschdigten Bausubstanz (Mauerwerk) oberhalb der Ausbruchstelle mittels Verpressung (Mçrtelinjektion) und Doppelwendelanker-Vernadelungen konnte in Abstimmung mit der Stadtkonservatorin und der Bodendenkmalpflege die ußere Wand abschnittsweise von oben nach unten mittels Verpressen von Kleinpfahlsegmenten („Erka-PfahlVerfahren“) unterfangen werden. Die im Bereich der Pfahlsegmente geschaffenen Zwischenrume wurden abschnittsweise nach und nach von oben nach unten ausbetoniert (Bilder 43 bis 45).
12.3 2. Instandsetzungsschritt: Vorarbeiten zur Vorkonsolidierung der Gewçlbe Der 4-Punkt-gelagerte Trgerrost mit der notwendigen Absttzkonstruktion und dem Plateaugerst wurde substanzschonend eingebaut (s. Bild 46). Von diesem Gerst aus wurde das Gewçlbe, nach der vorsichtigen Abnahme des Netzes, behutsam gesubert und genauer untersucht und die Instandsetzung vor Ort festgelegt.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 43. Abschnittsweises Unterfangen mittels Kleinpfahlsegmenten (Erka-Pfahl-Verfahren)
Bild 44. Zunehmend freigelegte Fehlstelle, die jeweiligen Betonierabschnitte sind gut erkennbar
Bild 45. Vordere Begrenzung der ca. 4 m · 4 m großen Fehlstelle im Anschluss an die Sdfassade
Bild 46. Aufbau der Sttzen fr das Lehrgerst auf unteren Stahltrger sowie der Arbeitsbhne zur Errichtung der Lehrgerste
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
12.4 3. Instandsetzungsschritt: Vorkonsolidierung und Vorsicherung des Tonnengewçlbes Im Rahmen der Vorsicherung besttigte sich die Annahme, dass Teile der Gewçlbe bereits im Versagenszustand waren, Rissbildungen parallel zur Gewçlbeoberflche wurden festgestellt. Dieser Umstand sowie gelçste Steine machten es notwendig, die Gewçlbe mit Doppel-Wendel-Ankern und einem speziellen Verbundmçrtel zu vernadeln und mit eigenschaftsangepassten Mçrteln zu injizieren. Die Fugen mussten nach einer Verfugung wieder vollstndig mit einem angepassten Mçrtel geschlossen werden. Der Einbau der Lehrbçgen unter dem Tonnenund Kreuzgratgewçlbe zur Sicherung des Gewçlbes konnte nur Schritt fr Schritt, abschnittsweise nach einer entsprechenden Vorkonsolidierung der Gewçlbe (Fugenschluss und Fugenvorverfugung) erfolgen. Der Einbau der Lehrbçgen im Kontakt zum Tonnengewçlbe erfolgte von Norden nach Sden, sukzessive mit der Vorsicherung des Mauerwerks.
12.5 4. Instandsetzungsschritt: Hauptsicherungsarbeiten am Tonnengewçlbe Nachdem das gesamte Tonnengewçlbe nach einer entsprechenden Reinigung untersttzt worden war, wurden die geschdigten Steine ausgetauscht, die Fugen instand gesetzt, die Risse und Mçrtel injiziert und – soweit notwendig – schalige Bauteile zustzlich vernadelt (vgl. Bilder 37 bis 40).
12.6 5. Instandsetzungsschritt: Lehrbçgen ablassen und Messmarken anbringen (Tonnengewçlbe) Nach der Sicherung des Gewçlbes wurden die Lehrbçgen wieder etwas abgelassen. Es erfolgte das Anbringen von Mçrtel-Messstreifen (Rissmarken) auf die Gewçlbeleibung in einem orthogonalen Netz, um bei der TunnelbohrmaschinenUnterfahrung sofort visuell Formnderungen am Gewçlbe erfassen zu kçnnen (vgl. Bilder 32 und 33). Anschließend wurde auf die Lehrbçgen eine Schalung mit einer elastischen Zwischenlage aufgelegt. Die Konstruktion drckte man dann wieder mit schwachem Druck an das Gewçlbe. Die
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elastische Zwischenlage diente dazu, den Eintrag von Spannungsspitzen, z. B. infolge von ungleichmßigen Setzungsbewegungen, abzubauen und dennoch eine Trag- und Sicherungsfunktion zu bernehmen (vgl. Bilder 32 und 33).
12.7 6. Instandsetzungsschritt: Sicherung des Kreuzgratgewçlbes Die Rippen des Kreuzgratgewçlbes und die seitlichen halbkreisfçrmigen Auflager („Schildbçgen“) wurden analog zu der Vorgehensweise im Bereich des Tonnengewçlbes vorkonsolidiert und ebenfalls durch Lehrbçgen untersttzt (vgl. Bilder 35 und 36).
12.8 7. Instandsetzungsschritt: Sicherung des mehrschaligen Mauerwerks Insgesamt konnte in der Krze der zur Verfgung stehenden Zeit die Lastabtragung der ber dem Kreuzgratgewçlbe angeordneten vorderen Turmwand und der seitlich angebauten Flankentrme (vgl. Bild 10) nicht im Einzelnen nachvollzogen werden. Da diese Stellen in Bereichen mit konstruktiven Schwachstellen des Gebudes liegen (vgl. Abschn. 8) und diese Ecken z. T. deutliche Risse aufwiesen, wurden die entsprechenden Eckbereiche durch zustzliche Vernadelungen verstrkt. Das Mauerwerk unter den Erkervorbauten an der Sd-West- und Sd-Ost-Ecke, die Außenwandverbreiterungen und die ußeren Flgelwnde, die ebenfalls ohne wesentlichen Verbund zum „Kernmauerwerk“ waren, wurden ebenfalls gesichert und teilweise rckverankert, desgleichen einzelne Bereiche mit vom Kernmauerwerk abgelçsten Außenschalen.
12.9 8. Instandsetzungsschritt: Quer- und Lngsaussteifung des Bauwerks Aufgrund der festgestellten Schden in der Kreuzgratgewçlbekonstruktion ließ sich die vorgesehene Querverspannung, die lediglich das Gebude umgreifen sollte, nicht umsetzen. Wegen der festgestellten geringen Quersteifigkeit des Gesamtgebudes mussten Lçsungswege gesucht werden, wie der Gefahr begegnet werden kann, dass an dem Bauwerk, insbesondere nach der zweiten Schildunterfahrung, die entstehende Sattellage nicht beginnt „auseinanderzuklaffen“.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 47. Querverspannung im Bereich der ußeren Torbçgen nach Ertchtigung der Lasteintragsstellen durch Vernadelungen der Eckbereiche
Bild 48. Prinzipskizze zum Einfluss der Außentemperatur auf eine ußere Fhrung der Verspannung ohne Temperaturkompensation
Die auch nach der Ertchtigung in ihrer Tragwirkung eingeschrnkten Gewçlbeteile sollten hierbei mçglichst nicht zustzlich belastet werden. Es wurde daher eine vereinfachte Alternative zur Querverspannung entwickelt (s. Bild 47), die die Anordnung von Spannkanlen in den Torwnden an der Sd- und Nordseite notwendig machte.
Durch die nun verdeckt liegende Fhrung war auch der erhebliche umgebungsklimatische Einfluss auf die Vorspannung deutlich geringer (Bild 48). Durch die direkte Vorspannung gegen die vermauerten Torbçgen wurde die Torburg im unteren Bereich deutlich versteift, sodass die Belastung aus der errechneten Sattellage besser aufgenommen werden konnte.
I Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 6: Unterfahrung von Mauerwerk
Es war daher – insbesondere in den Bereichen, wo Lasten aus Quer- und LngsaussteifungsKonstruktionen eingetragen werden mussten – u. a. notwendig, die nicht ausreichend im Verbund stehenden Bauteile durch Vernadelungen mit speziellen Ankertechniken und Mçrteln zu sichern und Hohlrume im Mauerwerk und zwischen Außenschale und Kernmauerwerk mit Injektionsmçrtel zu schließen. Speziell die Bereiche der Lasteinleitungspunkte der vorgesehenen Lngs- und Querverspannung (vgl. Bild 47) wurden in dieser Weise zustzlich ertchtigt. Durch diese Maßnahmen war somit bei Bedarf eine gewisse kontrollierte Lasteinleitung mçglich, um plçtzliche auseinandertreibende Seitenkrfte besser eintragen und verteilen und lokale Lastspitzen vermeiden zu kçnnen.
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Bauwerkskontrolle whrend der Unterfahrungsarbeiten
Vor den Schildfahrten wurden geeignete Messpunkte eingemessen, anhand derer die tatschliche Bauwerksbewegung regelmßig kontrolliert werden konnte. Whrend der gesamten Zeit der Unterfahrung war im Bereich der Gewçlbe Personal der mit der Planung und Ausfhrung der Notsicherung betrauten Ingenieurbros anwesend. Kontinuierlich standen hierbei ber entsprechende Messeinrichtungen die Gewçlbebewegungen und Vernderungen der Spannkrfte unter Kontrolle. Durch direkten Kontakt mit den Bedienungsmannschaften der Tunnelbohrmaschinen htten somit im Notfall oberirdisch und im Bereich der Ortsbrust geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden kçnnen. Dies war im vorliegenden Fall nicht notwendig. Die tatschlich gemessenen Setzungen im Bereich der Torburg lagen deutlich unter den errechneten Maximalwerten, dementsprechend wurden außer kleineren Vernderungen im Bereich bestehender Schden keine Beeintrchtigungen an der Bausubstanz festgestellt.
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Zusammenfassung
Bei diesem Bauvorhaben zeigte sich einmal mehr, dass eine genauere Erkundung der Bausubstanz, wie sie hier durchgefhrt wurde, vor Beginn einer grçßeren Baumaßnahme unerlsslich ist.
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Zwar drften hnliche, absolut nicht vorhersehbare Gegebenheiten, wie das Auffinden einer ca. 4 m · 4 m großen Fehlstelle im erdberdeckten tragenden Mauerwerk, nicht alltglich vorkommen. Anderseits zeigt dieser Sachverhalt exemplarisch, welche Risiken leicht bersehen werden kçnnen. Die Haftung fr Folgeschden aus derartigen Risiken ist sicherlich nur dann erfolgreich abzuwehren, wenn nachgewiesen werden kann, dass die Ursache des Risikos trotz sachgerechter Voruntersuchung nicht erkennbar war. Durch den vorliegenden Bericht sollte zudem nochmals aufgezeigt werden, dass Schden, die durch Senkungen hervorgerufen werden kçnnen, in der Praxis immer wieder unterschiedlich interpretiert werden. Beim ersten Blick auf die Torburg vermutet der Betrachter einen steifen Baukçrper, der sich im Falle der vorhergesagten Senkungen ganzheitlich htte verdrehen und setzen kçnnen. Die hier dargelegte Bauwerksanalyse zeigt jedoch deutlich, dass diese Annahme aus vielerlei Gesichtspunkten nicht aufrecht erhalten werden konnte. Da Gewçlbe prinzipiell sehr empfindlich auf Auflagerverschiebungen reagieren und die vorhandene Gewçlbesubstanz als bedenklich angesehen werden musste, wurden im vorliegenden Fall die zustzlich vorgesehenen Sicherungskonzepte umgesetzt. Diese Sicherungen sollten im Falle eines Tragfhigkeitsverlustes der Gewçlbe einen Bauteileinsturz verhindern. Die vorgestellten Erkundungen und die sich daraus ableitenden zustzlichen, zum Teil technisch anspruchsvollen Sicherungsmaßnahmen wurden innerhalb weniger Monate umgesetzt. Hierbei war aus konservatorischen Grnden darauf zu achten, dass lediglich mçglichst geringe bleibende Eingriffe in die Bausubstanz erfolgen sollten. Auch die mçglichst rckstandsfreie Rckbaubarkeit der nur fr den Bauzeitraum bençtigten Sicherungsmaßnahmen musste ebenso angestrebt werden. Dies erforderte eine umfangreiche Abstimmung zwischen den Baubeteiligten, der Denkmalpflege, den Eigentmern und Nutzern des Gebudes. Insgesamt zeigt die vorgestellte Sicherung damit auch, dass es nach wie vor – trotz komplexer Regelwerke und Vorgaben – mçglich ist, mit entsprechendem Einsatz und kooperativem Umgang mit verschiedenen Parteien unterschiedlichster Interessen zu konstruktiven Lçsungen zu kommen, wenn man die verschiedenen Kompetenzen und Erfahrungen zielgerichtet bndelt.
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15
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Literatur
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
II
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Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit von Mauerwerk – Belastungsversuche an Mauerwerksbauten in situ Klaus Steffens, Achim; Toralf Burkert, Dresden
1
Einleitung
Bauten werden in Planung und Ausfhrung regelmßig fr spezielle Anforderungen und eine begrenzte Nutzungsdauer ausgelegt. Im Zeitalter knapper Ressourcen, hufiger Nutzungsnderung, umweltbedingter Schden und als Folge unzureichender Bauwerksunterhaltung ergeben sich bei vorhandenen Bauten Fragen der Umnutzung, des Umbaus und der Restnutzungsdauer als Basis fr Investitionsentscheidungen. Voraussetzung fr die Bausubstanzerhaltung ist der Nachweis von Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit vorhandener Bauten. Ihr blicher rechnerischer Nachweis durch Rechenprogramme (z. B. mit der Finite-Elemente-Methode) setzt voraus, dass neben der Geometrie, Lagerung und Belastung alle wesentlichen Werkstoffeigenschaften und Zustandsmerkmale bekannt sein mssen und dass es gelingt, das Tragverhalten wirklichkeitsnah mathematisch zu beschreiben. Die Bauwirklichkeit zeigt aber, dass in vielen Fllen eine oder mehrere Voraussetzungen fr den rechnerischen Tragsicherheitsnachweis nicht bekannt oder nur unsicher zu bestimmen sind. Grnde dafr liegen vor bei • mangelhaften oder fehlenden statischen Unterlagen, • Mngeln in der Bauausfhrung, • Schdigung der Werkstoffe, • unklarem Lastweg, Schwierigkeiten bei der Modellbildung, • genderten Anforderungen durch Umbau und Nutzungsnderung und • Belangen der Denkmalpflege. In derartigen Fllen lohnt es, einen Belastungsversuch in situ am vorhandenen Bauwerk ins Auge zu fassen. Voraussetzung dafr ist jedoch eine schdigungsfreie Durchfhrung, die weder die Tragsicherheit noch die Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit des Objektes beeintrchtigt. Sie bedingt den Einsatz einer zuverlssigen,
kostengnstigen und rasch einsetzbaren mobilen Baustellenmesstechnik [1]. Mit der in diesem Beitrag beschriebenen Methodik kçnnen nicht nur die Belastungsversuche in situ im engeren Sinne durchgefhrt werden; es ist außerdem mçglich, im Rahmen von z. B. Verstrkungsmaßnahmen bestehender Gebude die Reaktionen des Bauwerks auf verschiedene Ertchtigungsmaßnahmen (z. B. Vorspannung) zu prfen.
2
Besonderheiten der Tragwirkung von Mauerwerk
2.1
2-Stoffsystem Mauerwerk
Mauerwerk ist ein Verbundbaustoff und besteht im Wesentlichen aus den Komponenten Stein und Mçrtel. Die jeweiligen Eigenschaften der Einzelkomponenten in Kombination miteinander bestimmen dabei ganz entscheidend die Eigenschaften des Mauerwerks. Allerdings kommt es nicht nur darauf an, die Eigenschaften der Mauersteine und des Mauermçrtels fr sich allein, sondern auch in Kombination miteinander zu bestimmen. Durch die Heterogenitt des Mauerwerks weicht das Festigkeits- und Verformungsverhalten wesentlich von anderen Baustoffen ab. Infolge unterschiedlicher Einflussfaktoren (z. B. Risse, Hohlrume, Materialinhomogenitten) besitzt Mauerwerk im Allgemeinen ein dreidimensionales, nichtlineares Last-Verformungsverhalten. Aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften von Stein und Mçrtel und auch der Stein- und Fugengeometrien ist Mauerwerk ein anisotroper Verbundwerkstoff. Das Trag- und Verformungsverhalten von Mauerwerk kann folglich nur beschrieben werden, wenn die gegenseitige Beeinflussung von Stein und Mçrtel bercksichtigt wird. Das Zusammenwirken beider Einzelbestandteile wird erst durch einen ordnungsgemßen Verband ermçglicht.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Mauerwerk wird durch Lasten in der Wandebene (z. B. durch Eigengewicht und Geschosslasten) und senkrecht dazu (z. B. Windlasten und Erddruck) belastet. Demzufolge kann Mauerwerk auf Druck, Schub, Zug und/oder Biegung belastet werden. Da die Drucktragfhigkeit von Mauerwerk sehr viel hçher als die Schub- oder Zugfestigkeit ist, wird Mauerwerk berwiegend fr Drucktragglieder eingesetzt. Die Druckfestigkeit ist daher eine sehr wichtige Eigenschafts- und auch Klassifizierungsgrçße zur Einteilung von Mauerwerk in Mauerwerksfestigkeitsklassen.
2.2
Analyse von Kennwerten im Bestand
Fr im Bestand befindliches Mauerwerk gibt es in der Regel zwei grundstzliche Verfahrensweisen zur Bestimmung mechanischer Materialkennwerte, fr die auch entsprechende Prfnormen vorliegen (siehe hierzu ausfhrlich [11]). 1. Zum einen ist das die direkte Prfung von zusammenhngenden Mauerwerksproben, die allerdings mit erheblichem Aufwand bei Entnahme, Transport und Versuchsvorbereitung und darber hinaus mit erheblichen Eingriffen in die bestehende Substanz verbunden ist. Mitunter ergibt sich aber die Mçglichkeit aufgrund von Teilabrissen oder nachtrglich einzubringenden Wandçffnungen eine oder mehrere Mauerwerksproben in ausreichender Grçße herauszulçsen. Schubert [12] empfiehlt hier eine Probekçrpergrçße von etwa 1 m± Wandflche. In diesem Fall lsst sich die Druckfestigkeit des Mauerwerks senkrecht zur Lagerfuge nach DIN EN 1052-1 [13] bestimmen. Die im Labor angelieferten Mauerwerkskçrper mssen dann behutsam auf die fr den Versuch erforderlichen Mindestabmessungen von b · h = 50 cm · 40 cm abgearbeitet werden. Ebene Seitenflchen sind dabei nicht unbedingt erforderlich, entscheidend ist die gleichmßige Lasteinleitung in den Probekçrper, die durch unter- und oberseitige Ausgleichsschichten aus Mçrtel realisiert wird. Danach wird der Prfkçrper im Versuch bis zum Bruch einer gleichmßigen Druckbeanspruchung ausgesetzt. Die Druckfestigkeit des Prfkçrpers errechnet sich aus der erreichten Hçchstlast und der belasteten Querschnittsflche. Die charakteristische Druckfestigkeit fk des Mauerwerks wird aus den Festigkeiten der Einzelproben abgeleitet. 2. Neben der Prfung von zusammenhngenden Mauerwerksproben ist die in den berwiegenden Fllen angewendete Prfung der Festigkeitskenn-
werte getrennt fr Mçrtel und Stein zu nennen, da die dafr notwendige Probenahme relativ behutsam und mit minimalem Verlust an Originalsubstanz durchzufhren ist. Ferner werden die nach DIN 1053-1 [14] bzw. DIN 1053-100 [15] fr die Nachweisfhrung notwendigen Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen bzw. die charakteristischen Werte fk der Druckfestigkeit von Mauerwerk in Abhngigkeit von den Druckfestigkeiten der Einzelkomponenten Stein und Mçrtel angegeben. Zur Beurteilung der Druckfestigkeit reicht bei Mauerwerk aus knstlichen Steinen in der Regel die Entnahme einiger, weniger Mauersteine und Mçrtelproben aus (empfohlen werden mindestens fnf Proben). Bei Natursteinmauerwerk empfiehlt sich die Probenahme mittels Kernbohr- bzw. Diamantsgetechnik. Entsprechend dem Steinmaterial wird die Prfung der Druckfestigkeit an knstlichen Mauersteinen nach DIN EN 772-1 [16] und an Natursteinen nach DIN EN 1926 [17] bestimmt. Bei der Durchfhrung der Prfung spielen die Randbedingungen eine entscheidende Rolle. Die Festigkeit des Materials wird neben der Temperatur und der Belastungsgeschwindigkeit vor allem durch Form und Grçße sowie Alter und Lagerungsart der Probekçrper beeinflusst. Um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewhrleisten, sind die in den Prfnormen (vgl. [18] bis [20]) festgelegten Randbedingungen einzuhalten und im Prfbericht genau zu dokumentieren. So ist beispielsweise bei historischen Ziegeln und Sedimentgesteinen die Schichtungsabhngigkeit zu beachten. Bei der Prfung sind die Probekçrper deshalb entsprechend ihrer Einbaulage im Bauwerk zu belasten. Fr die Beurteilung der Mauerwerkstragfhigkeit ist zustzlich die Ermittlung der Druckfestigkeit des Bestandsmçrtels erforderlich. Die Prfung dient der Einordnung des Mçrtels in die Mçrtelgruppen nach DIN 1053-1 bzw. DIN 1053-100. Die Prfung des Bestandsmçrtels kann in Anlehnung an die DGfM-Richtlinie [18] oder nach DIN 18555-9 [19] durchgefhrt werden. Nach DGfM-Richtlinie ist die Druckfestigkeit in der Lagerfuge mit dem Wrfel- oder dem Plattendruckverfahren zu prfen. Dabei wird bercksichtigt, dass die Saugfhigkeit der Mauersteine im Mauerwerk zu einer anderen Mçrteldruckfestigkeit fhren kann als bei den nach Normprfung hergestellten Proben in Stahlformen nach DIN 18555-3 [21]. Von Vorteil ist, dass die Richtlinie Bezugswerte zur Beurteilung des Mçrtels angibt. Darber hinaus wurde in
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
DIN 18555-9 das ibac-Verfahren [20] mit aufgenommen, welches dem Plattendruckverfahren nach [18] hnelt. Im Gegensatz dazu bençtigt es jedoch geringere Prfkçrperabmessungen (kreisrunde oder quadratische Fugenplatten mit a, d = 5 cm), was von Vorteil ist. Bei diesem Verfahren werden Fugenplatten im mittleren Bereich mit einem kreisrunden Prfstempel (d = 2 cm) auf Druck teilflchenbelastet. Randstçrungen wie beim Wrfeldruckverfahren sind weitgehend ausgeschlossen. Zur Vergleichbarkeit der in DIN 1053-1 festgelegten Werte der Normdruckfestigkeit nach DIN 18555-3 sind Umrechnungsfaktoren (z. B. Gestalt- und Erhrtungsfaktor) zu beachten (vgl. ausfhrlich [11]). Mit der ermittelten Mçrtelgruppe und der Steinfestigkeit kçnnen im Anschluss die zur Nachweisfhrung notwendigen Werte fr die Mauerwerksfestigkeit festgelegt werden. Fr knstliche Steine wird die quantitative Klassifizierung der Mauerwerksfestigkeit entsprechend der in Tabelle 4 a von DIN 1053-1 angegebenen Grundwerte s0 der zulssigen Druckspannungen in Abhngigkeit von Steinfestigkeit und Mçrtelgruppe durchgefhrt. In DIN 1053-100 werden die charakteristischen Werte fk der Druckfestigkeit von Mauerwerk mit Normalmçrtel nach Tabelle 4 bestimmt. Beim Natursteinmauerwerk werden die Grundwerte s0 der zulssigen Spannungen in Abhngigkeit von der Gteklasse, der Steinfestigkeit und der Mçrtelgruppe nach Tabelle 14 von DIN 1053-1 abgeleitet. In der Norm wird das Natursteinmauerwerk in verschiedene Gteklassen eingestuft. Die Grundeinstufung erfolgt in erster Linie nach der Ausfhrung des Mauerwerks, wobei die Steinform, der Verband und die Fugenausbildung in die Beurteilung einfließen. Aufgrund der Vielfltigkeit der verschiedenen Natursteinvarietten wurden die Natursteine in der Norm nach Gesteinsart und Mindestdruckfestigkeit in nur fnf Gruppen zusammengefasst. Das erfolgt nach einer sehr groben Einstufung. Dementsprechend sind die Festigkeitswerte fr das Natursteinmauerwerk auch mit hohen Sicherheiten behaftet und im Falle vergleichbarer Steinfestigkeiten mit knstlichen Steinen z. T. wesentlich geringer. Das zeigt sehr deutlich, dass die Mauerwerksnorm im Bereich Natursteinmauerwerk sehr „konservativ“ ist. Daran wurde auch in der DIN 1053-100 nicht viel gendert. Die Bemessung von Natursteinmauerwerk nach dem Teilsicherheitskonzept ist in DIN 1053-100 nur noch im Anhang B abgedruckt. Gegenber
245
DIN 1053-1 wurde die Tabelle mit den Mindestdruckfestigkeiten jedoch um zwei Gruppen von Gesteinsarten erweitert (vgl. Tabelle B.1 in Anhang B von [15]). Trotzdem ist es keine Seltenheit, dass der rechnerische Nachweis fr das historische Mauerwerk infolge steigender Verkehrsund Nutzlasten bei Erneuerungs- und Umnutzungsmaßnahmen nicht mehr gelingt. Um vorschnelle Teilabbrche, komplizierte Ertchtigungsmaßnahmen mit großen Eingriffen in die denkmalgeschtzte Bausubstanz oder sogar Abrisse mit anschließender Errichtung von Ersatzneubauten zu verhindern, kçnnen jedoch hufig experimentelle Verfahren, wie In-situ-Tests, zur Ermittlung der tatschlich vorhandenen Ist-Mauerwerksfestigkeit und zustzlich noch vorhandener Tragreserven herangezogen werden.
3
Grenzen rechnerischer Nachweise auf der Grundlage von Erkundungen der Werkstoffeigenschaften
3.1
Zerstçrungsfreie Prfverfahren fr das Bauwesen (ZfPBau-Verfahren)
Mit einem berblick ber den aktuellen Stand bei den zerstçrungsfreien Prfverfahren fr das Bauwesen wurden von Maierhofer in [22] neue, schonende und zukunftsweisende Methoden zur Einschtzung von Mauerwerk im Bestand beschrieben. In Abhngigkeit von der jeweiligen Fragestellung und dem zu untersuchenden Objekt eignen sich zerstçrungsfreie Prfverfahren zunchst zu Beginn einer Bauwerkserkundung, da beispielsweise Hohlstellen, Einbauteile oder versteckte Bauwerksschden in relativ kurzer Zeit in grçßeren Bereichen erfasst werden kçnnen. Ausgewhlte kleinere Bereiche kçnnen dann zu einem spteren Zeitpunkt mit hçherer Genauigkeit und ggf. auch mit weiteren zerstçrungsarmen oder zerstçrenden Messverfahren untersucht werden. Herkçmmliche Untersuchungsverfahren zur Bestimmung der Mauerwerksfestigkeit lassen sich damit jedoch nicht vollstndig ersetzen, es kann aber beispielsweise die Anzahl von Bohrkernentnahmen reduziert werden. Fr den speziellen Fall von Festigkeitsuntersuchungen am Bestandsmauerwerk, die bei Fragen der Umnutzung und des Umbaus vorhandener Bauwerke fr den Nachweis von Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit von großer Bedeutung sind, existieren noch keine ausgereiften
246
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 1. Prfung der Mauerwerksfestigkeit von Natursteinmauerwerk mit Schsischem Sandstein im Keller des Kurlnder Palais (Dresden) mithilfe von Flat-Jacks
zerstçrungsfreien bzw. -armen Prfverfahren. Auch die gelegentlich zur Beurteilung von Mauerwerksbauten zum Einsatz kommenden FlatJack-Tests sind nicht immer eindeutig interpretierbar, vor allem im Natursteinmauerwerk kçnnen Probleme aufgrund von Inhomogenitten im Mauerwerksgefge (z. B. infolge sehr dicker Mçrtelfugen oder fehlender Fugenausfllung) auftreten. Mithilfe der Flat-Jack-Methode (hydraulische flache Druckkissen), die sehr hufig im Tunnelbau Anwendung findet, lsst sich der E-Modul des Bestandsmauerwerks mit einer etwa 10 bis 20 %igen Genauigkeit bestimmen, wenn im Versuch zustzlich die Dehnungen ermittelt werden (z. B. mittels induktiver Wegaufnehmer). Rckschlsse auf die Mauerwerksfestigkeit lassen sich jedoch nur mithilfe von Erfahrungswerten treffen. Eine Weiterentwicklung der Methode mit anschließender Abschtzung der Mauerwerksfestigkeit in situ wurde nach [28] durchgefhrt.
3.2
schichtungsabhngigen Natursteinen und vielen historischen Ziegeln zu beachten. Die Bestimmung der Mauerwerksdruckfestigkeit kann auch ber Ersatzprfungen erfolgen. So lassen sich beispielsweise Rckschlsse auf die Druckfestigkeit des Mauerwerks durch die Bestimmung der Spaltzugfestigkeit am Stein- und am Fugenbohrkern ziehen. Die Vorgehensweise basiert auf Forschungsergebnissen von Berger [24] und Egermann [25, 26]. Der Bohrkern wird dabei entsprechend seiner frheren Lage im Bauwerk belastet. Die Art der Belastung entspricht in etwa den Spannungsverhltnissen in der Mauer. Fr Ziegelmauerwerk mit niederfesten Mçrteln, wie sie in historischem Mauerwerk sehr oft anzutreffen sind, hat Egermann [26] in Versuchen herausgefunden, dass die Spaltzugfestigkeit der Steine in etwa dem Grundwert der zulssigen Druckspannung nach DIN 1053-1 bzw. etwa einem Drittel der Bruchfestigkeit fk nach DIN 1053-100 entspricht. a)
b)
Bohrkernverfahren
Die Entnahme von Bohrkernen aus dem Bauwerk erfolgt fast ausschließlich in horizontaler Richtung, also senkrecht zur Wandoberflche und somit nicht in Belastungsrichtung der Steine im Bauwerk. Fr die realistische Einschtzung des Bestandsmauerwerks mittels nachtrglicher Bestimmung von Materialkennwerten spielt die Einbaulage der Steine jedoch eine entscheidende Rolle. Die Festigkeiten sollten immer entsprechend der im Bauwerk vorhandenen Belastungsrichtung ermittelt werden. Dies ist vor allem bei
Bild 2. a) Entnahme von Fugenbohrkernen an Sandsteinmauerwerk, b) bersicht der Prfungen zur Bestimmung der Mauerwerksfestigkeit (nach [23])
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
247
Bild 3. Prinzip experimenteller Tragsicherheitsnachweise
Die Prfung der Spaltzugfestigkeit wird in Anlehnung an DIN EN 12390-6 [27] durchgefhrt, da fr Naturstein kein spezielles Verfahren existiert. Bei der Prfung wird ein zuvor auf ein bestimmtes Maß abgelngter Bohrkern senkrecht zu dessen Lngsachse mit einer Linienlast beansprucht. Die Spaltzugfestigkeit der Probe ergibt sich nach der Scheibentheorie aus der sich einstellenden horizontalen Zugspannung im Prfkçrper.
3.3
Rechnerische Verfahren zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit unter Verwendung bekannter Forschungsergebnisse
Nach Berndt [29, 30] kann die Mauerwerksfestigkeit von Schichtenmauerwerk aus Schsischem Sandstein mit einer relativ einfachen Formel unter Verwendung der Steindruck- und Steinzugfestigkeit, der Querdehnzahl des Mçrtels und weniger geometrischer Werte von Stein- und Fugengeometrie ermittelt werden. Darber hinaus entwickelte Rustmeier [31] eine Berechnungsformel zur Bestimmung der Druckfestigkeit von Bruchsteinmauerwerk. Die Mauerwerksdruckfestigkeit lsst sich danach an einem reprsentativen Mauerwerksausschnitt unter Verwendung der Fugenflche, der Fugenbertragungsflche zwischen den einzelnen Steinen, der Mçrtelfestigkeit und eines Formbeiwerts k bestimmen. Die genannten Verfahren lassen sich jedoch nur unter Einhaltung bestimmter Randbedingungen fr die jeweilige Mauerwerksart anwenden und sind nicht einfach auf alle weiteren Arten von Naturstein- bzw. historischem Ziegelmauerwerk bertragbar. Sichere Aussagen zu zustzlichen Tragreserven des Mauerwerks lassen sich jedoch
auch hier nur mithilfe von Belastungsversuchen treffen. ber die Belastungsversuche in situ kann sich der Leser im Weiteren anhand ausgewhlter Beispiele von historischen Mauerwerkskonstruktionen einen ersten berblick verschaffen.
4
Belastungsversuch in situ
4.1
Methodik
Die Methodik experimenteller Nachweise lsst sich gemß Bild 3 beschreiben. Wird ein vorhandenes Bauteil mit einem (unbekannten) effektiven Tragwerkswiderstand eff RU nach vorausgehender Analyse, Vorberechnung und Versuchsplanung durch eine steigende Einwirkung belastet, so zeigt es vielfltige Reaktionen, die (fast) alle messbar sind. Bei Erreichen der (bis dahin unbekannten!) Versuchsgrenzlast Flim beginnt die Schdigung des Bauteils, sodass diese Schranke allgemein nicht berschritten werden darf, um das Bauwerk weiter nutzen zu kçnnen. Bild 3 zeigt das Prinzip experimenteller Tragsicherheitsnachweise anhand der Bauwerksreaktion im Belastungsversuch, verglichen mit der nach Berechnung. Der observierte Widerstand Flim basiert regelmßig auf einem Kurzzeit-Belastungsversuch. Er muss unter Bercksichtigung aller im folgenden Nutzungszeitraum mçglichen Widerstandsminderungen noch reduziert werden. Der verbleibende, nutzbare Zuwachs des Bemessungswerts der vernderlichen Einwirkung DQd ist stark abhngig von den rechnerisch nicht erfassten Systemreserven, der Ausfhrungsqualitt und dem baulichen Zustand (Schdigungsgrad) des untersuchten Bauteils. Weil bei einem Belastungsversuch in situ im Gegensatz zur statischen (Nach-)Rechnung die
248
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 4. Gegenberstellung der Verfahren
Bauteilwiderstnde real erfasst sind, kçnnen dort Teilsicherheitsbeiwerte abgemindert werden. In der Gegenberstellung ergeben sich dadurch gemß Bild 4 bedeutende Zuwchse bei den ausnutzbaren Einwirkungen (Verkehrslasten, Wind etc.) mit dem Ziel, hohe Widerstnde zuzulassen. Der extern einzutragende Lastanteil ext FZiel bzw. ext Flim kann zweckmßig unter Gebrauch sthlernen, mobilen Belastungsgerts durch einen internen Krftekreislauf erzeugt werden. Diese Lçsung ermçglicht hohe regelbare Versuchslasten, ist flexibel einsetzbar und selbstsichernd durch den Einsatz von Hydraulikpressen zur Testlasterzeugung unter Vermeidung absturzgefhrdeter Massenkrfte. In der deutlichen Mehrzahl aller praktischen Flle wird die mçgliche Schdigungsgrenze, also die Versuchsgrenzlast Flim, nicht ausgenutzt, weil die Versuchsziellast FZiel einschließlich aller Sicherheitsanteile geringer ist.
4.2
Voraussetzungen und Bedingungen
Die wichtigsten Voraussetzungen zur praktischen Anwendung sind: • Eignung der Bauteile fr einen Belastungsversuch, • Vorhandensein einer flexiblen, regelbaren Belastungsvorrichtung, • eine Online-Messtechnik mit sofortiger grafischer Darstellung der Messergebnisse auf dem Bildschirm zum sicheren Erkennen der Versuchsgrenzlast und erfahrenes, sehr vielseitig ausgebildetes Personal (Bautechnik + Messtechnik + EDV).
Des Weiteren sind folgende konzeptionelle Voraussetzungen zu erfllen: • Voruntersuchungen (stofflich und rechnerisch), Ermittlung der Versuchsziellast, • Planung des Versuchsprogramms, der Versuchstechnik und der Sicherungsmaßnahmen, • Festlegung der Versuchsgrenzlastkriterien und ihre messtechnische Erfassung und • Fhrung eines vollstndigen Versuchsprotokolls. Nach Auswertung der Belastungsversuche sind die Ergebnisse fr die weiteren Baubeteiligten verstndlich darzustellen: • Plausibilitt beim Vergleich von Rechen- und Messergebnissen, • explizite Angabe der zulssigen Einwirkung (Verkehrslast), • Beschreibung der Voraussetzungen fr die zuknftige Ausnutzung der experimentell ermittelten zulssigen Einwirkungen und • Angaben zu Instandsetzungs- und berwachungsmaßnahmen.
4.3
Hybride Statik
Unter hybrider Statik (hybrid von zweierlei Herkunft) wird die Lçsung statischer Fragestellungen durch wechselseitigen, sich ergnzenden Einsatz von Berechnung und Experiment verstanden [1]. Hierbei ist es aufgabenspezifisch differierend, an welcher Stelle des Erkenntnisprozesses Physikalische Wirklichkeit Theorie/Abstraktion Verifikation der experimentelle Part einsetzt.
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
In der Baustatik stellt sich hufig die Frage nach der Verifikation getroffener Annahmen fr den analytischen Nachweis: • Systemsteifigkeiten, • Festigkeiten (z. B. Verbundwirkung), • Randbedingungen (Lagerung, Einspannung, Reibung, Rckstellkrfte), • Zwngungen (Temperatur, Vorspannung, Setzung), • Einwirkungen und Widerstnde (z. B. Erddruck) und • Vorauswahl einer (besonders ungnstigen) Stichprobe gleichartiger Bauteile in einer grçßeren Grundgesamtheit zwecks Minderung des Untersuchungsaufwands. Bei unsicheren Annahmen, aber auch Abweichungen zwischen Planung und Bauausfhrung lassen sich hufig mit einfachen Mitteln und mßigem experimentellen Aufwand zutreffende Systemwerte ermitteln und in den analytischen statischen Nachweis einbauen. Die Planung und Durchfhrung solider Versuche setzt allerdings ein hohes Maß an Einsicht und Erfahrung voraus, weil sich regelmßig unbekannte Einflussgrçßen berlagern und die Aktion-Reaktion-Beziehungen i. d. R. nichtlinear sind.
4.4
Belastungs- und Messtechnik
4.4.1 Allgemeine Anforderungen An die Belastungstechnik fr In-situ-Versuche werden folgende grundstzliche Anforderungen gestellt: • stufenlos regelbare, beliebig wiederholbare Lastregime mit variabler Lastkonfiguration, um den realen Beanspruchungszustand im Versuch mçglichst korrekt abbilden zu kçnnen, • minimiertes Eigengewicht, Transport, Einbau vor Ort und • Einsatz von mobiler Belastungshydraulik zur Erfllung der vorstehenden und nachfolgenden Anforderung.
249
draulikpressen gegen eine hinreichend verformungssteife Belastungsvorrichtung abgegeben, tritt ein Selbstsicherungseffekt ein: Bei beginnendem Versagen des duktilen Bauteils reduziert sich die Versuchslast selbstsichernd; ein plçtzlicher Absturz wie bei der direkten Testlasterzeugung durch Massen (Sand-, Wasserballast o. . sowie stark federnde Biegetrger) ist ausgeschlossen. Bei gering duktilen Bauteilen (z. B. Wnden, Pfeilern) ist ggf. eine Absturzsicherung vorzunehmen.
4.4.3 Belastungsgert im Hochbau und Industriebau Der in Bild 5 abgebildete Belastungsrahmen besteht aus einem Stahlprofil-Baukastensystem mit einem Gewicht von etwa 1 bis 1,5 t. Die Spannweite ist dabei variabel von 4 bis 12 m (maximal 14 m) und die Versuchslast betrgt je Belastungsrahmen bis zu 700 kN.
4.4.4 Belastungsgert fr Straßenbrcken [2] Zu den Kenndaten des Belastungsfahrzeuges BELFA (Bild 6) ist Folgendes zu sagen. Die Fahrmasse leer wird mit etwa 65 t angegeben. Die Lnge im Fahrzustand sowie in Teststellung (teleskopiert) betrgt L = 22,5 m bzw. bis zu L = 35,5 m. Die Gesamtmasse mit voller Ballastierung betrgt etwa 120 t, wobei sich die regelbare Testlast von maximal 1500 kN ber bis zu 5 Lastachsen (mit Rckverankerung) in das zu untersuchende Bauteil/ Bauwerk einbringen lsst.
4.4.5 Belastungsgert fr Eisenbahnbrcken [3] Das in Bild 7 dargestellte BELFA-DB hat eine Fahrmasse leer von ca. 90 t. Im ballastierten Zustand lsst sich die Fahrmasse auf ca. 250 t (160 t Stahlbrammen) erhçhen. Die nutzbare Versuchslast betrgt in der Summe maximal 1800 kN, wobei das Bauteil/Bauwerk mit 4 Einzellasten mit je F1 = 450 kN im Abstand von a = 1,60 m belastet werden kann.
4.4.2 Selbstsicherung des Belastungsversuchs
4.4.6 Messtechnik
Die meisten Mauerwerks-Belastungsversuche in situ wurden in der Vergangenheit an duktilem Gewçlbemauerwerk durchgefhrt, z. B. an Gewçlbedecken und -brcken. Wird an diesen verformbaren Bauteilen die Versuchslast hydraulisch aufgebracht und die Reaktionskraft der Hy-
Die Messtechnik kann wegen ihres Umfangs und ihrer Komplexitt nur angerissen werden. Dennoch seien die grundlegenden Informationen vermittelt. Zwingende Voraussetzung fr zerstçrungsfreie Belastungsversuche in situ an Mauerwerksbauten sind die bereits erluterte, selbst-
250
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 5. Belastungsrahmen (Einsatzbeispiel Neues Museum Berlin)
Bild 6. Belastungsfahrzeug BELFA
sichernde Belastungsvorrichtung gemß Abschnitt 4.4.2 sowie eine elektrische Messtechnik fr relevante Bauwerksreaktionen, die online wirken muss zwecks frhzeitigen Erkennens von bestandsgefhrdenden Grenzzustnden. Fr Belastungsversuche in situ an Mauerwerksbauten werden vorzugsweise eingesetzt:
• Kraftaufnehmer zur Messung der Versuchslasten und der Auflagerreaktionen, • Wegaufnehmer zur Messung von Verformungen und Verschiebungen, indirekt auch zur Dehnungs- und Krmmungsmessung, • Dehnungsmessstreifen (DMS) zur Dehnungsmessung und zum Aufnehmerbau,
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
251
Bild 7. Belastungsfahrzeug BELFA-DB
• Neigungsaufnehmer, • Schwingungsmesser (Beschleunigungen), • Temperatur- und Windgeschwindigkeitsmesser, • Schallemissionsanalyse SEA zur Verfolgung der Rissentwicklung im Mauerwerk und • Laser-Entfernungsmesser fr das Aufnehmen von Bewegungen. Alle Aufnehmer werden elektrisch betrieben und in eine Online-Messkette integriert, die ber eine PC-gesteuerte Messanlage in Echtzeit die Aktions-/Reaktionskurven aller Aufnehmer auf dem Monitor visuell darstellt. Im Ergebnis soll diese Online-Messtechnik durch grafische Darstellung der Einwirkungs-Auswirkungs-Beziehung in Echtzeit den Experimentator
in die Lage versetzen, das statische Bauteilverhalten und seine allgemein unbekannte Versuchsgrenzlast unter Wahrung der Gebrauchstauglichkeit sicher abzuschtzen.
4.5
Anwendungsbeispiele
4.5.1 berblick ber Anwendungsfelder im Massivbau (Beton-, Stahlbeton, Mauerwerksbau) Tabelle 1 enthlt etwa 5 % Mauerwerksbauten, insbesondere denkmalgeschtzte Gewçlbebauten, ber die nachfolgend berichtet wird.
Tabelle 1. Matrix gelçster Probleme durch die Ingenieurgesellschaften ifem Markkleeberg und PSI, Achim Experimentelle Bewertung der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken in situ (480 Bauwerke 1980 bis 10.2008) Hochbau Industriebau
Ingenieurbau Tiefbau
Brckenbau
Nutzlasterhçhung
62
16
33
Umbau, Aufstockung
32
7
5
Bauschden
37
12
22
Baufehler
31
10
2
Gewhrleistung
17
12
6
berwachung
23
14
8
Entwicklung
17
17
2
Hybride Statik
4
8
9
Denkmalpflege
52
11
11
275
107
98
Summe
252
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
4.5.2 Anwendungen im Hochbau/Sakralbau 4.5.2.1 Reichstagsgebude Berlin (Gewçlbe und Kappendecken) [4] Whrend der Umbaumaßnahmen des Reichstagsgebudes zum Sitz des Deutschen Bundestages ist ein rechnerischer Tragsicherheitsnachweis fr die historischen Gewçlbe des Erdgeschosses gefhrt worden. Das Ergebnis der FE-Rechnung zeigte unzulssig große Exzentrizitten der Normalkrfte im Gewçlbe infolge halbseitiger Belastung. Um bei neuen Gewçlbelasten und gegebenem Tragwerk einschließlich aller realen Randbedingungen die tatschliche Tragfhigkeit der Konstruktion ausloten und fr die Umnutzung erschließen zu kçnnen, wurde eine experimentelle Tragsicherheitsermittlung durchgefhrt. Im Erd-
geschoss gegen die Pfeiler verankerte Belastungsrahmen mit Hydraulik erzeugten vier resultierende Lasten, die ber Zugstangen und Lastverteilungsgeschirr in vier getrennt regelbare Teilflchenlasten umgesetzt wurden. Zur Verteilung grçßerer Einzellasten aus Verkehr wurde die çrtlich geschdigte Deckenoberseite vor den Belastungsversuchen mit einem bewehrten Verbundestrich d ‡ 5 cm ausgestattet. 4.5.2.2 Alte Meierei Bolle (Berlin) Der Sitz des Bundesinnenministeriums ist ein lokalgeschichtlich bedeutender Ort. Im Stadtteil Moabit befand sich die „Meierei Bolle“, einst eine innovative Einrichtung der Berliner Milchund Lebensmittelversorgung. Das denkmalgeschtzte Gebude ist in vier Geschossen mit Stahltrgern und gemauerten Preußischen Kap-
Bild 8. Fassade des entkernten Reichstagsgebudes (ca. 1995)
Bild 9. Zwei Belastungsrahmen fr 2 · 750 kN regelbarer Versuchslast
Bild 10. Lastverteilung ber dem Gewçlbe in vier getrennt steuerbaren Sektoren
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
253
Bild 11. Alte Meierei Bolle – ein Kontrast zwischen Substanzerhaltung und Abriss
Bild 12. Deckenaufbau (4 Nutzgenerationen, I Schwerachse Stahltrger, II Schwerachse Verbundtrger
Bild 13. Durchbiegungsmessung der Kappentrger gegen eine Alu-Messbasis
pen ausgestattet. Durch mehrfach geschichteten Fußbodenaufbau war die rechnerisch zulssige Verkehrslast der Decken stark eingeschrnkt. Unter Ausnutzung des Verbundes zwischen den nicht schweißbaren Walzprofilen und den Kappen konnte experimentell die Tragsicherheit fr q = 5,0 kN/m2 nachgewiesen werden (Plattenbalkenwirkung). Die Versuchsziellast fr die Kappendecke wurde mit paarweise angeordneten Belastungsrahmen erzeugt. Die flchenhafte Verteilung der hydraulischen Testlasten erfolgte durch Kanthçlzer und
Neoprenlager. Teleskopierbare Aluminium-Messbasen mit induktiven Wegaufnehmern zur Verformungsmessung dienten zum experimentellen Nachweis der Verbundwirkung zwischen Walzprofilen und Mauerwerkskappen. 4.5.2.3 Schloss Agathenburg (Kreis Stade) In das mittelalterliche Schloss Agathenburg von 1655 sind etwa 1922 nach Brandschden neue Geschossdecken undefinierter Tragfhigkeit eingebaut worden. Anlsslich einer Generalrenovie-
254
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 14. Ansicht Schloss Agathenburg
Bild 15. Das horizontale Ausweichen einer Gebudeecke hatte zu partiellen Gewçlbeschden im Kellergeschoss gefhrt
Bild 16. Sicherung der ausweichenden Gebudeecke durch verdeckten Einbau einer biegesteifen Sttze
Bild 17. Aufnahme der horizontalen Last am Sttzenkopf durch Vorspannen in eine AufbetonDeckenscheibe
Bild 18. Belastungsversuch zur Erkundung der Deckentragfhigkeit
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
rung und neuer Nutzung waren die zulssigen Deckenlasten zu bestimmen und eine Gebudeecke gegen Gewçlbedruck zu sichern. Dort hatte das horizontale Ausweichen der Kmpfer bereits zu partiellen Gewçlbestçrungen gefhrt. Zur Sicherung der ausweichenden Gebudeecke erfolgte der Einbau einer verdeckten biegesteifen Sttze, die den Gewçlbedruck durch Stahlkonsolen aufnahm. Die Ableitung der horizontalen Last am Sttzenkopf erfolgte durch messtechnisch begleitetes Vorspannen in eine AufbetonDeckenscheibe, die im Zuge der Fußbodensanierung ber die gesamte Gewçlbedeckenflche aufgebracht wurde. Mithilfe der mobilen Belas-
255
tungsvorrichtung konnten anschließend die zulssigen Deckenlasten bestimmt werden. 4.5.2.4 Neues Museum, Berlin [5] Das Neue Museum auf der Museumsinsel in Berlin (erbaut 1841–1859) wurde im 2. Weltkrieg stark beschdigt. Die Tragsicherheitsnachweise zum Wiederaufbau stellten hohe Anforderungen an die Tragwerksplanung, zumal Gewicht sparende Tontopfdecken bezglich ihres statischen Verhaltens nur durch hybrides Vorgehen realistisch beurteilt werden konnten. (vgl. Abschn. 4.3 und Bild 5).
Bild 19. Luftbild der Museumsinsel Berlin; Neues Museum im Bild Mitte/rechts
Bild 20. Tontçpfe: Lastabtrag/Gewçlbedruck ber Topfwandung und Mçrtel
256
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 21. Erhaltener Tontopf-Deckenbereich
Bild 22. Wiederaufbau eines Tontopf-Tonnengewçlbes
Bild 23. Belastungsversuche (Tragsicherheit, hybride Statik) an einem durchlaufenden Tonnengewçlbe
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
4.5.2.5 Ratskeller Bremen Der Bacchuskeller des Rathauses zu Bremen liegt unter der çffentlichen Verkehrsflche des Marktplatzes. Die Kreuzgewçlbedecke war fr den eingeschrnkten Kfz-Verkehr bis BK 30 rechnerisch nicht standsicher. Um eine niveauverndernde, sehr aufwendige Verstrkung durch eine Aufbetondecke zu vermeiden, wurden erfolgreich Belastungsversuche in situ durchgefhrt, wobei die verschiebbare Versuchslast gegen einen absturzgesicherten, ballastierten Trgerrost auf dem Straßenpflaster ohne Dichtungsbeschdigung realisiert werden konnte.
Die nachfolgenden vier Beispiele zeigen sehr anschaulich die vielseitig einsetzbare Versuchsund Messtechnik, die neben der eigentlichen Messwerterfassung bei der Durchfhrung von Belastungsversuchen natrlich „nur“ zur Optimierung von Vorspannkrften whrend onlinekontrollierter Vorspannprozesse bei der Sicherung bzw. Ertchtigung geschdigter Gewçlbekonstruktionen durch Zugglieder Anwendung findet.
Bild 24. Bremer Rathaus mit Marktplatz
Bild 25. Totlast – absturzgesichert – auf dem Pflaster
257
Bild 26. Gewçlbedecke im Bacchuskeller
258
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 27. Ansicht Klosterkirche Vechta
Bild 28. Spannankerlage in Kmpferhçhe
4.5.2.6 Klosterkirche Vechta Der Horizontalschub des Kreuzgewçlbes in der Klosterkirche Vechta (Niedersachsen) verursachte horizontale Kmpferverschiebungen und massive Gewçlberisse. Durch Einzug dnner Zuganker und gezielte Vorspannung (fi Anspringen des Gewçlbes!) sowie Kontrolle der gegenseitigen Einflsse der stark differenzierten Spannkrfte beim Spannvorgang konnte das Gewçlbe nachhaltig gesichert werden. 4.5.2.7 Kreuzgang im Verdener Dom Der Kreuzgang des Verdener Doms musste zur horizontalen Aussteifung eines benachbarten hallenartigen Raums herangezogen werden. Durch verdeckte Fhrung von Spannankern oberhalb
der Gurtbogenscheitel mit außen sichtbaren Ankerplatten konnte eine denkmalpflegerisch akzeptable Lçsung gefunden werden. 4.5.2.8 Stift Bçrstel (Osnabrck) Die gotische Kirche des Stifts Bçrstel (13. Jh.) – ein Backsteinbau – hat eine gemauerte Unterkirche, deren Gewçlbe im 18. Jh. aus unbekanntem Anlass, vermutlich bei gleicher Problemstellung, um einen Bogen gekrzt wurde. Wegen fehlender horizontaler Widerlager in den Endbçgen des Restgewçlbes sind Verschiebungen und Risse aufgetreten, welche die Tragsicherheit akut gefhrdeten. In Abstimmung mit der Denkmalpflege wurden in den beiden Gewçlbeendfeldern sthlerne Zuganker eingezogen. Die Verankerung
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
Bild 29. Dom Verden, Kreuzgang
259
Bild 30. Schlupffreie Vorspannung der Anker durch Kraft-Weg-Messung
Bild 31. Klosterkirche des Stifts Bçrstel mit Innenhof und Kreuzgang
Bild 32. Lngsschnitt durch das vorgespannte Gewçlbeendfeld
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Bild 33. Die deutlich abgeknickte Endsule des Gewçlbes nach dem Vorspannen (noch mit Notabsttzung)
erfolgte am Endpfeiler durch eine sichtbare Stahlplatte mit Kronenmutter, am Mittelpfeiler (Spannseite) verdeckt durch eine Verblendung. Nach dem Vorspannen wurde die Ankermutter schlupffrei festgesetzt und die Kopfplatte wieder verblendet. 4.5.2.9 Kirche Campen (Ostfriesland) Die Kirche Campen aus dem 13. Jh. steht auf dem eng bebauten Hgel einer frhmittelalterlichen Warft des seinerzeit hochwassergefhrdeten Ostfrieslands. Ohne Strebepfeiler, unmittelbar am Rande der Warft errichtet, drohte ihr das gleiche Schicksal mehrerer Warftenkirchen in der Umgebung: Einsturz des gemauerten Gewçlbes und Wiederaufbau mit einer Holzbalkendecke. In ver-
gangenen Jahrhunderten wurde mit unzulnglichen Mitteln versucht, die Gefahr durch nachtrgliches Einziehen von Zugbndern in Kmpferhçhe zu bannen (hçlzerne Balken, Walzprofile, Eisenstangen mit geschmiedeten Augen und korrodierenden Mauersplinten). Zur Bestandssicherung sollten in Kmpferhçhe neue Zugstangen eingezogen werden. Die nicht abschtzbaren Verformungssteifigkeiten der Grndung, Pfeiler, Gewçlbe und des Dachstuhls, das Materialkriechen sowie der Schlupf der Stahl- und Verankerungskonstruktion verhinderten eine zuverlssige Abschtzung der Vorspannkrfte mittels analytischer Rechnung. Die Vorspannkraft wurde ber hydraulische Pressen in Abhngigkeit von der Verschiebungsmessung der jeweiligen Gewçlbescheitel (vertikal)
Bild 34. Ansicht der Kirche Campen. Fehlende Strebepfeiler und Baugrundprobleme am Rande einer Warft waren urschlich fr die Gewçlbeschden
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
261
Bild 35. Ausstattung des Gewçlbes mit Messtechnik zur Verformungsmessung der Kmpfer und des Scheitels whrend des kontrollierten Vorspannens der Zugstangen
Bild 36. Hydraulische Hohlkolbenpresse mit Zugstange und elektrische Kraftmessung. Die Ankerplatte in der Mauerwerksnische wurde nach dem Vorspannen verblendet
Bild 37. Elektrische Rissweitenmessung mittels induktiver Wegaufnehmer
und der Kmpfer (horizontal) gesteuert, um das „Anspringen“ des Gewçlbes und damit die Wiederherstellung dieser teilweise gestçrten Tragfunktion zu kontrollieren. Die optimalen Vorspannkrfte (je Ankerachse stark differierend!) ergaben sich also erst whrend des online-kontrollierten Vorspannprozesses. Die gelegentlich angewendete Methode des „Viel hilft viel“ – auch auf der Basis von Rechenergebnissen – bis hin zum Versuch, Wandverschiebungen zu revidieren, ist bestandsgefhrdend.
4.5.3 Sonderfall Natursteinsulen 4.5.3.1 Kirche St. Michaelis in Hildesheim [6] Die Kirche des ehemaligen Benediktinerklosters St. Michael in Hildesheim gilt als herausragendes Bauwerk der ottonischen Baukunst und wurde 1985 in die UNESCO-Liste des Welterbes (bereinkommen zum Schutz des Kultur- und Naturerbes der Welt) aufgenommen. Baugrundprobleme mit der Folge von Teileinstrzen sowie mangelnde Bauunterhaltung ber Jahrhunderte erfor-
262
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 38. Ansicht der Kirche St. Michaelis in Hildesheim
Bild 39. Testsule mit vorhandener Absturzsicherung
Bild 40. Versuchsaufbau
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
263
derte eine grundlegende Bauzustandsanalyse mit Schadensaufnahme, Beurteilung des Ist-Zustandes und anschließender Planung einer nachhaltigen Sanierung dieser bedeutenden romanischen Kirche. Rissbildungen in den Lngswnden des Mittelschiffs oberhalb der Sandstein-Sulenreihen sowie Risse und Abplatzungen in den Sulenschften geben Zeugnis von Setzungsdifferenzen mit der Gefahr der Sulenberlastung. Durch Belastungsversuche in situ wurden Tragsicherheitsreserven an eingebauten Sandsteinsulen nachgewiesen. 4.5.3.2 Kirche St. Joseph in Mannheim [7] Die Granitsulen im Hauptschiff waren durch kriegsbedingte Schdigung mit Brandeinwirkung in ihrer verbliebenen Tragsicherheit zu beurteilen. Da dies mit rechnerischen Methoden nicht gelang, wurden zum Nachweis Belastungsversuche in situ vorgenommen.
Bild 41. Sulenreihe mit Edelstahlbandagen der Kirche St. Joseph in Mannheim
Bild 42. Versuchsaufbau – kombinierte Belastungsvorrichtung und Absturzsicherung
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 44. Lasteinleitung durch Klemmringe und Zugstangen
Bild 43. Sulenansicht mit Holz-Notsteife
tung dienten 2 Klemmringe, die mit hoher Vorspannung den Sulenschaft am Kopf und Fuß umfassten. Die externe Versuchslast wurde durch 4 Zugstangen hydraulisch aufgebracht und die Sulenreaktion (Stauchungen, Schallemission) online gemessen.
4.5.3.3 Neues Museum Berlin Die Tragsicherheit einer Kalksteinsule war aufgrund von unberechenbaren Umstnden (Materialinhomogenitt, gedbelter und geklebter bauzeitlicher Schrgbruch) rechnerisch nicht zutreffend zu bewerten. Es wurde daher ausreichende Tragsicherheit experimentell durch Belastungsversuche in situ nachgewiesen. Zur Lasteinlei-
4.5.4 Gewçlbebrcken 4.5.4.1 Heiligengeist-Brcke, Hamburg Nach Baumaßnahmen im Widerlagerbereich waren Gewçlberisse aufgetreten. Nach Rissverpressung musste der Sanierungserfolg durch Belastungsversuche unter Gebrauchslast nachgewiesen werden.
Bild 45. Ansicht der 3-FeldGewçlbebrcke
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
265
Bild 46. Systemidentifikation und Gebrauchstauglichkeitsnachweis durch berfahrten mit Mobilkran 2 · 45 t
Bild 47. Monitorbild der Einflusslinien fr Bauwerksreaktionen (Reversibilittskontrolle)
4.5.4.2 Gewçlbebrcke Zuidhorn (NL) Die Bauunterlagen und Beschilderung weisen fr die Gewçlbebrcke zulssige Achslasten von 6 t aus. Tatschlich wurde die Brcke stndig von
40 t-Lastzgen berfahren. Durch Belastungsversuche mit BELFA konnte eine Tragsicherheit fr die hollndische Brckenklasse 450 (45 t) nachgewiesen werden.
Bild 48. Belastungsversuche mit BELFA; Brckensperrung 1 Tag
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
4.5.4.3 Ilmenaubrcke Lneburg (DB) Im Zuge der DB-Magistrale Hamburg–Hannover quert eine Gewçlbebrcke mit 5 Feldern die Ilmenau. Trotz mßiger Gewçlbeschden konnte die Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit experimentell fr Schwerverkehr mit 25 t Achslast durch das Belastungsfahrzeug BELFA-DB nachgewiesen werden.
4.5.4.4 Viadukte Rhena (Sauerland) und Pleinfeld (Bayern) An beiden Viadukten wurden zwecks Systemidentifikation fr die Sanierungsplanung bzw. Abschtzung der Restnutzungsdauer Belastungsversuche mit dem Belastungsfahrzeug BELFA-DB durchgefhrt. Die regelbare, absturzgesicherte Versuchslast betrug bis zu 1800 kN in 4 Lastachsen gemß UIC 71.
Bild 49. Ansicht der Ilmenaubrcke in Lneburg
Bild 50. Belastungsversuch eines Endfeldes der Ilmenaubrcke mit BELFA-DB
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
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Bild 51. Viadukt Rhena
Bild 52. Test des Gewçlbeendfeldes
Bild 53. Viadukt Pleinfeld mit vorhandener Gewçlbesicherung
Bild 54. Belastungsversuch mit BELFA-DB bei vollem Verkehr im Nachbargleis
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
4.5.5 Sonderfall Abwasserkanle [8] In Deutschland wurden Abwassersammler grçßeren Querschnitts hufig als gemauerte Eiprofile hergestellt. Durch Setzung, hçhere Verkehrslast und Erosion weisen solche Kanle oft Gefgestçrungen und Risse auf. Als Voraussetzung fr
eine Sanierung, z. B. durch Einziehen von Linern, ist die Tragsicherheit nachzuweisen. Zur Systemidentifikation fr FEM-Berechnungen oder zum expliziten Nachweis der Tragsicherheit wurden erfolgreiche Belastungsversuche in situ an gemauerten Kanlen und Kreuzungsbauwerken durchgefhrt.
Bild 55. Scheitelriss im gemauerten Eiquerschnitt (Foto: Prof. Dr. -Ing. Bernhard Falter, FH Mnster)
Bild 56. Kanalquerschnitt mit Messbasis und Wegaufnehmern
Bild 57. Versuchsanordnung im Kanal (Lngsschnitt)
II Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 7: Experimentelle Bestimmung der Tragfhigkeit
6
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Literatur
[1] Steffens, K. (Hrsg.): Experimentelle Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken: Grundlagen und Anwendungsbeispiele. Reihe Bauingenieur-Praxis. Ernst & Sohn, Berlin 2002. [2] Opitz, H.; Quade, J.; Schwesinger, P.; Steffens, K.: Das Belastungsfahrzeug BELFA fr die experimentelle Tragsicherheitsbewertung von Massivbrcken und Abwasserkanlen. Bautechnik 78 (2001) Heft 6, S. 391–397.
Bild 58. Belastungsfahrzeug BELFA auf der Straßendecke
5
Zusammenfassung
Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten sind fr den rechnerischen Nachweis der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit durch DIN EN 1996-1-2:2006-10 (D) auf der Basis des Eurocode 6 geregelt. Verfahrenshinweise fr Belastungsversuche in situ sind aber nicht enthalten. Fr Belastungsversuche an Betonbauwerken hat der Deutsche Ausschuss fr Stahlbeton im September 2000 eine DAfSt-Richtinie [9] herausgegeben. Die Anwendung dieser Richtlinie hat sich seither bestens bewhrt [1]. Die Methodik und Technik von Belastungsversuchen in situ an Betonbauwerken ist in den letzten Jahren sinngemß bei vielen Mauerwerksbauten erfolgreich angewendet worden (Abschn. 4.5), darunter bei 10 Eisenbahn-Gewçlbebrcken. Die zuvor gezeigten Beispiele besttigen, dass es sich bei dieser Vorgehensweise um eine Methodik handelt, die zum Ziel fhrt. Allerdings sind dafr ausreichende Erfahrungen notwendig. Eine bloße Anwendung des hier Dargestellten ist riskant, da zuvor eine realittsnahe Einschtzung des Mauerwerks erforderlich ist (nichtlineares Verhalten). Die Ausarbeitung einer Richtlinie fr die Durchfhrung von Belastungsversuchen in situ fr Mauerwerksbauten hnlich des jngst fertig gestellten Entwurfs der DB-Richtlinie [10] fr die Tragsicherheitsbewertung von Eisenbahnbrcken auf der Grundlage messtechnischer Bauwerksuntersuchungen erscheint sinnvoll.
[3] BELFA DB. Kooperatives Forschungsobjekt. Entwicklung, Bau und Erprobung eines Belastungsfahrzeuges fr Eisenbahnbrcken; Teil 1: Vorlaufforschung und Entwicklung BELFADB, Teil 2: Bau- und Betriebsplanung BELFADB. Eigenverlag Hochschule Bremen 2003/ 2004. [4] Steffens, K.; Wolters, P.; Malgut, W.: Experimentelle Tragsicherheitsbewertungen am Reichstagsgebude in Berlin. Bautechnik 74 (1997) Heft 7, S. 434–442. [5] Eisele, G.; Gutermann, M.; Seiler, J.; Steffens, K.: Wiederaufbau des Neuen Museums in Berlin. Bautechnik 81 (2004) Heft 6, S. 407–422. [6] Eilhardt-Braune, E.-M.; Gçtz, J.; Steffens, K.: Die Michaeliskirche in Hildesheim. Bautechnik 84 (2007) Heft 5, S. 320–328. [7] Bißwurm, A.; Steffens, K.; Steiner, J.: Tragsicherheitsprfung von Granitsulen in der Katholischen Kirche „St. Joseph“ in Mannheim. Bautechnik 85 (2008) Heft 2, S. 103–108. [8] Falter, B.; Grunwald, G.; Steffens, K.: Experimentelle Standsicherheitsuntersuchung an einem gemauerten Abwasserkanal mit Eiquerschnitt. Korrespondenz Abwasser 46 (1999) Heft 2, S. 258–266. [9] Richtlinie fr Belastungsversuche an Betonbauwerken. Deutscher Ausschuss fr Stahlbeton (DAfStb), Beuth Verlag, Berlin September 2000. [10] Knaack, H.-U.: DB-Richtlinie 805.0104 Tragsicherheit Eisenbahnbrcken – Messtechnische Bauwerksuntersuchungen (unverçffentlichter Entwurf). [11] Burkert, T.: Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk; Teil 2: Herkçmmliche Bestimmung von Materialkennwerten. In: Mauerwerk-Kalender 32 (2007), S. 27–51. Hrsg. W. Jger. Ernst & Sohn, Berlin.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
[12] Schubert, P.: Beurteilung der Druckfestigkeit von ausgefhrtem Mauerwerk aus knstlichen Steinen und Natursteinen. In: Mauerwerk-Kalender 20 (1995), S. 687–701. Schriftleitung P. Funk. Ernst & Sohn, Berlin. [13] DIN EN 1052-1:1998-12: Prfverfahren fr Mauerwerk, Teil 1: Bestimmung der Druckfestigkeit. NABau im DIN, Berlin 1998. [14] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk, Berechnung und Ausfhrung. NABau im DIN, Berlin 1996. [15] DIN 1053-100:2007-09: Mauerwerk, Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts. NABau im DIN, Berlin 2007. [16] DIN EN 772-1:2000-09: Prfverfahren fr Mauersteine, Bestimmung der Druckfestigkeit. NABau im DIN, Berlin 2000. [17] DIN EN 1926:1999-05: Prfverfahren fr Naturstein, Bestimmung der Druckfestigkeit. NABau im DIN, Berlin 1999. [18] Vorlufige Richtlinie zur Ergnzung der Eignungsprfung von Mauermçrtel; Druckfestigkeit in der Lagerfuge; Anforderungen, Prfung. Deutsche Gesellschaft fr Mauerwerksbau e. V., Bonn August 1992. [19] DIN 18555-9:1999-09: Prfung von Mçrteln. Festmçrtel, Bestimmung der Fugendruckfestigkeit. NABau im DIN, Berlin 1999. [20] Schubert, P.; Schmidt, St.: Bestimmung der Druckfestigkeit des Mçrtels im Mauerwerk. In: ibac-Kurzberichte 3 (1990) Nr. 28. Institut fr Bauforschung der RWTH Aachen (Selbstverlag), 1990. [21] DIN 18555-3:1982-09: Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln. Festmçrtel, Bestimmung der Biegezugfestigkeit, Druckfestigkeit und Rohdichte. NABau im DIN, Berlin 1982. [22] Maierhofer, C.: Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 3: Zerstçrungsfreie Prfung zur Beurteilung von Mauerwerk. In: Mauerwerk-Kalender 32 (2007), S. 53–73. Ernst & Sohn, Berlin. [23] Wenzel, F.; Kleinmanns, J.: Historisches Mauerwerk – Untersuchen, Bewerten und Instandsetzen. In: Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke, Empfehlungen fr die Praxis. Sonderforschungsbereich 315, Universitt Karlsruhe (TH), 2000.
[24] Berger, F.: Zur nachtrglichen Bestimmung der Tragfhigkeit von zentrisch gedrcktem Ziegelmauerwerk. In: Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke: Baugefge, Konstruktionen, Werkstoffe. Jahrbuch 1986, S. 231–248. Sonderforschungsbereich 315, Universitt Karlsruhe. Ernst & Sohn, Berlin. [25] Egermann, R.: Zur nachtrglichen Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Mauerziegeln. In: Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke: Baugefge, Konstruktionen, Werkstoffe. Jahrbuch 1990, S. 159–182. Sonderforschungsbereich 315, Universitt Karlsruhe. Ernst & Sohn, Berlin. [26] Egermann, R.: Materialkennwerte, Tragund Verformungsverhalten, in-situ-Prfverfahren. In: Arbeitshefte des SFB 315, Sonderheft 1990: Bauwerksdiagnostik, Beurteilung des Tragverhaltens bei historischem Mauerwerk, S. 33–41. Universitt Karlsruhe, 1989. [27] DIN EN 12390-6:2001-02: Prfung von Festbeton. Spaltzugfestigkeit von Probekçrpern. NABau im DIN, Berlin 2001. [28] Kahl, D.; Gutermann, M.: Freischneidetechnik an Mauerwerksbrcken. Zerstçrungsarme Ermittlung des Dehnungszustandes. TU Dresden, Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau, Heft 12: 4. Symposium „Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen“, S. 177–191. Eigenverlag TU Dresden, 2007. [29] Berndt, E.: Zur Druck- und Schubfestigkeit von Mauerwerk – experimentell nachgewiesen an Strukturen aus Elbesandstein. In: Bautechnik 73 (1996) Heft 4, S. 222–234. [30] Berndt, E.; Schçne, I.: Ein Bemessungsvorschlag fr Mauerwerk aus Elbsandstein auf der Grundlage experimentell ermittelter Tragfhigkeiten. In: Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke: Baugefge, Konstruktion, Werkstoffe. Jahrbuch 1992, S. 41–60. Sonderforschungsbereich 315, Universitt Karlsruhe. Ernst & Sohn, Berlin 1994. [31] Rustmeier, H. G.: Untersuchungen ber Einflsse auf die Drucktragfhigkeit von Bruchsteinmauerwerk. Dissertation, TH Darmstadt, Fachbereich Architektur. Darmstadt 1982.
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
III
271
Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung Horst Schroeder, Weimar
1
Einfhrung
Lehm zum Bauen ist Bestandteil der Erdkruste und findet sich deshalb in nahezu allen Regionen der Welt. Lehm ist zugleich auch einer der ltesten Baustoffe. Die Jahrtausende alten Baukulturen in gypten, im Vorderen Orient, in Indien und China, in Zentralasien und Lateinamerika waren eng mit dem Baustoff Lehm verbunden (Bild 1). Auch in Mitteleuropa ist die Anwendung von Lehm als Baustoff ber mehrere Jahrtausende archologisch belegt. Etwa ein Drittel
Bild 1. Bisher lteste archologisch nachgewiesene Konstruktionen aus Lehmsteinen; oben: in atal Hçyk, Anatolien, Trkei; unten: Jericho, Palstina, Israel, ca. 6000 v. d. Z.
der Menschheit oder 2 Milliarden Menschen leben heute in Husern aus Lehmbaustoffen. Lehmsteine wurden auch beim Bau der Großen Chinesischen Mauer neben anderen lokal verfgbaren Baustoffen verwendet. Die Mauer ist das grçßte Bauwerk, das je von Menschen geschaffen wurde. Es umfasst nach heutigen Erkenntnissen eine Gesamtlnge von etwa 6000 km. Beginnend im 3. Jh. v. d. Z. betrug die Bauzeit mehr als 2000 Jahre. Bild 2 zeigt einen Ausschnitt des westlichsten Teils der Mauer mit verputzten Lehmsteinen in der Region Jiayuguan aus der Zeit der Ming-Dynastie [1]. Mit der Industrialisierung des Bauwesens ab Ende des 19. Jahrhunderts wurde Lehm in Europa mehr und mehr durch industriell gefertigte Baustoffe verdrngt, verbunden mit einem Verlust an Wissen ber die Aufbereitung und Verarbeitung von Lehm zu Baustoffen und Baukonstruktionen. Nur in Notzeiten erfolgte mangels anderer Mçglichkeiten wieder ein Rckgriff auf den Lehm, wodurch ihm lange Zeit das Image des Proviso-
Bild 2. Mauerecke in Lehmsteinbauweise in der Großen Chinesischen Mauer, „Strkste Festung auf Erden“ 14./15. Jh., Jiayuguan, Provinz Gansu [1]
272
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 3. Herstellung von Lehmsteinen, Kasbah Asslim, Marokko, 2007
riums anhaftete. In vielen Entwicklungslndern gehçrt Lehm als Baustoff vor allem in den lndlichen Regionen nach wie vor zum alltglichen Bauen (Bild 3). Das Leitbild des „modernen“ Bauens ist geprgt durch die Baustoffe Stahl, Beton, Stahlbeton, Glas, Plaste. Bei der Bewertung von Baukonstruktionen stehen heute noch statisch-konstruktive, stofflich-technologische und bauwirtschaftliche Aspekte im Vordergrund. Im Interesse einer nachhaltigen, zukunftsvertrglichen Entwicklung werden beim Bauen zunehmend auch çkologische Kriterien bercksichtigt, nicht zuletzt durch Forderungen des Gesetzgebers. Wichtige Aspekte des „nachhaltigen“ Bauens sind energiesparendes, ressourcen- und umweltschonendes Bauen, sowie die Verwendung gut verfgbarer, schadstofffreier und recyclingfhiger Roh- und Baustoffe. Vor allem sind es aber die positiven bauphysikalischen Auswirkungen auf das Innenraumklima, die dem Lehm aus der Sicht des gesundheitsgerechten Bauens derzeit eine wachsende Aufmerksamkeit bescheren. In diesen Zusammenhang gestellt, erscheint der Baustoff Lehm heute in einem neuen Licht. Nicht nur private Bauherren, auch çffentliche Auftraggeber entscheiden sich deshalb zunehmend fr Lehm als Baustoff. In Deutschland hat sich der Lehmbau in den zurckliegenden 20 Jahren zu einer kleinen, aber stabilen, eigenstndigen Branche des Bauwesens entwickelt. Die Anwendung von Lehmbaustoffen ist heute nicht mehr die große Ausnahme, sie beginnt zur tglichen Baupraxis zu werden. Waren es zunchst Sanierungsaufgaben, so wird Lehm heute auch zunehmend im Neubau-
bereich, vor allem in Kombination mit Holz eingesetzt. Dies gilt insbesondere fr den Wohnungsbau, aber auch fr çffentliche Bauten. Einige von ihnen wurden mit staatlichen und internationalen Architekturpreisen ausgezeichnet. Die Produkthersteller offerieren inzwischen eine breite Palette an Lehmbaustoffen als Alternative zu den am Markt etablierten mineralischen Baumaterialien. Herstellung und Verarbeitung von Lehmbaustoffen sind dem heutigen technologischen Standard angepasst. Fr das Bauen mit Lehm wurden in Deutschland Vorschriften auf dem aktuellen Stand der Technik entwickelt und bauaufsichtlich eingefhrt.
2
Vorschriften zum Lehmbau in Deutschland
In Deutschland wurde erstmals im Jahre 1944 eine technische Regel zum Lehmbau aufgestellt und als „Lehmbauordnung“ bekannt. Wegen des Krieges wurde sie erst im Jahr 1951 als DIN 18951 mit den Blttern 1 „Vorschriften fr die Ausfhrung“ und 2 „Erluterungen“ bauaufsichtlich eingefhrt. Weitere DIN-Vorschriften zum Lehmbau waren ber das Stadium von Vornormen nicht hinaus gekommen [2]. Diese DIN-Vorschriften wurden 1971 als „veraltet und wirtschaftlich ohne Bedeutung“ ersatzlos zurck gezogen. Sie galten jedoch auch weiterhin bauaufsichtlich als „allgemein anerkannter Stand der Technik“, sodass die in diesen Vorschriften definierten Bauweisen bei Bedarf im Einzelfall nicht nachgewiesen werden mussten.
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
Parallel zu dieser Entwicklung wurden auf dem Gebiet der ehemaligen DDR eigene Vorschriften zum Lehmbau entwickelt, weil „die Verordnung ber Lehmbauten vom 4. Oktober 1944 der Entwicklung der Lehmbautechnik in der DDR nicht mehr gerecht wurde“ (Lehmbauordnung der DDR v. 23. 12. 1953). Ab Mitte der 1980er-Jahre entstand eine neue Situation: aufgrund sich verndernder Bewertungskriterien fr den Einsatz von Baustoffen gewann Lehm als „nachhaltiger“ Baustoff wieder an Bedeutung. Die Fachkommission „Baunormung“ der ARGEBAU beschloss im Jahr 1995, die vom DIN zurckgezogenen Normen des Lehmbaus zu sichten und auf deren Grundlage eine aktuelle technische Regel fr Lehmbauarbeiten zu entwickeln. Anlass fr diese Entscheidung war eine deutlich zunehmende Zahl von Aktivitten auf dem Gebiet des Lehmbaus – sowohl in der Sanierung, als auch im Neubau. Der Dachverband Lehm e. V. (DVL) wurde eingeladen, als Fachorganisation in der von der ARGEBAU und dem Deutschen Institut fr Bautechnik Berlin (DIBt) gebildeten Projektgruppe mitzuwirken. Der DVL erarbeitete 1997/98 in einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefçrderten Projekt einen in der Fachçffentlichkeit abgestimmten Textvorschlag fr eine technische Bauregel. Die Lehmbau Regeln [2] wurden in die beim DIBt gefhrte Musterliste der Technischen Baubestimmungen aufgenommen und zur Einfhrung in die Landesbauordnungen empfohlen. Lehmbaustoffe kçnnen auch vor Ort hergestellt werden, wobei ihre Verwendbarkeit allenfalls durch Handprfungen nachgewiesen wird. Dagegen wre fr die werkmßig hergestellten Lehmbaustoffe eine Einstufung in die Bauregelliste A nach Musterbauordnung (MBO) § 20 durchaus vorstellbar. Die Lehmbau Regeln differenzieren hier jedoch nur im Ansatz, sodass ein alle Lehmbaustoffe umfassendes Verfahren gewhlt wurde: Aufnahme in die Liste C als „nicht geregelte Bauart“ und Einstufung der Lehmbaustoffe in die Kategorie „sonstige Bauprodukte“, fr die die Verwendbarkeit nicht nachgewiesen werden muss. Darber hinaus wurde die Anwendung der Lehmbau Regeln auf den Bereich der Wohngebude bis zu zwei Vollgeschossen und nicht mehr als zwei Wohnungen begrenzt. Fr weitergehende Anwendungen bleibt es bei den bauordnungsrechtlich geforderten Verwendbarkeitsnachweisen. Bei Nachweisen des Brand-, Schall- und Wrmeschutzes sind die entsprechenden Normen in der jeweils gltigen Fassung zu beachten. Fr den
273
Wrmeschutz sind die Wrmeleitzahlen von Lehmbaustoffen in DIN 4108-4 inzwischen den Lehmbau Regeln entsprechend aktualisiert worden. Die beschriebene bauaufsichtliche Einstufung wurde auch fr die 3. berarbeitete Fassung der Lehmbau Regeln 2008 beibehalten. Bei der zuknftigen Entwicklung der Lehmbau Regeln muss davon ausgegangen werden, dass fr werkmßig hergestellte Lehmbaustoffe die nach MBO § 20 geforderten Nachweise erbracht werden mssen. Dazu sind detaillierte Produktnormen erforderlich. Die derzeitige bauaufsichtliche Einordnung der werkmßig hergestellten Lehmbaustoffe als „sonstige Bauprodukte“ erweist sich fr die Produzenten zunehmend als Wettbewerbsnachteil gegenber zertifizierten Baustoffen. Die Lehmbau Regeln sind inzwischen mit Ausnahme von Hamburg und Niedersachsen in alle Landesbauordnungen bernommen worden (Stand Juni 2008). In den genannten Bundeslndern gilt der Lehmbau als „nicht geregelte Bauart“, fr die im Einzelfall eine Zustimmung eingeholt werden muss, wobei auf die Musterliste des DIBt und die Einfhrung in den anderen Bundeslndern verwiesen werden kann.
3
Bauçkologische Aspekte
Nach dem Bericht „Grenzen des Wachstums“ des Club of Rome [10], nach den Erfahrungen mit der ersten globalen lkrise von 1973 setzte sich die Erkenntnis durch, dass der Energieverbrauch nicht ungebremst und parallel zum Wirtschaftswachstum verlaufen kann. Diese Erkenntnis wird heute auf den Ressourcenverbrauch als Ganzes bertragen. Im Bericht „Our common future“ der Brundtland-Kommission (1987) an die UN-Kommission fr Umwelt und Entwicklung wurde der Begriff „Nachhaltigkeit“ erstmals im Sinne einer zukunftsvertrglichen Entwicklung der Menschheit angewendet. Eine nachhaltige Entwicklung gewhrleistet, „dass die Bedrfnisse der heutigen Generation befriedigt werden, ohne die Mçglichkeiten knftiger Generationen zur Realisierung ihrer eigenen Bedrfnisse zu beeintrchtigen“.
3.1
Nachhaltiges Bauen
Bauen erzeugt immer einen mehr oder weniger tiefen Eingriff in natrliche Ressourcen und Kreislufe. Den Begriff „Nachhaltigkeit“ auf das Bauen zu bertragen bedeutet, dass in allen Lebensphasen eines Gebudes der Verbrauch
274
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
vorhandener Ressourcen unter Bercksichtigung der Forderungen der Nutzer minimiert werden soll: Bauen ist heute zunehmend eine Optimierungsaufgabe. Dazu ist es erforderlich, Schutzziele einer nachhaltigen Entwicklung zu formulieren. Ein solches Ziel ist der Schutz der natrlichen Ressourcen, z. B. die Vermeidung des exzessiven Verbrauchs nicht nachwachsender Rohstoffe, verbunden mit einer Reduzierung der Belastung der Umwelt mit schdlichen Emissionen. Aus den formulierten Schutzzielen mssen auf der Grundlage der Kenntnis der Ursache-Wirkungsbeziehungen Handlungsstrategien abgeleitet werden. Die Wirkungen mssen durch Indikatoren und die Festlegung von Bewertungsmaßstben beschrieben werden.
3.2
Lebenszyklus und Stoffkreislauf eines Gebudes
Die bertragung dieses Ansatzes auf alle Lebensphasen eines Gebudes fhrt zu einem zentralen Grundsatz des nachhaltigen Bauens: zur Analyse des „Lebenszyklus“ oder des Stoffkreislaufs der im Bauwerk verarbeiteten Baustoffe. Dabei wird
der gesamte Lebenszyklus von der Rohstofferkundung ber die Gewinnung, die Aufbereitung zu Baustoffen, deren Verarbeitung zu Bauteilen und -konstruktionen, die Bauwerksnutzung einschließlich Instandhaltung bis hin zum Gebudeabriss und Recycling mit den jeweils dazwischen liegenden Transportwegen in Bezug auf die erzeugten Stoff- und Energiestrçme betrachtet. Beim Durchlaufen dieses Zyklus muss der Baustoff in jeder Stufe bestimmte Anforderungen erfllen. Diese werden durch relevante Kenngrçßen beschrieben, die durch standardisierte Prfverfahren zu ermitteln sind. Ein Baustoff muss z. B. eine bestimmte Druckfestigkeit erreichen, um zu einer tragenden Konstruktion verarbeitet werden zu kçnnen. Die Erfllung der Prfkriterien sichert, dass nach Abschluss einer Verarbeitungsstufe die fr diesen Abschnitt geforderten Eigenschaften erreicht werden. Der Baustoff oder das Bauteil ist gebrauchstauglich. Die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit von Baustoffen und Bauteilen sind in der MBO sowie im Bauproduktengesetz (BauPG) in allgemeiner Form beschrieben. Neben den im traditionellen Verstndnis des Bauprozesses verankerten gestalterisch-funktionalen, statisch-konstruk-
Bild 4. Stoffkreislauf fr den Baustoff Lehm [3, 9]
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
tiven, bauphysikalischen, stofflichen und bauwirtschaftlichen Anforderungen gehçren dazu auch die Gesundheit und Hygiene sowie der Umweltschutz. Diese Aspekte sind Gegenstand einer çkologischen Bilanzierung, bei der alle prozessbegleitenden Stoff- und Energiestrçme in Form einer Inventarisierung beschrieben und hinsichtlich ihrer çkologischen Auswirkungen bewertet werden. Sie sind bisher jedoch nur wenig in die allgemeine Bauplanung einbezogen worden. Ihre Bercksichtigung „rechnet“ sich letztendlich aber auch çkonomisch. Bild 4 zeigt das Modell eines Stoffkreislaufs fr den Baustoff Lehm [3]. Nach Durchlaufen einer Verarbeitungsstufe erlangt der Lehm eine neue Qualitt: Rohlehm wird zu Baulehm, Baulehm wird zum Lehmbaustoff usw. Mit der Wiederverwendung von Recyclinglehm schließt sich der Stoffkreislauf. Den einzelnen Zyklus- oder Verarbeitungsstufen des Lehms sind die entsprechenden Lebensphasen des Gebudes zugeordnet. Grundstzlich mssen auch Lehmbaustoffe die allgemeinen Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit fr ihren geplanten Einsatzzweck erfllen. Es gibt keinen „kobonus“. Zukunftsfhig sind sie nur dann, wenn sie im Wettbewerb mit anderen Baustoffen bestehen kçnnen.
4
Lehmbaustoffe
Lehmbaustoffe sind ungeformte oder geformte Baustoffe aus ungebranntem Baulehm mit oder ohne Zuschlgen und Zustzen. Die Eignung des Baulehms muss durch entsprechende Prfungen nachgewiesen werden [2]. Lehmbaustoffe nach [2] sind dadurch charakterisiert, dass Formstabilitt und Festigkeit nach Austrocknung allein auf der Bindekraft der Tonmineralien beruhen. Durch nachfolgende Wasseraufnahme ist deshalb eine „Replastifizierung“ mçglich, und Lehmbaustoffe kçnnen ohne zustzlichen Energieaufwand in einem Stoffkreislauf gehalten werden. Mit knstlichen Bindemitteln oder Zustzen chemisch vernderte Lehmbaustoffe kann man nicht oder nur eingeschrnkt replastifizieren. Chemisch stabilisierte Lehmbaustoffe und lehmhaltige Produkte mit knstlichen Bindemitteln und Zustzen sind nicht Gegenstand der Lehmbau Regeln [2], was nicht bedeutet, dass ihre Verwendung ausgeschlossen wird. In anderen Lndern gehçren chemisch stabilisierte Lehmbaustoffe zur tglichen Baupraxis und sind Gegenstand von Bauvorschriften.
4.1
275
berblick
Die vom DVL herausgegebenen und bauaufsichtlich eingefhrten Lehmbau Regeln [2] legen einheitliche Bezeichnungen fr Lehmbaustoffe mit entsprechenden Kurzbezeichnungen fest: Stampflehm Wellerlehm Strohlehm, Faserlehm Leichtlehm – Holzleichtlehm – Strohleichtlehm – Faserleichtlehm – Mineralischer Leichtlehm Lehmschttungen Lehmsteine Lehmplatten Lehmmçrtel – Lehm-Mauermçrtel – Lehm-Putzmçrtel – Lehm-Spritzmçrtel
STL WL SL, FL LL HLL SLL FLL MLL LT LS LP LM LMM LPM LSM
Die Baustoffbezeichnungen sind Bestandteil der Kennzeichnung der Lehmbaustoffe im Sinne der Deklaration eines Bauproduktes. Die Kennzeichnung umfasst als weitere Angaben die Trockenrohdichte in kg/m3 (auf 100 kg/m3 gerundet, Abweichungen von € 10 % zulssig) sowie ggf. die Trockendruckfestigkeit in N/mm2 (abgerundet auf eine Kommastelle, keine Unterschreitung des Wertes zulssig) und das lineare Schwindmaß in % (aufgerundet auf eine Kommastelle, keine berschreitung des Wertes zulssig). Weiterhin kann man Lehmbaustoffe nach verarbeitungstechnischen und funktionalen Aspekten sowie physikalisch-mechanischen Eigenschaften unterscheiden, die auch zum Bestandteil der Baustoffbezeichnung werden kçnnen: Grad der Vorfertigung: ungeformt (Lehmmçrtel, Fertigmischungen) und geformt (Lehmsteine und -platten) Einbaufeuchte (-konsistenz): nass (halbfest, steif, weich, breiig, flssig) und trocken (fest) Zuschlge: mineralisch und organisch Ort der Aufbereitung: vor Ort und Werksmischung Trockenrohdichten: leicht (rd < 1200 kg/m3) mittel (1200 £ rd £ 1700 kg/m3) schwer (rd > 1700 kg/m3)
276
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Formgebung: stampfen, pressen, patzen, spritzen Statische Funktion: tragend (Aufnahme von Lasten aus Bauteilen, z. B. Decke, Dach, Verkehrslasten) und nicht tragend (z. B. Ausfachungen in Skelettkonstruktionen)
Aufbereitung und Formgebung Lehmsteine werden nach verschiedenen Verfahren der Aufbereitung und Formgebung aus den ungeformten Lehmbaustoffen STL, SL und LL nach Abschnitt 4.1 hergestellt. Dabei bestehen Analogien zur keramischen Industrie, mit Ausnahme des abschließenden Brennprozesses. Zuschlge und Zustze
4.2
Verwendung von Lehmbaustoffen fr Lehm-Mauerwerk
Voraussetzung fr die Verwendbarkeit von Baustoffen ist, dass sie die allgemeinen Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit erfllen. Fr Lehmbaustoffe werden diese Anforderungen in den Lehmbau Regeln [2] definiert. Dieser Beitrag muss sich auf die Lehmbaustoffe beschrnken, die fr die Herstellung von Lehmstein-Mauerwerk verwendet werden. Das sind: Lehmsteine, Lehmplatten und Lehmmçrtel.
4.2.1 Lehmsteine Begriff und Format Lehmsteine sind i. d. R. quaderfçrmig geformte Lehmbaustoffe mit definierten Abmessungen und Eigenschaften. Lehmsteine mit einer Trockenrohdichte rd < 1200 kg/m3 bezeichnet man als Leichtlehmsteine. Im Lehmbau wird noch zwischen Lehmsteinen und Grnlingen unterschieden. Grnlinge sind i. d. R. im Strangpressverfahren hergestellte, zum Brennen bestimmte „grne“ Steine aus der Ziegelproduktion, die ungebrannt verwendet werden. Die Abmessungen der Lehmsteine werden nach DIN V 105-1, Tab. 5 angegeben, entweder in der Reihenfolge Lnge · Breite · Hçhe in mm oder als Format-Kurzzeichen. bliche Lehmsteinformate sind das Normalformat NF 240 mm · 115 mm · 71 mm und das Dnnformat DF 240 mm · 115 mm · 52 mm oder davon abgeleitete Mehrfache (blich bis 4 DF). Es gelten die in DIN V 105-1, Tabelle 2 angegebenen zulssigen Kleinstund Hçchstmaße und Maßspannen. Baulehm Der zur Herstellung von Lehmsteinen verwendete Baulehm muss den Anforderungen an die Qualitt der ungeformten Lehmbaustoffe STL, SL und LL nach Abschnitt 4 bzw. 4.1 entsprechen, insbesondere in Bezug auf Bindekraft bzw. Plastizitt und Kornverteilung.
Lehmsteine enthalten die Zuschlge und ggf. Zustze der ungeformten Lehmbaustoffe, aus denen sie durch einen Formgebungsprozess hergestellt wurden. bliche organische Zuschlge sind z. B. Pflanzenfasern, Strohhcksel und Holzhackschnitzel. In vielen Entwicklungslndern, aber auch in den USA und Australien ist der Zusatz knstlicher Bindemittel, vor allem von Zement, aber auch Bitumen, bliche Baupraxis und dort auch in Normen geregelt. Verwendung Lehmsteine werden nach [2] entsprechend ihres Verwendungszwecks und ihrer Beanspruchung in drei Anwendungsklassen eingeteilt: • Klasse I: verputztes, der Witterung ausgesetztes Außenmauerwerk Lehmsteine der Klasse I kçnnen bei ausreichender Trockendruckfestigkeit fr tragendes Mauerwerk eingesetzt werden. Es sind nur Vollsteine, ggf. mit Grifflçchern, zugelassen. Die Lehmsteine mssen eine homogene Struktur, eine ausreichende Frost- und Wasserbestndigkeit sowie ein geringes Quellverhalten aufweisen. Grnlinge erfllen diese Anforderungen i. d. R. nicht und drfen deshalb in Klasse I nicht eingesetzt werden. • Klasse II: verkleidetes, witterungsgeschtztes Außenmauerwerk, Innenmauerwerk Lehmsteine der Klasse II kçnnen bei ausreichender Trockendruckfestigkeit fr tragendes Mauerwerk eingesetzt werden. Ein ggf. herstellungsbedingter Lochanteil ist auf 15 % begrenzt. Die Lehmsteine sollen eine homogene Struktur aufweisen und drfen bei der Verarbeitung nicht zu sehr quellen. Die Eignung von Grnlingen ist vom Anwender zu prfen. • Klasse III: Trockenbau (z. B. Deckenauflagen, Stapelwnde) Lehmsteine der Klasse III sollen nicht fr tragendes Mauerwerk eingesetzt werden. Sie mssen eine fr die vorgesehene Verwendung ausreichende Festigkeit aufweisen. Sie drfen beliebig gelocht sein.
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
Prfung • Fr die Prfung der Trockenrohdichte kçnnen die Steine selbst oder auf geeignete Grçße geschnittene Teile als Prfkçrper verwendet werden. Die Prfung kann nach DIN 18125-1 erfolgen. • Die Bestimmung der Trockendruckfestigkeit fr Lehmsteine ist nach [2] analog zur DIN V 105-1 durchzufhren. Dazu werden Lehmsteine im Format DF und NF halbiert und die Hlften mit einer max. 5 mm dicken Schicht aus Zementmçrtel bereinander verlegt. Die Lagerflchen der auf diese Weise entstandenen Prfkçrper werden beim Einbau in die Prfvorrichtung ebenfalls mit einer max. 5 mm dicken Zementmçrtelschicht abgeglichen. Festigkeitsprfungen an Vollsteinen grçßerer Formate (h ‡ 113 mm oder > 2 DF) sind am ganzen Stein vorzunehmen. Das gilt auch fr alle Lochsteine. Fr eine Prfung muss eine Serie aus mindestens 6 Prfkçrpern getestet werden. Die Richtung der Prflast muss der Richtung der vorgesehenen Belastung der Lehmsteine im Bauteil entsprechen, i. d. R. senkrecht zu den Lagerflchen. Die Belastung wird im Kurzzeitversuch bis zur Bruchlast gesteigert, aus der man die Druckfestigkeit bezogen auf die Lagerflche des Prfkçrpers einschließlich Lochungen ermittelt. Die Druckfestigkeitswerte tragend verwendeter Lehmsteine werden einer Festigkeitsklasse zugeordnet, die der Nennfestigkeit entspricht. Die Nennfestigkeit entspricht in etwa dem kleinsten zulssigen Einzelwert und ist bei Lehmsteinen 25 % niedriger als der Mittelwert aller Einzelprfungen. Der kleinste Einzelwert der Prfserie darf den Wert der Festigkeitsklasse nicht unterschreiten. Tragend beanspruchte Lehmsteine mssen mindestens die Festigkeitsklasse 2 erreichen. Dazu muss der kleinste Einzelwert der Druckfestigkeit mindestens 2 N/mm2 aufweisen, der Mittelwert der Prfserie > 2,5 N/mm2 sein.
4.2.2 Lehmplatten Begriff und Format Allgemein sind Lehmplatten plane, plattenfçrmige Baustoffe, d. h. die Plattenstrke d ist klein gegenber den Abmessungen der Flche. Die Abmessungen der Lehmplatten sind sehr unterschiedlich und nicht geregelt.
277
Die Plattenstrke richtet sich nach der Verwendung. Man kann unterscheiden: • dnne Platten (d = 16 – 50 mm), • dicke Platten (d ‡ 50 – 100 mm) und • starke Platten (d > 100 mm). Die dnnen Lehmbauplatten liegen in der Grçßenordnung der Abmessungen blicher Trockenbauplatten. Sie erfordern i. d. R. eine Unterkonstruktion. Bei den dicken Lehmbauplatten handelt es sich um blockartige Formate mit bergang zu Steinformaten. Sie sind wie die starken Platten selbsttragend. Leichtlehmplatten weisen eine Trockenrohdichte rd < 1200 kg/m3 auf. Baulehm Der zur Herstellung von Lehmplatten verwendete Baulehm muss den Anforderungen an die Qualitt der ungeformten Lehmbaustoffe STL, SL und LL nach Abschn. 4 bzw. 4.1 entsprechen, insbesondere in Bezug auf Bindekraft bzw. Plastizitt und Kornverteilung. Fr „dnne“ Lehmbauplatten kommen mit Sand gemagerte Tonmehle oder Trockenlehme mit entsprechend hoher Bindekraft zum Einsatz. Aufbereitung und Formgebung Lehmplatten werden aus aufbereiteten, ungeformten Lehmbaustoffen unter Anwendung spezieller Technologien der Formgebung hergestellt. So werden z. B. bei „dnnen“ Lehmplatten fr die Integration von Bewehrungsmatten aus pflanzlichen Fasern spezielle Bandpressen eingesetzt. „Dicke“ Lehmplatten kçnnen im blichen Strangpressverfahren oder nach verschiedenen Verfahren der elementierten Formgebung hergestellt werden. Auch eine manuelle Formgebung vor Ort ist mçglich. Vorgefertigte großformatige „starke“ Wandplatten aus Stampflehm fr tragende Wandkonstruktionen erfordern ein geeignetes Schalungssystem. Die Plattenrnder sind entweder stumpf, (umlaufend) als Nut und Feder oder als Nut mit Einschubfalz ausgebildet. Zuschlge und Zustze Trockener Lehm kann nur in geringem Umfang Zug- und Biegezugkrfte aufnehmen. Die ungeformten Lehmbaustoffe, aus denen Lehmplatten hergestellt werden, mssen deshalb einen entsprechend hohen Faserstoffanteil aufweisen. Es gibt darber hinaus auch Beispiele fr sandwichartige Platten mit integrierten Bewehrungsmatten oder -geweben aus pflanzlichen Fasern.
278
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Verwendungszweck Lehmplatten kçnnen wie Mauerwerk verarbeitet, stumpf gestoßen, trocken eingebaut, mit blichen Verbindungsmitteln befestigt oder auch geklebt werden. Sie finden vielfltige Verwendung, wodurch Abmessungen und Zusammensetzung entsprechend beeinflusst werden, und zwar: • Dnne Platten zur Ver- oder Bekleidung von Bauteilen im Innenbereich oder fr nicht tragende Trennwnde mit Unterkonstruktion, auch als „verlorene“ Schalung oder Innenschalen in mehrschichtigen Wandkonstruktionen, auch als „Putzersatz“ mittels Lehm-Trockenputzplatten, und als Trockenestrichplatte im Fußbodenaufbau anzuwenden, auch zur Bekleidung von Dachschrgen. • Dicke Platten fr nicht tragende Trennwnde ohne Unterkonstruktion, auch als Ausfachung oder Einschub von Dachschrgen oder als Deckenauflage bzw. -einschub. Eine besondere Form der Verwendung bilden Lehmplatten mit integrierten Heizschlangen oder HypokaustenElemente fr Wandheizungen. • Starke Platten als Deckeneinschubplatten. Vorgefertigte großformatige Wandplatten aus Stampflehm fr tragende Wandkonstruktionen erfordern eine entsprechende Montagetechnik.
4.2.3 Lehmmçrtel Begriff Lehmmçrtel sind Mischungen aus geeigneten Baulehmen und mineralischen und/oder organischen Zuschlagstoffen sowie Wasser. Lehmmçrtel mit einer Trockenrohdichte rd < 1200 kg/m3 werden als Leichtlehmmçrtel bezeichnet. Baulehm Als Baulehm sind feinkçrnige schluffig –sandige, magere –fast fette bzw. schwach bindige Lehme (z. B. Lçsslehm) geeignet. Aufbereitung, Zuschlge und Zustze Die Eigenschaften von Lehmmçrteln kçnnen durch Zugabe mineralischer und/oder organischer Zuschlge und Zustze entsprechend ihrer vorgesehenen Verwendung gezielt beeinflusst werden. Als mineralische Zuschlge kommen vor allem Sand, als organische geeignete pflanzliche Faserstoffe, aber auch Tierhaare zur Anwendung. Darber hinaus gibt es eine breite Palette chemisch wirkender natrlicher Zustze, die regional bestimmt sind und heute noch im tradi-
tionellen Lehmbau Verwendung finden oder in der Bausanierung wieder Bedeutung erlangen. Die DIN EN 998 unterscheidet allgemeine Begriffe fr Mçrtel nach dem Ort und der Art der Aufbereitung, die in den Lehmbau Regeln [2] auf Lehmmçrtel angewendet werden: Lehmmçrtel kann man aus den verschiedenen Ausgangsstoffen als Baustellenmçrtel vor Ort herstellen. Aus Grubenlehm hergestellter Lehmmçrtel muss zunchst aufbereitet und alle Kçrnungen > 5 mm ausgesiebt werden. Rezepturen werden durch çrtliche Erfahrungen bestimmt. Bei werkmßig hergestellten Mçrteln werden die vom Hersteller gelieferten bindekrftigen Ausgangsstoffe (z. B. Trockenlehm) nach vorgegebener Rezeptur mit weiteren Zuschlgen (z. B. Sand) vor Ort gemischt. Durch Zugabe von Wasser werden sie in die fr die Verarbeitung erforderliche Konsistenz berfhrt. blich ist die trockene Lieferform in Papierscken. Werkmçrtel sind aus Baulehm und Zuschlgen bereits fertig zusammengesetzt. Sie werden trocken (in Papierscken) oder erdfeucht (in sog. big bags) an die Baustelle geliefert und kçnnen nach Wasserzugabe entsprechend Herstellerangaben sofort verarbeitet werden. Wiederverwendeter Mçrtel (Recyclinglehm) ist aus Abbruchbauteilen gewonnener Lehm-Maueroder -Putzmçrtel, der mit Wasser wieder in verarbeitungsfhige Konsistenz berfhrt wird. Er darf keine chemischen und biologischen Verunreinigungen enthalten und ist ggf. mit Sand und/oder Stroh zu magern. Verwendungszweck Lehmmçrtel unterscheidet man entsprechend ihrer Verwendung in • Lehm-Mauermçrtel, • Lehm-Putzmçrtel und • Lehm-Spritzmçrtel. Der jeweilige Verwendungszweck wird als Baustoffbezeichnung angegeben. Die fr einen bestimmten Zweck deklarierten Mçrtel sind nur fr dieses Anwendungsfeld vorgesehen. So ist z. B. Lehm-Mauermçrtel fr eine Verwendung als Lehmputz ungeeignet. Prfungen Fr Baustellenmçrtel kann der Eignungsnachweis anhand von Bemusterungsflchen bzw. Bauteilproben durchgefhrt werden. Fr Werkmçrtel und werkmßig hergestellte Mçrtel sind die fr den Verwendungszweck relevanten Eigenschaften fr die Erstprfung sowie
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
im Rahmen der werkseigenen Produktionskontrolle nachzuweisen und zu deklarieren. Dies sind • Rohdichte des Festmçrtels, • Druck- und Biegezugfestigkeit des Festmçrtels und • lineares Schwindmaß. Die Bestimmung der Trockendruckfestigkeit bD von Lehmmçrteln orientiert sich an der DIN EN 1015-11 bzw. DIN EN 998-1, 2. Danach kçnnen Trockendruck- und Biegezugfestigkeit als durchgngiger Prfkomplex bestimmt werden. Dazu werden prismenfçrmige Prfkçrper mit den Abmessungen 160 mm · 40 mm · 40 mm in der jeweils geforderten Verarbeitungskonsistenz des Lehmmçrtels hergestellt und bis zur Massekonstanz getrocknet. Die Konsistenz wird mit dem Ausbreitversuch nach DIN EN 1015-3 anhand des Durchmessers einer Frischmçrtelprobe berprft. Fr die Ermittlung der Trockendruckfestigkeit kçnnen auch die zuvor in der Biegezugfestigkeitsprfung mittig zerbrochenen Mçrtelprismen verwendet werden. Im Abstand von 16 mm vom Rand der ausgeschalten stirnseitigen Endflche wird die Lasteintragungsplatte 16 mm · 16 mm aufgesetzt und mit definierter Geschwindigkeit bis zum Bruch belastet. Maßgebend ist der kleinste Wert aus mindestens drei Einzelprfungen. Die Ermittlung des linearen Schwindmaßes an Lehmputzen erfolgt in Anlehnung an DIN 18952-2. Danach wird die Lngenverkrzung eines genormten Prfkçrpers mit den Abmessungen 160 mm · 40 mm · 40 mm bestimmt. Der normsteife Lehm [2] wird in eine Form eingebaut, danach entschalt und bis zur Lngenkonstanz an der Luft getrocknet. Gemessen wird die
279
Lngenverkrzung des Prfkçrpers zwischen zwei, in den noch feuchten Lehm eingeritzten Messmarken im Abstand von 140 mm als lineares Schwindmaß. Es soll 2 % nicht bersteigen. Maßgeblich ist der Mittelwert aus drei Prfungen. Die genannten Mçrtel mssen den deklarierten Eigenschaften entsprechen. Die Probenahme ist entsprechend DIN EN 1015-2 vorzunehmen. Fr die Wrmeleitzahlen, fr das Brandverhalten sowie fr die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl werden entsprechende Tabellenwerte verwendet.
5
Wandkonstruktionen aus Lehmbaustoffen
Die in Abschnitt 4.1 beschriebenen Lehmbaustoffe werden zu Lehmbauteilen oder Konstruktionen aus Lehm bzw. in Kombination mit anderen Baustoffen verarbeitet. Tabelle 1 zeigt in einer bersicht, welche Lehmbaustoffe zu bzw. in welchen Bauteilen verarbeitet werden kçnnen [2]. Fr den vorliegenden Beitrag muss die Betrachtung auf Wandkonstruktionen aus Lehmstein-Mauerwerk beschrnkt werden. Die in Abschnitt 4.2 beschriebenen Lehmbaustoffe kçnnen fr tragende und nicht tragende Wandkonstruktionen aus Lehmstein-Mauerwerk eingesetzt werden.
5.1
Allgemeine Forderungen
Bei der Planung von Konstruktionen aus Lehmbaustoffen sind die allgemeinen Forderungen der Gebrauchstauglichkeit nach § 3, Abs. 2 MBO zu
Tabelle 1. Lehmbaustoffe und die Mçglichkeiten ihrer Verwendung [3, 9] Stampflehm
Wellerlehm
Strohlehm
Leichtlehm
Lehmschttung
Lehmmçrtel
Lehmsteine
ungeformte Fußboden
L
Wand, tragend
L
L
Wand, nicht tragend
L
L
Decken und Dach
geformte L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
Trockenbau Putz
Lehmplatten
L
L
L
280
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
erfllen. Weiterhin sind einige allgemeine baustoffspezifische Grundstze zu beachten:
Nutzungszustandes, z. B. in Havariesituationen.
1. Bei feuchter Verarbeitung von Lehmbaustoffen, insbesondere von solchen mit hohem organischen Faseranteil, ist eine mçglichst schnelle Austrocknung zu gewhrleisten, z. B. durch Querlftung oder ggf. durch knstliche Trocknung. Andernfalls kçnnen Schimmelbildung und Verrottung der organischen Fasern die Folge sein.
5. Um eine qualittsgerechte Verarbeitung der Lehmbaustoffe zu Lehmbauteilen zu gewhrleisten, mssen die in den Lehmbau Regeln [2] festgelegten Prfungen in den entsprechenden Umfngen durchgefhrt und die Einhaltung der Kriterien ggf. im Rahmen einer baubegleitenden berwachung nachgewiesen werden. Die Erfllung dieser Forderungen sichert einen uneingeschrnkten Gebrauch des Gebudes whrend der vorgesehenen Nutzungsdauer.
2. Bei feuchter Verarbeitung von Lehmbaustoffen darf die Aufbringung von Lasten auf tragende Lehmbauteile erst nach deren ausreichender Trocknung erfolgen, wenn Verformungen aus Setzungen und Schwinden weitgehend abgeschlossen sind. 3. Whrend der Bauausfhrung ist ein angepasster Wetterschutz zu gewhrleisten. Alle auf der Baustelle offen gelagerten Lehmbaustoffe sowie in Ausfhrung befindliche oder bereits fertig gestellte Lehmbauteile mssen durch geeignete Abdeckungen vor Niederschlgen geschtzt werden. Werkmßig hergestellte trockene Lehmmçrtel und Lehmsteine werden folienverschweißt auf Paletten an die Baustelle geliefert. Vor allem ist Stauwasser auf wasserundurchlssigen Decken und Fußbçden zu vermeiden. Auf Deckenplatten aufgehende Lehmwnde sind auf einer mindestens 5 cm starken, horizontal gesperrten Schicht aus wasserunempfindlichem Material anzulegen. 4. Generell ist auf einen blichen konstruktiven Feuchteschutz zu achten. Fr Lehmbauteile muss in besonderer Weise gewhrleistet sein: • Ausschluss des Kontaktes mit aufsteigender und seitlicher Bodenfeuchte sowie Spritzwasser durch entsprechende Anordnung von Sperrschichten, • Ausschluss des Kontaktes mit stehender Feuchte whrend des gesamten Bau- und
5.2
Tragende Wnde aus Lehmbaustoffen
Wnde und Wandabschnitte gelten als tragend, wenn sie vertikale und/oder horizontale Lasten aufnehmen und/oder als Knickaussteifung fr tragende Wnde dienen.
5.2.1 Konstruktion Bei der Anwendung des vereinfachten Berechnungsverfahrens fr den Nachweis der Standsicherheit von tragenden Wnden aus Lehmbaustoffen mittels Vergleich der vorhandenen und zulssigen Spannungen sind die konstruktiven Vorgaben entsprechend den Lehmbau Regeln [2] einzuhalten. Ist dies gewhrleistet, kann man auf einen Nachweis der rumlichen Steifigkeit verzichten. Bei grçßeren Geschosshçhen und Querwandabstnden muss der Nachweis der rumlichen Steifigkeit in Analogie zu DIN 1053-1 unter Bercksichtigung der Schlankheit bzw. des Einflusses der seitlichen Halterung gefhrt werden. 5.2.1.1 Wandhçhe und Mindestwandstrke Fr tragende Wnde aus Lehmbaustoffen gelten Mindestwandstrken fr Geschosshçhen £ 3,25 m nach Tabelle 2.
Tabelle 2. Mindestwandstrken fr Geschosshçhen £ 3,25 m Wandstrke
Außen
Innen
[cm]
[cm]
Mindestquerschnitt fr pfeilerartige Wnde [cm2]
Mauerwerk aus Lehmsteinen
36,5
24,0
1300
Wnde aus Stampflehm
32,5
24,0
1600
Wnde aus Wellerlehm
40,0
40,0
3200
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
281
Tabelle 3. Wanddicken und Wandabstnde max. Mittenabstand
[m]
Mindestdicke der aussteifenden Querwnde [cm]
24,0 – 36,5
£ 3,25
11,5
4,5
> 36,5 – 49,0
£ 3,25
17,5
6,0
> 49,0 – 61,5
£ 3,50
24,0
7,0
Dicke der auszusteifenden, belasteten Wand [cm]
Geschosshçhe
Fr eingeschossige Gebude, die nicht zum dauernden Aufenthalt von Menschen dienen und deren Geschosshçhe £ 2,5 m betrgt, kann die Mindestdicke von Außenwnden auf 24 cm reduziert werden. Die zulssigen Druckspannungen sowie die rumliche Stabilitt sind in diesem Fall nachzuweisen. Fr die Innenwnde mssen folgende Bedingungen erfllt sein: • Geschosshçhe £ 2,75 m, • Verkehrslast einschl. Trennwandzuschlag £ 0,275 N/mm2, • nur zulssig als Zwischenauflager durchlaufender Decken mit Sttzweiten £ 4,50 m bzw. bei Anordnung einer Zentrierleiste auf einem Ringbalken bis 6,0 m. Bei Abweichung von diesen Bedingungen mssen die Innenwnde in den gleichen Strken wie die Außenwnde ausgefhrt werden. 5.2.1.2 Aussteifende Bauteile Wie bei Konstruktionen aus anderen Materialien sind auch bei tragenden Wnden aus Lehmbaustoffen aussteifende Bauteile (starre Scheiben: Querwnde, Decken) zur Aufnahme und Ableitung von Horizontalkrften (Windkrfte, Erdbeben) vorzusehen. Es gelten Wanddicken und -abstnde nach Tabelle 3. Aussteifende Querwnde mssen ohne grçßere Schwchung oder Vorsprnge vom Sockel bzw. den Kellermauern mit den tragenden Außenwnden gleichzeitig aufgefhrt werden. Sind aussteifende Querwnde in einer anderen Bautechnik oder erst spter vorgesehen, ist ein geeigneter konstruktiver Verbund der Querwnde mit den tragenden Außenwnden zu gewhrleisten. Bei Mauerwerk aus Lehmsteinen kann man zur Einbindung von Querwnden stehende Verzahnungen ausbilden, wenn fr diese die gleichen Lehmbaustoffe verwendet werden. Stampflehmwnde
[m]
mit Wnden aus Mauerwerk sind mit einer ca. 5 cm tiefen Nut in der auszusteifenden Wand zu verbinden. 5.2.1.3 Decken- und Wandauflager Strze ber Tren und Fenstern mssen ein mindestens 24 cm langes Auflager erhalten. Bei rechnerisch notwendigen grçßeren Auflagertiefen ist die Durchbiegung der Strze auf l/500 zu begrenzen. Auflager von Deckenbalken sind so anzuordnen, dass die Deckenlast symmetrisch und gleichmßig auf den ganzen Wandquerschnitt bertragen wird. Reicht die erforderliche Trockendruckfestigkeit des Lehmbaustoffs im Bereich des Deckenauflagers nicht aus, kçnnen Ringbalken aus druckfesteren Materialien angeordnet werden. Als Material haben sich Stahlbeton (Fertigteil, Ortbeton), Stahl (T-Trger) und Holz (Bohlen) bewhrt. Dies gilt auch fr zugbeanspruchte Tragglieder. Bei der Verwendung von Beton und Stahl sind durch außen liegende Dmmschichten Kltebrcken zu vermeiden. 5.2.1.4 Zuganker Decken und Querwnde sollen mit den tragenden Umfassungswnden zugfest verankert werden. Bei einseitig ausgesteiften Lehmwnden sind in Deckenhçhe und den Drittelpunkten der Wandhçhe Zuganker einzubringen, die mindestens 1,5 m in die Querwnde eingreifen. In gleicher Weise ist in den Mauerecken zu verfahren. Durch waagerechte Bewehrungseinlagen aus zugfesten Materialien (z. B. sog. Geogrids aus Kunststoffen) kann die Trockendruckfestigkeit des Mauerwerks erhçht werden. Rahmen von Fenster- und Trçffnungen kçnnen mit blichen Dbeln in den Wnden befestigt werden.
282
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
5.2.1.5 Mischbauweisen Bei feucht verarbeiteten Lehmbaustoffen darf innerhalb einzelner Schichten keine Vermischung mit anderen Baustoffen erfolgen, z. B. gebrannte Ziegel, Betonelemente, Naturstein. Dies betrifft insbesondere Tr- und Fensterleibungen, die aus gestalterischen Grnden mit anderen Materialien verkleidet werden sollen. Die mit der Austrocknung der feuchten Lehmbaustoffe einher gehenden unterschiedlichen Setzungen kçnnen sonst zu Rissbildungen fhren. Zulssig sind jedoch waagerecht umlaufende Schichten aus anderen Baustoffen.
Bei Verwendung von NM I und Lehm-Mauermçrtel wird der Einsatz der Lehmsteine auf die Festigkeitsklasse 2 begrenzt. Eine Zuordnung zu den Festigkeitsklassen 3 und 4 mit den entsprechenden zulssigen Wanddruckspannungen ist dann mçglich, wenn die Druckfestigkeit des Mauermçrtels in der Hçhe der jeweiligen Steinfestigkeit nachgewiesen wird. Bei pfeilerartigen Wnden sind die zulssigen Spannungen bis zum 1,5-Fachen des Mindestwandquerschnittes mit dem Faktor 0,8 abzumindern.
5.2.1.6 Schlitze, Aussparungen Schlitze und Aussparungen in tragenden Wnden aus Lehmbaustoffen sind ohne weiteren Nachweis zulssig, wenn deren Anordnung und Abmessungen den Grenzwerten nach DIN 1053-1, Tabelle 10 entsprechen. Bei berschreitung ist eine Bercksichtigung im Standsicherheitsnachweis erforderlich.
5.2.2.2 Verarbeitung
5.2.2 Ausfhrung von tragendem Mauerwerk aus Lehmsteinen Die Lehmbau Regeln [2] fordern, dass die Bauausfhrung von tragenden Wnden aus Lehmbaustoffen nur von entsprechend qualifiziertem Personal oder unter dessen Anleitung vorgenommen wird. Fr diesen Beitrag muss die Betrachtung auf Mauerwerk aus Lehmsteinen beschrnkt werden. 5.2.2.1 Verwendung Tragende Wnde aus Lehmsteinen als Neubau werden in Deutschland derzeit nur selten ausgefhrt. Vor allem in den neuen Bundeslndern sind historische Konstruktionen noch zahlreich vertreten, sodass diese Bauweise hier vor allem fr den Sanierungsbereich von Interesse ist. Die Bauwerke sind oft in einem schlechten Zustand. In den Lehmbau Regeln [2] werden Lehmsteine, die mit Mçrtelgruppe NM II fr tragende Bauteile verwendet werden, den Festigkeitsklassen 2, 3 und 4 zugeordnet. Fr diese Festigkeitsklassen sind zulssige Druckspannungen in der Wand mit einem etwa 8,5-fachen Sicherheitsabstand bezogen auf den Mittelwert der Prfserie definiert (Abschn. 4.2.1): Steinfestigkeitsklasse [N/mm2]
2
3
4
zul. Druckspannungen in der Wand [N/mm2]
0,3
0,4
0,5
Die Verarbeitung von Lehmsteinen und Grnlingen erfolgt entsprechend den Regeln des Mauerwerkbaus. Die Lehmsteine mssen vollstndig trocken, vollkantig und weitgehend frei von Schwindrissen sein. Gestampfte bzw. gepresste Lehmsteine sind so zu verarbeiten, dass Bauwerks- und Verkehrslasten in der Stampf- bzw. Pressrichtung eingetragen werden. Die Steine sind vollfugig und im Verband zu verlegen. Zu beachten ist, dass Lehm-Mauermçrtel mehr Zeit zum Erhrten bençtigt, als Kalkoder Zementmçrtel. Damit der noch plastische Mçrtel nicht aus den untersten Lagerfugen heraus quillt, sollen pro Tag 2 m Mauerwerkshçhe, max. jedoch eine Geschosshçhe nicht berschritten werden. Empfohlen werden max. 1 cm Strke fr Stoß- und Lagerfugen. Im Falle einer Putzbekleidung empfiehlt es sich, die Fugen im noch feuchten Zustand ca. 1 cm tief auszukratzen. Lehm-Mauerwerk wird im Innenbereich auch als Sichtmauerwerk ausgefhrt (Bild 5).
Bild 5. Ausfhrung von Lehm-Mauerwerk als Sichtmauerwerk im Innenbereich [3, 9]
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
5.2.2.3 Konstruktion Konstruktive Details entsprechend Abschnitt 5.2.1. 5.2.2.4 Nachweise / Baubegleitende berwachung Trockendruckfestigkeit bzw. Steinfestigkeitsklasse entsprechend Abschnitt 4.2.1. Die Eignung der Lehmsteine fr tragendes Mauerwerk (i. d. R. Anwendungsklassen I und II) sowie die erforderlichen Druckfestigkeiten mssen vom Hersteller nachgewiesen werden. Bei werkmßig hergestellten Lehmsteinen mssen nach [2] Wiederholungsprfungen der Trockendruckfestigkeit je 50 m3 Mauerwerk, bei handgeformten Lehmsteinen je 10 m3 durchgefhrt werden.
5.3
Nichttragende Wnde und Ausfachungen
Nichttragende Wnde und Ausfachungen aus Lehmbaustoffen erfllen die Aufgabe der Raumumschließung mit entsprechenden bauphysikalischen Anforderungen. In Kombination mit einem Tragskelett aus einem druck- und/oder zugfesteren Material haben sie ihre Eigenlast sowie ggf. Windlasten aufzunehmen. Sie wirken i. d. R. nicht aussteifend.
5.3.1 Traditionelle Ausfachungen Traditionelle Fachwerkkonstruktionen bestehen aus einem Tragskelett aus Holz und Ausfachungen aus verschiedenen Baustoffen, hufig aus Lehmbaustoffen wie Strohlehm SL, Leichtlehm LL, Lehmsteinen, Lehmmçrtel zum Mauern und Putzen. Auf Wetterseiten wurden Gefache aus Lehmbaustoffen durch Bekleidungen aus wasserunempfindlichen Baustoffen vor Schlagregen geschtzt. Historische Ausfachungstechniken mit Lehmbaustoffen sind regional sehr unterschiedlich. Es kamen immer lokal verfgbare Ausfachungsmaterialien zur Anwendung. Weit verbreitet war die Ausfachung mit Lehmsteinen. Die Wanddicken entsprachen der Strke der Holzstnder des Tragwerks, maximal 16 cm. Bei Wohngebuden mit Sichtfachwerk waren die Wnde nur innen verputzt. Bei landwirtschaftlichen Zweckbauten wurde oft vçllig auf einen Verputz verzichtet. Die Ausfachung mit Lehmsteinen wird wie Lehmstein-Mauerwerk mit Lehmmçrtel i. d. R. im Luferverband ausgefhrt (Abschnitt 5.2.2.2). Die Fuge Gefach – Holztragwerk bildet die Problem-
283
zone dieser Bauweise: unterschiedliche Verformungsgrçßen der Baustoffe Holz und Lehm durch Quellen bzw. Schwinden fhren zu Rissen, in die Feuchtigkeit eindringen und wieder verdunsten kann. Eine vollstndige, langfristig wirkende Abdichtung dieser Fuge gegen Feuchteeintrag und Luftdurchstrçmung ist nicht mçglich. In [4] und [7] werden verschiedene Mçglichkeiten der Verbesserung der Abdichtung empfohlen: • Flach-, Dreiecks- oder Trapezleisten mittig auf den seitlich begrenzenden Stndern bzw. Streben mit schrg eingeschlagenen, korrosionsfreien Ngeln befestigen. Die Leisten sollen aus abgelagertem, hartem Holz bestehen. • Durch zustzliches Einlegen von dichtenden Naturfasern, z. B. Jute- oder Hanfstricke, vor Befestigung der Leisten kann die Abdichtungswirkung weiter verbessert werden. • Mittig eingearbeitete Nut im unteren Riegel bzw. Schwelle sowie im oberen Riegel bzw. Rhm, die mit dem Mauermçrtel der Lagerfuge ausgefllt wird. Eine Absturzsicherung der Gefache kann zustzlich durch aller ca. 25 cm in die Stnder eingeschlagene, nichtrostende Ngel gewhrleistet werden (Bilder 6 und 7). Die vom LehmsteinMauerwerk berhrten Holzflchen des Skeletts kçnnen zum Verschließen von Schwindrissen vor dem Ausmauern mit Lehmschlmme eingestrichen werden. Von einigen Anbietern werden großformatige Steine aus SL oder SLL mit umlaufenden Nuten versehen, die die Leisten an den Gefacherndern umfassen und in die zur besseren Aussteifung der Gefache in die Lagerfugen zustzliche Leisten eingelegt werden kçnnen.
Bild 6. Stabilisierung der Lehmstein-Ausfachung mit Stichngeln [3, 9]
284
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
groß ist das Einsparpotenzial an Heizenergie durch fachgerecht geplante und ausgefhrte Dmmmaßnahmen.
5.3.2 Nicht tragende Wnde und Ausfachungen im Neubau
Bild 7. Traditionelle Ausfachung mit Lehmsteinen, Dreikantleiste mittig am Stnder zur Stabilisierung der Ausfachung [3, 9]
Nach heutigen Maßstben erfllen historische Fachwerkkonstruktionen mit Lehmstein-Ausfachungen weder die Mindestanforderungen des Wrme- und Feuchteschutzes, noch die des Schall- und Brandschutzes. Eine Ausfachung mit Lehmsteinen s = 12 cm mit je 2 cm Innenund Außenputz erreicht bei Annahmen nach Tabelle 4 einen Wrmedurchgangskoeffizienten U = 2,315 W/m2K. Die DIN 4108-2 fordert als Mindestwert U = 0,73 W/m2K nur fr das Gefach bzw. U = 0,85 W/m2K fr das gesamte Bauteil als Mittel. Nach EnEV 2007 [5] ist sogar U = 0,45 W/m2K vorgeschrieben. Entsprechend
Aus der traditionellen Fachwerk-Bauweise sind moderne Holzskelett-Bausysteme hervorgegangen, die einen hohen Vorfertigungsgrad zulassen, wodurch sich die Bauzeiten erheblich verkrzen. Wie im traditionellen Fachwerkbau werden bei den modernen Holzskelett-Bauweisen die durch die skelettbildenden Hçlzer erzeugten Zwischenrume mit Lehmbaustoffen raumumschließend ausgefllt. Um den Anforderungen des Nachhaltigen Bauens zu entsprechen, mssen diese Konstruktionen die Festlegungen zum Mindestwrmeschutz nach DIN 4108 bzw. gemß Energieeinsparverordnung EnEV [5] erfllen und sollen darber hinaus einen verbesserten Wrmeschutz im Außenwandbereich aufweisen. Ein „Niedrigenergiehausstandard“ erfordert im Bereich der Außenwnde einen U-Wert £ 0,20 W/m2K. Diese Forderung ist mit den zurzeit verfgbaren Lehmbaustoffen bei noch vertretbaren Wanddicken von maximal 40 cm nicht zuverlssig realisierbar. Ein mehrschaliger Wandaufbau mit einer i. d. R. außen liegenden separaten Dmmschicht wird deshalb notwendig. Die Lehmbaustoffe werden in ein- oder mehrschaligen Wandaufbauten eingesetzt. Dabei kçnnen unterschiedliche bauphysikalische Anforde-
Tabelle 4. Annahmen fr historisches Fachwerk rd [kg/m3]
l [W/mK]1)
s [m]
s/l
Lehmsteine
1400
0,60
0,12
0,200
Lehm-Innenputz
1500
0,65
0,02
0,031
Kalk-Außenputz
1500
0,65
0,02
0,031
0,16
sges
0,170
1/ai+a R = Ss/l =1/L 1)
U [W/m2K]
0,432
2,315
l-Werte nach Lehmbau Regeln [2]
Erluterung der verwendeten Formelzeichen: R Wrmedurchlasswiderstand [m2K/W] s Bauteildicke [m] sd diffusionsquivalente Luftschichtdicke [m] U Wrmedurchgangskoeffizient [W/m2K]
ai+a l L rd
Wrmebergangswiderstnde innen (i) und außen (a) Wrmeleitzahl [W/mK] Wrmedurchlasskoeffizient [W/m2K] Trockenrohdichte [kg/m3]
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
285
Tabelle 5. Berechnungsbeispiel Außenwand rd [kg/m3]
l [W/mK]1)
s [m]
s/l
LL-Steine 2DF
800
0,25
0,36
1,440
LL–Innenputz
1200
0,50
0,02
0,040
Kalk-Außenputz
1500
0,65
0,02
0,031
LL-Mauermçrtel
1200
0,50
0,01
0,020
U [W/m2K]
0,41
sges 1/ai+a
0,170
R = Ss/l = 1/L
1,701
0,588
Variante mit Zusatzdmmung Schilfrohrplatte
225
0,056
0,05
0,893
0,46
2,594
0,386
1) l-Werte nach Lehmbau Regeln [2] (Erluterung der verwendeten Formelzeichen s. Tabelle 4)
rungen realisiert werden: in Außenwnden als wrmedmmende Leichtlehmstein-Schalen, in Innenwnden und Zwischendecken als wrmespeichernde Massen aus Grnlingen.
Konstruktion und Verarbeitung LL-Baustoffe kçnnen als feuchte, formlose Mischungen oder trockene Steine und Platten verarbeitet werden. Eine feuchte Verarbeitung hat immer den Nachteil des erhçhten Feuchteeintrags in die tragende Holzkonstruktion, lngerer Trockenzeiten mit entsprechenden Setzungen und grçßerer Massen beim Einbau, nicht selten verbunden mit unerwnschter Schimmelbildung auf Innenwandoberflchen. Die nachfolgende Betrachtung muss auf die Verarbeitung von LLSteinen beschrnkt werden.
Absturz der LL-Ausfllungen gegeben ist. Strze fr Wandçffnungen werden mit Kanthçlzern oder Bohlen in die Tragstruktur eingebunden, ebenso ggf. waagerechte Hçlzer zur Befestigung von Hngeschrnken. Die Anschlsse Fundament/Fußboden – Wand, Wand – Decke und Wand – Dach mssen besonders sorgfltig geplant werden. Die Außenhaut durchstoßende Deckenbalken, Pfetten und Zangen kçnnen sich als konstruktive Schwachpunkte in Form von Kltebrcken erweisen und sollen deshalb vermieden werden. Ihre nachtrgliche Beseitigung durch Ausstopfen mit LL-Masse oder Abkleben ist schwierig. Weiterhin gelten die allgemeinen Hinweise in Abschnitt 5.1 zum Wetter- und konstruktiven Feuchteschutz. Vor Beginn der Lehmbauarbeiten muss das Dach zumindest provisorisch abgedeckt und alle Arbeiten am Tragskelett abgeschlossen sein.
Tragstruktur Der statisch erforderliche Querschnitt der Tragstruktur wird aufgelçst in tragende Sttzen aus Kanthçlzern und/oder Bohlen. Das Tragskelett muss fr Windlasten sowie ggf. vorgehngte Außenfassaden oder Dmmplatten ausgelegt sein. Die Eigenlasten der LL-Wnde mssen in jedem Geschoss von der Tragstruktur aufgenommen werden, mindestens jedoch nach 4 m Hçhe [2]. Der Abstand der Sttzen des Tragskeletts wird auf 1 m begrenzt, wodurch eine Sicherheit gegen
Einbau Die tragenden Holzstnder werden je nach Anordnung im Wandquerschnitt von den Lehmsteinen in der erforderlichen Wanddicke umhllt. Die Verarbeitung der Lehmsteine erfolgt entsprechend den Regeln des Mauerwerkbaus. Die LLSteine bilden auf der Wandinnenseite einen guten Untergrund fr einen Lehm-Innenputz, auf der Außenseite soll besonders an regenexponierten Flchen Kalkputz bzw. eine (Holz)-Verschalung vorgesehen werden.
5.3.2.1 Einschalige Holzstnder-Wnde mit Leichtlehm-Steinen
286
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Waagerechte Teile des Tragskeletts, Ecken, Zwickel und obere Gefachabschlsse mssen vollstndig mit LL-Steinen umhllt bzw. ausgefllt sein. Bei Setzungen nach Abschluss des Einbaus muss ggf. LL-Masse von vorn oder von der Seite nachgestopft werden. Fehlstellen und Undichtigkeiten in der Gebudeaußenhlle verschlechtern die Wrmedmmung und damit den Wohnkomfort. Sie kçnnen durch Kondenswasserausfall zu erheblichen Bauschden fhren. 5.3.2.2 Mehrschalige Außenwnde aus Holzstndern mit integrierten Lehmsteinen und Dmmschicht • Mehrschalige Holzstnderkonstruktionen mit Lehmsteinen und Dmmschicht außen, Außendmmung Schilfrohrplatten d = 10 cm mit Kalkputz außen (Tabelle 6) Die Holzstnder der Außenwnde werden außen mit einer Brett-Sparschalung bekleidet, die als Befestigungsebene fr die Dmmschicht aus 2 · 5 cm Schilfrohrplatten dient. Die Gefache werden mit Lehmstein-Mauerwerk ausgefllt und innen mit einem Lehmputz beschichtet. • Holzstnderkonstruktion mit Zellulosefaserdmmung als Ausfachung und Innenschale aus Lehmsteinen (Tabelle 7) Die Begrenzung der Gefache wird auf der Außenseite durch eine Verschalung mit Holzweichfaserplatten, innen durch eine bndig an die Holzstnder mit Lehmmçrtel gemauerte Lehmsteinschale gebildet. Die innen liegende Lehmsteinschicht wird in Abstnden von ca. 50 cm am Holzstnder verankert. Sie bildet einen guten Untergrund fr den Lehm-Innenputz. Der auf
Bild 8. Holzstnderkonstruktion mit LL-Steinen und ußerer Schalung aus Holzweichfaserplatten
diese Weise entstandene Hohlraum wird mit Zellulosefasern unter Druckluft verfllt, indem die HWF-Platten von außen am oberen Rand des Gefaches aufgebohrt und nach Verfllung wieder verschlossen werden. Die außen liegende Dmmschicht ist durch eine am Holzstnder befestigte, hinterlftete Holzverschalung als Fassadenabschluss besonders geschtzt (Bild 8). Als reine Trockenbauvariante wre der Ersatz der innen liegenden Lehmsteinschicht durch
Tabelle 6. Mehrschalige Holzstnderkonstruktion mit Dmmschicht außen rd [kg/m3]
l [W/mK]1)
s [m]
s/l
Lehm-Innenputz
1500
0,65
0,020
0,031
Lehmsteine 2DF
1000
0,35
0,115
0,329
Schilfrohrplatte 2 · 5
225
0,056
0,100
1,786
Kalk-Außenputz
1500
0,65
0,020
0,031
sges
0,255
1/ai+a
0,170
R = Ss/l = 1/L
2,347
1)
l-Werte nach Lehmbau Regeln [2] (Erluterung der verwendeten Formelzeichen s. Tabelle 4)
U [W/m2K]
0,426
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
287
Tabelle 7. Holzstnderkonstruktion mit Zellulosefaserdmmung rd [kg/m3]
l [W/mK]1)
s [m]
s/l
Lehm-Innenputz
1500
0,650
0,020
0,031
LL-Steine 4DF hoch
1100
0,350
0,115
0,329
Zellulosedmmung
65
0,045
0,140
3,111
Holzweichfaserplatte
270
0,060
0,020
0,333
Luftschicht Holzschalung
U [W/m2K]
0,040 600
0,130
sges
0,025
0,192
0,360
1/ai+a
0,170
R = 1/L
4,166
0,240
1) l-Werte nach Lehmbau Regeln [2] (Erluterung der verwendeten Formelzeichen s. Tabelle 4)
Lehmplatten vorstellbar. Dnne Lehmplatten (d ~ 3 cm) werden am Holzstnder mit blichen Verbindungsmitteln befestigt, dicke Lehmplatten (d ~ 8 cm) verklebt oder trocken versetzt (Nut und Feder) und in Abstnden am Holzstnder verankert. Anstelle einer Zellulosedmmung sind auch andere çkologische Dmmstoffe mit hnlichem l-Wert (~ 0,04 W/mK) einsetzbar. • Mehrschalige Holztafel-Bauweise mit integrierter Lehmstein-Schale Verschiedene Anbieter von Holz-Fertighaussystemen haben Wandaufbauten entwickelt, in denen Lehmsteine (bevorzugt Grnlinge) als innen liegende, wrmespeichernde Schale in die Außenwnde integriert werden. Dabei kommen u. a. Holztafelkonstruktionen zum Einsatz, die werksseitig komplett vorgefertigt und auf der Baustelle aufgestellt werden. Die Wandelemente kçnnen auch „innen offen“ angeliefert, montiert und vom Bauherrn in Eigenleistung mit Grnlingen unter Anleitung komplettiert werden. Die Grnlinge werden mit der Lagerflche l · h im Verband mçrtellos eingestapelt und jeweils im Abstand von ca. 50 cm aufgehend von einer waagerechten Klemmlatte, die an den Stndern befestigt wird, in ihrer Lage gesichert. Bei einer Putzbekleidung werden die Lehmsteine mit „leeren Stoßfugen“ von ca. 5 mm Strke verlegt, damit sich der Putz in die offenen Fugen setzen und damit einen stabilen Verbund der Schale gewhrleisten kann. Der Putz ist zweilagig
aufzubringen. In die erste, noch feuchte Putzlage wird ein Bewehrungsgewebe eingebettet. Die Lehmsteine werden aneinander stoßend verlegt, wenn eine Bekleidung mit einer Trockenbauplatte (z. B. dnne LL-Platte) vorgesehen ist. Die Dicke der Klemmlatten soll dabei geringfgig schwcher sein als die Hçhe der eingestapelten Lehmsteine, um ein festes Anliegen der Platte an die Lehmsteine zu sichern (Bild 9) [3].
Bild 9. Holz-Fertighaussystem mit innen liegender, wrmespeichernde Schale aus mçrtellos eingestapelten Grnlingen und Klemmlatte [3, 9]
288
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
5.3.3 Nicht tragende Trennwnde Nicht tragende Trennwnde aus Lehmbaustoffen kçnnen ein- oder mehrschalig ausgefhrt werden. Sie mssen als Wandscheiben ausreichend steif und standsicher ausgebildet und mit den umgebenden tragenden Bauteilen zug- und schubfest verbunden werden. • Mauerwerk aus Lehmsteinen Die Lehmsteine werden mit Lehm-Mauermçrtel im Mauerwerksverband verlegt. Wenn ein Verputz vorgesehen ist, sollen die Fugen ca. 1 cm tief ausgekratzt werden. Aus gestalterischen Grnden wird aber auch hufig eine Ausfhrung als Sichtmauerwerk gewnscht. • Trennwnde aus Lehmplatten „Dnne“ Lehmplatten werden beidseitig auf einer Trgerkonstruktion aus Holzlatten mit
versetzten Stçßen und blichen Verbindungsmitteln befestigt. Der Zwischenraum ist in Bild 10 mit Schafwolle gedmmt [3]. In den Fugenbereichen werden Streifen aus Armierungsgewebe aufgelegt, mit Lehm-Feinputzmçrtel eingestrichen und nach Abtrocknen vollflchig verputzt (Bild 11) [9]. „Dicke“ Lehmplatten sind selbsttragend und umlaufend mit Nut und Feder ausgebildet. Sie werden auf einer Lagerbohle im Verband aufgesetzt (Bild 12) [8]. Die Verarbeitung kann ohne Mçrtel erfolgen. Die Fugen werden vor Verarbeitung angefeuchtet, um die Klebkraft der Tonminerale zu aktivieren. Eine andere Mçglichkeit ist der Einsatz von Klebern oder Mçrtel im Dnnbettverfahren. Der Anschluss an andere (tragende) Wnde ist mit blichen Befestigungsmitteln (Ngel, Schrauben) mçglich.
5.3.4 Vorsatzschalen aus LL-Steinen
Bild 10. Nicht tragende Trennwand aus „dnnen“ Lehmplatten beidseitig auf Trgerkonstruktion aus Holzlatten mit gedmmtem Zwischenraum [3, 9]
Wohngebude mit historischen Ausfachungen aus Lehmsteinen erfllen die heute gltigen Anforderungen an den Wrme- und Feuchteschutz bei weitem nicht (Abschn. 5.3.1). Ein Schwerpunkt bei Instandsetzungs- und Sanierungsarbeiten bildet deshalb ihre bauphysikalische Ertchtigung in Form von zustzlicher Wrmedmmung. Zur Ausfachung kçnnen LL-Steine verwendet werden, die man mit einer Vorsatzschale aus LL-Steinen kombiniert. Im Fall von Sichtfachwerk scheidet eine Wrmedmmung von außen aus, sodass eine innen liegende Vorsatzschale aus LL-Steinen eine Alternative sein kann. Fr die Anwendung von Vorsatzschalen mssen folgende Voraussetzungen erfllt sein: • intaktes Holztragwerk, das die Zusatzlasten aus der Vorsatzschale aufnehmen und in jedem Geschoss statisch ableiten kann; • die vorhandenen bzw. durch Umnutzung vernderten Raumgrçßen mssen eine entsprechende Verkleinerung zulassen; • berprfung des Zustandes und ggf. Reparatur der bestehenden Gefache in den Außenwnden; • nach den Lehmbau Regeln [2] sind Raumhçhen fr Vorsatzschalen als nicht tragende LL-Wnde auf 4 m begrenzt; • die Einwirkung von Spritzwasser und stehendem Wasser z. B. in Havariesituationen ist auszuschließen.
Bild 11. Nicht tragende Trennwand aus „dnnen“ Lehmplatten, Armierung der Fugen [3, 9]
Bei der Herstellung der Vorsatzschale aus LLSteinen werden diese vollfugig gegen die Außen-
III Mauerwerksbau mit Lehmsteinen heute – Konstruktion und Ausfhrung
289
Bild 12. Nicht tragende Innenwand aus „dicken“ Lehmbau-Platten [8]
Bild 13. Vorsatzschale aus LL-Steinen mit Ausgleichsschttung aus HLL [3, 9]
wand versetzt. Ein separates Fllskelett ist nicht erforderlich. Die innere Vorsatzschale kann auch in zwei Schichten aufgelçst werden: Im Abstand von der Außenwand wird eine Schicht aus LL-Steinen oder -Platten als „verlorene“ Schalung aufgemauert und mit dieser verankert. Der entstandene Hohlraum wird mit einem Dmmstoff bzw. einer LL-Mischung ausgefllt. Das Aufmauern der LLSteine und der Einbau des Dmmstoffes bzw.
des LL erfolgen schrittweise. Den Abschluss zum Innenraum bildet ein (zweilagiger) Lehmputz (Bild 13). Durch die Vorsatzschale wird im Vergleich zum Berechnungsbeispiel nach Tabelle 4 eine deutliche Verbesserung des U-Wertes erreicht. In [5] wird ein Mindestwert fr den Wrmedurchlasswiderstand R der inneren Dmmschicht von max. R £ 0,8 m2K/W (U ‡ 1,0 W/m2K) empfohlen. Fr die gesamte Wandflche soll im
Tabelle 8. Berechnungsbeispiel nach Abschnitt 5.3.1 mit Vorsatzschale innen rd [kg/m3]
l [W/mK]1)
s [m]
s/l
Kalk-Außenputz
1500
0,65
0,020
0,031
Lehmsteine
1400
0,60
0,120
0,200
HLL-Schttung
800
0,25
0,060
0,240
LL-Steine 2DF
800
0,25
0,115
0,460
Lehm-Innenputz
1500
0,65
0,020
0,031
sges
0,335
1/ai+a
0,170
R = 1/L
1,132
1)
l-Werte nach Lehmbau Regeln [2] (Erluterung der verwendeten Formelzeichen s. Tabelle 4)
U [W/m2K]
0,883
290
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Durchschnitt ein Mittelwert R ‡ 1,0 m2K/W (U £ 0,85 W/m2K) bei einer diffusionsquivalenten Luftschichtdicke von 0,5 < sd < 2,0 m erreicht werden. Abweichungen von diesen Werten sind nach §§ 16 und 17 EnEV [5] prinzipiell mçglich.
6
Literatur
[1] Schwartz, D.: Die Große Mauer Chinas. Kunstverlag Weingarten, Weingarten 2001. [2] Dachverband Lehm e. V. (Hrsg.): Lehmbau Regeln – Begriffe, Baustoffe, Bauteile, 3., berarbeitete Auflage. Vieweg + Teubner/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2009. [3] Dachverband Lehm e. V. (Hrsg.): Lehmbau Verbraucherinformation. Weimar 2004. [4] Gerner, M.; Gaul, B.: Lehmmauerwerk als Ausfachung von Fachwerkbauten. In: Mauerwerk-Kalender 33 (2008), S. 423–438, Hrsg. W. Jger. Ernst & Sohn, Berlin.
[5] 5. Verordnung ber einen energiesparenden Wrmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebuden (Energieeinsparverordnung – EnEV), Juli 2007. Bundesgesetzblatt I, S. 2684, Berlin 2005. [6] Holzabsatzfonds / Deutsche Gesellschaft f. Holzforschung (Hrsg.): Erneuerung von Fachwerkbauten. Holzbau Handbuch, Reihe 7, Teil 3, Folge 1. Informationsdienst Holz, Bonn u. Mnchen 2004. [7] Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft fr Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V. WTA: Fachwerkinstandsetzung nach WTA III. Merkblatt E-8-3 (2007): Ausfachungen von Sichtfachwerk. [8] Firmenprospekt Karphosit. Fa. Karphosit, Peißen/Halle 1998. [9] Dachverband Lehm e. V. (Hrsg.): Fachkraft Lehmbau – Kurslehrbuch. Weimar 2005. [10] Meadows, D. L.; Meadows, D. H.; Zahn, E.: Die Grenzen des Wachstums. Deutsche Verlags-Anstalt 1972.
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
IV
291
Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk Nasser Altaha, Oldenburg
1
Einleitung
Ziel dieses Beitrags ist es nicht, auf der Grundlage der Anforderungen der aktuellen Mauerwerksnorm DIN 1053-1 [1] zu zeigen, wie die zweischalige Außenwand normgerecht auszufhren ist. Mit Blick auf den fortgeschrittenen berarbeitungsstand der neuen DIN 1053-1 werden die Hintergrnde und die Notwendigkeit fr eine Novellierung des Abschnittes „Zweischalige Außenwnde“ erlutert. Zweischaliges Mauerwerks wird knftig gemß der nachstehenden Neuaufteilung der bisherigen DIN 1053-1 im Teil DIN 1053-12 geregelt sein:
• DIN 1053-11: Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk, • DIN 1053-12: Konstruktion und Ausfhrung von unbewehrtem Mauerwerk, • DIN 1053-13: Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk und • DIN 1053-14: Bemessung und Ausfhrung von Mauerwerk aus Natursteinen. Zweischaliges Mauerwerk ist eine bewhrte Außenwandkonstruktion, die seit vielen Jahrzehnten in der DIN 1053-1 genormt ist. Die tragende Innenschale bernimmt neben den Aufgaben der Tragkonstruktion auch die bauphysikalischen
Bild 1. Zweischaliger Wandaufbau (Prinzipskizze)
292
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Funktionen, wie Wrme-, Schall- und Brandschutz. Die Außenschale trgt dagegen als die sog. „Wetterschale“ zur dauerhaften Schlagregenabwehr bei. In Abhngigkeit von Baustoffart, Farbe und Oberflchenstruktur der verwendeten Mauersteine fr die Außenschale kann das Erscheinungsbild des Sichtmauerwerks individuell und vielfltig gestaltet werden. Die Außenschale der zweischaligen Außenwand wird auch als Vorsatzschale, Verblendschale oder auch Verblendmauerwerk bezeichnet. Das nur sich tragende Verblendmauerwerk ist durch Edelstahlanker mit der tragenden Innenschale zu befestigen. Zur Erfllung der Anforderungen an den Wrmeschutz werden Wrmedmmstoffe in die Hohlschicht eingebracht. Es muss unterschieden werden zwischen einer verputzten Außenschale und einer Außenschale aus Sichtmauerwerk. Bei einer verputzten Außenschale bernimmt die Putzschicht die Aufgaben des Regenschutzes. In so einem Fall werden an die Putzschicht die gleichen Anforderungen gestellt, die auch fr den Außenputz bei den einschaligen Außenwnden zur Gewhrleistung des Regenschutzes relevant sind. Bei dieser Wandart entfallen selbstverstndlich smtliche Abdichtungsmaßnahmen in und hinter der Verblendschale, die bei den Außenschalen aus Sichtmauerwerk vorgeschrieben sind. Auch mssen die Verblendsteine fr ein verputztes Verblendmauerwerk nicht frostbestndig sein. Bei Außenschalen aus Sichtmauerwerk wird jedoch davon ausgegangen, dass bei der Vermauerung von Mauersteinen unter den blichen Baustellenbedingungen ein vçllig wasserundurchls-
siges Mauerwerk kaum realisierbar ist. Insofern kommt bei Außenschalen aus Sichtmauerwerk das Schlagregenprinzip dieser Wandkonstruktion zum Tragen, welches sich insbesondere in den Regionen mit extremer Schlagregenbelastung seit mehr als 100 Jahren hervorragend bewhrt hat.
Bild 2. Mçrtelbrcken auf Drahtankern kçnnen in der Hohlschicht ohne Wrmedmmung zu einer Feuchtigkeitsberleitung nach innen beitragen
Bild 3. Wasserabweisende Wrmedmmung in der Hohlschicht schtzt die Drahtanker vor herabfallendem Mçrtel
Die Hohlschicht als Regenschutz Die ursprngliche Funktion der Hohlschicht geht darauf zurck, die Innenwnde gegen Schlagregen und Durchfeuchtungen zu schtzen. Die Hohlschicht zwischen den beiden Wandschalen soll verhindern, dass das Regenwasser ber die Kapillarleitung der Wandbaustoffe nach innen transportiert werden kann. Dies gilt als unabdingbare Voraussetzung fr die Wirksamkeit des zweischaligen Wandprinzips. Damit eventuelle Mçrtelbrcken das Funktionsprinzip nicht außer Kraft setzen kçnnen, wurde ein Mindestabstand von 6 cm zwischen den beiden Schalen vorgesehen. Die heutigen zweischaligen Außenwnde mit wasserabweisender Wrmedmmung in der Hohlschicht bieten eine doppelte Sicherheit zur Schlagregenabwehr. Durch die Wrmedmmung sind die Drahtanker in der Hohlschicht nicht mehr frei sichtbar. Insofern kçnnen Mçrtelbrcken auf den Drahtankern gnzlich vermieden werden (Bilder 2 und 3). Die zweischalige Außenwand mit Schalenfuge (Innenschale, 2 cm Mçrtelfuge, Außenschale), die in die Ausgabe 1974 der DIN 1953-1 [2] neu aufgenommen wurde, musste in der darauf folgenden Normausgabe im Jahr 1990 [3] wieder gestrichen werden, weil sie sich als schadensanfllig erwies. Dies lag einfach daran, dass es
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
sich bei dieser Wandkonstruktion nicht wirklich um eine zweischalige Wand im Sinne des zweischaligen Wandprinzips mit einer Trennung der beiden Schalen durch eine Hohlschicht handelte, sondern um eine einschalige, die aus einem Verbund von zwei Wandschalen bestand. Damit konnte Regenwasser je nach Qualitt der Bauausfhrung ber die Kapillarleitung der Wandbaustoffe ungehindert nach innen transportiert werden und Durchfeuchtungen an den Innenbauteilen verursachen.
2
Ausfhrungsvarianten
In der aktuellen Fassung der DIN 1053-1 werden vier Ausfhrungsvarianten fr die zweischalige Außenwand vorgestellt: • • • •
mit Putzschicht, mit Luftschicht, mit Luftschicht und Wrmedmmung, mit Kerndmmung.
Die genannten Ausfhrungsvarianten und die kritische Betrachtung der bisher gltigen Anforderungen der DIN 1053-1 sind in der Fachliteratur hinreichend diskutiert worden und daher nicht mehr Gegenstand dieses Beitrags [4–9]. Aufgrund der bisherigen Erfahrungen mit der aktuellen DIN 1053-1 steht zum gegenwrtigen Zeitpunkt fest, dass die Aufgabe des bis 1974 in der Mauerwerknorm gltigen Konzeptes nicht die optimale Entscheidung war. Mit der Einfhrung der Wrmeschutzverordnung im Jahr 1977 und der ersten Novellierung der Wrmeschutzverordnung 1984 wurde es notwendig, die Hohlschicht teilweise (zweischalige Außenwand mit Luftschicht und Wrmedmmung) oder vollstndig mit Wrmedmmung (zweischalige Außenwand mit Kerndmmung) auszustatten. Der Abschnitt „zweischalige Außenwnde“ wurde in DIN 1053-1:1990-02 im Vergleich zu der letzten Ausgabe aus dem Jahr 1974 komplett neu berarbeitet. Es wurden vier Ausfhrungsvarianten fr die zweischalige Wand neu in die Norm aufgenommen. Leider hat man in Verbindung mit den neuen Ausfhrungsvarianten auch neue, bis heute noch gltige Anforderungen an die einzelnen Wandkonstruktionen eingefhrt, die beim Vergleich der Ausfhrungsvarianten untereinander nicht schlssig sind und daher hufig bei der Beurteilung der Zweischaligen Außenwnde von den Sachverstndigen zu Fehleinschtzungen fhren.
293
Die bestehende Problematik in der Ausfhrungspraxis des zweischaligen Mauerwerks mit der Aufteilung dieser Wandkonstruktionen in vier Ausfhrungsvarianten hat schließlich dazu gefhrt, dass der Abschnitt der zweischaligen Außenwnde in DIN 1053-1 im Rahmen der zurzeit noch andauernden berarbeitung einer umfassenden Korrektur unterzogen werden musste.
2.1
Widersprche bei den Anforderungen an die Wandkonstruktion
2.1.1 Widerspruch bei den Anforderungen an die Luftschicht Fr die zweischalige Außenwand mit Luftschicht und Wrmedmmung wird eine Mindestluftschichtdicke von 4 cm gefordert, die durch Unebenheiten der Wrmedmmung nicht eingeengt werden darf. Zugleich heißt es bei der Ausfhrungsvariante „mit Kerndmmung“, dass die gesamte Hohlschicht ohne verbleibende Luftschicht vollstndig mit Wrmedmmung verfllt werden darf. Genau hier liegt der entscheidende Fehler der festgelegten Anforderungen. Es stellt sich nmlich die Frage: Ist fr die Funktionstauglichkeit einer zweischaligen Wand eine Mindestluftschichtdicke erforderlich oder nicht? Wenn man die Frage mit „ja“ beantwortet, dann darf die Ausfhrungsvariante mit Kerndmmung nicht als eine bewhrte Wandkonstruktion in der Mauerwerksnorm gefhrt werden, da bei dieser Wandkonstruktion die gesamte Hohlschicht mit Wrmedmmung verfllt werden darf. In der Außenschale sind gemß der DIN 1053-1 nur Entwsserungsçffnungen vorgeschrieben. Wird jedoch die Frage der Notwendigkeit einer Mindestluftschichtdicke mit „nein“ beantwortet, so mssen smtliche Anforderungen an die Luftschicht und Lftungsçffnungen bei der Ausfhrungsvariante der zweischaligen Wand mit Luftschicht und Dmmung komplett gestrichen werden. Bei dieser Gegenberstellung wird selbstverstndlich stets davon ausgegangen, dass die Wrmedmmung in der Hohlschicht wasserabweisend eingestellt ist. Allein bei der Gegenberstellung der Ausfhrungsvariante mit Luftschicht und Wrmedmmung im Vergleich mit der Ausfhrungsvariante mit Kerndmmung wird deutlich, dass man bei der Neuregelung des Abschnittes fr die zweischaligen Außenwnde in DIN 1053-1:1990-02 nicht das beste Konzept gewhlt hat. Obwohl es sich um eine einzige Wandkonstruktion handelt, ndern sich die Anforderungen an die Wandkons-
294
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
truktion grundlegend, sobald die Dmmstrke nur um einen einzigen Zentimeter differiert. So gelten fr die Wandkonstruktion mit einer wasserabweisenden Dmmung in der Hohlschicht und 4 cm Luftschicht andere Anforderungen als bei gleicher Wandkonstruktion, jedoch mit 3 cm Luftschicht. Gemß den aktuellen Anforderungen der DIN 1053-1 sind bei der ersten Variante mit 4 cm Luftschicht offene Stoßfugen am oberen Ende des Verblendmauerwerks erforderlich. Wird jedoch die 4 cm Luftschichtdicke unterschritten (z. B. 3 cm), dann liegt die Variante mit Kerndmmung vor, bei der keine offenen Stoßfugen am oberen Ende des Verblendmauerwerks vorgeschrieben sind.
2.1.2 Lftungsçffnungen in der Verblendschale Der Ursprung der Belftung der zweischaligen Außenwnde geht auf die hollndische Bauweise zurck. Bei der zweischaligen Wand in Holland wurde davon ausgegangen, dass durch eine stndige Belftung der Hohlschicht ein trockenes Mauerwerk erzielt werden kann, weswegen die durch die Lftung hervorgerufenen Wrmeverluste in Kauf genommen wurden. Durch die Belftung der Hohlschicht sollte auch die Korrosion der Drahtanker und Bleifolien in der Hohlschicht verhindert werden. Bei dem 1959 verçffentlichten Forschungsbericht zur Ausfhrung der zweischaligen Außenwnde in Deutschland heißt es jedoch, dass im Gegensatz zur hollndischen Bauweise eine stndige Belftung der Luftschicht durch untere und obere ffnungen in der Außenschale in Deutschland selten ausgefhrt wird [10]. Von der Korrektheit dieser Aussage kann man sich bei einer Rundfahrt durch die Stdte und Dçrfer in Norddeutschland berzeugen. Bei den lteren Ziegelverblendschalen, die sich meist nach wie vor in einem sehr guten Zustand befinden, sind selten ffnungen (offene Stoßfugen) in der Außenschale auffindbar. Zur Frage der Notwendigkeit der Belftung von zweischaligen Außenwnden wurden in Deutschland nur beim Fraunhofer Institut in Holzkirchen Untersuchungen an Versuchswnden durchgefhrt. Im Rahmen eines BMFT-Forschungsprojekts (Bundesministerium fr Forschung und Technologie) kam man zu einem eindeutigen Ergebnis, dass die Belftung der Hohlschicht fr die Trocknung oder Trockenhaltung der Außenschale keinen Beitrag liefert [5]. Das Ergebnis des Forschungsberichtes deckt sich auch mit den bisherigen Erfahrungen der Ziegel-
Bild 4. Bei dem berwiegenden Teil der bestehenden Gebude mit zweischaligen Außenwnden in Norddeutschland findet man keine Lftungs- oder Entwsserungsçffnungen in der Verblendschale
industrie in Norddeutschland mit zweischaligen Außenwnden mit Kerndmmung, die weder mit einer belfteten Hohlschicht noch mit offenen Stoßfugen am oberen Ende und unterhalb der Sohlbnke ausgefhrt werden.
2.2
Ausblick auf die zweischalige Außenwand nach der knftigen, neuen DIN 1053-1
Die aktuell gltigen Anforderungen der DIN 1053-1 fr zweischaliges Mauerwerk entsprechen nicht dem heutigen wissenschaftlich gesicherten Stand. Viele neue Anforderungen basieren nicht auf Untersuchungen, wurden aus den frheren Ausgaben der Norm bernommen und teilweise unzulssig neu eingefhrt oder abgendert. Andererseits sind die Ergebnisse aus den umfangreichen Untersuchungen aus den 1980er-Jahren nicht in die Norm bernommen worden [5–13]. Zur Beseitigung der bereits o. g. Problematik wurde im Rahmen der noch andauernden berarbeitung der DIN 1053-1 auch der Abschnitt fr die zweischaligen Außenwnde vollstndig neu konzipiert. Ziele der inhaltlichen nderungen des Abschnitts fr die zweischaligen Außenwnde waren: • die bestehenden Widersprche zu beseitigen, • die Anforderungen an die heute gesicherten Erkenntnisse und Erfahrungen anzupassen, • die Praxistauglichkeit durch Vereinfachung der Ausfhrungsrichtlinien zu erhçhen und • den Inhalt an die europische Mauerwerksnorm EC 6 [14] anzupassen.
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
Mit den genannten Zielen erfuhr der Abschnitt „zweischalige Außenwnde“ bereits eine vollstndige berarbeitung. Die bestehende Konzeption wurde auf der Basis der europischen Mauerwerksnorm EC 6 und unter Beachtung der bewhrten Praxiserfahrungen sowie der neusten Erkenntnisse neu definiert. Dabei sind jedoch die bewhrten und notwendigen Anforderungen an die einzelnen Mauerschalen der Wandkonstruktionen, Hohlschicht und Wrmedmmung unverndert geblieben bzw. przisiert worden. Die wichtigsten Neuigkeiten im Abschnitt „zweischaligen Außenwnde“ der kommenden DIN 1053-1 lassen sich wie folgt zusammenfassen: (1) Die zweischalige Außenwand besteht aus zwei Mauerwerksschalen, deren Abstand bei einer flchenhaften Verankerung maximal 15 cm betragen darf. (2) Die Hohlschicht kann ohne, teilweise oder auch vollstndig mit Wrmedmmung ausgefhrt werden. (3) Die Wrmedmmung muss grundstzlich dauerhaft wasserabweisend und fr diesen Zweck nachweislich geeignet sein.
Bild 5. Hochhaus in Greven mit einer Klinkerverblendschale, Oldenburger Format (OF 220 mm · 220 mm · 52 mm)
295
(4) Lftungsçffnungen und Entwsserungsçffnungen in Form von offenen Stoßfugen stellen nachweislich keine Voraussetzung fr die Funktionstauglichkeit der zweischaligen Außenwand dar. Sie „kçnnen“ aber weiterhin in der Verblendschale angeordnet werden. Deren Anzahl und Gestaltung soll jedoch im Rahmen der Ausschreibung vereinbart werden. Wenn offene Stoßfugen vereinbart werden, gelten die Regelungen der DIN EN ISO 6946 [15]. (5) Verblendschalen mit einer Dicke von 11,5 cm sollen gemß der aktuellen Mauerwerksnorm in Hçhenabstnden von etwa 12 m abgefangen werden. Sie drfen bis zu 2,5 cm ber ihr Auflager vorstehen. Diese Regelung wird bei der Ausfhrung von zweischaligen Außenwnden seit vielen Jahrzehnten erfolgreich praktiziert. Bewhrt hat sich allerdings auch die Ausfhrung der Verblendschalen mit einer Dicke von 10,5 cm. Das sind Verblendschalen aus Mauerziegeln in Hamburger Format (HF, 220 mm · 105 mm · 65 mm) und Oldenburger Format (OF, 220 mm · 105 mm · 52 mm). Die beiden genannten Formate, OF und HF, haben eine lange Tradition in Norddeutschland und werden seit vielen Jahrzehnten im Verblendmauerwerk der kleineren Gebude und bei Hochhusern verwendet. Die zurzeit noch in DIN 1053-1 bestehende Regelung, dass Außenschalen mit weniger als 115 mm Dicke nicht hçher als 20 m ber Gelnde gefhrt werden drfen und alle 6 m abzufangen sind, steht nicht nur mit den oben zitieren Normanforderungen fr die 11,5 cm dicken Verblendschalen im Widerspruch, sondern erfasst die 10,5 cm dicken Verblendschalen nicht, die sich genauso wie die 11,5 cm dicken Verblendschalen seit vielen Jahrzehnten bewhrt haben. Wird eine 10,5 cm dicke Verblendschale so ausgefhrt, dass sie vollflchig aufgelagert ist oder auch maximal 1,5 cm ber Auflager vorsteht (Auflagertiefe 9 cm), so liegen dann die gleichen Bedingungen wie bei einer 11,5 cm dicken Verblendschale vor, die 1,5 cm oder 2,5 cm ber ihr Auflager vorsteht (Auflagertiefe 9 cm). Insofern wird in der neuen DIN 1053-1 fr die Ausfhrung der 10,5 cm dicken Verblendschalen die folgende Anforderung aus der bestehenden Regelung fr die 11,5 cm neu abgeleitet: Außenschalen von 105 mm Dicke sollen in Hçhenabstnden von etwa 12 m abgefangen werden. Bei Gebuden mit bis zu zwei Vollgeschossen darf ein Giebeldreieck bis 4 m Hçhe ohne zustzliche Abfangung ausgefhrt werden. Diese Au-
296
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 6. Prinzipskizze 10 wird in der nchsten Ausgabe der DIN 1053-1 nicht mehr enthalten sein
Bild 7. Prinzipskizze zur richtigen Anordnung der Sperrschicht in Hohlwnden aus DIN 1053-1, Erluterungen, Ausgabe September 1963. Keine Angaben zur Entwsserung der Verblendschale
ßenschalen drfen maximal 15 mm ber ihr Auflager vorstehen. Die Fugen der Sichtflchen dieser Verblendschalen sollen in Glattstrich ausgefhrt werden.
Gelndeoberflche fr die Entwsserungsçffnungen wird die Schlagregensicherheit der Außenwand von den Sachverstndigen hufig als mangelhaft bewertet. Die geforderte Mindesthçhe von 10 cm ber Gelndeoberflche fr die Entwsserungsebene ist nicht nur unbegrndet, sondern widerspricht auch der DIN 18195-4 [16], die zu diesem Punkt die folgende Regelung vorsieht: „Die Entwsserung sollte oberhalb der Gelndeoberflche erfolgen. Erfolgt die Entwsserung unterhalb der Gelndeoberflche, soll eine Sickerschicht oder Drnage angelegt werden.“ Gemß DIN 18195-4 soll die Entwsserung oberhalb der Gelndeoberflche, ohne Angabe einer bestimmten Hçhe fr die Entwsserungsebene, erfolgen. Whrend der Fußpunktabdichtung zur Vermeidung von Durchfeuchtungsschden eine große Bedeutung zukommt, sind die offenen Stoßfugen am Mauerfuß entbehrlich. Es handelt sich dabei um eine zustzliche Sicherheitsmaßnahme, die jedoch aufgrund des im Abschnitt Feuchteschutz erluterten zweistufigen Schlagregenprinzips bei zweischaligen Außenwnden nicht zum Tragen kommt. Als ganz sicher gilt allerdings, dass es berhaupt keine Rolle spielt, in welcher Hçhe die
(6) Die Prinzipskizze zur Fußpunktausfhrung bei zweischaligem Verblendmauerwerk, Abschnitt 8.4.3.1, Bild 10, wird ersatzlos gestrichen. Die bisherigen Erfahrungen mit der letzen Ausgabe der DIN 1053-1:1996-11 haben gezeigt, dass die explizite Hçhenangabe von 10 cm ber Gelnde fr die Entwsserungsçffnungen in der Verblendschale hufig zu Fehlinterpretationen fhrt und gefhrt hat. Diese Prinzipskizze soll lediglich darlegen, dass im Bereich der Aufstandsflchen durch geeignete Abdichtungsmaßnahmen dafr gesorgt werden soll, dass das durch die Verblendschale durchgeschlagene Regenwasser nicht an die Innenbauteile gelangen kann. In der Ausgabe der DIN 1053-1 aus dem Jahre 1963 war noch der Fußpunkt gemß Bild 7 so dargestellt, dass weder offene Stoßfugen noch eine Mindesthçhe fr die offenen Stoßfugen zu sehen waren. Bei Verstçßen gegen die DIN 1053-1 hinsichtlich der geforderten Mindesthçhe von 10 cm ber die
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
Entwsserungsçffnungen am Fußpunkt der Verblendschale angeordnet werden. Um die vorhandenen Widersprche zwischen den Anforderungen der DIN 18195-4 und DIN 1053-1 hinsichtlich der Fußpunktabdichtung und Entwsserung von zweischaligen Außenwnden auszurumen, wird das Thema Mauerwerksabdichtung in der neuen Mauerwerksnorm DIN 1053-1 nicht mehr behandelt, sondern auf die Norm DIN 18195 verwiesen. (7) Das bewhrte Funktionsprinzip einer zweischaligen Wand besteht darin, durch eine vçllige Trennung der beiden Mauerwerksschalen zu verhindern, dass Niederschlagswasser von außen nach innen auf dem kapillaren Wege transportiert werden kann. In den frheren Ausgaben der Mauerwerksnorm DIN 1053-1 wurde daher durch die Forderung zur Einhaltung einer Luftschichtdicke von 7 cm dafr gesorgt, dass verarbeitungsbedingt in der Hohlschicht entstehende Mçrtelwulste keine Feuchtigkeitsbrcken bilden kçnnen. Dennoch konnte die Gefahr von Durchfeuchtungen bei zweischaligen Wnden ohne Wrmedmmung in der Hohlschicht nicht ausgeschlossen werden; es haben sich immer wieder Feuchtigkeitsflecken an der tragenden Innenschale gebildet, wenn die Drahtanker in der Hohlschicht mit falschem Geflle zum Gebude hin ausgebildet wurden, oder wenn sich auf den Drahtankern eine geschlossene Mçrtelschicht befand, die fr einen kapillaren Regenwassertransport an die tragende Innenschale gesorgt hat (Bild 2). Ein großer Vorteil der wasserabweisend eingestellten Wrmedmmung in der Hohlschicht besteht darin, dass dadurch die Gefahr des Wassertransports ber die auf den Drahtankern befindlichen Mçrtelbrcken ausgeschlossen werden kann, da sie nicht frei liegen und sich in der Dmmschicht befinden. Weiterhin muss im Bereich der Kontaktflchen zwischen Innen- und Außenschale durch Anordnung von Sperrschichten dafr gesorgt werden, dass eine Feuchtigkeitsbertragung nach innen nicht stattfinden kann. Zur Schließung der Hohlschicht im Bereich der Fensteranschlge ist die feuchtesperrende Funktion erfllt, wenn Dmmstoffe verwendet werden, die keine kapillare Leitfhigkeit besitzen.
3
Baustoffe fr die Innenschale und Außenschale
3.1
Baustoffe fr die tragende Innenschale
297
Fr die tragende Innenschale kçnnen alle genormten und dafr bauaufsichtlich zugelassenen Mauersteine, wie z. B. Porenbetonsteine, Kalksandsteine, Bimssteine oder Wrmedmmziegel verwendet werden. Die tragende Innenschale kann auch aus Beton oder Holzstnderwerken bestehen. Wesentliche Entscheidungskriterien fr die Wahl der Baustoffe fr die tragende Innenschale sind neben den bauphysikalischen Eigenschaften, wie Wrme-, Schall- und Feuchtigkeitsschutz, die Handhabung auf der Baustelle.
3.2
Baustoffe fr die Außenschale (Verblendmauerwerk)
Fr das Verblendmauerwerk drfen nur Mauersteine verwendet werden, deren dauerhafte Frostbestndigkeit durch Prfung nachgewiesen ist. In Deutschland werden fr die Außenschalen von zweischaligen Außenwnden berwiegend Vormauerziegel und Klinker (Verblendziegel) nach DIN 105-100 verwendet. Aufgrund geringer Wasseraufnahmefhigkeit sowie Unempfindlichkeit gegen Schmutzablagerungen werden bei Hochhusern mit erhçhter Schlagregenbeanspruchung ausschließlich Verblendziegel mit Klinkereigenschaften verwendet. Diese Bauweise hat sich in Norddeutschland, Dnemark, England und Holland ber viele Jahrzehnte bewhrt. Darber hinaus kçnnen fr die Außenschale auch KS-Vormauersteine, KS-Verblender nach DIN V 106-2 oder auch Betonsteine nach DIN 18153 verwendet werden. Eine detaillierte bersicht ber die weiteren Spezifikationen der gebruchlichen Mauersteine fr die Außenschale von zweischaligen Außenwnden kann der einschlgigen Fachliteratur entnommen werden [17–21].
4
Verankerungssysteme
4.1
Flchenhafte Verankerung
Da die Verblendschale keine tragende Funktion hat, ist sie zur Weiterleitung der Druck- und Sogkrfte als Folge der Windbeanspruchung mit der tragenden Schale zu verankern. Die Anker mssen Zug- und Druckkrfte senkrecht zur Mauerebene bertragen kçnnen. Dabei mssen sie
298
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 8. Beispiele fr flchenhafte Verankerungen
aber den Bewegungen parallel zur Mauerebene infolge Temperaturnderungen sowie Schwinden und Kriechen mçglichst zwngungsfrei folgen kçnnen. Die Außenschale soll sich ausdehnen und zusammenziehen kçnnen, ohne dass dabei Zwngungen entstehen oder die Anker berbeansprucht werden. Zur Spezifikation der geeigneten Drahtanker dient Tabelle 1, die seit 1974 unverndert in der Mauerwerksnorm 1053-1 gefhrt wird. Die Anforderungen an die Drahtanker haben sich im Vergleich zu den lteren Ausgaben der DIN 1053-1 ab der Ausgabe Nov. 1974 in der Weise gendert, dass zustzlich zur frheren Materialbeschreibung fr die Drahtanker in Form von „nicht rostenden Drahtankern“ neue Werkstoffnummern zur Gewhrleistung der dauerhaften Korrosionsbestndigkeit aufgenommen wurden: Die Mauerwerksschalen sind auf den Quadratmeter durch mindestens 5 Drahtanker aus nicht rostendem Stahl nach DIN 17440, Werkstoffnummer 1.4401, 1.4571 oder 1.4580, mit mindestens 3 mm Durchmesser zu verbinden. Darber hinaus wurde ab der Ausgabe Nov. 1974 eine zustzliche Randverankerung entsprechend dem nachfolgenden Zitat in die DIN 1053-1 neu aufgenommen: An allen freien Rndern (an Gebudeecken, ffnungen, entlang von Dehnungsfugen und an den oberen Enden der Außenschalen) sind zustzlich mindestens 3 Drahtanker je Meter Randlnge anzuordnen. Sowohl fr die alten Regelungen zur Verankerung von zweischaligen Außenwnden als auch fr die oben zitierte nderung ab der Fassung 1974 existieren keine Bemessungsgrundlagen oder Berechnungsmodelle. Im Institut fr Bau-
forschung e. V. Hannover erfolgten bereits im Jahr 1959 im Auftrag des Bundesministers fr Wohnungsbau Untersuchungen der Hintergrnde der zweischaligen Bauweise in Deutschland sowie auch in den Lndern England, Dnemark und Holland [10]. Zur Verankerung der zweischaligen Wand wurden die Regelungen der genannten Lnder wie folgt vorgestellt: • Holland: Die Schalen werden durch 4 mm dicke, verzinkte Drahtanker ausgesteift, die einen waagerechten Abstand von 100 cm und einen senkrechten Abstand von 48 cm haben. • England: Die beiden Schalen werden durch verzinkte Eisenanker ausgesteift, die voneinander einen waagerechten Abstand von 90 cm und einen senkrechten von 45 cm haben.
Tabelle 1. Mindestanzahl und Durchmesser von Drahtankern je m2 Wandflche nach DIN 1053-1 (Tabelle 11 in [1]) Drahtanker Mindestanzahl
Durchmesser
1
Mindestens, sofern nicht Zeilen 2 und 3 maßgebend
5
3
2
Wandbereich hçher als 12 m ber Gelnde oder Abstand der Mauerwerksschalen ber 70 bis 120 mm
5
4
3
Abstand der Mauerwerksschalen ber 120 bis 150 mm
7 oder 5
4 5
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
• Dnemark: Zur Aussteifung der Schalen dienen verzinkte Eisendraht- oder Stahlblechanker, waagerechter Abstand 50 cm, senkrechter 75 cm. • Deutschland: Die Verbindung der beiden Schalen wird durch Anker aus 3 bis 4 mm dickem, verzinktem Draht hergestellt, die mit leichtem Geflle nach außen verlegt werden, und zwar 5 bis 15 Stck je m2. Sie haben verschiedene Formen, meist in der Mitte eine Wassernase. Sowohl im bereits zitierten Bericht als auch in den brigen einschlgigen Normen oder Fachbeitrgen wird nicht darauf eingegangen, ob es sich bei den festgelegten Regelungen fr die Drahtanker um Erfahrungswerte handelt oder ob sie auf konkreten Bemessungsgrundlagen bzw. Berechnungsverfahren beruhen. In [10] wird lediglich darauf hingewiesen, dass ber eine Lebensdauer der Drahtanker keine sicheren Erfahrungen vorlgen. Versuche htten allerdings ergeben, dass die frher statt der Drahtanker hufig verwendeten Bindersteine statisch ungnstiger seien, weil sie schon bei etwa der Hlfte, manchmal sogar einem Drittel der Bruchlast des Mauerwerks reißen wrden, whrend die Drahtanker bis zum Bruch des Mauerwerks erhalten blieben. Die Verankerung der zweischaligen Außenwnde entsprechend der bisherigen Regelung in der Mauerwerksnorm DIN 1053-1 hat sich allerdings ber Jahrzehnte sowohl bei kleineren Objekten, wie z. B. Ein- und Zweifamilienhusern, als auch bei Hochhusern jenseits der 50 m Gebudehçhe bewhrt (Bild 9). Auch bei hçchsten Windbeanspruchungen an den Kstengebieten wurde bisher ein Versagen der
Verankerung bei zweischaligen Außenwnden nicht beobachtet. Die bisher bekannt gewordenen Schden an Verblendschalen sind meist darauf zurckzufhren, dass gleichzeitig mehrere gravierende Fehler bei der Verankerung vorliegen. Folgende Mngel kçnnen bei lteren Verblendschalen, die einer starken Regenbeanspruchung ausgesetzt sind, wie z. B. nicht berdachte Giebel zur Westseite, zu Schden fhren: • Die Verblendschale wurde aus Sparverblendern mit einer Dicke von 5,5 cm ausgefhrt. Aufgrund der Unterschreitung der Mindestdicke von 9 cm fr das Verblendmauerwerk handelt es sich dabei um eine Fassadenbekleidung. Zur Gewhrleistung der Standsicherheit ist neben der Flchenverankerung auch eine rckseitige Anmçrtelung gemß den Anforderungen der DIN 18515-2 erforderlich [23]. • Verzinkte Drahtanker aus den Jahren vor 1974 sind durchgerostet. • Die Anzahl der verwendeten Anker liegt deutlich unter der vorgeschriebenen Mindestanzahl gemß DIN 1053-1, die Drahtanker sind nicht korrekt in die Lagerfugen gefhrt worden, die Drahtanker sind zu kurz und an ihren Enden nicht abgewinkelt. Insofern kann davon ausgegangen werden, dass bei der Vielzahl der in Norddeutschland, an den Ksten und auf den ostfriesischen Inseln ausgefhrten zweischaligen Außenwnden mit Verblendmauerwerk und einer flchenhafter Verankerung gemß der zurzeit gltigen Anforderungen der DIN 1053-1 der Nachweis der Standsicherheit durch die eingetretenen Extremwindereignisse in der Praxis belegt ist. Die rechnerisch nicht bzw. nicht ohne Weiteres nachweisbare flchenhafte Verankerung von Verblendschalen nach DIN 1053-1 kann somit als bewhrte, auf konstruktiven Regeln bzw. Erfahrungen basierende Ausfhrung gelten. Eine eventuelle nderung oder Ergnzung der fr die Verankerung von zweischaligen Außenwnden maßgebenden Tabelle 1 (Tabelle 11 in DIN 1053-1) auf der Grundlage der neu erschienen DIN 1055-4 „Windlasten“ [22] wre daher nicht zulssig.
4.2
Bild 9. Drahtanker fr die flchenhafte Verankerung von zweischaligem Mauerwerk gemß DIN 1053-1
299
Linienhafte Verankerung
In Deutschland kommt die linienhafte Verankerung der Verblendschale nur in Ausnahmefllen vor, da die Standsicherheit bei dieser Ausfhrung im Gegensatz zur flchenhaften Verankerung gemß DIN 1053-1 nachzuweisen ist.
300
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Mit der linienhaften Verankerung wird das Ziel verfolgt, die Verankerung der Verblendschale einfacher und wirtschaftlicher zu gestalten. Es sollen dadurch rechnerische Voraussetzungen geschaffen werden, eine geschoss- oder halbgeschossweise Zeilenverankerung und/oder Spaltenverankerung zu ermçglichen. Durch mehre vor kurzem fertiggestellte Forschungsprojekte soll der Weg geebnet werden fr die Regelung der linienhaften Verankerung fr die Verblendschalen im Rahmen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Dies wrde zuknftig eine Zustimmung im Einzelfall ggf. entbehrlich machen und die Bauweise insgesamt vereinfachen. Eine vereinfachte Form der Mçglichkeit der linienhaften Verankerung ist jedoch in der Mauerwerksnorm DIN 1053-1 geregelt. Dort werden die grçßten zulssigen Werte der Ausfachungsflchen von nichttragenden Außenwnden in Abhngigkeit von der Wanddicke ohne rechnerischen Nachweis tabellarisch angegeben (Tabelle 9, DIN 1053-1). Im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der RWTH Aachen [24] wurde die bertragbarkeit der den Tabellenwerten zugrunde liegenden Annahmen und Berechnungsanstze auf linienhaft verankerte Vormauerschalen berprft. Dabei wurden auch die neuen Windlasten nach der aktuell berarbeiteten DIN 1055-4 bercksichtigt. Ziele dieser Forschungsarbeit waren die Zusammenstellung der Grundlagen fr das Zustandekommen der zulssigen Ausfachungsflchen nach Tabelle 9 der DIN 1053-1 sowie ggf. die Einarbeitung verbesserter Rechenanstze. Es wurde Bezug genommen auf die Baustoffeigenschaften der fr Vormauerschalen verwendeten Vormauerziegel bzw. Klinker und Normalmçrtel und die nach der berarbeiteten Fassung der DIN 1055-4 anzusetzenden Windlasten. In einem am Institut fr Ziegelforschung im Jahr 2007 abgeschlossenen Forschungsvorhaben [25] wurden durch Verbunduntersuchungen an Kleinprfkçrpern die Festigkeitseigenschaften ermittelt, um Zusammenhnge zur Biegezugfestigkeit von Mauerwerkswnden rechnerisch in Ansatz zu bringen. Auf diese Weise sollten Voraussetzungen fr einen rechnerischen Nachweis der Standsicherheit bei der linienhaften Verankerung geschaffen werden. Ein weiteres Forschungsvorhaben an der TU Darmstadt zum Thema linienhafte Verankerung von Verblendschalen wurde ebenfalls 2007 abgeschlossen. Dabei erstellte man ein Bemessungs-
modell fr vertikale Anordnung der linienhaften Verankerung [26]. Neben den detaillierten Beschreibungen zur Berechnung der Tragfhigkeit fr ein beliebiges System wurde mit einem vereinfachten Verfahren ein praxisorientiertes Bemessungsmodell entwickelt. Es stellt dem planenden Ingenieur Bemessungsdiagramme fr die Verblendschale zur Verfgung und gibt zustzlich Schnittgrçßen fr die Ankerbemessung an. Zustzlich werden konstruktive Regeln fr den Anwender formuliert, die sowohl Rissschden vermeiden, als auch dem Anwender die Anordnung der Ankerreihen erleichtern. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass das in der vorliegenden Arbeit entwickelte Bemessungsmodell die orthotropen Eigenschaften des Mauerwerks optimal ausnutzt. Erstmals ist es dem Anwender mçglich, mit einfachen Bemessungshilfen und konstruktiven Regeln eine Verblendschale aus Mauerziegeln mit vertikalen Ankerreihen zu planen. Nach Auswertung der vorliegenden Untersuchungen zur linienhaften Verankerung kann zusammenfassend gesagt werden, dass diese Verankerungsart in der Praxis der zweischaligen Bauweise zumindest in naher Zukunft keine Rolle spielen wird. Whrend bei der flchenhaften Verankerung auf eine relativ einfache und seit mehr als 60 Jahren genormte Regelung zurckgegriffen werden kann, befindet sich die linienhafte Verankerung zumindest in Deutschland erst in der Erkundungsphase. Im Ausland, wie z. B. in der Schweiz, wird jedoch die linienhafte Verankerung von Verblendschalen seit vielen Jahren erfolgreich praktiziert.
4.3
Ankersysteme mit bauaufsichtlichen Zulassungen
Neben Drahtankern nach DIN 1053-1 werden zunehmend Luftschichtanker nach Zulassung eingesetzt. Unterschieden wird in: Luftschichtanker zum Einlegen in die Tragschale (Bild 10) und Luftschichtanker zum nachtrglichen Eindbeln in die Tragschale (Bilder 11 und 12). Weiterhin wird unterschieden in Luftschichtanker fr Normalmçrtel und fr Dnnbettmçrtel. Da heute fr die Innen- und Außenschale meist Mauersteine verschiedenen Formats verwendet werden, oder die Verblendschale vor Betonoder Holzwnden errichtet wird, kçnnen auch andere Ankerformen und Dbel angewendet werden, wenn deren Brauchbarkeit nach bauaufsichtlichen Regeln (z. B. durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung) nachgewiesen ist.
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
Bild 10. Bauaufsichtlich zugelassener Drahtanker fr die Schalenabstnde bis zu 200 mm zum Einlegen in die Lagerfuge bei Verwendung von Dnnbettmçrtel fr die tragende Innenschale (Fa. BEVER, Zul.-Nr. Z-17.1-888)
Bild 11. Einschraubanker fr die Verblendung von Holzkonstruktionen fr Schalenabstnde bis zu 155 mm (Fa. BEVER, Zul.-Nr. Z-17.1-924)
Es existieren bereits heute bauaufsichtlich zugelassene Anker fr die zweischaligen Außenwnde, die fr eine Verarbeitung mit Leichtmçrtel LM 21 geeignet sind und darber hinaus Schalenabstnde bis zu 200 mm ermçglichen (Bild 10). Werden die Drahtanker nicht in der Lagerfuge verlegt oder eine andere Art der Verankerung gewhlt, z. B. Verdbelung in den Mauerstein, so ist nachzuweisen, dass diese Verankerungsart eine Kraft von mindestens 1 kN bei 1,0 mm
301
Bild 12. Dbelanker zur nachtrglichen Verankerung der Verblendschale mit der tragenden Innenschale bestehend aus Beton oder Vollsteinen. Zugelassen fr Schalenabstnde bis zu 200 mm (Fa. BEVER, Zul.-Nr. Z-21.2-1009 und Z-17.1-825)
Schlupf je Anker aufnehmen kann. Andernfalls ist die Anzahl der Verankerungen zu erhçhen. Drahtanker in Leichtmçrtel LM 21 bedrfen abweichend von der in der Mauerwerksnorm vorgesehenen Flchenverankerung mit Rundankern einer anderen Verankerungsart. In der Bauausfhrung wird jedoch diese Forderung selten beachtet. Schden sind aufgrund der Verwendung von Rundankern statt der vorgeschrieben Flachanker bisher nicht bekannt (Bilder 13 und 14).
Bild 13. Wird die tragende Innenschale mit Leichtmçrtel hergestellt, drfen keine Rundanker verwendet werden
302
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 14. Bei Verwendung von Leichtmçrtel muss die Eignung der Anker nachgewiesen sein
Eine ausfhrliche bersicht ber die zurzeit auf dem Markt befindlichen Draht- und Konsolanker gibt der Beitrag Feistel/Scheller [27] im Mauerwerk-Kalender 2008.
5
Feuchtigkeitsschutz
Die zweischalige Außenwand mit Verblendmauerwerk ist nach DIN 4108-3 [28] fr die hçchste Schlagregenbeanspruchungsgruppe III als geeignet eingestuft. Diese gute Schlagregenabwehr beruht auf der Wirkung der Verblendschale. Das Prinzip der Schlagregenabwehr einer Verblendschale wird nachfolgend beschrieben. Bei Beregnung wird Wasser durch Winddruck an die Außenwand gepresst, sodass sich an der ußeren Zone der beregneten Wand ein dnner Wasserfilm bildet. Hierbei fllen sich die Kapillaren und Poren mit Wasser, wodurch es zunchst zu einer Selbstdichtung der Außenhaut kommt. Bei weiterer Beregnung fließt die Hauptmenge des Regenwassers an der Fassadenoberflche ab. Das weitere Eindringen von Wasser in die Verblendschale wird im Wesentlichen durch die Kapillaritt des verwendeten Mauersteins und Fugenmçrtels bestimmt. Damit wandert die Feuchtezone sehr langsam vor. Die Feuchteverteilung in der Verblendschale wird also vorwiegend von der berlagerung der horizontalen Kapillarwasserleitung und einer nach unten gerichteten Feuchtebewegung beeinflusst. Da die Regenbeanspruchung der Außenwand mit der Gebudehçhe zunimmt (im 5. Geschoss um den Faktor 12 bis 20 hçhere Schlagregenmenge als 3 m ber dem Gelnde), tritt zunchst eine partielle Sttigung der Verblendschale in den
oberen Bereichen ein. Das meist ber die Fugenflche eingedrungene Regenwasser fließt auf der Rckseite der Verblendschale ab und wird von den darunter befindlichen Mauerschichten, von den Mauersteinrckseiten und von dem meist aus den Lagerfugen herausgequollenen Mçrtel wieder aufgenommen. Erst wenn die gesamte Verblendschale mit Wasser gesttigt ist, kann das eingedrungene Regenwasser den Fußpunkt der Verblendschale erreichen. Dort mssen Dichtungsbahnen entsprechend den Anforderungen der DIN 18195-4 so angeordnet sein, dass das Regenwasser ber die horizontal ausgebildete Aufstandsflche nicht an die tragende Innenschale gelangen kann. Erfahrungsgemß kommt es bei den nach Westen orientierten Verblendschalen hufiger vor, dass das eingedrungene Regenwasser nicht den Fußpunkt der Mauer erreicht, sondern bis auf den Fenstersturz herunter luft. Insofern sollten oberhalb der Fensterçffnungen stets funktionsfhige Sperrschichten eingebaut sein. Um das Regenwasser weitrumig vom Fenster fernzuhalten, sollte die Sperrbahn ber die Fensterleibungen hinaus jeweils um mindestens 50 cm verlngert werden. Keineswegs mssen die Sperrschichten in der Verblendschale im Bereich der Fensterund Trstrze seitlich hochgeklappt werden.
Bild 15. Prinzipskizze zur Schlagregenabwehr von zweischaligem Verblendmauerwerk
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
Bild 16. Eine seitliche Aufkantung der Dichtungsbahn ist im Bereich der bodentiefen Fenster- und Fenstertren wirksam und zu empfehlen, wenn die Sohlbank nicht bndig mit der Leibung abschließt, sondern in die Verblendschalen einbindet
Diese Maßnahme bewirkt keinen zustzlichen Feuchtigkeitsschutz, ist in den einschlgigen Normen nicht vorgesehen und unter Baustellenbedingungen kaum durchsetzbar. Dagegen ist eine Aufkantung der Dichtungsbahn in der Hohlschicht zu empfehlen, wenn bei Terrassentren oder bodentiefen Fenstern die Sohlbank aus gemauerter Rollschicht ausgebildet wird. Die Dichtungsbahn entsprechend dem Abdichtungsprinzip in Bild 16 verhindert, dass das ber das Fugennetz in die Hohlschicht eingedrungene Regenwasser im Bereich der Leibungen nach innen gelangen kann.
5.1
Offene Stoßfugen im Verblendmauerwerk
ffnungen (offene Stoßfugen) in der Verblendschale sind gemß der aktuellen Fassung der DIN 1053-1 fr die Ausfhrungsvariante Zweischalige Außenwand mit Luftschicht im Abschnitt 8.4.3.2 vorgeschrieben. Diese ffnungen in der Verblendschale sind jedoch gemß dem Abschnitt 8.4.3.4 nicht mehr erforderlich, wenn die Hohlschicht vollstndig mit Wrmedmmung verfllt wird (Kerndmmung). Bei dieser Ausfhrung sind lediglich Entwsserungsçffnungen vorgeschrieben. Aufgrund dieser aktuellen Regelung in der DIN 1053-1 ist schon der Nachweis erbracht, dass Lftungsçffnungen am oberen Ende der Verblendschale keine Funktion haben. Denn die genormte zweischalige Wand mit Kerndmmung wird seit Jahrzehnten vçllig schadensfrei und ohne zustzliche Lftungsçffnungen am obe-
303
ren Ende des Verblendmauerwerks oder auch im Bereich der Unterbrechungen (Außensohlbnke) ausgefhrt. Die Funktion der ffnungen in der Verblendschale wird leider hufig falsch interpretiert. Die ffnungen in der Verblendschale von zweischaligen Außenwnden, die ursprnglich aus hollndischer Bauweise bernommen worden sind, dienen ausschließlich den feuchtigkeitstechnischen Funktionen (Trocknung und Entwsserung). Die ffnungen in Verblendschalen mssen jedoch nicht zu einem Staudruckausgleich im Sinne des Prinzips der zweistufigen Dichtung angeordnet werden. Diese Funktion ist bei Verblendschalen von zweischaligen Außenwnden stets gegeben, weil eine Verblendschale nicht winddicht ist [9]. Messungen an Versuchswnden haben ergeben, dass der Staudruck im Luftspalt nur geringfgig kleiner, manchmal gleich oder gar hçher als an der Außenoberflche ist. Dabei wurde kein signifikanter Unterschied zwischen belfteter und nicht belfteter Vormauerschale bzw. solcher mit Drnageçffnungen festgestellt [7]. Die Regenschutzwirkung der Verblendschale funktioniert somit unabhngig von den ffnungen in der Verblendschale einmal nach dem Prinzip der zweistufigen Dichtung und zum anderen, weil die Verblendschale stets eine ausreichende Feuchtigkeitsspeicherung besitzt (sog. Pufferwirkung). Auf offene Stoßfugen am Fußpunkt des Verblendmauerwerks als sog. „Entwsserungsçffnungen“ kann ebenfalls verzichtet werden, da bei diesen noch nie ein Wasseraustritt beobachtet worden ist [4, 6]. Die Regelung mit offenen Stoßfugen wurde erst im Jahr 1974 in die Mauerwerksnorm DIN 1053-1 neu aufgenommen. Bis dahin wurden die zweischaligen Außenwnde in Norddeutschland (auch in Dnemark und England) ber einen Zeitraum von mehr als 70 Jahren ohne zwingende Regelung fr die Anordnung von Lftungsçffnungen im Verblendmauerwerk und ohne einen einzigen Schadensfall ausgefhrt. Dass bei zweischaligen Außenwnden, unabhngig von der Schlagregenbeanspruchung, kein Regenwasser aus den offenen Stoßfugen austritt, ist darin begrndet, dass – die Verblendschale in der Lage ist, das Regenwasser zwischenzuspeichern und – die Schlagregenabwehr nach dem Prinzip der zweistufigen Dichtung funktioniert. Aufgrund der langjhrigen Erfahrungen aus der Praxis und der bekannten wissenschaftlichen Er-
304
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 17. Die zahlreichen offenen Stoßfugen im Verblendmauerwerk sind ungeeignet, da sie das Eindringen des Regenwassers in die Hohlschicht begnstigen
Bild 18. Offene Stoßfugen im Verblendmauerwerk sind Hohlrume im Fugennetz, die die Entstehung von Kalkauswaschungen an den Gebudewetterseiten begnstigen
kenntnisse ist es bewiesen, dass ffnungen in Verblendschalen von zweischaligen Außenwnden nicht als Voraussetzung fr die Funktionstauglichkeit dieser Konstruktion gelten. Deren Anordnung in der Verblendschale kann eher Nachteile fr die Konstruktion zur Folge haben, weil sie z. B. ein ungehindertes Eindringen des Regenwassers in die Hohlschicht ermçglicht. Ausfhrungsdetails im Verblendmauerwerk wie in Bild 17 sind weder normgerecht noch konstruktiv sinnvoll. Die zahlreichen offenen Stoßfugen im Verblendmauerwerk begnstigen das
Eindringen des Regenwassers in die Hohlschicht und erhçhen die Gefahr der partiellen Durchfeuchtung der Wrmedmmung. Darber hinaus erhçhen die offenen Stoßfugen die Verweildauer des Regenwassers in der Fassade und begnstigen somit bei neu errichtetem Verblendmauerwerk die Entstehung von Kalkauswaschungen (Bild 18). Offene Stoßfugen im Verblendmauerwerk in Verbindung mit einer Hohlschicht kçnnen als Folge der Kaminwirkung lediglich eine schnellere Trocknung der Verblendschale bewirken,
Bild 19. Messungen an nach Westen orientierten Versuchswnden haben ergeben, dass die Vormauerschalen bei belftetem zweischaligem Mauerwerk im Mittel um 4 Vol.-% feuchter sind als bei den nicht belfteten (24 Vol.-% gegenber 20 Vol.-%) [9]
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
wenn sie so angeordnet werden, dass kein Regenwasser eindringen kann. Die Trocknungsgeschwindigkeit einer Verblendschale ist allerdings fr die Wrmedmmwirkung der Außenwand unbedeutend, weil diese Funktion fast ausschließlich ber die Wrmedmmung in der Hohlschicht und die tragende Innenschale bernommen wird. Dagegen kçnnen offene Stoßfugen entgegen der oben gemachten Annahme den Feuchtigkeitsgehalt in der einer Verblendschale erhçhen, wenn sie das ungehinderte Eindringen des Regenwassers in die Wandkonstruktion ermçglichen (Bild 19).
6
Wrmeschutz
Die zweischalige Wand bietet neben den bereits seit Jahrzehnten bekannten bauphysikalischen Vorteilen beim Feuchte- und Schallschutz auch einen hervorragenden Wrmeschutz. Durch die Variation der Baustoffstrke und -art fr die Mauersteine der tragenden Innenschale und die Wrmedmmung in der Hohlschicht kann jedes Wrmedmmniveau problemlos erreicht werden. Insofern wird die zweischalige Außenwand in den vergangenen Jahren zunehmend zur Realisierung von energieeffizienten Husern, wie z. B. Niedrigenergiehuser, Passivhuser, 3-Liter-Huser sowie KfW 40 und 60, bevorzugt. Das zweischalige Ziegelverblendmauerwerk eignet sich insbesondere fr die Passivhuser, bei denen eine sehr gut gedmmte Gebudehlle gefordert wird. Der fr die Außenwnde von Passivhusern geforderte Wrmedurchgangskoeffizient U-Wert £ 0,15 W/m2K wird mit dieser Wandkonstruktion nicht nur erreicht, sondern auch deutlich unterboten. Fr die Berechnung der Wrmedurchgangskoeffizienten von zweischaligen Außenwnden gilt gemß DIN 4108-2 [29] die DIN EN ISO 6946.
6.1
Berechnung der U-Werte nach DIN EN ISO 6946
Bei der Berechnung der U-Werte muss der Einfluss der Wrmebrcken durch mechanische Befestigungsteile, die die Wrmdmmung durchstoßen, wie z. B. Drahtanker oder Konsolen, bercksichtigt werden. Das nachfolgende Beispiel zeigt, dass der Wrmebrckeneinfluss der Drahtanker in der Regel vernachlssigbar klein ist.
305
Beispiel fr die Berechnung des Wrmebrckeneinflusses von Drahtankern Als Befestigungsmittel werden bauaufsichtlich zugelassene Edelstahl-Multiluftschichtanker eingesetzt (BEVER, s. Bild 10). Der korrigierte Wrmedurchgangskoeffizient Uc wird durch Addition eines Korrekturterms DU bestimmt: Uc = U + DU Fr die zweischalige Außenwand mit Kerndmmung sind: DU = DUf DUf Korrektur fr mechanische Befestigungsteile (Drahtanker) DUf = a lf nf Af a
konstanter Koeffizient a = 6 m–1
lf
Wrmeleitfhigkeit des Befestigungsteils lf = 15 W/(m K)
nf
Anzahl der Befestigungsteile (Drahtanker) je m2 nf = 7 /m2
Af
Querschnittsflche eines Befestigungsteils (Drahtankers) Af = 1,2 cm 0,05 cm = 0,060 cm2 DUf = 6 15 7 10–6 DUf = 0,004 W/(m2 K) Uc = U + 0,004 W/(m2 K)
Der Wrmedurchgangskoeffizient U muss nur dann korrigiert werden, wenn die Gesamtkorrektur DUf grçßer als 3 % von U ist. Daraus ergibt sich, dass der Wrmebrckeneinfluss der hier gewhlten Drahtanker vernachlssigt werden kann. Die Wrmedmmeigenschaften der zweischaligen Außenwnde werden insbesondere von der Dmmstoffart und -dicke in der Hohlschicht bestimmt. Die ermittelten U-Werte in Tabelle 2 zeigen die hervorragende Effizienz des zweischaligen Verblendmauerwerks in wrmetechnischer Hinsicht. Bei gewçhnlicher flchenhafter Verankerung gemß DIN 1053-1 kann zweischaliges Verblendmauerwerk die hçchsten Anforderungen an den Wrmeschutz unter Beibehaltung der ber 100 Jahre bewhrten Eigenschaften problemlos erfllen.
306
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Tabelle 2. U-Werte fr die zweischalige Außenwand. 115 mm Verblendschale: l = 0,81 (W/m K), 15 mm Gipsputz: l = 0,7 (W/m K) Bemessungswerte der Wrmeleitfhigkeit l [W/m·K]
Tragende Innenschale Wanddicke [cm]
1) 2) 3) 4)
1)
l [W/m·K] l = 0,022
l = 0,0282)
l = 0,0353)
l = 0,0403)
Dicke der Wrmedmmung in cm
4)
10
10
12
14
17
20
12
14
17
20
17,5
0,99
0,19
0,23
0,24
0,21
0,18
0,16
0,27
0,24
0,20
0,18
24
0,99
0,19
0,23
0,24
0,21
0,18
0,15
0,27
0,23
0,20
0,17
17,5
0,70
0,19
0,23
0,24
0,21
0,18
0,15
0,26
0,23
0,20
0,17
24
0,70
0,18
0,23
0,23
0,21
0,17
0,15
0,26
0,23
0,20
0,17
17,5
0,55
0,19
0,23
0,23
0,21
0,18
0,15
0,26
0,23
0,20
0,17
24
0,55
0,18
0,22
0,23
0,20
0,17
0,15
0,25
0,22
0,19
0,17
17,5
0,40
0,18
0,22
0,23
0,20
0,17
0,15
0,25
0,22
0,19
0,17
24
0,40
0,18
0,21
0,22
0,20
0,17
0,15
0,24
0,22
0,19
0,16
17,5
0,35
0,18
0,22
0,22
0,20
0,17
0,15
0,25
0,22
0,19
0,17
24
0,35
0,17
0,21
0,22
0,19
0,16
0,14
0,21
0,22
0,18
0,16
17,5
0,21
0,17
0,20
0,21
0,19
0,16
0,14
0,23
0,21
0,18
0,16
24
0,21
0,16
0,19
0,20
0,18
0,15
0,14
0,21
0,19
0,17
0,15
17,5
0,18
0,17
0,20
0,20
0,18
0,16
0,14
0,22
0,20
0,17
0,15
24
0,18
0,16
0,18
0,19
0,17
0,15
0,13
0,20
0,19
0,16
0,15
17,5
0,16
0,16
0,19
0,19
0,18
0,15
0,14
0,22
0,20
0,17
0,15
24
0,16
0,15
0,18
0,18
0,17
0,15
0,13
0,20
0,18
0,16
0,14
17,5
0,14
0,16
0,19
0,19
0,17
0,15
0,13
0,21
0,19
0,17
0,15
24
0,14
0,15
0,17
0,18
0,16
0,14
0,13
0,19
0,17
0,15
0,14
17,5
0,12
0,15
0,18
0,18
0,17
0,15
0,13
0,20
0,18
0,16
0,14
24
0,12
0,14
0,16
0,17
0,15
0,14
0,12
0,18
0,17
0,15
0,13
17,5
0,10
0,15
0,17
0,18
0,16
0,14
0,13
0,19
0,17
0,15
0,14
24
0,10
0,13
0,15
0,16
0,14
0,13
0,12
0,17
0,16
0,14
0,13
Wrmedmmung aus Phenolharz-Hartdmmstoff. Wrmedmmung aus Polyurethan. Wrmedmmung aus Mineralfaserdmmstoffen. Abweichend von DIN 1053-1 darf der Schalenabstand von max. 150 mm auf 170 mm oder 200 mm vergrçßert werden, wenn bauaufsichtlich zugelassene Drahtanker verwendet werden. Eine Korrektur des U-Wertes durch Wrmebrckeneinfluss der Drahtanker ist dann erforderlich, wenn DUf < 3 % des U-Werts ist.
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
7
307
Schallschutz
Der bauliche Schallschutz ist im Wesentlichen durch DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau, Anforderungen und Nachweise“ [30] geregelt. Diese Norm und das Beiblatt 1 „Ausfhrungsbeispiele und Rechenverfahren“ sind in allen Bundeslndern bauaufsichtlich eingefhrt und damit fr alle genehmigungspflichtigen Bauten verbindlich. Zustzlich enthlt Beiblatt 2 zu DIN 4109 Vorschlge fr einen erhçhten Schallschutz. Die Schalldmmung eines Bauteils hngt in erster Linie von der flchenbezogenen Masse ab. Zur Berechnung der flchenbezogenen Masse von Mauerwerkswnden sind in DIN 4109 Wandrohdichten in Abhngigkeit von den verwendeten Mauersteinen und der Rohdichte des Mauermçrtels angegeben. Bei zweischaligen Außenwnden nach DIN 1053-1 mit oder ohne Luftschicht darf das bewertete Schalldmm-Maß R'W,R aus der Summe der flchenbezogenen Massen beider Schalen, wie bei einschaligem Mauerwerk mit biegesteifen Wnden, ermittelt werden. Der so ermittelte Wert darf um 5 dB erhçht werden, da die Luftschicht bzw. die Dmmschicht zwischen den Schalen einen zustzlichen Schallschutz ergibt. Der Zuschlagwert darf sogar 8 dB betragen, wenn die flchenbezogene Masse der auf die Innenschale der Außenwand anschließenden Trennwnde grçßer als 50 % der flchenbezogenen Masse der inneren Schale der Außenwand ist. Bei zweischaligen Außenwnden mit Wrmedmmung aus steifen Dmmplatten errechnet sich die Schalldmmung nach Beiblatt 1 DIN 4109 wie folgt: Harte Dmmstoffe bewirken eine gewisse Schallbertragung zwischen den ebenfalls biegesteifen Mauerwerksschalen. Insofern kann bei diesem Wandaufbau nicht der o. g. Bonus von 5 dB in Ansatz gebracht werden, sondern eine Minderung von –2 dB. Bei der Ausfhrung von Doppelhusern sollte stets darauf geachtet werden, dass in der Verlngerung der Haustrennfuge nach DIN 4109 Beiblatt1 eine Dehnungsfuge in Verblendschale anzuordnen ist (Bild 20). Zweischalige Außenwnde erreichen bewertete Schalldmmmaße R'w,R von 55 bis 65 dB und darber. Grund ist der mehrschichtige Aufbau: Dieser wirkt wie ein Masse-Feder-MasseSchwingungssystem. Massive Schalen, unterschiedlich dick und schwer, brechen die Schallwellen, verhindern Resonanzen. Wichtig ist die wirkungsvolle Trennung durch Luftschicht und/ oder Dmmung. Drahtanker und Abfangungssys-
Bild 20. Nach DIN 4109, Beiblatt 1, sind Dehnungsfugen im Verblendmauerwerk in der Verlngerung der Haustrennfugen bei Doppelhaushlften erforderlich
teme begrenzen zwar die Schalldmmung insgesamt, behindern jedoch nicht die Vorteile des zweischaligen Schalldmm-Systems. Mit zweischaligen Außenwnden kçnnen nicht nur die Mindestanforderungen an den Schallschutz nach DIN 4109, sondern auch die erhçhten Anforderungen nach Beiblatt 2 problemlos erfllt werden.
8
Brandschutz
Bei zweischaligen Außenwnden wird nur die tragende Innenschale brandschutztechnisch beurteilt. Die ußere nichttragende Verblendschale schtzt die innere Schale bei Brandbeanspruchungen von außen und darf nach DIN 4102-4, Abschnitt 4.5. 2. 10, wie eine Putzschicht angesetzt werden. Fr die innenseitig verputzte tragende Schale von zweischaligen Außenwnden drfen daher die Werte fr verputztes Ziegelmauerwerk angesetzt werden. Der Putz ist dabei nur auf der Raumseite, nicht aber zwischen den Schalen erforderlich. ber den aktuellen Stand des Brandschutzes im Mauerwerksbau wurde bereits im MauerwerkKalender 2008 ausfhrlich berichtet [31]. Fr die Wrmedmmung in der Hohlschicht von zweischaligen Außenwnden bei Hochhusern drfen gemß Muster-Hochhaus-Richtlinie vom August 2005 ausschließlich nichtbrennbare Baustoffe verwendet werden [32]. Der Ausschluss brennbarer Baustoffe in den Bauteilen der Außenwand oder vor der Fassade ist erforderlich,
308
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Tabelle 3. Bewertetes Schalldmmmaß R'W,R nach DIN 4109 fr zweischaliges Verblendmauerwerk 11,5 cm, Rohdichteklasse 1,6, Masse m' = 177 kg/m2
1) 2) 3)
Innenschale Wanddicke
Rohdichteklasse tragende Innenschale
mm
Normalmçrtel
Leichtmçrtel
Masse m'1)
R'W,R2)
R'W,R2) 3)
Masse m'1)
R'W,R2)
R'W,R2) 3)
[–]
kg/m2
dB
dB
kg/m2
dB
dB
175 240
0,7 0,7
320 367
55 56
58 59
311 355
55 56
58 59
175 240
0,8 0,8
336 389
56 57
59 60
327 377
55 56
58 59
175 240
0,9 0,9
351 413
57 58
60 61
343 398
56 57
59 60
175 240
1,0 1,0
367 432
57 58
60 61
358 420
56 58
59 61
175 240
1,2 1,2
399 475
58 59
61 62
383 454
57 59
60 62
175 240
1,4 1,4
430 519
58 60
61 63
413 495
58 60
61 63
175 240
1,6 1,6
462 562
59 61
62 64
441 533
58 61
61 64
175 240
1,8 1,8
493 605
60 62
63 65
472 576
60 62
63 65
175 240
2,0 2,0
525 648
61 63
64 66
502 617
60 63
63 66
175 240
2,2 2,2
556 691
61 64
64 67
532 658
61 64
64 67
15 mm Innenputz, m' = 177 kg/m2. Bonus von 5 dB wurde gemß DIN 4109, Beiblatt 1, Abschnitt 10, bercksichtigt. Zuschlag von 3 dB wurde gemß DIN 4109, Beiblatt 1, Abschnitt 10, bercksichtigt.
weil ein Fassadenbrand am Hochhaus wegen der begrenzten Wurfweite der Strahlrohre der Feuerwehr nicht wirksam bekmpft werden kann. Brandereignisse belegen, dass sich schwerentflammbare Baustoffe in mehrschaligen hinterlfteten Fassaden wegen deren Kaminwirkung wie normalentflammbare Baustoffe verhalten kçnnen. Die Anforderung betrifft alle Teile der Außenwnde. Dazu gehçren auch Außenwandverkleidung einschließlich der Unterkonstruktion sowie Blenden, Fensterlden, Jalousien, Fensterrahmen, Sonnenschutzblenden. Aus § 28 Abs. 3 Satz 2 MBO 2002 ergibt sich, dass auch Balkonbekleidungen (Umwehrungen, Sichtblenden oder hnliche Bauteile) Bestandteil der Außenwand sind.
9
Ausfhrung
9.1
Musterflchen
Das Erscheinungsbild von Verblendmauerwerk und dessen Beurteilung sollten Gegenstand des Kaufvertrages sein. Musterflchen stellen ein geeignetes Instrument fr eine qualifizierte Beurteilung des fertigen Verblendmauerwerks hinsichtlich dessen optischer Eigenschaften dar. Als Musterflchen kçnnen bestehende Objekte vereinbart oder auch Referenzfelder an der Baustelle gemauert werden: Im Entwurf zur europischen Mauerwerksnorm EN 1996-2 wurde erstmalig festgelegt, welche Eigenschaften eine Musterflche aufweisen sollte, um die Einheitlichkeit der Ausfhrung bezg-
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
lich Farbe, Oberflche und Fugen einzuschtzen. Dort wird fr die Errichtung einer Musterflche Folgendes gefordert: • Musterflchen sollten so errichtet werden, dass mindestens 1 m2 der Flche des Außenmauerwerks oder der Außenflche von wenigstens 100 Mauersteinen zu sehen sind; es gilt der kleinere Wert. • Die Steine sollten so ausgewhlt werden, dass sie die durchschnittliche Qualitt der gesamten Lieferung reprsentieren. Die Beurteilung der Optik von Sichtmauerwerk darf nicht aus unmittelbarer Nhe erfolgen. Maßgebend fr die Ansehnlichkeit einer Sichtmauerwerksflche ist nicht die Beschaffenheit der einzelnen Steine oder Fugen bei Betrachtung aus nchster Nhe, sondern das Gesamtbild des Fassadenabschnitts bei Betrachtung aus gebrauchsblichen Entfernungen [33].
9.2
Fugenarbeiten
Mit der Neuerscheinung der VOB 2006 sind die vertraglichen Grundlagen fr die Bauleistungen dem heutigen Stand der Technik angepasst worden. Die wichtigste Neuerung bei den Mauerarbeiten betrifft die Verfugung von Verblendmauerwerk. Nach der neuen DIN 18330 [34] stellt nicht mehr wie bisher die nachtrgliche Verfugung, sondern der Fugenglattstrich die Regelausfhrung dar. Im Abschnitt 3.2.5 heißt es: „Verblend- und Sichtmauerwerk sind im Fugenglattstrich auszufhren.“ Die nachtrgliche Verfugung ist weiterhin zulssig, muss jedoch ausdrcklich in der Leistungsbeschreibung vereinbart werden. Die bisherige Regelung, dass dem Reinigungswasser bis 2 % Volumenanteile Salzsure zugesetzt werden kann, wurde durch den folgenden Satz ersetzt: „Bei nachtrglicher Reinigung drfen dem Reinigungswasser keine Suren zugesetzt werden.“ Damit wurde dem willkrlichen Einsatz von Suren bei der Reinigung von Ziegelfassaden mit einem hohen Potenzial an Folgenschden, wie z. B. Verfrbungen und Ausblhungen, ein Riegel vorgeschoben. Die neue Regelung bedeutet, dass eine obligatorische Fassadenreinigung im Zuge der nachtrglichen Verfugung mit Sure nicht mehr zulssig ist. Wenn sich jedoch nach der Fertigstellung eines Verblendmauerwerks Ablagerungen auf der Mauerwerksoberflche in Form von ge-
309
hrtetem Mçrtel oder Verfrbungen zeigen sollen, so ist eine Fassadenreinigung mit einem geeigneten chemischen Reinigungsmittel unverzichtbar. Wichtig ist dabei, dass in Abstimmung mit dem Stein- und Mçrtelhersteller ein Reinigungsmittel verwendet wird, welches keine neuen, irreversiblen Verfrbungen an der Fassade hervorruft. Die Eignung eines Reinigungsmittels sollte daher stets vorher an einer Musterflche am selben Objekt getestet werden.
9.3
Dehnungsfugen
Um den Auswirkungen von Wrme- und Feuchtedehnung, Kriechen und Durchbiegung und den mçglichen Auswirkungen von durch senkrechte oder seitliche Belastung verursachten internen Spannungen Rechnung zu tragen, sollten senkrechte und waagerechte Dehnungsfugen im Verblendmauerwerk zur Vermeidung von Rissbildungen angeordnet werden [35]. Die Ausbildung der Dehnungsfugen sollte ermçglichen, dass sowohl reversible als auch irreversible Formnderungen aufgenommen werden kçnnen, ohne Schden am Mauerwerk zu verursachen. Bei der Festlegung der horizontalen Abstnde zwischen senkrechten Dehnungsfugen im Mauerwerk sollten die Art des Mauerwerks, der Mauersteine und des Mçrtels sowie die besonderen Konstruktionsdetails bercksichtigt werden [36]. Grundstzlich sind in Ziegelverblendschalen von Ein- und Zweifamilienhusern mit Grundrissabmessungen von maximal 12 m keine vertikalen Dehnungsfugen erforderlich. Diese Vorgehensweise ist auch mit den Ausfhrungshinweisen der DIN 1053-1 konform. In einer Kommentierung zur DIN 1053 wird den jahrzehntelangen Erfahrungen mit Ziegelfassaden in Norddeutschland durch Przisierung der Anforderungen zur Tabelle 4. Maximale horizontale Abstnde ‘m zwischen senkrechten Dehnungsfugen in unbewehrten nichttragenden Wnden Art des Mauerwerks
‘m
Ziegelmauerwerk
12
Kalksandsteinmauerwerk
8
Mauerwerk aus Beton (mit Zuschlag) und Betonwerksteinen
6
Porenbetonmauerwerk
6
Natursteinmauerwerk
12
310
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Anordnung von vertikalen Dehnungsfugen Rechnung getragen [37]: „Erfahrungsgemß ist es z. B. bei kleineren Gebudegrundrissen von Einfamilienhusern mit Ziegelverblendschalen und Giebelbreiten bzw. Lngen von 10 bis 12 m nicht erforderlich, besondere Dehnungsfugen vorzusehen“. Nach der Europischen Mauerwerksnorm EC 6 sollen die horizontalen Abstnde zwischen den
senkrechten Dehnungsfugen in nichttragenden Außenwnden die Tabellenwerte nicht berschreiten. Der Abstand der ersten senkrechten Fuge zu einer verformungsbehinderten Wandecke sollte nicht grçßer ‘m =2 sein. Bei langen Mauerwerksscheiben ist die Wandsteifigkeit an der Gebudeecke am grçßten, weil dort zwei Wandscheiben aufeinander treffen. In solchen Fllen ist es ratsam, wenn vertikale Dehnfugen an der Gebudeecke zum Abbau von
Bild 21. Bei diesem Gebude wre der vertikale Riss zu vermeiden gewesen, wenn entweder eine vertikale Dehnungsfuge an der Gebudeecke angeordnet worden wre oder wenn auf den beiden Seiten der Gebudeecke in der Verlngerung der letzten Fensterleibungen zur Gebudeecke jeweils eine vertikale Dehnungsfuge angeordnet worden wre
Bild 22. In der gesamten Sdfassade mit einer Lnge von ber 20 m wurde keine vertikale Dehnungsfuge angeordnet. Als Folge der thermischen Lngennderung der Verblendschale hat sich die gesamte Wandscheibe ber die an der Ecke angeordnete Dehnungsfuge (als Manderfuge) ca. 2 cm ausgedehnt
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk a)
311
b)
Bild 23. a) Die Ausbildung der vertikalen Dehnungsfuge als „Manderfuge“ ist unbedenklich. b) Die Dehnungsfuge ist nach einer sorgfltigen Versiegelung kaum zu identifizieren a)
b)
Bild 24. Die vertikalen Dehnungsfugen im Verblendmauerwerk sollen dauerhaft versiegelt werden; a) mit Kompriband, b) mit Polyurethan oder Polysulfid (besandet)
Zwangspannungen angeordnet werden. Ansonsten besteht die Gefahr, dass sich dort vertikale Risse bilden (Bild 21). Wenn der Abstand der vertikalen Dehnungsfugen 12 m deutlich berschreitet, muss mit Verschiebungen der Verblendschale im Bereich der Dehnungsfugen an der Gebudeecke gerechnet werden (Bild 22). Aus gestalterischen Grnden kçnnen die vertikalen Dehnungsfugen im Verblendmauerwerk dem Fugenverlauf des gewhlten Verbandes angepasst und als sog. „Manderfuge“ ausgefhrt werden (Bild 23). Bei Ziegelverblendschalen reicht eine Dehnungsfugendicke von 1 bis 1,5 cm vçllig aus, wenn die Dehnungsfugenabstnde von etwa 12 m eingehalten werden. Die Dehnungsfugen sind mit geeigneten Dichtungsmaterialien elastisch zu schließen (Bild 24) [38]. Weiterhin ist berall dort eine vertikale Dehnungsfuge erforderlich, wo Bauteile in der Verblendschale mit der tragenden Hintermauerschale
Bild 25. An Konsolankern im tragenden Mauerwerk aufgehngte Fertigteilstrze dienen als Abfangungskonstruktion fr das Verblendmauerwerk oberhalb von ffnungen
312
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 26. Fertigteilstrze und das Brstungsmauerwerk werden durch vertikale Dehnungsfugen vom angrenzenden Mauerwerk getrennt
Bild 27. Unterhalb der Abfangungsebenen im Verblendmauerwerk sind horizontale Dehnungsfugen anzuordnen. Die Dicke richtet sich nach den Abmessungen der verwendeten Konsolstrken (Quelle: Fa. Modersohn)
befestigt werden. Dies kommt sehr hufig z. B. bei Fertigteilstrzen im Verblendmauerwerk vor, die mithilfe von Konsolankern am tragenden Mauerwerk befestigt werden [39]. Horizontale Dehnungsfugen sind unter den Konsolankern zur Abfangung der Verblendschale oder vorspringenden Bauteilen des tragenden Baukçrpers vorzusehen (Bild 27).
der neuen Fassung der DIN 1053-1 nicht mehr enthalten sein. Fr die Sockelabdichtung der zweischaligen Wand wird auf die Abdichtungsnorm DIN 18195-4 verwiesen. Dort wurde in der neuen Fassung aus dem Jahre 2000 die Regelung zur Sockelabdichtung von zweischaligen Wnden neu aufgenommen, dass die Entwsserung oberhalb der Gelndeoberflche erfolgen soll. Bei Entwsserung unterhalb der Gelndeoberflche soll eine Sickerschicht oder Drnage angelegt werden. Es ist im Prinzip richtig, dass in DIN 18195-4 fr die Fußpunktentwsserung oberhalb der Gelndeoberflche keine Hçhenangaben gemacht worden sind. Zugleich beruht die Aufnahme der Mçglichkeit der Entwsserung der Verblendschale unterhalb der Gelndeoberflche weder auf Untersuchungsergebnissen aus Forschung noch auf Praxiserfahrungen. Grundstzlich ist die zitierte Regelung in DIN 18195-4 auch deshalb kritikwrdig, weil sie die Entwsserung am Fußpunkt nicht przisiert. Nach DIN 1053-1 sollen die Entwsserungsçffnungen in der Außenschale auf 20 m2 Wandflche (Fenster und Tren eingerechnet) eine Flche von mindestens 5000 mm2 haben. Diese Forderung der DIN 1053-1 findet in der Ausfhrungspraxis der zweischaligen Außenwnde wegen der umstndlichen Umsetzung so gut wie keine Beachtung. Darber hinaus existieren fr die geforderte Flchengrçße der Entwsserungsçffnungen keine Untersuchungen. Gemß DIN EN ISO 6946 soll die Flche der Entwsserungsçffnungen 500 mm2 je m Lnge Verblendschale betragen. Dies bedeutet, dass bei Verwendung eines Mauersteines mit Dnnformat (DF,
9.4
Sockelabdichtung
Die Aufgabe der Abdichtungsmaßnahmen in und hinter der Verblendschale besteht darin, die Innenbauteile unabhngig von der Wasseraufnahmefhigkeit der Verblendschale vor Feuchtigkeit zu schtzen, denn bei einem aus Mauersteinen und Mçrtel unter Baustellenbedingungen hergestellten Mauerwerk ist stets davon auszugehen, dass die Verblendschale wasserdurchlssig ist. Bei Schlagregen wird die Hauptwassermenge ber die Verblendschale abgewehrt. Auch wird die geringe Wassermenge, die meist bei freistehenden Gebuden an den Wetterseiten durch das Fugennetz in die Hohlschicht eindringen kann, beim Abfließen wieder von der Rckseite der Verblendschale aufgenommen und kapillar an die Mauerwerksoberflche transportiert. Nur in sehr seltenen Fllen kann das durch die Verblendschale durchgeschlagene Regenwasser unten in der Hohlschicht ankommen, sodass dann eine funktionierende Sockelabdichtung notwendig wre. Die bestehende Regelung zur Entwsserung von zweischaligen Außenwnden gemß der Skizze 10 (s. Bild 6) in DIN 1053-1 wird aus den bereits im Abschnitt 2 genannten Grnden in
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
313
240 mm · 115 mm · 52 mm) maximal eine offene Stoßfuge/lfm vorzusehen ist. ber die Entwsserungsçffnungen am Fußpunkt von Verblendschalen tritt, unabhngig von der Lage der Dichtungsbahn und der Mçrtelentfernung in der Lagerfuge, kein Wasser aus (Bild 28). Werden die offenen Stoßfugen jedoch ohne Lftungsgitter ausgefhrt, kçnnen sich Ungeziefer und Muse in der Hohlschicht einnisten, die Wrmdmmung beschdigen und mit ihrem Kot fr Geruchbelstigung sorgen (Bild 29). Fr eine Entwsserung der Verblendschale unterhalb der Gelndeoberflche existieren weder Untersuchungsergebnisse noch Praxiserfahrungen. In Norddeutschland werden die Verblendschalen aus optischen Grnden meist ins Erdreich gefhrt, ohne jedoch eine Entwsserung unterhalb der Gelndeoberflche vorzusehen (Bild 30).
Obwohl ein Austritt von Regenwasser ber die offenen Stoßfugen am Fußpunkt der Verblendschale noch nicht beobachtet worden ist, sieht die DIN 18195-4 eine Entwsserung unterhalb der Gelndeoberflche vor, wenn sie in eine Sickerschicht oder Drnage erfolgt. ffnungen im Verblendmauerwerk unterhalb der Gelndeoberflche kçnnen jedoch eher das ungehinderte Eindringen des Wassers in die Hohlschicht ermçglichen, wenn die Drnage nicht funktioniert bzw. wenn die Funktion mit der Zeit verloren geht (Bild 31). Diese willkrliche Regelung steht auch im Widerspruch zum Grundsatz derselben Norm, dass alle vom Boden berhrten Außenflchen der Umfassungswnde gegen seitliche Feuchtigkeit durch Abdichtungen zu schtzen sind. Da bei einer Anordnung der offenen Stoßfugen im Verblendmauerwerk unterhalb der Gelnde-
a)
b)
Bild 28. ber die offenen Stoßfugen am Fußpunkt des Verblendmauerwerks tritt unabhngig von der Lage der Dichtungsbahn und der Mçrtelschwelle kein Wasser aus; a) ohne Entfernung der Mçrtelschwelle, b) mit Entfernung der Mçrtelschwelle a)
b)
Bild 29. Lftungsgitter bei ansonsten berflssigen Entwsserungsçffnungen am Mauerfuß bewirken wenigstens, dass Muse und Ungeziefer keinen Zutritt in die Hohlschicht finden; a) beim Aufmauern eingesetzt, b) nachtrglich eingesetzt
314
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 30. Stand der Baupraxis in Norddeutschland: Verblendmauerwerk wird ins Erdreich gefhrt, ohne eine Entwsserung unterhalb der Gelndeoberflche vorzusehen
oberflche die Wahrscheinlichkeit eines Wassereintritts in die Konstruktion die Mçglichkeit der Hohlraumentwsserung weit berwiegt, kçnnen offene Stoßfugen im Verblendmauerwerk unterhalb der Gelndeoberflche nicht empfohlen werden. Um eine lckenlose Sockelabdichtung garantieren zu kçnnen, sollte auf den Einbau von mehreren Materialien wegen der Gefahr von Undichtigkeiten im Bereich der bergnge verzichtet werden. Schweißbahnen werden seit vielen Jahren zur Sockelabdichtung von zweischaligen Außenwnden verwendet, sind jedoch als horizontale Abdichtung im Mauerwerk nicht zugelassen (Bild 32). Sie wirken aufgrund der niedrigen Viskositt des Bitumens wie eine zhflssige Schicht und setzen einer langsam wirkenden horizontalen Belastung nur einen geringen Widerstand entgegen. Die geeigneten Materialien fr die waagerechte Abdichtung in und unter den Wnden gemß DIN 18195-4 sind: • Bitumen-Dachbahnen mit Rohfilzeinlage nach DIN 52128 (z. B. R 500), • Bitumen-Dachdichtungsbahnen nach DIN 52130 (z. B. G 200 DD) und • Kunststoff-Dichtungsbahnen nach Tabelle 5, DIN 18195-2. Eine Sockelabdichtung entsprechend dem Aufbau in der Prinzipskizze Bild 33 garantiert einen dauerhaften Schutz gegen Feuchtigkeitseinwirkungen durch Regenwasser. Die Stçße der Abdichtungsbahn unterhalb der Gelndeoberflche mssen verklebt werden.
Bild 31. Ausblhungen am Mauersockel durch aufsteigende Feuchtigkeit im Verblendmauerwerk, da die angelegte Sickerschicht nicht funktioniert hat
Bild 32. Schweißbahnen werden hufig als untere Sockelabdichtung bei zweischaligem Mauerwerk unter die Verblendschale gefhrt, obwohl sie gemß DIN 18195-4 fr horizontale Abdichtung im Mauerwerk nicht zugelassen sind. Abgesehen von einzelnen Ausnahmen sind bisher im Bereich des Verblendmauerwerks keine Schden bekannt geworden
Nach der Europischen Mauerziegelnorm DIN EN 771-1 [40] wird das Verblendmauerwerk nahe der Erdoberflche (etwa zwei Schichten oberhalb und unterhalb), wo Frost und Durchfeuchtung auftreten kçnnen, als Mauerwerk in stark angreifender Umgebung (hçchste Beanspruchung) eingestuft. Insofern sollen fr diesen Bereich nur Baustoffe mit wasserabweisenden Eigenschaften verwendet werden (Klinker). Bei Verwendung von frostbestndigen Verblendziegeln sollte durch Anlegen einer kapillarbrechenden Kiesschicht dafr gesorgt werden, dass das
IV Konstruktion und Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk
315
Bild 33. Sockelabdichtung bei einem nicht unterkellerten zweischaligen Verblendmauerwerk. Offene Stoßfugen unterhalb der Gelndeoberflche kçnnen abweichend von DIN 18195-4 nicht empfohlen werden
Verblendmauerwerk vor Einwirkung der Bodenfeuchtigkeit geschtzt ist. Gemß [41] sollte der Mauersockel bei Kalksandstein- und Betonverblendschalen verputzt werden. Die als Folge der Schlagregenbeanspruchung durch die Verblendschale durchgeschlagene Wassermenge ist aufgrund des zweistufigen Dichtungsprinzips bei zweischaligen Außenwnden sehr gering. Darber hinaus bilden Dichtungsbahnen hinter der Verblendschale bei der Einfhrung in die Lagerfuge unvermeidbar eine leichte oder tiefe Rinne. Ferner wird die Mçrtelschwelle in der zur Entwsserung dienenden Stoßfuge sehr selten bis auf die Dichtungsbahn freigelegt (s. Bild 28 a). Aus diesen Grnden ist nach dem bisherigen Kenntnisstand der Ziegel-
industrie in Norddeutschland ein Wasseraustritt ber die offenen Stoßfugen noch nicht beobachtet worden. Insofern kommt es nicht darauf an, ob die Dichtungsbahn bis zur Vorderkante der Außenschale gefhrt wird oder 1,5 cm hinter der Vorderkante zurckliegt. In Norddeutschland werden Dichtungsbahnen entgegen der Forderung der DIN 1053-1 (Die Dichtungsbahn ist bis zur Wandaußenkante zu fhren) stets etwa 1 bis 1,5 cm hinter der Vorderkante der Verblendschale zurckliegend eingebaut [42].
316
10
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
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[33] Oswald, R.; Abel, R.: Hinzunehmende Unregelmßigkeiten bei Gebuden, 3. Auflage. Vieweg & Sohn , 2005.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
V
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Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung Antonius Busch, Kassel
1
Baumanagement
1.1
Vorbemerkungen
Es ist verstndlich, dass komplexe, arbeitsteilig wirkende Strukturen der Fhrung bedrfen. Diese Fhrung erfordert eine hierarchisch gegliederte Organisation, die wir in der Regel als Projektmanagement und die leitenden Personen an der Spitze darum als Manager bezeichnen. Projektmanagement (PM) ist jedoch als branchenbergreifend zu sehen. Projektmanagement wird mittlerweile in allen Lebensbereichen praktiziert. Deshalb behandelt dieser Beitrag das Baumanagement (BM) als einen komplexen Bereich der Organisation und Fhrung technischer Prozesse, die definierten Bedingungen unterliegen. Baumanagement hat von Projekt zu Projekt unterschiedliche Rahmenbedingungen und ist an die Durchfhrung des eigens gebildeten Produktionsapparates „Planung und Ausfhrung“ oder auch „Entwicklung, Planung, Realisierung und Betrieb“ ausgerichtet. Die Regeln, nach denen sich das BM richtet, sind in ihren Grundstzen immer hnlich, sofern gleichartige Auftragsformen bestehen. So ist das BM im Fall eines Generalbernehmers, eines Generalunternehmers, Einzelvergaben an mehrere Gewerke u. . mit unterschiedlichen Schwerpunkten auszurichten [16].
1.2
diesem Beitrag bedeutet das BM nicht die Stabstelle (nur beratende Funktion) und auch nicht die Projektsteuerung, sondern die Organisation, die in Linienfunktion alle delegierbaren Leistungen des Bauherrn in voller Verantwortung bernimmt. Das setzt voraus, dass der Baumanager der erste Akteur ist, der vom Bauherrn beauftragt wird, damit er entsprechend fr die Zusammensetzung des Planungsteams sorgen kann. Neben der Organisation, der Planung und der berwachung der Planung und deren Akteure unterliegt dem BM auch die Vorbereitung der Ausfhrung, wozu relativ lange Zeit vor der ersten Unternehmerbeauftragung eine Baustellenordnungsplanung sowie die Bewertung und Auswahl von Baumethoden und Ausfhrungsvarianten gehçrt. Unter Planung werden in diesem Beitrag die Leistungen des Ordnungssystems der HOAI mit den Planungsphasen 1 bis 7, also auch die Vorbereitung der Vergabe und die Mitwirkung bei den Vergaben verstanden. Der Planungsablauf hngt direkt von der Ausfhrungsmethode und den darauf folgenden Konsequenzen, wie z. B. Terminen ab. Bei einer z. B. industriellen Vorfertigung der Bauteile ist eine viel intensivere Planungskoordination erforderlich als z. B. bei einer handwerklichen Ausfhrung und somit eine andere Schwerpunktsetzung des BM von Nçten.
Grundlagen
Baumanagement ist fr den reibungslosen Planungs- und Bauablauf, was zu einer wirtschaftlichen und termingerechten Projektrealisation fhrt, notwendig. Dazu zhlt nicht nur die Planung der Ausfhrung, sondern insbesondere auch die Planung der Planung, die leider hufig vernachlssigt wird. Neben der Organisation und Koordination des Planungs- und Bauablaufs und deren Beteiligten ist das BM fr die Handlungsbereiche Termine, Kosten, Qualitten und Quantitten, die je nach Projekt unterschiedliche Gewichtungen erfahren kçnnen, verantwortlich. In
1.3
Baumethoden/Bauverfahren [16]
Bei den Baumethoden wird zwischen dem handwerklichen, industrialisierten und industriellen Bauen unterschieden. Sie lassen sich deutlich an den verschiedenartigen Ablauffolgen zerlegter Arbeitsvorgnge ableiten. Jeden Vorgang kann man grundstzlich in drei Hauptteile zerlegen: Vorbereiten, Herstellen und Zusammenfgen von z. B. Bauteilen. Das handwerkliche Bauen wird durch Handwerker mit Werkzeugen und teils mit Maschinen verrichtet. Beim traditionellen Mauerwerksbau
320
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 1. Die handwerkliche, industrialisierte und industrielle Bauweise [16]
spricht man vom handwerklichen Bauen. Dabei ist die Rede vom Schritt-auf-Schritt-Prinzip. Ein Arbeitsvorgang muss vçllig abgeschlossen sein, um die darauf folgende Arbeit zu verrichten. Es mssen z. B. erst die Wnde mit den entsprechenden Tr- und Fensterçffnungen hergestellt werden, anschließend kann der Fensterbauer die Fenster einbauen. Das handwerkliche Bauen wird von der qualifizierten menschlichen Arbeitskraft bestimmt. Mit Werkzeugen und mechanischen Hilfsmitteln verrichtet der Handwerker Ttigkeiten, zu denen er aufgrund seiner Berufsausbildung befhigt ist. Beim Mauerwerksbau erfolgt keine Toleranzplanung. Abweichungen von geplanten Abmessungen kçnnen beim nchsten Herstellungsvorgang ausgeglichen werden. Die qualitative Beschaffenheit handwerklich gefertigter Bauteile ist von der Fertigkeit der Handwerker abhngig. Vor allem ihr Geschick und ihr Kçnnen bewirken den Wert ihrer Leistung, ergnzt durch Erfahrung, wie man sie blich in vielen Jahren der Berufsausbung erwirbt. Beim industrialisierten Bauen wendet man Techniken an, die durch leistungsfhige mechanische Einrichtungen ermçglicht werden. Dabei sind jedoch auch handwerkliche Arbeitsweisen notwendig. Die Ablauffolge beim industrialisierten Bauen ist durch die Mçglichkeit gekennzeichnet, mehrere Vorgnge gleichzeitig durchzufhren und nur das Zusammenfgen nacheinander vorzunehmen. Mauerwerk kann somit auch als Fer-
tigbauteil realisiert werden. Diese Art von Mauerwerk wurde entwickelt, um mit den andern Bauarten wirtschaftlich und zeittechnisch konkurrieren zu kçnnen. Fertigbauteile aus Mauerwerk kçnnen kostengnstig in Werken, außerhalb der Baustelle hergestellt werden. Durch die Produktion in einem Werk kann von einem nahezu qualitativ perfekten Mauerwerk ausgegangen werden. Bei einer kurzen Bauzeit werden die Fertigbauteile auf die Baustelle geliefert und mithilfe eines Hebezeugs montiert. Durch die Montage auf der Baustelle ist ein geringer Aufwand an die Baustelleneinrichtung gesetzt. Trotz der positiven Merkmale ist das Mauerwerk aus Fertigbauteilen nicht einfach zu planen. Es bedarf u. a. einer Toleranzplanung. Vorraussetzung ist eine exakte Planung ohne nachtrgliche nderungen. Nach DIN 1053 wird das Mauerwerk aus Fertigbauteilen geregelt. Zu den Fertigbauteilen aus Mauerwerk gehçren z. B. Vergusstafeln, Mauertafeln oder Verbundtafeln [15]. Das industrielle Bauen zeichnet sich durch die prinzipiell gleichen Techniken wie das industrialisierte Bauen aus. Vom industriellen Bauen spricht man jedoch erst dann, wenn Gebude oder Bauwerksteile in großer Serie vollstndig mit allen Rohbau- und Ausbauarbeiten, entweder in einem stationren Betrieb vorgefertigt und nur an der Baustelle zusammengefgt oder unter Verwendung vorgefertigter Teile an der Baustelle montiert oder ausgestattet werden.
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
Das Baumanagement hat bei der Organisation von Planung und Ausfhrung von Bauten darauf besonders zu achten, ob die Ausfhrung handwerklich, industrialisiert oder industriell erfolgen wird. Die grundstzlichen Ablufe sind bei den verschiedenen Bauverfahren so sehr unterschiedlich, dass ihre Vernachlssigung bei der Organisation zu Fehlergebnissen fhren muss [16].
1.4
Handlungsbereiche des Baumanagements
Dem Baumanagement obliegt es, die vier Handlungsbereiche Termine, Kosten, Qualitten und Quantitten zu organisieren und zu koordinieren. Je nach Projekt und Projektverlauf werden sie unterschiedlich gewichtet. Dies hat unterschiedliche Grnde. Die Qualitt kann z. B. davon abhngen, ob ein Gebude selbst oder fremd genutzt werden soll. Die Qualitt eines Gebudes hngt nicht nur von der Ausfhrungsqualitt, sondern insbesondere auch von der Planungsqualitt ab. Kosten und Termine werden in immer strkerem Maße nicht nur optimiert sondern auch auf Kosten der Qualitten minimiert. Planungs- und auch Ausfhrungskapazitten sind in der Regel nicht optimal eingesetzt. Es ist Aufgabe des Baumanagements die vier Handlungsbereiche so zu steuern, dass die Ziele des Projektes optimal erreicht werden und u. U. dem Auftraggeber die Grenzen einer nicht mehr vertretbaren Optimierung, z. B. in der Baubegleitenden Planung aufzuzeigen.
1.4.1 Organisation Die Projektorganisation beschreibt das Zusammenfhren, Strukturieren und Dokumentieren der vier Handlungsbereiche. Dabei spielt der In-
321
formationsfluss eine wichtige Rolle. Die Rede ist vom Informationsmanagement, wobei es wichtig ist, Informationen vollstndig an den Empfnger zu senden. Unvollstndige Informationen fhren zu Verstndnisproblemen und Ratlosigkeit. Die Informationen mssen termingerecht beim Empfnger ankommen, um Zeitberschreitungen auszuschließen. Es ist relevant, die Informationen verstndlich zu berliefern. Nicht nur die Sprache spielt eine wichtige Rolle sondern auch das richtige Dateiformat. Das Baumanagement muss den exakten Zeitpunkt fr das berliefern von Informationen festlegen und dafr sorgen, dass der Empfnger die richtige und notwendige Information termingerecht berliefert bekommt. Hilfreich kçnnen sog. Projektkommunikations- und Management (PKMS)-systeme sein. Die Projektorganisation wird in einem Projektoder Organisationshandbuch niedergeschrieben und ist immer fr alle Beteiligten erreichbar. Das Projekthandbuch beinhaltet eine einheitliche Terminologie. Sie beschreibt die Struktur des Projektes, die Aufgaben und Pflichten der Beteiligten. Genauso dient es als Nachschlagewerk mit hilfreichen Adressen, Telefon- und Faxnummern, E-Mail-Adressen usw. Grundstzlich dient das Projekt- oder Organisationshandbuch als Sttze fr die Planungs- und Baubeteiligten und soll die Zusammenarbeit vereinfachen. Fr die Organisation der Planung sind Planungsbesprechungen unerlsslich. Besprechungen mssen gut vorbereitet sein, zeitlich optimiert sein und zielfhrend durchgefhrt werden. Kleine Besprechungsgruppen sind i. d. R. effektiver als große Runden. Den Besprechungsteilnehmern sollten die Besprechungsthemen und die Ziele vorab mit der Einladung zur Besprechung zur Verfgung gestellt bekommen. Besprechungs-
Bild 2. Informationsfluss zwischen Sender und Empfnger [16]
322
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 3. Besprechungsstruktur
termine sollten langfristig (Jour Fixe) festgelegt werden. Es ist ratsam nicht nur den Beginn, sondern auch das Ende einer Besprechung festzulegen, wobei die Dauer von drei Stunden nicht berschritten werden sollte. Die Besprechungen sollten von einem Moderator gefhrt werden, um effektive Entscheidungen hervorzurufen. Zur Handlungsanweisung und Besprechungsdokumentation muss immer ein Protokoll gefhrt werden. Die in Bild 3 dargestellte Besprechungsstruktur hat sich bewhrt. Protokolle mssen inhaltlich kurz gefasst werden, informativ und berschaubar sein. Aus dem Protokoll muss ersichtlicht werden, welche Ttigkeiten von welchem Beteiligten wann erledigt werden mssen. Genauso sollte festgehalten werden welche Probleme entstehen, wenn Vereinbarungen nicht plangemß eingehalten werden. Das verfasste Protokoll muss zeitnah verteilt werden.
Die Kosten sind vom Baumanagement unter Mithilfe aller maßgeblich Beteiligten zu planen, zu kontrollieren und zu steuern. Bei der Planung der Kosten kommen unterschiedliche Ordnungsprinzipien zum Einsatz. Je nach Auftraggeber werden standardisierte Strukturen oder firmeninterne Kostengliederungen angewendet. Als hufigstes Ordnungsprinzip wird das der DIN 276 verwendet. Hier werden die Kosten in folgende Kostenermittlungsphasen unterteilt:
1.4.2 Kosten
1. Ebene
Kostengruppe 300 Bauwerk – Baukonstruktion
2. Ebene
Kostengruppe 330 Außenwnde
3. Ebene
Kostengruppe 331 Tragende Außenwnde
Der Handlungsbereich Kosten nimmt bei vielen Projekten den grçßten Raum ein. Das berschreiten der Kosten wird nicht hingenommen. Es kann zu einem Abbruch des Projekts vor der Realisation fhren oder zu einer Qualittsminderung whrend der Ausfhrung. Fast alle Gerichtsgutachten, die im Institut fr Bauwirtschaft der Universitt Kassel bearbeitet werden, hngen mit dem Thema Kostenberschreitung zusammen. Deshalb reagieren alle am Bau Beteiligten besonders sensibel auf das Thema Kosten.
• • • • •
Kostenrahmen, Kostenschtzung, Kostenberechnung, Kostenanschlag und Kostenfeststellung.
Zusammenhngende Kosten werden in Kostengruppen gegliedert. Die Kostengliederung ist in 3 Ebenen gestaffelt. Die jeweilige Ebene ist durch eine dreistellige Ordnungszahl gekennzeichnet. Fr Mauerarbeiten wre dies beispielhaft:
Die Kostensicherheit hngt insbesondere vom Projektfortschritt ab. Hier ist es die Kunst des Baumanagements mit geeigneten Mitteln in frhen Projektphasen die Baukosten bei Fertigstellung des Projektes zu prognostizieren. Eine be-
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
323
Bild 4. Beeinflussbarkeit der Kosten ber steuernde Eingriffe [21]
sondere Schwierigkeit ergibt sich zwischen den Phasen Kostenberechnung und Kostenanschlag. Hier kommen zum ersten Mal „marktbliche“ Kosten ins Spiel. Nicht nur, dass hier die bisher im Projekt vorgegebenen Ordnungsprinzipien strapaziert werden, es kann auch zu erheblichen Abweichungen zwischen Kostenberechnung und Kostenanschlag fhren, die die Weiterfhrung des Projekts gefhrden. Obwohl jedem bekannt ist, ist doch immer wieder zu betonen, dass die Kostenbeeinflussung whrend der frhen Planungsphasen am hçchsten ist. Neben dem Ermitteln, Kontrollieren und Steuern von Kosten spielt die Wirtschaftlichkeit eines Bauprojekts eine wichtige Rolle. Bauten werden meist errichtet, um aus der Investition Gewinne zu erlangen. Whrend der Bauausfhrung, vor Beginn des Nutzens des Gebudes, erscheint ein Bauprojekt unwirtschaftlich, da die Ausgaben viel zu hoch sind. Die Wirtschaftlichkeit eines Projekts ergibt sich aus dem Verhltnis zwischen Nutzen und Aufwand. Ergibt sich ein hçherer Wert fr den Nutzer, wurde wirtschaftlich geplant. Unter dem Begriff Kosten wird nicht nur die Investition bezeichnet, sondern auch die Folgekosten eines Bauwerks. Dazu ist es notwendig, den ganzen Lebenszyklus des Gebudes zu verstehen. Dazu zhlen der Gebudebetrieb, die
Wartung und die Instandhaltung des Bauwerks. Daraus wird ersichtlich, dass das Kostenmanagement vor der Projektidee beginnt und bis zum Abriss des Gebudes geplant und kontrolliert werden muss [11]. Die berprfung der Wirtschaftlichkeit eines Bauprojekts gehçrt auch zum Aufgabenfeld des Baumanagements.
1.4.3 Qualitten Durch den Werkvertrag sind Planer und Unternehmer (BGB § 631) verpflichtet, das vereinbarte Werk mit Erfolg zu errichten und die Qualitt wie vertraglich festgelegt zu sichern. Qualitt ist der Maßstab fr die Gte eines Werkes oder einer Leistung aus der Sicht des Empfngers, Benutzers oder Verwerters. Das Urteil ber die qualitative Beschaffenheit kommt nur dann richtig zustande, wenn beim Beurteiler die dazu nçtige fachliche Befhigung gegeben ist. Der Begriff Qualitt scheint im Bauwesen etwas schwer zu beschreiben und zu definieren zu sein. Stattdessen werden hufig Fragen nach Einhaltung der einschlgigen Normen, Wahrung der rechtlichen Belange, Einhaltung der veranschlagten Baukosten usw. gestellt. Genauso wie bei der Produktherstellung in der Industrie sind die Herstellung
324
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
und die Qualitt des Produktes nicht nur von der Ausfhrung, sondern auch von der Planung abhngig. Deshalb sollte zwischen den Qualitten der Planung, Ausfhrung und der Qualitt des Bauwerks unterschieden werden. Die Bewertung der Qualitten kann wie folgt beschrieben werden. Es wird zwischen messbaren, zhlbaren, klassifizierbaren und sthetischen Merkmalen differenziert. Unter den messbaren Merkmalen wird z. B. die Berechnungsgenauigkeit bei der Planung der Planung gezhlt. Zu den zhlbaren Merkmalen gehçrt z. B. die Anzahl der Sttzen eines Bauwerks. Die klassifizierbaren Merkmale sind abhngig von den ausfhrenden Unternehmen auf der Baustelle. Die unterschiedlichen Qualittsmerkmale sind nicht auf jedes Bauwerk bertragbar und nicht leicht zu differenzieren, jedoch kann es bei der Beurteilung von Qualitten hilfreich sein. Neben den genannten Merkmalen spielt im Bauwesen die sthetik eine besondere Rolle [16].
1.4.4 Quantitten Der Begriff Quantitten beschreibt die Kapazitten und die Ressourcen, die den Projektablauf beeinflussen. Hauptaugenmerk fllt auf das Personal und die Einsatzmittel wie Gerte und Maschinen. Das Personal und die Einsatzmittel sind notwendig, um die Planung und die Ausfhrung erfolgreich zu erbringen. Die Quantitten haben großen Einfluss auf Zeit, Kosten und Qualitten. Abhngig vom Standort sind vom Baumanagement die Kapazitten zu planen und auf Verfgbarkeit zu prfen. Insbesondere die Organisation der Planungskapazitten wird hufig vernachlssigt, sodass es whrend den Planungsphasen zum Flaschenhalseffekt kommt, d. h. es gibt personelle Engpsse, die zu Behinderungen auf der Baustelle aufgrund fehlender Planungsangaben fhren, was wiederum Verzçgerungen und somit Mehrkosten auslçst. Abhilfe kann eine professionelle Kapazittsplanung durch das Baumanagement fr die Planungsphasen schaffen. Die Kapazittsplanung fr die Ausfhrungsphasen wird in der Regel im Rahmen der Arbeitsvorbereitungen der Unternehmer durchgefhrt.
1.4.5 Termine Fr die Organisation der zeitlichen Ablufe sind sowohl fr die Planung als auch fr die Ausfhrung Termine zu planen. Diese Termine sind zu berwachen, zu korrigieren und wiederum zu planen. Dies kann sehr grob bis hin zu sehr de-
tailliert geschehen. Die Genauigkeit der Terminplanung hngt von der Komplexitt des zu planenden Ablaufs ab. Termine ergeben sich aus Dauern, Abhngigkeiten und evtl. auch aus Kapazitten. Sie kçnnen berechnet, bernommen oder abgeschtzt werden. Die Darstellung der Termine des Planungs- und Bauablaufs erfolgt in sog. Terminplnen. Die Ausgabeform kann in unterschiedlichen Versionen erfolgen. Als Balkenplan (mit und ohne Vernetzung), als Netzplan, als Weg-Zeit-Diagramm und als Liste. Der Softwaremarkt bietet zahlreiche Programme fr die Bearbeitung solcher Termin- und Kapazittsbearbeitungen und -darstellungen an. Grundlage jeder Terminplanung ist die Erstellung einer Terminplanstruktur. Die nachfolgend dargestellte Struktur zeigt die hierarchische Anordnung der zu erstellenden Terminplne einer komplexen Großbaustelle. Sie ist unterteilt in fnf Ebenen, die untereinander verknpft sind. Jede Ebene hat unterschiedliche Adressaten im Planungs- und Bauprozess und wird entsprechend in unterschiedlichen Qualitten und mit unterschiedlichen Inhalten dargestellt. So enthlt der Rahmenterminplan den gesamten Projektablauf, vom Projektstart (z. B. Planungsbeginn) bis zum Projektende (z. B. Inbetriebnahme), und dient als Projektbersicht. In Bereichsterminplnen werden Planungsphasen (z. B. Ausfhrungsplanung oder Ausschreibung und Vergabe) und Abschnitte der Ausfhrung dargestellt (z. B. Gebude, Bauabschnitte oder Ebenen). Die Detailterminplne dienen als zeitliche Vorgaben fr z. B. Vergabeeinheiten (Rohbau, Ausbau, Gebudehlle). Diese drei Ebenen der Terminplanung werden vom Baumanagement erstellt und dienen als Vorgabe fr die weitere detaillierte Terminplanung, die von den Planern und Unternehmern erfolgt und vom Baumanagement auf Einhaltung der Terminziele geprft und in die Terminplanstruktur integriert wird. Zur Erstellung der Bauablauf- und Gewerketerminplne mssen die Planer und Unternehmer vertraglich verpflichtet werden, ebenso zur Anwendung eines kompatiblen Terminplanungsprogramms. Fr Architekten und Ingenieure gilt die Haftpflichtversicherung nicht fr Zeitberschreitung. Durch diese Regelung wird deutlich, wie wichtig es ist definierte Fristen einzuhalten. Der Zeitfaktor spielt beim Bauwesen fr die Planung und fr die Ausfhrung eine fundamentale Rolle. Das Baumanagement trgt die Verantwortung fr die Festsetzung und fr die Einhaltung veranschlagter Fristen, nicht nur fr die Planer sondern auch fr die Unternehmer und Handwerker [16].
Bild 5. Terminstruktur fr die Planung und Realisation
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
325
326
1.5
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Terminmanagement
Bei der Realisierung eines Bauwerks wird – unter der Prmisse die Projektdauer zu verkrzen – versucht, die Planung mçglichst parallel zur Ausfhrung erfolgen zu lassen, was in der Regel zu Behinderungen auf der Baustelle und zu Einbußen bei der Planungsqualitt fhrt. Ein geschicktes Terminmanagement mit der Bercksichtigung ausreichender Pufferzeiten kann hier Abhilfe schaffen. Bei der Betrachtung der Leistungsphase 8 § 15 HOAI, Objektberwachung, findet man unter „besondere Leistungen“ das Aufstellen, berwachen und Fortschreiben von Zeitplnen. Das bedeutet, dass in der Planungs- und Ausfhrungsphase z. B. Projektzeitplne aufgestellt werden, die die Phasen der Planung, des Rohbaus, der Technikmontage, des Ausbaus und der Inbetriebnahme definieren [11].
1.5.1 Terminplanung Fr die Terminplanung spielt die Darstellung der zeitlichen Abhngigkeiten eine wesentliche Rolle. Dabei kçnnen Balkenplne, Netzplne und Liniendiagramme erstellt werden. Die Darstellungsformen von Ablaufplnen sollten berschaubar gestaltet sein. Es muss festgelegt wer-
Bild 6. Beispiel Balkenplan
den, welchen Inhalt der Balkenplan fr die einzelnen Unternehmer aufweisen muss. Der Fensterbauer will z. B. nicht direkt wissen, wann das Fundament betoniert wird. Er interessiert sich eher fr das Gewerk, das direkt vor ihm die Arbeit verrichtet. Die Darstellungsformen der Ablaufplne mssen bestimmte Daten und Informationen beinhalten, wie die Bezeichnung der Ttigkeit, die Bearbeiter, die Dauer, die Anfangsund Endtermine, die Pufferzeiten etc. Balkenplne werden bevorzugt fr Bauvorhaben angewandt. Hierbei beschreibt die senkrechte Achse den Arbeitsvorgang und den Anfangsund Endtermin. Als Arbeitsvorgang kann z. B. die Ausfhrung technischer Anlagen oder die Baugenehmigung stehen. Aus der waagerechten Achse entnimmt man die Dauer der Arbeitsvorgnge. Somit wird die zeitliche Dimension eines Arbeitsvorgangs leicht ersichtlich. Die Zeitachse in der Waagerechten kann in Monate, Wochen oder sogar Tage unterteilt werden. Eine weitere Darstellungsform von terminlichen Ablufen ist der Netzplan. Netzplne werden mittels Feldern und Pfeilen dargestellt, wobei die zeitliche Dimension und dessen Abhngigkeiten zueinander abgebildet werden. Es wird unterschieden nach Ereignis-, Vorgangsknoten- und Vorgangspfeilnetzplnen. Netzplne sind sehr hilfreich in der Terminverfolgung, insbesondere bei
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
327
Bild 7. Beispiel Netzplan
der Darstellung und Beurteilung des kritischen Weges und Beurteilung von gleichfçrmig ablaufenden Planungsphasen, wie z. B. Planlauf der Ausfhrungsplanung oder Ablauf der Ausschreibungen und Vergaben. Bei der terminlichen Darstellung von Bauablufen hat sich der Netzplan jedoch nicht durchgesetzt. Hier greift man weiterhin zurck auf den vernetzten Balkenplan. Liniendiagramme werden bei gleichfçrmig ablaufenden Baumaßnahmen angewandt. In der waagerechten Achse befindet sich der Arbeitsfortschritt, in der vertikalen Achse ist die Zeit abgebildet. Die Abhngigkeit der Arbeitsvorgnge wird im Liniendiagramm nicht effizient dargestellt. Meist werden Liniendiagramme im Tunnel-, Straßen- und Brckenbau angewandt. Beim Hochhausbau mit gleichen Ablufen im Takt ist der Einsatz eines Liniendiagramms ebenfalls sinnvoll, da gleiche Bauablufe wiederholt erbracht werden. Liniendiagramme werden entweder als Volumen-Zeit-Diagramm oder als WegZeit-Diagramm erstellt [21].
1.5.2 Terminkontrolle Je nach Komplexitt eines Planungs- oder Bauablaufes sind regelmßige rechtzeitige Terminkontrollen in definierten Zeitabstnden durchzufhren. Die Sollvorgaben sind auf Abweichun-
gen hin zu prfen und die Ergebnisse entsprechend auf Vernderungen der Planungsziele aufzuzeigen. Kritische Vernderungen sind zu protokollieren und in sog. Ist- und Wird-Zeitplnen zu dokumentieren. Auf diesen Grundlagen kçnnen dann zusammen mit den betroffenen Projektbeteiligten, Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
2
Planung der Planung
2.1
Vorbereitung der Planung
Die Vorbereitung der Planung wird leider in den meisten Planungsprozessen strflich vernachlssigt. Sie hat nicht den Stellenwert wie die Vorbereitung der Ausfhrung. Ganze Abteilungen (AV, Arbeitsvorbreitungen) beschftigen sich mit der Optimierung von Bauablaufprozessen. In den Planungsphasen wird eine Planungsvorbereitung oftmals aus Kostengrnden nicht bercksichtigt, obwohl es bekannt ist, dass die Ausfhrungsqualitt von der Planungsqualitt abhngt und dass eine optimale Planung der Planung Voraussetzung fr eine reibungslose Bauausfhrung ist. Es wird sowohl auf eine zeitliche Planung der Planungs- und Planlufe verzichtet, als auch auf eine Planung der Kapazitten (Personal). Ausreichend Zeit fr die Planung muss
328
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
gewhrleistet sein, um z. B. Alternativen zu untersuchen, nderungen zu bercksichtigen, Umplanungen mit allen Beteiligten zu erçrtern, um Konsequenzen aufzeigen zu kçnnen. Stçrungen im Planungsablauf mssen aufgefangen werden kçnnen und Zeitfenster fr Entscheidungen zugeordnet werden, um nur Einiges zu nennen. Die Erfahrung zeigt, dass aufgrund schlecht geplanter Planungsleistungen, die Bearbeitung von Behinderungsanzeigen einen Großteil der Arbeitszeit auf der Baustelle bei der Objektberwachung einnimmt, was wiederum zu Qualittsverlusten am Projekt fhrt. Deshalb ist es unumgnglich zumindest die Planung der Ausfhrungsplanung (Detailplanung) und die Planung der Ausschreibungen und Vergaben im Detail vom Baumanagement zu organisieren und durchzufhren. Bei großen komplexen Bauvorhaben sind alle Planungs- und Genehmigungsphasen entsprechend ihres zeitlichen Ablaufs im Detail zu planen. Dem Baumanagement obliegt dazu die Qualittssicherung der Planung.
2.1.1 Planung der Planungsphasen Die Planung der Leistungsphasen 1 bis 7 nach HOAI, Grundlagenermittlung bis Mitwirkung bei der Vergabe, ist nach den entsprechenden Leistungsbildern (z. B. HOAI oder DVP) vom Baumanagement zu planen und zu steuern. Gravierende Stçrungen im Planungsprozess, die zu Behinderungen auf der Baustelle und somit zu Mehrkosten fhren, resultieren hufig aus fehlerhaften, nicht vollstndig oder zu spt gelieferten Planungsleistungen. Auch die nicht rechtzeitige Beauftragung von Unternehmern und Handwerkern fhrt zu Stçrungen des Bauablaufs und entsprechend zu Mehrkosten. Deshalb wird in diesem Beitrag insbesondere die Planung der Ausfhrungsplanung und die Planung der Ausschreibungen und Vergaben behandelt. Eine Voraussetzung dafr ist beim Planer, die brointerne Planung der Planungsdauern und der Planungskapazitten (Personal).
2.1.2 Ermittlung von Planungsdauern Die zeitliche Dimensionierung von Planungsvorgngen kann eindeutig bestimmt werden, wenn die Ttigkeiten klar beschrieben und definiert sind. Meist basiert die Ermittlung von Planungsdauern auf Schtzungen und Vermutungen. Diese Art von zeitlicher Ermittlung ist fr die Planung der Planung nicht zu empfehlen. Gerade bei der Entwurfsphase erscheint die Ermittlung der Dau-
ern erschwert. Knstlerisch arbeitende Architekten lassen sich ungern unter Zeitdruck stellen, da ihre Kreativitt eingeschrnkt wird [16]. Die Dauern von Planungsleistungen sind abhngig von mehreren Faktoren, wie z. B. von Qualitten, Einsatzmitteln oder sogar von der Psychologie. Je nach dem, wie hoch die Qualitt der Plne sein soll, ndert sich der erforderliche Zeitaufwand. Entwurfszeichnungen z. B. bençtigen nicht den gleichen Zeitaufwand wie Ausfhrungsplne. Einsatzmittel beeinflussen die Dauer von Ttigkeiten, dabei sind zum einen die Anzahl der Personen und ihre Fhigkeiten gemeint und zum anderen die eingesetzten Arbeitsgerte, wie z. B. CAD Programme. Interessant erscheint die Abhngigkeit der Dauer von Planungsleistungen bezogen auf die Psychologie. Menschen kçnnen unter Zeitdruck wesentlich besser arbeiten. Bei Unterforderung nimmt die Leistungsqualitt ab, es wird getrçdelt und nicht effizient gearbeitet. Zu hoher Zeitdruck wirkt sich jedoch negativ auf die Planungsqualitt aus. Es sollte eine gesunde Mitte gefunden werden, um eine optimale Leistungsqualitt zu erbringen [16]. Die Bestimmung von Planungsdauern kann durch eine aufbauende und eine zerlegende Zeitbestimmung erfolgen. Bei der aufbauenden Zeitbestimmung werden Planungsvorgnge in viele Einzelvorgnge unterteilt. Fr die analysierten Einzelvorgnge werden spezifische Dauern und die passenden Kosten ermittelt. Aus der Summe der Einzelvorgangsdauern ergeben sich die Gesamtzeit und gleichzeitig die Gesamtkosten fr die Planungsvorgnge. Anschließend erfolgt eine Gegenberstellung von Planungsaufwand und Ertrag. Um wirtschaftlich zu planen, darf der Aufwand nicht grçßer sein als der Ertrag. Ergibt sich aus der Gegenberstellung ein hçherer Zeitaufwand, so mssen die Dauern fr die Planungsvorgnge reduziert werden. Der Aufwand und die Mitarbeiterkosten sind bei der Gegenberstellung unvernderlich. Um Planungsdauern zu reduzieren, mssen die Anzahl der erforderten Plne minimiert werden [16]. Bei der zerlegten Zeitbestimmung wird von einem festgelegten Ertrag der Zeitaufwand runter berechnet. Der festgelegte Ertrag wird aus der HOAI entnommen, was sich aus dem Vertrag von Architekten und Ingenieuren ergibt. Aus der zerlegten Zeitbestimmung ergibt sich die Dauer fr die Planungsvorgnge. Erfahrungswerte fr die Dauern von Planungsleistungen drfen nur als Grundlage genutzt werden, da jedes Planungsbro Unterschiede aufweist, was z. B. das Personal und die Einsatzmittel betrifft [16].
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
329
Tabelle 1. Durchschnittsdauern fr die Herstellung von Zeichnungen Inhalt
Honorarzone
Lage- und bersichtsplne 1: 500/1: 200 Lage- und bersichtsplne 1: 500/1: 200 Grundrisse 1: 100 Grundrisse 1: 100 Ansichten 1: 100 Schnitte 1: 100 Grundrisse 1: 50 Grundrisse 1: 50 Schnitte 1: 50 Schnitte 1: 50 Details 1: 20 Details 1: 20 Details 1: 1 Gesamtdurchschnitt
2.2
Planung der Ausfhrungsplanung
Nach der Entwurfs- und Genehmigungsplanung erfolgt die detaillierte Ausfhrungsplanung vom Maßstab 1:100 vergrçßert auf den Maßstab 1:50 bis hin zu Details im Maßstab 1:1. Die Ausfhrungsplne und -angaben sind Grundlage fr die Ausfhrung auf der Baustelle. Fehlerhafte oder unvollstndige Angaben fhren zwangsweise zu Stçrungen im Bauablauf. Auch nicht rechtzeitig zur Verfgung gestellte Planungsunterlagen ziehen Behinderungen und i. d. R. Mehrkosten nach sich.
2.2.1 Planungsbeteiligte Neben den planenden Architekten ist eine Vielzahl von Planungsbeteiligten in den Planungsprozess involviert, die vom Baumanagement zu koordinieren sind. Im nachfolgenden Schaubild sind die Beteiligten eines Standardprojektes dargestellt. Die Anzahl und die Qualifikation der Planungsbeteiligten, Planer, Berater, Gutachter und Unternehmer variiert von Projekt zu Projekt. Die Koordination obliegt dem Baumanagement.
2.2.2 Planungskoordination der Ausfhrungsplanung Das nachfolgende Ablaufdiagramm zeigt ein in der Praxis mehrfach erprobtes und bewhrtes Ablaufmodell einer Planung der Ausfhrungsplanung vom Beginn der Planung beim Architekten bis zum Beginn der Ausfhrung auf der Baustelle. Ein Ablauf ist in diesem Fall fr die Erstellung
III IV III IV III IV III IV
Dauer in Stunden DIN A1
DIN A0
8,25 21,16 13,06 41,25 11,62 12,68 13,37 22,84 12,77 18,77 10,45 11,99 9,80
10,10
13,15
25,70
21,67 70,66 18,91 17,33 16,00 39,35 19,64 17,59
der Ausfhrungs- und Detailplne einer Ebene dargestellt. Es handelt sich somit um einen Planungsabschnitt fr ein Geschoss. In diesem Planungsabschnitt wirken sechs Beteiligte mit: Der Architekt als Bereitsteller der Planungsgrundlagen, die Fachplaner, das Baumanagement als Vertreter des Bauherrn, der Tragwerksplaner, der Prfingenieur und der Unternehmer als Empfnger der Planung. Der gesamte Ablauf ist in 13 Planungsschritte unterteilt, wobei festgelegt ist, dass nur nach freigegebenen Phasen (F1) mit der weiteren Planung und (F2) mit der Ausfhrungsvorbereitung begonnen werden darf. 01 Ausfhrungsplanung 1 bergabe der Ausfhrungsplanung des Architekten als Voraussetzung an die Fachplaner; 02 Baurelevante Angaben Eintragung der baurelevanten Angaben der Fachplaner in die Architektenplne, wie z. B. Schlitze, Durchbrche, Einbauteile, Trassen usw. Beginn der Ausfhrungsplanung der Fachgewerke; 03 Ausfhrungsplanung 2 bernahme der baurelevanten Angaben der Fachplaner in die Architektenausfhrungsplanung und Koordinierung der Schlitz- und Durchbruchsplanung. Die Koordinierung erfolgt durch die Architekten; 04 F1 – Freigabe Freigabe der Ausfhrungsunterlagen und bergabe zur weiteren Bearbeitung an die Tragwerks-
330
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 8. Planungsbeteiligte [16]
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
Bild 9. Planlauf der Ausfhrungsplanung
331
332
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
planung, Freigabestempel auf alle freigegebenen Ausfhrungsplne und Planungsunterlagen; 05 Rohbauzeichnungen Erstellen der Schalplne auf der Grundlage der geprften und freigegebenen Ausfhrungsplanung; 06 Prfen Rohbauzeichnungen Prfen der Rohbauzeichnungen auf bereinstimmung mit der Ausfhrungsplanung des Architekten; 07 Prfen Rohbauzeichnungen Prfen der Rohbauzeichnungen auf bereinstimmung mit der Ausfhrungsplanung der Fachplaner; 08 F2 – Freigabe Freigabe der Rohbauzeichnungen fr die Bestellung und Ausfhrung; 09 Bewehrungszeichnungen Erstellen der Bewehrungszeichnungen und der Stahllisten, Abstimmen mit dem Prfstatiker; 10 Prfen Bewehrungszeichnungen Prfen und Freigabe der Bewehrungsplanung. Die Koordination liegt beim TWP;
Bild 10. Relativer Planungsablauf als Balkenplan
11 Planverteilung bergabe der Ausfhrungsplanung, Schal- und Bewehrungsplanung an die Bauleitung, Verteilung der Plne an die Unternehmer; 12 Arbeitsvorbereitung Arbeitsvorbereitung und Disposition der Bewehrung beim Unternehmer; 13 Beginn Ausfhrung Ausfhrungsbeginn nach dem Planlauf der Ausfhrungsplanung. Wird dieser Ablauf in Abstimmung mit den Beteiligten mit entsprechenden Dauern je Planungsschritt versehen, ergibt sich ein relativer Ablauf. Dieser Ablauf wird fr jeden Planungsabschnitt erstellt und mit jeweils einem Starttermin versehen zu einem fixem Planungsablauf. Die Gesamtplanungszeit – wie in diesem Beispiel mit fnf Monaten – ist abhngig von der Optimierung einzelner Planungsphasen und vom Zusammenspiel der Planungsbeteiligten. Zeitpuffer sind entsprechend bercksichtigt und verbergen sich z. B. in dem Vorgang 12 Arbeitsvorbereitung und in den Dauern, die immer auf volle Wochen aufgerundet wurden.
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
2.2.3 Planungskontrolle Die Planungskontrolle bezieht sich auf die Kontrolle der Zeiten, des Informationsflusses und der Planinhalte. Das Baumanagement bernimmt keine Gewhr fr die Planinhalte. Es kann jedoch fr einen optimalen Informationsfluss und durch stichprobenartige berprfung der Planung auf Vollstndigkeit und Plausibilitt zur Planungsqualitt beitragen. Hierbei spielt eine wesentliche Rolle der Informationsfluss, die Planlaufkontrolle und die Organisation von Besprechungen.
2.3
Planung der Ausschreibungen und der Vergaben
Genau so wie das Ablaufschema der Planung der Ausfhrungsplanung ist das nachfolgend dargestellte Ablaufdiagramm ein in der Praxis mehrfach erprobtes und bewhrtes Ablaufmodell fr die Planung der Ausschreibungen und Vergaben vom Beginn der Ausfhrungsplanung beim Architekten bis zum Beginn der Ausfhrung auf der Baustelle. Ein Ablauf ist in diesem Fall fr ein Gewerk (z. B. Mauerarbeiten) bzw. eine Vergabeeinheit (z. B. Rohbau) im Ausschreibungsverlauf dargestellt. In diesem Ausschreibungsverlauf wirken vier Beteiligte mit: Der Architekt als Bereitsteller der Planungsgrundlagen, die Bauleitung, zustndig fr Ausschreibung und Vergabe, das Baumanagement als Vertreter des Bauherrn und Koordinator aller Aktivitten und die zu beauftragende Firma. Der gesamte Ablauf ist in 22 Aktivitten unterteilt. 00 Erstellen der Ausfhrungsplanung Bearbeiten der Ausfhrungsplanung und Erstellen der Ausfhrungs- und Detailzeichnungen (spteste Termine); Die in den Terminplnen dargestellten Fristen stellen die Bearbeitungszeitrume fr die Ausfhrungsplanung dar, jedoch nicht die effektive Bearbeitungszeit. Diese ist von den Planern zu bestimmen; 01 Erstellen der Ausschreibungsplanung Bereitstellen der Planungsunterlagen fr die Erstellung der Ausschreibungsunterlagen als Voraussetzung fr die Erstellung des Leistungsverzeichnisses; 02 Vorgesprch: Abstimmung und Freigabe der Ausschreibungsplanung/Ausfhrungsplanung berprfen und Freigeben der jeweiligen Ausfhrungs-/Ausschreibungsplanung hinsichtlich der Bauherrenbelange durch das Baumanagement;
333
03 Erstellen der Leistungsverzeichnisse Die Erstellung der Leistungsverzeichnisse sowie die Zusammenstellung der Ausschreibungsunterlagen erfolgt von den jeweils zustndigen Fachingenieuren fr die technischen Gewerke und fr die Gewerke des baulichen Ausbaus, Gebudehlle und Außenanlagen durch die Bauleitung; 04 Prfen der Leistungsverzeichnisse Die Leistungsverzeichnisse der Gewerke der technischen Gebudeausrstung werden von den jeweils zustndigen Abteilungen des Bauherrn (Bauabteilung) geprft. Leistungsverzeichnisse der Baugewerke, der Gebudehlle und der Außenanlagen werden vom Baumanagement auf die Einhaltung des Kostenrahmens, auf bereinstimmung mit der Planung und auf Sicherstellung der Qualittsanforderungen des Bauherrn geprft. Die Leistungsverzeichnisse werden – je nach Erfordernis – mit den Architekten, den Fachingenieuren und Gutachtern abgestimmt. Die Koordinierung liegt bei der Bauleitung; 05 Erstellen der Bieterlisten Die Bieterlisten fr die Baugewerke werden von der Bauleitung unter Mitwirkung des Architekten und des Baumanagements zusammengestellt. Die Bieterlisten fr die technischen Gewerke sind von den jeweils zustndigen Fachplanern und dem Baumanagement zusammenzustellen; 06 Prfen der Bieterliste Die zur Angebotsabgabe aufzufordernden Firmen werden von der Vergabekommission unter Leitung des Baumanagements festgelegt; 07 Erstellen der Vergabe- und Vertragsunterlagen Zusammenstellen der Vergabe- und Vertragsunterlagen bestehend aus: – Zustzliche Vertragsbedingungen – Besondere Vertragsbedingungen – Allgemeine technische Vorschriften – Zustzliche technische Vorschriften – Leistungsbeschreibung – Bewerberbedingungen – Anschreiben 08 Prfen der Vergabe- und Vertragsunterlagen Die Vergabe- und Vertragsunterlagen fr die technischen Gewerke werden von den jeweils zustndigen Abteilungen des Bauherrn und dem Baumanagement geprft und freigegeben. Die Vergabe- und Vertragsunterlagen fr die baulichen Gewerke, Gebudehlle und Außenanlagen sind von der Bauabteilung des Bauherrn und dem Baumanagement zu prfen und freizugeben;
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 11. Ausschreibung und Vergabe
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
09 Korrektur der Vergabe- und Vertragsunterlagen Die Verdingungsunterlagen werden nach Erfordernis von den Fachplanern bzw. der Bauleitung korrigiert und ergnzt; 10 Vergabekommission Bieterliste Diese Aktivitt bezeichnet den Zeitraum fr die Sitzung der Vergabekommission, in der der Bieterkreis festgelegt und verabschiedet wird. (Verabschiedung der Bieterliste); 11 Druck und Versand Zeitraum fr die Vervielfltigung der Ausschreibungsunterlagen und Versand an die Bieter. Die Unterlagen sind so zu verteilen bzw. zu verschicken, dass sie den Firmen rechtzeitig zum Beginn der Angebotsfrist vorliegen; 12 Angebotsfrist Bearbeitung des Angebots beim Unternehmer;
Bild 12. Relativer Ablauf Ausschreibung und Vergabe
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13 Erçffnungstermin Die Erçffnungstermine finden in den Rumlichkeiten der Bauabteilung des Bauherrn statt; 14 Auswertung Die Angebote sind formal, rechtlich, technisch und preislich auszuwerten. Die Auswertung der Angebote der technischen Gewerke erfolgt durch die Fachingenieure und die der Baugewerke, Gebudehlle und Außenanlagen durch die Bauleitung. An der fachtechnischen Auswertung sind Fachplaner und Gutachter zu beteiligen; 15 Aufklrung des Angebotsinhaltes / Vergabevorschlag Zeitraum fr die Bietergesprche; Auswertung der Ergebnisse der Gesprche und Ausarbeitung eines Vergabevorschlages; 16 Vorlage des Vergabevorschlags bergabe des Vergabevorschlages an die Mitglieder der Vergabekommission;
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17 Vergabekommission / Zuschlag Sitzung der Vergabekommission im angegebenen Zeitraum; Zustimmung oder Ablehnung des Vergabevorschlags; Bei Ablehnung des Vorschlags wird er neu bearbeitet bzw. berarbeitet. Bei Zustimmung des Vorschlags benachrichtigt ein Mitglied der Vergabekommission den Gewinner und erteilt ihm umgehend den Zuschlag; 18 Auftragsvorbereitung Die schriftlichen Auftrge werden von den Fachplanern bzw. der Bauleitung vorbereitet und dem Baumanagement und der Bauabteilung des Bauherrn vorgelegt. Das Baumanagement prft die Auftragsschreiben und teilt das Ergebnis der Prfung dem Bauherrn mit; 19 Auftragserteilung Der schriftliche Auftrag wird vom Bauherrn erteilt; 20 Baubeginn Theoretischer Ausfhrungsbeginn nach den Terminen des Ausschreibungsverlaufs, in der Regel Beginn der Vorbereitung auf der Baustelle, z. B. Baustelleneinrichtung; 21 Arbeitsvorbereitung / Lieferzeit Erstellen der Werk und Montageplanung; Freigabe der Werk- und Montageplanung durch den zustndigen Fachplaner bzw. den Architekten; Lieferzeit und Fertigung im Werk; 22 Ausfhrung Geplanter Ausfhrungszeitraum auf der Baustelle nach dem Ausschreibungsverlauf. Wird dieser Ablauf in Abstimmung mit den Beteiligten mit entsprechenden Dauern je Aktivitt versehen, ergibt sich ein relativer Ablauf. Dieser Ablauf wird fr jedes Gewerk bzw. jede Vergabeeinheit erstellt und mit jeweils einem Starttermin versehen zu einem fixen Ausschreibungsablauf. Die Gesamtbearbeitungszeit – wie in diesem Beispiel mit sieben Monaten – ist abhngig von der Komplexitt des Gewerks / der Vergabeeinheit. Die Vergabeeinheiten Rohbau oder Fassade bençtigen entsprechend lngere Fristen als Gewerke wie z. B. Maler- oder Putz- und Stuckarbeiten. Zeitpuffer sind entsprechend bercksichtigt und verbergen sich z. B. in dem Vorgang 21 Arbeitsvorbereitung und in den Dauern, die z. T. auf volle Wochen aufgerundet wurden.
2.3.1 Bemusterung Die Bemusterung (Auswahl von Materialien, Objekten und Gegenstnden im Rahmen des Ausschreibungsverfahrens) ist in zeitlicher Hinsicht ein wesentlicher Faktor fr die Terminplanung, der oft vçllig unterschtzt wird. Vor den Auftragsvergaben sind deshalb entsprechende Zeitfenster einzuplanen, in denen das Baumanagement, die zustndigen Planer, die Firmen, die Bauherren und die Nutzer die einzubauenden Materialien, Objekte usw. festlegen. Solche Bemusterungen kçnnen sehr zeitraubend sein. Fr die Bemusterung von Fassaden z. B. kommt es nicht selten vor, dass mehrgeschossige Muster im Maßstab 1:1 erstellt werden mssen.
2.3.2 Kapazittsplanung Neben einer Terminplanung trgt vor allem auch eine Planung der Kapazitten dazu bei, dass es zu keinen Termin- oder Kostenberschreitungen kommt. Termin- oder Kostendruck entsteht, wenn personelle, maschinelle oder materielle Engpsse whrend des Projektablaufs nicht rechtzeitig erkannt werden. Mithilfe einer Kapazittsplanung kçnnen derartige Engpsse bereits in der Planungsphase erkannt und geeignete Maßnahmen gefunden werden. Gleichzeitig sorgt eine Kapazittsplanung fr eine optimale Auslastung der Einsatzmittel, indem Spitzen- und Unterbelastungen ausgeglichen werden. Bei kleinen oder mittelgroßen Projekten ist es oft die Regel, Personalengpsse, die durch eine Anhufung von dringlichen Arbeiten zum Voranschreiten des Bauablaufs entstehen, durch Neueinstellungen entgegenzuwirken. Nicht bercksichtigt wird hierbei der Einarbeitungsaufwand von neuen Angestellten, wodurch zustzlich Kapazitten von bereits versierten Personen in Anspruch genommen werden. Sinnvoller ist es im Vorfeld eine Planung der zur Verfgung stehenden Kapazitten vorzunehmen, um einen reibungslosen Arbeitsablauf garantieren zu kçnnen. Um den Einsatz von Kapazitten planen zu kçnnen, ist es zunchst notwendig festzustellen, welche Kapazitt fr eine geforderte Leistung notwendig ist. Diese kann mithilfe von Kennwerten, die z. B. eine Zeit pro Leistung angibt, ermittelt werden. Gleichzeitig gilt es festzustellen, welche Kapazitten in Form von Personaleinsatz des Auftragnehmers in Relation zu der in Aussicht gestellten Auftragssumme berhaupt mçglich sind. Dies kann anhand der Kostenstruktur des beauftragten Bros oder Unternehmers ermittelt
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
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Bild 13. Personaleinsatz nach dem Bauablauf
Bild 14. Optimierter Personaleinsatz
werden, indem die Auftragssumme in Relation zu den einzusetzenden Mitarbeitern gesetzt wird. Im nchsten Schritt werden die festgestellten Gesamtkapazitten der zeitlichen Verteilung der anfallenden Leistungen hinsichtlich der Projektdauer gegenbergestellt, um Spitzen- und Unterbelastungen erkennen zu kçnnen. Um eine Optimierung der Kapazitten vorzunehmen, ist eine mçglichst gleichmßige und mçglichst hohe Auslastung anzustreben. Die Zeit, die fr die Durchfhrung eines Projekts bençtigt wird, ist immer von den hierfr zur Verfgung stehenden Kapazitten abhngig. Daher sollte vor Beginn eines Projekts feststehen, ob eine Durchfhrung mit einer begrenzt zur Ver-
Bild 15. Flaschenhals verhindert den maximalen Durchlass [3]
fgung stehenden Kapazitt mçglich ist, oder ob fr die Durchfhrung des Projekts mehr Kapazitten bereitgestellt werden mssen. Lsst die Kapazittsplanung erkennen, dass zu bestimmten Zeiten die insgesamt bençtigte Kapazitt nicht vorhanden ist, so stehen dem Projektleiter unterschiedliche Maßnahmen zur Steuerung zur Verfgung. Die einfachste Lçsung ist, zeitlich gleichende Vorgnge so zu verschieben, dass der Arbeitsanfall nacheinander erfolgt. Wenn dies nicht mçglich ist, kann die Dauer fr die Bearbeitung eines Vorgangs verlngert werden, was allerdings zu Konflikten mit dem angesetzten Endtermin fhren kann. Kann der Personaleinsatz nicht erhçht werden, so muss alternativ die tgliche Arbeitszeit erhçht werden, d. h. dass berstunden fr die Mitarbeiter angeordnet werden. Allerdings sind der Verkrzung von Projektzeiten aus technologischen, verfahrenstechnischen oder wirtschaftlichen Grnden Grenzen gesetzt. Bild 16 zeigt den Personaleinsatz nach dem Bauablauf (hell) und nach einer Personaleinsatzplanung (dunkel). Es ist zu erkennen, dass die Parallelitt abnimmt und die gleiche Leistung mit weniger Personal bewltigt werden kann, wenn rechtzeitig der Engpass (Flaschenhals) vom Baumanagement erkannt wird.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 16. Personaleinsatzplanung
3
Planung der Ausfhrung
3.1
Grundlagen der Arbeitsvorbereitung
Die Arbeitsvorbereitung orientiert sich an der Bereitstellung der Planungsunterlagen und den vertraglich vorgegebenen Bauzeiten. Optimalerweise sollte erst aufgrund einer abgeschlossenen und freigegebenen Planung mit der Ausfhrung begonnen werden. Dieses theoretische Modell gelangt jedoch nur selten zur Anwendung. Bei den meisten Projekten luft die Planung parallel zur Ausfhrung. Man spricht von der „Baubegleitenden Planung“. Im Einzelnen wird hier nicht auf die Vor- und Nachteile dieser Planungsart eingegangen. Am Institut fr Bauwirtschaft der Universitt Kassel werden zurzeit mehrere wissenschaftliche Arbeiten zu diesem Thema angefertigt. Ein Problem stellt sich jedoch immer wieder dar, dass der Baufortschritt den Planvorlauf einholt und es somit zu Baustillstnden, Behinderungen und entsprechend zum gestçrten Bauablauf mit allen
Nachteilen kommt. Das Baumanagement ist hier gefordert, um alternative Ablufe zu finden, die den gestçrten Bauablauf umgehen.
3.1.1 Vertragsregelung Sowohl Unternehmer und Handwerker, als auch Planungsbeteiligte schließen mit dem Auftraggeber einen Werkvertrag nach BGB ab. Somit sind die Beteiligten verpflichtet, ihre Leistung mit Erfolg ohne Mngel zu erbringen. Der Werkvertrag regelt auch, dass sich die Unternehmer an die Termine, also an den Baubeginn, Zwischentermine und den Fertigstellungstermin halten mssen. Genauso besagt der Vertrag, dass jeder Unternehmer verpflichtet ist, nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik, die sich als Verkehrssitte beschreiben, das Werk zu verrichten. Nach § 631 BGB ist der Auftragnehmer alleine fr seine Leistungen auf der Baustelle verantwortlich. Jedoch ist jeder Leistungsbereich abhngig von Vor- und Nacharbeiten. Deshalb muss der Baumanager dafr sorgen, dass jede Vorleistung stets wie vertraglich vereinbart, erledigt wird. Mit dieser Voraussetzung kann jeder der am Bau Beteiligten seine vertragliche Leistung ohne Stçrflle der Vorarbeit erbringen [16].
3.1.2 Planung des Bauverfahrens
Bild 17. Baubegleitende Planung
Unter den Bauverfahren versteht man die Arbeitsteilung und die Arbeitsverbindung. Die Arbeitsteilung wird durch eine Berufsdifferenzierung deutlich, der Beruf „Bauhandwerker“ beschreibt mehrere Berufsbilder. Die Berufsbilder werden wiederum in Abhngigkeit von Arbeits-
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
techniken und Materialien unterteilt. Mit der Berufsbezeichnung „Architekt“ kann der Hausarchitekt, der Innenarchitekt oder sogar der Landschaftsarchitekt gemeint sein. Die gleiche Berufsdifferenzierung erfolgt fr die Berufsbezeichnung „Ingenieur“, die Rede kann hier von einem Stahlbau-, einem Tiefbau- oder einem Straßenbauingenieur sein. Die Arbeitsteilung beschreibt die Arbeitszerlegung von einem Arbeitsvorgang, d. h. ein Arbeitsvorgang wird in mehrere Teilvorgnge unterteilt. Rçsel [16] beschreibt die Arbeitsteilung an einem Stahlbetonwerk. Dabei wird von dem Einschaler das Schalen des Betons bernommen. Der Eisenbieger stellt die Bewehrung her, der vom Eisenflechter in die Schalung eingebaut wird. Danach wird der Beton vom Betonbauer gemischt und in die Schalung gefllt. Zuletzt wird der fertige Beton vom Einschaler wieder ausgeschalt. Somit werden fr das Stahlbetonwerk mehrere Bauhandwerker bençtig. Durch die Arbeitsteilung wird eine Produktivittssteigerung und Qualittssteigerung erzielt. Man geht davon aus, dass die jeweilige Leistung des spezialisierten Bauhandwerkes besser ist, als wenn die Ttigkeit von einem einzigen Bauhandwerker, einem „Alleskçnner“, erbracht wird. Der spezielle Bauhand-
Bild 18. Herstellungsvorgang von Mauerarbeiten
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werker verfgt ber gute Kenntnisse, Erfahrungen und Geschick des Leistungsbereichs. Diese Arbeitszerlegung ist stark abhngig von unterschiedlichen und aufeinander folgenden Teilvorgngen. Die unterschiedlichen Teilvorgnge mssen vom Baumanager zusammengehalten werden, um ein einheitliches Ergebnis zu erzielen. Das Zusammenhalten erfolgt durch Koordination, Organisation und Steuerung der Teilvorgnge [16]. Neben der Arbeitsteilung gibt es seit der Industrialisierung die Arbeitsverbindung. Die Arbeitsverbindung erfolgt auf der Grundlage von elektronisch gesteuerten Systemen. Dabei kçnnen unterschiedliche Teilvorgnge in einem einzigen Arbeitsvorgang zusammengefasst werden, wobei dieser von einer Person gesteuert werden kann. Betrachtet man die CAD-Techniken (Computer Aided Design/Drafting) in der Planungs- und Ausfhrungsphase, so wird schnell deutlich, was die Arbeitsverbindung bedeutet. Durch die CAD-Technik verringern sich Personal und Arbeitsvorgnge. Dabei kann die Arbeit schneller verrichtet und jederzeit mit geringem Zeitaufwand verndert werden. Durch die Anwendung von CAD-Techniken kçnnen bei Bedarf Raumflchen und Mengen fr die Leistungsbeschreibung ohne hohen Zeitaufwand berechnet werden.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Auch in der industriellen Fertigung von Bauelementen und Bauteilen werden oft elektronisch gesteuerte Maschinen eingesetzt, die schneller und qualitativ besser arbeiten. Trotz der Arbeitsverbindung muss das Baumanagement bei der Planung und beim Bauablauf Kenntnisse ber die angewandten elektronisch gesteuerten Vorrichtungen haben. Durch die Anwendung der elektronischen Datenverarbeitungssysteme kçnnen sich Planung und Ausfhrung verlngern, da selten einheitliche Systeme genutzt werden. Genauso sollte das Baumanagement wissen, wie hoch die Leistung und die Betriebskosten fr das Einsetzten der Maschinen auf der Baustelle sind [16].
3.1.3 Planung der Baustelleneinrichtung Die Planung der Baustelleneinrichtung ist die Grundlage fr eine effiziente Organisation der Bauarbeiten [11]. Durch die Planung der Baustelleneinrichtung sollte gewhrleistet werden, dass: – ein ungestçrter Bauablauf, egal in welcher Bauphase, gewhrleistet ist, – Materialien gut angeordnet sind, um Transportwege zu minimieren und – alle vorgeschriebenen Grenzen, was Lrm und Staub angeht, eingehalten werden [6]. Hauptschlich dient die Planung der Baustelleneinrichtung zum Schutz aller am Bau Beteiligten. Die Planung der Baustelle setzt sich aus einem Baustellen-Ordnungsplan und aus einem Baustellen-Einrichtungsplan zusammen. Bei grçßeren Bauaufgaben sind beide Plne, also der Baustellen-Ordnungsplan und der -Einrichtungsplan unabdingbar. Bei kleineren Bauaufgaben kçnnen beide Plne in einem berschaubaren Plan vereint werden [11]. Der Baustellen-Ordnungsplan beinhaltet die Bauwerke mit ihren Nebenanlagen. Der Plan gibt Auskunft ber die Beschaffenheit des Baugelndes, Verkehrsverhltnisse, Zufahrt zu dem Baufeld etc. Der Baustellen-Ordnungsplan wird von Arbeitgeberseite definiert und dient als Grundlage fr den Baustellen-Einrichtungsplan. Der Baustellen-Einrichtungsplan beinhaltet alle maschinellen Einrichtungen, Unterknfte, Lagerflchen, Verund Entsorgungseinrichtungen etc. [11].
3.2
Bauablaufplanung
Nach der Vergabe von Bauleistungen erweitern sich die Aufgaben des Baumanagers. Bei der Bauausfhrung nimmt die Anzahl der am Bau Beteiligten zu, gleichzeitig erhçht sich der Bedarf
an Informationsaustausch und Datenbeschaffung. Baubesprechungen sind bei der Bauablaufplanung unabdingbar. Whrend der Bauausfhrung hat das Baumanagement die Aufgabe, die Ablufe der unterschiedlichen Unternehmer und Handwerker zu organisieren. Dabei kommt es nicht nur auf die berwachung der Ttigkeiten der am Bau Beteiligten an, sondern vielmehr auf die Koordination. Die Bauablaufplanung muss vom Baumanager detailliert geplant werden, um das Bauwerk mit Erfolg und geringen Stçrfllen errichten zu kçnnen [11]. Die Bauablaufplanung ermittelt die Dauer von Arbeitsvorgngen mit Abhngigkeiten von Vorund Nacharbeiten. Dabei sollte die Bauablaufplanung sehr frh organisiert werden. Das Erstellen und die berwachung von Bauablaufplnen sind mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden, jedoch sollte auf diese Planung nicht verzichtet werden. Trotz der Wichtigkeit von Ablaufplnen werden sie in der Praxis oftmals nicht ernst genommen. Somit werden die Terminplne zwar erstellt aber nicht aktualisiert und weiter gefhrt [7]. Das Baumanagement als Vertreter des Bauherrn ist verantwortlich fr einen stçrungsfreien Bauablauf, damit die ausfhrenden Firmen ihre Leistung, wie vertraglich vereinbart, erbringen kçnnen. Bei der Bauablaufplanung liegt das Augenmerk des Baumanagements auf dem Einhalten der geplanten Rahmentermine. Die ausfhrenden Firmen jedoch orientieren sich intern ber ihre Ttigkeiten, die sie zeitlich und rumlich organisieren mssen [7].
3.2.1 Ermittlung der Ausfhrungsdauern Bei der Bestimmung von Ausfhrungsdauern sollten keine Schtzungen vorgenommen werden, da diese zu ungenau sind und sich daher nicht eignen. Deshalb sollten die Dauern von Arbeitsvorgngen berechnet werden. Dabei orientiert man sich an Arbeitsschritten, die leicht nachvollzogen werden kçnnen. Aus den Arbeitsschritten werden die Mengen und der Zeitaufwand ermittelt. Die Dauer von Bauleistungen wird von Herstellmethoden und von den Einsatzmitteln beeinflusst. Unterschieden wird zwischen Maschinenund Handwerksarbeit. Die Dauern der Bauleistungen werden auch ber ußere Einflsse, wie z. B. durch Transport- oder Herstellungsdauern, beeinflusst. Die Montage von Mauerwerk als Fertigbauteil weist eine vçllig andere zeitliche Dimension auf, als das handwerkliche Mauern auf der Baustelle. Vorbereitung und Lieferzeiten be-
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
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Bild 19. Arbeitspakete [5]
eintrchtigen die Dauern von Arbeitsvorgngen ebenso wie die Abbinde- und Trockenzeiten auf der Baustelle. Aus der REFA und aus der Kalkulationsliteratur kçnnen die Dauern von Bauleistungen entnommen werden [11]. Wie im Abschnitt 3.1.2 Planung des Bauverfahrens beschrieben, kçnnen Arbeitsvorgnge in Teilleistungen gegliedert werden. Nach der Untergliederung werden die Mengeneinheiten zu den Teilleistungen ermittelt, parallel dazu verluft die Ermittlung der Einzelkosten der Teilleistungen. Pro Mengeneinheit werden die Lohn- und Gertekosten kalkuliert. Die Ermittlung der Lohn- und Gertekosten berechnet man ber die Aufwands- und Leistungswerte. Bei Arbeiten mit hohem Gerteaufwand ermittelt man den Leistungswert. Die Werte fr den Aufwands- und Leistungswert sind immer an die Baumaßnahmen anzupassen [5]. Aufwandswert = Arbeitsstunden (h) / Mengeneinheit (m±, m , t) Leistungswert = Ausgefhrte Menge (m±, m , t) / Zeiteinheit (h, d) Beispiele fr Aufwandswerte: Mauern von Wnden, d = 24 cm 3,5–4,5 h/m Schalen von Wnden 0,4–1,0 h/m± Betonieren von feingliedrigen Bauteilen 0,8–1,5 h/m
Die Ermittlung von Ausfhrungsdauern im Mauerwerksbau erfolgt in drei Arbeitspaketen. Die Hauptarbeit liegt in dem Vermauern von Steinen oder der Herstellung von Deckenabmauerungen. Als Nebenarbeiten gelten das Herstellen von Mçrtel oder das Einmessen von Wnden. Als dritter Punkt sind zustzliche Arbeiten, wie z. B. Transportarbeiten, zu bercksichtigen [5].
3.2.2 Mngelfeststellung, Mngelbehebung Zu der Leistungsphase 8 nach HOAI gehçrt die berwachung der Mngelbehebung whrend der Bauausfhrung und bei der Abnahme. Bei grçßeren, komplexen Projekten kçnnen mehrere Tausend Mngel auftreten. Bei so einer relativ großen Anzahl von Mngelpunkten ist eine normale Mngelbehebung, wie sie z. B. vom Architekten durchgefhrt werden kann, nicht mehr mçglich. Das Baumanagement bernimmt in so einem Fall das „Mngelmanagement“. Mit „Neuen Medien“ (s. auch Abschn. 3.3.2) werden die Mngel erfasst und dokumentiert, die Unternehmer werden informiert, es erfolgt eine Fristsetzung. Die Mngelbehebung wird vom Baumanagement berwacht, es mssen evtl. Nachfristen gesetzt werden usw. bis hin zur endgltigen Behebung des
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Mangels. Kann ein Mangel nicht behoben werden, wird eine Minderung verhandelt bzw. Schadensersatzansprche geltend gemacht. Dieses Verfahren kostet Zeit und bindet Personal. Es ist eine Aufgabe des Baumanagements.
3.2.3 Tests, Abnahmen und Inbetriebnahmen Bauleistungen, technischen Anlagen, Einrichtungen, etc. sind nach Fertigstellung vom Auftraggeber abzunehmen. Die Abnahme ist ein wesentlicher Meilenstein im Bauablauf. Sie beendet die Herstellung der Arbeiten. Sie begrndet gleichzeitig die Pflicht des Auftraggebers zur Entrichtung der Vergtung. Die Mngelfreiheit der Leistungen wird bescheinigt, die Gefahr geht vom Unternehmer auf den Bauherrn ber, die Schlussrechnung kann erfolgen, es beginnt die Verjhrungsfrist. Diese Phase ist eine der kritischen Momente im Bauablauf und bedarf einer besonderen Aufmerksamkeit. Bisher hat man die Koordination und somit auch das Thema Abnahmen der (Nach-)Unternehmer gern einem Generalunternehmer berlassen. Die Aktualitt zeigt jedoch, dass gerade bei sehr großen Projekten ein Umdenken in der Bauwirtschaft stattfindet. Aktuell werden Milliardenprojekte in „Einzelvergabe“ vergeben. Das heißt der Bauherr beauftragt ein umfassendes Baumanagement oder Construction Management und vergibt mit dessen Hilfe alle Vergabeeinheiten und Gewerke einzeln. Somit obliegt die Organisation der Abnahmen dem Bauherrn. Er delegiert die Leistungen an das Baumanagement. Insbesondere komplexe technische Anlagen kçnnen erst nach einer intensiven Testphase ihren Betrieb aufnehmen und abgenommen werden. Dabei ist es auch erforderlich, dass z. B. Lftungs-, Heizungs- und Klimaanlagen unter „Volllast“ getestet werden. Das heißt, eine Heizungsanlage sollte mçglichst im Winter getestet und einreguliert werden, eine Klimaanlage hingegen im Hochsommer. Ist dieses jedoch nicht mçglich, ist es Aufgabe des Baumanagements alternative Mçglichkeiten zu schaffen, die die Mngelfreiheit der Leistungen gewhrleistet. Solche Tests kçnnen mehrere Monate in Anspruch nehmen, entsprechende Fristen sind in der Bauablaufplanung zu bercksichtigen.
3.3
Leistungskontrolle
Die Leistungskontrolle gehçrt zu den Pflichten des Baumanagements whrend der Bauausfhrung im Rahmen der Bauberwachung. Zur Kon-
trolle baulicher Leistungen mssen diese zunchst erfasst, bewertet, dokumentiert und schließlich abgenommen werden. Als Bewertungsgrundlage dient dem Baumanagement ein Soll-Ist-Abgleich, der auf festgesetzten Qualitten sowie veranschlagten Kosten und Zeiten basiert [9]. Diese Kontrolle von Qualitten, Kosten und Terminen wird z. B. durch das Leistungsbild in § 15 der HOAI detailliert beschrieben. Von insgesamt 9 Leistungsphasen beschreibt die Leistungsphase 8 die berwachung der Ausfhrung eines Bauobjektes. Hierbei zhlt zu den Grundleistungen der Bauberwachung: • berwachen der Ausfhrung des Objekts auf bereinstimmung mit der Baugenehmigung oder Zustimmung, den Ausfhrungsplnen und den Leistungsbeschreibungen sowie mit den anerkannten Regeln der Technik und den einschlgigen Vorschriften. • berwachen der Ausfhrung von Tragwerken nach § 63 Abs. 1 Nr. 1 und 2 auf bereinstimmung mit dem Standsicherheitsnachweis. • Koordinieren der an der Objektberwachung fachlich Beteiligten. • berwachung und Detailkorrektur von Fertigteilen. • Aufstellen und berwachen eines Zeitplans (Balkendiagramm). • Fhren eines Bautagebuchs. • Gemeinsames Aufmaß mit den bauausfhrenden Unternehmen. • Abnahme der Bauleistungen unter Mitwirkung anderer an der Planung und Objektberwachung fachlich Beteiligter unter Feststellung von Mngeln. • Rechnungsprfung. • Kostenfeststellung nach DIN 276 oder dem wohnungsrechtlichen Berechnungsrecht, o. a. • Antrag auf behçrdliche Abnahme und Teilnahme daran. • bergabe des Objekts einschließlich Zusammenstellung und bergabe der erforderlichen Unterlagen, z. B. Bedienungsanleitungen, Prfprotokolle. • Auflisten der Verjhrungsfristen fr Mngelansprche. • berwachen der Beseitigung der bei der Abnahme der Bauleistungen festgestellten Mngel. • Kostenkontrolle durch berprfen der Leistungsabrechnung der bauausfhrenden Unternehmen im Vergleich zu den Vertragspreisen und dem Kostenanschlag.
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
Zu den Grundleistungen kçnnen folgende besondere Leistungen vereinbart werden: • Aufstellen, berwachen und Fortschreiben eines Zahlungsplans. • Aufstellen, berwachen und Fortschreiben von differenzierten Zeit-, Kosten- oder Kapazittsplnen. • Ttigkeit als verantwortlicher Bauleiter, soweit diese Ttigkeit nach jeweiligem Landesrecht ber die Grundleistungen der Leistungsphase 8 hinausgeht. Das Bild der Leistungsphase 8 macht deutlich, dass in dieser Phase der Bauausfhrung ein erhçhter Koordinationsbedarf der Projektbeteiligten und damit auch ein erhçhter Kommunikationsbedarf untereinander bestehen. Gleichzeitig ist in dieser Phase die Anzahl der Personen, die an der Durchfhrung des Bauprojektes beteiligt sind, am grçßten [8].
3.3.1 Herkçmmliche Kontrolle des Bauablaufes Whrend die Planung des Bauablaufs vom Bro aus erfolgen kann, so hat die Kontrolle des Bauablaufs in der Regel vor Ort auf der Baustelle zu erfolgen. Zwar besteht keine stndige Anwesenheitspflicht des Bauleiters, jedoch sind nur gelegentliche Stichproben der Ausfhrung hinsichtlich der Qualitt nicht ausreichend. Ein erfahrener Bauleiter fhrt die Hufigkeit der Kontrollen nach Einschtzung der Qualitt der ausfhrenden Firmen durch. Gerade Bauarbeiten, bei denen ein nachhaltiger Mangel entstehen kçnnte, sind durch den Bauleiter zu berwachen [9, 13]. Ein rationeller Mauerwerksbau erfordert eine sorgfltig geplante Ablauf- und Baustellenorganisation. Hierzu gehçren der richtige Personaleinsatz, die Materialauswahl, die passende rumliche Lagerung des Materials und der effektive Einsatz von Hilfsmitteln fr das Mauern, wie Steinversetzgerte, Mçrtelschlitten etc. Zur Rationalisierung des Mauerwerkbaus wurden die Arbeitsschritte eines Maurers bei der Herstellung einer Wand, bei gleichzeitiger Anpassung des Arbeitsablaufs an die Ergonomie des Maurers, minimiert. Dazu wurden z. B. fr schwere Blocksteine von der Kalksandsteinindustrie Griffhilfen entwickelt, die ein optimales Greifen ermçglichen. Bei Steinen zur Handvermauerung werden je nach Wanddicke unter Beachtung der DIN V 106 Unter- oder Obergriffe an den Stirnseiten sowie Daumenlçcher (Steine zum Verarbeiten mit Versetzgert: Hantierlçcher) angeordnet. Ab
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einem Gewicht der Steine von 25 kg werden Versetzgerte zur Reduzierung der kçrperlichen Beanspruchung sowie zur Verbesserung der Arbeitszeitwerte eingesetzt. Durch die Verwendung großformatiger Kalksandsteine (KS XL) werden deutlich gnstigere Arbeitszeitwerte fr Mauerwerk erzielt, als bei der Verwendung von kleinformatigen und mittelformatigen Steinen (s. beispielhaft Tabellen 2 und 4). Es muss jedoch beachtet werden, dass nicht allein das Format ausschlaggebend ist, sondern der Einfluss des Mçrtels sowie der Arbeitstechnik (Handvermauerung/Versetzgert) eine entscheidende Rolle spielt. Bei Verwendung der in den Tabellen angegebenen Richtzeiten ist deshalb der Arbeitsumfang, auf dem diese basieren, zu bercksichtigen (Tabellen 3 bzw. 5). Die Grundlage fr die Ermittlung von Ausfhrungsdauern einzelner Vorgnge am Bau bilden Arbeitszeitrichtwerte. Diese werden neutral ermittelt und sind von den Bautarifparteien anerkannt [2]. Materialbedarf und erforderliche Arbeitszeitwerte lassen sich theoretisch ermitteln, wobei die Organisation der Baustelle entscheidend fr die bereinstimmung der theoretisch ermittelten Werte mit der Praxis ist [1, 2, 15]. Weitere Rationalisierungsmaßnahmen beim Mauern sind die Anwendung von Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung, von Dnnbettmauerwerk und die Einbindung von Wnden mit Querwnden in Stumpfstoßtechnik. Beim Vermauern ohne Stoßfugenvermçrtelung werden die Mauersteine im Nut-Feder-System so ausgebildet, dass sie mçrtelfrei verzahnt werden kçnnen. Bei der Herstellung von Mauerwerk mit herkçmmlicher 10 bis 12 mm dicker Stoß- und Lagerfuge ist ein Maurer bis zu 55 % der Zeit mit dem Mçrtelauftrag beschftigt. Infolge eines gleichmßigen Mçrtelauftrags mittels Mçrtelschlitten bzw. Plansteinkelle und Reihenverlegung der Steine kann ein Zeitvorteil von bis zu 25 % erzielt werden. Durch die Anwendung des Dnnbettverfahrens ist darber hinaus eine Reduzierung des Mçrtelverbrauchs von 50 l/m bei einer herkçmmlichen Fuge auf 5 l/m bei einer Dnnbettfuge zu erzielen. Ebenso wichtig ist die çrtlich richtige und rechtzeitige Bereitstellung von Mauersteinen und Mçrtel, um bei der Verarbeitung unnçtige Wege und Kçrperdrehungen der Maurer zu vermeiden [15]. Zur Erfassung eines Leistungstandes in Form von verarbeiteten Mengen dient das Aufmaß vor Ort, das in der Regel gemeinsam mit den ausfhrenden Unternehmen durchgefhrt wird und spter auch als Grundlage fr die Abrechnung der er-
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Tabelle 2. Arbeitszeitrichtwerte fr das Vermauern von kleinformatigen KS-R-Steinen mit Normalmçrtel ohne Verwendung eines Versetzgertes [1, 2], gltig in Verbindung mit Tabelle 3
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung Tabelle 3. Arbeitsumfang fr die Verwendung der Arbeitszeitrichtwerte gemß Tabelle 2 fr das Vermauern von kleinformatigen KS-R-Steinen mit Normalmçrtel ohne Verwendung eines Versetzgertes [1, 2]
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Tabelle 4. Arbeitszeitrichtwerte fr das Vermauern von großformatigen KS-XL-Planelementen mit einem Versetzgert und Dnnbettmçrtel [1, 2], gltig in Verbindung mit Tabelle 5
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung Tabelle 5. Arbeitsumfang fr die Verwendung der Arbeitszeitrichtwerte gemß Tabelle 4 fr das Vermauern von großformatigen KS-XL-Planelementen mit einem Versetzgert und Dnnbettmçrtel [1, 2]
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
brachten Leistungen dient. Das Soll wird durch die Ausfhrungsplanung und die Mengenangabe in der Leistungsbeschreibung definiert, die Grundlage fr die Auftragserteilung und Schließung des Bauvertrages war. Der Bauleiter des Auftraggebers prft die Rechnung des Auftragnehmers auf Richtigkeit und bersendet diese bei Korrektheit dem Bauherrn zur berweisung. Bei unterschiedlicher Auffassung kann eine Prfung vor Ort durchgefhrt werden, wobei die Beweispflicht bei dem Auftragnehmer liegt, dass dieser auch tatschlich seine Leistungen wie angegeben erbracht hat. Die Abrechnungsregeln sind in den Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen fr Bauleistungen (ATV) in der VOB Teil C geregelt. Fr Mauerarbeiten sind die ATV in der DIN 18330 geregelt [15]. Zur Bewertung der Qualitt der erbrachten Leistung dienen dem Bauleiter bei einem Vor-OrtVergleich die allgemein anerkannten Regeln der Technik, die Ausfhrungsplanung, die in der Leistungsbeschreibung definierten Qualitten sowie die Vorgaben von Sonderfachleuten. Falls die Kenntnisse des Bauleiters fr die Kontrolle der Qualitten nicht ausreichen, muss ein Fachbauleiter hinzugezogen werden. Dies kann z. B. im Rahmen von Sanierungen von historischen Mauerwerksverbnden der Fall sein. Weicht die Ausfhrung von der vertraglich vereinbarten Leistung ab, so spricht man von einem Ausfhrungsmangel, der durch den Bauleiter dem Auftragnehmer rechtzeitig mitgeteilt werden muss, sodass dieser Gelegenheit hat, den Mangel zu beseitigen. Die Ablauf- und Terminkontrolle erfolgt anhand eines Ablaufdiagramms, aufgrund dessen verschiedene Vorgnge des Bauablaufs Ausfhrungsdauern zugeordnet werden. Die Kombination von Vorgngen und Zeiten stellt die Grundlage fr die Erstellung eines Bauzeitenplans. Der Bauzeitenplan gibt anschaulich wieder, welche Leistungen einzelner Unternehmer einander bedingen oder unabhngig voneinander ausgefhrt werden kçnnen. Darber hinaus wird fr den Bauherrn und fr alle brigen am Bau Beteiligten ersichtlich, an welchen Stellen durch eine Stçrung des Bauablaufs Terminverzçgerungen hervorgerufen werden kçnnen. Neben einer Terminbersicht lsst sich auf der Basis eines Bauzeitenplans ein Zahlungsplan entwickeln, aus dem zu ersehen ist, zu welchem Zeitpunkt die Unternehmer ihre Zahlungen zu erwarten haben. Der Bauleiter hat im Rahmen der berwachung des Bauablaufs eine Koordinationspflicht, d. h. er stimmt die Arbeitsablufe der einzelnen Unternehmen aufeinander ab und sorgt fr die Einhaltung der
Bauzeitenplne. Bei Terminabweichungen muss das Baumanagement in den Bauablauf eingreifen, indem es z. B.: – den entsprechenden Auftragnehmer in Verzug setzt, – terminbeschleunigende Maßnahmen mit dem Auftragnehmer abstimmt (berstunden, Zulagen, hçherer Gerteeinsatz) und – nach alternativen Ausfhrungsmçglichkeiten sucht, die eine Terminbeschleunigung bedeuten (Einsatz von grçßeren Steinformaten und Versetzgerten). Die Kontrolle des Bauablaufs beinhaltet auch dessen Dokumentation. Dies erfolgt in Form eines Bautagebuchs und durch Fotodokumentation. Das Fhren eines Bautagebuchs gehçrt zu den Grundleistungen der Leistungsphase 8 der HOAI. Es sollte in Formblttern gefhrt werden und folgende Eintragungen enthalten: • Objekt, Gewerk, Tagesdatum, Wetter, Temperatur, • Beteiligte Firmen und Personen, Ttigkeiten und Arbeitszeiten, • Baufortschritt und besondere Vorkommnisse, • Ort der Baubesprechung und • Unterschrift des Bauleiters (Baumanagers) [9, 13]. Die Kostenkontrolle ist ein Prozess, der von der Planung bis zur Fertigstellung eines Objekts fortgeschrieben wird. Dabei ist es durchaus mçglich, dass es whrend des Bauablaufs zu Nachtrgen kommt, die die ursprnglich beauftragte Leistung ndern oder erweitern und somit auch die veranschlagten Kosten erhçhen. Gerade bei Sanierungsarbeiten, bei denen im Vorfeld nicht alle Schden ausfindig gemacht werden konnten, da sie z. B. unter Wandverkleidungen verborgen waren, kçnnen bei der letztendlichen Freilegung des Mauerwerks weitere Schden sichtbar werden, die behoben werden mssen. In der Regel werden Nachtrge als Angebote auf der Grundlage des geschlossenen Bauvertrags formuliert. Dabei wird unterschieden zwischen Bauinhaltsnderungen, bei denen etwas anderes ausgefhrt wird als ursprnglich vereinbart, und Bauumstandsnderungen, bei denen zwar ausgefhrt wird was vertraglich vereinbart wurde, aber die Ausfhrungsumstnde sich gendert haben. Nachtrge drfen nur durch den Bauherrn beauftragt werden. Bevor aber die in den Nachtrgen angebotenen Leistungen durch den Bauherrn beauftragt werden, muss durch das Baumanagement geprft werden, ob die Forderungen des Unternehmers gerechtfertigt
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
sind. Er muss feststellen, ob die als Nachtrag angebotenen Leistungen nicht schon im eigentlichen Bauvertrag enthalten sind oder ob die im Nachtrag gelisteten Preise dem Preisniveau des Bauvertrages entsprechen. Hierzu kann vom Baumanagement die Urkalkulation des Auftragnehmers als Grundlage herangezogen werden. Um bei entstehenden Mehrkosten den ursprnglich veranschlagten Kostenrahmen nicht zu berschreiten, besteht fr das Baumanagement und die Planer die Mçglichkeit der Kostensteuerung, indem noch whrend des Bauablaufs bei den Qualitten, Mengen und Ausfhrungszeiten nderungen vorgenommen werden. Ist die Bauleistung vollendet, so erfolgt die Abnahme. Je nachdem wann eine Abnahme stattfindet, spricht man von einer Teil- oder einer Schlussabnahme. Die rechtsverbindliche Abnahme darf nur vom Bauherrn vorgenommen werden. Hierbei wird unterschieden zwischen einer fiktiven Abnahme und einer fçrmlichen Abnahme. Eine fiktive Abnahme ist vollzogen, wenn der Bauherr die Schlussrechnung an den Auftragnehmer anweist oder indem er das Bauwerk nutzt. Bei einer fçrmlichen Abnahme wird eine Begehung des Objekts durch den Bauherrn, vertreten durch das Baumanagement und den Auftragnehmer, im Beisein des Architekten oder Fachingenieurs durchgefhrt. Von der Abnahme wird ein Abnahmeprotokoll erstellt, in dem alle Mngel festgehalten werden. Die Beweislast, dass die Bauleistung vertragsgemß erbracht wurde, liegt vor der Abnahme beim Auftragnehmer. Nach der Abnahme muss der Bauherr beweisen, dass der Mangel durch den Auftragnehmer verursacht wurde. Das Baumanagement fhrt die Abnahme durch. Hierbei wird zusammen mit dem Bauleiter des Auftragnehmers eine Objektbegehung vorgenommen und die erbrachten Leistungen in Hinblick auf technische Mngel abgenommen. Am Ende eines Bauablaufs steht die Objektbergabe [9, 13].
3.3.2 Kontrolle des Bauablaufs mit neuen Medien Durch den vermehrten Einsatz von neuen Medien in Form von Informations- und Kommunikationssystemen (IuK-Systemen) lsst sich die Kommunikation zwischen allen Projektbeteiligten und damit auch der Informationsfluss optimieren. Die neuen zur Verfgung stehenden Medien ermçglichen heute eine derart umfassende Erfassung von Daten whrend des Bauablaufs, wie es bisher nur mit großem zeitlichem Aufwand mçg-
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lich war. Dies erfordert eine entsprechende Verwaltung der Daten, aber auch einen entsprechenden Schutz, gerade wenn es sich um personenbezogene Daten handelt. Eine neue Form der Organisations- und Kommunikationsplattform stellen webbasierte Informationssysteme dar. Sie bieten eine zentrale Datenplattform, die als zugriffsgesteuerte Datenbank fr die Projektkommunikation, die Plankoordination sowie fr den generellen Datenaustausch zwischen den an einem Projekt beteiligten Unternehmen dient. Der Einsatz von webbasierten Informationssystemen kann entscheidend zur Erleichterung der Projektabwicklung, der Prozessoptimierung sowie der Projektdokumentation beitragen. Beispielsweise kçnnen Probleme und Konflikte fr den Bauablauf frhzeitig prognostiziert und erkannt, sowie entsprechende Gegenmaßnahmen initiiert werden, wie z. B. Benachrichtigung der Verantwortlichen durch automatisch generierte Meldungen. Mit einer derartigen Organisations- und Kommunikationsplattform stehen dem Baumanagement whrend der Kontrolle des Bauablaufs smtliche Informationen ortsunabhngig zur Verfgung, die es zur Kontrolle von Qualitten, Terminen und Kosten bençtigt, gleichzeitig kann es auf der Baustelle erhobene Daten wie Mngel, Bautagebcher, Aufmaß und Abnahmen direkt zur Dokumentation des Bauablaufs dem Bauherrn und weiteren Projektbeteiligten zur Verfgung stellen. Zur Gewhrleistung des Datenschutzes kçnnen die Zugriffsrechte auf das Informationssystem personenbezogen vergeben werden. Somit lassen sich bereits whrend der Leistungsphase 8 entscheidende Grundlagen fr die Leistungsphase 9, der Objektbetreuung und Dokumentation ohne einen Mehraufwand erfassen. Die derzeit auf dem Markt befindlichen Systeme zur Objekt- und Baustellenberwachung mit den entsprechenden Dienstleistungen der Anbieter konzentrieren sich vorwiegend auf das Sammeln und Verwalten von Daten des Bauprozesses, gekoppelt mit einer Kommunikations- und Steuerungsmçglichkeit durch das projektierende Bro. Zu den Leistungen entsprechender Anbieter gehçren: • Fotoaufnahmen im RAW-Format (Rohdatenformat) fr Druck oder Internet. • High Definition Video (HDV) netzwerkfhig. • Panoramabilder zur Erfassung rumlicher Zusammenhnge. • Wetterfeste Webcams zur bermittlung von Livebildern der Baustelle ins Internet. Es kçn-
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nen periodisch Bilder gespeichert und fr die Umsetzung eines Zeitrafferfilms verwendet werden. Interaktive Panoramen wodurch der Betrachter die Blickrichtung mithilfe der Maustaste bestimmen kann. Mehrere interaktive Panoramen kçnnen miteinander verknpft werden, sodass virtuelle interaktive Begehungen mçglich sind. Mittels webbasierter Kameras hergestellte Zeitrafferaufnahmen verdichten komplexe Bauprozesse und machen dadurch die Vernderungen in der zeitlichen Abfolge sichtbar. Anschauliche Darstellungen komplexer Immobilien oder Baustellen mithilfe von Plannavigation im Internet. Die Plne eines Objektes sind mit digitalen Diensten wie Fotoalben, Filmen, QTVR (Quick Time Virtual Reality) Panoramen, 360 Panoramabildern oder auch Zeitrafferaufnahmen verknpft. Plannavigationen fhren durch ein Objekt und lassen den Blick aus verschiedenen Standpunkten zu. Immobilien oder Baufortschritte kçnnen anschaulich im Internet dargestellt werden. Die Medien werden in Vollbild-Darstellung eingebunden, die Vernderungen werden anhand einer Zeitlinie dargestellt.
Mit der bestndigen Zunahme der Komplexitt von Bauvorhaben und der damit verbundenen Anzahl von Aufgaben und Projektbeteiligten werden besondere Anforderungen an die Projektorganisation und die Projektkommunikation gestellt. Derzeit wird am Institut fr Bauwirtschaft des Fachbereichs Architektur, Stadt- und Landschaftsplanung der Universitt Kassel ein Forschungsvorhaben zum Thema der Bauabwicklung unter dem Einsatz digitaler Medien durchgefhrt. Das Forschungsvorhaben wird parallel im Rahmen einer Dissertation vertieft. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Objektberwachung mithilfe von digitalen Medien und der hieraus mçglichen Prozessoptimierung des Bauablaufs. Hierbei sollen auf Grundlage der Prinzipien des Lean Construction Management durch die Mçglichkeiten der digitalen Informationserfassung und -verarbeitung whrend der Bauausfhrung die Schnittstellenprozesse zwischen Planer und Ausfhrendem optimiert werden. Angestrebt werden neue Methoden, unter Bercksichtigung der Bedrfnisse der Baubranche, mit denen sich die Kontrolle des Bauablaufs wirtschaftlicher gestalten lsst. Der nchste Schritt der Leistungskontrolle whrend des Bauablauf liegt in dem Abgleich des per Kamera optisch erfassten Baufortschritts als Ist-
Bild 20. Beispiel der Informationserfassung mithilfe von Videokameras und der Informationsbereitstellung fr die Projektbeteiligten [4]
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
Zustand mit dem geplanten Soll-Zustand anhand von virtuellen Gebudemodellen. Unter der Leitung von Motzko [22] wurde 2002 an der Technischen Universitt Darmstadt im Rahmen eines Forschungsprojekts untersucht, inwieweit ein Projektcontrolling durch die Anwendung von Bildinformationssystemen optimiert werden kann. Als Lçsungsansatz konnte ein Verfahren entwickelt werden, das eine genaue Leistungsfeststellung durch die Anwendung von Bildinformationssystemen in Verknpfung mit photogrammetrischen Berechnungsmethoden ermçglicht. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde nachgewiesen, dass durch den Einsatz von Bildinformationssystemen ein Termin- und Kostencontrolling fr den Bereich der Rohbauund Fassadenarbeiten mit zufriedenstellender Genauigkeit ber große rumliche Distanzen mçglich ist. Der Einsatz von Bildinformationssystemen war dem herkçmmlichen Baustellenberichtwesen berlegen, obwohl die Berichte speziell fr die Belange der Baustelle angepasst wurden. Weitere Forschungen gehen in die Richtung der Entwicklung mobiler, funkvernetzter Endgerte, die einen besseren Informationsfluss zwischen Baustelle und Bro ermçglichen sollen. Im Rahmen eines Forschungs-Verbundprojektes des Bundesministeriums fr Bildung und Forschung konnten an der Technischen Universitt Dresden unter Leitung von Schach und Scherer [23] als Prototyp ein elektronisches Bautagebuch in Form einer webbasierten Client-Server-Anwendung mit einem mobilen Client (Personal Digital Assistant) fr die Datenaufnahme auf der Baustelle und einem herkçmmlichen PC fr die Ansicht und den Ausdruck der Daten im Bro entwickelt werden. Mit dem elektronischen Bautagebuch kann das Unternehmen seine Daten intern erheben, verwalten und ablegen und zustzlich diese Daten ber einen projektbezogenen Webserver auch anderen Projektbeteiligten zur Verfgung stellen. Das Mngelmanagement ist ein weiterer Teil der Baustellensteuerung mit einem hohen Potenzial zur Reorganisation und Effizienzsteigerung. Aufgabe des Mngelmanagements sind die zeitnahe Erfassung, Verwaltung, Beseitigung und Kontrolle von Mngeln. Prozessanalysen im Rahmen des Forschungsprojektes IuK-System Bau an der Technischen Universitt Dresden in Zusammenarbeit mit dem Bundesministerium fr Bildung und Forschung haben gezeigt, dass ein Mngelmanagement durch den Einsatz mobiler Endgerte effektiver und effizienter gestaltet werden kann. Einerseits liegen Potenziale in der Einbin-
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Bild 21. GPS-Jacke der Firma Interactive Wear [24]
dung eines Mngelmanagement-Tools in Dokumentmanagementlçsungen und der Vermeidung fehleranflliger Datenerfassungen. Andererseits kçnnen den Akteuren durch mobile Informationsund Kommunikationstechnologien Lçsungen bereitgestellt werden, die die Kontrolle und Reaktion fr angezeigte und erkannte Mngel vor Ort ermçglichen und die zeitnahe Kommunikation mit anderen Projektbeteiligten verbessern kçnnen. Eine prototypische Implementierung einer elektronischen Erfassung von Mngeln mit mobilen Endgerten ist im Rahmen des Forschungsprojektes IuK-System Bau ebenfalls bereits umgesetzt worden. Beschreitet man den Weg der Miniaturisierung, wie dies bereits im Bereich der Unterhaltungsindustrie in Kombination mit der Bekleidungsindustrie der Fall ist, so ist auch hier die Integration von digitalen Endgerten in Arbeitskleidung ein viel versprechender Weg. Es wird hiermit sicherlich mçglich sein, zum einen die empfindlichen Endgerte besser gegen Schmutz und Feuchtigkeit zu schtzen und zum anderen digitale Medien besser in einen Arbeitsprozess zu integrieren, da man die Gerte direkt am Kçrper trgt und sie somit jederzeit zur Verfgung stehen. Die Gestaltung der Nutzerschnittstellen hat einen wesentlichen Einfluss auf den Bedienkomfort der Anwendung und bestimmt entscheidend die Akzeptanz des Einsatzes mobiler Endgerte in der Baupraxis. Der Anwender sollte die Benutzeroberflchen effektiv und intuitiv bedienen kçn-
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 22. Optisches Gert, das die Funktion einer Kamera und eines Displays vereint [20]
nen. Bei der Gestaltung der Nutzerschnittstellen ist einerseits die optimale Untersttzung der anwenderspezifischen Arbeitsprozesse auf der Baustelle durch Datenverarbeitungsmethoden zu erreichen und andererseits den Spezifika des mobilen Endgertes, z. B. dem PDA (Personal Digital Assistant), Rechnung zu tragen. Das Ziel ist, Nutzerschnittstellen zu entwickeln, die sich an die jeweilige Arbeitssituation und den Kontext anpassen. Bei der Nutzung auf der Baustelle ist es notwendig, mçglichst preiswerte Endgerte einer breiten Masse von Nutzern verfgbar zu machen, die mit einfachen Mitteln zielgerichtete Informationen bereitgestellt bekommen bzw. Informationen vor Ort aufnehmen kçnnen. MOBIKO (Mobile Kooperation im Bauwesen durch drahtlose Kommunikationstechniken) ist eines der sechs Leitprojekte von MobilMedia, einer mit mehr als 15 Mio. Euro gefçrderten Initiative des Bundesministeriums fr Wirtschaft und Arbeit. Sie untersttzt engagierte Unternehmen darin, mobile Anwendungen zu entwickeln, zu erproben und zu vermarkten. Das Projekt entwickelt und demonstriert mobile Dienste fr die Bauindustrie. Ziel ist die Fçrderung mobiler Zusammenarbeit sowie die Untersttzung der Kernprozesse auf Baustellen mit drahtlosen Kommunikationssystemen. Die Bauabnahme soll mithilfe von Positionierungsverfahren erfolgen, indem das System den Anwender zu den einzelnen Abnahmeobjekten fhrt und eine entsprechende Abnahmefrage einblendet. Die Abnahme wird schließlich mit einer digitalen Unterschrift versehen. Die erkannten Mngel kçnnen mit einer Helmkamera dokumentiert werden. Aus den Resultaten der Bauabnahme sollen sich Fortschritt sowie dokumentierte Mngel darstellen lassen. Eine Terminberwachung und ein Soll/Ist-Vergleich untersttzen den Leiter bei der weiteren Planung. Die Erkenntnisse hieraus fließen in die Anfertigung des nchsten Bau-
abnahmeplans ein. Mittels der drahtlosen Kommunikationstechnologie wie GPRS (General Packet Radio Service), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)oder WLAN (Wireless Local Area Network) kann sich unter anderem der Auftraggeber jederzeit ber den aktuellen Stand des Projekts informieren. Die standortbezogenen Dienste des Systems ermçglichen es ihm automatisch die Daten zur besichtigten Baustelle abzurufen. Der MOBIKO-Anwender erfhrt eine schnellere und gesicherte Verfgbarkeit von kostenrelevanten Vor-Ort-Informationen, z. B. Ausknfte ber Bauwerke, Investitionen und Projektentwicklung. Somit soll das System Entscheidungsprozesse verkrzen und Kosten sparen. Der Vorteil des Einsatzes von digitalen Medien zur Abwicklung von Bauvorhaben liegt eindeutig in der Zeitersparnis und in der lckenlosen Dokumentation von Bauvorhaben. Die digitale bertragung von Informationen von der Baustelle oder auch zur Baustelle trgt dazu bei, die Besuche zur berwachung einer Baustelle zu minimieren und somit Zeit und Fahrtkosten einzusparen. Gleichzeitig ist es mçglich, die gesammelte Datenmenge mehreren Projektbeteiligten zeitgleich zugnglich zu machen und somit einen gleichen Informationsstand herbeizufhren. Als hilfreicher Nebeneffekt kçnnen die Daten ber den gesamten Bauablauf archiviert werden und somit direkt zur Objektdokumentation herangezogen werden. Somit wird der Informationsaustausch maximiert, whrend der Verwaltungsaufwand sich nicht erhçht, oder sogar durch den Einsatz eines zentralen passwortgeschtzten Datenpools minimiert werden kann [12].
4
Resmee und Ausblick
Im Rahmen der Projektablaufplanung wird die Planung der Planung in Zukunft einen hçheren Stellenwert erfahren mssen. Der Trend hin zum industrialisierten Bauen, mit vorgefertigten Teilen, die außerhalb der Baustelle hergestellt werden, setzt sich fort. Konnte bei einer handwerklichen Bauweise ein Planungsmangel auf der Baustelle ausgeglichen werden, ist dies bei einer Vorfertigung im Werk nicht mehr mçglich. Ebenso sind die bei einer „Baubegleitenden Planung“ zu erwartenden Stçrungen im Bauablauf nur durch eine optimale Planung der Planung zu unterbinden. Ist dies nicht der Fall, konzentriert sich die Projektbearbeitung auf das Schreiben und
V Terminmanagement im Mauerwerksbau: Planung der Planung und Planung der Ausfhrung
Beantworten von Behinderungs- und Mngelanzeigen und das Bearbeiten von „In-Verzug-Setzungen“. Aufgrund meiner Erfahrung als Gerichtsgutachter muss ich feststellen, dass zunehmend große Baumaßnahmen ein „Nachspiel vor Gericht“ haben, das daraus resultiert, dass dem Baumanagement, insbesondere der Planung der Planung zu wenig Aufmerksamkeit in der Planungsphase gewidmet worden ist. Ein Beispiel: Bei einem Regierungsbauwerk in Berlin kam es aufgrund versptet gelieferter und mangelhafter Planungs- und Vorleistungen zu einer Bauzeitverzçgerung von 25 Wochen. Der Generalunternehmer verfasste 250 Behinderungsanzeigen und machte entsprechend Mehrkosten geltend. Auf eine Planung der Planung wurde vom Bauherrn aus Kostengrnden verzichtet. Die Prozess-, Anwalts- und Gutachterkosten der mittlerweile 8-jhrigen Prozessdauer betragen bisher mehr als eine Millionen Euro. Bezogen auf den Mauerwerksbau werden zuknftige Entwicklungen durch Rationalisierungen, Standardisierungen und Vorfertigungen geprgt sein. Mauerroboter werden bereits eingesetzt. Durch den Mauerroboter werden derzeit bliche Handwerksarbeiten ersetzt werden. Das System wird nicht nur eigenstndig montieren und mauern kçnnen, sondern sogar einen Teil der Gebudeplanung bernehmen. Derzeit kann ein Montageroboter bis zu 9 m Reichweite ein Gewicht von 500 kg montieren. Dazu zhlt die Montage von Fertigbauteilen oder Verkleidungselementen. Diese Roboter befinden sich zwar noch in der Entwicklungsphase, es ist jedoch nur eine Frage der Zeit, bis sie bei standardisierten Bauweisen zum Einsatz kommen [5]. Elektronisch gesteuerte Systeme beeinflussen das Terminmanagement im Mauerwerksbau drastisch, da sich die Planung, die Ausschreibung, die Verarbeitung, die Bauleitung etc. ndern werden. Abhngig von den Bauverfahren entwickeln sich unterschiedliche Vorgehensweisen bei der Planung der Planung und der Ausfhrung. Jedes Verfahren weist Vor- und Nachteile auf, die fr jedes Projekt neu bedacht und festgelegt werden mssen. Dabei muss hinterfragt werden, ob die alte Bautechnik des traditionellen Mauerwerkbaus einen anderen EinsatzSchwerpunkt bekommt. Bei der Restaurierung, der Renovierung im Bestand oder von historischer Bausubstanz ist der traditionelle Mauerwerksbau nach wie vor erforderlich. Gut ausgebildetes handwerkliches Personal kombiniert mit neuen Techniken und ein professionelles Baumanagement steht fr die Qualitt im Mauerwerksbau.
5
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Literatur
[1] Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V., Hannover (Hrsg.): Kalksandstein. Die Richtzeiten. Sonderdruck aus Handbuch Arbeitsorganisation Bau, Ausgabe 2004, Stand 2005. [2] Handbuch Arbeitsorganisation Bau / Handbuch der Arbeitszeit-Richtwerte Hochbau, Teil Mauerarbeiten. Zeittechnik-Verlag, Neu-Isenburg. (www.zeittechnik-verlag.de, Zugriff: 15. Juli 2008). [3] Dobler, T.: Baustellenkommunikation in Bild und Ton. Einsatzmçglichkeiten von Lean Construction durch Integration der „Archintra“-Methodik. Dissertation, Universitt Stuttgart, Institut fr Bauwirtschaft, 2008. [4] bausat GmbH, Schellerdamm 22–24, 21079 Hamburg (www.bausat.de, Zugriff: 15. Juli 2008). [5] Flçrke, M.: Verfahrensvergleich im Mauerwerksbau. Diplomarbeit. TU Kassel, Institut fr Bauwirtschaft, 2003. [6] Gçller, C.: Handwerkliches und industrielles Bauen im Betrieb. Baustelleneinrichtung. Seminar BWI, WS04/05. [7] Greiner, Eduard Mayer, Stark: Baubetriebslehre-Projektmanagement. Vieweg, Wiesbaden 2002. [8] HOAI (Fassung 2002): HOAI vom 17. September 1976 (BGBl. I S. 2805) in der Fassung des Gesetzes zur Umstellung von Gesetzen und Verordnungen im Zustndigkeitsbereich des Bundesministeriums fr Wirtschaft und Technologie sowie des Bundesministeriums fr Bildung und Forschung auf Euro (Neuntes EuroEinfhrungsgesetz) vom 10. November 2001 (BGBl. I S. 2992). [9] Hoffstadt, H.; Koppe, B.: Abwicklung von Bauvorhaben. Zeitlicher und organisatorischer Ablauf eines Bauvorhabens von den Grundstcksfragen bis zur Abrechnung. Rudolf Mller, Kçln 6/2002. [10] Kalusche, W.: Projektmanagement fr Bauherrn und Planer. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, Mnchen 2/2005. [11] Kochendçrfer, B.; Liebchen, V.: Bau-Projekt-Management. Grundlagen und Vorgehensweisen. Teubner Verlag, Wiesbaden 3/2007.
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[12] Kooperation in IT – Netzwerken. Tagung Bonn, 11. und 12. April 2002: Bauen mit Computern. VDI-Berichte 1668. VDI Verlag, Dsseldorf 2002.
[19] VOB 2006: Vergabe- und Vertragsordnung fr Bauleistungen, Ausgabe 2006. Hrsg.: DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Beuth Verlag, Berlin 2006.
[13] Rusch, Lars-Phillip: Bauleitung. Birkhuser, Basel 2007.
[20] Wikipedia – the free encyclopedia: http://en. wikipedia.org/wiki/Image:Aimoneyetap.jpg; Zugriff: 15. Juli 2008.
[14] Patzak, G.; Rattay, G.: Projektmanagement. Leitfaden zum Management von Projekten, Portfolios und projektorientierten Unternehmen. Linde, Wien 2/1997. [15] Pfeifer, G.; Ramcke, R.; Achtziger, J.; Zilch, K.: Mauerwerk Atlas. Birkhuser, Basel 2001. [16] Rçsel, W.: Baumanagement. Grundlagen, Technik, Praxis. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg 4/2000.
[21] Wrfele, F.; Bielefeld, B.; Gralla, M.: Bauobjektberwachung. Kosten, Qualitten, Termine, Organisation, Leistungsinhalt, Rechtsgrundlagen, Haftung, Vergtung. Vieweg, Wiesbaden 2007. [22] Heim, M.; Motzko, C.: Neue Methoden des Projektcontrollings unter Anwendung von Bildinformationssystemen. VDI-Berichte 1668. VDI Verlag, Dsseldorf 2002.
[17] Rçsel, W.; Busch, A.: AVA-Handbuch. Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung. Vieweg Verlag, Wiesbaden 6/2008.
[23] Scherer, R. J.: iCSS – Ein integriertes Client-Server-System fr das virtuelle Planungsteam. VDI-Berichte 1668. VDI Verlag, Dsseldorf 2002.
[18] Sting, R.: Vorbereitung und Ablaufkontrolle von Mauerarbeiten. In: Mauerwerk-Kalender 15 (1990), S. 549–579. Schriftleitung P. Funk. Ernst & Sohn, Berlin.
[24] Interactive Wear AG, Petersbrunner Str. 3, 82319 Starnberg (www.interactive-wear.de, Zugriff: 15. Juli 2008).
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Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau Wolf Jeromin, Kçln
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Allgemeines
Gerste sind nicht nur zur Aufnahme der Lasten von Bauteilen erforderlich, sondern wurden schon in alter Zeit zur Besichtigung oder Bearbeitung bestehender Gebude sowohl im ußeren als auch im Inneren genutzt. Die vielfltigen Deckenmalereien des Mittelalters wren ohne Arbeitsgerste nicht denkbar gewesen. ber diese ist nur sehr wenig berliefert. Neben einfachen Leitergersten aus Holz wurden auch Hngekonstruktionen verwendet [1].
Traggerste mssen neben ihrem eigenen Gewicht Lasten aus schweren Bauteilen sicher in den Baugrund einleiten, Hilfs- und Bearbeitungsgerste hingegen werden aufgrund der geringeren Lasten leichter ausgebildet sein. Fr die schwereren Konstruktionen ist die Ableitung von horizontalen Lasten, wie z. B. Wind und Abtriebskrfte, weitaus weniger problematisch als fr die leichteren, die deshalb immer an Gebuden oder in ihnen seitlich durch Befestigungen gehalten werden. Damit sind die prinzipiellen Bedingungen fr Gerste erlutert: – vorbergehende Errichtung, – sichere Lastableitung von Bau- oder Arbeitslasten in vertikaler Richtung und – Standsicherheit auch fr horizontale Lasten zu gewhrleisten.
Bild 1. Hngegerst in der Sixtinischen Kapelle (Handzeichnung 1740/1743) [1]
Gerste dieser Art begleiten aus ihrer Notwendigkeit heraus die Geschichte des Bauens. Konstruktionen in Gebuden verdeutlicht Bild 1, fr Arbeiten an baulichen Anlagen ist Bild 2 typisch. Gerste im Mauerwerksbau unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Bauart und Nutzung nicht wesentlich von Gersten im Stahlbeton- oder Stahlbau bzw. Holzbau. Die notwendige Verankerung des Gerstes am Gebude ist bei Bauwerken aus Mauerwerk wegen verschiedenartiger Steinqualitten, -formen und -dicken als Verankerungsgrund jedoch schwieriger als bei Stahlbeton. Die erforderlichen Verankerungsmittel sind in Abschnitt 4 aufgefhrt. Ein Beispiel fr ein Arbeitsgerst im Mauerwerksbau zeigt Bild 3. Fassadengerste sind Arbeitsgerste an Fassaden, wobei im Mauerwerksbau an Vorsatzschalen nicht verankert werden darf, sondern am dahinter liegenden tragenden Bauteil. Dies gilt in gleicher Weise fr vorgesetzte Fassaden aus Naturstein. Die fr Konstruktion, Berechnung und Ausfhrung von Arbeitsgersten geltenden technischen Regeln sind bisher im nationalen Bereich unterschiedlich in den einzelnen Bundeslndern eingefhrt worden. Technische Regeln (DIN-Normen mit Stand eines Weißdrucks, Richtlinien und gegebenenfalls dazu gehçrende Anwendungs-
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Bild 2. Herkules-Bauwerk in Kassel-Wilhelmshçhe mit Arbeitsgerst (Foto: U. Huster, Kassel)
regeln) werden dann als gltig und verwendbar angesehen, wenn sie durch die jhrlich fortgeschriebene Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen (MLTB) eingefhrt sind. Dies gilt in gleicher Weise fr die die DIN-Normen ablçsenden europischen Normen, die fr Arbeitsgerste bereits verabschiedet wurden und als Weißdrucke den Ersatz fr die nationale Norm darstellen. Der Vollstndigkeit halber werden auch die zuknftigen europischen Regelungen behandelt, um Vernderungen gegenber den national geltenden Regeln aufzuzeigen.
2
Begriffe und Systematik
In Abhngigkeit von Verwendungszweck, Tragsystem, Ausfhrungsart und Funktion lassen sich Arbeits- und Schutzgerste entsprechend der Bilder 4 und 5 begrifflich ordnen.
Bild 3. Arbeitsgerst (Rohrgerst) am Knights Tower auf der Kreuzritterburg Krak des Chevaliers in Syrien (Foto: T. Burkert, Dresden)
– Arbeitsgerste tragen außer den beschftigten Personen und ihren Werkzeugen auch die jeweils fr die Arbeiten unmittelbar erforderlichen Hilfsgerte. Bei Bedarf mssen sie auch als Lagerflchen fr Baustoffe tragfhig sein. – Schutzgerste sichern als Fanggerste Personen gegen Absturz, als Schutzdcher Per-
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
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Bild 4. Begriffe bei Gersten
sonen, Maschinen oder Gerte gegen herabfallende Gegenstnde. Nach der fr Arbeits- und Schutzgerste geltenden technischen Regel [2] werden weitere Begriffe definiert, die bei Traggersten nicht zu finden sind: • Systemgerst: hergestellt aus vorgefertigten Bauteilen, in denen bestimmte Systemmaße durch fest an den Bauteilen angebrachte Verbindungen oder Verbindungsmittel vorbestimmt sind. • Fassadengerst: Standgerst oder Hngegerst mit lngenorientierten Gerstlagen vor Fassaden.
• Tagesgerst: Arbeits- oder Schutzgerst, das bei Aufkommen von Wind mit Geschwindigkeiten von mehr als Strke 6 nach BeaufortSkala verankert, in den Windschatten verfahren oder bei Schichtschluss vçllig oder so weit abgebaut wird, dass keine nennenswerten Windangriffsflchen verbleiben. • Gerstbauteil: zum Aufbau bençtigtes Einzelteil. • Kupplungen, Gerstrohre, Fußplatten und Bohlen (systemunabhngig). • Gerstfeld: im Bereich zwischen den Achsen benachbarter Haupttragglieder ber die gesamte Gersthçhe.
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Bild 5. Unterscheidungskriterien bei Arbeits- und Schutzgersten
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
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Bild 6. bersicht ber Gerstbauteile bei Arbeits- und Fassadengersten [2]
• Belagflche: nutzbare Flche aller Belagteile eines Gerstfeldes einer horizontalen Ebene. • Konsolbelagflche: nutzbare Flche aller Belagteile zwischen zwei benachbarten Konsolen. • Gerstlage: Summe der Belagflchen in einer horizontalen Ebene. • Regelausfhrung: Ausfhrung eines Gersts, fr das der Nachweis der Standsicherheit als erbracht gilt. Sie umfasst den fr die hufigsten Einsatzflle blichen Aufbau (Bild 6). Arbeitsgerste werden je nach flchenbezogener Ersatzlast in Gerstgruppen eingeteilt. Die Zuordnung entsprechend [2] (Tabelle 1) wird ergnzt durch ein Merkheft „Arbeits- und Schutzgerste“ der gewerblichen Berufsgenossenschaften [3].
Tabelle 1. Gerstgruppen bei Arbeitsgersten [2] 1
2
3
4
Gerstgruppe
Mindestbreite der Belagflche2) [m]
Flchenbezogenes Nutzgewicht [kg/m2]
Flchenpressung3)
0,501) 0,601) 0,601) 0,90 0,90 0,90
– 150 200 300 450 600
– – – 500 750 1000
1 2 3 4 5 6 1) 2) 3)
[kg/m2]
Die Bordbrettdicke darf mitgerechnet werden. Die freie Durchgangsbreite muss bei Materiallagerung auf der Belagflche mindestens 0,20 m betragen. Flchenpressung ist hier Nutzgewicht durch dessen tatschliche Grundrissflche.
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Eigenschaften von Arbeits- und Schutzgersten
Die aufzunehmenden Lasten sind im Gegensatz zu denen bei den Traggersten wesentlich geringer, sodass die Bauart sehr viel leichter als fr ein Traggerst ausfllt. Bei Entwicklung eines Arbeits- oder Schutzgersts in die Hçhe ist dann darauf zu achten, dass die Eigengewichtslasten aus dem Gerst aufgenommen werden kçnnen (Bild 6). Es ergeben sich als Randbedingungen: – leichte Bauweise, – schnell und oft montier- und demontierbar, – aufgrund der Verbindungstechnik mit besonderen Imperfektionen behaftet. Neben den genannten charakteristischen Eigenschaften ist das Verhltnis von Eigengewicht zu „Verkehrslast“ ungnstiger als bei Dauerbauwerken und aufgrund der an die jeweilige Nutzung angepassten Verkehrslasten stehen nur sehr geringe Tragreserven zur Verfgung. Bei Dauerbauwerken spielen Konstruktionsverformungen im Hinblick auf die Lasteinleitungen keine oder nur eine untergeordnete Rolle. Aufgrund der besonderen Verbindungstechniken im Gerstbau sind Verformungen jedoch bedeutsam, da die Lasten im Verhltnis zum Eigengewicht
Bild 7. Imperfektionen am Einzelrahmen [4]
wesentlich grçßer sind und nicht immer planmßig eingeleitet werden. Dieser Einfluss darf nicht vernachlssigt werden. Einzelteile von Arbeitsgersten werden wegen der meist geringen Standzeiten relativ hufig eingesetzt und aufgrund der vielfltigen Nutzung und der filigranen Bauweise oft beschdigt. Aus diesem Grund ist bei der Ausfhrung auf Schadstellen besonders zu achten; beschdigte Bauteile drfen nicht weiter verwendet werden. Bei Arbeitsgersten (und auch bei Schutzgersten) ist das Verhltnis zwischen Konstruktionsgewicht und Nutzlasten nicht derart ungnstig wie bei Traggersten. Die Verbindungstechnik fhrt jedoch zu weitaus weicheren Knoten als bei Traggersten. Im Zusammenhang mit der horizontalen Befestigung an Gebuden ergeben sich verhltnismßig große Imperfektionen, die die Traglasten solcher Gerste deutlich herabsetzen. Imperfektionen ergeben sich im Wesentlichen aus – Lageungenauigkeiten bei der Montage, – Fertigungstoleranzen und – Anschlussexzentrizitten. Die Bilder 7 und 8 zeigen am Beispiel einer Fachwerkscheibe [4] verschiedene Arten von Imperfektionen bzw. Toleranzen, die man ber technische Regeln definiert. Man unterscheidet dabei:
Bild 8. Imperfektionen am Rahmensystem [4]
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
361
Bild 9. Außermittigkeiten bei Rohrgerstverbnden [11]
– Koaxialittstoleranz t1 durch Achsenversatz aufgrund von Walztoleranz oder Verbindungsspiel miteinander verbundener Rohre (Steckverbindung), – Rechtwinkligkeitstoleranzen t2 infolge schiefwinkliger Viereckelemente und – Parallelittstoleranz t3, die aus Stablngendifferenzen herrhrt. Unter Anschlussexzentrizitten sind hier Ausmittigkeiten gemeint, die im Zusammenhang mit der Montage von Gerstrohren mit entsprechenden Verbindungselementen entstehen (Bild 9).
4
Standardbauteile und Verbindungstechnik
Standardbauteile bei Arbeitsgersten sind: – Rundhçlzer (Zopfdicke > 8 cm fr Stangengerste, teilweise fr Bock- und Auslegergerste), – Rundrohre fr Rohrgerste in Stahl oder Aluminium, – Fachwerktrger zur Abfangung bei Rohrgersten oder als getypte Ausfertigung bei Wetterschutzkonstruktionen, – Rahmenbauteile (Rahmengerste in Stahl oder Aluminium), – leichte Gerstspindeln, – Belge in Holz (Bohlen und Bretter) und Aluminium.
Die aufgezhlten Standardbauteile werden unterschiedlich miteinander verbunden durch: – Ketten, Drahtbindelitzen, Drahtseile, Gersthalter (Holzgerste), – Kupplungen, – Bolzen, – Gerstknoten spezieller Bauart als Klauen-, Steck-, Keil- und Kippstiftverbindungen, – Kontaktstçße, – Dbel zur Verankerung an Gebuden. Die Merkmale von Stangen-, Bock-, Ausleger-, Konsol-, Hnge- und Trgergersten sind nachfolgend beschrieben. Stangengerste Ein- oder mehrreihige Gerste aus Rundholzstangen, die mit Ketten, Rstdrhten (Drahtbindelitzen), Drahtseilen und Gersthaltern miteinander verbunden werden. Sie sind als Arbeits- und Schutzgerste verwendbar. Die Zopfdicke der Stnder darf 8 cm nicht unterschreiten, die Stnder sind 1 m tief einzugraben oder mit einer Grndungsplatte zu grnden. bergreifungslngen mssen 2 m betragen, die Verbindungen sind mehrfach herzustellen und gegen Verschiebungen zu sichern. Lngsriegel mssen mindestens 11 cm dick sein, die Hçhenabstnde drfen 4 m nicht berschreiten, der unterste Lngsriegel darf 4,50 m ber dem Gerstfußpunkt liegen. Stçße mssen mindestens 1 m bergreifen. In Abhngigkeit von der Gerstgruppe werden Stnder und Querriegelabstnde, die fr Fassadengerste gel-
362
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
ten, unterschiedlich ausgebildet, wobei die Gerstbreite bis 1,50 m und die Gersthçhe bis 25 m betragen darf. Werden grçßere Lasten abgesetzt, wird ein statischer Nachweis erforderlich, ebenso wenn die Gerste mit Planen, Kunststofffolien o. . versehen werden. Gegebenenfalls. ist eine Verringerung der Ankerabstnde erforderlich, die dann auch statisch nachzuweisen sind. Fr Raumgerste sind die Stangengerste nur als Arbeitsgerste geringerer Belastung im geschlossenen Bauwerk zulssig. Die Gersthçhe darf 20 m nicht berschreiten. Stahlrohrgerste (Regelausfhrung fr Fassadengerste) In Abhngigkeit von Gersthçhe und Gerstgruppe sind Stnderabstnde, Lngsriegelabstnde und Querriegelabstnde festzulegen. Die Rohre werden so verbunden, dass nur kleine Außermittigkeiten entstehen und Drehkupplungen nur dort verwendet werden, wo Rohre mit Normalkupplungen nicht angeschlossen werden kçnnen. Rohrstçße sind versetzt anzuordnen und mssen einen Stoßbolzen erhalten, die Lngsriegel sollen mindestens ber zwei Felder durchlaufen. Stçße mssen zug- und druckfest verbunden werden. An jeder Kreuzungsstelle von Stnder und Lngsriegel sind Querriegel anzuordnen. Sie sind mit Kupplungen anzuschließen. Auch hier gilt, dass die vorgegebenen Abstnde nur dann gltig sind, wenn je Gerstfeld eine Gerstlage voll belastet ist und eine Breite von 1 m nicht berschritten wird. Fr grçßere Lasten oder Verkleidung des Gersts mit Planen gelten die gleichen Voraussetzungen wie fr Stangengerste aus Holz. Bock- und Auslegergerste Bei Bockgersten ist der Gerstbelag mittelbar ber Lngs- oder Querriegel oder unmittelbar auf Gerstbçcken ausgelegt. Auslegergerste kragen durch Balkenrundhçlzer oder Stahlprofile als Belagtrger aus dem Bauwerk aus und drfen nur als Arbeitsgerste mit geringerer Belastung und als Schutzgerste verwendet werden. Konsolgerste Konsolgerste sind Gerste, bei denen der Belag auf Konsolen aufliegt. Sie drfen nur als Arbeitsgerste wie Bock- und Auslegergerste verwendet werden. Fr die Konsolen ist immer ein statischer Nachweis erforderlich. Die Befestigungsvorrichtung muss ein unbeabsichtigtes Lçsen der Konsole ausschließen, jede Konsole ist doppelt zu befestigen, jede Befestigung muss fr sich die volle Last tragen kçnnen, der horizontale Abstand
darf 1,50 m nicht berschreiten. Fr den Schornsteinbau gibt es Regelausfhrungen in Holz und Stahl. Die Befestigungen hngen an geschlossenen Drahtseilen oder an Lastçsen. Sie drfen hçchstens mit 1,5 kN/m2 belastet werden. Die auf eine Konsole entfallende Last darf 2 kN nicht berschreiten, um den Schornsteinschaft sind zur Befestigung zwei Drahtseile straff zu legen. Jedes muss die volle Eigen- und Verkehrslast des Gersts tragen kçnnen. Die Drahtseile sind an den Schornsteinecken grundstzlich gegen Abrutschen zu sichern und so zu verlegen, dass sie nicht geknickt oder beschdigt werden kçnnen, und drfen zwischen den Keilen nicht mehr als ein 15tel des Keilabstandes durchhngen. Die Keile sind in ihren Abmessungen genormt. Hnge- und Trgergerste Bei Hngegersten liegt der Belag unmittelbar oder an Zwischenuntersttzungen an aufgehngten Riegeln. Sie drfen nur als Arbeitsgerste mit geringerer Belastbarkeit und als Schutzgerst verwendet werden. Trgergerste sind stets statisch nachzuweisen.
4.1
Gerstkupplungen
Kupplungen (Bild 10) dienen der Befestigung von Gerstrohren in deren Knotenpunkten; sie werden an den Rohren durch Schraubenzug festgeklemmt und tragen durch Reibung. Fr die Beurteilung einer Kupplung sind folgende Faktoren wesentlich: – – – –
das Gewicht, die zulssige Tragkraft, die Handhabung und die robuste Ausfhrung.
Die Kupplungsarten werden entsprechend [6] folgendermaßen unterschieden: – Normalkupplung: Verbindung zweier sich unter 90 kreuzenden Rohre (Bild 11), – Drehkupplung: Verbindung zweier sich unter einem beliebigen Winkel kreuzenden Rohre (Bild 12), – Stoßkupplung: Verbindung zweier in einer Achse liegenden Rohre, die durch Zug, Druck und/oder Biegung beansprucht wird (Bild 13), – Parallelkupplung: Verbindung zweier parallelen Rohre, – Halbkupplung: Verbindung eines Rohrs mit einem anderen Bauteil, beispielsweise einem Blech- oder Walzprofil (Bild 14),
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
Bild 11. Normalkupplung 48/48 (Hnnebeck)
Bild 10. Rohrverbindung mit Kupplung in Ansicht und Schnitt [5]
Bild 12. Drehkupplung 48/48 (Hnnebeck)
Bild 13. Stoßkupplung (Hnnebeck)
Bild 14. Profilkupplung (halbstarr) (Hnnebeck)
363
364
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 15. Reduzierkupplung 42/48 (Hnnebeck)
– Reduzierkupplung: Verbindung zweier Rohre verschiedener Durchmesser oder eines Rohrs mit einem anders profilierten Stab (Bild 15). Reduzierkupplungen sind als Normal-, Dreh-, Stoß- oder Parallelkupplungen mçglich. Am hufigsten Verwendung finden die im Traggerstbau blichen Normal- und Drehkupplungen. Sie drfen bei Bedarf zur Erhçhung der Anschlusskraft auch hintereinander angebracht werden. Im Prinzip stellen die normalen Klemmkupplungen zwei rechtwinklig gekreuzte Schalenpaare dar, die sich schellenartig um die Rohre legen. Die beiden inneren Schellenhlften sind zu einem unverschiebbaren festen Doppelsattelstck vereinigt. Die Kupplungsdeckel werden durch Zwischenglieder mit dem Sattelstck verbunden. Diese Zwischenglieder gleichen auch die unvermeidbaren Maßtoleranzen der Rohrdurchmesser aus. Die grçßte Außermittigkeit des senkrechten vom waagerechten Rohr betrgt 5,5 cm (Mannesmann). Das vorgeschriebene Anzugsmoment an der Schraubenmutter liegt bei 50 Nm (wird zur Einleitung einer Last von mehr als 9 kN eine zweite Kupplung erforderlich, so darf fr diese nachgeschaltete Kupplung mit 6 kN als zulssiger Belastung gerechnet werden, sofern diese Kupplung das Prfzeichen BB (Tabelle 3) aufweist. Das Anzugsmoment von 50 Nm entspricht bei einer Schlssellnge von 25 cm einer Kraft von 200 N, die der Monteur am Schlsselende aufwenden muss. Zur Kontrolle des Schraubenanzugmoments empfiehlt sich die Verwendung von Drehmomentenschlsseln.
Rohrgerste mit Kupplungen werden im Unterschied zu Traggersten in wesentlich grçßerer Vielfalt den Gebudeformen angepasst. Dies bezieht sich nicht nur auf die Regelausfhrung bis 30 m Hçhe, sondern vor allem auf grçßere Hçhen (z. B. bei Kirchtrmen oder Pylonen von Brcken). Dort kommt es infolge der Anpassung an Versprnge und berhnge oft zu Kupplungsanschlssen, die nur noch ber die NormalkraftMomenteninteraktion in ihrem Tragverhalten realistisch abgeschtzt werden kçnnen. Eine umfangreiche Dokumentation darber ist in [7] zu finden. Nicht nur der Beanspruchungszustand der Normalkupplungen wird nher untersucht, sondern auch die Grçße der Ankerkrfte, die bei Regelausfhrung ohne Verkleidung zwischen 4,5 und 6,8 kN senkrecht zur Fassade (g-fache Beanspruchung) und bis zu 17,6 kN bei verkleidetem Gerst betragen kçnnen. Diese Krfte sind nicht nur sicher in den Verankerungsgrund einzuleiten, sondern mssen auch sicher von den sie sttzenden Horizontalrahmen aufgenommen werden. Als Abfangungen bei Rohrgersten, aber auch als Dachkonstruktion fr Wetterschutzkonstruktionen werden von vielen Herstellern typengeprfte Diagonalfachwerk- oder vierendeelartige Konstruktionen aus Rohren in Konstruktionshçhen zwischen 0,40 und 1,00 m und Sttzweiten bis 10 m eingesetzt. Sie runden gewissermaßen Konstruktionen der schweren Fachwerktrger des Traggerstbaus durch eine leichte Version ab. Als Baustoffe werden Stahl und Aluminium verwendet. Rahmengerste erleichtern die Montage durch vorgefertigte Vertikalrahmen oder durch Stnder mit aussteifenden Horizontalrahmen, die durch die Belge gebildet werden. Bauartbedingt ist die Einsatzmçglichkeit weniger flexibel als diejenige von Rohrgersten. Vertikalrahmen sind seit den 1950er-Jahren im Einsatz [5]. Als Stnder werden oft Rundrohre mit entsprechend angeschlossenen Versteifungen verwendet. Einige Beispiele sind den Bildern 16 bis 19 zu entnehmen. Beispiele fr den Anschluss bei Horizontalrahmensystemen zeigen die Bilder 20 und 21 [5]. Eine Kombination von Rohr- und Rahmengersten sind die sogenannten Modul- oder Systemgerste, bei denen sich die Vorteile des Rohrgersts mit denen des Rahmengersts verbinden. Einzelne Konstruktionsteile sind so gestaltet, dass sie nicht nur die Vertikal-Horizontalaussteifung zu einem entsprechenden Arbeitsgerst verwirklichen, sondern werden baukastenartig in ver-
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
Bild 16. Rahmengerst (Acrow – Wolf)
Bild 17. Leichtgerst (Mannesmann)
Bild 18. Bostagerst (Hnnebeck)
Bild 19. Knoten Rahmengerst (Bera)
a)
b)
Bild 20. Blitzgerst; a) Ansicht Rahmen, b) Anschlussdetail Knoten (Layher) [5]
Bild 21. Anschlussdetail Schnellbaugerst (Hnnebeck) [5]
365
366
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 22. Auszug Modulgerst Rux-Variant [12]
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
schiedenen Lngen, Breiten oder Tiefen zusammengesetzt. Ein Beispiel ist in [11] angegeben; in Bild 22 sind auszugsweise Bauteile aus [12] zur bersicht zusammengefasst. Ein wichtiges Standardbauteil ist die leichte Gerstspindel, deren bauartbedingte Besonderheiten in einer eigenen technischen Regel definiert werden [13]. Ebenso wichtig sind Stnderstçße, bei denen die gegenseitige Schiefstellung der Stnder rechnerisch begrenzt wird. Fußspindel und Stnderstoß sind in Bild 23 dargestellt. Belge waren ursprnglich lediglich Bohlen und Bretter, deren Tragfhigkeit in Abhngigkeit von Belastung, Sttzweite und Funktion Tabelle 2 zu entnehmen ist. Die in der Vergangenheit hufiger verwendeten Sperrholztafeln waren wegen ihres geringen Gewichts weit verbreitet, da sie durch Holzlattensystem und Deckschicht auf Unterund Oberseite scheibenartig wirken. Weil sie sich jedoch schnell abnutzten, werden heute stattdessen gerasterte Aluminiumtafeln eingesetzt. Wie bei den Traggersten mssen Verbindungen bei den Arbeitsgersten eine schnelle Montage und leichte Demontage erlauben, kleine Verformungen zulassen und robust genug sein, um nach
367
Bild 23. Fußspindel und Stnderstoß [2]
Tabelle 2. Holzbohlensttzweiten [2] Zulssige Sttzweiten in m fr Gerstbelge aus Holzbohlen oder -brettern Gerstgruppe
Brett- oder Bohlenbreite [cm]
Brett- oder Bohlendicke [cm] 3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
1, 2, 3
20
1,25
1,50
1,75
2,25
2,50
24 und 28
1,25
1,75
2,25
2,50
2,75
4
20
1,25
1,50
1,75
2,25
2,50
24 und 28
1,25
1,75
2,00
2,25
2,50
5
20, 24, 28
1,25
1,25
1,50
1,75
2,00
6
20, 24, 28
1,00
1,25
1,25
1,50
1,75
Gerstbohlen aus Holz als Belagteile von Fanggersten Zulssige Sttzweite [m] fr Bohlenquerschnitt [cm · cm]
Absturzhçhe h [m]
Doppelbelegung 24 · 4,5
28 · 4,5
24 · 4,5
28 · 4,5
1,0
1,4
1,5
2,5
2,7
1,5
1,2
1,4
2,2
2,5
2,0
1,2
1,3
2,0
2,2
2,5
1,1
1,2
1,9
2,0
3,0
1,0
1,1
1,8
2,0
max.
368
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 24. Rux-ID-Variant-Gerstknoten [15]
vielfach wiederholtem Einsatz die Funktion nicht zu verlieren. Die bereits angesprochenen Verbindungsteile fr Holzgerste sind hier nur der Vollstndigkeit halber erwhnt, da Ketten, Drahtbindelitzen, Drahtseile und Gersthalter bei Holzgersten nur noch sehr wenig verwendet werden. Handelt es sich bei Arbeitsgersten nicht um reine Rohrgerste, sondern um die bei den Standardbauteilen beschriebenen unterschiedlichen Bauteile, gelingt deren Verbindung untereinander vielfach mit Rohrkupplungen. Die fr das Tragverhalten wesentliche Drehwinkelsteifigkeit von Normalkupplungen wird in [7] im Verdrehungsbereich 0,5 £ j £ 1,0 mit cj = 14,0 kNm/rad eingefhrt und in Standsicherheitsuntersuchungen fr Fassadengerste verwendet. Unter Bercksichtigung des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Last und Verformung ergibt sich bei
Betrachtung von Sekundreffekten wie bertragung von Torsionsmomenten in Abhngigkeit von der Oberflchenstruktur des Rohrs und der Kupplung oder dem Anziehmoment gerade der geforderte Sicherheitsabstand von g = 1,5. Stnderstçße gelten bei einseitig fest verbundenem Stoßbolzen bei einer berdeckungslnge von mindestens 150 mm als biegesteif. Eine unvermeidbare gegenseitige Schiefstellung von mindestens 1 % ist zu bercksichtigen. Mit zunehmender Anzahl nebeneinander angeordneter Stnder darf die Schiefstellung abgemindert werden. Wird fr den Stoß ein Zentrierbolzen wie in [14] (Tafel 3.2, Nr. 4) verwendet, muss der Stoß als Gelenk angenommen werden. Kontaktstçße sind wie bei den Traggersten fr typengeprfte Dreigurt-, Viergurt- und Rahmensttzen ebenfalls gebruchlich, jedoch hinsichtlich ihrer tra-
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
369
Bild 25. Layher-Allround-Gerstknoten [16]
glastmindernden Wirkung durch die Schiefstellung bei den Tragfhigkeiten in den Typenprfungen bercksichtigt. Bei den Arbeits- und Fassadengersten ist ein rechnerischer Nachweis der Tragfhigkeit im Einzelfall erforderlich. Besondere Verbindungen bei Modulgersten sind Knotenkonstruktionen, die Riegel, Diagonalen und Stnder in spezieller Bauart verbinden. Beispiele fr diese Technik sind der Dobersch-Variant-Gerstknoten als Verbindungskonstruktion im Gerstbau (ID-Variant-Modulgerst) [15] (Bild 24) und der Layher-Allround-Gerstknoten aus Aluminium [16] (Bild 25). Als weiteres Beispiel sei der Modex-Knoten des Thyssen-Hnnebeck-Gersts genannt. Die Bauart eines Gerstknotens wird in einer Zulassung (vgl. Abschn. 5) geregelt. Dort sind konstruktive Durchbildung, Verwendung auf der Baustelle, Beschaffenheit
der Bauteile und Anschlsse geregelt. Dabei wird der Nachweis der Standsicherheit in jedem Einzelfall oder durch eine statische Typenprfung verlangt, falls nicht die Regelausfhrung der Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung entspricht. Die einzelnen Verbindungen kçnnen Klauen-, Steck- oder Keilverbindungen sein, wobei die Keile durch Hammerschlag in den Knoten zur Verbindung der einzelnen Teile eingeschlagen werden (Bilder 24 und 25). Kippstifte dienen bei Modulgersten dem Anschluss von Belgen.
4.2
Verankerung
ber Dbel als Befestigungsmittel zwischen Gerst und Gebude zur Sicherung der Stabilitt kann im Rahmen dieses Beitrags nur andeutungsweise gesprochen werden. Der Begriff Befestigungstech-
370
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
nik umfasst ein ganzes Fachgebiet und ist in [17] bersichtlich und klar dargestellt. Eine ausfhrliche Abhandlung zu Dbeln im Mauerwerksbau von Feistel/Scheller ist in [38] abgedruckt. Im Mauerwerksbau ist die direkte Verankerung des Gerstes im tragenden Mauerwerk blich (Beispiele s. Bild 26 und Bild 39. Die dabei nicht zu vermeidenden temporr erforderlichen Dbellçcher in der Fassade werden nach Abbau des Gerstes entweder mit z. B. Steinersatzmasse verschlossen oder fr sptere Revisionszwecke mit Kunststoffkappen abgedeckt. Wichtig im Zusammenhang mit der Funktionsfhigkeit und Sicherheit von Arbeits- und Fassadengersten ist, dass die Dbel fr die Verankerung des Gerstes am Gebude und ihre Tragfhigkeit durch Zulassungen geregelt werden. Je nach Wirkungsweise sind fr die Verankerung von Arbeitsgersten an Gebuden – – – –
Bild 26. Gerstverankerung direkt im tragenden Mauerwerk (Foto: W. Jger, Dresden)
kraftkontrollierte Spreizdbel (Bild 27), wegkontrollierte Speizdbel (Bild 28) oder Verbunddbel (Bild 29) bzw. Hinterschnittdbel (Bild 30)
im Einsatz [17]. Fr einen Verankerungsgrund aus Kammermauerwerk stehen besondere Konstruktionsformen (Bild 31) zur Verfgung.
Bild 27. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise von kraftkontrollierten Metallspreizdbeln
Bild 28. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise von wegkontrollierten Metallspreizdbeln
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
371
Bild 29. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise von Verbunddbeln
Bild 30. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise von Metallhinterschnittdbeln
Bild 31. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise von Injektionsdbeln in Kammermauerwerk
372
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Berechnung und der notwendigen Konstruktionszeichnungen sind einschlgige, verbindliche technische Regeln. Zum Verstndnis der auf Schalungen und Gerste anzuwendenden technischen Regelwerke in Deutschland und darber hinaus im Rahmen der Europischen Union erfolgt eine knappe Darstellung der Entwicklung und der Zusammenhnge.
5.1
Regelungsgrundlagen und Sicherheitsstufen
Technische Regeln mssen ein ausreichendes Sicherheitsniveau [18] gewhrleisten. Zu unterscheiden ist dabei nach Bild 33 [25] in: – allgemein anerkannte Regeln der Technik, – Stand der Technik und – Stand von Wissenschaft und Technik. Die drei Begriffe stehen in einem Stufenverhltnis [19]. Bild 32. Beanspruchungsarten von Dbeln
Die Dbelbeanspruchung bei der Verankerung von Arbeitsgersten ist im Wesentlichen eine Zugbeanspruchung in der Dbelachse; Dbel sind auch quer zu ihrer Achse und in sehr geringem Maße auch durch Momente belastbar (Bild 32). Im Fall von Arbeits- und Fassadengersten ist die Zugbeanspruchung vorherrschend. Bei Dbelbeanspruchung auf Zug sind fr Einzeldbel in Abhngigkeit vom Dbeldurchmesser und der Setztiefe je nach Dbeltyp Krfte von 2 bis 12 kN mçglich. Werden die Krfte grçßer, ist eine Verankerung ber Dbelgruppen grundstzlich mçglich, im Gerstbau jedoch nicht blich. Die Tragfhigkeit in Dbelgruppen nimmt gegenber Einzeldbeln ab. Bei allen Dbelkonstruktionen – ob Einzeldbel oder Dbelgruppe – sind Rand- und Eckabstnde zum Verankerungsgrund und bei Dbelgruppen besonders der Abstand untereinander Einflussgrçßen fr die Tragfhigkeit.
5
Technische Regeln
Gerste werden heute nicht mehr nach handwerklichen Erfahrungen errichtet, sondern nach Sicherheits- und Wirtschaftlichkeitskriterien berechnet und konstruiert. Mit der Berechnung wird der Nachweis der Standsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit erbracht. Grundlage der
Allgemein anerkannte Regeln der Technik Das sind von der Mehrheit der Fachleute anerkannte, wissenschaftlich begrndete, praktisch erprobte und ausreichend bewhrte Regeln zum Lçsen technischer Aufgaben. Da die Mehrheit der Fachleute nicht zweifelsfrei feststellbar ist, definiert man korrekter: Eine bautechnische Regel ist nicht dem Standard zuzurechnen, wenn aufgrund wissenschaftlicher Erkenntnisse ernsthafte Bedenken daran bestehen, dass sie zur Gefahrenabwehr ausreichend geeignet ist [19]. Die allgemein anerkannten Regeln der Technik im Bauwesen sind nur eine Teilmenge der Gesamtheit der technischen Regeln, wie in Bild 33 deutlich wird. Stand der Technik Der Stand der Technik ist erreicht, wenn die Wirksamkeit fortschrittlicher Verfahren in der Betriebspraxis zuverlssig nachgewiesen werden kann oder das verfgbare Fachwissen wissenschaftlich begrndet, praktisch erprobt und ausreichend bewhrt ist. Der Stand der Technik stellt hçhere Anforderungen an das Sicherheitsniveau als die allgemein anerkannten Regeln der Technik. Stand der Technik muss verfgbar sein beispielsweise im Rahmen des Personenbefçrderungsgesetzes, des Luftverkehrsgesetzes und des Bundesimmissionsschutzgesetzes.
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
373
Bild 33. Unterteilung bautechnischer Regeln in Teilmengen nach [37]
Stand von Wissenschaft und Technik Diese Hçchststufe der Sicherheit entspricht dem neuesten Stand wissenschaftlicher Erkenntnisse. Diese mssen sich als technisch durchfhrbar erwiesen haben und auch ohne praktische Bewhrung allgemein zugnglich sein. Die Sicherheitsanforderungen beim Stand von Wissenschaft und Technik werden beispielsweise beim Atomgesetz und der Strahlenschutzverordnung vorausgesetzt.
5.2
Rechtsgrundlagen im nationalen Bereich
Im Bauwesen gelten die allgemein anerkannten Regeln der Technik als verbindlich. Sie werden auch als allgemein anerkannte Regeln der Baukunst bezeichnet. In Deutschland gelten im nationalen Bereich die DIN-Normen als allgemein anerkannte Regeln der Technik. Das Deutsche Institut fr Normung in Berlin verçffentlicht nach einem mehrstufigen Beratungsverfahren einschlgige Bauvorschriften. Nach dem Grundgesetz haben die Lnder Gesetzeskompetenz fr das Baurecht. Der Bund setzt durch die Musterbauordnung einen Rahmen, den die Lnder ausfllen. In den Landesbauordnungen wird das Baurecht geregelt und in technischer Hinsicht durch die Bekanntmachung der bauaufsichtlich eingefhrten DIN-Normen ergnzt. Im Folgenden wird beispielhaft auf die Landes-
bauordnung fr Nordrhein-Westfalen Bezug genommen. In der Landesbauordnung fr Nordrhein-Westfalen [20] wird in § 2 Absatz 1 Ziffer 6 und 7 ausdrcklich darauf hingewiesen, dass Gerste und Hilfseinrichtungen zur statischen Sicherung von Bauzustnden bauliche Anlagen sind. Damit fallen alle Baubehelfe wie Schalungen und Gerste unter die Wirksamkeit bauaufsichtlich eingefhrter Regeln, die als allgemein anerkannte Regeln der Technik gelten. Neben den technischen Regeln im nationalen Bereich entstehen mehr und mehr europische Regeln, die die nationalen ablçsen sollen. Darber hinaus existieren europabergreifend internationale Regeln. Bis zur Einfhrung der europischen Bauproduktenrichtlinie, die in Deutschland zur Bauregelliste fhrte, wurde nach den Landesbauordnungen fr die Verwendung neuer Baustoffe, Bauteile und Bauarten – wie sie bei Schalungen und Gersten vorkommen – deren Brauchbarkeit garantiert, indem eine Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erteilt wurde. Zustndig ist das Deutsche Institut fr Bautechnik in Berlin, dessen Zulassungen vereinbarungsgemß in allen Bundeslndern anerkannt sind. Sie wurden auf fnf Jahre erteilt. Sie konnten verlngert werden und wurden widerrufen, wenn sich neue Baustoffe, Bauteile oder Bauarten nicht bewhrt hatten. Um die Berechnung von Standardbauteilen einheitlich gestalten und beurteilen zu kçnnen, besteht die Mçglichkeit, bei den obersten Bauauf-
374
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
sichtsbehçrden der Bundeslnder Tragfhigkeitstabellen prfen zu lassen (Typenprfung). Damit entfllt die Notwendigkeit, beim Einsatz von Standardbauteilen die Tragfhigkeit bis ins Einzelne gehend nachzuweisen, wenn die dazu gltigen technischen Regeln und bestimmte geometrische Randbedingungen eingehalten sind. Eine weitere Voraussetzung ist, dass die Tragfhigkeit der Standardbauteile durch ein entsprechendes Rechenmodell so zweifelsfrei und sicher erfasst wird, dass die Ergebnisse einer Typenprfung zeitlich ohne Begrenzung verwendet werden kçnnen. Bestimmte werkmßig hergestellte Baustoffe, Bauteile und Einrichtungen, bei denen wegen ihrer Eigenart und Zweckbestimmung die Erfllung der Brauchbarkeit in besonderem Maße von der einwandfreien Beschaffenheit abhngt, drfen nur verwendet oder eingebaut werden, wenn sie ein Prfzeichen tragen. Das gilt beispielsweise fr Gerstrohre, Gerstkupplungen und Trgerklemmen. Ließ sich eine beabsichtigte Bauart weder durch DIN-Normen noch durch eine bauaufsichtliche Zulassung baurechtlich einordnen, weil die Anwendung vçllig neuartig war, bedurfte es einer sogenannten Zustimmung im Einzelfall durch die entsprechende oberste Bauaufsichtsbehçrde eines Bundeslandes. Dies galt dann nur fr den speziellen Fall und konnte auf hnliche Flle nicht bertragen werden. Im Geschftsbereich von Gebietskçrperschaften, Landesbehçrden oder Bundesbehçrden sind neben den bereits vorgestellten technischen Regeln noch zustzliche technische Vorschriften (ZTV) gltig. Sie regeln spezielle Anforderungen an Traggerste und Schalungen und schließen z. B. bestimmte Nachweise und Konstruktionsformen aus oder erfordern solche. An dieser Stelle wird besonders auf die zustzlichen technischen Vorschriften des Bundesministeriums fr Verkehr, Abt. Straßenbau sowie Abt. Binnenschifffahrt und Wasserstraßen, und den Geschftsbereich des Eisenbahn-Bundesamtes (ZTV-K 96) [21] hingewiesen. Hinsichtlich der Arbeitssicherheit der beim Aufbau und der Nutzung der Gerste beschftigten Arbeitnehmer sind Gewerbeaufsicht und Bauberufsgenossenschaft zustndig. Fahrbare Arbeitsbhnen sind Gerste, jedoch keine baulichen Anlagen, sondern Gerte, deren Beurteilung allein in die Zustndigkeit von Gewerbeaufsicht und Berufsgenossenschaft fllt.
5.3
Regelungen im Bereich der Europischen Union
Der Rat der Europischen Gemeinschaft stellte im Juli 1984 fest: „Der Rat ist der Auffassung, daß Normung einen wichtigen Beitrag zum freien Verkehr mit Industriewaren darstellt. Darber hinaus trgt sie mit der Schaffung von allen Unternehmen gemeinsamen technischen Umfeldern zur industriellen Wettbewerbsfhigkeit, insbesondere auf dem Gebiet der neuen Technologien sowohl auf dem Gemeinschaftsmarkt als auch auf den Außenmrkten, bei.“ In Kapitel 8 a der am 01. Juli 1987 in Kraft getretenen „Europischen Akte“ [22], mit der die rçmischen Vertrge gendert und ergnzt wurden, heißt es: „Die Gemeinschaft trifft alle erforderlichen Maßnahmen, um bis zum 31. 12. 1992 den Binnenmarkt schrittweise zu verwirklichen. Der Binnenmarkt umfaßt einen Raum ohne Binnengrenzen, in dem der freie Verkehr von Waren, Personen, Dienstleistungen und Kapital gemß den Bestimmungen dieses Vertrages gewhrleistet ist.“ Voraussetzung fr den Binnenmarkt ist unter anderem, dass alle Schranken, die sich auf unterschiedliche nationale Regelungen und Normen fr Waren und Dienstleistungen beziehen, durch europische Normen oder Harmonisierungsvorschriften abgebaut werden. Unter diesem Gedanken ist die Bauproduktenrichtlinie (RL89/106/EWG) [23] entstanden, die die nationalen Vorschriften im Bereich der Baunormen ablçsen soll. In diesem Zusammenhang ist die Definition einiger Begriffe im Hinblick auf das Bauproduktengesetz notwendig, das seinen Niederschlag in den Landesbauordnungen der Bundeslnder findet: – Bauprodukte sind Baustoffe, Bauteile und Anlagen, die hergestellt werden, um dauerhaft in bauliche Anlagen eingebaut zu werden. – Bauart ist das Zusammenfgen von Bauprodukten zu baulichen Anlagen oder Teilen von baulichen Anlagen. Es wird in geregelte, nichtgeregelte und sonstige Bauprodukte unterschieden. Sie werden in die Bauregelliste A bis C aufgenommen [24]. Geregelte Bauprodukte entsprechen den in der Bauregelliste A, Teil 1 bekannt gemachten technischen Regeln oder weichen von ihnen nicht wesentlich ab. Nichtgeregelte Bauprodukte sind solche, die wesentlich von denen in der Bauregelliste A, Teil 1
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
bekannt gemachten technischen Regeln abweichen und fr die es keine technischen Baubestimmungen oder allgemein anerkannten Regeln der Technik gibt. Die Verwendbarkeit ergibt sich – fr geregelte Bauprodukte aus der bereinstimmung mit den bekannt gemachten technischen Regeln, – fr nichtgeregelte Bauprodukte aus der bereinstimmung mit der Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung oder dem allgemeinen bauaufsichtlichen Prfzeugnis oder der Zustimmung im Einzelfall. Geregelte und nichtgeregelte Bauprodukte drfen verwendet werden, wenn ihre Verwendbarkeit in dem fr sie geforderten bereinstimmungsnachweis besttigt ist und sie deshalb ein bereinstimmungszeichen (-Zeichen) tragen. Die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen verlieren nach Ablauf des Zulassungszeitraums ihre Gltigkeit, sofern sie nicht verlngert werden kçnnen. Die allgemeinen bauaufsichtlichen Prfzeugnisse und die Typenprfungen sind weiterhin gltig, sofern sie den novellierten technischen Baubestimmungen entsprechen. Zustimmungen im Einzelfall sind stets auf den Einzelfall beschrnkt. Sonstige Bauprodukte sind Produkte, fr die es allgemein anerkannte Regeln der Technik gibt,
375
die jedoch nicht in der Bauregelliste A enthalten sind. An diese Bauprodukte stellt die Bauordnung zwar die gleichen materiellen Anforderungen, sie verlangt aber weder Verwendbarkeits- noch bereinstimmungsnachweise; sie sind deshalb auch nicht in der Bauregelliste A erfasst. Die Merkmale entsprechend Bauregelliste A bis C sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Die fr Gerste in der Bauregelliste A, Teil 1 geltenden Bestimmungen sind in Tabelle 4 mit Stand vom Januar 2008 aufgefhrt. Die Bauordnung fr das Land Nordrhein-Westfalen (BauONW) regelt in § 20 bis § 28 beispielhaft die Aufnahme des Bauproduktengesetzes. Fr die Bauarten ist nach § 24 BauONW zu beachten, dass sowohl bei einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung als auch bei einer Zustimmung im Einzelfall oder auch durch Rechtsverordnung der obersten Bauaufsichtsbehçrde vorgeschrieben werden kann, dass der Hersteller von Bauprodukten „… ber solche Fachkrfte und Vorrichtungen verfgt und den Nachweis hierber gegenber einer Prfstelle zu erbringen hat.“ Es kçnnen Mindestanforderungen an die Ausbildung, die durch Prfung nachzuweisende Befhigung und die Ausbildungssttten einschließlich der Anerkennungsvoraussetzungen gestellt werden. Fr Bauprodukte gilt nach § 25 BauONW: Fr Bauprodukte, „… die wegen ihrer besonderen
Tabelle 3. Anforderungen der Bauregelliste A Teil 1
Geregelte Bauprodukte nach bauaufsichtlich eingefhrten Normen zur Erfllung der Anforderungen der Landesbauordnungen oder aufgrund technischer Spezifikation nach Artikel 7 RL89/106/EWG [23] Verwendbarkeitsnachweis gegeben
A Teil 2
Nichtgeregelte Bauprodukte ohne bauaufsichtlich eingefhrte Normen oder Abweichungen von der Bauregelliste A Teil 1 ohne anerkannte Regeln der Technik Anwendbarkeit mçglich durch: – Erteilung eines Prfzeichens, – bauaufsichtliche Zulassung, – Zustimmung im Einzelfall. Verwendbarkeit bei zertifizierter bereinstimmungserklrung des Herstellers mçglich (-Zeichen) Bestimmung der Zertifizierungsstelle durch Bauaufsicht berwachung durch Prfstelle Fremdberwachung durch berwachungsstelle
A Teil 3
Nichtgeregelte Bauarten Anwendbarkeit mçglich durch bauaufsichtliche Prfzeichen bereinstimmungsnachweise nur mit Prfzeugnis
B
Bauprodukte nach Vorschriften der Mitgliedsstaaten, die in Deutschland eingefhrt sind Voraussetzung: CE-Kennzeichen liegt vor
C
Fr Schalungen und Traggerste ohne Bedeutung, da hier Anforderungen an Brandschutz, Gesundheit und Umweltschutz kodifiziert sind
376
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Tabelle 4. Vorschriften fr Gerstbauteile1) nach Bauregelliste [24] Lfd. Nr.
1
Bauprodukt
Technische Regeln
2
3
bereinstimmungs- Verwendbarkeitsnachweis nachweis bei wesentl. Abweichungen von den techn. Regeln 4
5
1
Bausttzen aus Stahl mit Ausziehvorrichtung mit rechnerisch ermittelter Tragfhigkeit
DIN EN 1065:1998-12 zustzlich gilt: Anlage 16.8
Z
Z
2
Stahlrohre fr Trag- und Arbeitsgerste
DIN EN 39:2001-11 zustzlich gilt: Anlage 16.2
HP
Z
3
Leichte Gerstspindeln
DIN 4425:1990-11 mit Ausnahme der Bestimmungen fr die Fremdberwachung zustzlich gelten: Anlagen 16.1 und 16.2
HP
Z
4
Kupplungen, Zentrierbolzen und Fußplatten
DIN EN 74:1988-12 zustzlich gelten: Richtlinien fr die Durchfhrung der berwachung bei Kupplungen fr Stahlrohrgerste (1985-07) und Anlage 16.2
Z
Z
5
Gussstcke aus unlegiertem und DIN EN 1563:2003-02 niedrig legiertem Gusseisen mit zustzlich gelten: Kugelgraphit zur Verwendung bei Anlagen 4.2, 16.2 und 16.3 Traggersten
HP
Z
6
Tempergussstcke zur Verwendung bei Traggersten
DIN EN 1562:2006-08 mit Ausnahme der Bestimmungen des Anhangs ZA zustzlich gelten: Anlagen 4.2, 16.2 und 16.4
HP
Z
7
Geschweißte kreisfçrmige Rohre aus unlegierten Sthlen zur Verwendung bei Traggersten
DIN 1626:1984-10 zustzlich gelten: Anlagen 4.2, 4.43, 16.2 und 16.5
HP
Z
8
Gerstbretter und -bohlen aus Holz zur Verwendung in Arbeitsund Schutzgersten
DIN 4420-1:2004-03 zustzlich gilt: Anlage 16.2
H
P
9
Vorgefertigte Gerstbauteile aus Stahl, Aluminium und Holz
DIN 4421:1982-08 zustzlich gilt: Anlage 16.2 je nach Verwendungszweck gilt: Anpassungsrichtlinie Stahlbau (1998-10) mit nderung und Ergnzung (2001-12)
H
Z
10
Warmgewalzte nahtlose Stahlrohre aus unlegierten Sthlen fr die Verwendung bei Traggersten
DIN 1629:1984-10 zustzlich gelten: Anlagen 4.2, 4.43, 16.2 und 16.6
HP
Z
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
377
Tabelle 4. (Fortsetzung) Lfd. Nr.
Bauprodukt
Technische Regeln
11
Erzeugnisse aus Stahlguss zur Verwendung bei Traggersten
DIN EN 10293:2005-06 zustzlich gelten: Anlagen 4.2, 16.2 und 16.7
HP
Z
12
Industriell gefertigte Schalungstrger aus Holz
DIN EN 13377:2002-11 in Verbindung mit DIN V 20000-2:2006-07, DIN V 20000-2/ Berichtigung 1:2006-10
Z
Z
H HP Z Z P
bereinstimmungs- Verwendbarkeitsnachweis nachweis bei wesentl. Abweichungen von den techn. Regeln
bereinstimmungserklrung des Herstellers bereinstimmungserklrung des Herstellers nach vorheriger Prfung des Bauprodukts durch eine anerkannte Prfstelle bereinstimmungszertifikat durch eine anerkannte Zertifizierungsstelle Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Allgemeines bauaufsichtliches Prfzeugnis
1)
Gilt nicht im Freistaat Bayern. Die Anlagen-Nummern beziehen sich auf ergnzende Hinweise, die [24] direkt entnommen werden kçnnen.
Eigenschaft oder ihres besonderen Verwendungszwecks einer außergewçhnlichen Sorgfalt bei Einbau, Transport, Instandhaltung oder Reinigung bedrfen, kann in der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung und der Zustimmung im Einzelfall oder durch Rechtsverordnung der obersten Bauaufsichtsbehçrde die berwachung dieser Ttigkeiten durch eine berwachungsstelle vorgeschrieben werden.“
5.4
Normen fr Gerste
Die bauaufsichtlich eingefhrten Normen fr Gerste werden nachfolgend aufgefhrt: Die Vorschriften fr Arbeits- und Schutzgerste sind in DIN 4420, Teil 1 bis 4, zusammengefasst. Diese Norm wurde zwar in sechs anderen Bundeslndern, aber nicht in Nordrhein-Westfalen bauaufsichtlich eingefhrt. Sie ist in der Bauregelliste A, Teil 1 mit Stand vom Mai 2008 enthalten. Die zeitliche Entwicklung der deutschen Normung fr Gerste ist in Tabelle 5 angegeben. Die Erarbeitung der europischen Normen fr „temporre Konstruktionen“ wird durch das Technische Komitee TC 53 vorgenommen. Die Regelungssystematik ist Tabelle 6 zu entnehmen. In Tabelle 4 sind Vorschriften fr Gerstbauteile aufgelistet, die in der Bauregelliste A, Teil 1 gefhrt werden. Sie gelten selbstverstndlich
auch fr Arbeitsgerste, soweit sie bei diesen Anwendung finden. Die Bauproduktenrichtlinie kann Berechnungsnormen (die keine regelbaren Bauprodukte sind) nicht erfassen. Deshalb mssen Berechnungsnormen bauaufsichtlich eingefhrt sein. Obwohl eine bauaufsichtliche Einfhrung nicht gegeben ist, kann eine gltige Norm dennoch Standards setzen. Die Rangfolge ist Bild 34 zu entnehmen. Arbeits- und Traggerste waren in Deutschland ursprnglich in der „Gerstordnung“ (DIN 4420) gemeinsam geregelt. Tabelle 5 zeigt die Entwicklung, die sich aus der Trennung in Trag- und Arbeitsgerste seither vollzogen hat. Es ist erkennbar, dass aufgrund der verschiedenen Bauarten – allein schon bei Arbeitsgersten blicher Bauart – (s. u.) mehr Regelungsbedarf entstand als bei den Traggersten. Tabelle 5 gibt neben der zeitlichen Darstellung der Entwicklung der technischen Regeln auch wieder, welche weiteren Bauteile geregelt wurden. Fr Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste sind folgende Vorschriften zu beachten: • DIN 4420-1:1990-12 in Verbindung mit 2004-3: Arbeits- und Schutzgerste [2], Teil 1: Allgemeine Regelungen: Sicherheitstechnische Anforderungen, Prfungen. Es werden Grundregeln bezglich Konstruktion, Berechnung, Ausfhrung, Sicherheits-
378
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Tabelle 5. Deutsche Normung fr Gerste [26] DIN 4420
Gerstordnung
Ergnzende Bestimmungen zu DIN 4420 DIN 4421
1952 1973
Traggerste
Anpassungsrichtlinien DIN 4421 – DIN 18800, August 1990
1982 1995
Arbeits- und Schutzgerste Teil 1: Allgemeine Regelungen; Sicherheitstechnische Anforderungen, Prfungen Teil 2: Leitergerste; Sicherheitstechnische Anforderungen Teil 3: Gerstbauarten, ausgenommen: Leiter- und Systemgerste Teil 4: Systemgerste
2004
DIN 4425
Leichte Gerstspindeln
1990
DIN 4424
Bausttzen aus Stahl mit Ausziehvorrichtung
1987
DIN 32767 ersetzt durch: DIN EN 1065:1998-12
Schutznetze und Schutznetzzubehçr
1984
DIN EN 74 ersetzt durch: DIN EN 1263-1 und -2:2002
Kupplungen, Zentrierbolzen und Fußplatten fr Stahlrohr-Arbeitsgerste und Traggerste
2005
DIN 4420
Tabelle 6. Europische Normung fr temporre Konstruktionen (nach [26]) WG 61
Arbeitsgerste
DIN EN 12811
Performance requirements for access and working scaffolds
WG 62
Fassadengerste aus vorgefertigten Bauteilen (Teil 1 + Teil 2)
EN 12810-1
Service and scaffolds made of prefabricated elements
EN 12810-2
Service and scaffolds made of prefabricated elements
WG 63
Rohre und Kupplungen (nicht aktiv) (Tubes and fittings)
WG 64
Fahrbare Arbeitsbhnen (Mobile access towers)
WG 65
Lastturmsttzen
EN 12813
Methods of accessment of load bearing towers
WG 66
Bemessung und Konstruktion von Traggersten
EN 12812
Falsework performance and design
WG 67
Sicherheitsnetze (Safety nets)
WG 68
Bausttzen aus Stahl mit Ausziehvorrichtung (Teleskopic steel props)
WG 69
Grabenverbaugerste (Trench lining systems)
1990 2006
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
379
Bild 34. Rangfolge der Bauvorschriften
ausstattung und berprfung der Ausfhrung zusammengestellt. • DIN 4420-2:1990-12: Teil 2: Arbeits- und Schutzgerste, Leitergerste; Sicherheitstechnische Anforderungen Hier sind aus der handwerklichen Entwicklung heraus allgemeine Konstruktionsregeln verbindlich festgelegt.
• DIN 4420-3:2006-1: Arbeits- und Schutzgerste, Teil 3: Gerstbauarten, ausgenommen Leiter- und Systemgerste: Sicherheitstechnische Anforderungen und Regelausfhrungen In diesem Teil sind die Regelausfhrungen als bliche Bauarten festgeschrieben. • DIN 4420-4:1988-12: Arbeits- und Schutzgerste, Teil 4 (HD1000:1988): Arbeits- und
380
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Schutzgerste aus vorgefertigten Bauteilen (Systemgerste); Werkstoffe, Gerstbauteile, Abmessungen, Lastannahmen und sicherheitstechnische Anforderungen (deutsche Fassung des europischen Harmonisierungsdokuments HD1000). Weitere Vorschriften sind: • DIN 4411:1990-10: Bohrgerste • DIN 4422:1990-11: Fahrgerste sowie mitgeltend soweit erforderlich Weiterhin gltig sind auch hier die in Bild 34 in der Rangfolge der Bauvorschriften aufgefhrten Regelungen, insbesondere • Prfzeichen, • bauaufsichtliche Zulassungen und/oder Typenprfungen, • Zustimmungen im Einzelfall, • Unfallverhtungsvorschriften (UVV) [27], • berufsgenossenschaftliche Richtlinien [28]. Nach [28] sind fr Gerste die VBG 37 „Bauarbeiten“ Abschnitt 6 (1) Standsicherheit und Tragfhigkeit sowie Abschnitt 12 (1) Absturzsicherungen verbindlich. Außerdem liegen in [29] Regeln fr Sicherheit und Gesundheitsschutz im Gerstbau vor. Sie gliedern sich wie folgt: Allgemeiner Teil mit Anhang DIN 4420 Teil 1: Systemgerste (Rahmen- und Modulgerste) Teil 2: Stahlrohr-Kupplungsgerste Teil 3: Auslegergerste Teil 4: Konsolgerste fr den Hoch- und Tiefbau Teil 5: Konsolgerste fr den Stahl- und Anlagenbau Teil 6: Bockgerste Teil 7: Fahrgerste Teil 8: Kleingerste Teil 9: Hngegerste Teil 10: Flchengerste fr Aufzugsschchte Die nationalen Normen zu den Arbeitsgersten sollen zuknftig durch folgende Normen ersetzt werden: DIN EN 12810-1:2004-03: Fassadengerste aus vorgefertigten Bauteilen; Teil 1: Produktfestlegungen [32] DIN EN 12810-2:2004-03: Fassadengerste aus vorgefertigten Bauteilen; Teil 2: Besondere Bemessungsverfahren und Nachweise [33]
DIN EN 12811-1:2004-03 Temporre Konstruktionen fr Bauwerke; Teil 1: Arbeitsgerste – Leistungsanforderungen, Entwurf, Konstruktion und Bemessung [34] DIN EN 12811-2:2004-04 Temporre Konstruktionen fr Bauwerke; Teil 2: Informationen zu den Werkstoffen [35] DIN EN 12811-3:2003-02 Temporre Konstruktionen fr Bauwerke; Teil 3: Versuche zum Tragverhalten [36] Berichtigung 1 zu DIN EN 12811-3:2003-02 Zu DIN EN 12810: Der Hersteller entwickelt ein Fassadengerstsystem und stellt es zur berprfung und Besttigung der Konformitt mit den Festlegungen dieser Europischen Norm vor. Nachweise und berprfung werden unter Verwendung der vom Hersteller unter Bercksichtigung der Anforderungen dieser Norm gewhlten Regelausfhrung durchgefhrt. DIN EN 12811-1 bis DIN EN 12811-3 enthalten eine Vielzahl detaillierte Anforderungen, die in Verbindung mit dieser Europischen Norm ebenfalls bercksichtigt werden sollten. Darber hinaus enthlt DIN EN 12810-2 spezielle Anforderungen an die Bemessung durch Berechnung und Versuch. Ein Fassadengerstsystem, fr das die berprfung erfolgreich durchgefhrt wurde, erfllt zugleich die entsprechenden Anforderungen dieser Normenreihe. Es darf ohne weitere Berechnungen in der Regelausfhrung eingesetzt werden. Bei grçßeren Einwirkungen oder Abweichungen von der Regelausfhrung kçnnten weitere Nachweise erforderlich sein, die zeigen, dass ausreichende Tragsicherheit vorhanden ist. Es wird nicht ausgeschlossen, dass manche Systeme den Anforderungen mehrerer Klassen entsprechen kçnnen. Es sprengt den Rahmen dieser Abhandlung, einen ausfhrlichen Kommentar zu den europischen Normen zu liefern. Die Normen entsprechen weitgehend den deutschen Normen DIN 4420 und den damit im Zusammenhang geltenden Normen. Wichtig ist fr DIN EN 12810, dass eine Klassifizierung fr Gerstsysteme eingefhrt wird, die Lastklasse, Systembreiten, Durchgangshçhen mit oder ohne Bekleidung, mit oder ohne Leiter festlegt. Werkstoffe sind in DIN EN 12811-2 festgelegt sowohl fr Stahl als auch fr Aluminium und auch fr Holz, allerdings fr Holztypen nach europischen Normen. Fr Altmaterial, das noch hufig verwendet wird, gibt es keine Festlegungen. Nennwanddicken von Stahlrohren mit dem Durchmesser von
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
48,3 mm gehen fr S 235 bis 2,9 mm und fr S 315 bis 2,7 mm. Fr Aluminiumrohre gleichen Durchmessers gelten in Abhngigkeit von der Streckgrenze Werte zwischen 3,2 und 4,0 mm. Der Bemessungsstaudruck fr Wind unterscheidet sich vom Ansatz des Bemessungsstaudrucks nach DIN 4420. Anforderungen an Schnee- und Eislasten werden nicht definiert. Die Bemessungsstaudrcke gelten nur fr die Regelausfhrung. Bezugsflchen, aerodynamischer Kraftbeiwert und Lagebeiwert werden definiert. Ein Produkthandbuch fr Gerstsysteme und eine Aufbau- und Verwendungsanleitung mssen vorliegen. DIN EN 12810-2: Besondere Bemessungsverfahren und Nachweise unterscheiden fr Modul- und Rahmensysteme im Gegensatz zu reinen Rahmensystemen in Abhngigkeit von Versuchen fr Bauteile und Verbindungsmittel. Ein Flussdiagramm fr Bemessungsschritte wird aufgefhrt. Ankerraster werden ebenso angegeben wie Hinweise bei Versuchen fr Steifigkeit und Widerstand. DIN EN 12811-1 enthlt Leistungsanforderungen fr Entwurf, Konstruktion und Bemessung von Arbeitsgersten. Definiert werden Anker, Fußspindeln, Fußplatten, Raumgerste, Horizontalaussteifungen und vieles mehr wie in der bisherigen DIN 4420. Bei Verwendung von Rohrkupplungssystemen mit einem Außendurchmesser von 48,3 mm und S 235 muss die Nennwanddicke mindestens 3,2 mm betragen. Aluminiumrohre mit einem Außendurchmesser von 48,3 mm und der 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 195 N/m2 mssen eine Nennwanddicke von mindestens 4 mm haben. Es erfolgt eine Festlegung von 6 Lastklassen und 7 Breitenklassen fr Gerstlagen, die sich nicht wesentlich von DIN 4420 unterscheiden. Gleichmßig verteilte Lasten, konzentrierte und Teilflchenlasten werden definiert. Es wird ein Lagebeiwert fr Arbeitsgerste vor einer Fassade bei senkrecht zur Fassade wirkenden Windkrften definiert. Bei parallel zur Fassade einwirkenden Windkrften ist der Wert 1,0 anzunehmen in Abhngigkeit vom Vçlligkeitsgrad. Hinsichtlich Produkthandbuch, Aufbau- und Verwendungsanleitung gilt eine hnliche Festlegung wie in DIN EN 12810. Imperfektionen werden definiert, ebenso wie Steifigkeitsannahmen weitgehend wie in DIN 4420. DIN EN 12811-3 definiert Versuchsarten zur Beurteilung der Tragfhigkeit von Arbeitsgersten in Abhngigkeit von der Prfung der Werkstoffe, regelt Probenahmen und Prfverfahren, Doku-
381
mentation, Versuchsergebnisse und die Bestimmung von Tragfhigkeit und Steifigkeit aus diesen Versuchen. Da die Verwendung von Altmaterialien fr Gerstbauteile im Gegensatz zu DIN EN 12812 (Traggerste) nicht geregelt ist, sind im Moment beispielsweise in Nordrhein-Westfalen lediglich DIN EN 12811-2:2003 und DIN 4420-1:1998 bauaufsichtlich eingefhrt. Ob und wann alle anderen Normteile der europischen Norm bauaufsichtlich eingefhrt werden, ist zurzeit offen. Die jeweils ungnstigere Version muss beachtet werden.
6
Einwirkungen und Widerstnde
Die grundstzlichen Bemerkungen zu Einwirkungen und Widerstnden sind auch fr Arbeits- und Schutzgerste gltig. Es ist in Vertikal- und Horizontallasten als Einwirkung zu unterscheiden. Wrmewirkungen und Setzungen drfen unbercksichtigt bleiben.
6.1
Vertikale Einwirkungen
Man unterscheidet: – Eigengewicht nach DIN 1055 und – Verkehrslasten nach DIN 4420-1. Die Verkehrslasten auf den einzelnen Gerstlagen sind von der Art der Nutzung abhngig. Schnee- und Eislasten drfen unbercksichtigt bleiben, da unterstellt wird, dass Schnee und Eis gerumt werden, bevor die Gerstarbeiten fortgesetzt werden. Die Hçhe der Nutzlast ist abhngig von der Gerstgruppe entsprechend DIN 4420-1, Tabelle 1 (Tabelle 1 in diesem Beitrag). Abhngig von Belagbreite und Nutzung sind folgende Ttigkeiten zulssig: • Gerstgruppe 1 und 2: Inspektionen und leichte Arbeiten ohne Materiallagerung. • Gerstgruppe 3: Arbeiten mit geringer Materiallagerung wie Putzarbeiten (maschinell), Dachdeckerarbeiten, Fassadenarbeiten mit Nutzgewicht < 200 kg/m2. Das Abladen von Gewichten mit Hebezeugen ist unzulssig. • Gerstgruppe 4, 5, und 6: Arbeiten mit Materiallagerung sind zulssig bei Mindestbelagbreiten von 0,90 m und einer Mindestdurchgangsbreite von 0,20 m im Bereich von Materiallagerung. Das Absetzen von Lasten mit Hebezeugen ist bei Ansatz eines Stoßzuschlages von 20 % zulssig.
382
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Tabelle 7. Verkehrslasten bei Arbeitsgersten [2] 1
2
Gerstgruppe
Flchenbezogene Nennlast p kN/m2
3
4 Einzellast1) P2
P1
1) 2)
0,752) 1,50 2,00 3,00 4,50 6,00
1,5 1,5 1,5 3,0 3,0 3,0
6 Teilflchenlast
kN 1 2 3 4 5 6
5
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
pc
Teilflche
kN/m2
Ac
– – – 5,0 7,5 10,0
– – – 0,4 · AB 0,4 · AB 0,5 · AB
P1 Belastungsflche 0,5 m · 0,5 m, mindestens jedoch 1,5 kN je Belagteil, P2 Belastungsflche 0,2 m · 0,2 m. Fr Belagteile p = 1,50 kN/m2.
Tabelle 7 (DIN 4420, Teil 1, Tab. 2) regelt die Berechnungsnutzlasten in Abhngigkeit von ihrer Wirkung auf einer Teilflche der Gerstlage, denn Gerste werden nicht durch gleichmßig verteilte, sondern çrtlich konzentrierte Verkehrslasten beansprucht. Die Ersatzlasten bezogen auf eine Teilflche sind als Einzellastflle zu behandeln. Der grçßte Wert ist maßgebend.
6.2
Horizontale Einwirkungen
Es sind zu unterscheiden: – Windlasten nach DIN 4420-1, – horizontale Ersatzlasten aus Arbeitsbetrieb nach DIN 4420-1 und – horizontale Ersatzlasten auf den Seitenschutz nach DIN 4420-1. Grundstzlich gilt als technische Regel DIN 1055-4. Fr den Staudruck wird Bild 35 (Bild 8.19 in DIN 4420-1) maßgebend. Fr die Wirkung der Windlasten sind verschiedene Lastkombinationen anzusetzen: – grçßte Windlast, – Arbeitswind, – Arbeitswind bei Tagesgersten. In Tabelle 8 sind die Ersatzstaudrcke qi in Abhngigkeit von der Lastkombination angegeben, wobei zu bercksichtigen ist, dass bei dem Staudruck q1 die Windverhltnisse an Standorten ber 1200 m ber NN und in der Deutschen Bucht bei Gersten ber 10 m ber der Gelndeoberflche mit dem Faktor 1,4 zu multiplizieren sind. In
Bild 35. Staudruck aus Wind entsprechend DIN 4420-1
Abhngigkeit von der Durchlssigkeit der Gerstkonstruktion ist in Bild 36 ein Lagebeiwert fr nicht bekleidete Fassadengerste bei Wind senkrecht zur Fassade definiert. Er ist abhngig vom Verhltnis Ansichtsflche der Fassade bei Abzug der ffnungen (AF,t) / Ansichtsflche der Fassade (AF,g). In [30] wird berichtet, dass Ankerkrfte verkleideter Gerste aus Windbelastung rechtwinklig zur Fassade bis zu fnfmal grçßer sein kçnnen als bei unverkleideten Gersten. Diese Tatsache
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
383
Tabelle 8. Angaben zur Berechnung der Windlasten [2] Zeile
c
Lastkombinationen
Staudruck
Lagebeiwert fr Fassadengerste
1
Grçßte Windlast
q1 nach Bild 8.19
0,7
siehe Bild 36
2
Arbeitsbetrieb (allgemein)
q2 = 0,2 kN/m2
1,0
siehe Bild 36
3
Arbeitsbetrieb (Tagesgerst)
q3 = 0,1 kN/m2
1,0
1,0
Ansatz einer Einzellast von 1,25 kN darf kein Versagen auftreten (als Versagen gilt auch eine Verformung oder Verschiebung von mehr als 200 mm). Bordbretter sind fr eine horizontale Einzellast von 0,2 kN zu bemessen.
6.3
Bild 36. Lagebeiwerte aus Wind entsprechend DIN 4420-1
erfordert, die Ankerabstnde in Hçhe und Breite entsprechend anzupassen. Da Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste temporre Bauwerke sind, wird die Beanspruchung durch Wind in Abhngigkeit von der Standzeit durch einen Standzeitfaktor c entsprechend Tabelle 8 bercksichtigt. Bei Standzeiten von mehr als zwei Jahren ist der Standzeitfaktor 1,0 anzusetzen. Abschattungen drfen nach DIN 1055-4 bercksichtigt werden, aerodynamische Kraftbeiwerte sind dort ebenfalls zu entnehmen. Horizontale Ersatzlasten aus dem Arbeitsbetrieb sind mit 3 % der çrtlich wirkenden vertikalen Verkehrslast, mindestens 0,3 kN pro Gerstfeld in ungnstigster Stellung anzusetzen. Sie entfallen, wenn Windlasten bercksichtigt werden mssen. Ersatzlasten auf Teile des Seitenschutzes sind fr eine Einzellast von 0,3 kN zu bemessen mit einer elastischen Grenzdurchbiegung von 35 mm. Bei
Widerstnde
Unter dem Begriff Widerstand ist die Bauteiltragfhigkeit auf der Grundlage zulssiger Spannungen zu verstehen. Die nutzbaren Widerstnde werden mit Teilsicherheitsbeiwerten kombiniert und mit unterschiedlichen Ausnutzungsgraden modifiziert. Fr Arbeitsgerste sind in DIN 4420-1 in den Tabellen 4, 5 und 6 charakteristische Werte fr Walzstahl und Stahlguss bzw. die Rutschkraft von Kupplungen von Stahl- und Aluminiumrohren bzw. charakteristische Werte der Widerstnde fr Kupplungen angegeben.
7
Berechnung von Arbeitsgersten
Die Berechnung von Arbeits-, Schutz- und Fassadengersten erfolgt grundstzlich in der gleichen Weise wie bei Traggersten. Es wird unterschieden in: – Nachweis der Tragfhigkeit (Tragsicherheitsnachweis) und – Lagesicherheitsnachweis. Beim Tragsicherheitsnachweis werden die Schnittkrfte mit den Bemessungswerten der Einwirkungen auf der Grundlage der Theorie I. Ordnung ermittelt, wobei Tragwerksverformungen und Exzentrizitten dann bercksichtigt werden, wenn sie vergrçßernd wirken. Zum Nachweis der ausreichenden Tragfhigkeit sind diese Schnittgrçßen mit dem Teilsicherheitsbeiwert gF zu vervielfltigen. Die Widerstnde werden um den Faktor gM = 1,1 reduziert. Dieses Nachweisformat gilt fr Bauteile aus Stahl und fr Kupp-
384
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
lungen. Fr Bauteile aus Holz oder Aluminium werden die Nachweise auf der Ebene zulssiger Spannungen gefhrt. Demzufolge sind dann die Einwirkungen mit dem Faktor gF = 1,0 zu bercksichtigen. Fr die Berechnung gibt DIN 4420-1 in Bild 14 beispielhaft Bemessungswerte fr Widerstnde an und in Tabelle 7 ein vereinfachtes Nachweisformat fr doppeltsymmetrische Doppel-T-Pro-
file und Rundrohre. Neben dem Tragsicherheitsnachweis ist ein Nachweis der Lagesicherheit zu fhren, d. h. der Nachweis der Sicherheit gegen Gleiten, Abheben und Umkippen des Gersts und seiner Teile. Gnstig wirkende Anteile der Einwirkungen drfen nur mit dem Teilsicherheitsbeiwert gF = 1,0, ungnstig wirkende Anteile mssen mit dem Teilsicherheitsbeiwert gF = 1,5 angesetzt werden.
Tabelle 9. Lastkombinationen fr die Berechnung nach [2] Das Gerst ist fr folgende Lastkombinationen nach DIN 4420-1 zu untersuchen. Die angegebenen Nummern der Abschnitte, Tabellen und Bilder beziehen sich auf diese Norm. Lastkombination A: Arbeitsbetrieb – Lastkombination A.1 Eigenlast des Gersts nach Abschnitt 5.4.4.2 – Lastkombination A.2 – Gleichmßig verteilte Verkehrslasten der entsprechenden Gerstgruppe nach Abschnitt 5.4.4.3 auf der maßgebenden Gerstlage – Lastkombination A.3 – Windlasten mit dem Staudruck q2 nach Tabelle 3, Zeile 2. Fr Gerste ohne Windlasten (z. B. im Inneren von Gebuden) horizontale Ersatzlasten aus Arbeitsbetrieb nach Abschnitt 5.4.4.6. – Lastkombinationen A.4 bei mehrgeschossigen Gersten: – Bei Arbeitsbetrieb auf nur einer Gerstlage 50 % der Verkehrslast nach der Lastkombination A.2 auf einer unmittelbar benachbarten Gerstlage. – Bei Arbeitsbetrieb auf n Gerstlagen sind Verkehrslasten nach der Lastkombination A.2 auf n Gerstlagen anzusetzen. Lastkombination B: Grçßte Windlast – Lastkombination B.1 Eigenlast des Gersts nach Abschnitt 5.4.4.2 – Lastkombination B.2 – Fr die Gerstgruppen 1, 2 und 3 werden keine, fr die Gerstgruppen 4, 5 und 6 zwei Drittel der gleichmßig verteilten Verkehrslasten nach Abschnitt 5.4.4.3 angesetzt. – Lastkombination B.3 – Windlasten nach Tabelle 3, Zeile 1 – Lastkombination B.4 – Bei Arbeitsbetrieb auf n Gerstlagen sind Verkehrslasten nach der Lastkombination B.2 auf n Gerstlagen anzusetzen. Fr Traggerste entfllt die Lastkombination B. Bei Lastkombination A.3 drfen die Windlasten nach Tabelle 3, Zeile 3 angesetzt werden. Lastkombination C: Belagteile und deren unmittelbare Untersttzungen Belagteile und deren unmittelbare Untersttzungen (Lngs- und Querriegel einschließlich deren Anschlsse) sind außerdem fr die Lastkombination C zu untersuchen: – Lastkombination C.1 Eigenlasten nach Abschnitt 5.4.4.2 – Lastkombination C.2 Verkehrslasten nach Abschnitt 5.4.4.3, wobei die ungnstigste der folgenden Lastanordnungen maßgebend ist – Einzellast P1 nach Tabelle 2, – Einzellast P2 nach Tabelle 2, – Teilflchenlast pc nach Tabelle 2. Die Einzellasten P1 und P2 sowie die Teilflchenlast pc sind an maßgebender Stelle anzusetzen. Fr die Anordnung der Teilflchenlast pc gibt Bild 8 a) bis f) der Norm Beispiele.
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
Die zu untersuchenden Lastkombinationen sind entsprechend DIN 4420-1 in Tabelle 9 zusammengefasst. Auf einen Nachweis der Standsicherheit darf verzichtet werden: – bei Regelausfhrungen nach DIN 4420 Teil 2, Teil 3 und entsprechend Teil 4; – bei Abweichungen von diesen, soweit sie nach fachlicher Erfahrung beurteilt werden kçnnen; – bei Konsolgersten, die den „Sicherheitsregeln fr Turm- und Schornsteinarbeiten“ (ZH 1/601) [3] entsprechen; – bei Gerstbauarten, die nicht in DIN 4420 Teil 2 bis Teil 4, jedoch durch berufsgenossenschaftliche „Sicherheitsregeln fr Arbeitsund Schutzgerste“ (ZH 1/534) [3] geregelt sind. Die Tragfhigkeit kann bauartbedingt bei System- und Modulgersten durch Berechnung nicht ausreichend sicher beurteilt werden. Deshalb sind rechnerische Annahmen durch Versuche zu berprfen. Dies bedeutet, dass die Kombination aus Versuch und Berechnung zu einer bauaufsichtlichen Zulassung fhrt, in der in Abhngigkeit von Hçhe, Belastung, Stielabstand und Anzahl der Belagebenen die Tragfhigkeit dann sicher beurteilt werden kann. Schutzgerste im Sinne von DIN 4420-1 sind Fanggerste, Dachfanggerste und Schutzdcher. In DIN 4420-1, Abschn. 6 sind einschlgige Anforderungen an sie geregelt. Ihre Tragfhigkeit ist mindestens wie fr Arbeitsgerste der Gruppe II auszulegen. Der Tragfhigkeitsnachweis von – Belagteilen in Fang- und Dachfanggersten und – Schutzwnden in Dachfanggersten ist nach den „Grundstzen fr die Prfung von Belagteilen und Schutzwnden in Fang- und Dachfanggersten“ (ZH 1/585) [3] zu erbringen. Besondere Aufmerksamkeit ist den Gerstbelgen aus Holzbohlen zu schenken. Die zulssigen Sttzweiten sind Tabelle 2 zu entnehmen. Fr Schutzdcher gilt, dass sie nicht planmßig begangen oder belastet werden drfen.
8
385
Bauliche Durchbildung, Errichten und Benutzen von Arbeitsgersten
Gerste sind ausreichend auszusteifen (zu verstreben). In den Knotenpunkten von horizontalen und vertikalen Bauteilen sind die Verstrebungen fest zu verbinden. Einem Strebenzug drfen hçchstens 5 Gerstfelder zugeordnet werden. Dabei drfen die Stnder nicht auf Biegung beansprucht werden. Sind Gerste nicht ausreichend standsicher, mssen sie verankert werden. Horizontale und vertikale Abstnde der Verankerung sind abhngig von den Regelausfhrungen der einzelnen Gerstbauarten oder auch von der statischen Berechnung. Fr die Regelausfhrung von Standgersten mssen die Verankerungen Mindestwerte horizontaler Krfte aufnehmen kçnnen. Sie betragen bei Parallelbeanspruchung zum Bauwerk 1,7 kN, bei rechtwinkliger Beanspruchung zum Bauwerk 2,5 kN und bei Gersthçhen ber 15 m rechtwinklig zum Bauwerk 5,0 kN. Verankerungen drfen nicht an Schneefanggittern, Blitzableitern, Dachrinnen, Fallrohren, Fensterrahmen oder nicht tragfhigen Fensterpfeilern angebracht werden. Der Verankerungsgrund muss in der Lage sein, die erforderlichen Ankerkrfte sicher zu bertragen. Im Zweifelsfall sind Auszugsversuche erforderlich. Der betriebssichere Auf- und Abbau von Gersten liegt in der Verantwortung des Gerstbauunternehmers. Fr eine Prfung des Gersts hat er zu sorgen. Eine bersicht fr die berprfung liefert Bild 37. Eine ordnungsgemße Erhaltung der Betriebssicherheit und Benutzung der Gerste obliegt den Unternehmern, die sich der Gerste bedienen. Das Auf-, Um- und Abrsten darf nur unter sachkundiger Aufsicht erfolgen. Gerste, die von der Regelausfhrung abweichen, mssen den besonderen konstruktiven und statischen Anforderungen entsprechen. Die dazu notwendigen Zeichnungen haben auf der Verwendungsstelle vorzuliegen. Zur Lastableitung in den Untergrund muss eine sichere, unverrckbare Unterlage (Fußplatten, Kanthçlzer, Bohlen) angeordnet werden, soweit eine ausreichende Lastbertragung in den Untergrund nicht unmittelbar sichergestellt ist. Besondere Aufmerksamkeit ist den elektrischen Leitungen zu schenken. Entsprechend VGB 37 sind Mindestabstnde in Abhngigkeit von der Nennspannung zu beachten. ffentliche Anlagen mssen zugnglich bleiben (Feuermelder, Kabelschchte, Hydranten). Fahr-
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 37. Prfdiagramm fr Arbeits- und Schutzgerste [2]
VI Arbeits-, Fassaden- und Schutzgerste im Mauerwerksbau
bare Standgerste drfen erst benutzt werden, wenn sie gegen unbeabsichtigtes Bewegen gesichert werden. Serienmßig hergestellte Gerstbauteile und -systeme haben neben einer bauaufsichtlichen Zulassung eine Aufbau- und Verwendungsanweisung. Sie enthlt die bestimmungsgemße Verwendung des Bauteils oder des Systems einschließlich aller zulssigen Belastungen und der Eigenlast und muss zur Einsicht auf der Baustelle vorliegen.
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Schden und Unflle
Trotz aller Bemhungen in statischer und konstruktiver Hinsicht ist es immer wieder zu Schden an Arbeitsgersten und zu Unfllen mit Personen gekommen. In [31] werden folgende Unfallschwerpunkte angegeben: • Unfallauslçsende Gegenstnde: Gerstbauteile 73 % davon Belge 56 % • Unfallauslçsende Ttigkeiten: Gehen, Auf- und Absteigen 49 % Handhaben oder Umgang mit Werkzeugen 23 % Zusammensetzen, Montieren und Zerlegen 24 % manuelle Transportttigkeiten 4 % Fr Schadensflle werden nach [11] fnf Ursachen angegeben: – mangelhafte Gerstverankerung, – Abrutschen oder Kippen von Stahlrahmen oder Rahmentafeln als Folge nicht einwandfrei aufliegender Klauen auf den Riegeln der Vertikalrahmen, – Bruch der Gerstbelge infolge statischer berbelastung, – Bruch der Gerstbelge infolge dynamischer Einwirkung beim Absetzen von Lasten, beim Laufen oder beim Springen auf Gerstbelgen, – Bruch der Gerstbelge nach Vorschdigung durch Gebrauch, klimatische Einflsse oder Unachtsamkeit Entsprechend der grçßeren Benutzungshufigkeit ergeben sich bei Arbeitsgersten sehr viel mehr Unflle mit Personen als bei den Traggersten. Tragfhigkeit und Gebrauchsfhigkeit von Arbeitsgersten lassen sich im Rahmen der vorgestellten technischen Regeln und Berechnungs-
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verfahren sicher angeben. Die bauartbedingten Eigenheiten lassen sich sowohl eigen- als auch fremdberwachen. Unachtsamkeit und Missbrauch auf Arbeitsgersten sind jedoch nur durch Unterweisung und Schulung der dort arbeitenden Personen abzustellen. Deshalb ist es sehr wichtig, dass neben der Erfllung der konstruktiven Randbedingungen die Auflagen der Berufsgenossenschaften beachtet und ebenfalls berwacht werden. Dies ist aber schwierig, weil Arbeitsgerste oft nur als notwendiges bel angesehen werden und beim derzeitigen Preisverfall im Bauwesen gerade fr die berwachung immer weniger Personal bereitsteht.
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Konstruktionsbeispiele aus der Praxis
Die Anwendungsbeispiele 10.1 und 10.2 zeigen Gerste im Mauerwerksbau und wurden durch die Jger Ingenieure GmbH, Radebeul zusammengestellt. Die allgemeinen Gerstbau-Konstruktionsbeispiele 10.3 und 10.4 sind wie viele andere Passagen aus [37] entnommen.
10.1 Portalbogen Hauptbahnhof Frankfurt/M. Der Portalbogen des Frankfurter Hauptbahnhofes, der von seiner Geometrie her ein doppelter Korbbogen ist, hat eine Spannweite von etwa 27 m und eine Scheitelhçhe von etwa 22 m. In Hçhe von 10,45 m befinden sich zu beiden Seiten des Bogens die Auflager. Diese werden durch massive Pfeiler gebildet, deren Breite bis zu 7,50 m betrgt. Von Auflager zu Auflager verluft ein Gesims, dessen massive Unterkonstruktion aus drei symmetrisch angeordneten Rundbçgen besteht. Die Bçgen mnden in zwei Sttzen, die ber die Hçhe des Gesimses hinausragen und an die Unterkante des Portalbogens anstoßen. Nach dem Einbau einer unterirdischen Bahnstation war es zu starken Setzungen, Rissbildungen und einem Absetzen des Bogens auf den Scheinsttzen gekommen. Der Portalbogen ist mit einem Schwerlastgerst unterfangen, angehoben und anschließend verankert worden. Bei der Gesamtmaßnahme waren schwierige Bauzustnde zu bercksichtigen. Die Sanierungsarbeiten an der Natursteinfassade wurden mithilfe eines Arbeitsgerstes durchgefhrt. Dieses wurde direkt in den Sandsteinsulen verankert. Die Bohr-
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 38. Außenansicht des Portalbogens des Hauptbahnhofes Frankfurt/M. mit Arbeitsgerst (außen) und Schwerlastgerst (innen, direkt unter dem Bogen) (Foto: W. Jger, Dresden)
Bild 39. Bahnhofsaußenseite mit Gersten (Technische Zeichnung: Ingenieurbro Noack, Sebnitz)
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lçcher werden anschließend grçßtenteils mit Steinersatzmasse geschlossen; einige der Verankerungsstellen kçnnen fr sptere Revisionszwecke mit Kunststoffverschlssen temporr abgedeckt werden. Die Sanierungsplanung erarbeitete die Firma Jger Ingenieure GmbH, Radebeul; die praktischen Arbeiten wurden durch die Firma SPESA GmbH Spezialbau und Sanierung, Urbach durchgefhrt.
10.2 Hauptgerst mit Wetterschutzdach beim Wiederaufbau der Frauenkirche Dresden
Bild 39. Verankerung des Arbeitsgerstes direkt in den Sandsteinsulen des Portalbogens (Foto: W. Jger, Dresden)
Das Hauptgerst beim Wiederaufbau der Frauenkirche Dresden (abgeschlossen 2005) war Arbeits- und Schutzgerst fr alle Gewerke, musste fr smtliche Transportaufgaben zur Verfgung stehen und bei Erfordernis den Witterungsschutz (Einhausungen und Wetterschutzdach) des gesamten Bauwerks gewhrleisten. Die besonders hohen geometrischen und baustofflichen Ansprche an das Mauerwerk beim Wiederaufbau der Frauenkirche sowie der notwendige rasche Baufortschritt stellten auch fr den Gerstbau eine einmalige Herausforderung dar. Das Bauwerk wurde allseitig von dem 3,65 m breiten Hauptgerst umschlossen, das aus einem 1,13 m breiten Fassadengerst (BOSTA-Rahmengerst) und einem 2,50 m breiten Stabilisie-
Bild 41. Hauptgerst der Frauenkirche Dresden, Ansicht von Sden, Mitte 2002 (Foto: W. Jger, Dresden)
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
a)
b)
Bild 42. Frauenkirche Dresden im Sommer 2003. Zu diesem Zeitpunkt war nicht mehr das komplette ußere Hauptgerst erforderlich; a) Ansicht von Sdwesten, b) Ansicht von Sdosten (Fotos: W. Jger, Dresden)
rungsteil (MODEX-Modulgerst) bestand und auch das Wetterschutzdach trug. Das Fassadengerst konnte bei Bedarf auf den jeweiligen Etagen mit Belag versehen werden und ermçglichte so ein Begehen des Bauwerks. Am Gerst konnten in den jeweils bençtigten Bereichen Planen angebracht werden, um so gemeinsam mit dem außen auf dem Hauptgerst aufliegenden Wetterschutzdach den Schutz vor Sonne, Regen, Schnee und Klte zu gewhrleisten. Damit war ein witterungsunabhngiger Bauablauf mçglich. Die Konstruktion des Wetterschutzdaches konnte je nach Baufortschritt komplett mit allen technologischen Einrichtungen (Krane etc.) in Schritten von 10,50 m mittels 24 hydraulischer Hubzylinder angehoben werden. Dazu wurden jeweils die ußeren Hubsttzen und der Mittelturm ber das Dach hinaus verlngert. Die Hubzylinder auf den Sttzenkçpfen waren mit Greifeinrichtungen ausgerstet, die mit der Dachkonstruktion verbundene sthlerne Hubseile whrend des 2 Tage dauernden Hubvorgangs nach oben zogen. Parallel wurde stndig nachgerstet, um das ußere Gerst wieder komplett auf die aktuelle Hçhe zu bringen.
Die Firma Thyssen Hnnebeck GmbH lieferte die Gersttechnik mit insgesamt fast 1000 Tonnen MODEX- und BOSTA-Material.
10.3 Bewegliches Arbeitsgerst zur Trgerkontrolle Zur Kontrolle eines Brckenlngstrgers mit seitlichem Kragarm wurde ein fahrbares Arbeitsgerst aus getypten Gerstbauteilen, Rohrmaterial und Kupplungen konstruiert. Der Querschnitt des Gersts ist in Bild 43 dargestellt. Einzelheiten der Konstruktion sind Bild 44 zu entnehmen.
10.4 Arbeitsgerst an einer Hngebrcke Zum Austausch von Hngern einer Hngebrcke wurde ein Gerst aus Rohrmaterial mit Kupplungen konstruiert. Die Situation ist in Bild 45 dargestellt. Bei der Montage benutzte man den vorhandenen Hnger der Brcke zur Aufnahme der Horizontalkrfte, indem das Gerst ber Diagonalen alle 6 m an den Hnger angeschlossen wurde. Nach Erreichen des Tragseils wurde ein Hilfshnger an dieses angeschlossen und zum
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Bild 43. Inspektionsgerst aus Rohrmaterial
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Bild 44. Details zu Bild 43
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Bild 45. Arbeitsgerst fr Hngermontage
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Brckendeck gefhrt. Anschließend war es mçglich, zum Hilfshnger umzuankern, um den auszutauschenden Hnger zu demontieren. Danach wurde der neue Hnger eingebaut, wiederum umgeankert und der Hilfshnger sowie das Gerst wieder abgebaut.
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Literatur
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[23] Richtlinie 89/106/EWG des Rates zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten ber Bauprodukte vom 21. Dezember 1988.
[32] DIN EN 12810-1:2004-03: Fassadengerste aus vorgefertigten Bauteilen; Teil 1: Produktfestlegungen. Deutsche Fassung EN 12810-1: 2003. NABau im DIN, Berlin 2004.
[24] Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C, Ausgabe 2008/1. DIBt Mitteilungen, Sonderheft 36 vom 17. 06. 2008. Hrsg. Deutsches Institut fr Bautechnik (DIBt). Ernst & Sohn, Berlin 2008.
[33] DIN EN 12810-2:2004-03: Fassadengerste aus vorgefertigten Bauteilen; Teil 2: Besondere Bemessungsverfahren und Nachweise. Deutsche Fassung EN 12810-2:2003. NABau im DIN, Berlin 2004.
[25] STB – Sammlung Bauaufsichtlich eingefhrte technische Baubestimmungen. Loseblattwerk oder Online-Dienst. Hrsg. Deutsches Institut fr Bautechnik (DIBt), DIN. Beuth, Berlin.
[34] DIN EN 12811-1:2004-03: Temporre Konstruktionen fr Bauwerke; Teil 1: Arbeitsgerste – Leistungsanforderungen, Entwurf, Konstruktion und Bemessung. Deutsche Fassung EN 12811-1:2003. NABau im DIN, Berlin 2004.
[26] Pelle, K.: Traggerste im konstruktiven Ingenieurbau – Prf- und Sicherheitsbestimmungen, nationale und europische Normung, VDIBerichte 1348, S. 159 ff. VDI-Verlag, Dsseldorf 1997. [27] Unfallverhtungsvorschriften (UVV). C. Heymanns-Verlag, Kçln 1996. [28] Berufsgenossenschaftliche Richtlinien, Regeln, Grundstze und Merkbltter. C. Heymanns Verlag, Kçln 1996. [29] Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften: Regeln fr Sicherheit und Gesundheitsschutz im Gerstbau, Ausgabe Juli 1997 (zurckgezogen). [30] Lindner, J.; Magnitzke, P.: Standsicherheit von Arbeitsgersten mit Verkleidungen. Stahlbau 59 (1990), S. 39–44. [31] Steiger, H.: Fachseminar Arbeits- und Schutzgerste, Stand 11.06.01, Darmstadt.
[35] DIN EN 12811-2:2004-04: Temporre Konstruktionen fr Bauwerke; Teil 2: Informationen zu den Werkstoffen. Deutsche Fassung EN 12811-2:2004. NABau im DIN, Berlin 2004. [36] DIN EN 12811-3:2003-02: Temporre Konstruktionen fr Bauwerke; Teil 3: Versuche zum Tragverhalten. Deutsche Fassung EN 12810-1:2002. NABau im DIN, Berlin 2003. [37] Jeromin, W.: Gerste und Schalungen im konstruktiven Ingenieurbau. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2003. [38] Feistel, G.; Scheller, E.: Befestigungsmittel fr den Mauerwerksbau, Teil 1: Kunststoffund Injektionsdbel mit nationalen und europischen Zulassungen. In: Mauerwerk-Kalender 32 (2007), S. 119–166. Hrsg. W. Jger. Ernst & Sohn, Berlin.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
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VII
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Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit Frank Frçssel, Berlin
1
Einleitung
Die Kellersanierung nimmt innerhalb des Bauens im Bestand einen elementaren Stellenwert ein. Dabei gilt es hauptschlich, das Bauwerk vor Feuchtigkeit – dem Katalysator vieler Bauschden – zu schtzen. Bei den meisten Altbauten mssen die erdberhrten Bauteile daher nachtrglich horizontal und/oder vertikal abgedichtet werden. Der Markt bietet hierzu zahlreiche Systeme und Verfahren an, aber nicht alle haben sich bewhrt. Bei rund 60 % der Altbauten mssen die Kelleraußen- und Kellerinnenwnde saniert werden, denn bei den meisten lteren Gebuden sind die Horizontal- und Vertikalabdichtungen mittlerweile verrottet oder fehlen gnzlich. In beiden Fllen
gibt es keinen funktionsfhigen Feuchteschutz, weshalb die erdberhrten Wnde Feuchtigkeit aufnehmen und diese durch den gesamten Mauerwerksquerschnitt transportieren. Infolgedessen kommt es aufgrund der Kapillaritt zu einem Anstieg der Feuchtigkeit im Mauerwerksquerschnitt sowie einem Transport bauschdigender Salze. An der Oberflche – der Verdunstungsflche – kommt es zu einem Auskristallisieren der Salze, was wiederum neben Ausblhungen auch ein Abplatzen von Beschichtungen verursachen kann. Außerdem erhçht sich die sog. Hygroskopizitt. Dies bedeutet, dass der Baustoff Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt und bindet und somit einen hçheren Feuchtigkeitsgehalt aufweist, als ein vergleichbarer Baustoff, der nicht salzbelastet ist. Dieser Punkt wird im Rahmen der Sanierungen hufig
Bild 1. Unterschiedliche Schadensbilder fr feuchte- und salzbelastete Mauerwerke im Sockel- und Kellerbereich
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unterschtzt, da Salze aufgrund ihrer Hygroskopizitt nicht nur Baustoffe durchfeuchten, sondern auch deren Austrocknung nach Abdichtungsmaßnahmen verzçgern kçnnen. Um diesen Schden, Folgeschden und Mechanismen entgegenzuwirken und die heutigen, gestiegenen Ansprche an die Kellernutzung ebenfalls erfllen zu kçnnen, mssen die erdberhrten Baueile hufig nachtrglich abgedichtet werden. Dies gehçrt jedoch zu den schwierigsten Aufgaben innerhalb der Altbaumodernisierung. Schließlich erfolgen die Arbeiten im Bereich der Grundmauern und damit an Bauteilen, die hinsichtlich der Standsicherheit des Gebudes sehr sensibel sind. Hinzu kommt, dass viele Sanierungen durchgefhrt werden, ohne die eigentliche(n) Ursache(n) fr die Durchfeuchtung zu kennen. Erfahrungsgemß sind rund zehn Prozent der durchgefhrten Sanierungen an erdberhrten Bauteilen mangelhaft. Dies liegt zum einen daran, dass fr die nachtrgliche Abdichtung alter Gebude nur bedingt Normen und Merkbltter existieren. Erwhnt werden soll z. B. das WTAMerkblatt „Nachtrgliches Abdichten erdberhrter Bauteile“ [1], das in die nachtrgliche Außenabdichtung, Innenabdichtung (Negativabdichtung) und abdichtende Injektionen (sog. Schleierabdichtungen oder Vergelungen) unterscheidet. Hinzu kommt das WTA-Merkblatt „Mauerwerksinjektion gegen kapillare Feuchtigkeit“ [2]. Bei Neubauten hingegen ist die Abdichtung erdberhrter Bauteile selbstverstndlich und in der DIN 18195 geregelt. Deshalb wird hufig versucht, diese Norm ebenso fr nachtrgliche Bauwerksabdichtungen anzuwenden. Dies ist allerdings schwierig, da die Norm in ihren eigenen
Vorbemerkungen erwhnt, dass sie nicht fr die nachtrgliche Bauwerksabdichtung gilt, es sei denn, dass Verfahren zum Einsatz kommen, die in der DIN 18195 beschrieben sind. Hinzu kommt, dass die Norm in der Ausschreibung ausdrcklich vereinbart werden muss. Da die nachtrgliche Horizontalabdichtung in der DIN 18195 nicht erwhnt wird, befinden sich Planer und Ausfhrende bei dieser Art der Abdichtung in jedem Fall in einer technischen und rechtlichen Grauzone. Der Entwicklung von immer neuen Methoden hat dieser Fakt allerdings nicht geschadet. Mittlerweile bietet der Markt zahlreiche Sanierungsverfahren und Produkte, um Bauwerke nachtrglich gegen Feuchte zu schtzen. Doch viele der angewandten Methoden und Baustoffe wurden noch nicht umfassend erprobt, weshalb ihre Funktion und Wirksamkeit nicht erwiesen sind. Aufgrund fehlender Transparenz kennen weder die meisten Ausschreibenden noch Ausfhrenden die Anwendungsgebiete sowie deren Grenzen. Dies liegt hauptschlich daran, dass Planer und ausfhrende Firmen den Nachweis nicht einfordern und sich selbst mit der Thematik zu wenig oder gar nicht auseinandersetzen. So wird hufig ohne jegliche Bauwerksdiagnostik nachtrglich abgedichtet. Elementare Informationen ber den Durchfeuchtungsgrad und/oder den Salzgehalt des Mauerwerks, das freie Porenvolumen und andere Baustoffkenngrçßen, die mçgliche Hohlrumigkeit der Mauerwerkskonstruktion, die Wasserbelastung von außen, die Bodenverhltnisse und den daraus resultierenden Lastfall fehlen. Auch auf raumklimatische Messungen wird meist verzichtet, obwohl diese fr eine innenseitige Kellersanierung entscheidend sein kçnnen.
Bild 2. Prinzip der Kapillaritt in Abhngigkeit vom Kapillardurchmesser und der Porengeometrie (A: durchgehende Pore, B: offene Pore, C: geschlossene Pore, D + F: Sackpore) (Quelle: Prof. Dr. Helmut Weber)
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
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Bild 3. Objektdarstellung einer Messachse; bereinander liegende Bohrkerne werden fr weitergehende Untersuchungen entnommen, um eine Feuchteund Salzbilanz aufstellen zu kçnnen
Liegen von einem Hersteller oder einem Baustofflabor doch einmal einige dieser Kenndaten vor, fehlt in der Regel die Bewertung und Interpretation sowie ein daraus abgeleitetes Sanierungskonzept. Beides ist jedoch erforderlich, um berhaupt qualifiziert ausschreiben zu kçnnen – eine Vorgehensweise, die in der Praxis regelmßig auf den Kopf gestellt wird. So wird in den meisten Fllen die Voruntersuchung erst in der Ausschreibung verankert und dem Ausfhrenden damit bertragen. Dabei sollte jedem bewusst sein, dass erst die Voruntersuchungen und deren Ergebnisse die Grundlage fr ein Sanierungskonzept, dessen Verfahren und die Art der Ausfhrung sein kann. Das Sanierungskonzept sollte neben den besonderen Anforderungen bezglich der Statik sowie des Feuchte- und Wrmeschutzes auch den Nutzungsanspruch und letztendlich die Wirtschaftlichkeit bercksichtigen. Weiterhin fllt auf, dass Planer bei den meisten Ausschreibungen die Abdichtungsmaßnahmen ungenau beschreiben und nicht genau definieren, was das Sanierungsziel ist. Vor der Sanierung muss jedoch unbedingt geklrt sein, ob das Bauwerk spter vollstndig „trocken“ sein oder lediglich wesentlich weniger Feuchtigkeit enthalten soll; ob eine „trockene“ Wand oder letztendlich vielleicht nur eine „trockene“, saubere Wandoberflche erwartet wird. Letztendlich geht es um die zuknftige Nutzung und die Frage, ob der Keller einen wohnhnlichen Charakter bekommt oder weiterhin als Abstellraum benutzt werden soll. Dementsprechend unterscheiden sich der finanzielle Aufwand und die technischen Anforderungen, welche die nachtrglichen Horizontal- und/oder Vertikalabdichtungen erfllen mssen.
In den nachfolgenden Ausfhrungen werden nur die Verfahren zur nachtrglichen Horizontalabdichtung beschrieben. Kenntnisse ber Schadensbilder und deren Ursachen, das Erkennen von kapillar aufsteigender Feuchtigkeit im Unterschied zur hygroskopischen Feuchtigkeit, Maßnahmen und Umfang von Voruntersuchungen und Bauwerksdiagnostik, Verfahren der nachtrglichen Vertikalabdichtung (von außen oder innen) sowie flankierende Maßnahmen wie z. B. Sanierputzsysteme oder Technische Bautrocknung werden vorausgesetzt oder auf weiterfhrende Literatur [3–5] verwiesen. In frheren Jahrgngen des Mauerwerk-Kalenders kann zu verwandten Themen nachgeschlagen werden, z. B. [6–10].
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Begrifflichkeiten und Grundstze
Fr die nachtrgliche Horizontalabdichtung werden am Markt verschiedene Begrifflichkeiten wie Mauer- oder Kapillarsperre, Mauerwerksentfeuchtung, Bauwerks- oder Mauerwerkstrockenlegung (oder nur kurz Trockenlegung) verwendet. Letztendlich geht es um die nachtrgliche Ausfhrung einer Abdichtungsebene, die bei mechanischen Verfahren, Injektionsverfahren und elektro-physikalischen Verfahren jeweils einen unterschiedlichen Ansatz hat. Whrend bei den mechanischen Verfahren eine echte Abdichtung zur Ausfhrung kommt, die den Charakter einer Horizontalabdichtung nach DIN 18195 [11] hat, wird bei den Injektionsverfahren nur die Kapillaritt im Mauerwerk aufgehoben oder reduziert. Dieser Theorie folgen auch die elektro-physika-
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Bild 4. Hygroskopische Effekte: von der Vortuschung kapillar aufsteigender Feuchtigkeit ber starke Salzausblhungen oder Durchfeuchtungen partieller Putz- und/oder Steinflchen bis hin zum Abplatzen von Steinschichten infolge der Hydratations- und Kristallisationsdrcke
lischen Verfahren, kçnnen dies aber in der Praxis nicht untermauern. Bevor die einzelnen Systeme und Verfahren zur „Mauerwerkstrockenlegung“ genannt und bewertet werden, muss ein Grundsatz vorweg geschickt werden: Eine absolute Mauerwerkstrockenlegung ist physikalisch und technisch nicht mçglich. Durch geeignete Verfahren, Systeme und Produkte kann jedoch der Feuchtigkeitsgehalt im Mauerwerk reduziert werden. Die Grenze fr „Trockenlegungen“ stellt die jeweilige Gleichgewichtsfeuchte dar, die durch die Sorption und Hygroskopizitt der Baustoffe bestimmt wird [12]. Es ist deshalb immer wieder erstaunlich, wenn in Ausschreibungen eine Trockenlegung gefordert oder durch Ausfhrende in Werbungen angeboten wird. Mit dieser Bezeichnung wird der Eindruck erweckt, dass der vorhandene Durchfeuchtungsgrad bis auf null reduziert werden kann. Unter juristischer Betrachtung wird demnach dem Auftraggeber eine Leistung angeboten, die der Auftragnehmer technisch nicht erfllen kann. Aufgrund bauphysikalischer Aspekte und Gesetz-
mßigkeiten ist dies nicht mçglich und birgt rechtliche Gefahren. Deshalb sollten die nachtrglichen Horizontalabdichtungen auch nur als das beschrieben werden, was sie letztendlich sind bzw. zu leisten imstande sind. Außerdem muss grundstzlich noch erwhnt werden: Es gibt kein Verfahren oder System und kein Produkt, mit dem allein eine Reduzierung der vorhandenen Mauerwerksfeuchte erreicht werden kann. In Abhngigkeit von der Durchfeuchtungsursache und dem jeweiligen Schadensmechanismus kann lediglich die Ursache beseitigt werden, sodass eine natrliche oder technische Austrocknung stattfinden kann. Aufgrund sich berlagernder Mechanismen mssen verschiedene Systeme und Verfahren kombiniert werden. Auch dieser Grundsatz ist leicht nachvollziehbar. Ein Mauerwerk unterliegt verschiedenen Durchfeuchtungen und die Schadensmechanismen kçnnen sehr vielseitig und komplex sein. Die bekannteste Durchfeuchtung ist die kapillare Wasseraufnahme, die in der Regel gelçste Salze aus dem
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
Erdreich oder aus dem Baustoff selbst mitfhrt. Damit wird bereits deutlich, dass es nicht ausreicht, nur das Problem kapillar aufsteigender Feuchtigkeit zu beseitigen. Salze in gelçster Form werden infolge der Austrocknung eines Mauerwerks durch das Einbringen einer nachtrglichen Horizontal- oder auch Vertikalabdichtung an die Wandoberflche transportiert und kristallisieren aus. Dies verursacht hygroskopische Effekte, die wiederum das Mauerwerk durchfeuchten kçnnen. Deshalb sind neben den Verfahren zur nachtrglichen Horizontalabdichtung immer noch Maßnahmen gegen die Salzbelastung notwendig. Dieses Paket an Maßnahmen muss ggf. noch durch eine nachtrgliche Vertikalabdichtung oder eine Drnung ergnzt werden. In anderen Fllen kann eine Mauerwerksdurchfeuchtung nur durch Vernderung klimatischer Bedingungen erreicht werden. Der notwendige Umfang an Sanierungsmaßnahmen wird also durch objektspezifische und schadensrelevante Kriterien bestimmt und nicht durch ein Verfahren. Genauso wenig ist ein Produkt allein fr den Erfolg oder Misserfolg einer „Trockenlegung“ verantwortlich.
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kommt es auch bei diesen Putzen zeitversetzt zu einer erneuten Durchfeuchtung und zu Salzausblhungen auf der Wandoberflche. Zementoder Sperrputze werden dagegen eingesetzt, um die Feuchtigkeit „einzusperren“. Wird die Verdunstung verhindert, steigt die Feuchtigkeit im Mauerwerk soweit auf, bis eine Verdunstung wieder gegeben ist. Infolgedessen wird der Durchfeuchtungshorizont nur verlagert. Dies kann an Bauwerken besonders gut beobachtet werden,
Ungeeignete Methoden
Unter dem Begriff der ungeeigneten Methoden zur Sanierung von feuchte- und salzgeschdigten Bauwerken werden alle Verfahren und Produkte zusammengefasst, die entweder den wissenschaftlichen Nachweis ihrer Funktion und Wirkungsweise sowie den praktischen Nachweis noch nicht erbracht haben oder die Ursache der Durchfeuchtung nicht beseitigen. Als erstes Beispiel mssen alle Anstriche genannt werden. Vorhandene Feuchtigkeitsprobleme oder Salzausblhungen treten nach diesen Maßnahmen zeitversetzt wieder auf. Besonders ungeeignet sind hierbei Dispersionsfarben, da die Wasserdampfdiffusion fr die erhçhte Untergrundfeuchtigkeit nicht ausreicht. Die Folge sind Blasenbildung oder Abplatzungen. Aber auch wasserdampfdiffusionsoffene Anstriche wie z. B. Silikatfarben sind zur Sanierung ungeeignet, weil neben der Feuchtigkeits- auch die Salzbelastung bercksichtigt werden muss und Anstriche hierfr grundstzlich ungeeignet sind. Ein weiteres Beispiel sind Kalkputze, die zwar ein sehr gutes Wasserdampfdiffusionsvermçgen aufweisen, aber die aus dem Untergrund mittransportierten Salze nicht aufnehmen kçnnen. So
Bild 5. Anstriche, Putzsysteme, Fliesen und Belge sowie Vorsatzschalen sind zur Sanierung von feuchteund salzgeschdigten Bauwerken ungeeignet (Quelle unten: Dr. Anton Pech)
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Bild 6. Historische Belftungssysteme und -kanle [14]
wenn im Sockelbereich neue Putze aufgezogen oder Fliesen aufgeklebt wurden und nach einiger Zeit oberhalb dieser Ebene erneut Feuchtigkeitsprobleme und Salzausblhungen auftreten. Ungeeignet sind auch sog. Kosmospappen, die vor allem in den 1960er- und 70er-Jahren zum Einsatz kamen. Diese gewellten bitumen- oder teergetrnkten Pappen wurden am Mauerwerk befestigt und dienten der Kaschierung der wahren Feuchtigkeitsverhltnisse im Wandbereich. ber die Luftkanle sollte eine Trocknung im Sinne eines Belftungssystems stattfinden. Auf die Pappe wurde dann mithilfe eines Putztrgers z. B. ein Putz aufgebracht. Da mit derartigen Verfahren die Mçglichkeit einer Wasserabgabe des Mauerwerks und damit die Trocknung reduziert wurde, kam es zu einem erheblichen Feuchtigkeitsanstieg im Wandbereich und somit zu einer Verlagerung der Durchfeuchtungshorizonte. Mit den genannten Maßnahmen wurde im Wesentlichen die Feuchtigkeit eingesperrt. Darber hinaus waren viele Jahr(zehnt)e Maßnahmen im Angebot, mit denen die Mauerwerksfeuchtigkeit abgefhrt werden soll. Unter den Belftungsverfahren sollen als erstes Beispiel die sog. Maueroder Belftungsrçhrchen genannt werden. Neben den Knapen’schen Rçhrchen wurden ganze Belftungssysteme im Sinne von Belftungskanlen konstruiert. Diese Maßnahmen zur Feuchtereduzierung im Mauerwerksquerschnitt sind unter den Begriffen Mauerlungen oder auch Fundamentbelftung eingegangen. Durch den Einbau von
Kammer- oder Schemelsteinen sowie Belftungsschchten sollte anfallende Feuchtigkeit an die Luft abgegeben werden. Da es in Belftungskanlen bei ungnstiger Luftfeuchtigkeit vielmehr zu einer Feuchteanreicherung kommen kann, mssen diese Verfahren schon aus physikalischer Sicht infrage gestellt werden. Außerdem gilt fr alle diese Verfahren, dass die Ursache der Mauerwerksdurchfeuchtung nicht beseitigt wird. Selbst wenn die Verdunstung oder Feuchteabgabe mindestens genauso groß wre, wie die Feuchtigkeitsaufnahme, besteht immer noch das Problem, dass mit der Feuchtigkeit gelçste Salze mitgefhrt werden, die an der Verdunstungsflche kristallisieren und damit die Hygroskopizitt des Mauerwerks erhçhen. Bei dem sog. thermo-dynamischen Verfahren, das auch unter der Bezeichnung der thermischen Bautrocknung oder Hllflchentemperierung bekannt ist, handelt es sich um die Reduzierung der Feuchtigkeit im Wandquerschnitt durch das Anlegen einer Rohrleitung, ber die Wrme ausgestrahlt wird. Der auch als Coanda-Effekt beschriebene Warmluftauftrieb an der Wandoberflche soll dabei zur allmhlichen Erwrmung der Wand ber den Leitungsbereich hinaus fhren. Es ist sicherlich nicht auszuschließen, dass in Abhngigkeit zur Außen- und Innentemperatur, der Materialeigenschaften und der relativen Luftfeuchte im Raum, auf diese Art ein ganzes Bauteil temporr austrocknen kann. Ein wesentlicher Punkt ist aber, dass dieses Bauteil nicht dauerhaft
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
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Bild 7. Sogenannte Belftungsrçhrchen (auch Knapen’sche Rçhrchen genannt)
„trockengelegt“ werden kann, wenn die Ursache der kapillar aufsteigenden Feuchtigkeit nicht nachhaltig beseitigt wird [13]. Außerdem mssen elektro-magnetische Verfahren, auch unter den Begriffen Schwingkreisverfahren oder „Wunderkstchen“ bekannt, als unwirksam eingestuft werden. Hierbei handelt es sich um kleine Kstchen mit kaum berprfbarem Inhalt, denen nach Angaben der Hersteller eine zwar nicht erklrbare, dafr aber sofort sprbare Wirkung bescheinigt wird. Derartige Kstchen werden einzeln oder in Mehrzahl in das durchfeuchtete Gebude gestellt und sollen alle „den Wassertransport der Wand bestimmenden Strahlen und Felder beeinflussen bzw. diese vernichten“. Im Gegensatz zu den vorher genannten sowie zu allen bewhrten und wissenschaftlich anerkannten, aber schlecht ausgefhrten, Verfahren und Systemen zur Mauerwerkstrockenlegung haben diese „Zauberkstchen“ den einzigen Vorteil, dass sie dem Bauwerk wenigstens nicht schaden. Es mag sich deshalb jeder dieser Maßnahme bedienen, der sich durch die Referenzlisten (meis-
Bild 8. Sogenanntes Wunderkstchen (Quelle: Peter Lau)
tens aus Osteuropa) berzeugen lsst, keinen weiteren Schaden an seinem Gebude erzeugen und die Ursache seiner Durchfeuchtung nicht beseitigen mçchte. Außerdem gibt es durch die Anbieter dieser Verfahren ein berzeugendes Argument, dass das Gert zum vollen Kaufpreis zurckgenommen wird, wenn nicht innerhalb einer unbestimmten Zeit eine Besserung einsetzt. Im ungnstigen Fall wurde dann lediglich einem Unbekannten ber diesen Zeitraum zinslos Geld berlassen, was sich zumindest fr den Anbieter dieser Verfahren „zauberhaft“ darstellt. Im Folgenden sollen die Verfahren zum Zuge kommen, die sich in der Praxis bewhrt haben und in Fachkreisen als anerkannt gelten.
4
Mechanische Systeme
4.1
Einleitung
Die sicherste, aber auch aufwendigste Maßnahme zur nachtrglichen Horizontalabdichtung ist die Mauerwerkstrennung und -abdichtung durch mechanische Verfahren, auch als traditionelle Verfahren bezeichnet. Sie bieten bei fachgerechter Planung und Ausfhrung eine Sperrschicht von hoher Dauerhaftigkeit gegenber kapillar aufsteigender Feuchtigkeit. Hierzu gehçrt das Einschieben kapillarwasserdichter Stoffe in entsprechender Dicke in das Mauerwerk. Mit dieser horizontalen Sperrschicht ist es mçglich, eine Horizontalabdichtung nach der heute fr den Neubau gltigen Technologie einzubringen. Mauerwerksaustauch-, V-Schnitt- und Bohrkernverfahren sollen nur noch erwhnt und nicht mehr beschrieben werden, da sie sehr zeit- und kostenintensiv sind, infolgedessen keine Bedeutung mehr besitzen und nur noch aus der Literatur bekannt sind.
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Bild 9. Mauersgeverfahren (Quelle: Deutsches Zentrum fr Handwerk und Denkmalpflege, Propstei Johannesberg)
4.2
Mauersgeverfahren
Bei dem Mauersgeverfahren, auch als Mauerschneideverfahren bekannt, erfolgt die Trennung des Mauerwerks im festgelegten Bereich (meist unmittelbar ber Terrain). Zum Trennen werden Trennscheiben, Mauerfrsen, Stichsgen, Seilzugsgen, Kreissgen oder Schwertsgen benutzt. Bei Ziegelstein- oder Sandsteinmauerwerk bzw. allen anderen weichen bis mittelharten Natursteinmauerwerken kommen fahrbare Sgemaschinen mit vidiabesetzten Ketten zum Ein-
satz. Bei hartem Naturstein wie Basalt, Granit etc. werden diamantbesetzte Werkzeuge verwendet, wobei den Diamantseilsgen in der Regel der Vorzug gegeben wird. Lagerfugen kçnnen dabei trocken geschnitten werden. Wird dagegen Mauerwerk ohne Fugen gesgt, z. B. Naturstein oder zweischaliges Mauerwerk, ist es erforderlich, die dabei verwendeten Sgebltter oder Sgeketten zu khlen. Dabei ist zum Teil sehr viel Khlwasser nçtig, was wiederum das feuchte Mauerwerk zustzlich belastet. Die Schnittbreite betrgt je nach eingesetzter Sgetechnologie mindestens
Bild 10. Seilzugsge und Diamantseil (Quelle: Dr. Anton Pech)
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
5 bis 6 und maximal 10 bis 13 mm und kann bis max. 4 cm ber Oberkante Boden ausgefhrt werden. Wenn die Fuge im Mauerwerk entweder mit einer fahrbaren Mauersge oder einer nass schneidenden Seilsge ber den gesamten Wandquerschnitt durchgeschnitten wird, darf max. nur 1 m durchtrennt werden. Anschließend schiebt man die trennende Abdichtungsfolie aus hochwertigem, verschleiß- und druckfestem sowie chemisch widerstandsfhigem Kunststoff, eine bitumenkaschierte Aluminium- oder Bleifolie oder korrosionsbestndigen Edelstahl ein. Die meiste Verbreitung finden glasfaserverstrkte Kunststoffplatten oder HD-Polyethylenplatten mit Materialdicken von 1,5 bis 2,0 mm. Dabei muss auf eine ausreichende berlappung der Horizontalsperre geachtet werden. Unmittelbar danach werden hochdruckfeste Keilplatten mit einer Mindestdruckfestigkeit von 50 N/mm± in Abstnden von 15 bis 25 cm zueinander und in der gesamten Mauerwerksdicke kraftschlssig eingeschlagen. Bei der Verwendung der bitumenkaschierten Alufolien oder der Bleifolien besteht natrlich immer die Gefahr, dass die Schutzschicht beim Einschlagen der Keile beschdigt wird. In Einzelfllen ist es dann auch blich, Kunststoffplatten oberhalb der Aluoder Bleifolien einzuschieben, um das kraftschlssige Verkeilen des Mauerwerks zu ermçglichen. Die noch vorhandenen Hohlstellen sollten vorsichtig verpresst werden. Dies kann z. B. mit Zementsuspension unter Quellmittelzugabe oder mit geeigneten Harzen erfolgen. Auf die Zusammensetzung des Verpressmçrtels ist zu achten, damit eine Alkalibestndigkeit gegeben ist. Bei Gips im Mauerwerk muss des Weiteren darauf geachtet werden, dass die verwendeten Dichtungsmaterialien alkalibestndig sind. Nur so lsst sich verhindern, dass es nach der Verpressung zur Bildung von sog. Treibmineralien, wie z. B. Ettringit oder Thaumasit, kommt. Infolge der Volumenvergrçßerung und des hydrostatischen Drucks bei ihrer Bildung kann es sonst zu erheblichen Substanzschden im Mauerwerk kommen. Abschließend muss noch erwhnt werden, dass mit dem Mauersgeverfahren das Mauerwerk einmal komplett durchtrennt wird. Dies beinhaltet aber nicht nur die Mauerwerksfuge, sondern auch smtliche vertikal verlaufende Gas-, Wasser- und Elektroleitungen sowie ggf. Stnder bei Fachwerkbauten. Deshalb werden diese Verfahren an denkmalgeschtzten und/oder historisch
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a)
b)
c)
Bild 11. Einlegen der Abdichtungsfolien oder -bahnen, Abkeilen des Mauerwerks und anschließendes Verfllen des Mauerschlitzes (Quelle: a) Fa. KATZ, b) und c) Fa. WUCHER)
wertvollen Bauwerken in der Regel nicht ausgeschrieben. Auch bei Gebuden in Hanglage kommen diese Verfahren normalerweise nicht zum Einsatz. Wegen des relativ großen Eingriffs in die Standsicherheit des Mauerwerks sollten nur kurze Ab-
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schnitte aufgesgt und so schnell wie mçglich abgedichtet, mit Keilen abgesttzt und die Fuge wieder verpresst werden. Aufgrund der separaten Mauerwerkstrennung und -abdichtung bezeichnet die -Norm diese Verfahren auch als zweistufige Verfahren. Im Gegensatz hierzu stellt das nachfolgend beschriebene Chromstahlblechverfahren ein einstufiges Verfahren dar.
4.3
Chromstahlblechverfahren
Alternativ zum Mauersgeverfahren wird das Chromstahlblechverfahren (oder nach den Erfindern Habçck und Weinzierl umgangssprachlich auch als HW-System bezeichnet) eingesetzt. Gegenber dem Mauersgeverfahren bietet dieses einstufige Verfahren den Vorteil, dass auf die nachtrgliche Verpressung des Schlitzes verzichtet werden kann. Die mechanische Durchtrennung und Abdichtung des Mauerwerks erfolgt in einem Arbeitsgang. Bei dem Chromstahlblechverfahren wird in eine durchgehende Lagerfuge ein gewelltes Edelstahlblech mithilfe von Drucklufthmmern bei einer Schlagfrequenz von 1200 bis 1500 Schlgen pro Minute in die Fugen eingetrieben. Damit das
Verfahren zur vollstndigen Abdichtung fhren kann, mssen sich dabei jeweils die letzten zwei Wellen der eingesetzten Bleche berlappen. Bei den Blechen handelt es sich berwiegend um Chromstahlbleche. Bei stark chloridbelastetem Mauerwerk werden besonders veredelte Sthle (Chrom-Nickel-Stahl oder Chrom-Nickel-Molybdn-Stahl) eingesetzt. Das Verfahren ist nicht immer erschtterungsfrei. In Abhngigkeit von der Auflast sowie von der Mçrtelfestigkeit und der Wanddicke sind dem Verfahren Anwendungsgrenzen gesetzt. Die rhythmischen Schlge kçnnen gerade bei Last tragenden oder bei besonders dnnen oder wenig ausgesteiften Wnden zu Problemen fhren, die sich durch Rissbildungen oder dgl. zeigen. Auch hier gilt, dass nur bei kompaktem und gut zugnglichem Mauerwerk das Chromstahlblechverfahren angewandt werden kann. Da historische Bauwerke in der Regel aus Bruchsteinmauerwerk oder zweischaligen Mauerwerkskonstruktionen bestehen, muss mit Erschtterungen und Standsicherheitsproblemen gerechnet werden. Bei loser Fllung der Mauerwerksschale kann es zum Nachrutschen des Verfllmaterials und somit zu einem Verschluss des Sgeschnittes kommen.
Bild 12. Chromstahlblechverfahren (auch HW-System genannt) (Quelle: Fa. Habçck & Weinzierl)
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
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Bild 13. Chromstahlblechverfahren; fach- und sachgerechte Ausfhrung im Eckbereich sowie der berlappung der Chromstahlplatten (Quelle: Fa. Habçck & Weinzierl)
Bild 14. Chromstahlblechverfahren; unqualifizierte Ausfhrung
Ohne Kenntnis der Mauerwerkskonstruktion darf dieses Verfahren deshalb nicht eingesetzt werden. Probleme kçnnen an Pfeilern und Sttzmauern auftreten. Des Weiteren muss das Mauerwerk eine absolut horizontal durchgehende Lagerfuge und einen festen Fugenverbund besitzen, damit durch die hohen Einschlagkrfte beim Einschlagen der Chromstahlbleche nicht einzelne Mauersteine herausbrechen oder das Mauerwerksgefge gelockert wird. Außerdem darf nicht vergessen werden, dass auch mit dem Chromstahlblechverfahren das Mauerwerk einmal komplett durchtrennt wird. Dies beinhaltet aber nicht nur die Mauerwerksfuge, sondern ebenfalls smtliche vertikal verlaufende Versorgungsleitungen und Stnder bei Fachwerkbauten. Deshalb wird auch das Chromstahlblechverfahren in der Regel nicht bei denkmalgeschtzten und/oder historisch wertvollen Bauwerken eingesetzt. Auch bei Gebuden in Hanglage muss die Eignung des Verfahrens berprft werden.
4.4
Statisch-konstruktive Auswirkungen von mechanischen Verfahren
Mechanische Verfahren kçnnen nicht angewendet werden, wenn im Trennbereich horizontale Krfte wirken. Dies kann im Gewçlbefuß oder bei Gebuden mit Hanglage der Fall sein. Bei allen mechanischen Verfahren erfolgt eine vollstndige Durchtrennung des bestehenden Mauerwerks. Im Vergleich zu Injektionsverfahren treten bei mechanischen Verfahren Kraftumlagerungen und Verformungen auf. Dieses Krfte- und Verformungsverhalten kann durch einfache Mechanismen erklrt werden und sollte bei entsprechender Sorgfalt sowie sachgerechter und fachkompetenter Anwendung keine Probleme bereiten. Vor der Ausfhrung sind grundstzlich generelle und verfahrensrelevante Vorbereitungen notwendig, in denen spezifische Kenndaten und Parameter des Mauerwerks zu bestimmen sind. Des Weiteren sind die Einsatzbereiche, die Materialaus-
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
wahl und ihre genaue Lage festzulegen. Die Vorbereitungen sind gemeinsam mit Kontrollmessungen whrend und nach der Bauausfhrung in einem Sanierungskonzept festzuhalten. Diese Messungen sollen die konstruktiven Gegebenheiten vor und die Auswirkungen der mechanischen Verfahren whrend und nach der Ausfhrung dokumentieren. Vor Beginn der Baumaßnahmen ist die Erstellung einer Beweissicherung empfehlenswert [3]. Vor der mechanischen Durchtrennung besteht im Mauerwerk ein gleichmßiger Druckspannungszustand. Durch die mechanische Trennung im Mauerwerksquerschnitt muss der Krfteverlauf um die ffnung herum gelenkt werden. Infolgedessen bilden sich oberhalb und unterhalb dieses Bereichs ein Traggewçlbe und ein quasi spannungsfreier Mauerwerksbereich aus. Die Vernderung und Umleitung der Krfte fhrt zu çrtlichen Verformungen aufgrund der Entspannung, die bei Annahme eines Lastausbreitungswinkels von 75 eine Lngennderung abhngig von der herrschenden Spannung bewirken. Diese Lngennderung oder Verformung im Mauerwerk lsst sich wie folgt berechnen: L¨angen¨anderung ¼
2 offene Schnittl¨ange=4 tan 75 E-Modul des Mauerwerks
Dadurch wird natrlich deutlich, dass die Lngennderung und das Verformungsverhalten im Mauerwerk zunehmen, je grçßer die ffnung im Mauerwerksquerschnitt ist. Allerdings bewirken diese Verformungen noch keine Setzungen im Mauerwerk, da sie nur partiell auftreten. Die dabei entstehenden, um max. 50 % hçheren Druckspannungen ergeben neben dem offenen Schlitz kurzzeitig elastische Stauchungen. Dieser Sachverhalt ist aber nicht berzubewerten, da nach Beendung der Sanierungsmaßnahme wieder ein gleichmßiger Druckspannungszustand im Mauerwerk besteht. Voraussetzung hierfr ist natrlich, dass die Lastbertragung im Mauerwerk durch das mechanische Verfahren nicht negativ beeinflusst wird [3]. Nach dem Einbringen der Abdichtungsbahn oder -folie, dem Verkeilen sowie dem Verfllen des Mauerschlitzes wird der Spannungszustand im Mauerwerk nicht verndert. Erst, wenn das Mauerwerk erneut aufgeschlitzt wird, treten wieder Lngennderungen und Verformungen im Mauerwerk auf. Der „frisch“ hergestellte und bereits tragfhige Abdichtungsbereich muss nun Lasten bertragen. Bei dem Ansatz und bei Gltigkeit
des Hooke’schen Gesetzes kann dies nur bei gleichzeitigem Auftreten von Verformungen erfolgen. Bei den mechanischen Verfahren mssen diese aus folgenden Teilverformungen bestehen: Bei der elastischen Stauchung des entspannten Mauerwerkbereichs ober- und unterhalb der Fuge kann die entstehende Setzung mit der Entspannung bei Schlitzherstellung gleichgesetzt werden. Die elastische Stauchung und die Kriechverformung der Abdichtungsbahn lsst sich mit der vorhandenen Materialdicke sowie dem E-Modul ebenfalls berechnen. Stauchungen im Bereich des Fugenmçrtels resultieren aus den Schwindund Kriecheinflssen sowie aus dem elastischen Verhalten [3]. Des Weiteren wird den mechanischen Verfahren uneingeschrnkt die Funktion der Dichtigkeit gegenber aufsteigender Feuchtigkeit zugesprochen. Aufgrund der vorangegangenen berlegung ist aber nicht nur die abdichtende Wirkung von Interesse. Es sind besonders die Einsatzgrenzen der Materialien hinsichtlich der mçglichen Kraftaufnahme von vertikalen Krften und der zulssigen Scherbeanspruchung zu beachten. In Untersuchungen zum Schertragverhalten von Abdichtungsbahnen in Abhngigkeit von Auflast und Lastdauer hat das Institut fr Hochbau an der TU Wien Grundlagen ermittelt. berprft wurde eine Plastomerbitumenbahn hinsichtlich ihres Kraft-Verformungsverhalten bei unterschiedlichen Randbedingungen. Bei kurzzeitiger Belastung kann das Verformungsverhalten ber den E-Modul beschrieben werden. Im vorliegenden Versuch wurde ein Richtwert von ca. 20 N/mm2 ermittelt. Das Verformungsverhalten bei Langzeitbelastung zeigt nach zwei Wochen eine rasche Zunahme und klingt nach ca. drei Monaten wieder ab. Je nach Intensitt einer gleichzeitig wirkenden Scherkraft ist mit einer Verdopplung der Kurzzeitverformung zu rechnen [3]. Materialuntersuchungen an der Plastomerbitumenbahn zeigen beim Kraft-Verformungsverhalten einen relativ konstanten Anstieg. Die Berechnung einer mçglichen Bruchlast infolge der max. zulssigen Kraft ist daher nicht mçglich. Als obere Grenze kçnnen daher nur Verformungsbedingungen herangezogen werden, die in Abhngigkeit der Bauwerksparameter zu sehen sind. Werden der o. g. E-Modul von 20 N/mm2 und eine Verdopplung der Verformung infolge der Dauerlast herangezogen, ergibt sich bei einer maximalen Druckspannung von 0,8 N/mm2 eine Gesamtverformung von 0,28 mm bezogen auf die Materialdicke von 4 mm. Diese Grçßenordnung
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
der Verformung kann im Allgemeinen als „baupraktisch zulssig“ angesehen werden [3]. Außerdem wurde das Verformungsverhalten in Abhngigkeit von unterschiedlichen Temperaturen ermittelt. Bei niedrigen Temperaturen nimmt die Steifigkeit zu. Demzufolge nimmt die Steifigkeit bei hçheren Temperaturen ab. An sommerlich-heißen Tagen kann sich die Fassade eines Bauwerks je nach Beschichtung und Farbton auf ber 60 C aufheizen. Allerdings sinken diese Temperaturen bereits nach wenigen Zentimetern im Inneren des Mauerwerkquerschnitts deutlich ab. Es ist deshalb davon auszugehen, dass selbst bei extrem heißen Tagen die Temperatur im Mauerwerksquerschnitt nicht ber 30 C steigen wird. Diese Temperaturbereiche wirken sich auf marktbliche Abdichtungsstoffe nicht negativ aus [3]. Ein Langzeitversuch zum Schertragverhalten ergab, dass dauerhaft wirkende Horizontalkrfte (Scherkrfte) nicht simuliert werden konnten. Die Abdichtungsbahn stellt immer eine Gleitfuge dar, sodass stndig wirkende Scherkrfte durch andere Maßnahmen aufzunehmen sind. Abschließend soll deshalb noch einmal die Notwendigkeit unterstrichen werden, dass bei der Anwendung mechanischer Verfahren ein Statiker einbezogen werden muss. Damit wird vermieden, dass die statische Bausubstanz aus dem Gleichgewicht gebracht wird.
5
Injektionsverfahren
5.1
Einleitung
Als nchste Gruppe sollen die Injektionsverfahren, auch als chemische Verfahren bezeichnet, beschrieben werden. Ein Vorteil gegenber den mechanischen Verfahren ist, dass Injektionsverfahren sowohl von außen und/oder innen sowie in unterschiedlichen Hçhen eines Mauerwerks ausgefhrt werden kçnnen. So sind Injektionen im Fundamentbereich genauso mçglich wie im Sockelbereich oder unterhalb der Kellerdecke. Unzureichende Materialkenntnisse ber Reaktionsmechanismen, Wirkprinzipien und Dauerhaftigkeit sowie die daraus resultierenden Fehlschlge und Misserfolge haben den Injektionsverfahren allerdings ein negatives Image beschert. Fr das Verstndnis von Injektionsverfahren ist wichtig, dass man die Injektionssysteme – also das Einbringen des Injektionsmittels – und die Injektionsmittel selbst unterscheidet. Nicht jedes Injektionssystem kann mit jedem Injektionsmittel verwendet werden. Im Gegenzug wird durch das
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Wirkprinzip und das Penetrationsvermçgen der Injektionsmittel meistens schon das notwendige Injektionssystem vorgegeben, mit dem das Injektionsmittel eingebracht werden muss. Umso erstaunlicher sind die Wissensdefizite bei Planern und Ausfhrenden ber die Wirkprinzipien der verschiedenen Injektionsmittel und Anwendungsgrenzen der unterschiedlichen Injektionssysteme. Da die Durchfeuchtung des Baustoffs und dementsprechend auch die Injektion nur ber die Poren stattfinden kçnnen, mssen Grundlagen und Abhngigkeit zwischen Porengeometrie, Porenvolumen und Porengrçßenverteilung bekannt sein. Soll ein Mauerwerk injiziert werden, bedeutet dies, dass der Baustoff mit einem Injektionsmittel getrnkt oder imprgniert wird. Dies funktioniert aber nur, wenn sein Porensystem derart ausgebildet ist, dass das Injektionsmittel eingebracht werden kann. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass in jedes Mauerwerk, das kapillar durchfeuchtet ist, auch ein Injektionsmittel eingebracht werden kann. Ist eine Injektion nicht mçglich, kann das Mauerwerk auch kapillar nicht durchfeuchtet sein – da der Mechanismus der kapillar aufsteigenden Feuchtigkeit auf der einen Seite und der Mechanismus der Verteilung des Injektionsmittels auf der anderen Seite der Gleiche ist. Hierbei stellt sich oftmals weniger das Problem, das Injektionsmittel in das Mauerwerk hinein zu bekommen – das geeignete Injektionsmittel in Verbindung mit einem geeigneten Injektionssystem stellt dies fast immer sicher, auch bei einem 100%igen Durchfeuchtungsgrad – sondern vielmehr die noch vorhandene Feuchtigkeit im Mauerwerk nach der Injektion zu reduzieren, damit das eingebrachte Injektionsmittel (chemisch) reagieren oder (physikalisch) trocknen kann. Hier liegt das eigentliche Know-How der Injektion und entscheidet sich, ob eine nachtrgliche Horizontalabdichtung mittels Bohrlochinjektion erfolgreich verluft oder mangelhaft ist. Bedauerlicherweise wird ber diesen Punkt in Fachkreisen zu wenig diskutiert und in Verçffentlichungen und technischen Merkblttern darauf zu wenig hingewiesen. Auch wenn Injektionsverfahren heute als anerkannt gelten und sich in der Praxis seit fast 40 Jahren bewhrt haben: Durch die Vielzahl an Injektionsmitteln und deren unterschiedliche Wirk- und Reaktionsmechanismen sowie die Mçglichkeit, dass fast alle diese Produkte mit unterschiedlichen Injektionssystemen eingebracht werden kçnnen, bestehen nach wie vor große Unsicherheiten und Wissensdefizite im
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Umgang mit diesen Verfahren. Verstrkt wird dieses Problem durch hnliche Verfahren, wie z. B. abdichtende Injektionen (z. B. Schleierinjektionen) oder Rissverpressung im Rahmen der Betoninstandsetzung, die mit nachfolgend beschriebenen Injektionsverfahren gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit nicht vergleichbar sind. Vor allem die Tatsache, dass ein Teil der Injektionsmittel und/oder der Injektionssysteme flankierende Maßnahmen vor, whrend oder nach der Injektion erforderlich machen, berfordert einen Großteil der Planer und Ausfhrende. Infolgedessen sollen nachfolgend zunchst die Injektionssysteme beschrieben werden, bevor auf die Injektionsmittel eingegangen wird.
5.2
Injektionssysteme
Injektionssysteme werden in drucklose Injektionen, Druckinjektionen sowie Kombinationsverfahren unterschieden. Whrend bei den ersten beiden Systemen das Injektionsmittel ohne oder mit Druck injiziert wird – und damit Namensgeber war – gibt es verschiedene Injektionssysteme, die sowohl mit oder ohne Druck verwendet oder keinem der beiden Systeme klar zugeordnet werden kçnnen. Hierzu gehçren z. B. das Impulsverfahren, das Paraffinverfahren oder auch die Mehrstufeninjektion.
5.2.1 Drucklose Injektionen Bei der drucklosen Injektion wird das Injektionsmittel ohne Druck in das Bohrloch eingefllt, sodass die Penetration oder Verteilung des Injektionsmittels ber das Schwerkraftprinzip (Kapillaritt) erfolgt. Da sich das Injektionsmittel
selbststndig verteilen muss, bençtigt es ein gutes Kriech- oder Penetrationsvermçgen. Deshalb eignen sich fr diese Injektionen am besten wasserlçsliche, niedrig-viskose Injektionsmittel, wie z. B. Siliconate, Silane, Siliconmikroemulsionen oder hinreichend erwrmte Paraffine. Weil die Verteilung des Injektionsmittels ausschließlich nach dem Kapillarprinzip erfolgt, kçnnen Mauerwerke ohne entsprechende Maßnahmen nur bis zu einem Durchfeuchtungsgrad von max. 60 % injiziert werden. Der maximale Bohrlochabstand muss in Abhngigkeit von der Saugfhigkeit des Baustoffs und dem Penetrationsvermçgen des Injektionsmittels gewhlt werden, sollte aber 10 cm nicht unter- und 15 cm nicht berschreiten. Der Bohrlochdurchmesser liegt im Durchschnitt bei knapp 20 mm. Abweichungen hiervon stellen keinen Mangel dar, sondern kçnnen systemabhngig sein. Bei den heutigen drucklosen Verfahren werden Flaschen in vorbereitete Bohrlçcher leicht geneigt eingesteckt, sodass ber die Bohrlochwandung die Penetration des Injektionsmittels erfolgen kann. Gegenber den Verfahren, bei denen mit einer Gießkanne oder einem Trichter die Bohrlçcher manuell befllt wurden, kann bei der Flascheninjektion der bohrlochbezogene Injektionsmittelverbrauch beobachtet werden. Der Nachteil der Flascheninjektion liegt zum einen im manuellen und damit zeitaufwendigen Befllen der Bohrlçcher und zum anderen in der ausschließlich drucklosen Verteilung des Injektionsmittels begrndet. Die Flascheninjektion sowie alle anderen drucklosen Injektionssysteme haben den Nachteil, dass eine Verteilung des Injektionsmittels in Mauerwerken mit sehr hohem Durchfeuchtungsgrad (deutlich ber 80 %) nicht bzw.
Bild 15. Erste Injektionen mittels Trichter und Gießkanne in den 1970er-Jahren (Quelle: Prof. Dr. Weber)
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit a)
411
b)
Bild 16. Flascheninjektionen in den 1980er- und 90er-Jahren sowie der Weiterentwicklungen zu Kapillarstbchen (Quelle: a) Fa. HASIT, b) Fa. KSTER Bauchemie)
kaum gegeben ist. Hier wren vorbereitende Maßnahmen zur Absenkung des Durchfeuchtungsgrades erforderlich. Eine Weiterentwicklung dieser Flascheninjektionen stellen sog. Kapillarstbchen dar, ber die eine Verteilung des Injektionsmittels auch bei hohlrumigem und/oder klftigem Mauerwerk sichergestellt wird.
5.2.2 Druckinjektionen Druckinjektionen werden insbesondere bei stark durchfeuchteten (DFG deutlich ber 80 %) oder kapillargesttigten Mauerwerken (DFG £ 100 %)
eingesetzt, da auch Porenrume mit Injektionsmittel gefllt werden kçnnen, die kapillar nicht zugnglich sind und/oder weil das Wasser aus den Poren gepresst wird. Wenn die Fugen eine ausreichende Stabilitt aufweisen, ist es zudem blich, die Bohrlçcher waagerecht zu bohren. Aufgrund der Injektion mit Druck und einer zu erwartenden grçßeren radialen Ausbreitung des Injektionsmittels um das Bohrloch kçnnen Druckinjektionen einreihig ausgefhrt werden. Abweichungen von diesen Angaben sind evtl. systembedingt und/oder objektabhngig. So muss der Mauerwerksquerschnitt so beschaffen sein, dass das Injektionsmittel nicht unkontrolliert abfließen
Bild 17. Anwendung eines Kunststoffpackers (Einweg) und Stahl- oder Schraubpackers (Mehrweg) (Quelle: Fa. DESOI)
412
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung Bild 18. Anwendung der Kunststoffund Stahl- oder Schraubpacker sowie der Klebepacker und Darstellung einer Injektionslanze (Quelle: Fa. DESOI)
kann (z. B. ber Hohlrume). Gegebenenfalls ist das Mauerwerk mit einer Zementsuspension vorzuinjizieren. Das Bohrloch ist so anzusetzen, dass mindestens eine, besser zwei, Lagerfugen gekreuzt werden oder bei waagerechter Ausfhrung des Bohrlochs in die Lagerfuge gebohrt wird. Die Bohrlochtiefe bzw. -lnge entspricht der, unter Bercksichtigung des Bohrlochwinkels, um 5 cm reduzierten Wanddicke des Mauerwerksquerschnitts.
Damit das Injektionsmittel mit Druck in das Mauerwerk injiziert werden kann, mssen am Bohrloch entsprechende Vorrichtungen geschaffen werden. Diese druckfesten Vorrichtungen bzw. Anschlsse werden als Bohrloch- oder Injektionspacker (selten auch als Injektionsdbel, Bohrlochventil oder Injektionsnippel) bezeichnet. Diese Injektionspacker kçnnen aus Kunststoff oder Metall bestehen und werden nach ihrer Montage in Bohr-, Schlag- oder Schraubpacker unter-
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit a)
413
b)
Bild 19. Verschiedene Injektionspumpen (Quelle: a) Fa. DESOI, b) Fa. REMMERS)
schieden. Gelegentlich werden auch Klebepacker oder Injektionsschluche verwendet, wobei diese Systeme aus der Rissverpressung, also der kraftschlssigen Injektion in Betonbauteilen, bekannt sind. Bohr- oder Schraubpacker bestehen in der Regel aus Metall und werden in ein auf den Durchmesser abgestimmtes Bohrloch eingedreht bzw. verspannt. Schlagpacker bestehen aus einem Hartkunststoff und werden in das Bohrloch eingeschlagen. Die Verdichtung im Bohrloch erfolgt ber Lamellen, die sich beim Einschlagen im Bohrloch umlegen und damit verkrallen. Wie bei den o. g. Packern besitzen auch die Schlagpacker ein Rckschlagventil, mit dem ein Austritt oder der Rckfluss des Injektionsmittels verhindert wird, damit sich im Bohrloch ein entsprechender Druck aufbauen kann. Der Vorteil dieser Injektionspacker besteht darin, dass ein kleinerer Bohrlochdurchmesser mçglich ist. Ein weiterer Vorteil ist die schnelle Montage und hufig der Stckpreis. Dem gegenber haben diese Packer den Nachteil, dass sie whrend der Injektion nicht nachgespannt werden kçnnen. Sie mssen also nach dem Einschlagen fest sitzen, damit die Dichtigkeit am Anpresspunkt gegeben ist [4, 13]. Fr das Injizieren/Einpressen der Injektionsmittel werden sog. Injektionsgerte oder -pumpen verwendet, die nach dem Bauprinzip oder dem Antrieb unterschieden werden. Zum Einsatz kommen Membran- oder Airlessgerte, Kolbenpumpen, Schneckenpressen oder Kniehebelpressen. Neben Vakuumpumpen werden auch spezielle Injektionspumpen verwendet, bei denen verschiedene Injektionsgerte miteinander kombiniert werden. Der grçßte Vorteil der Druckinjektionen besteht in der Anwendbarkeit bei hohen Durchfeuchtungsgraden, bei Kapillarsttigung oder einer ka-
pillar nicht zugnglichen Porenstruktur und -geometrie im Baustoff. Des Weiteren kann mit der Druckinjektion eine schnelle Verteilung des Injektionsmittels im Kapillarsystem sichergestellt und das Restrisiko bei Injektionen reduziert werden. Dagegen muss bei der Druckinjektion darauf geachtet werden, dass das Mauerwerk ber eine ausreichende Druckfestigkeit verfgt und/oder verdmmt wird, damit der Injektionspacker festsitzt und/oder das Injektionsmittel nicht austreten kann.
5.2.3 Paraffinverfahren Beim Paraffinverfahren heizt man das Mauerwerk zunchst mit Heizstben auf. Dieser Vorgang wird solange durchgefhrt, bis qualitative Messungen ergeben, dass im Bereich der Bohrlçcher keine nennenswerte Feuchtigkeit mehr vorhanden ist. Die zur Feuchtigkeitsverdampfung erforderlichen Temperaturen bedingen ein Austrocknen der Wand ber ein spezielles Temperaturregelgert. Whrend das Mauerwerk aufgeheizt wird, erfolgt die Erwrmung des Paraffins. Unmittelbar nach der Entnahme der Heizstbe wird dann das erhitzte, flssige Paraffin gleichmßig und stetig ber mehr als zwei Stunden in die Lçcher eingefllt. Die Injektion erfolgt entweder drucklos ber Vorratsbehlter oder seit Kurzem auch per Druck. Dieser eigentliche Injektionsvorgang bewirkt, dass vorhandene Poren mit Paraffin gefllt und somit fr kapillar aufsteigende Feuchtigkeit verstopft werden. Nach dem Abkhlen und somit Erhrten des Paraffins bildet sich eine zusammenhngende Kapillarsperre aus, deren Verteilung in der Wand leicht ber eine geringfgige Dunkelverfrbung der Wandoberflchen kontrolliert werden kann.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 20. Paraffinverfahren (Quelle: Fa. ISOTEC)
5.2.4 Impulsverfahren Beim Impulsverfahren handelt es sich um eine moderne Injektionstechnologie, bei der erstmals eine elektronische Steuerung die Zufuhr des Injektionsmittels reguliert. ber ein Impulsgert wird die Injektionsflssigkeit in Intervallen bzw. impulsartig in das Mauerwerk injiziert, wodurch das Verfahren seinen Namen erhalten hat. Dafr wird eine elektronische Steuerung am Impulsgert eingestellt, mit der die Zufuhr des Injektionsmittels in Abhngigkeit der untergrundund/oder objektspezifischen Bedingungen geregelt wird. Dabei variieren die Impulsdauer, Injektionsdauer sowie die Pausenzeiten zwischen den Injektionen. Vom Impulsgert ausgehend wird die Injektionsflssigkeit ber ein Zuleitungssystem in perforierte Injektionslanzen zugefhrt. Diese Injektionslanzen sorgen dafr, dass die Injektionsflssigkeit ber den gesamten Mauerwerksquerschnitt verteilt wird. Vorbereitungen des Mauerwerks, wie z. B. das Verfllen der Hohlrume etc. sind aufgrund der perforierten Injektionslanzen nicht notwendig. Da das Impuls-
system ausschließlich mit Siliconmikroemulsionen angeboten wird, kçnnen auch Mauerwerke mit hohem Durchfeuchtungsgrad bis zur Kapillarsttigung injiziert werden.
5.2.5 Mehrstufeninjektion Seit Ende der 1990er-Jahre wird fr die Bohrlochinjektion in stark durchfeuchteten bis kapillar gesttigten Mauerwerken die sog. Mehrstufeninjektion empfohlen. Ziel ist es, in drei Stufen eine optimale Injektionstechnologie anzubieten, die auch fr hohlrumiges und mehrschaliges Mauerwerk, bei hohen Durchfeuchtungsgraden und bei hoher Luftfeuchtigkeit eingesetzt werden kann. Im Einzelnen bedeutet dies die Vorinjektion mit einer mikroporçsen Zementsuspension, das Einbringen des Injektionsmittels (in der Regel eine Siliconmikroemulsion) mittels Druckinjektion und eine Nachinjektion mit einem alkalischen Injektionsmittel. Nachteilig wirkt sich der technologische und hohe zeitliche Aufwand aus, der mit einfachen Mitteln reduziert werden kann. So wird die phy-
Bild 21. Zufuhr des Injektionsmittels ber ein Zuleitungssystem; Prinzipskizze der Verteilung des Injektionsmittels im Bohrloch ber perforierte Injektionslanzen (Quelle: Fa. STO)
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
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Bild 22. Mehrstufeninjektion (Quelle: Fa. DESOI)
sikalische Trocknung auch durch das Aufstellen von Heiz- und/oder Entfeuchtungsgerten sichergestellt. berhaupt ist mit der Mehrstufeninjektion der Eindruck entstanden, als wenn bei der Bohrlochinjektion immer entsprechende Vorinjektionen oder eine Aktivierung des Injektionsmittels notwendig werden. Dies kann, muss aber nicht der Fall sein – und ist in der Regel nicht notwendig. Letztendlich war die Mehrstufeninjektion die Antwort auf die skeptische Aussage, dass Injektionen bei hohlrumigen und/oder stark durchfeuchteten Mauerwerken nicht angewendet werden kçnnen oder dann einer hohen Fehlerquote unterliegen.
5.2.6 Nass-in-Nass-Verfahren hnlich wie bei der Mehrstufeninjektion wird beim sog. Nass-in-Nass-Verfahren zunchst ein evtl. vorhandener Hohlraum in einem klftigen und/oder mehrschaligen Mauerwerk mit einer Zementsuspension verfllt (Bild 23). Systemtypisch ist, dass bei der Injektion ein Metallstab mit eingefhrt und anschließend herausgezogen wird, wenn der Zement noch „grn“ ist. Dadurch wird ein Injektionskanal geschaffen, ber den anschließend das Injektionsmittel injiziert wird. Auch dieses Verfahren erhçht die Funktionssicherheit einer Injektion in einem nicht kompakten Mauerwerksquerschnitt. Allerdings wirkt die
hohe Alkalitt des frischen Zementes nachteilig, wenn z. B. Siliconmikroemulsionen injiziert werden, die bei hoher Alkalitt sofort anfangen, auszuflocken und Gelee-artig ausfallen. Eine weitere Penetration des Injektionsmittels in den Baustoff wre damit beendet.
5.2.7 Sonstige Verfahren Gelegentlich tauchen in der Fachpresse weitere Injektionsverfahren auf, die nicht Gegenstand des WTA-Merkblatts „Mauerwerksinjektion gegen kapillare Feuchtigkeit“ [2] sind. Beispielhaft soll ein Verfahren mit dem Namen Kristallinjektion genannt werden. Hierbei handelt es sich nach Angaben des Herstellers um eine Bohrlochinjektion gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit, bei der ein mineralisches Injektionsmittel verwendet wird. Namensgeber soll die kristalline Ausbildung des Injektionsmittels im Mauerwerk nach der Hrtung sein. Außerdem wird neben der horizontalen Feuchtigkeitssperre auch eine Verfestigung des Mauerwerksquerschnittes erreicht. Bei den Injektionssystemen muss beachtet werden, dass bei mehr oder weniger allen Verfahren flankierende Maßnahmen notwendig sind oder werden kçnnen, die erst die Funktion der nachtrglichen Horizontalabdichtung sicherstellen. Planer und Ausfhrende sollten sich deshalb un-
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Bild 23. Nass-in-Nass-Verfahren (Quelle: Fa. DESOI)
bedingt vorab informieren, bei welchem Verfahren eine flankierende Maßnahme vor der Injektion (z. B. Paraffinverfahren), whrend der Injektion (z. B. Mehrstufeninjektion) oder nach der Injektion (z. B. bei physikalisch trocknenden Injektionsmitteln und hoher Luftfeuchtigkeit) notwendig ist, welche Injektionsmittel fr welches Injektionssystem geeignet sind bzw. empfohlen werden und ob es Einschrnkungen in Bezug auf die Mauerwerksart gibt.
5.3
Injektionsmittel
5.3.1 Einleitung Die meisten der beschriebenen Injektionssysteme kçnnen mit verschiedenen Injektionsmitteln angewendet werden. Da die Anzahl der Injektionsmittel in den vergangenen Jahren kontinuierlich zugenommen hat und die Unterschiede kaum noch erklrt werden, haben die meisten Planer und Ausfhrenden die bersicht verloren, kennen kaum die Anwendungsgrenzen und setzen die Injektionsmittel ein, ohne einen Nachweis der Funktionalitt zu besitzen. Die wenigsten Hersteller kçnnen ein Prfzeugnis oder Gutachten vorweisen, unter welchen Bedingungen, bei welchem Durchfeuchtungsgrad und/oder Salzbelastung, Porengeometrie und eingesetztem Injektionssystem ihr Injektionsmittel in einem definier-
ten Zeitraum eine definierte Reduzierung der kapillaren Durchfeuchtung sicherstellen kann. Umso wichtiger ist es, die Unterschiede der Injektionsmittel zu kennen, die sich letztendlich auf ein Kriterium reduzieren lassen – das Wirkprinzip und infolgedessen die Untergrund- und Umgebungsbedingungen, um dieses aufbauen zu kçnnen. Deshalb kann es als sekundr angesehen werden, ob ein Injektionsmittel ein-, zwei- oder mehrkomponentig ist, lçsemittelhaltig oder -frei formuliert wurde oder welcher Wirkstoff zum Einsatz kommt. Entscheidend ist, ob es sich um ein physikalisch trocknendes oder chemisch reagierendes Injektionsmittel handelt, weil dies vom Durchfeuchtungsgrad und der Luftfeuchtigkeit (z. B. in Kellerrumen) beeinflusst wird. Folgende Injektionsmittel werden zur Bohrlochinjektion bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit angeboten: • • • • • • • •
Alkalisilikatlçsungen, Alkalimethylsiliconate, Alkalipropylsiliconatlçsungen, Kombinationsprodukte aus Alkalisilikatund Alkalimethylsiliconatlçsungen, Organische Harze, Paraffine, Silane und niedermolekulare Siloxane und Siliconmicroemulsionen.
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
417
Bild 24. Wirkprinzip der Injektionsmittel [2]
5.3.2 Alkalisilikate Alkalisilikate, Natrium- und Kaliumsilikate werden bereits seit Jahrzehnten zur Bohrlochinjektion eingesetzt. Whrend frher vorwiegend die Natriumverbindungen zum Einsatz kamen, werden heute die Kaliumsilikate oder Kaliwasserglser eingesetzt. Im Porensystem eingebracht, scheiden die Alkalisilikate allmhlich ein Kieselgel ab, mit dem die Kapillaren des Baustoffs verengt werden (Kapillarradius > 0). Damit kçnn-
te man theoretisch eine Reduzierung kapillarer Saugfhigkeit erreichen. Aufgrund der Verdunstung des Wassers kommt es aber zu einem Schwinden des Kieselgels und damit verbunden zur Bildung sog. Sekundrkapillaren. Diese kçnnen dazu fhren, dass die Kapillaraktivitt nach dem vollstndigen Austrocknen des sich gebildeten Kieselgels in den Kapillaren wieder zunimmt. Infolgedessen kommt es wiederum zur kapillaren Leitfhigkeit und damit zur Durchfeuchtung des Baustoffs. Zudem wird mit dem Kalium- oder Natriumsilikat ein hoher Alkaligehalt eingebracht, der durch Umsetzung mit der Luftkohlensure große Mengen Pottasche bzw. Soda bildet. Diese lçslichen und bauschdigenden Salze belasten das Mauerwerk zustzlich. Deshalb werden bevorzugt alkaliarme Silikatverbindungen eingesetzt, um die Salzbildung mçglichst gering zu halten.
5.3.3 Alkalimethylsiliconate
Bild 25. Ausblhungen im Bereich des Bohrlochs (Quelle: Dr. Reul, aus Handbuch Bautenschutz und Bausanierung, Rudolf-Mller-Verlag)
Alkalimethylsiliconate reagieren unter Kohlendioxidaufnahme (Kohlensure der Luft) zum wasserabweisenden Polysiloxan durch Bildung oder Abscheidung der Polymethylkieselsure (Benetzungswinkel > 90 ). Allerdings werden im Nebenprodukt der chemischen Reaktion ebenfalls die entsprechenden Alkalicarbonate Soda oder Pottasche gebildet. Deshalb kommt es bei
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der Anwendung derartiger Produkte mit hohem Alkaligehalt immer zu einer entsprechenden Salzbildung im Mauerwerk oder unmittelbar am Bohrloch. Durch die Hygroskopizitt der Salze wird das Mauerwerk also zustzlich durchfeuchtet. Da Alkalimethylsiliconate nur unter Aufnahme von Kohlendioxid die wasserabweisende Polymethylkieselsure bilden kçnnen, liegen die Anwendungsgrenzen und -nachteile auf der Hand. Diese Injektionsmittel kçnnen nur bis zu einem geringen Durchfeuchtungsgrad und nur bei Mauern mit geringer Wanddicke eingesetzt werden. Grenzwerte fr eine ausreichende Reaktionszeit und eine vollstndige Entwicklung des Wirkprinzips werden bei Mauerwerksdicken ber 50 cm und Durchfeuchtungsgraden ber 50 % angegeben.
5.3.4 Kombinationsprodukte Wenn die Wirkungsmechanismen der Silikate und Siliconate miteinander kombiniert und eingesetzt werden, spricht man von sog. Kombinationsprodukten aus Alkalisilikat- und Alkalimethylsiliconatlçsungen. In der ersten Phase wird aus der Alkalikomponente das Kieselgel abgeschieden, wodurch eine Reduzierung des Kapillardurchmessers eintritt. Durch den vorbergehenden Trocknungsprozess infolge der Verringerung der kapillaren Sauggeschwindigkeit kommt es in der zweiten Phase dann zur Hydrophobierung der Kapillaren. Kommt es analog der Alkalisilikate zum trocknungsbedingten Schwinden des Kieselgels, kann durch die hydrophobierende Komponente, bestehend aus der zwischenzeitlich gebildeten Polymethylkieselsure, die kapillare Saugfhigkeit reduziert bzw. gestoppt werden (Kapillarradius ‡ 0 und Benetzungswinkel > 90 ).
5.3.5 Organische Harze Bei der Injektion mit organischen Harzen findet eine Kapillarabdichtung statt, indem die Substanzen solange unter Druck eingebracht werden, bis die Kapillaren vollstndig gefllt sind (Kapillarradius = 0). Dabei werden Epoxid-, Polyurethan-, Polyester- oder Acrylharze sowie Kombinationsprodukte eingesetzt. Seit einigen Jahren kommen auch Acrylatgele zur Verwendung. Neben dem oben bereits genannten Wirkprinzip der Kapillarverdichtung stellt sich bei einigen Harzen noch zustzlich eine Hydrophobierung der Kapillarwnde ein (Kapillarradius = 0, Benetzungswinkel > 90 ). Bei den zwei-
komponentigen Materialien muss darauf geachtet werden, dass die Verteilung im Wandquerschnitt und im Baustoff schnell erreicht wird, da nach dem Anmischen und der Topfzeit das Material reagiert. Infolgedessen und aufgrund der meist hohen Viskositt werden organische Harze unter Druck eingebracht. Epoxidharze haben innerhalb der Gruppe der Flssigkunststoffe die grçßte Bedeutung fr den Injektionsmarkt erlangt. Dies ist nicht zuletzt den sehr guten chemischen und physikalischen Eigenschaften zu verdanken. Dabei sind sicherlich die Alkaliresistenz und Affinitt zu mineralischen Untergrnden als wichtigste Eigenschaften zu nennen. Allerdings besitzen Epoxidharze fr die Injektion gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit den Nachteil, dass sie als starr aushrtende Produkte eine zu hohe Festigkeit entwickeln. Außerdem ist das Wasserdampfdiffusionsverhalten schlechter. Flssige Epoxidharze bençtigen fr die Reaktion und Aushrtung Reaktionspartner, die als Amine in flssiger Form vorliegen und mit den Epoxidgruppen zu Makromoleklen reagieren. Neben der Art des Epoxidharzes beeinflusst der sog. Hrter den Verlauf der chemischen Reaktion und damit die Eigenschaften des Injektionsstoffs. Epoxidharze kçnnen bei Sichtmauerwerk zu starken Verunreinigungen fhren, die nicht reversibel sind und sich nur mit großem Aufwand wieder entfernen lassen. Eine weitere Gruppe der organischen Harze sind die Polyurethane. Hierbei werden Polyole und als Reaktionspartner vorwiegend aromatische Isocyanate verwendet. Bei der Reaktion wird Wasser aus dem Untergrund (Baustoffkapillaren, wasserfhrende Risse usw.) ebenfalls als Reaktionspartner genutzt. Mit der Hrterkomponente kommt es zur chemischen Reaktion von Polyharnstoff bei gleichzeitiger Abspaltung von Kohlendioxid. Diese expansive Reaktion fhrt zustzlich zu einer abdichtenden Funktion infolge einer Blasenbildung im Gefge. Durch Auswahl und Abstimmung der Produktkomponenten und Reaktionspartner kçnnen unterschiedliche Eigenschaften erzielt werden. Dabei zeigen die Polyther eine deutlich hçhere Bestndigkeit als die verseifbaren Polyester. Eine wesentliche Eigenschaft aller Polyurethanharze ist die besonders hohe Elastizitt, die selbst unterhalb des Gefrierpunktes nicht wesentlich beeinflusst wird. Ausgangsstoff fr die Polymethylmethacrylate ist die Methacrylsure, die durch Veresterung zum Methacrylatester reagiert. Diese Monomere reagieren mit Beschleunigern und Initiatoren zu Polymeren. Dabei unterliegen die Polymethyl-
VII Nachtrgliche Horizontalabdichtung gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
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Tabelle 1. bersicht der organischen Harze Kunststoffbezeichnung
Reaktionspartner
Reaktionsart
Wirkprinzip
Epoxidharze
Epoxide Polyamine Polyamide Polyamionade
Polyaddition
Kapillarverdichtung bzw. -verstopfung
Polyurethanharze
Polyole Polyisocyanate
Polyaddition
Kapillarverdichtung bzw. -verstopfung
Polymethylmethacrylate
Methacrylsureester Peroxid Beschleuniger
Polymerisation
Kapillarverdichtung bzw. -verstopfung
methacrylate, analog den ungesttigten Polyestern, einem relativ hohen Schwund und besitzen eine eingeschrnkte Alkalibestndigkeit. Das Schwinden der Polymethylmethacrylate resultiert daraus, dass bei Wasserentzug das polymerisierte Produkt schrumpft. Deshalb sollten diese Produkte nur dort eingesetzt werden, wo permanente Feuchtigkeit vorhanden ist. Da diese Rahmenbedingung durch den gewnschten Effekt der Mauerwerkstrockenlegung nicht gegeben ist, werden diese Produkte weniger fr die Injektion bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit, sondern vielmehr bei der nachtrglichen Vertikalabdichtung erdberhrter Bauteile eingesetzt. Vorteilhaft ist die besonders niedrige Viskositt, sodass Polymethylmethacrylate ein gutes Penetrationsvermçgen besitzen und in feine Risse und dgl. gut eindringen kçnnen. Infolge des niedrigen Flammpunktes besteht eine erhçhte Brand- und Explosionsgefahr. Außerdem stellt in schlecht oder nicht belfteten Rumen die intensive Geruchsbelstigung einen erheblichen Nachteil dar. Ungesttigte Polyester eignen sich nicht oder nur bedingt fr die Injektion, da sie ein ausgeprgtes Schwindverhalten und eine begrenzte Alkalibestndigkeit besitzen. Außerdem sind ungesttigte Polyester whrend der Hrtungsphase feuchteempfindlich und besitzen nach der Aushrtung einen hohen Wrmeausdehnungskoeffizienten. Eine kurze bersicht der organischen Harze gibt Tabelle 1. Nachteilig wirkt sich bei organischen Harzen der Lçsemittelanteil aus, sodass bei der Verarbeitung besondere Vorschriften beachtet werden mssen. Neben der evtl. Gesundheitsgefhrdung fr den Anwender muss darauf geachtet werden, ob eine Baustoffvertrglichkeit zum Injektionsmittel vorliegt. In diesem Fall haben sich Probeinjektionen bewhrt.
5.3.6 Paraffine Unter den Injektionen mit porenverschließender bzw. -verstopfender Wirkung sind die Paraffine sicherlich die bekanntesten Injektionsmittel. Gemessen an anderen Systemen kann der Porenverschluss im Baustoff mit grçßerer Sicherheit erreicht werden. Die Ausbreitung des Injektionsmittels ist besser und Sekundrwirkungen mit den injizierten Baustoffen sind nicht bekannt. Bei der Injektion mit Paraffinen findet eine Kapillarabdichtung statt, indem die Substanzen so lange ohne oder unter Druck eingebracht werden, bis die Kapillaren vollstndig gefllt sind (Kapillarradius = 0). Diese Produktgruppe besitzt den Nachteil, dass sie sich bei hohen Durchfeuchtungsgraden des Mauerwerks nicht ausreichend verteilen und das Wirkprinzip nur unzureichend aufbauen kann. Deshalb wird bei der Injektion mit Paraffinen das Mauerwerk vorher aufgeheizt und der Durchfeuchtungsgrad im Mauerwerk reduziert.
5.3.7 Silane und Siloxane Injektionsmittel auf der Basis von Silanen und oligomeren Siloxanen, die in organischen Lçsemitteln (wie Testbenzin oder Alkoholen) gelçst werden, besitzen ausschließlich hydrophobierende Eigenschaften (Benetzungswinkel > 90 ). Dies bedeutet, dass durch das Einbringen derartiger Substanzen die Kapillarwnde eines Baustoffs mit wasserabweisenden Eigenschaften ausgebildet und die Oberflchenspannung gegenber Wasser erhçht wird. Die Kapillaritt des Baustoffs wird somit aufgehoben. Werden mehrere Silane miteinander verbunden, erhlt man Siloxane, also Injektionsmittel, bei denen mehrere Silanmolekle ein oligomeres Siloxanmolekl bilden. Sie sind also relativ niedermolekular und
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besitzen in Baustoffen ein gutes Penetrationsvermçgen, auch in fein porçsen Baustoffen. Sie werden aus alkoholischer oder Kohlenwasserstofflçsung verarbeitet und kçnnen universell in neutralen, alkalischen sowie feuchten Untergrund als Injektionsmittel eingesetzt werden. Von Nachteil ist, genau wie bei den Silanen, der Lçsemittelgehalt.
Im Vergleich zu den anderen Injektionsmitteln stellen die Siliconmikroemulsionen (SMK) eine Neuentwicklung dar. Eingesetzt werden diese Injektionsmittel seit Anfang der 1990er-Jahre. Der Durchbruch gelang ihnen erst Ende der 1990erJahre mit dem Erscheinen des neuen WTA-Merkblatts und der allgemeinen Diskussion um hochwertige Injektionsmittel. Die SMKs sind niederviskose, klare, wasser- und lçsemittelfreie Injektionsmittelkonzentrate, die beim Eingießen in Wasser spontan ußerst feinteilige und stabile Siliconmikroemulsionen ausbilden. Die Teilchengrçße dieser wssrigen Siliconprodukte kann mit ca. 10–9 bis 10–10 m, auf den Radius bezogen, angegeben werden. Sie sind damit um einige Zehnerquotienten kleiner als die Teilchen in blichen Emulsionen. Diese sich bildenden Emulsionen sind also besonders feinteilig und deshalb als Injektionsmittel besonders gut geeignet. Fr die Verwendung der SMK spricht, dass diese Injektionsmittel alkalifrei formuliert sind und demzufolge keine Salze oder sonstige bauschdigenden Nebenprodukte gebildet werden und lçsemittelfrei sind. In Verbindung mit der Druckinjektion kann man festhalten, dass Siliconmikroemulsionen derzeit die sichersten Injektionsmittel darstellen [3, 12]. Abgeleitet von der Siliconmikroemulsion wurde vor einigen Jahren eine neue Injektionscreme
entwickelt, die auf einer Silan- bzw. Siloxanemulsion basiert. Die cremige Konsistenz ermçglicht auch die Injektion in waagerecht gebohrten Bohrlçchern, ohne dass das Injektionsmittel herausluft. Aufgrund der guten Penetration der Injektionscreme in den Untergrund verspricht sich der Hersteller, dass die Lagerfuge zur Horizontalabdichtung ausgebildet wird. Solange die Injektionscreme drucklos eingebracht wird, bleibt eine gewisse Skepsis nicht unbegrndet. Fr Injektionsstoffe zur nachtrglichen Horizontalabdichtung gab es bisher keine produkt- und herstellerunabhngigen Prfungen und auch keine Zulassungen. Demzufolge hatten einige Hersteller fr ihr Produkt ein Prfzeugnis, andere wiederum nicht. Auch die Qualitt und der Inhalt der vorhandenen Prfzeugnisse waren nicht vergleichbar, sodass Unterschiede und Anwendungsgrenzen fr Injektionsstoffe nicht transparent gemacht wurden. Hinzu kam, dass vorhandene Prfungen immer nur isoliert fr den Injektionsstoff vorlagen, ohne die Besonderheiten bei der Injektion zu bercksichtigen. Infolgedessen hat die WTA Prfmethoden und -kriterien erarbeitet, damit die Unterschiede der verschiedenen Injektionsstoffe in Bezug auf das Wirkprinzip, die Einbringung, den Durchfeuchtungs- und Versalzungsgrad sowie die klimatischen Verhltnisse (Trocknung) zum Ausdruck kommen. Hierzu werden spezielle Prfkçrper hergestellt und der Durchfeuchtungsgrad auf 60, 80 und 95 % vordimensioniert. Die anschließende Injektion der verschiedenen Injektionsstoffe erfolgt in Abhngigkeit zum Injektionsverfahren der einzelnen Produktanbieter und kann mit einem sog. Referenzkçrper (ohne Injektion) verglichen werden. Neben einer Durchfeuchtung mit Wasser ist die Verwendung von anderen Medien wie z. B. einer Salzlçsung auch mçglich, wenn z. B. das Verhalten an stark salzbelasteten Mauerwerken simu-
Bild 26. Sogenannter Abperleffekt als Symbol der Hydrophobierung (Quelle: Fa. HAHNE)
Bild 27. Anwendung der Hydrophobierungscreme als Injektionsmittel (Quelle: Fa. REMMERS)
5.3.8 Siliconmikroemulsionen (SMK)
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b)
Bild 28. Prfmethoden fr Injektionssysteme sowie WTA-Zertifikat fr bestandene Wirksamkeitsprfung (Quelle: a) Dr. Hornung, b) Fa. WACKER-Chemie)
liert werden soll. Durch die Prfungen kçnnen die einzelnen Injektionsstoffe eindeutig der Anwendung zugeordnet werden: bis zu welchem Durchfeuchtungs- und Versalzungsgrad welches Injektionsmittel mit oder ohne Druck mit oder ohne flankierende Maßnahmen vor, whrend oder nach der Injektion eingesetzt werden kann. Auf der Basis dieser Wirksamkeitsprfungen ist vorgesehen, ein WTA-Zertifikat fr Injektionsstoffe einzufhren, damit fr Planer/Architekten und ausfhrende Fachfirmen sowie Gutachter/Sachverstndige mehr Transparenz geschaffen wird.
5.4
Durchfhrung einer Injektion
Ob und in welchem Umfang Vorbereitungen vor der Injektion zu treffen sind, muss in Abhngigkeit vom Injektionssystem und dem Injektionsmittel sowie dem Mauerwerk entschieden werden. Zum einen muss sich das Injektionsmittel im Mauerwerk gleichmßig und ber den gesamten Querschnitt verteilen kçnnen. Bei klftigem, hohlrumigem oder mehrschaligem Mauerwerk muss also zunchst einmal eine Vorinjektion mit einer Zementsuspension durchgefhrt oder Injektionslanzen eingesetzt werden, damit das Injektionsmittel nicht unkontrolliert wegfließen
kann. Bei dem Paraffinverfahren ist vor der Injektion das Mauerwerk vorzutrocknen. Dazu wird das Mauerwerk in Abhngigkeit vom Durchfeuchtungsgrad und der Mauerwerksdicke aufgeheizt. Andere Injektionsmittel bençtigen einen alkalischen Untergrund, sodass ggf. mit Kalkmilch oder einem alkalischen Injektionsmittel die Bohrlçcher befllt werden. Dies sollte rechtzeitig vor der eigentlichen Injektion durchgefhrt werden, damit die Penetration abgeschlossen ist. Der Abstand der Bohrlçcher richtet sich nach dem Penetrationsvermçgen der eingesetzten Injektionsmittel und dem Injektionssystem. Unabhngig davon haben sich in der Praxis Bohrlochabstnde von mindestens 10 cm und maximal 15 cm bewhrt. Bei einem Bohrlochabstand grçßer als 15 cm sollte die Anwendung nur noch unter Druck oder unter Anwendung eines niedrigviskosen Injektionsmittels mit ausgesprochen gutem Penetrationsvermçgen erfolgen. Der Bohrlochabstand wird hierbei als Abstand zwischen den Bohrlochmittelpunkten verstanden. Die Festlegung des Durchmessers muss ebenfalls in Abhngigkeit vom verwendeten Packer und dem Injektionssystem erfolgen. Dabei sind 10 mm im unteren und maximal 25 mm im oberen Bereich blich. Folgende berlegung sollte dabei
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Bild 29. Vorinjektion einer Mikrozementsuspension zur Verfllung von Hohlrumen (Quelle: Fa. DESOI)
nicht vergessen werden: Einerseits wird der Bohrlochdurchmesser klein gewhlt, um der Diskussion um Statik und Querschnittsschwchung aus dem Weg zu gehen. Andererseits wird der Durchmesser groß gewhlt, um ber die grçßere Bohrlochwandung eine grçßere innere Oberflche und damit ein besseres Penetrationsverhalten des Injektionsmittels zu erhalten. Das Bohrloch wird seit Beginn der Injektionen mit einem Bohrlochwinkel von 30 bis 45 hergestellt. Ohne den weiteren Hintergrund zu hinterfragen, werden auch heutige Verfahren noch so angeboten. Ein kurzer Rckblick in den Beginn dieser Verfahren erklrt den Hintergrund. Als die Injektionsmittel noch ohne Vorratsbehlter mit der Gießkanne und in jedes Bohrloch manuell eingefllt wurden, musste das Bohrloch schrg nach unten gebohrt werden, um ber den Bohrlochwinkel ein mçglichst langes (tiefes) Bohrloch zu erhalten. Dieses Bohrloch wurde jedes Mal bis
oben gefllt, sodass die Penetration des Injektionsmittels erfolgen konnte. Bei einem starken Bohrlochwinkel konnte also mehr Injektionsmittel eingefllt werden. Warum spielt der Bohrlochwinkel eine derart wichtige Rolle? Bei einem Winkel von 45 sammelt sich im unteren Bereich das Injektionsmittel und kann auch nur von dort in das Mauerwerk eindringen. Seitdem Injektionen mit Vorratsbehltern durchgefhrt werden, wird dem Bohrloch permanent oder in geregelten Zeitabstnden Injektionsmittel zugefhrt. Damit wre die technische Notwendigkeit eines starken Bohrlochwinkels nicht mehr gegeben. ber ein waagerechtes oder leicht geneigtes Bohrloch mit 10 oder 15 wre eine gleichmßige Verteilung im Mauerwerksquerschnitt mçglich. Deshalb sollte der Bohrlochwinkel nur leicht geneigt ausgefhrt werden. Die Bohrlochlnge oder -tiefe wird system- oder produktunabhngig mit Wanddicke minus 5 cm
a)
b)
Bild 30. Bohrlochabstand, -durchmesser und -winkel richten sich nach dem Mauerwerk, dem Injektionsmittel und dem Injektionsverfahren (Quelle: a) Fa. DESOI, b) Fa. STO)
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Bild 31. Ob die Bohrlçcher einreihig oder zweireihig (versetzt) angeordnet werden, hngt vom Mauerwerk und dem Injektionsverfahren ab
angegeben. Dabei ist zu beachten, dass dieses Maß unter Bercksichtigung des Bohrlochwinkels getroffen wurde. Immer wieder ist zu beobachten, dass die Mauerwerksdicke als Maß genommen und dann 5 cm abgezogen werden. Wird das Bohrloch in einem Winkel gesetzt, verkrzt sich demnach die Lnge im Mauerwerksquerschnitt. Der Abstand von 5 cm gilt also nicht vor, sondern nach dem Bohren. Ob das Mauerwerk ein- oder zweireihig gebohrt wird, hngt letztendlich vom Injektionsverfahren und dem Mauerwerkszustand ab. Wie bereits beschrieben, werden auch hohlrumige, klftige oder mehrschalige Mauerwerke injiziert. Um eine hçhere Sicherheit zu erzielen, wurden demzufolge mehrere Bohrlochreihen ausgefhrt, damit eine zweite Injektionsebene die Kapillaritt aufhebt, wenn es in der ersten Bohrlochreihe zu Fehlstellen und Materialverlusten gekommen ist. Die Bohrung sollte mit erschtterungsfreien Gerten und natrlich im Trockenbohrverfahren erfolgen. Prinzipiell kann die Bohrung von einer oder von beiden Seiten ausgefhrt werden. In der Praxis hat es sich bewhrt, dass Mauerwerke mit einer Dicke ber 80 cm beidseitig gebohrt werden. Dann gilt allerdings nicht mehr die o. g. Regel der Bohrlochtiefe. Bei beidseitiger Ausfhrung soll die Bohrung 2/3 der Wanddicke betragen. So kommt es im Mauerwerksquerschnitt zu einer berlappung der Injektionsebene. Das Aussaugen oder Ausblasen des Bohrlochs nach dem Bohren wird in der Regel vernachlssigt und damit unterschtzt. Durch das Bohren wird Bohrstaub freigesetzt und Bohrmehl oder auch kleinere Steinchen fallen in das Bohrloch. Wird das Bohrloch nicht gereinigt, bevor die Injektion beginnt, ist die Penetration und damit Eindringtiefe des Injektionsmittels eingeschrnkt.
Die genaue Menge an Injektionsmittel kann nicht pauschal angegeben werden. Sie wird beeinflusst von Durchfeuchtungsgrad und Saugfhigkeit des Gesteins sowie des Fugenmçrtels, durch die Gesamtporositt und durch das entsprechende Injektionsmittel. Außerdem sollte die Materialangabe nicht pro Bohrloch oder pro Meter angegeben werden, da die Mauerwerksdicke ganz erheblich in die Kalkulation eingreift. Der Injektionsmittelbedarf sollte deshalb pro Quadratmeter Mauerwerksquerschnitt bzw. Abdichtungsflche angegeben werden. Erfahrungsgemß und in Abhngigkeit der eingesetzten Injektionsmittel kann der Materialbedarf zwischen 20 und 40 Liter pro m± betragen, wenn der gesamte Mauerwerksquerschnitt getrnkt werden soll. Bei einem durchschnittlichen Mauerwerk (50er Wanddicke) entspricht dies 10 bis 20 Liter pro Meter bzw. 1 bis 2 Liter pro Bohrloch (vorausgesetzt wurde ein Ziegelmauerwerk mit einem Bohrlochabstand von 10 cm und ein wssriges Injektionsmittel). Hierbei muss natrlich das evtl. Mischungs- oder Verdnnungsverhltnis beachtet werden, denn nicht die Menge an Injektionsmittel allgemein, sondern die Menge des Wirkstoffgehaltes ist fr die Wirksamkeit der nachtrglichen Horizontalabdichtung entscheidend. In Abhngigkeit von dem eingesetzten Injektionsverfahren sowie dem Injektionsmittel mssen whrend oder nach der Injektion flankierende Maßnahmen beachtet werden. So ist whrend der Injektion sicherzustellen, dass sich das Wirkprinzip nicht zu schnell aufbaut, da somit die Verteilung im Mauerwerksquerschnitt behindert wird. Nach der Injektion muss gewhrleistet werden, dass sich das Wirkprinzip aufbauen kann. Dazu mssen das Wirkprinzip und der Reaktionsmechanismus bekannt sein.
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Bild 32. Bei klftigem Mauerwerk und/oder offenen Fugen muss das Mauerwerk im Bereich der Injektionsebene mit einer Dichtungsschlmme eingestrichen werden (Verdmmen) (Quelle: Fa. DESOI)
Außerdem stellt sich die Frage, ob und wie lange die Wand / das Mauerwerk nach der Injektion unverputzt bzw. unbeschichtet austrocknen muss. Auch diese Antwort hngt wieder von den Eigenschaften und Reaktionsbedingungen der Injektionsmittel ab. Injektionsmittel, die unabhngig von der Lufttemperatur oder -feuchtigkeit reagieren und deren Wirkprinzip sich nicht durch Verdunstung einstellt, werden auch dann reagieren, wenn das Mauerwerk an den erdberhrten Flchen sofort abgedichtet oder im Keller sofort verputzt wird. Werden dagegen Injektionsmittel eingesetzt, die durch Trocknung oder Abgabe von Wasser reagieren, muss die Verdunstung gegeben sein. Eine Vertikalabdichtung sollte dann nicht vor einer Wartezeit von 4 bis 8 Wochen erfolgen. Die Ausfhrung von Sanierputzen ist weniger problematisch, da der Sanierputz aufgrund seiner Porenstruktur und des hohen Porenanteils ber eine große Oberflche innerhalb des Putzgefges verfgt. Das heißt, dass der Sanierputz ber die innere Oberflche sehr viel Feuchtigkeit ber Diffusion abgeben kann und deshalb ber eine ausgesprochen gute Wasserdampfdiffusion verfgt. Ein Sanierputz behindert also nicht die Verdunstung. Allerdings ist natrlich auch klar, dass eine offene, unverputzte Wandoberflche das Maximum an Mauerwerksfeuchte abgeben kann. Dabei geht es nicht nur um die Feuchtigkeit, die durch das Injektionsmittel eingebracht wird. Es muss bercksichtigt werden, dass mit der Injektion noch keine Feuchtigkeitsreduzierung oberhalb der Injektionsebene eintritt. Erst mit dem Aufbau des Wirkprinzips und damit verbunden
der Kapillarhydrophobierung, -verdichtung oder -verstopfung kann die weitere Zufuhr an kapillarer Mauerwerksfeuchte unterbunden werden und das Mauerwerk austrocknen. Eine Trocknung nach der Injektion hat demnach zwei Funktionen zu erfllen. Aus diesen berlegungen heraus muss das Injektionsmittel ausgewhlt werden. Es gibt sicherlich kein Injektionsmittel, das unabhngig von den klimatischen oder den Objekt- und Untergrundbedingungen bedenkenlos eingesetzt werden kann. Es gibt aber Injektionsmittel, die diesen Anspruch schon fast erfllen oder in Kombination mit dem Injektionssystem an die Anforderungen heranreichen. Daran wird deutlich, weshalb die Eignung eines Injektionsmittels von der Verfahrenstechnik abhngig ist – und immer nur in Kombination bewertet werden sollte. Whrend der Injektion muss sich innerhalb des Mauerwerksquerschnitts der Druck aufbauen kçnnen. Hierzu mssen entweder hohlraumberbrckende Injektionslanzen eingesetzt oder Hohlrume, Risse und dgl. verpresst werden. Um einen Austritt des Injektionsmittels durch Fugen oder Mauerwerksçffnungen zu vermeiden, besteht die Mçglichkeit, den Altputz am Mauerwerk zu belassen. Sollte der alte Putz bereits abgefallen, anderweitig stark geschdigt oder berhaupt nicht vorhanden gewesen sein (z. B. Sichtmauerwerk), muss die Injektionsebene mit einer Dichtungsschlmme verstrichen werden. Dieser Vorgang wird auch als Verdmmung bezeichnet. Werden Mauerwerksinjektionen gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit geplant, ausgeschrie-
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ben und ausgefhrt, sollten folgende Kriterien geklrt sein: • Bohrlochabstand, -durchmesser, -lnge, -winkel und -anordnung, • Hohlrumigkeit und mehrschalige Mauerwerkskonstruktion, • Durchfeuchtungs- und Versalzungsgrad, • Wirksamkeit und Wirkprinzip, • Verteilung im Kapillarraum, • Einflussfaktoren auf die o. g. Kriterien (wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc.), • Angabe ber Dauerhaftigkeit und • Gewhrleistung fr die Qualitt der Ausfhrung. Um diese Kriterien einschtzen zu kçnnen, mssen also neben den produkt- oder verfahrensbedingten Faktoren noch untergrund- und objekt-
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abhngige Einflsse bekannt sein, um das geeignete Injektionssystem oder -verfahren auswhlen zu kçnnen. Sptestens an dieser Stelle wird noch einmal deutlich, welches Risiko Planer und Ausfhrende eingehen, die ohne Voruntersuchungen und Bauwerksdiagnostik nachtrgliche Horizontalabdichtungen ausschreiben oder ausfhren. Hufig wird die Frage nach der Dauerhaftigkeit einer nachtrglichen Horizontalabdichtung durch Injektionsverfahren gestellt. Gesicherte Laborergebnisse und praktische Erfahrungen gibt es seit mindestens 40 Jahren. Die Wirkmechanismen und Reaktionsgleichungen der Injektionsmittel sind bekannt und Untersuchungen an Injektionsmitteln und deren ausreagiertem Wirkstoff im Baumaterial wurden umfassend durchgefhrt. Demgegenber gibt es zahlreiche Fehlschlge und Misserfolge. Auf der anderen Seite
Tabelle 2. Vergleich der Injektionsverfahren Verfahren
Besonderheiten
Anwendungsgrenzen
Drucklose Injektion
• Injektionsmittel werden mit Gießkanne oder per Flasche in das Bohrloch eingebracht. • Verteilung und Penetration des Injektionsmittels erfolgen ausschließlich drucklos. • Durch vorbereitende Maßnahmen muss das Wegfließen des Injektionsmittels verhindert werden.
• In Abhngigkeit vom Injektionsmittel kçnnen nur Mauerwerke mit einem Durchfeuchtungsgrad bis zu 60 % injiziert werden. • Kapillargesttigtes Mauerwerk kann mit den drucklosen Verfahren nicht injiziert werden.
Druckinjektion
• Injektionsmittel werden ber Packer oder dgl. mit Druck in das Bohrloch eingebracht. • Verteilung und Penetration des Injektionsmittels erfolgen unter Druck. • Durch vorbereitende Maßnahmen muss das Wegfließen des Injektionsmittels verhindert werden.
• In Abhngigkeit vom Injektionsmittel kçnnen Mauerwerke mit hohem Durchfeuchtungsgrad injiziert werden. • Auch kapillargesttigtes Mauerwerk kann mit der Druckinjektion oder der Mehrstufeninjektion injiziert werden.
Impulsverfahren
• Die Zufuhr des Injektionsmittels wird ber eine • Das Impulssystem wird ausschließlich mit SMK angewendet, deshalb ist eine Injektion in elektronische Steuerung geregelt. kapillargesttigtem Mauerwerk mçglich; die • Perforierte Infusionsrohre sichern eine gleichphysikalische Trocknung des Injektionsmittels mßige Verteilung im Mauerwerksquerschnitt. muss sichergestellt sein. • Injektion ber 8 lfm verluft selbststndig. • Der bohrlochbezogene Verbrauch an Injektionsmittel kann nicht dokumentiert werden.
Paraffinverfahren
• Vortrocknung des Mauerwerks erhçht die Sicherheit der Injektionsmittelaufnahme und -verteilung. • Das Injektionsmittel ist inert und damit widerstandsfhig.
MehrstufenVerfahren
• Trocknung und Reaktion des Injektionsmittels • Hoher technischer Aufwand. und damit Aufbau des Wirkprinzips wird un- • Durch die Alkalitt der Vorinjektion (Stufe I) kann die Verteilung und Penetration des Injekabhngig vom Durchfeuchtungsgrad und den tionsmittels eingeschrnkt werden. klimatischen Bedingungen erreicht.
• Zu hohe Temperaturen kçnnen zur Schdigung der Bausubstanz fhren. • Mauerwerk muss grundstzlich aufgeheizt werden. • Im Bereich der Bohrlçcher kann es zu Haftungsproblemen fr nachfolgende mineralische Beschichtungen kommen.
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haben sich Injektionsmittel und Verfahrenstechnik in den letzten Jahren kontinuierlich verbessert. Vor allem in den letzten 10 Jahren wurden sehr viele Anstrengungen unternommen, um die Effizienz und Qualitt der Ausfhrung zu steigern. Bei fach- und sachgerechter Ausfhrung der Injektion mit dem „richtigen“ Injektionsmittel und dem „richtigen“ Injektionssystem sind diese Verfahren mit den mechanischen Verfahren qualitativ vergleichbar, aber deutlich gnstiger und einfacher in der Anwendung. Abschließend soll der Versuch einer Bewertung verschiedener Injektionsverfahren unternommen werden, soweit dies ohne konkreten Objektbezug berhaupt mçglich ist.
5.5
Man kann davon ausgehen, dass die thermische Beeinflussung der Trocknung von Mauerwerk (Reduzierung des Durchfeuchtungsgrades) und des Injektionsmittels (Aufbau des Wirkprinzips) in den nchsten Jahren weiterhin an Bedeutung gewinnen wird. Sie ist eine effiziente Mçglichkeit, die Nachteile bisheriger Injektionsverfahren zu minimieren und die Trocknungserfolge zu maximieren. Bei diesen Systemen handelt es sich um anerkannte Verfahren, die in den WTA-Merkblttern beschrieben und in der Fachwelt anerkannt sind. Nachfolgend sollen noch Systeme dargestellt werden, die den lckenlosen Nachweis ihrer Funktion bis heute nicht erbracht haben und in den Fachkreisen nicht als anerkannt gelten.
Ausblick
Seit einigen Jahren gibt es Verfahren, bei denen durch thermische Beeinflussung die Trocknung des Injektionsmittels und/oder die Abtrocknung des Mauerwerks nach der Injektion beschleunigt werden sollen. Diese Vorgehensweise ist z. B. beim Paraffinverfahren seit ca. 20 Jahren bekannt. Hierbei wurde allerdings das Mauerwerk vor der Injektion thermisch vorbehandelt und das Injektionsmittel (Paraffin) aufgeheizt. In Abwandlung dieser Variante verwendet man auch bei anderen Injektionsmitteln Heizstbe, um das Mauerwerk im Bereich der Bohrlçcher vorzutrocknen. In jngster Zeit werden Verfahren angeboten, bei denen durch thermisch-konvektive Vortrocknung der Durchfeuchtungsgrad abgesenkt und freies Porenvolumen erreicht werden soll. Hierzu blst man z. B. beheizte Druckluft in die Bohrlçcher, bevor anschließend ein Injektionsmittel eingebracht wird.
6
Sonstige Verfahren
6.1
Elektro-physikalische Verfahren
Nach Arendt beruht die elektro-physikalische Mauerwerkstrockenlegung auf dem Naturgesetz, dass bei Durchstrçmung eines porçsen Kçrpers mit Flssigkeit eine Potenzialdifferenz auftritt und sich bei Anlegen einer Spannung im Gleichstromfeld die Flssigkeitsteilchen in Richtung Minuspol bewegen. Bis vor etwa 25 Jahren wurde versucht, die Potenzialdifferenz unterschiedlicher Elektrodenmaterialien (galvanische Elemente) zur Entfeuchtung von Mauerwerken zu nutzen. Dies bedeutet, dass ohne Anlegen einer Spannung Strom fließen sollte. Deshalb bezeichnet man diese Methode als passives Verfahren. Anode und Kathode bestehen aus Metallen unterschiedlicher Ladung. Der durch
Bild 33. Sogenannte Heizpacker untersttzen die Penetration des Injektionsmittels bereits beim Injizieren (Quelle: Fa. REMMERS)
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den Ausgleich der Ladung erzeugte elektrische Strom soll den Feuchtigkeits- und Salztransport im Mauerwerk entgegen der kapillaren Leitfhigkeit sicherstellen. Die Spannung dieser Verfahren war unzureichend und die Elektroden unterlagen einer starken Korrosion. Des Weiteren werden sog. Dipolverfahren angeboten, bei denen sich am unteren Ende einer Wand eine negative und am oberen Ende eine positive Ladung aufbauen soll. Als sog. aktive Verfahren bezeichnet man solche, bei denen die im Mauerwerk eingesetzten Elektroden an eine ußere Spannungsquelle (mit Einzelelektroden oder Halbleiternetzen) angeschlossen werden. In der Regel wird eine Spannung bis zu 24 Volt angelegt. Verwendet werden Kabel-, Band-, Stab-, Gitternetz- oder gelochte Flchenelektroden. Hierdurch beeinflusst man die Bewegungsrichtung der Flssigkeiten. Bei der Einfhrung aktiver Methoden der elektro-physikalischen Mauerwerkstrockenlegung in den 1950erJahren wurden ausschließlich Mauerelektroden aus Metall (meistens Kupfer) verwendet, die sich oft infolge der Elektrolyse nach einiger Zeit auflçsten. Aufgrund der schlechten Erfahrung mit derartigen Elektroden wurden andere Anlagen entwickelt. Anfang der 1960er-Jahre verwendete man Graphitstbe als Maueranode. Graphit (Kohlenstoff) ist ein guter Leiter und wird durch Elektrolyse nicht angegriffen. Allerdings waren diese Stbe sprçde und versagten oft durch Bruch. Ende der 1960er-Jahre wurden zur Verringerung des bergangswiderstandes zwischen Elektroden und Mauerwerk sog. elektrisch leitende Mçrtel entwickelt. Mitte der 1970er-Jahre griff man die Erkenntnisse daraus auf und fhrte Versuche mit leitfhigen Anstrichen und Beschichtungen sowie mit Mischungen von Trgerharzen und Graphitpulver durch. Mitte der 1980er-Jahre wurden dann flexible elektrische Leiter und Ende der 1980er-Jahre Flchenelektroden (in Form von geflochtenen Netzen und perforierten Folien aus leitendem Material bzw. leitend beschichtet) entwickelt. Erst mit der Entwicklung korrosionsstabiler Elektroden, welche bei Spannungen oberhalb der Elektrolysespannung eingesetzt werden kçnnen, sind akzeptable Ergebnisse und lngere Standzeiten erreicht worden. Die neuesten Entwicklungen sind edelmetallbeschichtete Stab-, Band- und Gitterelektroden aus Titan, die auch in aggressiven Medien eine gewisse Korrosionsbestndigkeit aufweisen. Schwachpunkte gibt es immer noch im Bereich von Verbindung und Nahtstelle. Dies bedeutet, dass z. B. bei Abzweigungen, Fenster- und Tr-
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berbrckungen die Elektrode unterbrochen ist. Die Kontaktstelle von Elektrode und Mauerwerk muss absolut dicht ausgefhrt werden. Die Elektrode wird etwa 3 cm tief im Mauerwerk in einem gefrsten Schlitz verlegt. Um den notwendigen Strombergang von der Elektrode auf das Mauerwerk sicherzustellen, wird die Elektrode mit einem speziellen Elektrodenmçrtel in dem gefrsten Schlitz verlegt und mit dem gleichen Mçrtel verputzt. Damit wird außerdem ein mechanischer Schutz der Elektrode geboten. Prinzipiell gilt, dass das Verfahren bei Ziegel-, Stein- und Mischmauerwerk anwendbar sein muss. An metallischen Einbauteilen und Bewehrungen kçnnen Streustrçme auftreten, deshalb wird eine Isolierung der Metallteile gefordert. Ist eine Isolierung nicht mçglich, kann das Verfahren nicht eingesetzt werden. Eine hohe Konzentration an bauschdigenden Salzen verkrzt die Widerstandsfhigkeit und damit die Standzeit der eingesetzten Elektroden. Im Bereich der verlegten Elektroden kçnnen nachtrglich keine Einbauten vorgenommen werden. Die Anordnung und Verlegung der Elektroden im Mauerwerk muss den Erfordernissen und Gegebenheiten angepasst und daraufhin optimiert werden. Nach der Inbetriebnahme muss der Potenzialaufbau im Mauerwerk berprft werden. Die Kontrolle und Instandhaltung sowie ggf. Instandsetzung der Anlage muss in vorgegebenen Intervallen erfolgen. Als Elektrodenmaterial sind nur Materialien geeignet, die einen Mindeststrom von 1500 mAh/cm± von der Elektrode auf das Mauerwerk gewhrleisten. Es werden deshalb mehrschichtige Kunststoffelektroden mit einem integrierten Stromverteiler eingesetzt. Die Elektroden mssen korrosionsbestndig sein und vor allem korrosionsbestndige Anschlsse besitzen. Fr die Funktion einer elektro-physikalischen Mauerwerksentfeuchtung ist der Strombergang (oder Stromfluss = mA) von der positiven Elektrode auf das Mauerwerk und nicht die Spannung verantwortlich. Der Anfangsstrom (also nach Einschalten der Anlage) soll 5 bis 10 mA/lfm Mauerwerk (oder positive Elektrode) betragen, wobei dieser Wert von der Dicke, dem Durchfeuchtungs- und Versalzungsgrad sowie der Mauerwerksart und -konstruktion abhngig ist. Der Elektrodenabstand sowie die Anordnung der Elektroden im Mauerwerk mssen dabei bercksichtigt werden. Bei elektro-physikalischen Verfahren unter 0,5 mA/lfm konnten keine Ergebnisse gemessen werden. Demgegenber gibt es Ausfhrungen, bei denen die an den Elektroden angelegte Betriebsspannung ber 20 Volt betra-
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gen muss. Im Mauerwerk mssen ein ausreichender Stromfluss und eine homogene Stromdichte (zeitlich und rumlich konstanter Stromzufluss) gewhrleistet werden. Je besser der Strombergang von der Elektrode auf das Mauerwerk ist, desto geringer ist die bençtigte Spannung. Um im Mauerwerk einen gengend hohen Stromfluss und eine Ladungstrennung zu erreichen, sind fast immer Spannungen ber 1,23 Volt notwendig. Damit ergibt sich meistens eine Elektrolyse im Mauerwerk. Um einen dauerhaften Strombergang auf das Mauerwerk sicherzustellen, ist die Bildung eines Elektrolyten an der Anode notwendig. Laut Untersuchungen reichen bei fachgerechter Ausfhrung bereits Spannungen zwischen 3 und 10 Volt, um einen Anfangsstrom von 5 bis 10 mA/lfm Mauerwerk zu erreichen. Durch die Wanderung der Ionen ndert sich die Salzkonzentration im Mauerwerk. Dies fhrt zu einer Vernderung des Stromflusses. Um also den Betrieb der elektro-physikalischen Anlage aufrechtzuerhalten, muss die Spannung deshalb stndig nachgeregelt werden. Die Ionenkonzentration der Porenflssigkeit muss bekannt und relativ klein sein, sodass ein Zeta-Potenzial aufgebaut werden kann. Davon hngt letztendlich ab, ob eine elektro-physikalische Mauerentfeuchtung berhaupt mçglich ist. Dieser Punkt ist sehr umstritten und wird kontrovers diskutiert, da bekannt ist, dass die Feuchtegehalte und Salzkonzentrationen innerhalb eines Mauerwerks auf krzester Distanz sehr stark variieren kçnnen. Weiterhin gibt es zahlreiche Verçffentlichungen ber Bauvorhaben und Forschungsprojekte, bei denen nachgewiesen wurde, dass diese Verfahren unwirksam sind bzw. nur durch den Einfluss weiterer Abdichtungen eine Entfeuchtung stattgefunden hat (z. B. Verçffentlichungen durch Wittmann bereits in den 1970er- und 80er-Jahren, Weber und Arendt in den 1980er- und 90er-Jahren sowie Venzmer und Mller in den 1990erJahren). Deshalb soll in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, dass die elektro-physikalischen Verfahren nicht den allgemein anerkannten Regeln der Bautechnik entsprechen und deshalb nach der Rechtsprechung durch çffentliche Auftraggeber nicht ausgeschrieben werden drfen bzw. selbst private Bauherren die Kosten einer derartigen Sanierung nicht steuerlich geltend machen drfen [12, 13].
6.2
Elektromagnetische Verfahren („Wunderkstchen“)
Neben den passiven und aktiven Verfahren der elektrophysikalischen Mauerwerksentfeuchtung werden auch sog. elektromagnetische oder funktechnische Verfahren angeboten und durch die Anbieter mit folgendem Funktionsprinzip beschrieben: Durch die Bewegung der Wassermolekle in den feinen Baustoffkapillaren kommt es zu elektrischen Ladungen zwischen der Kapillargrenzschicht und den Wassermoleklen, die meistens an eine Hydrathlle (Salzionen) gebunden sind. Diese Ladung wird auch als Strçmungspotenzial oder Zeta-Potenzial bezeichnet. Die eingesetzten elektronischen Gerte, die umgangssprachlich besser bekannt sind als „Wunderkstchen“ oder „Zauberkstchen“, senden eine schwache Energie, mit der die Ladungsbindung gelçst werden soll. Die gelçsten Wassermolekhle sollen dann der Schwerkraft folgend der Kapillarkraft entgegen wirken oder ber die Oberflchen verdunsten. Einige Verbraucherschutzzentralen haben bereits ganz offiziell vor der Anwendung dieser Gerte gewarnt, zum Teil wurde bereits im Fernsehen ber den offensichtlichen Betrug mit diesen Verfahren berichtet. Die Mauerwerkstrockenlegung mit elektrodenlosen Verfahren, Schwingkreisen, Funkwellen, Resonanzen oder sonstigen geheimnisvollen Wellen oder Strahlen bzw. magnetischen Feldern sind wissenschaftlich nicht gesichert und gelten als unwirksam. Deshalb soll auch bei diesen Verfahren darauf hingewiesen werden, dass sie nicht den allgemein anerkannten Regeln der Bautechnik entsprechen und deshalb nach der Rechtsprechung durch çffentliche Auftraggeber nicht ausgeschrieben werden drfen bzw. selbst private Bauherren die Kosten einer derartigen Sanierung nicht steuerlich geltend machen drfen [3, 12, 13].
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Literatur
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[10] Gigla, B.: Instandsetzung und Ertchtigung von Mauerwerk, Teil 5: Vernadeln – Verankern (Berechnung). In: Mauerwerk-Kalender 33 (2008), S. 283–317. Hrsg. W. Jger. Ernst & Sohn, Berlin. [11] DIN 18195: Bauwerksabdichtungen. NA Bau im DIN, Berlin. Teil 1: 2000-08: Grundstze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten. Teil 2: 2000-08: Stoffe. Teil 3: 2000-08: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe. Teil 4: 2000-08: Abdichtungen gegen Bodenfeuchte (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wnden, Bemessung und Ausfhrung. Teil 6: 2000-08: Abdichtung gegen von außen drckendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser, Bemessung und Ausfhrung. Teil 7: 1989-06: Abdichtung gegen von innen drckendes Wasser, Bemessung und Ausfhrung. Teil 8: 2004-03: Abdichtungen ber Bewegungsfugen. Teil 9: 2004-03: Durchdringungen, bergnge, An- und Abschlsse. Teil 10: 2004-03: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen. Beiblatt zu DIN 18195:2006-01: Beispiele fr die Anordnung der Abdichtung (zu einigen Teilen neue Normentwrfe verfgbar). [12] Weber, H.: Instandsetzung von feuchte- und salzgeschdigtem Mauerwerk. Expert Verlag, Renningen 2000. [13] Venzmer u. a.: Praxishandbuch Mauerwerkssanierung von A–Z. Beuth Verlag, Berlin 2006. [14] Frick, O.; Knçll, K.: Die Konstruktion von Hochbauten. Ein Handbuch fr den Baufachmann. Leipzig/Berlin, 1930.
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VIII
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Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender Josef Maier, Erlangen
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Einfhrung
Seit alters gehçrte die Instandsetzung von Mauerwerk zu den fast alltglichen Aufgaben der Bauschaffenden und zu ihrem Grundwissen, wobei sie freilich wesentlich weniger effiziente Mçglichkeiten dafr besaßen als die heutigen. Dieses Grundwissen ist allerdings inzwischen weitgehend abhanden gekommen; die Baukonstruktion alter, gemauerter Wnde zumal ist vielen Baufachleuten unserer Tage weitgehend unbekannt. Eine Sanierung jedoch kann nur dann erfolgreich sein, wenn die baulichen Zusammenhnge gnzlich begriffen sind. Viele Baupraktiker haben bei der Sanierung alten Mauerwerks keine Ahnung vom Bestand und Zustand, vom Baugefge, von den Fundamenten, von den Mauerwerksverbnden und ihrer Konstruktion, von Mauermçrteln, von Beschichtungen wie Putz, Stuck und Farben und schließlich von den Reaktionen der alten auf die neuen Werkstoffe, wie sie bei physikalisch-chemischen Sanierungstechniken zur Anwendung kommen. Sie vergessen bei aller Euphorie ber die Machbarkeit der modernen Technik jedoch allzu oft, sich grndlich und ausreichend mit dem alten Bauteil selbst zu befassen, bevor sie es behandeln oder gar misshandeln. Vor allem wenn historisches Mauerwerk Bestandteil eines Kultur- oder Baudenkmals ist, scheitert mancher Sanierungsversuch, indem er die Originalsubstanz, nmlich das Mauerwerksgefge, Steine und Mçrtelfugen sowie insbesondere die Oberflchenstruktur weitestgehend zerstçrt. Ohne Kenntnis der historischen Entwicklung ist oftmals nach Abschluss der Instandsetzung aus einem historischen Mauerwerk schließlich ein gnzlich anderes, neues geworden. Bauschden und ihre Beseitigung waren in der Vergangenheit genauso wie heute mit großen Kosten verbunden. Doch heutzutage sind die Baufachleute nicht so rasch gezwungen, eine Instandsetzung aus Kostengrnden aufzugeben und das schadhafte Mauerwerk abzubrechen, sondern sie haben Zugriff auf eine Flle von auch wirtschaftlich sinnvollen Sanierungstechniken und Instandsetzungsmaßnahmen, die auch gebroche-
nes und total gerissenes Sandsteinmauerwerk wieder gebrauchstchtig werden lsst [65]. Unter dem Begriff Sanierung ist die Wiederherstellung des alten Zustandes eines geschdigten Objekts, soweit mçglich – freilich unter Bercksichtigung der Vernderungen seit seiner Entstehung – zu verstehen. Die Instandsetzung soll die sthetik und die funktionalen Eigenschaften des Mauerwerks mçglichst nicht verndern. Vor allem die Geschichte des Mauerwerks ist heute weitgehend unbekannt. Seine Entstehungsgeschichte mit allen nachfolgenden Vernderungen bildet aber die Grundlage fr die fachgerechte Beurteilung. Bei jeder Sanierung eines Gebudes ist insbesondere das Mauerwerk der Wnde in Betracht zu ziehen. Dabei tritt eine Vielzahl an mçglichen Konstruktionen auf. Die Wnde kçnnen aus verschiedenen Steinen bestehen, nmlich aus Natursteinen, Werksteinen oder Backsteinen. Auch Lehm wurde frher hufig fr Außenwnde, insbesondere fr Fachwerk, eingesetzt. Darber hinaus kçnnen Außenwnde verputzt oder unverputzt, außen vçllig glatt oder gegliedert oder mit verschiedenem Dekor geschmckt, homogen gemauert oder mit wechselndem Material hergestellt sein. Inwendig findet man neben im Verband gemauerten Steinen hufig auch eine Fllung aus Steinbrocken und Mçrtel, d. h. das Mauerwerk ist mehrschalig konstruiert. Diese Vielfalt ist historisch bedingt und von den verschiedenen Baustilen beeinflusst [36].
2
Mauerwerk aus Natursteinen
Seit frhesten Zeiten gilt neben dem Holz und dem Lehm der Naturstein als ideales Baumaterial. Bereits vor mehr als 5000 Jahren brachten die gypter den Naturstein – zunchst Tuff- und weichen Kalkstein, spter vermehrt Sandstein, aber auch Syenit, Granit, Quarzit, Diorit, Basalt und Porphyr sowie Gipsstein – fr die Mauern in ihren gewaltigen Pyramiden und Tempelanlagen zum Einsatz. Im Rahmen der europischen Me-
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galithkultur, die sich – wie der Name schon sagt – durch die Verwendung sehr großer Steinblçcke beim Bauen auszeichnete, entstand im 2. Jahrtausend v. Chr. die Baukunst der von Homer so genannten Acher bzw. der Mykener. Es handelt sich dabei um eine erste griechische Architektur und zugleich um einen frhen Hçhepunkt in der Entwicklung der Mauertechnik auf europischem Boden, die bis heute noch vielfltig Anwendung findet.
2.1
Polygonalmauerwerk
In der Hauptsache waren im Altertum zwei Mauerwerksarten aus polygonalen Steinen in Gebrauch: das Zyklopen- und das Polygonalmauerwerk. Ersteres besteht aus unregelmßigen, berund nebeneinander geschichteten, zumeist riesigen Blçcken. Die Mauern der Akropolen der mykenischen Kultur Griechenlands wie z. B. die von Mykene, Tiryns u. a. bestehen aus polygonal behauenen, manchmal auch gnzlich unbehauenen Kalktuff- bzw. Kalksteinquadern, die gewçhnlich aus Steinbrchen in unmittelbarer Nhe der Stdte gewonnen wurden. Es handelt sich um zweischaliges Mauerwerk, wobei zwischen den beiden wuchtigen ußeren Schalen eine Fllschicht aus Erde und Steinbrocken eingebracht worden ist. Die einzelnen Steine wurden in ungefhr waagerechten, jedoch zumeist leicht wellenfçrmig, undulierend verlaufenden Schichten lagerhaft verlegt. Ihre Stoßfugen standen in aller Regel nicht senkrecht auf der Lagerfuge, sondern schrg, was an der Burgmauer von Mykene noch heute deutlich sichtbar ist. Die Steine wurden dabei stets ohne Mçrtel zusammengefgt; es handelte sich also um ein Trockenmauerwerk [23]. Eine technische und sthetische Steigerung dieser Mauerwerkskonstruktion zeigen die etwa 500 Jahre jngeren Polygonalmauern. Bei ihrer Herstellung sortierte der Maurer bei weitem nicht mehr so große, sondern handliche, vieleckige, nach Grçße und Form zueinander passende Steine aus und glich ihre Stoßflchen einander an. Der Mauerverband zeigte sich jetzt zwar wiederum berwiegend horizontal aufgeschichtet, aber die wie gewohnt schrgen Stoßfugen ordnete der Maurer nunmehr nicht mehr willkrlich, sondern radial um große, zentrale Blçcke an. Infolgedessen entstanden im Mauerverband selbst gleichsam Entlastungsbçgen, wobei die dadurch erzielte zustzliche Verspannung der Steine miteinander dem polygonalen Verband ein hohes Maß an Festigkeit sicherte (Bild 1) [10].
Bild 1. Griechisches Polygonalmauerwerk [10]
Bereits die Mykener berbrckten vor mehr als 3000 Jahren ffnungen im Zyklopenmauerwerk stets mit waagerechten Sturzsteinen. Diese waren zumeist dem Mauerwerk gemß riesengroß und wogen viele Tonnen. Das beste noch erhaltene Beispiel dafr findet sich am Lçwentor in Mykene: Dort berbrckt der wohl 12 Tonnen schwere Sturzstein eine ffnung in der Burgmauer mit einer Hçhe von 3,10 m und einer Durchgangsbreite von ca. 3,00 m. Wrde er freilich vom vollen Gewicht des ber ihn hinaufgehenden Mauerwerks belastet, msste er notwendigerweise zerbrechen. In Kenntnis dieser ußerst labilen, gefhrlichen Situation verminderten die mykenischen Baufachleute das auf dem Sturz lastende
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
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Bild 2. Mykene, Lçwentor
Gewicht und setzten unmittelbar ber ihm anstelle von Steinen ein offenes Entlastungsdreieck in die Wand; eine Lçsung der Gewichtsab- und -umleitung im Mauerwerk, die bis heute – allerdings zumeist mithilfe eines Bogens, dem Entlastungsbogen – zur statischen Sicherung großer Mauermassen angewandt wird. Eine verglichen mit dem Mauerwerk recht dnne, steinerne Reliefplatte, auf der zwei, mit ihren Vorderpranken aufrecht auf einem Altar stehende, dem Tor den Namen gebende Lçwen dargestellt sind, schließt die dreieckige Entlastungsçffnung ber dem Sturz des Lçwentors (Bild 2). Auch bei den beiden, bis zur Spitze schrg aufeinander zugehenden Seiten des Entlastungsdreiecks hat der Maurer eine einfache Technik angewandt: Von beiden Katheten des Dreiecks her ließ er die jeweils obere Schicht ber die untere vorkragen und erreichte so Schicht fr Schicht ein allmhliches Schließen der ffnung. Die zunchst mit ihren Ecken vorkragenden Steine hieb er entlang einer konstruktiven Dreieckslinie ab und glttete hernach die gesamte Dreieckskante.
2.2
Bruchstein- und Quadermauerwerk
Seit dem 8. Jahrhundert v. Chr. entwickelten schließlich die Griechen ihre fr ganz Europa vorbildliche Architektur und verwendeten das bis heute praktizierte Quadermauerwerk. An Sa-
kralbauten wurde das Mauerwerk aus rechtwinklig behauenen Marmorblçcken bis in die rçmische Sptantike ohne Mçrtel mit in den Stein eingelassenen Eisenklammern und Bleidbeln verbunden (Bild 3). Außerdem hatten die Griechen das Mauern mit winkelrechten Steinen mit in jeder Schicht versetzten Stoßfugen vervollkommnet. Dabei wurde jeder Quader an seinen Rndern passgenau geschliffen, wobei der geschliffene Rand sich rings um die rau belassene, ein wenig tiefer gearbeitete Quaderflche zog. Auf diese Weise entstand ein sehr dichtes Mauerwerk mit einer ußerst hohen Stabilitt, in dessen Fugen kaum eine Messerspitze eindringen konnte. Fr untergeordnete Mauern versetzten sie billigere und einfacher zu gewinnende Tuffsteine zumeist in Kalkmçrtel, was beispielsweise an der Umfassungsmauer der Akropolis in Athen oder an den Substruktions- bzw. Fundamentmauern des Apollotempels in Delphi nachzuweisen ist. Zugleich wurden die Steinformate immer kleiner und damit wesentlich handlicher. Die griechischen Maurer berzogen das kleinsteinige, meistens aus leicht zu bearbeitendem Kalktuff (Poros) bestehende Mauerwerk mit einer feinen Kalksinter- oder -putzschicht und tuschten damit wertvolle Marmorblçcke vor. In der profanen Architektur des Alltags wurde allerdings Mauerwerk aus weniger genau zugehauenen Steinen aus Kalktuff, Kalkstein oder çrtlich vorkommender Breccie stets mit Kalk- oder Lehmmçrtel gemau-
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bei Ausgrabungen rçmischer Bauten konnte der von Vitruv geforderte, ideale, selbsttragende Kern im mehrschaligen Mauerwerk selbst an Staatsbauten nur selten nachgewiesen werden. In aller Regel haben die Maurer auch damals schon beim Hausbau in den Zwischenraum zwischen zwei Mauerschalen Kalksteinbrocken mit reichlich Kalkmçrtel verfllt. Solche Natursteinmauern waren eben wesentlich billiger zu produzieren und von außen sah man ihnen ihre minderwertige Fllung nicht an. Diese Mauertechnik findet sich bis heute an Außenwnden historischer Gebude [3]. Die rçmischen Baumeister schenkten mit zunehmender Erfahrung im Mauerwerksbau der Fllmasse immer mehr Beachtung. Schon Vitruv nennt sie materia caementis, sptere Autoren sprechen von opus caementitium [26]. Dieser sog. Rçmische Beton bestand bereits aus Zuschlagstoffen verschiedener Kçrnung und Kalkmçrtel. Um Letzterem mehr Festigkeit zu geben, wurden ihm hydraulische Zustze wie Puzzolanerde, Trass oder Ziegelmehl zugegeben. Die gemauerten ußeren Wandteile benutzte man gleichsam als Schalung fr die Fllung mit opus caementitium, das nunmehr die Lasten trug.
Bild 3. Griechisches Quadermauerwerk [10]
ert und regelmßig innen und außen mit Kalkmçrtel verputzt. Auch hier wurden anschließend die Wnde herrlich bunt bemalt. Dickere Mauern wurden stets als Schalenmauerwerk errichtet. Sie bestanden, wie der rçmische Architekturtheoretiker Vitruv – ein Zeitgenosse des Kaisers Augustus – in seinen zehn Bchern ber Architektur berichtet [13], beiderseits aus Schalen aus behauenen Quadern, zwischen denen sich eine Fllung aus Mçrtelmauerwerk befand. Nachdem im Laufe der Zeit der Mçrtel kraftlos geworden war, setzte sich die Fllung und dadurch verloren die Schalen ihren Halt. Deshalb schlug der rçmische Baumeister vor, die Fllungen beispielsweise aus gebrannten Ziegeln oder festen Natursteinen herzustellen und die Schalen an diesen harten Kern mit verbleiten Eisenklammern zu verankern (Bild 4).
Bild 4. Rom, Augustusforum. Marmorquader vor einem Mauerkern aus Backsteinen [45]
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
Bild 5. Rom, Aqua Claudia, rçmische Wasserleitung [45]
Dadurch wurden gewaltige Mauern und gerade beim Gewçlbebau sehr große Spannweiten mçglich. Diese Technologie versetzte die rçmischen Baumeister in die Lage, Großbauten wie Amphitheater [48], beispielsweise das auch Colosseum genannte Amphitheatrum Flavium in Rom, Aquduktbrcken fr Wasserleitungen (Bild 5) etwa den Pont du Gard in Sdfrankreich [14] oder Badehuser wie die Caracallathermen (Thermae Antoninianae Caracallae) in Rom [18], deren Außenschalen des Mauerwerks heute bereits teilweise abgefallen sind, der Mauerkern aus opus caementitium dagegen bis heute stehen blieb. Aber auch riesige Markthallen, die sog. Basiliken, die Vorlufer der christlichen Kirchen, wie etwa die Basilika des Kaisers Konstantin in Rom, gelang es damit zu errichten. Die Germanenstmme haben nach der Eroberung des rçmischen Weltreichs den Steinbau durch den Gebudebestand in den gallischen und germanischen Provinzen kennen gelernt. Sie haben ihn in der Folgezeit kontinuierlich fr ihre Bauvorhaben eingesetzt. Auf diese Beziehung zum rçmischen Bauen weist selbstverstndlich auch der Name der ersten mittelalterlichen Stilepoche Romanik hin [39]. Das Mittelalter konnte der hoch entwickelten rçmischen Mauertechnik freilich kaum Neuerungen hinzufgen. So nimmt es nicht wunder, dass der mittelalterliche Baumeister die zweischalige Natursteinmauer bevorzugte. Die zumeist unbearbeiteten Kalkoder Tuffsteine vermauerte er in dicken Kalkmçrtelschichten. Lediglich an den Mauerkanten und an den Rndern von ffnungen im Mauerwerk versetzte er große Werksteinblçcke im Verband, die der Fllung zwischen den Außenschalen den erforderlichen Halt gaben; z. B. besitzt das roma-
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nische Haus in Seligenstadt zweischalige Mauern aus Bruchsteinen mit Kantenquaderung (Bild 6). Die Maurer berzogen diese Mauern mit einer Putzschicht, auf die eine sehr gleichmßige Fugenmalerei aufgetragen wurde. Auf diese Weise sollte dem Betrachter der optische Eindruck vermittelt werden, dass jedes Mauerwerk aus Schalen kostbaren Quaderwerks gefgt worden ist [29]. Bis in die Neuzeit hinein wurden zum Herstellen von Mauerwerk stets in der Nhe des Bauwerks anstehende Sandsteine, Kalksteine und Tuffe verwandt. Selbstverstndlich wurden dort, wo die dichten, mineralisch einheitlichen Sedimentgesteine anstanden und leicht gebrochen werden konnten, eben diese zum Herstellen von Mauern eingesetzt. Es kamen die Bunt-, Stuben- und Schilfsandsteine zur Anwendung. Als außerordentlich haltbar hat sich dabei der rote, insbesondere der mainfrnkische Sandstein erwiesen. Als Innenverkleidung wurden insbesondere die Marmore geschliffen und poliert. Feldsteine kamen ebenfalls beim Mauern zum Einsatz; sie wurden entweder unbearbeitet ganz oder gespalten in Trockenmauern oder in einem dicken Kalkmçrtelbett verlegt. Die Klebekraft eines fetten Kalkmçrtels stellte nicht nur den Verbund im aufgehenden Mauerwerk, sondern auch den ein-
Bild 6. Seligenstadt, romanisches Haus [29]
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Bild 7. Fulda, Stadtmauer mit Fischgrtenmauerwerk
facher Gewçlbe her. Fr schmale Gewçlbe wie beispielsweise die sog. Kellerhlse nutzte der mittelalterliche Maurer diese Klebetechnik geschickt aus und errichtete solche Gewçlbekalotten ohne ein Gerst oder Untersttzungen, indem er die Steine einfach aneinander klebte. Insbesondere wegen des zunehmenden Steinmangels und der grçßeren Handlichkeit ging man zu immer kleineren Steinformaten ber. Schließlich verarbeiteten die Maurer Steinblçcke mit Schichthçhen zwischen 10 und 18 cm. Dies ist insbesondere bei Tuffsteinen ohne großen Steinhaueraufwand mçglich und lsst sich an rheinischen Bauten wie z. B. am Dom zu Speyer unschwer nachweisen. Werksteine aus Tuff am Speyerer Dom aus dem 11. Jahrhundert besaßen das Format: Lnge l = 30–32 cm, Breite b = 16 cm, Hçhe h = 5 cm und waren damit im Format den Backsteinen sehr hnlich. Die Steine wurden zumeist auf Vorrat gearbeitet. Im Laufe des 12. Jahrhunderts zwang die immer grçßer werdende Steinknappheit die Baumeister dazu, auch schiefrige Kalkplatten zum Mauern zu verwenden. Dabei griff man die antike Technik des opus spicatum wieder auf und vermauerte diese schmalen Platten im Fischgrtmuster. Ein gutes Beispiel dafr findet sich an der Stadtmauer von Fulda (Bild 7) [30]. Eine erneute Besinnung auf die rçmische Antike brachte den Baustil Renaissance hervor. Er beginnt in Italien um 1420 und dominiert in Deutschland im 16. Jahrhundert, wobei er im 17. Jahrhundert manieristische Zge annimmt. Die Baumeister greifen zurck auf die Mauertechnik der Antike. Wieder werden die Mauern aus zwei Außenschalen und Fllwerk dazwischen hergestellt. Whrend die Außenschalen oft aus sehr genau zugerichteten Quadern aus Sand-
oder Kalkstein gebaut wurden, hat der Maurer zumeist das Fllwerk als lose Schttmasse in den Raum zwischen den Schalen eingefllt. Ein sehr genaues Quaderwerk errichtete beispielsweise der Baumeister Blasius Berwart am Wasserschloss der Hohenzollern in Ansbach. Ein solches Quadermauerwerk aus den Jahren 1565–1575 verhinderte gerade im Bereich des Schlossgrabens das Eindringen von Wasser. Seine Fugen sind so eng, dass stellenweise keine Messerspitze eindringen kann (Bild 8). Diese genau gearbeiteten Quader mit ihren Pressfugen finden sich auch an anderen Schlçssern und Burgen dieser Zeit [36]. Eine Besonderheit des rçmischen Bauens bringt die Renaissance mit sich: das Mischmauerwerk. Die Außenschale einer Außenwand kann jetzt aus Backsteinen bestehen, whrend bestimmte hervorgehobene Bauteile in der Mauer, beispielsweise der Sockel, die Fensterumrahmung, die Simse und das Kranzgesims aus Natursteinen, Relief- oder Terrakottaplatten hergestellt wurden. Die innere Schale und das Fllmauerwerk waren zumeist allein aus Backsteinen in Kalkmçrtel gemauert. Darber hinaus wird nach außen auch mithilfe von Sgraffito-Putz, Rustikaputz oder bemaltem glattem Putz eine aufwendige Werksteinwand gezeigt oder gar nur vorgetuscht, whrend innen drin und auf der inneren Außenseite der Wand wesentlich billigeres Backsteinmaterial zur Anwendung kam (Bild 9) [32]. Nach dem 30-jhrigen Krieg wurde zunchst der italienische Barock mit seinen schwellenden Formen und dann der unter Ludwig XIV. in Versailles entstandene, außen wesentlich nchternere, franzçsische Klassizismus fr Deutschland zum Vorbild. Jetzt gab man das teuere Quadermauerwerk weitestgehend auf und der Backstein trat seinen
Bild 8. Ansbach, Schloss. Quadermauerwerk mit engen Fugen
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Bild 9. Sgrafitto-Putz, der Quadergewnde vortuschen soll
Bild 10. Ansbach, Schloss. Mischmauerwerk aus Backsteinen und Quadern
Siegeszug an. Doch einzelne Werkstcke einer Barockfassade wurden in der Regel immer noch aus Naturstein angefertigt (Bild 10). Dazu gehçrten die Versatzstcke der Blendarchitektur wie die Basen und Kapitelle von Pilastern, Sulen, Lisenen sowie die Simse und die Fenster- und Trverdachungen. Im 19. Jahrhundert vernderten sich die Mauerwerkstechniken revolutionr: Mit den jetzt industriell hergestellten Baustoffen wie hochgebrannte Mauerziegel, Portlandzement, Stahltrger und schließlich Beton erreichte der Bauingenieur eine vçllig neue, bisher unbekannte Dimension der Tragfhigkeit des Mauerwerks, die eine ungeahnte Steigerung der Gebudehçhen und Spannweiten zuließ [5]. Anstelle von Naturstein setzte man nun hufig den neuen, aus Beton hergestellten Kunstwerkstein ein: Die ersten deutschen Zementwaren- und Kunststeinfabriken wurden in den vierziger Jahren des 19. Jahrhunderts in Sddeutschland gegrndet. Die Bewegung ging besonders von der Donaustadt Ulm aus. Damals wurden Mischungen von Romanzement und Portlandzement verarbeitet, 1845 stellte man die ersten Kunststeintreppen in Berlin her [44]. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts begannen die Kunststeinhersteller, die nunmehr auch mit Eisen armierten Betonwerksteine wie Natursteine zu bearbeiten. Jetzt entstanden Fassaden, statt aus Natur- aus Betonwerksteinteilen, oft vermischt mit Klinkern und verputzten Oberflchen. Die tragende Funktion des Mauerwerks bernahm schließlich ein Stahlbetonskelett, das Mauerwerk selbst war nur noch Fllwand wie einst in der Gotik. Das Mauerwerk aus Natursteinen wurde an Wohnhusern nur noch im Sockel- oder Kellerbereich eingesetzt und fand sich fassadenbil-
dend hauptschlich an Bauten besonderen Anspruchs wie z. B. an Kirchen, etwa an der von 1923 bis 1929 von Michael Kurz erbauten St. Heinrichskirche in Bamberg [27], oder an Museumsgebuden, z. B. an dem Deutschen Museum in Mnchen, ein Eisenbetonbau mit einer teilweisen Verblendung aus Muschelkalkquadern, begonnen 1906 von Gabriel und Emanuel von Seidl, vollendet 1925 von Oswald E. Bieber. Die hohe Kunst des Natursteinmauerwerks wich im 20. Jahrhundert der Verblendung aus vorgehngten, dnnen Natursteinplatten auf Backsteinmauern, wie etwa die Granitplatten an der unvollendeten Kongresshalle in Nrnberg nahe dem ehemaligen Reichsparteitagsgelnde, begonnen 1937 von Ludwig und Franz Ruff; die Bauarbeiten wurden 1941 eingestellt. Man entwickelte auch anstelle gemauerter Wnde solche aus vorgefertigten Platten aus Beton und stellte damit die sog. Plattenbauten her, wie etwa die Wohnhuser in Grnau, einem Stadtteil von Leipzig. Mitte des 20. Jahrhunderts gab es in Deutschland kaum noch Maurer, die eine zweischalige Bruchsteinmauer errichten konnten. Erst die Postulate der Denkmalpflege zwangen junge Maurer, die Techniken des Natursteinmauerwerks wieder zu erlernen [36].
2.3
Dekor an Natursteinwnden
Die Außenschalen einer gemauerten Wand zeigten bereits bei den Rçmern zumeist dekorative Fronten. Die Fassaden wurden hufig aus einfachen Bruchsteinen errichtet und mit Kalkputz verputzt. Außerdem bildete der Verputz eine ideale Flche, auf der dekorative Zierfugen aufgemalt werden konnten. Solcherart aufgemalte Schein-
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Bild 11. Weißenburg, Kastell Biriciana. Kleinformatiges Mauerwerk mit Putz, auf dem großformatiges Mauerwerk aufgemalt wurde (www.wikipedia.de)
quaderung findet sich beispielsweise am rekonstruierten rçmischen Wandputz eines Gebudes im Kastell Biriciana in Weißenburg/Bayern (Bild 11) oder an der weiß verputzten Probeflche und am Wandputz verschiedener Gebude in der Saalburg am Rçmischen Limes bei Bad Homburg [48]. ffnungen wie Fenster oder Tren im mehrschaligen Natursteinmauerwerk bençtigten stets eine ringsum laufende Fassung, die aus Gewndesteinen rechts und links, aus dem Sturz oben und der Schwelle oder Sohlbank unten bestanden. Wrden sie fehlen, kçnnte die innere Fllmasse nach Auswaschen der Bindekraft des Kalkmçrtels einfach heraus rieseln. Solche Umfassungssteine sind in der Antike hufig reich verziert worden. Die rçmischen Baumeister gaben den Sturzsteinen „Ohren“ – Auskragungen an ihrem Ende, mit denen sie ber die seitlichen Gewndesteine hinausragten. Oft wurden Strze auch durch gerade, dreieckige oder segmentbogige Verdachungen berragt, denen im Mauerwerk selbst Entlastungsbçgen entsprachen. Die dadurch ber den Strzen gleichsam vor den unbelasteten Bereichen unter den Entlastungsbçgen entstandene Auszugsflche bot wie einst am Lçwentor die Gelegenheit, reichen Dekor wie Waffengebinde, Trophen oder Brustbilder von Gottheiten, aber auch Reliefs und Mosaike mit Darstellungen von Allegorien und Symbolen ber der ffnung anzubringen. In hnlicher Weise wurde die Oberflche der Gewndesteine verziert oder durch Abstufung in zumeist drei flache Schichten, sog. Faszien, gegliedert. An den Rndern solcher Abstufungen der Steinflchen entlang begannen bereits die Griechen typische Dekorationen wie Perlstbe, Eierstbe und Kymatien anzubringen (Bild 12) [11].
Die regulre Gebudeaußenwand schloss oben unter der Traufe mit dem Haupt- oder Kranzgesims ab. Gesimse gliederten außerdem die Außenwand hufig auch noch geschossweise. Die Gesimssteine wiesen wiederum einen sehr typischen Zierrat auf: Sie bestanden zumeist aus einem mehrfach abgestuften Architrav, einem mit Bltenranken, Waffen oder figrlichen Szenen verzierten Fries und darber einem Sima, geschmckt mit Profilen bestehend aus Zahnschnitt, Karnies, Eier- bzw. Perlstab und Palmetten- bzw. Lotus-Palmettenfries. Ein solcher Dekor berzieht oft in berreicher Flle insbesondere das gesamte Kranzgesims. Große Außenwandflchen wurden zumeist durch eine vorgelegte Blendarchitektur gegliedert und somit scheinbar in Arkaden- und Pfeilergeschosse aufgelçst. Die Blendarchitektur bestand zumeist aus senkrechten Halbsulen, Pilastern und Lisenen, denen waagerecht Gesimse aufgelegt wurden. Die senkrechten Trageglieder standen unten auf abgestuften Basen und trugen oben Kapitelle, nmlich das dorische oder tuskische im unteren, darber das ionische und dann das korinthische Kapitell im nchst hçheren, vorgeblendeten Geschoss. Gerade die Blendarchitektur als ein dekoratives und zugleich gliederndes Element vor einer großen Außenwand, wie sie das Colosseum in Rom zeigt, hat sich in der europischen Baukunst bis ins 19. Jahrhundert hinein erhalten (Bild 13) [7].
Bild 12. Rom, Titusbogen. Reiche Architekturdekoration [10]
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Bild 13. Rom, Colosseum. Pfeilergeschosse vor der Wand, unten dorisch, dann ionisch und oben korinthisch [10]
Im Mittelalter entstanden zunchst die Zierrate der Romanik, seit dem Hochmittelalter die der Gotik. Wieder setzte man senkrechte Lisenen und waagerechte Gesimse als Gliederungselemente ein, die zugleich auch als Wanddekor dienten.
439
Unter den zumeist glatten Gesimsbndern ordnete der mittelalterliche Baumeister Friese an, etwa den Deutschen Fries, den Bogenfries, den Manderfries, den Flechtbandfries, den Rautenfries und viele andere mehr. Den oberen Abschluss der aufgeblendeten Pilaster, Lisenen oder Dienste bildeten oft vegetabilische Kapitelle, hufig mit Angst erregenden Fratzen geschmckt, whrend sie unten stets auf ebenfalls der Mauer aufgeblendeten Sockeln oder Basen standen. In der Romanik wurden aber auch einfache Wrfelkapitelle verwendet, whrend der Bildhauer in der Gotik eine Flle von insbesondere vegetabilischem Beiwerk vor die Außenwnde der Kirchen blendete (Bild 14). In der Renaissance griff man die Dekorelemente der Antike wieder auf, reicherte sie aber mit neuen Komponenten an, beispielsweise mit von Blttern kreuzweise umwundenen Girlanden, mit Bandel- und Rollwerk. Ein besonders charakteristisches Gliederungselement stellte in dieser Zeit die Nische dar. Es handelt sich um eine in die Mauerflche eingefgte, im Grundriss halbrunde, segmentbogenfçrmige oder rechteckige Vertiefung. Als vor allem an der Innenwand entwickeltes, antikes Element, wie es sich besonders durchdacht etwa am Pantheon in Rom zeigt, das in seiner heutigen Baugestalt in den Jahren zwischen 125 und 128 n. Chr. von Kaiser Hadrian eingeweiht wurde [42], diente die Nische am
Bild 14. Wrzburg, Frauenkirche. Gotisches Portal mit Architekturdekoration
440
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Bild 15. Ansbach, Schloss. Innenhof mit Blendarchitektur
Außenbau entweder als Standplatz fr Figuren oder zur Aufnahme von Fenstern und Portalen, oder sie blieb einfach leer. Diese dekorativen Gestaltungsglieder der Natursteinwnde waren auch spterhin im Barock im Gebrauch, wenn auch die Natursteinwand der Backsteinwand weichen musste. Der Architekt gliederte die Fassaden mehrgeschossiger Schlossgebude mit Blendarchitekturen. Dabei setzte er wiederum die antiken Kapitellformen bereinander: im Erdgeschoss das damals auch rçmisch genannte dorische, im Piano nobile das ionische und schließlich im 2. Obergeschoss das korinthische Kapitell. Die Innenhoffassaden des Ansbacher Schlosses zeigen diese geschossweise Gliederung (Bild 15) [37]. Die Dekorationen der Antike wurden ein weiteres Mal im Klassizismus aufgegriffen und im klassischen, antiken Sinne angewendet. Historische Versatzstcke dekorierten auch die Neo-Stile des 19. Jahrhunderts. Die Neue Sachlichkeit des 20. Jahrhunderts verzichtete freilich auf die dekorative Baukunst, deren Architekten entwickelten die sog. Kunst am Bau.
3
Mauerwerk aus Backsteinen
Vom Backstein geht eine Faszination aus, die diesen Baustoff zu allen Zeiten beliebt gemacht hat. Der Backstein war einfach herzustellen: Tonerde wurde in einen Holzkasten eingestampft und an seiner Oberflche mit der Hand waagerecht abgestrichen. In der ltesten Zeit wurde der auf diese einfache Weise rechteckig geformte Mauer-
ziegel anschließend luftgetrocknet, in der jngeren im Brennofen gebrannt. Obwohl das Bauen mit dem handlichen Mauerziegel bereits eine Tradition von mehr als 5000 Jahren hat und schon die ersten Kulturen der Menschheit sich mit diesem Material einen gebauten Rahmen gegeben haben, blieb der Backstein ewig jung. Anfangs war der Mauerziegel eine Revolution, heute ist er ein nicht mehr hinweg zu denkender Bestandteil unserer gebauten Umwelt. Mit ihm sind ußerst gegenstzliche Baugedanken vereinigt: ltestes und Neuestes, Rationalitt und Romantik, Handlichkeit und Monumentalitt, Normierung und knstlerisch freie Gestaltung. Der Backstein besitzt im Gegensatz zum Naturstein die Eigenschaft, als kleinste Einheit eines Maßsystems, eines Rasters zu fungieren, und dennoch spricht er die menschlichen Sinne an durch Farbigkeit und Schattierungsreichtum, durch Greifbarkeit fr das Auge, durch Tastbarkeit seiner Oberflche und durch das ihm innewohnende Vermçgen, mit ihm als Formstein fast jede knstlerische Absicht in die Tat umsetzen zu kçnnen [20]. In der Ausfhrungsweise ist der Mauerziegel sowohl Trag- als auch wetterschtzender Baustoff und in einschaliger Verwendung Bestandteil eines homogenen Mauerwerksaufbaues. In zweischaliger Verwendung ist das Sichtmauerwerk als Wetterschutz vor ein tragendes Material gesetzt, das ebenso aus gebrannten Backsteinen wie auch aus anderem Wandbaumaterial wie etwa Holz oder Lehm bestehen kann. Beim Backstein handelt es sich um eine Erfindung Mesopotamiens, an uns berkommen durch rçmisches Erbe. Vitruv widmete das dritte Kapitel seines zweiten Buches den Ziegeln. Er berich-
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
tete allerdings nur ber handgestrichene, an der Luft getrocknete Ziegelsteine, sog. Luftziegel, die gewçhnlich zwei Jahre lagern mussten, bevor sie vermauert werden konnten. Er beklagt das große Schwinden – er nennt es Schrumpfen – dieser Steine. Die große Zeit der gebrannten Ziegel lateres coctiles begann erst im 2. Jahrhundert nach Chr. und revolutionierte schließlich das Bauwesen in der Sptantike (Bild 16). Die Rçmer dachten stets rational, nutzten infolgedessen die dem Backstein innewohnende Rationalitt, erkannten aber auch seine Begrenztheit und berwanden sie auf geniale Weise. Da sie mit Backsteinen keine waagerechten Decken oder Strze bilden konnten, entwickelten sie die Gewçlbetechnik. Weil der Backstein der Wand stets im Verband vermauert werden musste, erlaubte er fr das Entwerfen eines Gebudegrundrisses keine Beliebigkeit. Die Steinmaße wurden deshalb gleichsam als normiertes Modul am jeweiligen Bau eingesetzt. Mit ihm errichteten berragende Baumeister gewaltige Wnde, die sich aus rhythmisch wechselnden, pfeilerartigen Backsteinmassen und geformten Wandnischen zusammensetzten z. B. bei den grçßten Thermen in Rom, den Diokletiansthermen (Thermae Diocletiani), oder bei den Kaiserthermen in Trier. Mit dieser fçrmlich einer Spundwand gleichenden Konstruktion
der Mauern wurde ihre Tragfhigkeit derart erhçht, dass sie auch den gewaltigen Schub weite Rume berspannender Gewçlbe standzuhalten vermochten [18]. Die rçmischen Legionre stellten jede Art von Formziegeln her: rechteckige und quadratische Mauerziegel, lang gezogene und quadratische Hohl- und Vollziegel fr die Hypokaustenheizung, Rundziegel, Dreiecksziegel, Bogensteine, Keilsteine, aber auch Deckenplatten, Bodenplatten, Wandkacheln und selbstverstndlich auch Leistenziegel fr die Dachdeckung. Die Ziegel wurden mit Ziegelstempeln oder mit der Inschrift des jeweiligen Ziegelherstellers bzw. mit dem Stempel der jeweiligen Legionsziegelei versehen. Diese Vielfalt der rçmischen Ziegel ist z. B. im Vorratsbau, dem horreum, der Saalburg bei Bad Homburg exemplarisch zusammengestellt. Die Ziegler brannten die rechteckigen oder hufig auch quadratischen Vollziegel als Mauerziegel von unterschiedlicher Lnge und Breite, etwa in Trier in Lngen von 34 bis 60 cm, in Breiten von 28 bis 60 cm und in von 4 bis 6 cm schwankenden Dicken. Die rçmischen Maurer vermauerten diese Backsteine im Halbsteinverband in Kalkmçrtel mit zwischen 1,5 bis 4 cm dicken Fugen. Sie errichteten das Backsteinmauerwerk zumeist ab einer Dicke von 2 Schuh » 60 cm in der gleichen zweischaligen Mauerweise wie das Natursteinmauerwerk, also mit einer mittleren Fllschicht.
3.1
Bild 16. Ostia, Wohn- und Geschftshaus aus gebrannten Mauerziegeln [10]
441
Mittelalterliche Backsteinformate
Die Ablçsung des Natursteins durch den Backstein fand in ganz Norddeutschland und auch in anderen Landschaften im mittleren 12. Jahrhundert ihre Verbreitung. So sind zunchst die Rheinlande selbst zu nennen: eine Schlsselrolle bei der Genese der Backsteinarchitektur fllt dabei dem Dom zu Speyer zu: Backsteine mit dem Format 30 bis 32 cm · 16 cm · 5 cm sind mit Kleinquaderwerk und Tuff in den Rundbogenfriesen der Seitenschiffmauern und im Laufganggewçlbe des çstlichen Vierungsturms gemeinsam vermauert. Aber auch in anderen Regionen wie etwa im bayerischen Backsteingebiet z. B. am Dom zu Freising, an der Frauenkirche und St. Peter in Mnchen (Bild 17) lsst sich der bergang von Tuffstein zu Backstein nachweisen. Deutlich erkennt man schließlich in ganz Deutschland eine Experimentierphase, in der noch nach den handwerklich gnstigeren Dimensionierungen des Backsteinmaterials gesucht wurde. Im Fortgang der Entwicklung kommt aber zweifelsohne der
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Bild 17. Mnchen, Frauenkirche. Gotische Kirche aus Backsteinen (aus: Fhrer durch Mnchen)
norddeutschen Tiefebene an Nord- und Ostseekste entlang die herausragende Stellung zu. Die Steine der ersten norddeutschen Backstein-Bauten sind 25 bis 26 cm lang, 9,5 bis 10 cm breit und 5 bis 7 cm stark. Gegen 1200 steigerten sich diese Maße auf 26 bis 29 cm Lnge, 12 bis 14 cm Breite und 8 bis 9,5 cm Strke. Gelegentlich, so an den Keilsteinen der Bogenwçlbungen, finden sich auch abweichende Steinmaße. Die gotische Zeit vergrçßert die Steine weiter auf 27 bis 31 cm Lnge, 14 bis 16 cm Breite und 9,5 bis 11 cm Strke. [8] Die lteren Zeiten haben die rote Farbe der Backsteine bevorzugt, gelbliche Tçne seltener benutzt, dabei jederzeit schreiende Farben vermieden. Im Mittelalter scheuten die Baumeister nicht die Belebung der Flchen durch die Abwechslung der im Brande erzeugten helleren und tieferen Tçne vom hellen Fleischrot bis zu einzelnen schwrzlich verfinsterten Steinen hin. Daneben wurden
Bild 18. Burg auf Fehmarn, Kirche. Mauerwerk mit Urhebermarken
solche verfinsterten Steine auch wohl als Ersatz von Glasuren zu regelrechten Musterungen der Flchen benutzt. Zum Teil wurden die Backsteine nach der Vermauerung noch rot berstrichen. Die Oberflche der Steine zeigt im Allgemeinen die durch die Handstrichtechnik bedingte raue Kçrnigkeit [15]. Seit dem 14. Jahrhundert werden mancherorts Ziegelstempel verwendet, so in Lneburg, Lbeck, auf Fehmarn, in der Mark Brandenburg (Tangermnde). Ob es sich bei den eingeprgten Zeichen um den Steinmetzzeichen entsprechende Urhebermarken handelt, ist noch nicht gengend untersucht worden, nur die Lbecker Marken sind eindeutig Ziegeleistempel (Bild 18).
3.2
Mittelalterliche Mauerverbnde
Der Maurer arbeitete bei Mauerdicken, die grçßer als eine Steinlnge waren, von außen nach innen. Reines Schalenmauerwerk mit gegossenem Kern, wie es beim Naturstein die Regel war, kommt nur in der Frhzeit des mittelalterlichen Backsteinbaus vor. Hier erweist sich wiederum der genetische Zusammenhang des Backsteinmauerwerks mit dem Natursteinbau. Große Mauermassen bestehen meistens aus Fllmauerwerk, also aus Steinen minderer Qualitt und Backsteinbruchstcken, und einer Stein starken vorgesetzten Verblendschicht von Lufern, die durch tiefer hinein greifende Steine, die diagonal versetzten Binder, mit dem Fllmauerwerk verankert wird. Seltener und wohl nur in romanischer Zeit ist das Mauerwerk aus Ziegeln durch geschichtet und zwar abweichend von heutiger Arbeitsweise dergestalt, dass sozusagen eine beliebige Anzahl von
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
Stein starken Wnden hintereinander gestellt und wieder durch Binder miteinander verankert sind. Beide Ausfhrungsweisen, die Verblendschicht genauso wie die hintereinander gesetzten Wnde, geben volle Freiheit fr die Abwechslung von Lufern und Bindern. Der eigentliche Backsteinverband war abhngig von der Mauerdicke. Mauern mit der Dicke einer Steinbreite, was ungefhr einer halben Steinlnge entsprach, wurden im Luferverband; Mauern mit der Dicke einer ganzen Steinlnge zumeist im Binderverband gemauert. Dabei verstand der Maurer unter Lufer die an der Wand sichtbare lange Seite des Steins und unter Binder die sichtbare Kopfseite. Wurden die Steine hochkant vermauert, sprach man von einer Rollschicht. Die Festigkeit des Verbands entstand immer dadurch, dass senkrecht durch mehrere Schichten hindurchgehende Fugen im gesamten Mauerkçrper vermieden wurden. Im Mittelalter haben wir es meist mit dem mrkischen oder mit dem Klosterverband zu tun. Besonders sorgfltig ausgefhrt findet er sich an der Sdseite der Heilig-Geist-Kirche in Lbeck. Dabei folgen in jeder Backsteinschicht auf einen Binder zwei oder seltener drei Lufer. Lufer und Binder wechseln also in jeder Schicht unregelmßig miteinander ab. Der Lufer liegt in der Regel mittig ber dem Binder der unteren Schicht und steht also beiderseits mit je einem Viertel seiner Lnge ber ihn ber. Dadurch wird die tragfhige Viertelsteindeckung erreicht und es entsteht eine enge, sehr haltbare Verzahnung der Steine. Lsst der Maurer entweder nach je einem Lufer einen Binder folgen, entsteht der sogenannte gotische oder polnische Verband; folgen nach je einem Lufer zwei Binder, formt er den sogenannten mrkischen oder wendischen Verband (Bild 19). Die Bezeichnungen sind zwar geschichtlich vçllig unbegrndet, jedoch handwerklich eingewurzelt. Bei beiden Verbnden bilden sich in der Flche durch die immer gleiche
443
Folge der Stoßfugen leicht zusammenhngende große Linien zum Schaden der einheitlichen Flchenwirkung. Um sie zu vermeiden, wechselt man besonders in spterer gotischer Zeit gern mit beiden Folgen in der gleichen Schicht ab, schaltet wohl auch stellenweise noch mehr Lufer ein, um eine unregelmßigere Verteilung der Stoßfugen und dadurch eine ruhigere Flchenwirkung zu erzielen. Der Wechselverband findet sich beispielsweise an der Kreuzgang-Außenseite des St. Annenklosters in Lbeck [25]. Verbandsregeln des mittelalterlichen Backsteinmauerwerks • Mauerkanten und Ecken fangen stets mit ganzen Backsteinen an: Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Mauerecke mit ganzen Steinen aufgesetzt, mit dem Aufkommen des Reichsformats fast nur noch mit Dreiviertelsteinen. • Der Maueranfang beginnt in jeder Schicht regellos mit einem Dreiviertel- oder einem Viertelstein. Der Wechsel von der durch den Maueranfang entstandenen Halbsteindeckung zur tragfhigen Viertelsteindeckung erfolgte vçllig wahllos ohne eine Regel einzuhalten. • Die Binder liegen zumeist nicht ber der Stoßfuge der jeweils unteren Schicht, sondern ber dem Lufer, im Gegensatz zum modernen Blockverband, wo die Binder auch unter und ber der Stoßfuge liegen. • Die Binder kçnnen in der Ansicht drei verschiedene Muster bilden: ein senkrechtes Streifenmuster, ein Zickzackmuster und ein Diagonalmuster. • Zwischen zwei nicht allzu weit entfernten ffnungen im Mauerwerk treten keine Binder auf. Die Einbindung erfolgt vielmehr durch den Rcksprung des Anschlages. • Stockwerksabstze lassen sich sehr hufig durch vorkragende oder mauerbndig liegende Binder oder Luferreihen erkennen.
Bild 19. Mittelalterliche Verbnde; links: wilder Verband, Mitte: gotischer Verband, rechts: wendischer Verband
444
3.3
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Mauerverbnde in der frhen Neuzeit
Ab der Mitte des 16. Jahrhunderts setzen sich immer hufiger neuzeitliche Mauerverbnde wie der Kreuz- und der Blockverband durch. Sie zeigen jeweils abwechselnd in der einen Backsteinschicht fortlaufend Binder, in der nchsten darber Lufer und so fort. Whrend beim Blockverband die Binder und Lufer in jeder Schicht allerdings um einen Viertelstein versetzt genau gleich bereinander liegen, verspringen die Lufer beim Kreuzverband in jeder zweiten Schicht um eine halbe Backsteinlnge. Auf diese Weise entsteht in je drei Schichten in der Wandflche ein gemauertes Kreuz. Im 17. Jahrhundert kommt der Hollndische oder Flmische Verband in den Hohenzollerschen Landen auf, wie etwa im Hollndischen Viertel in Potsdam. Die Binderschichten entsprechen zwar den vorgenannten Verbnden, in den Luferschichten aber wechseln sich jetzt je ein Lufer und ein Binder ab. Noch jnger sind der Amerikanische Verband, bei dem auf drei oder mehr Luferschichten eine Binderschicht folgt, und der Wilde Verband, bei dem die Binder unregelmßig in jeder Schicht zwischen die Lufer gestreut sind. Die Backsteinformate des 16., 17. und 18. Jahrhunderts blieben in der Regel dem Klosterformat verpflichtet, nahmen aber an Dicke zusehends ab. Im Durchschnitt handelt es sich um Grçßen von 28 cm · 15 cm · 9 cm bis zu 30 cm · 14 cm · 10 cm, die Hçhe kann in Einzelfllen auch bis zu 12,5 cm betragen. Die Fugen waren blicherweise 1,5 cm dick. Die deutsche Renaissance arbeitet zunchst mit dem mittelalterlichen Format weiter, gelangt dann am bergang zur Barockzeit allmhlich zu wesentlich kleineren Maßen, die dem heutigen Normalformat 25 cm · 12 cm · 6,5 cm gleichen oder nahe stehen. Außerdem wuchs die Tendenz zur Normierung. In den nun aufkommenden Territorialfrstentmern war die Herstellung von Mauerziegeln ein frstliches Privileg. Auch die Reichsstdte erschlossen ihre eigenen Lehmgruben und organisierten die Backsteinherstellung in stdtischer Regie. Vor allem um die herrschaftlichen Wlder zu schonen, protegierten Reichsstadt wie Frst den Backsteinbau. Sie ließen in ihren herrschaftlichen Ziegeleien Backsteine mithilfe einer großen Anzahl Zieglern nach dem Manufakturprinzip herstellen und zwangen die Bauwilligen, die herrschaftlichen Ziegel beim Hausbau berall im Herrschaftsgebiet zu verwenden. Da in jedem
Bild 20. Nrnberg, Mauthalle. Die gltigen Ziegelformate sind in die Wand der Halle eingemeißelt
Territorium andere Werkschuhmaße vorgeschrieben waren, wurden selbstverstndlich auch die Backsteinformate den çrtlichen Schuhmaßen angepasst. Die Backsteinformate wurden verbindlich festgelegt, Verstçße dagegen mit harten Strafen geahndet. Der Markgraf von Ansbach ließ seine Ziegelei Backsteine mit den Maßen 32 cm · 14 cm · 6 cm herstellen [33]. An der 1498–1502 in Nrnberg als Kornhaus von Hans Behaim d. . errichteten Mauthalle wurden in die Sandsteinaußenwnde des Erdgeschosses an der sdçstlichen Hausecke fr alle gut sichtbar die fr das Gebiet der Reichsstadt verbindlichen Backsteinmaße eingemeißelt (Bild 20) [17]. Die jeweils in einem Herrschaftsgebiet vorgeschriebenen Backsteinmaße statteten die Regionen Deutschlands flchendeckend mit unterschiedlichen Backsteinformaten aus. Da die vielen kleinen deutschen Frstentmer wie auch die Reichsstdte zumeist keine terrae clausae, d. h. geschlossene Territorien, gewesen sind und im Laufe der Geschichte ihre Grenzen durch Erbfall, Kauf oder Friedensschlsse stndig verndert haben, finden sich heute gleiche Backsteinformate schier zusammenhanglos in ganz Deutschland verstreut. Gleichwohl stellen sie fr den Bauhistoriker ein wichtiges Hilfsmittel zur Datierung der Entstehungszeit eines Mauerwerks dar.
3.4
Dekor an Backsteinwnden
Mit der Baukunst der Renaissance setzte sich bereits vor dem 30-jhrigen Krieg in Anlehnung an antike, rçmische Wnde wieder das Bauen mit Backsteinen und zugehauenen Natursteinen in ein und derselben Außenwand durch. Die Backsteinmauer bildete den sich unterordnenden Wandfond, whrend Natursteinteile dekorativ als
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
Bild 21. Maueranker
Wandsockel, Gesimse, Fenstergewnde oder Portalverdachungen eingepasst wurden. Die Baumeister der Renaissance und besonders des Barocks legten grçßeren Wert auf die gleichmßige Frbung der Flchen; erst gegen 1800 trat, wenn auch sehr vereinzelt, an der Kste, vielleicht unter englischem Einfluss, eine Freude an mçglichst bunter Mischung verschiedener Farbtçne auf. Zumeist wurde die Backsteinwand jedoch nicht sichtbar gelassen, sondern verputzt. Der Verputz setzte den Baumeister in die Lage, auch auf dem Wandfond kostbare Steinmetzarbeit durch Imitations- bzw. Quadermalerei vorzutuschen. Mithilfe von oftmals aufwendig geschmiedeten Mauerankern wurde berall in Deutschland zum einen die Tragfhigkeit der Mauern verbessert, zum anderen der statische Verbund zwischen gegenberliegenden Wnden und insbesondere zwischen Mauern und Holzbalkendecken sichergestellt sowie schließlich die Wandflche dekoriert (Bild 21). In Lbeck hat man solche zu Zierraten geschmiedete Eisenbnder ausfhrlich dokumentiert. Eine weitere Mçglichkeit der Dekoration war die Verwendung von glasierten Ziegeln wie etwa am von 1466 bis 1478 vom Ratsbaumeister Heinrich Helmstede erbauten Holstentor in Lbeck [15]. Im 19. Jahrhundert lsst sich folgende Verwendung des nunmehr mehr oder minder industriell hergestellten Mauerziegels beobachten, die zunchst von Norddeutschland aus auf das gesamte deutsche Reichsgebiet ausstrahlt [6]: In Preußen erhob Karl Friedrich Schinkel (1781–1841) den Mauerziegel wieder zu einem Architektur bestimmenden Element. 1832 bis 1836 wurde der Neubau auf dem alten Packhof in Berlin zwischen Kupfergraben und Friedrichwerderscher Kirche nach seinem Entwurf reali-
445
siert. Das konstruktive Sttzenraster mit 8 Achsen in jeder Richtung lag bei 5,55 m. Die Vormauerung aus roten, unverputzten Backsteinen bestand teilweise auch aus Terrakotta-Schmuckfeldern. Dem Berliner Vorbild folgend haben die alsbald einem eklektischem Historismus verpflichteten Architekten berall in Deutschland vor allem historisierende Zierverbnde entworfen und zur Ornamentierung ihrer Gebudefronten eingesetzt. Die in der Nachfolge Schinkels beliebt gewordenen Ziegelbauwerke im zweiten Drittel des 19. Jahrhunderts besitzen einfache, fast karge geometrische Baukçrper mit zurckhaltend plastisch gegliederten Oberflchen. Die Bautechnik der Wnde bestimmt die Oberflchenstruktur. Es handelt sich nmlich um Mauerwerk im Binderbzw. Kreuzverband als Tragkonstruktion fr die Außenwand meist in einer Dicke von 49 cm, die sowohl statische als auch klimatische Anforderungen dieser Zeit bercksichtigt. Der Kreuzverband mit seiner diagonalen Wirkung der Fugen arbeitet dabei den horizontal gelagerten Steinschichten optisch entgegen. Dies kann man am 1845 von Ludwig Persius entworfenen, ehemaligen Diakonissenkrankenhaus Bethanien in Berlin-Kreuzberg beeindruckend erfahren (Bild 22). Gestalterische Mittel der Fassade sind ffnungen fr Fenster und Tren mit tief abgestuften Leibungen, mit senkrechte Pfeiler andeutenden Mauervorlagen bzw. Lisenen, mit kreis- oder segmentfçrmigen Bçgen berbrckt. Deswegen spricht man bei diesen Gebuden auch vom
Bild 22. Berlin, Diakonissenkrankenhaus Bethanien. Diagonalfugen im Kreuzverband [6]
446
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Bild 23. Berlin, St. Afra-Kirche. Weiße Putzflchen kontrastieren mit roten Backsteinen [6]
Rundbogenstil. Des Weiteren werden folgende Gestaltungselemente eingesetzt: bandfçrmige rote Steinschichten in der gelben Wandflche, betontes Sockel-, Gurt- und Hauptgesims als schmckendes wie gliederndes Band. In Fllen reicherer, ornamentierender Gestaltung setzen geometrische oder vegetabil-plastische Formelemente aus Terrakotta wie Kapitelle, Akrotere, Archivolten oder figrliche Darstellungen Akzente. Gerne werden auch Eingangsarkaden auf Sulen mit glatten oder gemauerten Schften gebaut wie z. B. an der von Friedrich August Stler als Weiterentwicklung der Schinkelschen Vorstadtkirchen entworfenen und von Gustav Mçller 1859–1861 gebauten St. Lukas-Kirche in BerlinKreuzberg [6]. Nach der Grndung des Deutschen Reiches kam es zwischen 1870 und 1890 zu Ausweitung der Farbpalette der Mauerziegel. Ein Gebude oder eine Fassade wurde jetzt allein mit Mauerziegeln gebaut. Meistens whlte man dafr rotfarbene, sehr gerne auch gelbe Steine. Neben dem Grundformat gab es die daraus entwickelten Formsteine. Sie besaßen manchmal auch eine farbige, bevorzugt grne Glasur. Architekten setzten derartig gefrbte Mauerziegel fr ihre Gebude ein. Zumeist bleiben Ornamente dabei im Wandfond, kçnnen aber auch, allerdings nur geringfgig, plastisch hervortreten. Dann zeigt sich die intensive Wirkung der Schattenbildung auf der Fassade. Beispielhaft findet man diese Art der Gestaltung an den Arbeiterwohnhusern in BerlinSpandau. Der Wandfond des Gebudes kann aber auch mit einer hellen Putzoberflche ausgestattet sein. Architekturelemente wie Risalite, Lisenen, Fensterund Treinfassungen, Gesimse, Bçgen, Pfeiler
und bildnerische Schmuckelemente bestehen dann im Gegensatz dazu zumeist aus roten Ziegeln, so an der 1898 gebauten St. Afra-Kirche in Berlin-Wedding (Bild 23). Die weiße Putzflche kontrastiert prchtig mit dem roten Blendmauerwerk. Diese Art der Fassadengestaltung wurde in ganz Deutschland ußerst beliebt. Der rot gebrannte Ziegel gibt den farblichen Grundton der Fassade, der als farbliche Abweichung zu anderen Baustoffen gerne eingesetzt wird. Signifikante Fassadenelemente wie Fenster- oder Trgewnde oder Blendarchitekturen werden aus Natursteinen oder Stuck und Putz hergestellt. Selbst farbige Mosaike, sandsteinerne Reliefplatten und sogar Terrakottaplatten geben
Bild 24. Berlin, Kunstgewerbemuseum. Das rote Backsteinmauerwerk wird mit reichem Dekor geschmckt [6]
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
der Fassade ein farbenreiches, buntes Aussehen, wie es besonders qualittvoll am 1876–1881 von M. Gropius und H. Schmieden erbauten Kunstgewerbemuseum in Berlin grçßtenteils erhalten blieb (Bild 24). In die Ziegelwnde konnten außerdem besondere, gliedernde und ornamentierende Elemente aus bildnerisch geformten Natursteinen, aus Putz oder aus Stuck eingefgt werden. Diese Elemente sind in der Regel besonders ppig reliefiert, so etwa am 1903–1904 erbauten Postamt in BerlinTiergarten.
3.5
Industriell gefertigte Mauerziegel
Mit der Industrialisierung wurde auch bald die Herstellung der Mauerziegel mechanisiert. Zunchst gab es Maschinen, die das Abstreichen und Formen bernahmen. Erst dann setzte sich ein Verfahren durch, bei dem die Ziegel ihre Form durch Strangpressen erhalten haben und geschnitten wurden. Stranggepresste Ziegel haben eine sehr glatte Oberflche. Im Strangpressverfahren lassen sich auch Sonderformen wie Lochziegel fertigen. Andere Fortschritte gab es beim Brennen. Zunchst wurde durch die sog. berschlagende Flamme die Temperatur im Meiler gleichmßiger und damit der Ausschuss oder der Anteil minderer Qualitt verringert. Infolge der hohen Brenntemperaturen verlor allerdings das Ziegelmehl seine frhere hydraulische Wirkung [52]. Als Friedrich Hoffmann 1859 seinen ersten Ringofen baute und damit die Willkr des auf Geschick und persçnlicher Erfahrung beruhenden, bisherigen Brandprozesses zu einer systematischen, mit wissenschaftlicher Sicherheit behandelbaren Technik machte, setzte er die oben geschilderte Neubelebung des Backsteinbaus in Gang. Das Aufkommen der industriellen Ziegelfertigung ermçglichte die massenhafte Herstellung und erwirkte eine Verbilligung des zugleich maßhaltigen Mauerziegels, der bei deutlich hçheren Temperaturen wie frher gefertigt wurde. Klinker, d. h. Vormauerziegel, die bis zur Sinterung gebrannt wurden, eigneten sich vor allem fr große Klinkerfassaden, insbesondere von Kirchen und im Industriebau, z. B. die Mlzereigebude berall in Deutschland. Der industriell gefertigte Mauerziegel wurde in der Folgezeit stetig verbessert und wird heute vollautomatisch hergestellt. Darber hinaus haben sich im spten 19. und im frhen 20. Jahrhundert doppelschalige Mauerwerke ohne mittlere Fllschicht, also nur mit einer Luftschicht
447
dazwischen, und Mauern aus verschieden harten Mauerziegeln z. B. aus frostbestndigen Vormauerziegeln und weicheren Hintermauersteinen entwickelt. Fritz Schuhmacher hat als Oberbaudirektor 1909 bis 1933 mit der Wiederbelebung des werkgerechten Backsteinbaus der Stadt Hamburg ein nordisch herbes Lokalkolorit geben kçnnen. Er griff insbesondere mittelalterliche Verbnde auf. Die Modernitt dieser Mauern verrt jedoch der Dreiviertelstein in der Luferschicht jeweils am Maueranfang und vor allem das nun verwendete, neue Backsteinformat, das Reichsformat [54]. Die 1919/20 erbaute Großstation Nauen fr drahtlose Telegrafie von Hermann Muthesius zeigt Fassaden mit im Reichsformat gemauerten Klinkern. Die architektonische Ausschmckung ist sehr zurckhaltend. Das Gebude passt sich gut in die ebene Landschaft des Havellandes ein. Die dunklen Klinker unterstreichen die Schlichtheit und imposante Grçße. Mit Verzierungen wurde recht sparsam umgegangen. Was hier wirkt, sind Form und Ausmaß. Dabei wurde die Klinkerschale als Verblendwerk vor eine Stahl- oder Eisenbetonkonstruktion gesetzt, wie etwa auch bei der 1918–1926 von Fritz Schuhmacher gebauten Finanzbehçrde am Gnsemarkt in Hamburg.
3.6
Moderne Mauerverbnde und -formate
Mit der Reichsgrndung 1871 wurde das Format der Mauerziegel im gesamten Deutschen Reich normiert; das damals festgelegte Reichsformat wies ein Steinmaß von 25 cm · 12 cm · 6,5 cm auf. Damit war der Mauerziegel erstmals Bestandteil des metrischen Systems. Die Lagerfuge, im Mittelalter noch bis zu 4 cm stark, schrumpfte jetzt auf exakt 1,2 cm, weil 13 Backsteinschichten aufeinander gemauert zusammen mit ihren Mçrtelfugen genau einen Meter Mauerwerkshçhe ergeben sollten. Im Mrz 1957 wurde das Reichsformat einheitlich in Deutschland durch das in der neuen DIN 105 festgelegte Normalformat ersetzt. Dieses betrgt seither genau 24 cm · 11,5 cm · 7,1 cm. Mit den Mçrtelfugen ergeben jetzt 12 aufeinander gesetzte Schichten einen Meter Mauerwerkshçhe und vier hintereinander vermauerte Lufer mit je einer Stoßfuge von 1,0 cm Dicke einen Meter Mauerlnge. Ergnzend dazu wurden verschiedene Formate festgesetzt: Neben dem Normalformat NF gibt es das Dnnformat DF mit nur 5,2 cm Steinhçhe und zudem Großformate, die
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 25. Mauerwerk aus Mauerziegeln DIN 105
alle aber ein gemeinsames Vielfaches des DF oder NF aufweisen (Bild 25) [52]. Im Zuge der zwingend zu verbessernden Wrmedmmung von Außenwnden fllte man in die Luftschicht des zweischaligen Mauerwerks wrmedmmendes Material. Dies kam vor allem in den sog. Fertighusern zur Anwendung. Da solches Mauerwerk berall in Deutschland einheitlich zur Verwendung empfohlen wurde, gab man bewusst das norddeutsche Lokalkolorit auf. Ebenfalls aus Grnden der Verbesserung der Wrmedmmung entwickelte die Ziegelindustrie um 1970 den porosierten Mauerziegel, der aufgrund seines geringen Gewichts in großformatigen Blçcken hergestellt und verwendet werden konnte. Die Steine werden mit Dmmmçrtel vermauert, wobei die Stoßfuge ohne Mçrtel auskommt, weil die Steinstçße aus ineinander greifenden Zhnen bestehen. Damit wurde eine weit-
gehend homogene, gemauerte Wand mçglich. Die Hersteller fllten die Kammern der porosierten Steine schließlich mit Blhton, Perlite oder Styroporkgelchen, um die Wrmedmmeigenschaften des Steins noch einmal zu steigern. Diese Steine mit ihren porosierten dnnen Ziegelstegen konnten nun nicht mehr in traditioneller Weise mit dem Maurerhammer zugeschlagen, sondern mussten mit Steinsgen geschnitten werden. Außerdem mussten die Maurer darauf achten, dass dieses empfindliche Steinmaterial nicht durch unsachgemßen Transport, Lagerung und Verarbeitung mechanisch bestoßen oder zerbrochen wurde (Bild 26). Die frher oft so grobschlchtige Ttigkeit des Maurers entwickelte sich zu einer filigranen Handwerksarbeit, zu der die hufig nur notdrftig angelernten Bauarbeiter auf den heutigen Baustellen freilich kaum mehr in der Lage sind.
4
Historischer Feuchteschutz des Mauerwerks
Der Maurer in vergangener Zeit wusste, welche Natursteine kaum Feuchtigkeit aufsaugen und an den Innenraum abgeben. Es handelte sich in der Hauptsache um Mauersteine aus Granit, Syenit, Basalt und Diabas, also um Steine mit einer Rohdichte r = 2800–3000 kg/m3. Der letztgenannte dunkelgrne Stein zeichnet sich durch eine Wasseraufnahmekapazitt von < 1,1 Volumenprozent aus. Eine hnlich geringe Saugfhigkeit besitzen auch Gipssteine aus der Windsheimer Bucht und
Bild 26. Mauerwerk aus porosierten Steinen. Die Fugen wurden nicht genau zugeschnitten, die Steine verletzt
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
449
Tabelle 1. Porositt, Dichte und Wasseraufnahme einiger fr Mauerwerk verwendeter Natursteine Porositt Volumen-%
Dichte r 103 kg/m3
Wasseraufnahme DIN 52103 Volumen-%
2
2,28 – 3,1
0,8
18,3
2,11
17,0
Kçln, Schlaitdorfer Sandstein
12–17
2,15
8–12
Abbacher Grnsandstein
17–23
2,13
12–17
Quarzsandstein
0,5–25
2,64–2,72
0,5–24
Tuffstein
20–30
2,62–2,75
12–30
Granit
0,4–1,5
2,62–2,85
0,4–1,4
Basalt
0,2–0,9
3,00–3,15
0,2–0,8
Diabas
0,3–1,1
2,85–2,95
0,3–1,0
Quarzit
0,4–2,0
2,64–2,68
0,4–1,3
Travertin
5,0–12
2,69–2,72
4,0–10
Gesteinsart hellgrauer dichter Felsengips aus der Windsheimer Bucht roter fester Schilfsandstein
Die Kenndaten stammen aus [24, 28, 61]
Quarzsandsteine. Wie Tabelle 1 zeigt, kçnnen dagegen die meisten Sand- und Tuffsteine viel bis sehr viel Wasser aufsaugen und sind relativ rasch durchfeuchtet. Ihre große Wasseraufnahmefhigkeit korreliert mit ihrer Porositt, deshalb ist der Tuffstein der saugfhigste aller genannten Steine. Die Baumeister der Wasserburgen wussten, dass sie auch ohne Lehmmçrtel direkt im Wassergraben stehende, wasserdichte Außenwnde mithilfe von wenig saugenden Steinen und sehr engen Fugen herstellen kçnnen. Ein solches Mauerwerk aus knirsch versetzten Quarzsandsteinen, in deren Fugen kaum eine Messerspitze eindringen kann, besitzt auch das Wasserschloss in Ansbach [37]. Auch Wohnhuser wurden bis ins 19. Jahrhundert hinein mit Kellermauern aus Granit, Basalt oder Diabas vor Feuchte geschtzt. Oft wurde das Kellermauerwerk nur bis in Hçhe des Grundwasserstandes aus solchen sehr dichten Natursteinen errichtet, oberhalb mauerte man mit Backsteinen weiter. Mittelalterliches Kellermauerwerk im lndlichen Raum schtzte man vor Nsse, indem man seine Stoß- und Lagerfugen mit Lehmmçrtel mauerte. Lehmmçrtel in der Lagerfuge verhindert aufsteigende Nsse. Lehmpackungen außen am Kellermauerwerk lassen kein Wasser in die Kellerwand eindringen. Einen solchen Schutz vor eindringender Nsse findet man hufig an Mhlen, die an Bachlufen in nassen Wiesen zu stehen kamen.
5
Schden und typische Schadensbilder
Ein versierter Gutachter, ob nun Architekt, Ingenieur oder Restaurator im Maurerhandwerk, kann schon bei der ersten Begehung eines Gebudes gleichsam auf den ersten Blick eine Reihe von Schden anhand der typischen Schadensbilder erkennen. Dabei muss das Mauerwerk stets in seinem baukonstruktiven Kontext betrachtet werden: es steht zunchst in aller Regel mit oder ohne Fundament auf einem mehr oder minder tragfhigen Baugrund; es ist entweder innen und außen verputzt, verbandelt oder roh belassen, es trgt entweder eine Stockwerksdecke aus verschiedensten Materialien oder ein Gewçlbe oder eine Mauerkrone.
5.1
Feuchteschden und damit einhergehende Frostschden
Feuchteschden entstehen grundstzlich durch in das Mauerwerk eindringendes Wasser [1]. Fr das Eindringen benutzt es hauptschlich drei Wege: zunchst von außen ber die Mauerwerksoberflche, des Weiteren von innen in Form von Tauwasser oder durch physikalische und chemische Wirkungsmechanismen im Mauerwerk selbst und schließlich Wege, die ihm sog. anthropomorphe Instandsetzungs- und Nutzungsfehler
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
oder unterlassene, nicht rechtzeitige Reparaturmaßnahmen erçffnen. Historische, gemauerte Fundamente reichen zumeist nicht tief genug in den Baugrund hinab, infolgedessen sind sie dem Oberflchenwasser ausgesetzt und daher auch nicht frostsicher [9]. Dieser Umstand war bei der großen Auflast auf den meisten alten Fundamenten und der großen Auflagerflche infolge der Dicke der alten Mauern fr die Standsicherheit lange Zeit unerheblich. Im Laufe der Zeit konnten die Frost-TauWechsel dennoch erhebliche Schden anrichten, wenn die Fundamente nur lange genug im Nassen standen. Dieser Vorgang zermrbte den Kalkmçrtel in den Fugen der Fundamentmauern, er wurde brçckelig, rissig und durch den Sprengdruck bei der Kristallbildung des Eises auseinander getrieben. Damit wurde die an sich kraftschlssige Konstruktion von außen her fr Wurzeln von Bumen und Struchern angreifbar. Das Wurzelwachstum sprengte die Fugen noch weiter auf, das von den Wurzeln freigesetzte CO2 reagierte außerdem mit den Steinen und schdigte das Mauerwerk zustzlich (Bild 27). Hand in Hand mit den durch Sprengdruck verursachten Schden infolge der Frost-Tau-Wechsel gehen diejenigen, die durch im Boden stndig vorhandenes Wasser oder Feuchte auch ohne Frost bewirkt werden. Anstehendes Grundwasser wscht das Bindemittel Kalk aus dem Mçrtel des Fundamentes aus; ein natrlicher Vorgang, wie er
Bild 27. Mauerwerk mit pflanzlichem Bewuchs
auch in Tropfsteinhçhlen zu beobachten ist. Dadurch verliert der Mçrtel seine Bindekraft; das Fundament wird durch das Gewicht des auf ihm lastenden Mauerwerks breiartig auseinander getrieben. Das gesamte Gefge des Fundaments ist nunmehr locker und nicht mehr tragfhig. Die gleichen Schden wie an den Fundamenten finden sich oft auch am aufgehenden Mauerwerk. Vier gravierende, vor allem durch Feuchte verursachte Schadensarten lassen sich speziell an einer Natursteinmauer aus Sandstein in aller Regel mit dem bloßen Auge beobachten [65]: • Verwitterte Bereiche mit geringen Schden, also etwa absandende, abmehlende, abpudernde oder verschmutzte Oberflchen, bis maximal 5 mm Tiefe. Sie lassen sich je nach Festigkeit der verwendeten Gesteinsart meistens an bis zu 85 % der Mauerflche feststellen. • Einzelne, stark morbide, abbltternde Bereiche bis etwa 40 mm Tiefe an solchen Steinpartien, die einer strkeren Wassereinwirkung ausgesetzt waren, obwohl sie bndig in der brigen Fassadenflche liegen. Es handelt sich dabei meist um die unteren Steine der Fenstergewnde, die Steine der umlaufenden Gurtgesimse, die Ecksteine der westlichen Außenwand, sowie um einen Teil der unteren Sockelsteine, die durch Oberflchen- und Spritzwasser beeintrchtigt worden sind. • Sehr stark geschdigte Bereiche mit einer Zerstçrung bis in 150 mm Tiefe an aus der Fassade hervorspringenden, zumeist profilierten oder anderweitig knstlerisch gestalteten Steinpartien. Es haben sich Krusten oder gar Schalen gebildet, die vom Frost abgesprengt wurden. Es handelt sich dabei meist um Gurtgesimse, Fenstersohlbnke und -verdachungen. • Bereiche in Bodennhe, die durch Oberflchenwasser, Schnee und Streusalz sehr stark angegriffen worden sind. Hier kçnnen die Steine bis in Tiefen von 20 cm und mehr zerstçrt worden sein. Dies lsst sich selbstverstndlich an allen Mauerwerksarten, sowohl an Naturstein- als auch an Backsteinmauerwerk, feststellen. Ausschließlich an zwei- oder mehrschaligen Mauerwerken tritt das nchste, von Feuchte verursachte Schadensbild auf: Weiße Fahnen auf der Mauerwerksoberflche: Es handelt sich dabei um Kalkausblhungen, die sich infolge Kalkauswaschung aus der inneren Fllschicht und aus dem Kalkmçrtel der Steinfugen des zweischaligen Mauerwerks an der
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451
Bild 28. Weiße Ausblhungen auf einer Betonwand
Bild 29. Bewuchs auf einem gemauerten Pfeiler
Oberflche abgelagert haben. Diese Kalkwanderung an die Außenseite des Mauerwerks kann bei gengend langer Dauer sogar starke Krusten bilden [41]. Oft wird behauptet, dass die Schmutzkruste den Stein nicht weiter schdige oder ihn sogar schtze. Vor solchen Irrtmern sei gewarnt, denn bei der Krusten- oder Schalenbildung setzt sich das Zerstçrungswerk darunter in Form von Bindemittelumlagerungen selbstverstndlich immer weiter fort. Es handelt sich bei solchen Krusten in der Tat zumeist nicht allein um abgelagerten Schmutz, sondern immer auch um Sureangriffe und andere chemische Prozesse: Der Kalkanteil eines weichen Sandsteins mit großem Porenvolumen und reiner Kalk- oder Glaukonitbindung wird zu Gips umgewandelt, der Eisenanteil zu Rost; Kalksteine karbonatisieren mit ihrer ganzen Oberflche zu Gips. Außerdem sind auch mikrobiologische Zerfallswirkungen erkannt worden. Es handelt sich dabei um hinter den Schalen oder direkt auf dem Mauerwerk sitzende Mikroben, die durch CO2-Abgabe und Produktion von Suren langfristig den Stein zerstçren kçnnen [51, 59]. Bei Backsteinwnden beobachtet der Gutachter folgende hauptschlich infolge Wassereinwirkung verursachte, typische Schden:
genmçrtel, aber auch die anliegenden Steinflanken zerstçrt [61]. • Verschmutzung durch Kalk- oder Salzauswaschung: Die Backsteine selbst zeigen meist einen Grauschleier infolge Kalksinter, der aus dem Fugenmçrtel ausgewaschen wurde oder auch aus schlechten Backsteinen austreten kann. Dabei werden lçsliche, nicht karbonatisierte Kalkanteile als Ca(OH)2 an der Oberflche zu Kalziumkarbonat umgewandelt, der als weiße Sinterschicht zu beobachten ist (Bild 28) [66].
• Verschmutzung durch Schmutzpartikel: Durch kapillare Wasseraufnahme und als Folge der in mineralischen Baustoffen stets vorhandenen Schwindrisse wird bei Regen der in der Luft vorhandene Schmutz – Ruß, Gummiabrieb, Staubpartikel etc. – vor allem in die Fugen eingeschwemmt. Die staubfçrmige, fettige, rußige oder çlige Ablagerung bindet Wasser in der Fuge, das bei Frost auffriert und den Fu-
An allen lteren Mauerwerken kann jeder Laie eine biologische Beeintrchtigung der Oberflche sofort erkennen: • Oberflchenbewuchs: Hufig lsst sich eine biologische Korrosion feststellen, die aus Bakterien, Algen, Flechten, Moos, Schimmelpilzen, Farnen, Grsern, Krutern, Struchern und kleinen Bumen besteht (Bild 29). Insbesondere bei verputzten Mauerwerken beobachtet man diese Nsseschden: • Verfleckung der Oberflche: Infolge der Durchfeuchtung des Putzes wird auf der ußeren Oberflche Staub und Schmutz gebunden. Die Putzoberflche zeigt infolgedessen dunkle Verfrbungen. Diese Flecken weisen zumeist einen mandrierenden Rand auf. (Das Wort stammt vom Namen des kleinasiatischen Flusses Mander, dessen Flusslauf sich in der Talaue sehr stark schlngelt.) • Schimmelpilzbildung: Bei Durchfeuchtung des Innenputzes durch Kondensat bzw. Tauwasser an der Innenwandoberflche wird Schmutz gebunden und damit der Nhrboden fr Schimmelpilze bereitet (Bild 30).
452
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Bild 30. Schimmelpilz in der Raumecke
5.2
Salzschden
Mit den Feuchteschden gehen die Salzschden eng einher, denn Wasser ist das Medium, in dem bauschdliche Salze gelçst und transportiert werden kçnnen. Insbesondere folgende Schadensbilder sind leicht zu beobachten [1]: • Anstrichabplatzungen, beginnende Ausblhungen vor allem im Haussockelbereich: Die Verdunstung eingedrungener Feuchte lsst gelçste, bauschdliche Salze aus dem Mauerwerk heraus an die Putzoberflche wandern und fhrt dort durch Trocknen zu neuen Salz-
Bild 31. Ansbach, Schloss. Abgesprengter Oberputz
kristallen. Durch ihr großes Volumen und den dadurch entstehenden Kristallisationsdruck in den zu kleinen Porenrumen sprengen sie den oberflchennahen Porenraum der mineralischen Baustoffe. Infolgedessen wird die Oberflche des verputzten Mauerwerks mrbe, kann keine Anstriche mehr tragen und die absandende Oberflche wird von Wind und Wetter mitgenommen (Bild 31). • Weiße Krusten auf den Mauersteinen (im Volksmund meist als Salpeter bezeichnet): Bauschdliche Salze bilden Kristalle an der Oberflche, die als weiße Salze sichtbar werden. Es kçnnen aber auch Anteile an leicht lçslichen Salzen wie Magnesium, Kalium oder Natrium sein, die infolge Zugabe von Magerungsmitteln in den Backstein gelangt sind. Sie bilden in ihrer schwefelsaueren Variante den weißen Anflug an der Backsteinoberflche. • Fehlende horizontale Sperrschicht gegen eindringende Feuchte (Bild 32): Insbesondere an Kellerwnden lsst sich von innen das Vorhandensein einer horizontalen Sperrschicht leicht erkennen: Bis zu einer bestimmten waagerechten Hçhenlinie erstreckt sich ein dunklerer, feuchter Bereich und oberhalb davon ein hellerer, deutlich trockenerer. Dieses Erscheinungsbild erweist zudem die Wirksamkeit der vorhandenen Sperrschicht. • Fehlende vertikale Sperrschicht: Die vertikale Sperrschicht wird sofort nach Anlegen der Sondagen als eine die Oberflche bedeckende Schicht auf dem Außenmauerwerk erkannt. Das Mauerwerk darf nicht bloß liegen, sondern muss entweder eine schwarze, also bituminçse, oder eine graue, also zementhaltige Dmmschicht aufweisen.
Bild 32. Ansbach, Schloss. Abgesprengter Putz, zerstçrter Mauersockel
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
• Hygroskopische Wasserschden: Salzhaltige Partien im Mauerwerk binden Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft. Solche dunkleren, oft auch schon angegriffenen oder zerstçrten Zonen im Außenputz liegen unzusammenhngend mitten in der Wandflche. • Hausgemachte Feuchteschden, verursacht durch perforierte Dachrinnen, fehlende Regenrohre, undichte Dcher, undichte Fenster, fehlerhafte Haustechnik, etc. lçsen bauschdliche Salze vor allem auch im Traufbereich der Wand. Infolgedessen finden sich stark angegriffene Bereiche oben unter dem Dach, in Fensterbrstungen oder an Hausecken (Bild 33). • Wasseraufnahme durch Kondensation: An Wrmebrcken schlgt sich Kondenswasser nieder, das bei lngerem Einwirken in den oberflchennahen Zonen des Mauerwerks ebenfalls bauschdliche Salze lçst und Ausblhungen bzw. mrbe Oberflchen verursacht. Besonders unerwnscht ist die damit einhergehende Schimmelpilzbildung (Bild 30). • Wasseraufnahme durch kapillare Kondensation: Vor Erreichen des Sttigungsdampfdruckes im Mauerwerk kommt es bereits in seinen feinsten Kapillaren zur Wasserausscheidung. Dieser Weg der Wasseraufnahme spielt vor allem im Zusammenhang mit der Ausgleichsfeuchte der einzelnen Baustoffe eine große Rolle. Wiederum lçst das Wasser bauschdliche Salze, die an die Oberflche des Mauerwerks wandern und dort verdunsten; es bauen sich hier neue Salzkristalle auf. Der infolge des Kristallisations- und Hydratationsdrucks entstehende Sprengdruck zerreißt die vorhandenen Porenrume der Baustoffe und zermrbt die Oberflche des Mauerwerks [61]. Nicht auf Anhieb zu erkennen und daher wesentlich gefhrlicher sind freilich diejenigen Schden, die nach innen, in das Mauerwerk hinein wandernde Salze verursachen. Durch bestndigen Wassernachschub wird der Salzhorizont immer tiefer in den Mauerwerksquerschnitt hinein verlegt; die bei einer Trockenlegung des Mauerwerks entstehende Kristallisation der Salze kann in solchen Fllen die inneren Steinporen und damit einhergehend das gesamte Mauerwerksgefge zerstçren [62].
5.3
Setzungsschden und typische Rissverlufe
Die meisten kleinen alten Gebude weisen – wie bereits besprochen – nur unscheinbare, kaum tragfhige Fundamente aus mit Kalkmçrtel ge-
453
Bild 33. Putz- und Mauerwerksschaden durch ehemals defektes Wasserrohr
bundenen Steinbrocken auf. Oft stehen die Mauern direkt auf dem humosen Erdboden. Bei großen reprsentativen Gebuden dagegen setzten die Baumeister das Mauerwerk auf Fundamente aus senkrecht eingeschlagenen Holzstmmen, auf die starke Eichenbohlenroste verlegt wurden. Die Kçpfe der eingeschlagenen Holzpfhle schtzte man mit einer Packung aus Ton oder Lehm vor dem Austrocknen. Die Fundamente aus Eichen-, Tannen- oder Fichtenstmmen blieben in der Regel ber Jahrhunderte intakt, wenn sie sich nur stets im nassen Milieu befanden. Als mit dem Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Kanalisierung der Stdte und Dçrfer der Grundwasserspiegel sehr erheblich abgesenkt wurde, vermulmten die Holzroste und -pfhle rasch. Erhebliche Setzungen der Gebude waren die Folge. Die Setzungsrisse z. B. am Residenzschloss in Ansbach zerbarsten das Fundament und alles aufgehende Mauerwerk. Fensterstrze und Gesimse brachen mitten durch. Solche Grundwasserabsenkungen finden heute sogar noch verstrkt im Zuge der Altstadtsanierung statt, da in manche Altstadtkerne erst bei dieser Gelegenheit Kanle, Wasser-, Gas-, Elektro-, Fernwrme- und andere Leitungen eingebaut werden. Diese Leitungen werden zumeist in
454
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Sand eingebettet und bilden somit eine ungewollte Drnage. Auch das Errichten von Tiefgaragen in den Altstadtbezirken bringt eine massive Stçrung des Grundwassers und durch eine unkontrollierte Wasserhaltung eine erhebliche Absenkung des Grundwasserspiegels mit sich, genauso wie das Abreißen und Aufbauen von einzelnen Altstadthusern auf modernen Fundamenten zusammen mit dem Einbau von neuen Drnagen. Wenn keine geeigneten Vorbeugemaßnahmen getroffen werden kçnnen, lassen sich, um Setzungsrisse zu verhten, entsprechend aufwendige Unterfangungsarbeiten kaum vermeiden [32]. Mauerwerk reißt, wenn sich der Baugrund unter ihm setzt. Das geschieht insbesondere dann, wenn Teile des Gebudes auf aufgefllten und daher aufgelockerten Bereichen sitzen. Die daraus resultierenden Risse sind in aller Regel sehr bald nach der Errichtung des Gebudes entstanden und verbreitern sich im Laufe der ersten Jahre, kommen aber nach einer gewissen Zeit zum Stillstand. Handelt es sich jedoch z. B. um lehmigen Baugrund, so wird er durch bestndiges Quellen und Schwinden auch die Rissflanken in stetiger Bewegung halten. Meistens sieht man in diesem Fall die Reste erfolgloser alter Nachbesserungsversuche an ihnen haften (Bild 34). Besonders problematisch sind Setzungen, die erst nach vollzogener Sanierung auftreten. Dies geschieht immer dann, wenn die Instandsetzungsmaßnahmen und die neue Nutzung eine erhebliche Gewichtszunahme des sanierten Gebudes oder Gebudeteiles mit sich gebracht haben, ohne dass diese zustzlich auf den Untergrund wirkenden Krfte zuvor in die Sanierung einbezogen worden waren. Diese Gefahr wird hufig auch von erfahrenen Tragwerksplanern unterschtzt. So wurden z. B. historische Gebude einer ehemaligen Propstei fr ein Schulungszentrum aufwendig saniert und in die ehemals landwirtschaftlich genutzten Rume moderne Verwaltungs- und Schulungsrume samt der heute erforderlichen Ausstattung eingebaut. Zwei Jahre nach Ingebrauchnahme traten klaffende Risse in den Außenwnden auf, die bis an das Dach hinauf von unten bis oben durch gingen. Die Tragwerksplanung hatte die gewaltigen zustzlichen Lasten, die vor allem durch die nicht erwartete, hohe Frequenz an Schulungsteilnehmern verursacht wurden, nicht bercksichtigt. Diese enormen Lasten drckten nunmehr auf die alten Fundamente und damit auf den Baugrund, ohne dass sie durch entsprechende Verstrkung aufgefangen worden wren. Die nachtrglich notwendig gewordenen
Bild 34. Setzungsrisse an einer gemauerten Giebelwand
Unterfangungsarbeiten waren rgerlich, denn sie verursachten einen hohen Kostenaufwand. Form, Tiefe und Rissbreite ergeben Aufschluss ber die erfolgten Bewegungen und Verformungen des Mauerwerks. Setzungsrisse infolge nicht mehr tragfhiger Fundamente oder infolge nachgebenden Baugrundes verlaufen hufig schrg von unten nach oben von der Absetzstelle weg oder sie folgen der Steinverzahnung im Verband, d. h. sie zeigen einen treppenfçrmigen Rissverlauf. Sie gehen durch das gesamte Mauerwerk ber alle Stockwerke hinweg von unten nach oben zumeist schrg hindurch. Oft suchen sie sich auch ihren Weg durch schwchere Mauerwerksbereiche wie eine nahe gelegene Fensterbrstung bzw. -sturz oder Mauernischen. Sie sind daher fr den Fachmann relativ leicht erkennbar. Fr alle anderen Risse gilt: Zumindest zum Zeitpunkt ihres Entstehens verlaufen sie etwa rechtwinkelig zur Zugspannungs- und parallel zur Druckspannungsrichtung [63].
5.4
Thermische Spannungen
Temperaturbedingte Lngennderungen fhren ebenfalls zu Rissen. Das Volumen eines Baustoffs korreliert immer mit der jeweiligen Tem-
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
peratur: Verndert sich die Temperatur, dann ndert der Baustoff seine rumliche Ausdehnung. Die Wrmeausdehnungskoeffizienten der Baustoffe sind ußerst unterschiedlich. Ein Mauerwerk kann solche thermische Lngennderungen nur dann schadlos berstehen, wenn es in der Lage ist, sich ohne Einspannung frei zu bewegen. Treten jedoch im kraftschlssigen Verbund eines Bauwerks Zwangspannungen in den Mauern auf, so kçnnen dadurch sehr starke, die Zugfestigkeit eines Mauerwerks berschreitende Krfte entstehen. Sehr schnell klaffen dann an dieser Stelle Risse, die auch nach langer Zeit noch immer dynamisch sein kçnnen.
5.5
Schwindverhalten
Alle mineralischen Baustoffe schwinden. Whrend des Abbinde- bzw. Trocknungsvorgangs von frischem Fugenmçrtel bleiben Schwindrisse nicht aus. Deshalb sind dicke Mçrtelfugen im Mauerwerksverband stets zu vermeiden. Bei historischem Mauerwerk ist dieser Vorgang selbstverstndlich lngst abgeschlossen. Gleichwohl kann es beispielsweise nach einer erfolgreichen Trockenlegungsmaßnahme zu erheblichen Schwindrissen kommen, wenn solches Mauerwerk bislang bestndig im feuchten Milieu stand und nun zgig austrocknet. Dies trifft insbesondere auf Kellermauern zu. Das Schwindverhalten des Mauerwerks fhrt nicht nur zu Rissen in ihm selbst, sondern macht sich besonders unangenehm durch Risse im darber gezogenen Verputz bemerkbar (Bild 35). Besonders breite Schwindrisse treten an denjenigen Fugen auf, an denen Mauerwerke unverzahnt aneinander stoßen. Abtrocknende Ge-
Bild 35. Rissbreitenmesser
455
wçlbe z. B. eines bislang stets nass gewesenen, nunmehr aber als rustikaler Kneipraum genutzten Kellerraums, schwinden oft so sehr, dass sie sogar vom Einsturz bedroht werden kçnnen.
5.6
Deformationen infolge externer Krfte
Ungleichmßige Setzungen kçnnen sich auch durch Schiefstellung des Mauerwerks bemerkbar machen. Bekanntestes Beispiel dafr ist der Schiefe Turm, der Campanile der Kathedrale von Pisa. Solches Verdrcken aus der Senkrechten entsteht zudem natrlich auch durch seitlichen Schub, der von seitlich anstehendem oder angeflltem Erdreich ausgehen kann. Zumeist sind es jedoch die anderen Bauglieder in dem Gebude, die auf das aufgehende Mauerwerk schiebend wirken: vor allem Gewçlbe, Decken und Dachsthle. Beispielsweise an der gotischen Kirche der Zisterzienser in Ebrach haben sich die Schildwnde der Langhausgewçlbe um etwa 10 cm von den Gewçlbekappen gelçst, oder an der Orangerie des Schlosses in Erlangen wurden die Außenwnde um mehrere Zentimeter durch den Schub des alten Dachstuhls ausgebaucht bzw. chrg nach außen geschoben. Solche Schbe entstehen hufig dann, wenn frhere, unsachgemße Reparaturen das Tragverhalten jener Bauglieder beeintrchtigt haben. Es gibt aber auch gewollte und daher zu erhaltende Schiefstellungen an historischen Mauerwerken, etwa an Sttzmauern oder an Kirchenwnden, beispielsweise an der Dominikanerkirche in Bamberg. Die alten Baumeister konnten zwar auch nicht immer die auf ihr Mauerwerk einwirkenden Krfte richtig einschtzen und so kann historisches Mauerwerk infolge einer schlechten Ausfhrung oder Fundamentierung bereits bei seiner Errichtung geschdigt sein. Andreas Schlter, der berhmte Baumeister des barocken Berliner Stadtschlosses, hat z. B. den sog. Mnzturm, einen aus dem Mittelalter stammenden Turm an jenem Schloss, erhçhen sollen. Dies misslang ihm so vollstndig, dass der auf ca. 90 m erhçhte Turm 1702 trotz aller in grçßter Eile angestellten Unterfangungsarbeiten schließlich infolge des nachgebenden Baugrundes – es handelte sich um den sog. Grundbruch – sich immer mehr neigte und schließlich gnzlich umfiel, was Andreas Schlter sofort seine Stellung als kçniglicher Baumeister kostete. Ebenso strzte einer der beiden romanischen Trme des Westwerks der St. Gumbertuskirche in Ansbach um, als der aus Ulm berufene, als erfahren geltende Baumeister
456
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
Gideon Bacher 1597 das Westwerk im Sinne der Renaissance neu gestalten sollte. Er wurde nicht entlassen, sondern musste neue Trme errichten, die er aber wegen der Labilitt des Baugrundes nunmehr zu einer Dreiturmgruppe zusammenband, eine sehr individuelle und unkonventionelle Lçsung, die schließlich zum Wahrzeichen der Stadt Ansbach avancierte [32].
6
U-Werte historischen Mauerwerks
Die Wrmedurchgangskoeffizienten der Wnde aus altem Mauerwerk sind fr eine energetische Sanierung die unverzichtbare Grundlage. Bei ihrer Berechnung nimmt man die Wrmeleitfhigkeit l eines Stoffes als wrmeschutztechnische Ausgangsgrçße. Sie gibt an, welche Wrmemenge im Beharrungszustand stndlich durch 1 m2 einer Schicht eines Baustoffes strçmt, wenn das Temperaturgeflle in Richtung des Wrmestromes 1 K/m betrgt. Die Einheit fr die Wrmeleitfhigkeit lautet Watt/(Meter · Kelvin), abgekrzt W/(m · K) [52]. Die Wrmeleitfhigkeit l hngt unter anderem zunchst von der Rohdichte r des Stoffes ab. Dichtere Stoffe haben in der Regel eine grçßere Wrmeleitfhigkeit, d. h. schwere Baustoffe leiten Wrme besser als leichte. Das liegt am grçßeren Porenanteil leichter Baustoffe, weil die Luft in diesen Poren die Wrme schlechter leitet als der Baustoff selbst. Wenn aber beispielsweise nur die Rohdichte der ußeren Steinschicht eines mehrschaligen Außenmauerwerks, nicht aber die ihrer Fllschicht bekannt ist, so setzt man den nach DIN 4108-4 Wrme- und feuchteschutztechnische Kennwerte ungnstigsten Rechenwert fr r in die Berechnung ein, wohl wissend, dass nach einer eingehenden Untersuchung viele kleine und große Hohlrume in der Fllschicht gefunden werden kçnnen und daher die Rohdichte sich an manchen Stellen gnstiger gestaltet. Die Rohdichte eines alten Mauerwerks ist also nicht an allen Stellen gleichmßig verteilt, sondern schwankt erheblich. Deshalb wird, um mçgliche Wrmebrcken zu vermeiden, der schlechteste Rechenwert fr das gesamte Mauerwerk zugrunde gelegt [66]. Des Weiteren beeinflusst die Durchfeuchtung wesentlich die Wrmeleitfhigkeit: Feuchte Baustoffe leiten Wrme besser als trockene, denn das Wasser in den Poren des Baustoffes leitet die Wrme ungefhr 30-mal besser als ruhende Luft.
Da der Umfang der Durchfeuchtung ohne eine messtechnische Untersuchung fast immer nur ungefhr abgeschtzt werden kann, sollte man stets die ungnstigere Rohdichte fr die Berechnung des Wrmedurchgangskoeffizienten whlen. Eine zustzliche Durchfeuchtung des Baustoffes whrend der Instandsetzung sollte man mçglichst vermeiden. Man muss ihn also schon auf dem Bauplatz durch geeignete Planen und Folien vor Regen schtzen. Der Wrmedurchlasswiderstand R, auch Wrmedmmwert genannt – bisher 1/l, eines Bauteils errechnet sich aus der Summe der Dicke aller Bauteilschichten d in m und ihren Wrmeleitfhigkeiten l in W/(m · K) folgendermaßen: R ¼ d1 =l1 þ d2 =l2 þ . . . þ dn =ln m2 K=W Als Wrmedurchlasswiderstand U, auch Wrmedurchgangskoeffizient – bisher k, bezeichnet man den Umkehrwert aus der Summe der Wrmedurchlass- und Wrmebergangswiderstnden: U ¼ 1=ðR þ Rsi þ Rsa Þ in W=ðm2 KÞ Als Wrmebergangswiderstnde Rsi und Rsa – bisher 1/ai und 1/aa – kçnnen nach DIN 4108-4 vereinfachend eingesetzt werden: (1) an der Bauteilinnenseite Rsi ¼ 0; 13 m2 K=W (2) an der Bauteilaußenseite Rsa ¼ 0; 04 m2 K=W (3) bei angrenzendem Erdreich Rse ¼ 0; 00 m2 K=W
6.1
U-Werte fr historische Wnde aus Natursteinen
6.1.1 Beispiel 1 – Pferdestall Ein Pferdestall aus dem 16. Jh. besitzt ein Außenmauerwerk aus Sandsteinen, innen und außen mit Kalkputz beschichtet (Tabelle 2), [21]. Der U-Wert der Außenwand entspricht nicht einmal annhernd den Anforderungen der Energieeinsparungsverordnung EnEV. Bei einer die EnEV 2007 erfllenden Wrmedmmung in Form einer 10 cm starken WDVS aus Hartschaumplatten mit der Wrmeleitfhigkeit l = 0,04 W/(m · K) und einem mineralischen Oberputz muss mithilfe einer WUFI -Analyse geprft werden, ob Tauwasser in der Außenwand oder am bergang von Mauerwerk zu Wrmedmmung
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
457
Tabelle 2. Außenwand: Einschaliges Mauerwerk aus Natursteinen, 48 cm dick, Rohdichte 2600 kg/m3; Baustoff: Sandsteine in Kalkmçrtel, innen und außen mit Kalkputz Schicht-Nr. Bezeichnung
Schichtdicke d in m
Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Wrmedurchlasswiderstand R in m2 · K / W
Wrmebergang Rsi
0,13
1
Innenputz (Kalk)
0,015
0,87
0,01724
2
Sandsteinmauerwerk
0,45
2,30
0,19565
3
Außenputz (Kalk)
0,015
0,87
0,01724
Wrmebergang Rsa
0,04 2
Wrmedurchgangskoeffizient: U = 1/S R in W/(m · K)
2,4993
2
Wrmedurchgangskoeffizient der EnEV: U = in W/(m · K)
entsteht. Eine weitere berlegung muss hinsichtlich der Wrmespeicherung einer solch dicken Wand erfolgen. Die WDVS hlt die Wintersonne davon ab, das Mauerwerk zu erwrmen und es verliert seine Bedeutung als wrmende Hlle fr die Wohnrume, d. h. man muss es von innen her aufheizen. Wird es etwa infolge seines trgen Aufheizverhaltens nicht gengend erwrmt, kann es zu Kondenswasserbildung an der Wandoberflche innen kommen. Folglich wird es dort Schimmelpilz geben. Im Sommer hlt das WDVS ebenfalls die Sonnenwrme ab. Die Wand bleibt deshalb im Verhltnis zur sommerlich lauen Luft khl, Tauwasser wird sich niederschlagen. Es werden sich außen Algen und Moose heimisch fhlen.
0,35
6.1.2 Beispiel 2 – Kirche Eine Kirche aus dem 17. Jahrhundert besitzt ein zweischaliges Außenmauerwerk aus Basalt, innen mit Kalkputz beschichtet, außen unbeschichtet. Die Fllschicht zwischen den beiden Außenschichten besteht aus Kalksteinbrocken in Kalkmçrtel (Tabelle 3). Der U-Wert der Außenwand entspricht nicht einmal annhernd den Anforderungen der Energieeinsparungsverordnung EnEV. Bei einer die EnEV 2007 erfllenden Wrmedmmung in Form einer 10 cm starken WDVS aus Hartschaumplatten mit der Wrmeleitfhigkeit l = 0,04 W/(m · K) und einem mineralischen Oberputz besteht wiederum die Gefahr, dass sich Tau-
Tabelle 3. Außenwand: Zweischaliges Mauerwerk aus Natursteinen, 81,5 cm dick, Rohdichte 2800 kg/m3; Baustoff: Basaltsteine in Kalkmçrtel, innen Kalkputz, außen unverputzt Schicht-Nr. Bezeichnung
Schichtdicke d in m
Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Wrmebergang Rsi
Wrmedurchlasswiderstand R in m2 · K / W 0,13
1
Innenputz (Kalk)
0,015
0,87
0,01724
2
Basaltmauerwerk
0,30
3,50
0,08571
3
Fllmasse (Kalk)
0,20
2,30
0,08695
4
Basaltmauerwerk
0,30
3,50
0,08571 0,04
Wrmebergang Rsa 2
Wrmedurchgangskoeffizient: U = in W/(m · K)
2,2441 2
Wrmedurchgangskoeffizient der EnEV: U = in W/(m · K)
0,35
458
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
wasser in der Außenwand niederschlgt, und damit innen Schimmel und außen Algen- bzw. Moosbildung entsteht. Eine WUFI -Analyse wird erforderlich.
6.1.3 Beispiel 3 – Wohnhaus Ein Wohnhaus aus dem 17. Jahrhundert besitzt ein zweischaliges Außenmauerwerk aus Kalkstein außen und Backsteinen innen, innen und außen mit Kalkputz beschichtet (Tabelle 4). Der U-Wert der Außenwand entspricht nicht einmal annhernd den Anforderungen der Energieeinsparungsverordnung EnEV. Bei einer die EnEV 2007 erfllenden Wrmedmmung in Form einer 10 cm starken WDVS aus Hartschaumplatten mit der Wrmeleitfhigkeit l = 0,04 W/(m · K) und einem mineralischen Oberputz besteht wiederum die Gefahr, dass sich Tauwasser in der Außenwand niederschlgt, und damit innen Schimmel und außen Algen- bzw. Moosbildung entsteht. Eine WUFI -Analyse wird erforderlich. In allen drei Beispielen ist Wrmedmmung sowohl außen als auch innen problematisch. Hier lsst nur jeweils eine individuelle WUFI -Analyse die Gefahr der Tauwasserbildung beurteilen. Der Planer kann erst danach zu befriedigenden Lçsungen des Wrmedmmproblems kommen. Im Beispiel 2 Basaltmauerwerk ohne Außenputz treten bei einer Innendmmung der Wand mçglicherweise zustzlich Probleme wegen fehlender Schlagregensicherheit auf. Bei der Sanierung wre vor allem darauf zu achten, dass die Mauerfugen alle dicht und satt mit Mçrtel verfllt
sind, damit der Schlagregen nicht bis nach innen hinein durchdringt. Fazit: Bei sehr dicken Natursteinmauern, auch wenn innen ein Backsteinmauerwerk vorgesetzt ist, kann eine zustzliche Wrmedmmung innen oder außen durchaus mehr neue Probleme erzeugen als alte beseitigen. Eine Tauwasserberechnung ist in jedem Fall unbedingt erforderlich.
6.2
U-Werte fr historische Wnde aus Backsteinen
6.2.1 Beispiel 1 – Kutschenremise Eine Kutschenremise aus dem 16. Jahrhundert besitzt eine Außenmauer aus Backsteinen, innen und außen mit Kalkputz beschichtet (Tabelle 5). Der U-Wert der Außenwand entspricht nicht einmal annhernd den Anforderungen der Energieeinsparungsverordnung EnEV. Bei einer die EnEV 2007 erfllenden Wrmedmmung in Form einer 8 cm starken WDVS aus Hartschaumplatten mit der Wrmeleitfhigkeit l = 0,04 W/(m · K) und einem mineralischen Oberputz besteht wiederum die Gefahr, dass sich Tauwasser in der Außenwand niederschlgt, und damit innen Schimmel und außen Algen- bzw. Moosbildung entsteht. Eine WUFI -Analyse wird erforderlich.
6.2.2 Beispiel 2 – Bankgebude Ein Bankgebude aus dem 19. Jahrhundert besitzt eine Außenmauer aus Backsteinen, innen mit Kalkgipsputz beschichtet und außen mit einer Klinkerschicht vorgemauert (Tabelle 6).
Tabelle 4. Außenwand: Zweischaliges Mauerwerk aus Natursteinen, 54 cm dick, Rohdichte 2800 kg/m3 und aus Backstein-Vollziegeln, Rohdichte 1800 kg/m3; Baustoff: Kalk- und Backsteine in Kalkmçrtel, innen und außen Kalkputz Schicht-Nr. Bezeichnung
Schichtdicke d in m
Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Wrmebergang Rsi
Wrmedurchlasswiderstand R in m2 · K / W 0,13
1
Innenputz (Kalk)
0,015
0,87
0,01724
2
Backsteinmauerwerk
0,30
0,81
0,37037
3
Kalksteinmauerwerk
0,20
2,3
0,08695
4
Außenputz (Kalk)
0,025
0,87
0,02873 0,04
Wrmebergang Rsa 2
Wrmedurchgangskoeffizient: U = in W/(m · K)
1,4852 2
Wrmedurchgangskoeffizient der EnEV: U = in W/(m · K)
0,35
VIII Entwicklung des Mauerwerkbaus – Leitfaden fr praktische Anwender
459
Tabelle 5. Außenwand: Einschaliges Mauerwerk aus Backsteinen, 48 cm dick, Rohdichte 1800 kg/m3; Baustoff: Backsteine in Kalkmçrtel, innen und außen mit Kalkputz Schicht-Nr. Bezeichnung
Schichtdicke d in m
Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Wrmebergang Rsi
Wrmedurchlasswiderstand R in m2 · K / W 0,13
1
Innenputz (Kalk)
0,015
0,87
0,01724
2
Backsteinmauerwerk
0,45
0,81
0,55555
3
Außenputz (Kalk)
0,015
0,87
0,01724
Wrmebergang Rsa
0,04 2
Wrmedurchgangskoeffizient: U = 1/S R in W/(m · K)
1,3157
2
Wrmedurchgangskoeffizient der EnEV: U = in W/(m · K)
0,35
Tabelle 6. Außenwand: Einschaliges Mauerwerk aus Backsteinen, 25 cm dick, Rohdichte 1800 kg/m3, Klinker 12 cm dick, Rohdichte 2200 kg/m3, insgesamt 38,5 cm dick; Baustoff: Backsteine in Kalkmçrtel, innen mit Kalkgipsputz, außen Klinkerschale Schicht-Nr. Bezeichnung
Schichtdicke d in m
Wrmeleitfhigkeit l in W/(m · K)
Wrmebergang Rsi
Wrmedurchlasswiderstand R in m2 · K / W 0,13
1
Innenputz (Kalkgips)
0,015
0,70
0,02142
2
Backsteinmauerwerk
0,25
0,81
0,30864
3
Klinkerschale
0,12
0,87
0,13793 0,04
Wrmebergang Rsa 2
Wrmedurchgangskoeffizient: U = 1/S R in W/(m · K)
1,5674
Wrmedurchgangskoeffizient der EnEV: U = in W/(m2 · K)
0,35
Der U-Wert der Außenwand entspricht nicht den Anforderungen der Energieeinsparungsverordnung EnEV. Bei einer geforderten Wrmedmmung, insbesondere wenn sie innen angebracht werden muss, ist zu prfen, ob Tauwasser in der Außenwand entsteht. Eine WUFI -Analyse wird erforderlich.
oder wenn die Dmmung unwirtschaftlich ist, entweder von innen oder von außen wrmegedmmt werden. Grundstzlich ist auch hier eine Tauwasserberechnung mithilfe der WUFI -Analyse unerlsslich.
7 6.3
Fazit
Die Beispiele zeigen, dass historische Außenwnde aus Mauerwerk eigentlich niemals den von der EnEV 2007 geforderten Referenzwert fr den Wrmedurchlasswiderstand von 0,35 W/(m2 · K) erreichen. Diese Wnde mssen allesamt, freilich mit Ausnahme von Baudenkmlern
Literatur
[1] Arendt, C.; Seele, J.: Feuchte und Salze in Gebuden – Ursachen, Sanierung, Vorbeugung, Grundlagen der Schadensarten und Ursachen. Leinfelden-Echterdingen 1999. [2] Der Baumeister, Monatshefte fr Architektur und Baupraxis, XIX. Jahrgang, Heft 1, S. 1–4. Mnchen 1921.
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B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
[3] Bechert, T.: Rçmisches Germanien zwischen Rhein und Maas, die Provinz Germania inferior. Mnchen 1982.
– classification, mapping and evaluation. In: Bauinstandsetzen, 3. Jahrgang, 2/1997, S. 105–124.
[4] Beck, F.; Henning, E. (Hrsg.): Die archivalischen Quellen, eine Einfhrung in ihre Benutzung. Verçffentlichungen des Brandenburgischen Hauptarchivs, Bd. 19. Weimar 1994.
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462
B Konstruktion · Bauausfhrung · Bauwerkserhaltung
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C Bemessung I
Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1:NormentextsowieKommentare und Erluterungen fr bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk 465 Wolfram Jger und Carola Hauschild, Dresden
II
Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 und DIN 1053-13 mit Kommentaren 497 Wolfram Jger und Stephan Reichel, Dresden
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken 537 Dirk Proske, Wien
C Bemessung
I
465
Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1: Normentext sowie Kommentare und Erluterungen fr bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk Wolfram Jger und Carola Hauschild, Dresden
Vorbemerkung Der Eurocode 6 liegt in allen seinen Teilen als europische Norm in deutscher bersetzung vor und wurde vom Normenausschuss Bauwesen im DIN als Deutsche Fassung verçffentlicht. Da alle Teile des EC 6 von Vornormen in europische Normen berfhrt worden sind, ist eine Anwendung der ENVs zusammen mit den nationalen Anwendungsdokumenten nicht mehr erlaubt. Das Normenpaket Eurocode 6 hat nunmehr folgende Bestandteile: • EN 1996-1-1: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-1: Allgemeine Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk • EN 1996-1-2: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-2: Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung fr den Brandfall • EN 1996-2: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausfhrung von Mauerwerk • EN 1996-3: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden fr unbewehrte Mauerwerksbauten Die aktuelle DIN EN 1996-1-1 [1] ist im Januar 2006 vom Normenausschuss Bauwesen im DIN verabschiedet worden. Im vorliegenden Beitrag werden Teile der DIN EN 1996-1-1 in Bezug auf bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk wiedergegeben und wesentlich erscheinende Abschnitte erlutert und kommentiert. Fr das unbewehrte Mauerwerk ist der 1. Teil dieses Beitrages im Mauerwerk-Kalender 2008 erschienen. Der Vollstndigkeit halber werden die betreffenden berschriften ohne Norminhalt mit abgedruckt.
Nachfolgend sind die entsprechenden Teile des Normentextes der DIN EN 1996-1-1 abgedruckt. Kommentare und Erluterungen aus der Sicht der Autoren sind grau hinterlegt. Die wesentlichen Ausfhrungsarten von bewehrtem Mauerwerk, von denen die DIN EN 1996-1-1 ausgeht, werden in Bild K-1 dargestellt. Im Rahmen der berarbeitung des EC 6, Teil 1-1 in der Fassung der ENV 1996-1-1 [3] erfolgte eine berprfung wesentlicher Teile der Passagen zum bewehrtem Mauerwerk [15]. Die Ergebnisse bildeten die Grundlage fr die deutsche Stellungnahme. Das Ziel dabei war vorrangig, Sicherheitsrisiken bei der Bemessung von bewehrtem Mauerwerk auszuschließen und eine Modifikation der Bemessungsregeln zu erreichen. Als ein wesentliches Ergebnis konnte das bisher enthaltene, aus dem British Standard stammende Verfahren zur Biegebemessung von bewehrtem Mauerwerk an die besonderen Eigenschaften der in Deutschland vorzugsweise eingesetzten Stein-Mçrtel-Kombinationen angepasst und in die Schlussfassung des Eurocode 6, prEN 1996-1-1:2003-03 [16] eingebracht werden. Weitere Themenstellungen, wie z. B. Schubbeanspruchung sowie Bemessung von stabilittsgefhrdeten bewehrten Mauerwerksbauteilen wurden ebenfalls untersucht. Nach [27] sind die Anforderungen fr das bewehrte Mauerwerk im Eurocode 6 weniger einschrnkend als im Entwurf zur DIN 1053-3. Dieser Entwurf umfasst nur die in Deutschland blichen Konstruktionen (z. B. keine Durchlaufoder Kragtrger aus bewehrtem Mauerwerk, keine vorgefertigten Bauteile, keine vorgespannte oder glatte Bewehrung), also nur einen Teil der nach EC 6 mçglichen Ausfhrungen. Fr diese Flle macht der Normentwurf konkretere Vorgaben, die jedoch innerhalb des vom EC 6 vorgezeichneten weiteren Rahmens bleiben. Insofern stellt der EC 6 eine echte Alternative im Hinblick auf Weiterentwicklungen und Ausweitung des Einsatzgebietes von bewehrtem Mauerwerk dar.
466
C Bemessung
Bild K-1. Prinzipielle Mçglichkeiten der Anordnung von Bewehrung im Mauerwerk nach [3]
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
467
Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-1: Allgemeine Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Deutsche Fassung EN 1996-1-1:2005 1
Allgemeines
2
Grundlagen fr Entwurf, Berechnung und Bemessung
Fr die zu betrachtenden Lastkombinationen der Einwirkungen und fr die Ermittlung der Schnittkrfte gelten fr bewehrtes Mauerwerk die gleichen Grundstze wie fr unbewehrtes Mauerwerk.
3
Baustoffe
Das gleiche trifft fr die Baustoffe Mauersteine und Mçrtel zu.
3.1
Mauersteine
3.2
Mçrtel
3.3
Fllbeton
3.3.1 Allgemeines
Die Abstze (2) und (3) sind sehr allgemein und eher dem selbstverstndlichen Ingenieurverstand zuzurechnen. (4) Die Setzmaßklassen S3 bis S5 oder Ausbreitmaßklassen F4 bis F6 nach EN 206-1 erfllen in den meisten Fllen die gestellten Anforderungen. In Lçchern, bei denen das kleinste Maß weniger als 85 mm betrgt, sollten die Setzmaßklassen S5 oder S6 angewendet werden. Beim Einsatz von stark fließfhigen Betonen sind Maßnahmen zur Reduzierung des daraus resultierenden großen Schwindmaßes vorzusehen. Die Vorgabe der Setzmaßklassen ist fr die Rezeptierung des Fllbetons hilfreich. (5) Das Grçßtkorn des Fllbetons sollte 20 mm nicht berschreiten. Fr das Verfllen von Hohlrumen mit einem kleinsten Maß von 100 mm oder bei einer Betonberdeckung der Bewehrung von mindestens 25 mm sollte das Grçßtkorn nicht grçßer als 10 mm sein.
3.3.2 Festlegungen fr Fllbeton
In der E DIN 1053-3 wird die Obergrenze fr das Grçßtkorn mit 16 mm festgelegt. Die etwas großzgigere Lçsung ist mçglich, weil die nationale Norm genauer regelt, wie Aussparungen zu verfllen sind, und der Durchmesser der Bewehrungssthle bleibt meist auf 14 mm begrenzt. Eine Beziehung des Grçßtkorns zum Bewehrungsabstand fehlt im EC 6.
(1) Die Festigkeitsklasse nach EN 206-1 des Fllbetons sollte mindestens der Betonfestigkeitsklasse C12/15 entsprechen.
3.3.3 Fllbetoneigenschaften
(1)P Fllbeton muss EN 206-1 entsprechen. (2) Fllbeton ist mit der charakteristischen Druckfestigkeit fck (Betonfestigkeitsklasse) zu bezeichnen. Sie bezieht sich auf die Zylinder-/Wrfelfestigkeit im Alter von 28 Tagen nach EN 206-1.
E DIN 1053-3 schreibt mindestens C16/20 vor und weist darauf hin, dass der Korrosionsschutz gewhrleistet sein muss. Leichtbeton LC16/18 ist nach DIN 1053-3 explizit zugelassen, im EC 6 erfolgt keine weitere Detaillierung der Angabe. (2) Der Beton darf aufgrund von Eignungsprfungen oder nach Rezepten festgelegt werden. Der Wassergehalt sollte so sein, dass die erforderliche Festigkeit erreicht wird und der Fllbeton eine angemessene Verarbeitbarkeit besitzt. (3)P Die Verarbeitbarkeit des Fllbetons muss so sein, dass eine vollstndige Verfllung der Hohlrume gewhrleistet ist, wenn der Beton nach EN 1996-2 eingebracht wird.
(1)P Die charakteristische Druck- und Scherfestigkeit des Fllbetons muss aus Versuchen an Betonprfkçrpern bestimmt werden. Anmerkung: Versuchsergebnisse kçnnen entweder aus Versuchen fr das jeweilige Projekt oder aus einer vorhandenen Datenbasis erhalten werden. Die Passage ist die bliche, wenn es um Baustoffeigenschaften geht. Es werden die Mçglichkeiten • experimentelle Bestimmung der Festbetoneigenschaften aus Versuchen fr ein Projekt, • Auswertung einer Datenbasis oder eben • Verwendung von Tabellenwerten eingerumt.
468
C Bemessung
(2) Sind keine Versuchdaten vorhanden, sind die charakteristischen Werte fr die Druckfestigkeit fck und fr die Scherfestigkeit fcvk fr Fllbeton der Tabelle 3.2 zu entnehmen. Allerdings ist hier nicht die Mçglichkeit gegeben, die Tabellenwerte national festzulegen, sie sind als Bestandteil der Norm vorgegeben.
Tabelle 3.2. Charakteristische Festigkeiten des Fllbetons
Die Anmerkung ist aus dem EC 2 bernommen worden (vgl. [11] Abschnitt 3.2.1. Abs. (2)).
Betonfestigkeitsklasse
C12/15
C16/20
C20/25
C25/30 oder hçher
fck (N/mm2)
12
16
20
25
fcvk (N/mm )
0,27
0,33
0,39
0,45
2
fck ist die charakteristische Zylinderdruckfestigkeit und fcvk die charakteristische Scherfestigkeit, die beim Schubnachweis bençtigt wird (s. Abschnitt 6.7). Sie wird im Stahlbetonbau nicht mehr explizit gebraucht. Die Festlegungen in Tabelle 3.2 sind bei Bercksichtigung des Mindestbewehrungsgrades nach 8.2.3 der Norm eher konservativ (vgl. [29], S. 157 f).
3.4
minimalen und maximalen Werte auf der Grundlage einer langfristigen Qualittssicherung der Produktion erfasst. Im Gegensatz dazu ist fyk die charakteristische Fließspannung fr die erforderliche Bewehrung des Tragwerks. Es existiert keine direkte Abhngigkeit zwischen fyk und Re. Das Verfahren zur Bewertung und Prfung der Streckgrenze nach EN 10080 bietet eine hinreichende berprfung zur Gewhrleistung von fyk.
Bewehrungsstahl
3.4.1 Allgemeines (1)P Bewehrungsstahl muss entsprechend prEN 10080 angegeben werden. Nichtrostender Stahl und Bewehrungsstbe mit spezieller Beschichtung sind gesondert auszuweisen. Es wird auf die Norm „Stahl fr die Bewehrung von Beton – Schweißgeeigneter Betonstahl – Allgemeines; Deutsche Fassung EN 10080:2005“ verwiesen. Hier ist im Normentext noch die Vornorm angegeben (pr). (2)P Die Anforderungen an die Eigenschaften des Bewehrungsstahls werden fr das im erhrteten Mauerwerk oder Fllbeton eingebaute Material definiert. Eine Vernderung dieser Eigenschaften muss beim Einbau oder der Fertigung ausgeschlossen werden. Es handelt sich hierbei um eine Selbstverstndlichkeit, die in hnlicher Weise im EC 2 [11] enthalten ist (dort Abschnitt 3.2.1. Abs. (2)). Anmerkung: EN 10080 bezieht sich auf eine Fließspannung Re, welche die charakteristischen,
(3) Bewehrungsstahl kann Baustahl oder nichtrostender Stahl in glatter oder gerippter Form (besserer Verbund) und schweißgeeignet sein. Das sind die Bewehrungssthle, die hier zugelassen sind, wobei das Wort „kann“ aus der berfhrung aus dem Englischen kommt. (4) Genauere Informationen zu den Eigenschaften der Bewehrungssthle sind in EN 1992-1-1 enthalten. Alle weiteren Angaben und Forderungen sind dem EC 2 [11] zu entnehmen.
3.4.2 Eigenschaften der Bewehrungssthle (1)P Die charakteristische Festigkeit von Bewehrungsstben fyk muss EN 1992-1-1, Anhang C entsprechen. Siehe [11], dort Tabelle C.1. (2) Der Wrmeausdehnungskoeffizient darf mit 12 10–6 K–1 angenommen werden. Anmerkung: Der Unterschied zwischen diesem Wert und dem Wert fr das umgebende Mauerwerk oder Beton kann in der Regel vernachlssigt werden. Mauerwerk hat nach DIN 1053-100 einen Rechenwert des Wrmeausdehnungskoeffizienten von 6…10 10–6 K–1 und einen Wertebereich von 5…12 10–6 K–1 (s. [4], Tabelle 3).
3.4.3 Eigenschaften von vorgefertigter Lagerfugenbewehrung (1)P Vorgefertigte Lagerfugenbewehrung muss EN 845-3 entsprechen. Vgl. [6].
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
3.5
Spannstahl
(1)P Spannstahl muss EN 10138 oder einer Europischen Technischen Zulassung entsprechen. Vgl. [8]. (2) Die Eigenschaften des Spannstahls sollten EN 1992-1-1 entnommen werden.
469
ersteinen umschlossen, ist die charakteristische Verbundfestigkeit fbok in Tabelle 3.5 angegeben. Der Absatz enthlt in der deutschen Fassung bertragungsfehler aus der englischen Fassung (grau hinterlegt).
Siehe [11], dort insbesondere Abschnitt 3.3.
Tabelle 3.5. Charakteristische Verbundfestigkeit der Bewehrung im Fllbeton, umschlossen von Mauersteinen
3.6
Betondruckfestig- C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 keitsklasse oder hçher
Mechanische Eigenschaften von Mauerwerk
3.6.1 Charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk 3.6.2 Charakteristische Schubfestigkeit von Mauerwerk 3.6.3 Charakteristische Biegefestigkeit von Mauerwerk 3.6.4 Charakteristische Verbundfestigkeit der Bewehrung (1)P Die charakteristische Verbundfestigkeit der Fugenbewehrung in Mçrtel oder Beton ist aus Ergebnissen von Versuchen zu bestimmen. Anmerkung: Versuchsergebnisse drfen entweder aus Versuchen fr das jeweilige Projekt oder aus einer vorhandenen Datenbank entnommen werden. (2) Die charakteristische Verbundfestigkeit der Bewehrung kann durch Auswertung von Versuchsergebnissen bestimmt werden. Die Passagen entsprechen der blichen Vorgehensweise des EC 6, dass Kennwerte aus Versuchen bestimmt werden kçnnen (s. hierzu Kommentar zu 3.3.3). (3) Liegen fr die Bewehrung in Betonquerschnitten mit Maßen grçßer (oder gleich) als 150 mm keine Versuchsergebnisse vor oder ist der die Bewehrung umgebende Fllbeton nicht von Mau-
fbok fr glatte Bausthle (N/mm2)
1,3
1,5
1,6
1,8
fbok fr gerippte Bausthle und nichtrostende Sthle (N/mm2)
2,4
3,0
3,4
4,1
Der Bemessungswert der Verbundfestigkeit wird im EC 2 aus dem Bemessungswert der Betonzugfestigkeit ermittelt (vgl. [11], 8.4.2 sowie Tabelle 3.1). Dabei wird zwischen guten und weniger guten Verbundbedingungen unterschieden, was hier nicht gemacht wird. Weiterhin werden dort (ebenso wie in E DIN 1053-3 [7]) nur gerippte Sthle verwendet. Fr diese sind die hier angegebenen Werte etwa gleich. (4) Liegen fr die Bewehrung in Betonquerschnitten mit Maßen kleiner als 150 mm keine Versuchsergebnisse vor oder ist der die Bewehrung umgebende Fllbeton nicht von Mauersteinen umschlossen, ist die charakteristische Verbundfestigkeit fbok in Tabelle 3.6 angegeben. Fr gerippte Sthle liegen die hier angegebenen Werte unter denen nach EC 2 fr weniger guten Verbund. In E DIN 1053-3 [7] wird zwischen dem Einbau der Bewehrung stehend oder in der Lagerfuge unterschieden, was hier nicht erfolgt.
Tabelle 3.6. Charakteristische Verbundfestigkeit der Bewehrung in Mçrtel oder Fllbeton, nicht von Mauersteinen umschlossen Druckfestigkeitsklasse von
Mçrtel
M2 – M5
M5 – M9
M10 – M14
M15 – M19
M20
Beton
nicht verwendet
C12/15
C16/20
C20/25
C25/30 oder hçher
fbok fr glatte Bausthle (N/mm2)
0,5
0,7
1,2
1,4
1,4
fbok fr gerippte Bausthle und nichtrostende Sthle (N/mm2)
0,5
1,0
1,5
2,0
3,4
470
C Bemessung
(5) Fr vorgefertigte Lagerfugenbewehrung sollte die charakteristische Verbundfestigkeit durch Versuche nach EN 846-2 ermittelt werden oder nur die Verbundfestigkeit der Lngsstbe in Ansatz gebracht werden. Vgl. [9].
3.8.4 Vorgefertigte Strze 3.8.5 Spannstahlzubehçr (1)P Verankerungen, Kupplungen, Spanngliedkanle und Hllrohre mssen die Anforderungen nach EN 1992-1-1 erfllen. Siehe [11].
3.7
Verformungseigenschaften von Mauerwerk
Fr das bessere Verstndnis ist hier nochmals Bild 3.2 abgedruckt, da im Folgenden darauf Bezug genommen wird. Der Normtext und Kommentare zu 3.7 wurden bereits in Teil 1 dieses Beitrags [41] verçffentlicht.
4
Dauerhaftigkeit
4.1
Allgemeines
4.2
Klassifizierung der Umweltbedingungen
4.3
Dauerhaftigkeit von Mauerwerk
4.3.1 Mauersteine 4.3.2 Mçrtel 4.3.3 Bewehrungsstahl
Legende 1) typischer, tatschlicher Verlauf 2) idealisierter Verlauf (Parabel-Rechteck) 3) Verlauf fr die Bemessung
Bild 3.2. Spannungs-Dehnungs-Linie fr Mauerwerk bei Druckbeanspruchung
3.8
Ergnzungsbauteile
3.8.1 Feuchtesperrschichten 3.8.2 Maueranker 3.8.3 Zugbnder, Auflager und Konsolen
(1)P Bewehrungsstahl muss korrosionsbestndig oder durch entsprechenden Schutzberzug ausreichend dauerhaft sein, so dass er bei Einbau nach den Anwendungsregeln nach Abschnitt 8 fr die vorgesehene Lebensdauer des Bauwerkes den angesetzten çrtlichen Umgebungsbedingungen widersteht. (2) Wenn ein Schutz von unlegiertem Stahl zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit notwendig ist, sollte der unlegierte Stahl nach EN ISO 1461 so verzinkt werden, dass die Zinkschicht die erforderliche Dauerhaftigkeit (siehe (3)) sicherstellt oder er sollte einen gleichwertigen Schutzberzug, wie z. B durch Epoxidharzbeschichtung, erhalten. (3) Die Art des Bewehrungsstahls und der Mindestschutz des Bewehrungsstahls sollten unter Bercksichtigung der Expositionsklasse fr den entsprechenden Einsatzort ausgewhlt werden. Anmerkung: Eine Empfehlung fr die Auswahl des Bewehrungsstahls zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit kann der Nationale Anhang enthalten. Eine Empfehlung fr die Auswahl ist in der folgenden Tabelle gegeben.
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
471
Auswahl von Bewehrungsstahl zur Gewhrleistung der Dauerhaftigkeit Expositionsklasse a
Mindestschutz von Bewehrungsstahl Von Mçrtel umgeben
Von Beton mit einer Betondeckung umgeben, die geringer ist, als nach (4) gefordert
MX1
Ungeschtzter unlegierter Stahl b
Ungeschtzter unlegierter Stahl
MX2
Unlegierter Stahl, dick verzinkt oder mit gleichwer- Ungeschtzter unlegierter Stahl oder unlegierter tigem Schutz c Stahl, dick verzinkt bzw. mit gleichwertigem Schutz bei Verfllmçrtel in Hohlrumen Ungeschtzter unlegierter Stahl in Mauerwerk mit d einer Putzschicht auf der beanspruchten Seite
MX3
Austenitischer nichtrostender Stahl AISI 316 oder 304
Unlegierter Stahl, dick verzinkt oder mit gleichwertigem Schutz c
Ungeschtzter unlegierter Stahl in Mauerwerk mit einer Putzschicht an der beanspruchten Seite d MX4
Austenitischer nichtrostender Stahl AISI 316 Austenitischer nichtrostender Stahl AISI 316 Baustahl, dick verzinkt oder mit gleichwertigem Schutz b mit einer Putzschicht an der beanspruchten Seite d
MX5
Austenitischer nichtrostender Stahl AISI 316 oder 304 e
a b c
d e
Austenitischer nichtrostender Stahl AISI 316 oder 304 e
Siehe EN 1996-2. Fr die Innenschale von mehrschaligen Außenwnden, die voraussichtlich feucht werden kann, sollte dick verzinkter unlegierter Stahl oder mit einem wie in c beschriebenen, gleichwertigen Schutz eingesetzt werden. Unlegierter Stahl sollte mindestens mit einer Schichtdicke von 900 g/m2 verzinkt werden oder mit einer Schichtdicke von 60 g/m2 Zink und mit einer fest haftenden Epoxidharzbeschichtung mit einer Mindestdicke von 80 mm und einem Mittelwert von 100 mm Dicke versehen werden (siehe auch 3.4). Der Mçrtel sollte Normalmçrtel oder Dnnbettmçrtel mit der Druckfestigkeitsklasse M4 sein. Die seitliche Mçrteldeckung in Bild 8.2 sollte auf 30 mm erhçht werden und das Mauerwerk sollte mit Putzmçrtel nach EN 998-1 verputzt werden. Bei der Planung eines Projektes sollte bercksichtigt werden, dass austenitischer nichtrostender Stahl fr den Einsatz in aggressiver Umgebung nicht geeignet sein kann.
Ende der Anmerkung
Tabelle K-1. Auswahl von Bewehrungsstahl zur Gewhrleistung der Dauerhaftigkeit (Tabelle 9 aus [2]) Expositionsklasse (Umgebung) a
Einbettung in Mçrtel oder Beton mit c < cnom
MX1 (trockene Umgebung)
ungeschtzter Betonstahl b
MX2 (Feuchte oder Durchnssung ausgesetzt)
beschichteter Betonstahl c oder nichtrostender Betonstahl c
MX3 (Feuchte oder Durchnssung und Frost-Tau-Wechseln ausgesetzt)
beschichteter Betonstahl c oder nichtrostender Betonstahl c)
MX4 (in Ksten- oder Seewasserumgebung)
nichtrostender Betonstahl c oder beschichteter Betonstahl c
MX5 (in Umgebung mit angreifenden Chemikalien)
nichtrostender Betonstahl c d oder beschichteter Betonstahl c
a b c d
Expositionsklassen nach EN 1996-2. Fr die Innenschale von mehrschaligen Außenwnden, die voraussichtlich feucht werden kann, sollte dick verzinkter Betonstahl oder mit einem wie in c beschriebenen, gleichwertigen Schutz versehener Bewehrungsstahl eingesetzt werden. Nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung. Bei der Planung eines Projektes sollte bercksichtigt werden, dass austenitischer nichtrostender Stahl fr den Einsatz in aggressiver Umgebung nicht geeignet sein kann.
472
C Bemessung
Hierzu werden konkrete Festlegungen fr Deutschland im Nationalen Anhang (aktuelle Fassung s. [2]) getroffen. Sie werden dazu wesentlich restriktiver, als hier angegeben, sein. Es soll damit fr Deutschland nur Bewehrung mit Korrosionsschutzsystemen regelungsgleich der DIN 1053-3 zugelassen werden, deren Brauchbarkeit durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nachgewiesen ist. Damit werden in Deutschland zunchst beschichteter und nichtrostender Betonstahl bei nicht ausreichendem
Schutz durch die Betondeckung bzw. beim Einsatz von Mçrtel im bewehrten Mauerwerk anwendbar sein. (4) Beim Einsatz von ungeschtztem Baustahl sollte die Betondeckung cnom den Schutz der Bewehrung sicherstellen. Anmerkung: Die anzuwendenden Werte von cnom sind fr das jeweilige Land in seinem Nationalen Anhang zu finden. In der folgenden Tabelle sind die empfohlenen Werte angegeben.
Empfohlene Werte fr die Mindestbetondeckung cnom fr Bewehrung aus Baustahl Mindestzementgehalt a kg/m3
Expositionsklasse 275
300
325
350
400
0,50
0,45
Maximaler Wasser/Zement-Wert 0,65
0,60
0,55 Mindestwerte der Betondeckung mm
MX1 b
20
20
20 c
20 c
20 c
MX2
–
35
30
25
20
MX3
–
–
40
30
25
MX4 and MX5
–
–
–
60 d
50
a
b
c d
Alle Mischungsverhltnisse basieren auf der Verwendung von normalen Gesteinskçrnungen mit einem Nennwert des Grçßtkorns von hçchstens 20 mm. Werden andere Korngrçßen verwendet, sollte der Zementanteil um 20 % fr Gesteinskçrnungen mit 14 mm und um 40 % fr Gesteinskçrnungen mit 10 mm Grçßtkorn erhçht werden. Sofern die Mindestbetondeckung nur 15 mm betrgt, kann ersatzweise ein 1 : 0- bis : 3 : 2-Mischungsverhltnis (Zement : Kalk : Sand : 10 mm Gesteinskçrnungen in Volumenanteilen) eingesetzt werden, um den Umgebungsbedingungen der Expositionsklasse MX1 zu entsprechen. Die Werte fr die Betondeckung kçnnen auf einen Mindestwert von 15 mm reduziert werden, wenn der Nennwert des Grçßtkorns der Gesteinskçrnungen 10 mm nicht berschreitet. Wenn die Gefahr besteht, dass der Fllbeton Frost ausgesetzt wird, solange er noch feucht ist, sollte frostbestndiger Beton verwendet werden.
Ende der Anmerkung
ber den Mindestzementgehalt und den w/zFaktor ist eine Differenzierung der erforderlichen Betondeckung mçglich. Fr die Betondeckung sollen im Nationalen Anhang die Regelungen fr Stahlbeton aus der DIN EN 1992 mit dem zugehçrigen Nationalen Anhang fr Deutschland bernommen werden. (5) Das Verzinken des Bewehrungsstahls sollte erst nach dem Bearbeiten oder Biegen der Stabsthle erfolgen, um einen ausreichenden Schutz der Bewehrung sicherzustellen.
(6) Fr vorgefertigte Lagerfugenbewehrung sind in EN 845-3 Schutzsysteme aufgefhrt, die durch den Hersteller zu deklarieren sind. Siehe [6], dort Tabelle 1, nach der nur nichtrostender Stahl oder verzinkter Stahl zugelassen sind.
4.3.4 Spannstahl (1)P Sofern der Spannstahl entsprechend den Anwendungsregeln im Abschnitt 8 eingebaut wird, ist er fr die vorgesehene Lebensdauer des Bau-
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
473
werks und die çrtlichen Umgebungsbedingungen ausreichend dauerhaft. (2) Wenn Spannstahl verzinkt werden soll, sollte er so zusammengesetzt sein, dass er durch den Verzinkungsvorgang nicht nachteilig beeinflusst wird. Siehe hierzu [30] u. [31].
4.3.5 Spannstahlzubehçr (1)P Verankerungen, Kupplungen, Spanngliedkanle und Hllrohre mssen unter den Umgebungsbedingungen, in denen sie eingesetzt werden, korrosionsbestndig sein. Das heißt, sie mssen entweder aus nichtrostendem Stahl oder mit einem Korrosionsschutz versehen sein. S. auch [33].
4.3.6 Ergnzungsbauteile und Auflagerwinkel 4.4 Mauerwerk im Erdreich
5
Ermittlung der Schnittkrfte
5.1
Allgemeines
5.2
Tragverhalten in außergewçhnlichen Fllen (ausgenommen Erdbeben und Brand)
5.3
Imperfektionen
5.4
Theorie II. Ordnung
5.5
Schnittkraftberechnung von Bauteilen
5.5.1 Vertikal beanspruchte Mauerwerkswnde 5.5.2 Vertikal beanspruchte Bauteile aus bewehrtem Mauerwerk 5.5.2.1 Schlankheit (1) Die Schlankheit vertikal beanspruchter bewehrter Bauteile in der Ebene des Bauteils ist nach 5.5.1.4 zu bestimmen. Es gilt die im Mauerwerksbau bliche Definition der Schlankheit. (2) Bei der Berechnung der Schlankheit einer verfllten zweischaligen Wand sollte die Dicke der Wand nicht mit einem Zwischenraum von mehr als 100 mm berechnet werden.
Bild K-2. Verfllter Hohlraum einer zweischaligen Wand mit Bewehrung und Angabe der maximalen Dicke des Zwischenraums, die rechnerisch ansetzbar ist
(3) Die Schlankheit eines Bauteils sollte nicht grçßer als 27 sein. Die E DIN 1053-3 ([7], Abschnitt 7.3, Abs. (2)) begrenzt die Schlankheit auf 25, der Unterschied ist marginal. 5.5.2.2 Effektive Spannweite von Mauerwerksbalken (1) Mit Ausnahme bei Scheiben darf die effektive Spannweite lef bei Einfeld- und Durchlauftrgern als der kleinere der beiden folgenden Werte angenommen werden (siehe Bild 5.3): – Abstand zwischen den Auflagermitten; – lichter Abstand zwischen den Auflagern plus der Nutzhçhe d. (2) Die effektive Spannweite lef eines Kragarms darf als der kleinere der beiden folgenden Werte genommen werden (siehe Bild 5.4): – Abstand zwischen dem Ende des Kragarms und der Auflagermitte; – Abstand zwischen dem Ende des Kragarms und dem Auflagerrand plus der Hlfte der Nutzhçhe d. Die Werte fr die effektive Spannweite hngen damit von der Breite des Auflagers und der Hçhe des Bauteils ab. (3) Die effektive Spannweite von Scheiben darf nach 5.5.2.3 bestimmt werden. 5.5.2.3 Vertikal beanspruchte Mauerwerksscheiben (1) Mauerwerksscheiben sind vertikal belastete Wnde oder Teile von Wnden, die ffnungen berbrcken, bei denen das Verhltnis der gesam-
474
C Bemessung
Legende 1) Bewehrung 2) t1/2 oder d/2; der kleinere der beiden Werte ist maßgebend 3) t1/2 oder d/2; der kleinere der beiden Werte ist maßgebend
Bild 5.3. Effektive Spannweite eines Einfeld- oder Durchlauftrgers
Legende 1) Bewehrung 2) t/2 oder d/2; der kleinere der beiden Werte ist maßgebend
Bild 5.4. Effektive Spannweite eines Kragarmes
Legende 1) Bewehrung
Bild 5.5. Berechnung der effektiven Sttzweite bzw. der Hçhe einer Mauerwerksscheibe
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
ten Wandhçhe ber der ffnung zur effektiven Sttzweite ber der ffnung mindestens 0,5 betrgt. Die effektive Spannweite der Mauerwerksscheibe darf wie folgt angenommen werden. lef ¼ 1; 15 lcl
475
Es handelt sich hierbei um die aus dem Stahlbeton bekannte Schlankheitsbegrenzung, die zu große Durchbiegungen durch sinnvolle Konstruktionswahl verhindern soll.
(5.12)
Dabei ist lcl die lichte Weite der ffnung, siehe Bild 5.5. (2) Als Belastung sollten alle ber der effektiven Sttzweite der Scheibe vorhandenen vertikalen Lasten in Rechnung gestellt werden. Dies gilt nicht fr Lasten, die durch andere Bauteile, wie z. B. darber liegende Decken, die als Zugband wirken, aufgenommen werden kçnnen. (3) Zur Bestimmung von Biegemomenten ist die Mauerwerksscheibe als Einfeldtrger nach Bild 5.5 anzunehmen. Es handelt sich hierbei um die blichen Grundlagen der Modellbildung. 5.5.2.4 Schnittkraftumlagerung (1) In bewehrten Bauteilen kçnnen die nach der Elastizittstheorie ermittelten Schnittkraftverlufe unter Bercksichtigung des Gleichgewichtes umgelagert werden, wenn die Bauteile ausreichend duktil sind. Das kann angenommen werden, wenn das Verhltnis des Abstandes der Nulllinie x zur Nutzhçhe d vor der Momentenumlagerung nicht grçßer als 0,4 ist. Die Auswirkungen einer Momentenumlagerung auf die gesamte Bemessung sollten in bereinstimmung mit EN 1992-1-1 bercksichtigt werden. Siehe hierzu im Stahlbetonbau [11] Abschn. 5 (insbesondere 5.5) sowie [34]. Sofern x/d £ 0,4 ist, kann man von ausreichender Rotationsfhigkeit und damit Umlagerungsmçglichkeit ausgehen. Von einer Schnittkraftumlagerung wird man nur bei komplexen sowie statisch unbestimmten Tragwerken aus bewehrtem Mauerwerk ausgehen kçnnen. E DIN 1053-3 [7] schließt nach Abschn. 6.3 eine Schnittkraftumlagerung aus, weil sie auch nur von einfachen Tragwerken ausgeht. Bei komplexen Tragwerken ist ein Ausschluss der Umlagerung nicht zu rechtfertigen. 5.5.2.5 Begrenzung der Spannweite biegebeanspruchter bewehrter Bauteile (1) Die Spannweite eines bewehrten Mauerwerksbauteils sollte entsprechend Tabelle 5.2 begrenzt werden.
Tabelle 5.2. Grenzwerte des Verhltnisses von effektiver Spannweite zur effektiven Hçhe bei Wnden, die durch Platten bzw. Balkenbiegung beansprucht werden, und Balken Verhltnis der effektiven Spannweite zur Nutzhçhe (lef /d) oder effektiven Dicke (lef /tef) Wand unter Plattenbiegung
Balken
Einfeldtrger
35
20
Durchlauftrger
45
26
Zweiachsig gespannt
45
–
Kragarm
18
7
Anmerkung: Fr freistehende Wnde, die nicht Teil eines Gebudes sind und berwiegend auf Wind beansprucht werden, drfen die fr Wnde angegebenen Verhltniswerte um 30 % erhçht werden, wenn diese Wnde keinen Putz haben, der infolge Verformungen beschdigt werden kann.
Die Grenzwerte sind vernnftig und entsprechen den aus dem Stahlbetonbau bekannten (vgl. [10] sowie [29], S. 141 f). Bei Plattenbiegung erhlt man die gleichen Schlankheitsbegrenzungen, wobei beachtet werden muss, dass nicht mit der Ersatzsttzweite zu rechnen ist, sondern mit der tatschlichen. Bei Balken sind die Grenzwerte gegenber dem Stahlbetonbau verschrft. (2) Bei Einfeld- oder Durchlauftrgern darf der lichte Abstand der horizontalen Halterungen lr nicht grçßer sein als: lr 60 bc
(5.13)
oder 250 2 (5.14) b d c wobei der kleinere der beiden Werte maßgebend ist. Dabei ist lr
d die Nutzhçhe des Bauteils; bc die Breite des Druckgurtes in der Mitte zwischen den Halterungen. (3) Bei einem Kragarm, der seitlich nur am Auflager gehalten wird, sollte der lichte Abstand l
476
C Bemessung
vom Kragarmende bis zum Auflagerrand folgende Werte nicht berschreiten: lr 25 bc
(5.15)
oder 100 2 (5.16) b d c wobei der kleinere der beiden Werte maßgebend ist. Dabei ist lr
bc die Breite am Auflagerrand. Es handelt sich hierbei um Geometriebegrenzungen zur Verhinderung des Kippens der auf Biegung beanspruchten Mauerwerksbauteile.
5.5.3 Schubbeanspruchte Aussteifungswnde 5.5.4 Bewehrte Mauerwerksbauteile unter Schubbeanspruchung
(2) Wenn der Grçßtwert der Querkraft im Abstand von d/2 vom Auflagerrand angenommen wird, sollten folgende Bedingungen erfllt sein: – die Belastungs- und Auflagerbedingungen sind so, dass schrg verlaufende Druckspannungen entstehen (direkte Auflagerung), s. Bild K-3; – bei einem Endauflager ist die im Abstand von 2,5 d vom Auflagerrand erforderliche Zugbewehrung bis in das Auflager verankert; – bei einem Zwischenauflager wird die am Auflagerrand erforderliche Zugbewehrung mindestens um 2,5 d zuzglich der Verankerungslnge in das Feld gefhrt. Die Druckstrebe muss sich ausbilden und die Strebenkrfte mssen abgeleitet werden kçnnen.
5.5.5 Querbelastete Mauerwerkswnde
6
Grenzzustand der Tragfhigkeit
6.1
Unbewehrtes Mauerwerk unter vertikaler Belastung
6.2
Unbewehrtes Mauerwerk unter Schubbelastung
Im Stahlbetonbau (vgl. Bilder K-3 u. K-4) geht man vom Abstand d aus (vgl. [11], 6.2.1- (8)). Fr den Nachweis der Druckstrebenfestigkeit ist jedoch der Grçßtwert am Auflagerrand anzusetzen ([29], S. 151). DIN 1053-3 [5] geht ebenso wie E DIN 1053-3 [7] vom Abstand d/2 aus, um die Bemessungskraft zu bestimmen.
6.3
Unbewehrte, durch Horizontallasten auf Plattenbiegung beanspruchte Mauerwerkswnde
6.4
Unbewehrte Mauerwerkswnde unter kombinierter vertikaler und horizontaler Belastung
Bild K-3. Im Stahlbetonbau angesetzte Ausbildung der Druckstrebe am Auflager nach [29] (Abb. 7.6 S. 151)
Bild K-4. Verlauf der Druckspannungstrajektorien bei direkter Auflagerung nach [29] (Abb. 7.5 S. 151)
(1) Bei der Berechnung des Bemessungswertes der von Bauteilen aufzunehmenden Querkraft bei gleichmßig verteilter Last darf angenommen werden, dass der Grçßtwert der Querkraft im Abstand von d/2 vom Auflagerrand vorhanden ist, wobei d die Nutzhçhe des Bauteils ist.
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
6.5
Maueranker
6.6
Bewehrte Mauerwerksbauteile unter Biegung, Biegung und Lngskraft oder Lngskraft
6.6.1 Allgemeines (1)P Die Bemessung bewehrter, durch Biegung, Biegung mit Lngskraft oder nur durch Lngskrfte beanspruchter Mauerwerksbauteile hat unter den folgenden Annahmen zu erfolgen: – Ebenbleiben der Querschnitte; – die Bewehrung verformt sich wie das angrenzende Mauerwerk; – die Zugfestigkeit des Mauerwerks ist null; – die maximale Dehnung des Mauerwerks unter Druckbeanspruchung wird entsprechend dem Baustoff gewhlt; – die maximale Dehnung des Stahls unter Zugbeanspruchung wird entsprechend dem Baustoff gewhlt; – die Spannungs-Dehnungs-Linie des Mauerwerks soll als parabolisch, parabolisch-rechteckig oder rechteckig angenommen werden (siehe 3.7.1); – die Spannungs-Dehnungs-Linie des Stahls nach EN 1992-1-1; – die Dehnung des Mauerwerks bei nicht voll auf Druck beanspruchten Querschnitten ist hçchstens emu = –0,0035 fr Mauersteine der Gruppe 1 und emu = –0,002 fr Mauersteine der Gruppen 2, 3 und 4 (siehe Bild 3.2). Es handelt sich hier um die blichen Voraussetzungen der Biegebemessung. Lediglich die Begrenzung der Dehnungen sieht im Mauerwerksbau anders aus, als im Stahlbetonbau. Bei der genaueren Betrachtung der Bemessung mssen Unterschiede im Verhalten der einzelnen Mauerwerksarten mit in Betracht gezogen werden (vgl. Jger/Baier [20] sowie Jger/Vassilev/Pflcke [35]). Das Bild 3.2 ist vom Stahlbetonbau bernommen worden (vgl. [11], Bild 3.3). (2)P Die Verformungseigenschaften von Fllbeton mssen gleich den Eigenschaften des zu verfllenden Mauerwerkes angenommen werden. Es handelt sich um eine Vereinfachung im Falle von Verformungsbetrachtungen. (3) Der Bemessungsblock bei Druckbeanspruchung darf fr Mauerwerk und Fllbeton nach Bild 3.2 angenommen werden. Dabei ist fd die
477
Bemessungsdruckfestigkeit des Mauerwerks in Richtung der Belastung oder des Fllbetons. Die Spannungsverteilung kann nach Bild 3.2 angenommen werden, wobei diese wiederum rechteckig angesetzt werden kann, wenn man die Beziehung zwischen beiden Spannungsdiagrammen mittels l (vgl. Bild 6.4) herstellt (s. auch Jger/ Baier [20]). (4) Wenn in der Druckzone sowohl Mauerwerk als auch Fllbeton vorhanden sind, sollte die Druckfestigkeit mit dem Spannungsblock des schwchsten Materials berechnet werden. Das schwchste Glied kann als maßgebend angesehen werden.
6.6.2 Nachweis von bewehrten Mauerwerksbauteilen bei Biegung und/ oder Normalkraft (1)P Im Grenzzustand der Tragfhigkeit muss der Bemessungswert der auf das bewehrte Mauerwerksbauteil einwirkenden Kraft Ed kleiner oder gleich dem Bemessungswert des Bauteilwiderstandes Rd sein: Ed Rd
(6.21)
(2) Die Bemessung sollte nach den in 6.1.1 angefhrten Annahmen erfolgen. Die Zugdehnung der Bewehrung es sollte auf 0,01 begrenzt werden. In E DIN 1053-3 ist eine Begrenzung der Zugdehnung der Bewehrung nicht fr erforderlich gehalten worden. Nach [27] treten in Biegegliedern große Zugdehnungen theoretisch nur auf, wenn das auf die Bewehrungslage bezogene Biegemoment sehr klein ist. Eine Begrenzung der Zugdehnung hat dann praktisch kaum noch Einfluss auf die Menge der Zugbewehrung. Meistens ist ohnehin die Mindestbewehrung einzulegen. In der Praxis wirkt sich somit eine Begrenzung der Zugdehnung nicht aus. Der Ansatz fr die Begrenzung der Stahldehnung war, dass man damit noch eine ausreichende Druckzonenhçhe garantiert und ein plçtzliches Versagen derselben vermeiden wollte, was aus Bild K-5 deutlich wird.
478
C Bemessung
Bild K-5. Ausnutzbare Dehnungsbereiche bei der Biegebemessung nach EN 1996-1-1 [17]
(3) Bei der Bestimmung des aufnehmbaren Momentes eines Querschnittes darf, wie in Bild 6.4 dargestellt, vereinfachend von einem rechteckigen Spannungsblock ausgegangen werden. l ist dabei der Faktor zu Approximation des tatschlichen Spannungsdiagramms durch ein rechteckiges [20]. (4) Fr einen einfach bewehrten Rechteckquerschnitt darf bei reiner Biegung das aufnehmbare Bemessungsmoment MRd wie folgt berechnet werden: MRd ¼ As fyd z
(6.22)
Dabei darf aufgrund der im Bild 6.4 dargestellten Vereinfachung der Hebelarm der inneren Krfte z unter der Annahme, das gleichzeitig die maximale Druck- als auch Zugkraft im Querschnitt erreicht wird, wie folgt angenommen werden: As fyd 0; 95 d (6.23) z ¼ d 1 0; 5 b d fd Dabei ist
bare Biegemoment bestimmt und dem einwirkenden Moment gegenbergestellt. Das aufnehmbare Moment darf das Grenzmoment, bei dem die Druckzone zu versagen beginnt, bevor der Stahl fließt, nicht berschreiten. Der Bewehrungsgrad soll so gewhlt werden, dass immer der Stahl zuerst zu fließen beginnt. Die Stahldehnung ist auf 10 ‰ begrenzt. Das Bemessungsverfahren fr Biegung, das i. W. auf die britische Norm zurckgeht, unterscheidet sich von dem in Deutschland blichen kh- oder dem w-Verfahren, welches aufwendiger ist (s. [17, 20, 37]). Insofern stellt das Verfahren eine wesentliche Erleichterung dar. Da die Bewehrungswahl bei bewehrtem Mauerwerk durch konstruktive Gegebenheiten bestimmt wird, ist diese Vorgehensweise sinnvoll und eine direkte Ermittlung des erforderlichen Bewehrungsgrades verzichtbar (vgl. Reeh/Mathias [19], S. 348). (5) Bei der Ermittlung des aufnehmbaren Bemessungsmomentes MRd eines rein auf Biegung beanspruchten Mauerwerksbauteils darf die Bemes-
b d As fd
die Querschnittsbreite; die Nutzhçhe des Querschnitts; die Querschnittsflche der Zugbewehrung; der kleinere Wert aus der Bemessungsdruckfestigkeit des Mauerwerks in Lastrichtung nach 2.4.1 und 3.6.1 und der Bemessungsdruckfestigkeit des Fllbetons nach 2.4.1 und 3.3; fyd die Bemessungszugfestigkeit des Bewehrungsstahles. Anmerkung: Fr den Sonderfall der Biegung von Kragarmen mit bewehrtem Mauerwerk siehe (5). Der Biegebemessung von bewehrtem Mauerwerk liegt ein vereinfachtes Verfahren fr gering bewehrte Querschnitte zugrunde. Mit einem gewhlten Bewehrungsgehalt wird das aufnehm-
Legende 1) Querschnitt 2) Dehnungen 3) Schnittkrfte
Bild 6.4 Spannungs- und Dehnungsverteilung
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
sungsfestigkeit fd in Bild 6.4 ber eine Strecke lx, gemessen vom gedrckten Rand, angesetzt werden. Das aufnehmbare Bemessungsmomentes MRd sollte nicht grçßer sein als: MRd 0; 4 fd b d2 (6.24 a) fr Steine der Gruppe 1 außer Leichtbetonsteinen und (6.24 b) MRd 0:3 fd b d2 fr Steine der Gruppen 2, 3 und 4 und Leichtbetonsteine der Gruppe 1. Dabei ist fd die Bemessungsdruckfestigkeit des Mauerwerks in der entsprechenden Richtung; b die Querschnittsbreite; d die Nutzhçhe des Querschnitts; x der Abstand der Nulllinie. Da die Grçße des Grenzmomentes stark vom Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Mauerwerks abhngt, ist eine entsprechende Differenzierung notwendig. Es wird deshalb nach dem Tragverhalten bei Druckbeanspruchung in Lngsrichtung zwischen Mauerwerk mit duktilem und sprçdem Materialverhalten unterschieden. Die Differenzierung erfolgt ber einen entsprechenden Vorwert (0,4 in Gl. (6.24 a) bzw. 0,3 in Gl. (6.24 b)) bei der Begrenzung des Biegemomentes. Es handelt sich dabei um eine sehr grobe Einteilung, wobei der Wert b = 0,4 etwas hoch ist, aber durch englische Erfahrungen abgedeckt ist (s. dazu ausfhrlicher [17] u. [20]). (6) Wenn in einem Querschnitt die Bewehrung çrtlich so konzentriert ist, dass das Bauteil nicht als ein Bauteil mit Gurten behandelt werden kann, sollte der bewehrte Querschnitt als ein Querschnitt mit einer Breite von nicht mehr als dem 3fachen der Dicke des Mauerwerks angesehen werden (siehe Bild 6.5). Es wird damit ermçglicht, bewehrte Streifen in Wnden zu bercksichtigen. Unter einem Quer-
479
schnitt mit Gurten ist ein Plattenbalkenquerschnitt zu verstehen. (7) Bewehrte Mauerwerksbauteile mit einer nach 5.5.1.4 berechneten Schlankheit von > 12 sollten nach den Grundstzen und Anwendungsregeln fr unbewehrtes Mauerwerk nach 6.1 bemessen werden. Effekte nach Theorie zweiter Ordnung sind dabei durch ein zustzliches Bemessungsmoment Mad zu bercksichtigen: Mad ¼
NEd h2ef 2 000 t
(6.25)
Dabei ist NEd der Bemessungswert der Normalkraft; hef die Knicklnge des bewehrten Bauteils; t die Dicke des Mauerwerksbauteils. Bei Schlankheiten < 12 ist eine Bemessung als unbewehrter Querschnitt ausreichend, sofern die Mindestbewehrung eingelegt wird (vgl. dazu [13], 8.3.3.1.1). Bei knickgefhrdeten Druckgliedern ist zustzlich ein Biegenachweis mit einem Zusatzmoment aus der Theorie II. Ordnung zu fhren. Der Wert 2000 ergibt sich aus der zu bercksichtigenden Zusatzausmitte von eTheorie II: Ordnung ¼
h2ef 2000 t
(1).
und ist ebenfalls in der Britischen Norm ([13], 8.3.3.1.3) sowie in der E DIN 1053-3 ([7], 7.3, Gl. (3) enthalten. Genauere Ausfhrungen, wie sie beispielsweise in der britischen Norm enthalten sind ([13], 8.3.3), fehlen. Sie bleiben zustzlichen Regelungen in der Verantwortung des jeweiligen Landes vorbehalten. (8) Bewehrte, auf Biegung beanspruchte Mauerwerksbauteile mit geringer Lngskraft drfen auf reine Biegung bemessen werden, wenn die Bemessungsdruckspannung sd nicht grçßer ist als
Legende 1) Bewehrung
Bild 6.5 Querschnittsbreite bei Bauteilen mit çrtlich konzentrierter Bewehrung
480
C Bemessung
sd 0; 3 fd
(6.26)
Dabei ist fd die Bemessungsdruckfestigkeit des Mauerwerks in der entsprechenden Richtung. Bewehrte, auf Biegung beanspruchte Mauerwerksbauteile mit großer Lngskraft sind in der EN 1996-1-1 nicht geregelt. Man ist davon ausgegangen, dass Bewehrung hauptschlich zur Beherrschung des Biegeproblems horizontal eingelegt wird [17]. Anderenfalls sind zustzliche Regelungen heranzuziehen, die nicht Bestandteil des EC 6 sind (vgl. dazu [13], 8.3.3.1). (9) Wird bei Wnden mit vorgefertigter Lagerfugenbewehrung, die zur Erhçhung der Tragfhigkeit bei Plattenbeanspruchung dient, zur Bestimmung des Biegemomentenkoeffizienten a (siehe 5.5.5) die Biegefestigkeit der Lagerfugenbewehrung bençtigt, darf eine erhçhte Biegefestigkeit fxd2,app durch Gleichsetzen des aufnehmbaren Biegemomentes des bewehrten Lagerfugenbereiches mit einem unbewehrten Bereich der gleichen Dicke nach Gleichung (6.27) verwendet werden: fxd2;app ¼
6 As fyd z t2
(6.27)
Dabei ist fyd der Bemessungswert der Streckgrenze der Lagerfugenbewehrung; As die Querschnittsflche der Lagerfugenbewehrung unter Zugbeanspruchung je m; t die Dicke der Wand; z der Hebelarm der inneren Kraft nach (6.23). Die Bewehrung erhçht die Steifigkeit, weshalb sie bei der Berechnung der Biegemomentenkoeffizienten mit bercksichtigt werden kann.
6.6.3 Zusammengesetzte bewehrte Plattenbalken (1) Wenn die Bewehrung in einem Querschnitt çrtlich so konzentriert ist, dass das Bauteil als Plattenbalken, z. B. in T- oder L-Form (siehe Bild 6.6), betrachtet werden kann, sollte die Plattendicke tf gleich der Dicke des Mauerwerks, aber nicht grçßer als 0,5 d angesetzt werden. Dabei ist d die Nutzhçhe des Bauteils (Plattenbalkens). Das zwischen der konzentrierten Bewehrung spannende Mauerwerk sollte auf ausreichende Tragfhigkeit zwischen diesen Stellen berprft werden. Plattenbalken aus Mauerwerk werden in England verwendet (vgl. [40], S. 273 ff sowie S. 358 ff), sodass der Wunsch nach Regelung im EC 6 bestand.
befl
beft
8 tr1 þ 6 tf > > < lr =2 ¼ Minimum von h=6 > > : tats¨achliche Plattenbreite 8 tr2 þ 12 tf > > < lr ¼ Minimum von h=3 > > : tats¨achliche Plattenbreite
Dabei ist befl die mitwirkende Plattenbreite eines Plattenbalkens in L-Form; beft die mitwirkende Plattenbreite eines Plattenbalkens in T-Form; h die lichte Hçhe einer Mauerwerkswand; der lichte Abstand zwischen horizontalen lr Aussteifungen; die Plattendicke; tf tri die Stegbreite, i.
Legende 1) Bewehrung
Bild 6.6. Mitwirkende Plattenbreite
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
(2) Als mitwirkende Plattenbreite bef sollte der kleinste Wert der folgenden Werte verwendet werden: (i) Bei T-Querschnitten: – die tatschliche Plattenbreite; – die Breite der Aussparung oder des Steges zuzglich des 12fachen der Plattendicke; – der Abstand zwischen den Aussparungen oder Stegen; – ein Drittel der Wandhçhe. (ii) Bei L-Querschnitten: – die tatschliche Plattenbreite; – die Breite der gemauerten Aussparung oder des Steges zuzglich des 6fachen der Plattendicke; – die Hlfte des Abstandes zwischen den Aussparungen oder Stegen; – ein Sechstel der Wandhçhe. Die Sachverhalte sind selbsterklrend und bedrfen keiner weiteren Erluterung. Die Regelungen entstammen der britischen Norm BS 5628-2:2000 ([13], 8.2.4.3.1). (3) Bei Plattenbalken kann das Bemessungsmoment des Bauteilwiderstandes MRd nach Gleichung (6.22) berechnet werden. Es sollte aber nicht grçßer sein als: MRd fd bef tf ðd 0; 5 tf Þ
(6.28)
Dabei ist fd die Bemessungsdruckfestigkeit von Mauerwerk nach 2.4.1 und 3.6.1 in der entsprechenden Richtung; d die Nutzhçhe des Querschnittes; tf die Plattendicke entsprechend den Anforderungen nach (1) und (2);
481
bef die mitwirkende Plattenbreite entsprechend den Anforderungen nach (1) und (2). Es handelt sich um die analoge Grenze zu Gl. (6.24 a und b). Vgl. hierzu wiederum [13] sowie [40], S. 358.
6.6.4 Wandscheiben (1) Fr Wandscheiben darf das Bemessungsmoment des Bauteilwiderstandes MRd nach Gleichung (6.22) bestimmt werden. Dabei ist As die Querschnittsflche der Zugbewehrung an der Unterseite der Wandscheibe; fyd der Bemessungswert der Streckgrenze des Betonstahls; z der Hebelarm, wobei der kleinere der beiden folgenden Werte zu verwenden ist: z ¼ 0; 7 lef
(6.29)
oder z ¼ 0; 4 h þ 0; 2 lef
(6.30)
lef die wirksame Sttzweite der Wandscheibe; h die lichte Hçhe der Wandscheibe. (2) Das Bemessungsmoment des Bauteilwiderstandes MRd sollte nicht grçßer sein als: MRd 0; 4 fd b d2 fr Steine der Gruppe 1 außer Leichtbetonsteinen
(6.31 a)
und (6.31 b) MRd 0; 3 fd b d2 fr Steine der Gruppen 2, 3 und 4 und Leichtbetonsteine der Gruppe 1.
Legende 1 Bewehrung
Bild 6.7. Bewehrung einer Wandscheibe
482
C Bemessung
Dabei ist
6.6.5 Flachstrze
b die Breite der Wandscheibe; d die Nutzhçhe der Wandscheibe, die mit 1,3 z angenommen werden darf; fd der kleinere Wert aus der Bemessungsdruckfestigkeit des Mauerwerks in Lastrichtung nach 2.4.1 und 3.6.1 und der Bemessungsdruckfestigkeit des Fllbetons nach 2.4.1 und 3.3.
(1) Bei bewehrten oder vorgespannten vorgefertigten Strzen, die im Verbund mit dem darber liegenden Mauerwerk wirken, dabei den Zuggurt bilden, und deren Steifigkeit im Vergleich zur Steifigkeit des darber liegenden Mauerwerks gering ist, darf die Bemessung nach den in 6.6.4 gegebenen Anwendungsregeln erfolgen. Dabei muss die Auflagerlnge an beiden Enden des Sturzes durch Nachweis der Verankerung und Tragfhigkeit des Auflagers nachgewiesen sein; sie muss jedoch mindestens 100 mm betragen (siehe Bild 6.8).
Es handelt sich um die gleichen Begrenzungen wie Gl. (6,24 a und b). (3) Zur Rissbeschrnkung sollte bis zu einer Hçhe von 0,5 lef oder 0,5 d (siehe 8.2.3 (3) und Bild 6.7) gerechnet vom unteren Rand der Scheibe zustzliche Bewehrung in die Lagerfugen oberhalb der Hauptbewehrung eingelegt werden. Der kleinere der beiden Werte ist maßgebend. Wegen der „Unterbewehrung“ kommt es immer zum Fließen und damit zu Dehnungen, die sich dann ber die Hçhe der Wandscheibe auswirken kçnnen. Das ist durch zustzliche Bewehrung zu verhindern. (4) Die Bewehrungssthle sollten – durchgehend oder sorgfltig gestoßen – ber die gesamte wirksame Sttzweite lef gehen und mit einer Lnge nach 8.2.5 verankert werden. (5) Fr nicht zustzlich ausgesteifte Wnde sollte die Knicksicherheit der Druckzone der Wandscheibe mit dem Verfahren fr vertikal belastete Wnde nach 6.1.2 nachgewiesen werden. (6) Die Tragfhigkeit fr die in Auflagernhe wirkenden Vertikalkrfte sollte nachgewiesen werden. Bei den vorstehenden Abstzen handelt es sich wieder um den eigentlich allgemeinen Kenntnisstand.
Bei h/lef > 0,5 erfolgt die Bemessung als wandartiger Trger nach Abschn. 6.6.4 und bei h/lef < 0,5 als biegebeanspruchtes Bauteil nach Abschn.6.6.2. In der Flachsturz-Richtlinie ist die statische Nutzhçhe rechnerisch begrenzt auf d = leff/2,4 = 0,41 · leff, im EC 6 auf d = 1,3 · z. Mit z nach Gl. (6.29) bzw. (6.30) ergibt sich 1; 3 0; 70 lef d ¼ min 1; 3 ð0; 4 h þ 0; 2 lef Þ Der Unterschied ist erheblich. Hçhere bermauerungen gestatten im EC 6 eine grçßere Nutzhçhe im Sinne der Scheibenwirkung. Die deutsche Regelung ist, dass in der Richtlinie die verwendbaren Steine und Anforderungen an Steine und Mçrtel angegeben werden. Dazu gibt es im EC 6 keine Festlegung. Man geht davon aus, dass die Lngsdruckfestigkeit vom Steinhersteller angegeben wird. Die Ausfhrung des Mauerwerks in der rechnerischen Druckzone hat nach der Flachsturzrichtlinie mit vermçrtelten Stoßfugen zu erfolgen. Dazu gibt es im EC 6 keine Festlegung. Die bertragung der Krfte erfolgt
Legende 1) Vorgefertigter Flachsturz
Bild 6.8. Flachsturz mit darber liegendem Mauerwerk als wandartiger Trger
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
bei unvermçrtelten Stoßfugen ber die Lagerfugen und muss entsprechend bercksichtigt werden (vgl. [38] u. [39]). Der momentane Regelungsstand in Deutschland ist, dass es keine neue Flachsturzrichtlinie geben wird (Schlussentwurf lag 2005 vor). Flachstrze sollen nunmehr ber allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen geregelt werden.
6.7
Mauerwerksbauteile unter Schubbelastung
6.7.1 Allgemeines (1)P Im Grenzzustand der Tragfhigkeit muss der Bemessungswert der aufzunehmenden Querkraft VEd kleiner oder gleich dem Bemessungswert der aufnehmbaren Querkraft eines bewehrten Mauerwerkbauteils VRd sein: VEd VRd
(6.32)
(2) Der Bemessungswert der aufnehmbaren Querkraft VRd darf unter den Annahmen berechnet werden, dass entweder: – die vorhandene Schubbewehrung zu vernachlssigen ist, wenn die Mindestbewehrung nach 8.2.3 (5) nicht eingehalten ist, oder – die vorhandene Schubbewehrung bercksichtigt wird, sofern die Mindestbewehrung eingehalten ist. (3) Die Beeinflussung der Schubtragfhigkeit von bewehrten Mauerwerksbauteilen durch Fllbeton sollte bercksichtigt werden. Wird die Schubtragfhigkeit durch den Fllbeton wesentlich grçßer, sollte die Mauerwerksfestigkeit vernachlssigt werden und die Bemessung nach EN 1992-1-1 erfolgen.
6.7.2 Nachweis bewehrter Mauerwerksbauteile unter horizontaler Belastung in der Ebene der Wand (1) Fr Mauerwerkswnde mit vertikaler Bewehrung, bei denen eine vorhandene Schubbewehrung zu vernachlssigen ist, sollte nachgewiesen werden: VEd VRd1
(6.33)
Dabei ist VRd1 der Bemessungswert der Schubtragfhigkeit, ermittelt aus VRd1 ¼ fvd t l
(6.34)
fvd
t l
483
der kleinere Wert aus der Bemessungsschubfestigkeit von Mauerwerk nach 2.4.1 und 3.6.2 und des Fllbetons nach 2.4.1 und 3.3; die Dicke der Wand; die Lnge der Wand.
Anmerkung: Wenn erforderlich, darf eine Erhçhung des Bemessungswertes der Schubfestigkeit des Mauerwerks fvd infolge der vorhandenen vertikalen Bewehrung bei der Ermittlung von VRd1 in Rechnung gestellt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass in den Bemessungswert der Schubspannung die Haftscherfestigkeit und die Normalspannungen eingehen. In Gl. (8) von E DIN 1053-3 [7] wird nur der Reibungsanteil aus der Normalkraftwirkung (Msd/z) mit dem vollen Reibungskoeffizienten von 0,6 erfasst. Es wird die volle Wandlnge bercksichtigt, da die Lngsbewehrung ein Aufreißen, wie beim unbewehrten Querschnitt verhindert. Die gleiche Lçsung ist in der britischen Norm enthalten ([13], 8.5.1.1). (2) Bei bewehrten Mauerwerkswnden, die eine vertikale Bewehrung aufweisen und bei denen die horizontale Schubbewehrung in Rechnung zu stellen ist, sollte nachgewiesen werden: VEd VRd1 þ VRd2
(6.35)
Dabei ist VRd1 nach Gleichung (6.34); VRd2 der Bemessungswert des Anteils der Bewehrung, ermittelt aus: VRd2 ¼ 0; 9 Asw fyd
(6.36)
Asw die Gesamtflche der horizontalen Schubbewehrung im betrachteten Wandbereich; fyd der Bemessungswert der Streckgrenze des Bewehrungsstahles. Die Schubtragfhigkeit setzt sich aus dem Reibungsanteil (mit Haftscherfestigkeit) und dem Anteil der horizontalen Schubbewehrung zusammen. In der Gleichung fr den Bewehrungsanteil rhrt die 0,9 aus dem Abstand der vertikalen Bewehrungsstbe z = 0,9 · d. Genau genommen gilt diese Gleichung nur fr Wnde mit h/l > 1. (3) Sofern die Schubbewehrung in Rechnung gestellt wird, sollte auch nachgewiesen werden, dass: VRd1 þ VRd2 2; 0 N=mm2 tl
(6.37)
484
C Bemessung
Dabei ist t die Dicke der Wand; l die Lnge oder, wo zutreffend, die Hçhe der Wand. Mit Gl. (6.37) wird die Druckstrebe berprft und die aufnehmbare Spannung begrenzt.
6.7.3 Nachweis von bewehrten Mauerwerksbalken unter Schubbelastung (1) Fr Balken aus bewehrtem Mauerwerk, bei denen eine vorhandene Schubbewehrung zu vernachlssigen ist, sollte nachgewiesen werden: VEd VRd1
Die Zahlenwerte stimmen mit E DIN 1053-3 [7] (dort Gl. (5)) berein, jedoch wird nicht die einwirkende Querkraft verringert, sondern die „Schubfestigkeit“ vergrçßert. (3) Fr Balken aus bewehrtem Mauerwerk, bei denen eine vorhandene Schubbewehrung zu bercksichtigen ist, sollte nachgewiesen werden, dass: VEd VRd1 þ VRd2
(6.41)
Dabei ist (6.39)
fvd der kleinere Wert der Bemessungsschubfestigkeit von Mauerwerk nach 2.4.1 und 3.6.2 oder des Fllbetons nach 2.4.1 und 3.3; b die minimale Breite des Trgers an der Stelle der zur Berechnung verwendeten Nutzhçhe; d die Nutzhçhe des Trgers. Im Vergleich zu E DIN 1053-3 ([7], 7.5.3) wird hier die volle Flche aus Nutzhçhe und Querschnittsbreite angesetzt. Im Stahlbetonbau wird eine empirische Formel verwendet, in der die Nutzhçhe und der Bewehrungsgehalt eingehen. Beide Formeln sind nicht direkt vergleichbar, jedoch erscheint die Verwendung der Nutzhçhe statt z in E DIN 1053-3 nochmals berdenkenswert (vgl. hierzu auch [40], S. 360, 15.3.6) Anmerkung: Wenn erforderlich, darf eine Erhçhung des Bemessungswertes der Schubfestigkeit des Mauerwerks fvd infolge der vorhandenen vertikalen Bewehrung bei der Ermittlung von VRd1 in Rechnung gestellt werden, siehe dazu Anhang J. Die Mçglichkeit ist eine einfache Hilfe, die Schubbewehrung ber die Schubfestigkeit zu bercksichtigen. (2) Im Bereich ber die Lnge ax vom Auflagerrand darf der Wert fvd zur Bestimmung von VRd1 mit dem folgenden Faktor vergrçßert werden: 2d 4 ax
Anmerkung: Siehe Anhang J.
(6.38)
Dabei ist VRd1 nach: VRd1 ¼ fvd b d
Dabei ist d die mitwirkende Breite des Balkens; ax die Lnge vom Auflagerrand bis zum betrachteten Querschnittsbereich.
(6.40)
vorausgesetzt, dass der vergrçßerte Wert fvd nicht grçßer als 0,3 N/mm2 ist.
VRd1 nach Gleichung (6.39); VRd2 nach: Asw fyd ð1 þ cot aÞ sin a (6.42) VRd2 ¼ 0; 9 d s d Asw S a fyd
die Nutzhçhe des Trgers; der Querschnitt der Schubbewehrung; der Abstand der Schubbewehrung; der Neigungswinkel der Schubwehrung gegenber der Trgerachse zwischen 45 und 90 ; der Bemessungswert der Streckgrenze von Bewehrungsstahl.
Der Nachweis lehnt sich an den EC 2 an. Es wird der Bewehrungsanteil als Widerstand errechnet ([28]). (4) Es sollte nachgewiesen werden: VRd1 þ VRd2 0; 25 fd b d
(6.43)
Dabei ist fd der kleinere Wert aus der Bemessungsdruckfestigkeit von Mauerwerk nach 2.4.1 und 3.6.1 und des Fllbetons nach 2.4.1 und 3.3; b die minimale Breite des Trgers an der Stelle der zur Berechnung verwendeten Nutzhçhe; d die Nutzhçhe des Trgers. Die Schubtragfhigkeit wird auf 25 % des Bemessungswiderstandes bei Druckbeanspruchung begrenzt (Druckstrebenanteil, s. hierzu ausfhrlich [28] sowie Bild K-6). Der Schubnachweis ist in EN 1996-1-1 und DIN 1053-3 sehr hnlich, allerdings darf der Schubwiderstand in EN 1996-1-1 (vgl. dort Abschn. 6.7.2 und 6.7.3) aus der ganzen Querschnittsflche
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
485
Bild K-6. Fachwerkmodell zur Schubtragfhigkeit aus dem Stahlbetonbau nach EC 2 [11]
ermittelt werden, whrend nach E DIN 1053-3 (vgl. dort Abschn. 7.5.3.1 (3)) die Schubfestigkeit nur im Querschnittsteil zwischen der Druck- und der Zugresultierenden angesetzt werden darf. Mit diesem Ansatz nach der technischen Biegelehre liegt E DIN 1053-3 auf der sicheren Seite. Der Unterschied wird in den meisten Fllen nicht groß sein, die Ausdrcke im Eurocode sind aber angreifbar, zumal dabei die Schubspannungen immer sehr optimistisch als vollkommen gleichverteilt angenommen werden. Zwar sind die Regelungen fr die Abminderung der auftretenden Querkraft in Auflagernhe in E DIN 1053-3 rechentechnisch etwas anders als die entsprechenden Erhçhungen der aufnehmbaren Querkraft in EN 1996-1-1, fhren jedoch weitgehend zum gleichen Ergebnis.
6.7.4 Nachweis von Wandscheiben unter Schubbelastung (1) Der Nachweis sollte nach 6.7.3 durchgefhrt werden. Dazu ist mit VEd als Schubkraft am Auflagerrand und d = 1,3 z als Nutzhçhe des Trgers zu rechnen. Hierunter sind Scheiben, die z. B. ffnungen berspannen, zu verstehen. E DIN 1053-3 [7] enthlt dazu keine Regeln. Lediglich in der Flachsturzrichtlinie [25] ist fr diese eine Regelung ber die Schubschlankheit getroffen worden. Mit dem Hinweis zur Nutzhçhe kann diese mit den Angaben unter 6.6.4 nherungsweise fr die Nachweisfhrung ermittelt werden.
6.8
Vorgespanntes Mauerwerk
Das vorgespannte Mauerwerk ist sehr allgemein abgefasst, was fr die Anwendung allein nicht
ausreicht. Es war das Ziel, das vorgespannte Mauerwerk grundstzlich in einer geringen Regelungsdichte mit aufzunehmen, wohlwissend, dass weiterreichende Hinweise und Festlegungen fr eine praktische Anwendung nçtig sind.
6.8.1 Allgemeines (1) Die Bemessung von vorgespannten Mauerwerksbauteilen sollte auf Basis der Grundregeln nach EN 1992-1-1 erfolgen. Ferner mssen die Anforderungen an die Bemessung sowie die Eigenschaften der Baustoffe, wie sie in den Abschnitten 3, 5 und 6 dargestellt sind, erfllt werden. (2) Die Entwurfs-, Berechnungs- und Bemessungsgrundstze sind nur fr in einer Richtung vorgespannte Bauteile anwendbar. Anmerkung: Bei der Bemessung sollte zuerst der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit unter Biegebeanspruchung und dann erst im Grenzzustand der Tragfhigkeit die Biegung, die Lngskraft- und die Querkraftbeanspruchung nachgewiesen werden. (3)P Die anfnglich aufgebrachte Vorspannkraft muss, um Sicherheit gegen Versagen der Spannglieder sicherzustellen, auf ein annehmbares Maß zur charakteristischen Bruchlast der Vorspannglieder begrenzt werden. Anmerkung: Der Teilsicherheitsbeiwert fr Lasten sollte nach den Regelungen fr Vorspannkrfte und Spannkraftverluste nach EN 1990 angesetzt werden. (4) Spannungen unter den Ankerplatten und ein Aufreißen durch Querzugkrfte an den Verankerungen sollten derart begrenzt werden, dass ein Versagen an diesen Stellen vermieden wird. rtliche Spannungen unter Ankerplatten kçnnen durch Bercksichtigung von Vorspannkrften pa-
486
C Bemessung
rallel oder senkrecht zu den Lagerfugen begrenzt werden. Bei der Bemessung der Verankerung sollte eine Begrenzung der Querzugkrfte bercksichtigt werden. Zugspannungen im Mauerwerk drfen nicht auftreten. (5)P Bei der Bemessung sind die mçglichen Spannkraftverluste bei der Ermittlung der Vorspannkraft durch einen Zuschlag zu bercksichtigen. (6) Spannkraftverluste resultieren aus einer Kombination verschiedener Einflsse: – – – – – – –
Relaxation der Spannglieder; elastische Verformungen des Mauerwerks; Feuchtedehnung des Mauerwerks; Kriechen des Mauerwerks; Schlupf bei der Verankerung; Reibungseinflsse; Temperatureinflsse.
6.8.2 Nachweis von Bauteilen (1)P Der Bemessung von vorgespannten Mauerwerksbauteilen auf Biegung mssen folgende Annahmen zugrunde gelegt werden: – Ebenbleiben der Querschnitte im Mauerwerk; – gleichmßige Spannungsverteilung in der Druckzone mit einer Spannung £ fd; – der Grenzwert der Mauerwerksdehnung bei Druckbeanspruchung ist –0,0035 fr Mauersteine der Gruppe 1 und –0,002 fr Mauersteine der Gruppen 2, 3 und 4; – die Zugfestigkeit des Mauerwerks wird vernachlssigt; – Spannglieder und andere Bewehrungen im Verbund haben die gleichen Dehnungen wie das angrenzende Mauerwerk; – Spannungen in Spanngliedern und anderen Bewehrungen im Verbund werden aus den zugehçrigen – Spannungs-Dehnungs-Linien abgeleitet; – die Nutzhçhe bei Spanngliedern ohne Verbund wird unter Bercksichtigung einer freien Beweglichkeit der Spannglieder bestimmt. (2)P Die Tragfhigkeit vorgespannter Mauerwerksbauteile muss auf der Basis einer geeigneten Theorie, die smtliche Parameter des Materialverhaltens und Effekte der Theorie II. Ordnung bercksichtigt, berechnet werden. (3) Wo Vorspannkrfte als Einwirkungen bercksichtigt werden, sind Teilsicherheitsbeiwerte nach EN 1992-1-1 zu verwenden. (4) Bei vertikal in ihrer Ebene belasteten Bauteilen mit vollem Rechteckquerschnitt darf das Bemessungsverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk nach
6.1.2 angewendet werden. Bei davon abweichenden Querschnitten ist die Geometrie zu bercksichtigen. Aufgrund der vorhandenen effektiven Schlankheit und der Tragfhigkeit unter Normalkraftbeanspruchung kann es erforderlich werden, die Vorspannung eines Bauteils zu begrenzen. (5)P Der Bemessungswert der aufnehmbaren Schubkraft muss grçßer als der Bemessungswert der einwirkenden Schubkraft sein. Siehe hierzu auch Gunkler, Budelmann, Husemann, Hesse im Mauerwerk-Kalender 2007 [23]. Folgende Kritikpunkte seien hier kurz angesprochen: • EC6 enthlt keine textlich zusammenhngende Darstellung der Bemessungsalgorithmen fr vorgespanntes Mauerwerk. • Ein direkter Bezug auf Bemessungsanstze fr unbewehrtes Mauerwerk im Sinne eines konsistenten Bemessungsmodells fr Mauerwerksbauteile (wie z. B. in DIN 1045-1:2001 fr Massivbauteile) existiert nicht. • Direkte Verweise zu Bemessungsalgorithmen von EC 2, mit denen vorgespanntes Mauerwerk bemessen werden kçnnte, liegen nicht vor. • Einzelangaben von EC6 erscheinen oft zu allgemein oder unvollstndig. Sie sind jedoch unter der Eingangsbemerkung zu sehen.
6.9
Eingefasstes Mauerwerk
Die Ausfhrungen zum eingefassten Mauerwerk sind sehr allgemein gehalten, sodass sich auch hier – hnlich wie beim vorgespannten Mauerwerk – weitergehende Regelungen aus deutscher Sicht erforderlich machen.
6.9.1 Allgemeines (1)P Der Entwurf, die Berechnung und Bemessung von eingefasstem Mauerwerk mssen nach den gleichen Grundstzen, wie sie fr unbewehrte und bewehrte Mauerwerksbauteile gelten, erfolgen.
6.9.2 Nachweis von Bauteilen (1) Beim Nachweis von auf Biegung und/oder Normalkraft beanspruchtem eingefassten Mauerwerk sollten die gleichen Annahmen, wie sie innerhalb dieser EN 1996-1-1 fr bewehrtes Mauerwerk angegeben sind, angewendet werden. Zur Bestimmung des Bemessungswertes des aufnehmbaren Momentes darf nur ein rechteckiger
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
Spannungsblock mit der Festigkeit des Mauerwerks als Hçhe angenommen werden. Druckbewehrung sollte vernachlssigt werden. (2) Bei der Bemessung von eingefassten Mauerwerksbauteilen, die durch Schubkrfte beansprucht werden, sollte die Schubtragfhigkeit des Bauteils als Summe der Schubtragfhigkeit des Mauerwerkes und des Betons der einfassenden Elemente angesetzt werden. Zur Berechnung der Schubtragfhigkeit des Mauerwerkes sind die Regeln fr unbewehrtes, schubbeanspruchtes Mauerwerk anzuwenden. Dabei ist lc die Lnge des Mauerwerkselementes. Die Bewehrung von einfassenden Elementen sollte vernachlssigt werden. (3) Bei der Bemessung von eingefassten Mauerwerksbauteilen, die durch horizontale Krfte auf Plattenbiegung beansprucht werden, sollten die gleichen Annahmen, wie fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk verwendet werden. Der Beitrag der Bewehrung der einfassenden Elemente sollte bercksichtigt werden.
7
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
7.1
Allgemeines
7.2
Unbewehrte Mauerwerkswnde
7.3
Bewehrte Mauerwerksbauteile
(1)P Bewehrte Mauerwerksbauteile drfen unter Gebrauchslasten keine unzulssigen Risse aufweisen oder sich bermßig stark durchbiegen. (2) Bei bewehrtem Mauerwerk mit Maßen, die innerhalb der in 5.5.2.5 angegebenen Grenzen liegen, darf blicherweise davon ausgegangen werden, dass die horizontale Durchbiegung einer Wand und die vertikale Durchbiegung eines Balkens akzeptabel sind. Es wird hier auf die Schlankheitsbegrenzung verwiesen. (3) Wenn fr die Berechnung der Verformung der Elastizittsmodul verwendet wird, ist der Langzeitelastizittsmodul Elongterm nach 3.7.2 zu verwenden. (4) Die Rissbreitenbeschrnkung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit gilt in bewehrten Mauerwerksbauteilen unter Biegung – z. B. in bewehrten Mauerwerksbalken – als erfllt, sofern die Maße nach 5.5.2.5 gewhrleistet sind und die bauliche Durchbildung nach Abschnitt 8 erfolgt.
487
Auf Gebrauchstauglichkeitsnachweise soll man verzichten kçnnen, sofern die angegebenen Werte und Grenzen eingehalten werden. Anmerkung: Wenn die Mindestberdeckung der Zugbewehrung nach 8.2.2 unterschritten wird, ist die Mçglichkeit der Rissbildung an der Oberflche zu beachten.
7.4
Vorgespannte Mauerwerksbauteile
Siehe hierzu auch Kommentar unter 6.8. (1)P Vorgespannte Mauerwerksbauteile drfen keine Biegerisse aufweisen und sich unter Gebrauchslasten nicht bermßig durchbiegen. (2) Die Gebrauchslastzustnde sollten bei der Einleitung der Vorspannung und unter den Bemessungslasten nach Eintreten der Vorspannverluste untersucht werden. Bei speziellen Konstruktionen und Lastzustnden kçnnen weitere Bemessungsflle maßgebend werden. (3)P Der Berechnung eines vorgespannten Mauerwerksbauteils im Gebrauchszustand mssen folgende Annahmen zugrunde gelegt werden: – Ebenbleiben der Querschnitte im Mauerwerk; – die Spannungen sind proportional zu Dehnungen; – Zugspannungen im Mauerwerk werden begrenzt, um zu große Rissbreiten zu vermeiden und um die Dauerhaftigkeit des Spannstahls sicherzustellen; – die Vorspannkraft ist nach dem Eintreten aller Vorspannverluste konstant. Bei den Abstzen handelt es sich um allgemein gehaltene Anforderungen bzw. Grundlagen. (4) Wenn die Annahmen nach dem vorstehenden Absatz (3)P zugrunde gelegt werden, ist der Zustand der Gebrauchstauglichkeit als erfllt anzusehen, wenngleich ein zustzlicher Durchbiegungsnachweis erforderlich sein kann. Das bedeutet, dass keine weiteren Nachweise zu fhren sind, lediglich ein Durchbiegungsnachweis.
7.5
Eingefasste Mauerwerksbauteile
(1)P Eingefasste Mauerwerksbauteile drfen keine Biegerisse aufweisen und sich unter Gebrauchlasten nicht bermßig durchbiegen. (2)P Der Nachweis von eingefassten Mauerwerksbauteilen im Grenzzustand der Gebrauchs-
488
C Bemessung
tauglichkeit basiert auf den Annahmen fr unbewehrte Mauerwerksbauteile. Siehe vorhergehende, allgemeine Bemerkung zum eingefassten Mauerwerk.
7.6
Wnde unter Teilflchenlasten
8
Bauliche Durchbildung
8.1
Ausbildung von Mauerwerk
EN 1996-1-1 sagt in Abschn. 8.1.5 (1): „Lagerund Stoßfugen … sollten … nicht mehr als 15 mm dick sein. E DIN 1053-3 nennt in Abschn. 10.2 (1) als Obergrenze fr Fugen mit Bewehrung 20 mm. Der grçßere Wert ist aus deutscher Sicht erforderlich, um Lagerfugenbewehrung allseitig gut einbetten zu kçnnen, jedoch bestehen hinsichtlich der vertikalen berdeckung keine Unterschiede (s. unten).
8.2
Ausbildung der Bewehrung
8.2.1 Allgemeines (1)P Die Bewehrung muss so angeordnet werden, dass sie im Verbund mit dem Mauerwerk wirkt. (2)P Sofern bei der Berechnung eine gelenkige Lagerung angenommen worden ist, muss eine mçgliche Einspannung im Mauerwerk bercksichtigt werden. Beide Abstze beinhalten – wie so manch andere vorangestellte – eigentliche Selbstverstndlichkeiten. (3) Bei als Biegebalken berechnetem Mauerwerk sollte unabhngig davon, ob der Balken als durchlaufend oder gelenkig gelagert berechnet worden ist, bei ber dem Auflager durchgehendem Mauerwerk Bewehrung vorgesehen werden.
Dabei sollte im Mauerwerk oben mindestens 50 % der im Feld erforderlichen Zugbewehrung eingelegt und nach 8.2.5.1 verankert werden. In allen Fllen sollten mindestens 25 % der im Feld erforderlichen Bewehrung ber das Auflager hinausgehen und entsprechend verankert werden. Die Regelung erscheint sinnvoll, um Verformungsunvertrglichkeiten zu vermeiden. Die DIN 1053-3 geht nur von einfachen Bauteilen aus, sodass sie dazu keine Regelungen enthlt.
8.2.2 berdeckung der Bewehrung (1) Damit ein fester Verbund in den Lagerfugen zwischen Mçrtel und dem Bewehrungsstahl nach Tabelle 4.1 erzielt werden kann, gilt Folgendes: – Die Mindestmçrtelberdeckung, d. h. der Abstand zwischen dem Stahl und der Mauerwerksoberflche, sollte 15 mm betragen (siehe Bild 8.2); – die Mçrtelberdeckung in Lagerfugen oberund unterhalb der Bewehrung sollte fr Normal- und Leichtmçrtel so groß sein, dass die Dicke der Fugen mindestens 5 mm grçßer als der Bewehrungsdurchmesser ist. Anmerkung: Wenn in einer oder beiden Lagerflchen des Steines eine Nut zur Aufnahme der Bewehrung vorgesehen wird, kann die Mindestberdeckung auch bei dnneren Fugen sichergestellt werden. In E DIN 1053-3 [7] wird eine berdeckung von mindestens 30 mm seitlich gefordert (s. dort 9.4.4.1. Abs. (2)). Es erfolgt keine Begrenzung der Lagerfugendicke, wie etwa in E DIN 1053-3 [7], 10.2, Abs. (1) auf 20 mm. Wenn das Richtmaß der Lagerfuge dann der zweifache Stabdurchmesser sein soll, ergbe das eine berdeckung in der Lagerfuge von im Minimum 4–6 mm, was etwa den 5 mm nach EN 1996-1-1 entspricht. (2) Bei verfllten Zwischenrumen oder speziellen Verbundlçsungen sollte bei nach 4.3.3 (3) gewhltem Stahl die Mindestberdeckung durch Mçrtel oder Beton 20 mm oder so groß wie der Stabdurchmesser sein. Der grçßere der beiden Werte ist maßgebend.
Legende 1) fr Normal- und Leichtmçrtel
Bild 8.2. berdeckung der Bewehrung in Lagerfugen
In E DIN 1053-3 [7] wird der zweifache Stabdurchmesser gefordert (9.4.4.2 Abs. (3)). (3) Die Schnittenden von allen Bewehrungssthlen, außer denen aus nichtrostendem Stahl, sollten die gleiche Mindestberdeckung wie unge-
I Kommentierte Technische Regeln DIN EN 1996-1-1 – Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk
schtzte Bausthle in den entsprechenden Umgebungsbedingungen haben; alternative Schutzmaßnahmen sind mçglich.
8.2.3 Mindestbewehrung (1) Bei Bauteilen aus bewehrtem Mauerwerk, bei denen die Bewehrung einen Beitrag zur Querschnittstragfhigkeit leistet, sollte die Querschnittsflche der Hauptbewehrung nicht weniger als 0,05 % des wirksamen Mauerwerksquerschnitts betragen; dabei ist der Mauerwerksquerschnitt das Produkt aus der effektiven Breite und der Nutzhçhe des Bauteils. Hier ist der Vergleich mit den Regelungen nach E DIN 1053-3 [7] angebracht. Sie fordert den Mindestbewehrungsgrad (dort Tabelle 2) in Abhngigkeit von der Bewehrungsrichtung (horizontal, vertikal). Bei horizontaler Bewehrung wird zustzlich noch zwischen Wnden (0,03 %) und Trgern (0,05 %) unterschieden. Bei vertikaler Bewehrung wird ein Mindestgrad von 0,10 % gefordert. (2) Bei Wnden, bei denen Lagerfugenbewehrung zur Erhçhung der Tragfhigkeit bei horizontaler Belastung vorgesehen wird, sollte der Gesamtbewehrungsquerschnitt nicht weniger als 0,03 % der Bruttoquerschnittsflche der Wand (d. h. 0,015 % auf jeder Seite) betragen. (3) Bei Verwendung von Bewehrung zur Beschrnkung von Rissen und Erhçhung der Duktilitt sollte der Bewehrungsquerschnitt nicht weniger als 0,03 % der Bruttoquerschnittsflche der Wand betragen. E DIN 1053-3 [7] fordert in 9.4.1 bei wandartigen Trgern oberhalb der Feldbewehrung die sonst geforderte Mindestbewehrung (dort nach Tabelle 2) einzulegen. Bei Zwngungen wird ein Mindestbewehrungsgrad von 0,2 % zur Vermeidung von Rissen gefordert. (4) Bei bewehrten, zweischaligen Mauerwerksbauteilen, die nur in einer Richtung gespannt werden sollen und deren Zwischenrume mit Mçrtel oder Beton verfllt sind, sollte zur Spannungsverteilung im Allgemeinen eine Querbewehrung senkrecht zur Hauptbewehrung vorgesehen werden. Der Querschnitt der Querbewehrung sollte nicht weniger als 0,05 % der Bruttoquerschnittsflche des Bauteils, die sich aus dem Produkt aus Gesamtbreite und Nutzhçhe bestimmt, betragen. E DIN 1053-3 unterscheidet hier noch nach dem Bewehrungsgrad der Hauptbewehrung. Bei weni-
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ger als 0,5 % der Hauptbewehrung ist keine Querbewehrung erforderlich, Bei mehr als 0,6 % Hauptbewehrung sind 20 % derselben als Querbewehrung einzulegen. Die Angaben unterscheiden sich. (5) Ist Schubbewehrung in Bauteilen notwendig (siehe 6.7.3), sollte der Querschnitt der Schubbewehrung nicht weniger als 0,05 % der Bruttoquerschnittsflche des Bauteils, die sich aus dem Produkt aus der effektiven Breite und Nutzhçhe bestimmt, betragen.
8.2.4 Maße der Bewehrung (1)P Die Bewehrung darf nur so groß sein, dass sie einwandfrei in den Mçrtel oder Fllbeton eingebettet werden kann. Der Absatz beinhaltet eine Selbstverstndlichkeit. (2) Bewehrungsstbe mssen einen Mindestdurchmesser von 5 mm aufweisen. Der Mindestdurchmesser nach E DIN 1053-3 [7] ist 6 mm. (3)P Die maximale Grçße des Bewehrungsstahles sollte so gewhlt werden, dass die in 8.2.5 angegebenen Verbundspannungen nicht berschritten werden und dass die Beton- bzw. Mçrtelberdeckung nach 8.2.2 eingehalten wird. Die E DIN 1053-3 macht hier differenziertere Vorgaben. In Lagerfugen wird die Bewehrung auf 8 mm, bei Aussparungen auf 14 mm begrenzt. Stbe mit mehr als 14 mm Durchmesser sind nur in betonverfllten Aussparungen zulssig.
8.2.5 Verankerung und Stçße 8.2.5.1 Verankerung der Zug- und Druckbewehrung (1)P Die Bewehrung muss eine gengende Verankerungslnge aufweisen, so dass ihre Krfte in den Mçrtel oder Fllbeton eingeleitet werden und eine Lngsrissbildung oder ein Abplatzen des Mauerwerks ausgeschlossen ist. (2) Verankerung kann durch gerade Stabenden, Haken, Winkelhaken oder Schlaufen vorgenommen werden (siehe Bild 8.3). Alternativ kann die Kraftbertragung durch geeignete Ankerkçrper erfolgen; die Verankerung ist dabei anhand von Versuchen nachzuweisen.
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C Bemessung
Bild 8.3. Verankerungsdetails
(3) Verankerungen mit geraden Stabenden oder Winkelhaken (siehe Bild 8.3 a) und b)) sollten nicht zur Verankerung von glattem Stahl mit einem Durchmesser ber 8 mm verwendet werden. Haken, Winkelhaken oder Schlaufen sollten nicht zur Verankerung von auf Druck beanspruchtem Stahl verwendet werden. (4) Die erforderliche Verankerungslnge eines Stabes lb sollte – unter Annahme konstanter Verbundspannung – errechnet werden aus: lb ¼
˘ fyd 4 fbod
(8.1)
Dabei ist ˘ fyd fbod
der effektive Durchmesser des Bewehrungsstahls; der Bemessungswert der Stahlfestigkeit nach 2.4.1 und 3.4.2; der Bemessungswert der Verbundfestigkeit der Bewehrung – je nach Fall – nach Tabelle 3.5 oder 3.6 und 3.6.4 und 2.4.1.
In der Gl. (8.1) ist in der Originalfassung und der deutschen Ausgabe ein Fehler enthalten, und zwar ist der Teilsicherheitsbeiwert fr das Material (zur Belegung der Verbundfestigkeit) bereits im Bemessungswert der Verbundfestigkeit enthalten. Die Regelung entspricht der des Stahlbetonbaus (vgl. [10, 11] sowie [29], S. 196 ff). E DIN 1053-3 [7] nimmt im Abschnitt 7.6.1 auf die Stahlbeton-
regelungen Bezug, wobei jedoch die Verbundfestigkeiten nach der Mauerwerksnorm zu verwenden sind. (5) Fr Stabenden mit Haken, Winkelhaken und Schlaufen (siehe Bild 8.3 b), c) und d)) darf die Verankerungslnge bei auf Zug beanspruchten Stben auf 0,7 lb verringert werden. Diese Regelung entspricht ebenfalls der des Stahlbetonbaus (s. o.). (6) Bei Verwendung von Bewehrung mit einem grçßeren Querschnitt als nach der Berechnung erforderlich, darf die Verankerungslnge proportional verringert werden, wenn: (i) bei einem auf Zug beanspruchten Stab die Verankerungslnge nicht kleiner ist als der grçßere Wert von – 0,3 lb oder – dem 10fachen des Stabdurchmessers oder – 100 mm. (ii) bei einem auf Druck beanspruchten Stab die Verankerungslnge nicht kleiner ist als der grçßere Wert von – 0,6 lb oder – dem 10fachen des Stabdurchmessers oder – 100 mm. Die Regelungen entsprechen denen des Stahlbetonbaus (s. o. und [29] S. 197).
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(7) Bei der Verankerung von Bewehrungsstben sollte ber die Verankerungslnge eine gleichmßig verteilte Querbewehrung vorgesehen werden, von der mindestens ein Stab im Bereich einer gebogenen Verankerung (siehe Bild 8.3 (b), (c) und (d)) liegen sollte. Die gesamte Mindestquerbewehrung sollte nicht weniger als 25 % der Querschnittsflche eines verankerten Bewehrungsstabes betragen. Die Querbewehrung soll der Aufnahme der auftretenden Querzugspannungen dienen. (8) Bei Verwendung von vorgefertigter Lagerfugenbewehrung sollte die Verankerungslnge mit Hilfe der charakteristischen Verbundfestigkeit, ermittelt anhand von Versuchen nach EN 846-2, bestimmt werden. Hier steht die europische Vorgehensweise wieder im Konflikt mit den deutschen Regelungen zur Verwendbarkeit von Bauprodukten.
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Abstand zwischen den gestoßenen Stben in Querrichtung kleiner als das 10fache des Stabdurchmessers ist oder die Beton- oder Mçrtelberdeckung weniger als das 5fache des Stabdurchmessers betrgt. (4) Die Bewehrungsstçße sollten nicht an Stellen mit hoher Beanspruchung oder an Stellen mit nderung der Querschnittsabmessungen, z. B. bei einem Wechsel der Wanddicke, angeordnet werden. Der lichte Abstand zwischen zwei gestoßenen Stben sollte nicht kleiner als das 2fache des Stabdurchmessers oder 20 mm sein. Der grçßere der beiden Werte ist maßgebend. Die Regelung entspricht der des Stahlbetonbaus (vgl. [10, 11] sowie [29], S. 204 ff). (5) Bei Verwendung von vorgefertigter Lagerfugenbewehrung sollte die Stoßlnge mit Hilfe der charakteristischen Verbundfestigkeit anhand von Versuchen nach EN 846-2 bestimmt werden. Siehe Kommentar zu Abs. (8) im vorhergehenden Abschnitt 8.2.5.2.
8.2.5.2 Bewehrungsstçße von Zug- und Druckbewehrung (1)P Die bergreifungslnge sollte so lang sein, dass die Bemessungskrfte bertragen werden kçnnen. (2) Die bergreifungslnge von zwei Bewehrungssthlen sollte nach 8.2.5.1 ermittelt werden. Dabei wird der dnnere der beiden Stbe zu Grunde gelegt. (3) Die bergreifungslnge zwischen zwei Bewehrungsstben sollte sein: – lb bei auf Druck und auf Zug beanspruchten Bewehrungsstben, wenn weniger als 30 % der Stbe im Querschnitt gestoßen sind und wenn der lichte Abstand zwischen den gestoßenen Stben in Querrichtung nicht kleiner als das 10fache des Stabdurchmessers ist und die Beton- oder Mçrtelberdeckung nicht weniger als das 5fache des Stabdurchmessers betrgt. – 1,4 lb bei auf Zug beanspruchten Bewehrungsstben, wenn entweder 30 % oder mehr der Stbe im Querschnitt gestoßen sind oder der lichte Abstand zwischen den gestoßenen Stben in Querrichtung kleiner als das 10fache des Stabdurchmessers ist oder die Beton- oder Mçrtelberdeckung weniger als das 5fache des Stabdurchmessers betrgt. – 2 lb bei auf Zug beanspruchten Bewehrungsstben, wenn sowohl 30 % oder mehr der Stbe im Querschnitt gestoßen sind und der lichte
8.2.5.3 Verankerung der Schubbewehrung (1) Die Verankerung der Schubbewehrung einschließlich der Bgel sollte, wenn mçglich, durch Haken oder Winkelhaken (siehe Bild 8.3 b) und c)) mit einem Lngsstab der Bewehrung innerhalb des Hakens oder Winkelhakens erreicht werden. (2) Die Verankerung ist als gegeben anzusehen, wenn sich an die Krmmung eines Hakens ein gerades Stck anschließt, dessen Lnge das 5fache des Stabdurchmessers oder 50 mm betrgt. Der grçßere der beiden Werte ist maßgebend. Bei einem Winkelhaken ist die Verankerung gegeben, wenn sich an die Krmmung ein gerades Stck mit einer Lnge des 10fachen Stabdurchmessers oder 70 mm anschließt. Der grçßere der beiden Werte ist maßgebend. Die Regelungen entsprechen denen des Stahlbetonbaus (vgl. [11] Abschn. 8). 8.2.5.4 Endverankerung der Lngszugbewehrung (1) Bei biegebeanspruchten Bauteilen sollte außer bei Endauflagern jeder Bewehrungsstab von der Stelle an, an der er statisch nicht mehr erforderlich ist, auf eine Lnge von gleich der Nutzhçhe des Bauteils oder dem 12fachen Stabdurchmesser verankert werden. Der grçßere der beiden
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C Bemessung
Legende 1) 10 ˘ oder 70 mm, der grçßere Wert ist maßgebend
Legende 2) 5 ˘ oder 50 mm, der grçßere Wert ist maßgebend
a) mit Winkelhaken
b) mit Haken
Bild 8.4. Verankerung der Schubbewehrung
Werte ist maßgebend. Die Stelle, ab der die Bewehrung statisch nicht mehr erforderlich ist, befindet sich dort, wo unter Bercksichtigung nur der durchlaufenden Stbe das aufnehmbare Bemessungsmoment gleich dem aufzunehmenden Bemessungsmoment ist. Die Bewehrung sollte jedoch nicht in der Zugzone enden, wenn nicht mindestens eine der folgenden Bedingungen bei allen mçglichen Lastfllen erfllt ist: – die Bewehrungsstbe gehen mindestens ber die statisch erforderliche Verankerungslnge hinaus; – die aufnehmbare Schubkraft an der Stelle, an der die Bewehrung endet, ist doppelt so groß wie die an dieser Stelle aufzunehmende Schubkraft; – die durchlaufenden Bewehrungsstbe haben an der Stelle, an der die Bewehrung endet, den doppelten Querschnitt, wie er zur Aufnahme des Biegemomentes erforderlich ist. (2) Bei biegebeanspruchten Bauteilen mit keiner oder nur geringer Endeinspannung sollte mindestens 25 % der in Feldmitte erforderlichen Zugbewehrung bis zum Auflager durchgefhrt werden. Diese Bewehrung kann nach 8.2.5.1 oder wie folgt verankert werden: – mit einer wirksamen Verankerungslnge gleich dem 12fachen des Stabdurchmessers bis ber die Auflagermitte, wenn kein Winkelhaken oder Haken vor der Auflagermitte beginnt, oder – mit einer wirksamen Verankerungslnge gleich dem 12fachen des Stabdurchmessers zuzglich d/2 vom Auflagerrand und wenn kein Winkelhaken vor d/2 innerhalb des Auflagerrandes beginnt. Dabei ist d die Nutzhçhe des Bauteils.
(3) Wenn der Abstand des Auflagerrandes vom nchstgelegenen Rand einer Last kleiner als das Doppelte der Nutzhçhe ist, sollte die gesamte Hauptbewehrung in einem auf Biegung beanspruchten Bauteil bis zum Auflager durchgehen und mit dem 20fachen des Stabdurchmessers verankert werden. Die Regelungen lehnen sich an den Stahlbetonbau ([11] u. [10], S. 128 ff) an, sind jedoch vereinfacht worden.
8.2.6 Umschließung der Druckbewehrung (1)P Auf Druck beanspruchte Stbe mssen seitlich gehalten werden, um çrtliches Ausknicken zu verhindern. (2) In Bauteilen mit einem Lngsbewehrungsquerschnitt von mehr als 0,25 % des Mauerwerksquerschnitts (einschließlich des Fllbetonquerschnitts), bei denen mehr als 25 % der aufnehmbaren Bemessungsnormalkraft ausgenutzt werden, sollten Bgel um die Lngsbewehrung angeordnet werden. (3) Wenn Bgel erforderlich sind, sollte ihr Durchmesser nicht kleiner als 4 mm oder 1/4 des grçßten Durchmessers der Lngsstbe sein. Der grçßere der beiden Werte ist maßgebend. Der Abstand der Bgel sollte den kleinsten der folgenden Werte nicht berschreiten: – die kleinste Querabmessung der Wand; – 300 mm; – das 12fache des Durchmessers der Hauptbewehrung. (4) Vertikale Eckstbe sollten von jedem der Bgel umschlossen sein. Dabei sollte der Winkel zwischen den beiden Schenkeln der Bgel hçchs-
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tens 135 betragen. Innen liegende Vertikalstbe brauchen nur von jedem zweiten Bgel umschlossen zu werden. Die Regelungen lehnen sich an den Stahlbetonbau ([10, 11]) an.
8.2.7 Abstand der Bewehrung (1)P Der Abstand der Bewehrung muss groß genug sein, um den Fllbeton oder Mçrtel einbringen und verdichten zu kçnnen. (2) Der lichte Abstand zwischen parallel nebeneinander liegender Bewehrung sollte nicht kleiner als das Grçßtkorn zuzglich 5 mm oder als der Stabdurchmesser bzw. als 10 mm sein. Der grçßere der Werte ist maßgebend. (3) Der Abstand der Zugbewehrung sollte nicht grçßer als 600 mm sein (4) Wenn die Hauptbewehrung in Kanlen oder in Aussparungen von Hohlblocksteinen bzw. in schmalen gemauerten Taschen konzentriert ist, sollte die Gesamtflche der Hauptbewehrung nicht grçßer als 4 % des Bruttoquerschnitts des Fllbetons oder -mçrtels der Kanle oder Taschen sein. Bei Stçßen sollte er nicht mehr als 8 % betragen. (5) Wenn ein grçßerer Abstand fr die in den Aussparungen angeordnete Hauptbewehrung als nach (3) gefordert ist, sollten die Flansche des bewehrten Querschnittes nach 6.6.3 begrenzt werden und der Abstand darf bis 1,5 m betragen. (6) Wo Schubbewehrung erforderlich ist, sollte der Bgelabstand nicht grçßer als das 0,75fache der Nutzhçhe des Bauteils oder 300 mm betragen. Der kleinere Wert ist maßgebend. (7) Die in den Lagerfugen eingelegte vorgefertigte Lagerfugenbewehrung sollte einen Schwerpunktsabstand von nicht mehr als 600 mm aufweisen. Die Regelungen lehnen sich an den Stahlbetonbau ([10, 11]) an und enthalten weitere, spezifische Festlegungen.
8.3
Details zur Vorspannung
(1) Die Ausbildung des Spannstahlzubehçrs sollte EN 1992-1-1 entsprechen. Aufgrund der geringen Festlegungsdichte bei vorgespanntem Mauerwerk ist der Verweis ausreichend und sinnvoll.
8.4
493
Eingefasstes Mauerwerk
(1)P Eingefasste Mauerwerkswnde sind so zwischen vertikal und horizontal verlaufenden bewehrten Baugliedern aus Stahlbeton oder Mauerwerk anzuordnen, dass sie als ein gemeinsames Bauteil unter gegebener Beanspruchung wirken. (2)P Einfassungen am Kopf und an den Seiten drfen erst nach Herstellung des Mauerwerks betoniert werden, so dass sie ausreichend miteinander verbunden sind. (3) Einfassende Bauteile sollten in jeder Deckenebene und jeder Wandkreuzung und an beiden Rndern von ffnungen mit einer Flche > 1,5 m2 angeordnet werden. Zustzliche einfassende Bauteile kçnnen erforderlich werden, damit der grçßte Abstand sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung nicht mehr als 4,0 m betrgt. (4) Einfassende Bauteile sollten einen Querschnitt von mindestens 0,02 m2 mit einem Mindestmaß von 150 mm in Wandebene aufweisen und eine Lngsbewehrung mit einem Querschnitt von mindestens 0,8 % des Querschnitts des einfassenden Bauteils, aber nicht weniger als 200 mm2, beinhalten. Bgel sind mit einem Mindestdurchmesser von ‡ 6 mm und einem Grçßtabstand von 300 mm anzuordnen. Fr die Ausbildung der Bewehrung gilt 8.2. (5) In eingefasstem Mauerwerk, bei dem Steine der Gruppe 1 und Gruppe 2 verwendet werden, sollten die an das eingefasste Bauteil angrenzenden Steine eine Verzahnung mit dem berbindemaß nach den Regeln fr den Mauerwerksverband nach 8.1.4 aufweisen. Die Regelungsdichte zu eingefasstem Mauerwerk ist relativ gering, sodass ein sinnvoller Einsatz eigentlich nur mit weiteren nationalen Festlegungen mçglich ist. Das kçnnen Dokumente jeglicher Art sein, die nicht im Widerspruch zum Eurocode stehen.
8.5
Wandanschlsse
8.6
Schlitze und Aussparungen in Wnden
8.7
Feuchtsperrschichten
8.8
Temperatur- und Langzeitverformung
9
Ausfhrung
494
C Bemessung
Anhang A – Anhang I
schafft damit Voraussetzungen fr eine breitere Anwendung des bewehrten Mauerwerks auch in Deutschland.
Anhang J (informativ) Bewehrte Mauerwerksbauteile unter Schubbeanspruchung: Vergrçßerungsfaktor fvd (1) Im Fall von Wnden oder Balken, bei denen die Hauptbewehrung in Aussparungen, Kanlen oder Zwischenrumen liegt, die mit Fllbeton nach 3.3 ausgefllt sind, darf der Wert fvd fr die Berechnung von VRd1 aus der folgenden Gleichung berechnet werden: ð0; 35 þ 17; 5 rÞ gM
fvd ¼
vorausgesetzt, dass fvd nicht grçßer als Dabei ist r ¼ As b d gM
As bd
(J.1) 0; 7 ist. gM (J.2)
die Querschnittsflche der Hauptbewehrung; die Breite des Querschnitts; die Nutzhçhe; der Teilsicherheitsbeiwert fr das Mauerwerk.
(2) Fr gelenkig gelagerte bewehrte Balken oder eingespannte Sttzwnde, bei denen das Verhltnis des Schubbereiches av zur Nutzhçhe d (Schubschlankheit) kleiner gleich sechs ist, darf fvd um den Faktor c erhçht werden. Dabei ist: h av i (J.3) c ¼ 2; 5 0; 25 d vorausgesetzt, dass fvd nicht grçßer als 1,75/gM N/mm2 ist. Der Verhltniswert av wird ermittelt aus dem maximalen Biegemoment im Querschnitt dividiert durch die maximale Querkraft im Querschnitt. Hierzu liegen von deutscher Seite keine Erfahrungen vor, sodass nicht die Absicht besteht, diesen informativen Anhang zu einem normativen zu machen.
Zusammenfassung, Ausblick Mit dem berarbeiteten Eurocode 6, Teil 1-1 liegt eine europische Norm vor, die zuknftig eine sehr einfache Bemessung von bewehrtem Mauerwerk gestatten wird und die einige der strengen Restriktionen der DIN 1053-3 aufhebt. Sie
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II
497
Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 und DIN 1053-13 mit Kommentaren Wolfram Jger und Stephan Reichel, Dresden
Vorbemerkungen Schon vor mehreren Jahren ist beschlossen worden, nach der mit DIN 1053-100 [1] erfolgten Umstellung der Bemessung auf das Teilsicherheitskonzept eine generelle berarbeitung der deutschen Mauerwerksnorm vorzunehmen. Mit dieser berarbeitung soll die Chance genutzt werden, einen fundierten, europisch orientierten Standpunkt zum EC 6 zu beziehen und sich diesem auch formal anzunhern. Da die DIN 1053-100 nur die Bemessung behandelt, muss nach wie vor fr die Ausfhrung und Konstruktion die DIN 1053-1:1996-11 [2] herangezogen werden, was insgesamt kein befriedigender Zustand ist. Dieser soll mit der generellen berarbeitung beseitigt werden. Die frhere Norm DIN 1053-1:1996-11 wurde daher vom Normenausschuss Bauwesen (NABau), Fachbereich 06 „Mauerwerksbau“, Arbeitsausschuss 06.30.00 „Rezept- und Ingenieurmauerwerk“, auf der Grundlage des Eurocode 6 berarbeitet und neu strukturiert. Gegenber der Ausgabe November 1996 wurden einige grundstzliche nderungen vorgenommen. Dazu zhlen der bergang auf das semiprobabilistische Sicherheitskonzept, Bezug auf charakteristische Werte der Festigkeiten, die Integration von neuen sachlichen Erkenntnissen und redaktionellen nderungen sowie eine inhaltliche Neugliederung. Vor dem Hintergrund der Aktualisierung und Zusammenfhrung von Bemessung und Ausfhrung sowie einer formalen Anpassung an die europische Norm wurde beschlossen, das vereinfachte Nachweisverfahren, das genauere Nachweisverfahren, die Konstruktion und Ausfhrung sowie die Natursteine in gesonderten Teilen zu behandeln. Da im Gegensatz zum Eurocode in der deutschen Normung keine Unterteilung in Teil 1-1, Teil 1-2 usw. zulssig ist, mussten den Normentwrfen ganzzahlige Nummern zugeordnet werden. Die Normenreihe DIN 1053 „Mauerwerk“ wird dann zuknftig die folgenden Teile umfassen:
Teil 3: Bewehrtes Mauerwerk [3] Teil 4: Fertigbauteile [4] Teil 11: Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk [5] Teil 12: Konstruktion und Ausfhrung von unbewehrtem Mauerwerk [6] Teil 13: Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk [7] Teil 14: Bemessung und Ausfhrung von Mauerwerk aus Natursteinen [8] Die Teile 11 und 13 beinhalten die Bemessung von unbewehrtem Mauerwerk und sind aus diesem Grunde hier als Entwurf abgedruckt und kommentiert. Das vereinfachte Nachweisverfahren ist in der Normenreihe DIN 1053 dem genaueren Verfahren vorangestellt, womit der Wichtigkeit in der baupraktischen Anwendung Rechnung getragen wird. Der Teil 14 „Natursteine“ umfasst die bisherigen Festlegungen aus DIN 1053-1 und DIN 1053-100 zu Natursteinmauerwerk. Mauerwerk aus großformatigen Elementen, ursprnglich als DIN 1053-5 [9] geplant, wurde in die neuen Normteile 11 bis 13 integriert. Derzeit liegen dem Normenausschuss „Rezeptund Ingenieurmauerwerk“ fr alle vier genannten Teile entsprechende Textentwrfe vor, die in den jeweiligen Unterausschssen beraten worden sind. Die abschließende Behandlung im Arbeitsausschuss stand zum Zeitpunkt des Redaktionsschlusses noch aus, sodass der Abdruck noch kein abschließendes Ergebnis darstellt. Der hier vorgestellte Stand entspricht dem vom August 2008. Die Verçffentlichung erfolgt, um die Fachwelt zu informieren und ihr die Mçglichkeit zur rechtzeitigen Stellungnahme zu geben. Die hier kommentierten Entwrfe sind noch nicht anwendbar. Nachfolgend sind die Textpassagen mit den zugehçrigen Formeln, so wie sie spter einmal in der Norm erscheinen werden, abgedruckt. Erluterungen aus der Sicht der Autoren sind grau hinterlegt. Sie erscheinen spter nicht in der Norm.
498
C Bemessung
Entwurf DIN 1053-11 – Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk Vorwort Diese Norm wurde vom Normenausschuss Bauwesen (NABau), Fachbereich 06 „Mauerwerksbau“, Arbeitsausschuss 06.30.00 „Rezept- und Ingenieurmauerwerk“, erarbeitet. Diese Norm ist Teil von DIN 1053 „Mauerwerk“, die die folgenden Teile umfasst: Teil 3: Bewehrtes Mauerwerk Teil 4: Fertigbauteile Teil 11: Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk Teil 12: Konstruktion und Ausfhrung von unbewehrtem Mauerwerk Teil 13: Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk Teil 14: Bemessung und Ausfhrung von Mauerwerk aus Natursteinen DIN 1053-11 enthlt Regelungen und Anforderungen fr die Berechnung und Bemessung von Mauerwerksbauten mit vereinfachten Verfahren. Siehe hierzu die Ausfhrungen in den Vorbemerkungen.
nderungen Die frhere Norm DIN 1053-1:1996-11 wurde auf der Grundlage des Eurocode 6 grundlegend berarbeitet und neu strukturiert. Gegenber der Ausgabe November 1996 wurden folgende grundstzliche nderungen vorgenommen: a) bergang auf das semiprobabilistische Sicherheitskonzept b) Bezug auf charakteristische Werte der Festigkeiten c) Weiterer Inhalt sachlich und redaktionell neueren Erkenntnissen angepasst d) Inhaltlich neu gegliedert Der bergang auf das semiprobabilistische Sicherheitskonzept ist bereits mit DIN 1053-100 erfolgt, jedoch bezog sich die Norm nur auf die Bemessung. Mit der berarbeitung erfolgt die Umstellung im Rahmen der Bemessung, Konstruktion und Ausfhrung. Sie impliziert den bergang auf Festigkeiten ohne Bercksichtigung zustzlicher Einflsse, wie es bei dem
Grundwert der zulssigen Spannung so der Fall war. Deutschland gleicht sich damit an die in Europa bliche Vorgehensweise an. Sachliche und redaktionelle berarbeitungen beziehen sich auf die Aktualisierung des Standes der Technik und Formulierungen sowie Inhalte, die inzwischen berholt sind oder in der Anwendung nicht eindeutig waren. Die Neugliederung gleicht sich an den EC 6 [11 – 14] an. Allerdings nicht von der Reihenfolge der Nummerierung her. Es erschien sinnvoller, den am meisten bençtigten Teil mit der niedrigsten Nummer zu versehen, danach die Konstruktion und Ausfhrung, das genauere Verfahren und schließlich den Teil zu dem Natursteinmauerwerk folgen zu lassen.
Frhere Ausgaben DIN 4156:1943-05; DIN 1053:1937-02; 1952-12; 1962-11; DIN 1053-1:1974-11, 1990-02, 1996-11; DIN 1053-100:2007-09
1
Allgemeines
1.1
Anwendungsbereich von Teil 11 der DIN 1053
(1) Diese Norm gilt fr die Berechnung und Bemessung von Mauerwerk aus knstlichen Steinen nach dem vereinfachten Verfahren. Sie enthlt auch generelle Festlegungen fr Mauerwerk. (2) Fr Bauteile, Konstruktionsdetails und Ausfhrung gilt DIN 1053-12. (3) Bei der Wahl der Bauteile sind auch die Funktionen der Wnde hinsichtlich des Wrme-, Schall-, Brand- und Feuchteschutzes zu beachten. (4) Es drfen nur Baustoffe verwendet werden, die den in dieser Norm genannten Normen entsprechen. (5) Innerhalb eines Bauwerkes drfen einzelne Bauteile entweder nach dem vereinfachten oder nach dem genaueren Verfahren berechnet und bemessen werden. Der Abschnitt wurde fast vollstndig von DIN 1053-100:2007-09, Abschn. 1 bernommen. Einziger Unterschied ist die Beschrnkung des Gel-
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
tungsbereichs auf knstliche Steine. Die natrlichen Steine werden separat in DIN 1053-14 geregelt. Als Baustoffe drfen nur solche verwendet werden, die den Anforderungen der europischen Produktnormen sowie den deutschen Anwendungsnormen und den Restnormen entsprechen (auf eine Auffhrung wird hier verzichtet, vgl. hierzu Schubert [15] und Riechers [16]). Der Absatz (5) wurde klarer formuliert. Es ist mçglich – sofern z. B. ein Nachweis nach dem vereinfachten Verfahren nicht gelingt – das Bauteil auch nach dem genaueren Verfahren nachzuweisen. Dabei sind jedoch die ausfhrlichen Lastfallkombinationen zu verwenden, die vereinfachten treffen in diesem Fall nicht mehr zu.
1.2
Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens
(1) Der Nachweis der Standsicherheit darf mit dem vereinfachen Verfahren gefhrt werden, wenn die folgenden und die in Tabelle 1 enthaltenen Voraussetzungen erfllt sind: • Gebudehçhe ber Gelnde nicht mehr als 20 m; als Gebudehçhe darf bei geneigten Dchern das Mittel von First- und Traufhçhe gelten. • Sttzweite der aufliegenden Decken l £ 6,0 m, sofern nicht die Biegemomente aus dem Deckendrehwinkel durch konstruktive Maßnahmen, z. B. Zentrierleisten, begrenzt werden; bei zweiachsig gespannten Decken ist fr l die krzere der beiden Sttzweiten einzusetzen. (2) Beim vereinfachten Verfahren brauchen bestimmte Beanspruchungen, z. B. Biegemomente aus Deckeneinspannungen, ungewollte Exzentrizitten beim Knicknachweis, Wind auf Außenwnde nicht nachgewiesen zu werden, da sie im Sicherheitsabstand, der dem Nachweisverfahren zugrunde liegt, oder durch konstruktive Regeln und Grenzen bercksichtigt sind. Die Abstze (1) und (2) entsprechen bis hierhin den Ausfhrungen in DIN 1053-100:2007-09, Abschn. 8.1. Es ist vorausgesetzt, dass in halber Geschosshçhe der Wand nur Biegemomente aus der Deckeneinspannung und aus Windlasten auftreten.
499
Die Untersuchungen, die dem vereinfachten Verfahren zugrunde liegen, setzen das voraus. Damit werden in den Geschossen ber dem Keller weitere Biegeeinflsse ausgeschaltet. Treten sie auf, ist nach dem genaueren Verfahren nachzuweisen. Die Voraussetzung entspricht der bisherigen. (3) Greifen grçßere horizontale Lasten an oder werden vertikale Lasten mit grçßerer planmßiger Exzentrizitt eingeleitet, so ist der Nachweis nach DIN 1053-13 zu fhren. Ein Versatz der Wandachsen infolge einer nderung der Wanddicken gilt dann nicht als grçßere Exzentrizitt, wenn der Querschnitt der dickeren tragenden Wand den Querschnitt der dnneren tragenden Wand umschreibt. Der Inhalt gibt die bisherigen Regelungen wieder. Derartige Einflsse sind im vereinfachten Verfahren nicht erfasst. Wie im Gltigkeitsbereich bereits erwhnt, kann auch der Nachweis einzelner Bauteile nach dem genaueren Verfahren erfolgen, allerdings dann auch mit den Einwirkungskombinationen nach DIN 1055-100 [17], welche die zustzlichen Lasteintragungen bercksichtigen. (4) Der Einfluss der Windlast senkrecht zur Wandebene darf gnzlich vernachlssigt werden, wenn die Bedingungen zur Anwendung vereinfachter Nachweisverfahren eingehalten sind und ausreichende horizontale Halterungen vorhanden sind. Als solche gelten z. B. Decken mit Scheibenwirkung oder statisch nachgewiesene Ringbalken im Abstand der zulssigen Wandhçhen. Die Formulierung entspricht der DIN 1053-100: 2007-09, Abschn. 8.3. In der jeweiligen Wand sind die Windlasteinflsse nach DIN 1055-4 bercksichtigt. Deren Ableitung im Bauwerk ist sicher gestellt, wenn diese ausreichend ausgesteift sind. (5) Das berbindemaß nach DIN 1053-12, Abschn. 3.4 und Bild 6 muss mind. 0,4 hst bzw. mind. 45 mm betragen. Das berbindemaß entspricht den Festlegungen aus DIN 1053-1:1996-11, Abschn. 9.3. In der DIN 1053-13 ist bei dem Querkraftnachweis die Bercksichtigung anderer berbindemaße mçglich. Das berbindemaß garantiert bei vertikaler Beanspruchung die ausreichende Querverteilung und Lastausbreitung. Es hat weiterhin Einfluss auf die Schubtragfhigkeit. (6) Die Deckenauflagertiefe a muss mindestens t/2, jedoch mehr als 100 mm betragen.
500
C Bemessung
Tabelle 1. Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Nachweisverfahrens Bauteil
Voraussetzungen Wanddicke
1
Innenwnde
3
Außenwnde und zweischalige Haustrennwnde
4
c)
Sttzweite
Nutzlast a)
hs
l m
p kN/m2
‡ 115 < 240
£ 2,75 m
£ 6,00
£5
£ 6,00
£3
‡ 115 b) < 150 b)
– £ 2,75 m
‡ 150 c) < 175 c)
5
‡ 175 < 240
6
‡ 240
b)
aufliegende Decke
t mm
‡ 240
2
a)
lichte Wandhçhe
£5 £ 12 t
Einschließlich Zuschlag fr nicht tragende innere Trennwnde. Als einschalige Außenwand nur bei eingeschossigen Garagen und vergleichbaren Bauwerken, die nicht zum dauernden Aufenthalt von Menschen vorgesehen sind. Als Tragschale zweischaliger Außenwnde und bei zweischaligen Haustrennwnden bis maximal zwei Vollgeschosse zuzglich ausgebautes Dachgeschoss; aussteifende Querwnde im Abstand £ 4,50 m bzw. Randabstand von einer ffnung £ 2,0 m. Bei charakteristischen Mauerwerksdruckfestigkeiten fk < 1,8 N/mm2 gilt zustzlich Fußnote b.
Eine direkte Vorgabe der Deckenmindestauflagertiefe war noch nicht in den Vorgngernormen enthalten. Sie hat sich in der Auseinandersetzung um die nicht vollstndig auf dem Wandquerschnitt aufliegenden Deckenplatten, die maximal mçglichen Exzentrizitten und die Schlitze und Aussparungen ergeben. Tabelle 1 entspricht Tabelle 2 aus DIN 1053-100:2007-09. Zur besseren bersicht wurde die Spalte mit der zulssigen Sttzweite mit aufgenommen.
1.4
1.3
1.4.2 Aussteifende Wnde
Normative Verweisungen
Diese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Aufgefhrt sind unter anderem die jeweiligen Produktnormen, die Stahlbetonnorm, die grundlegende Norm zum Sicherheitskonzept sowie die entsprechenden Produktnormen. Die Auflistung der Normen ist hier nicht mit abgedruckt. Bei den Produktnormen wird Bezug auf die europischen Standards sowie die deutschen Anwendungs- und die Restnormen genommen.
Begriffe
1.4.1 Tragende Wnde (1) Tragende Wnde sind berwiegend auf Druck beanspruchte, scheibenartige Bauteile zur Aufnahme vertikaler Lasten, z. B. Deckenlasten, sowie horizontaler Lasten, z. B. Windlasten. (2) Als „Kurze Wnde“ gelten Wnde oder Pfeiler, deren Querschnittsflchen kleiner als 1000 cm2 sind. (3) Gemauerte Querschnitte kleiner als 400 cm2 sind fr tragende Bauteile unzulssig.
(1) Aussteifende Wnde sind scheibenartige Bauteile zur Aussteifung des Gebudes. (2) Aussteifende Wnde tragen die horizontalen Krfte als Scheibe ab. (3) Aussteifende Wnde gelten stets auch als tragende Wnde.
1.4.3 Nichttragende Wnde (1) Nichttragende Wnde sind Bauteile, die berwiegend nur durch ihre Eigenlast beansprucht werden und auch nicht zum Nachweis
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
501
der Gebudeaussteifung oder der Knickaussteifung tragender Wnde herangezogen werden.
2
Grundlagen
2.1
Allgemeines
1.4.4 Ringanker
(1) Fr die Anwendung dieser Norm gilt das in DIN 1055-100 festgelegte Sicherheitskonzept. Die folgenden Abschnitte enthalten zustzliche bauartspezifische Festlegungen. Angaben zu den Einwirkungen enthalten die Normen der Reihe DIN 1055.
(1) Ringanker sind in Wandebene liegende horizontale Bauteile zur Aufnahme von Zugkrften, die in den Wnden infolge von ußeren Lasten oder von Verformungsunterschieden entstehen kçnnen.
1.4.5 Ringbalken (1) Ringbalken sind in Wandebene liegende horizontale Bauteile, die außer Zugkrften auch Biegemomente infolge von rechtwinklig zur Wandebene wirkenden Lasten aufnehmen kçnnen. Der Abschnitt 1.4 zu den Begriffen wurde aus DIN 1053-1:1996-11, Abschn. 2 entnommen und lediglich redaktionell umgestellt.
1.5
Formelzeichen
Der Abschnitt enthlt die Auflistung smtlicher im Normentext vorkommenden Formelzeichen in alphabetischer Reihenfolge, getrennt nach lateinischen und griechischen Buchstaben. Der Abschnitt ist in diesem Beitrag nicht mit abgedruckt, da die einzelnen Formelzeichen unter den Formeln nochmals erklrt sind.
1.6
Bautechnische Unterlagen
(1) Als bautechnische Unterlagen gelten insbesondere die Bauzeichnungen, der Nachweis der Standsicherheit und eine Baubeschreibung sowie etwaige Zulassungs- und Prfbescheide. (2) Fr die Beurteilung und Ausfhrung des Mauerwerks sind in den bautechnischen Unterlagen mindestens Angaben ber a) Wandaufbau und Mauerwerksart, b) Art, Rohdichteklasse und Druckfestigkeitsklasse der zu verwendenden Steine, c) Mçrtelart, Mçrtelgruppe, d) aussteifende Bauteile, Ringanker und Ringbalken, e) Schlitze und Aussparungen, f) Verankerungen der Wnde, g) verschiebliche Auflagerungen erforderlich. Entspricht DIN 1053-1:1996-11, Abschn. 3.
Bauartspezifische Festlegungen sind nach DIN 1055-100 [17] mçglich, was auch fr den Mauerwerksbau in dieser Norm genutzt werden soll. (2) Zur Sicherstellung einer ausreichenden Zuverlssigkeit ist das Tragwerk in den nach Abschnitt 2.3 definierten Grenzzustnden der Tragfhigkeit und Gebrauchstauglichkeit nachzuweisen sowie nach den konstruktiven Regeln in DIN 1053-12 auszubilden. Die Formulierung ist hier sehr allgemein gehalten. Im Mauerwerksbau geht man i. d. R. davon aus, dass der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit erfllt ist, sofern der Nachweis im Grenzzustand der Tragfhigkeit gelingt (vgl. Abschn. 2.4). Ausnahmen stellen beispielsweise die Festlegung der Gebudegrçße im Entwurfsstadium und Verformungsbetrachtungen in speziellen Fllen dar, wo durchaus berlegungen zur Gebrauchstauglichkeit vom Planenden anzustellen sind.
2.2
Bemessungswerte der Einwirkungen
(1) Die charakteristischen Werte der Einwirkungen sind der Normreihe DIN 1055 zu entnehmen. (2) Der Bemessungswert Fd der Einwirkungen ergibt sich aus den charakteristischen Werten und den Teilsicherheitsbeiwerten in Abhngigkeit der Bemessungssituation: Fd ¼ g F Fk
(1)
Dabei sind: gF Teilsicherheitsbeiwert der betrachteten Einwirkung Fk charakteristischer Wert der Einwirkung (3) Fr den Grenzzustand der Tragfhigkeit sind die in DIN 1055-100 fr bliche Hochbauten angegebenen Teilsicherheitsbeiwerte in Tabelle 2 aufgefhrt. (4) Bei Bauten des blichen Hochbaus kçnnen die vernderlichen Einwirkungen auf Decken nach DIN 1055-3 als gleichzeitig wirkend (d. h. die gleiche Einwirkung auf allen Feldern oder
502
C Bemessung
Tabelle 2. Teilsicherheitsbeiwerte fr die Einwirkungen auf Tragwerke im Grenzzustand der Tragfhigkeit Zeile
a)
Spalte
1
2
Auswirkung
Stndige Einwirkungen gG
Vernderliche Einwirkungen gQ a)
1
gnstig
1,0
0
2
ungnstig
1,35
1,5
siehe Absatz (4)
2.3.2 Grenzzustnde der Tragfhigkeit
keine Einwirkung, wenn dies maßgebend ist) angesehen werden. (5) Sofern Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit erforderlich werden, sind die Bemessungssituationen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit nach DIN 1055-100, Abschn. 10.3 definiert und die Kombinationsregeln in Abschn. 10.4 der DIN 1055-100 angegeben. Im Rahmen des vereinfachten Verfahrens hat dieser Passus wenig Bedeutung. Im genaueren Verfahren ist er jedoch wichtig, wenn der Randdehnungsnachweis gefhrt werden soll (s. genaueres Verfahren nach DIN 1053-13, Abschn. 7).
2.3
2.3.1 Bemessungswerte der Festigkeiten (1) Der Bemessungswert xd der Festigkeit ergibt sich aus xk gM
(1) Grenzzustnde der Tragfhigkeit sind diejenigen Zustnde, bei deren berschreitung rechnerisch der Einsturz oder andere Formen des Tragwerksversagens eintreten. (2) Grundlage des Tragwiderstandes sind die charakteristischen Festigkeiten als 5%-Fraktilwerte der Kurzzeitfestigkeit. Die Berechnung der Bemessungswerte erfolgt gem. 2.3.1 mit den Teilsicherheitsbeiwerten nach Tabelle 3. Im Gegensatz zu DIN 1053-100:2007-09 wird in Tabelle 3 vor allem im Hinblick auf die Brandbeanspruchung der Teilsicherheitsbeiwert auf Materialseite fr die außergewçhnliche Bemessungssituation auf 1,2 herabgesetzt. (3) Die Bercksichtigung der unterschiedlichen Teilsicherheitsbeiwerte bei Wnden und kurzen Wnden (Pfeiler) erfolgt ber den Faktor k0:
Bemessungswert des Tragwiderstands
xd ¼ h
land noch diskutiert. Im Vergleich zum Betonbau verluft die Prfung wesentlich langsamer, sodass ein Teil des Dauerstandeinflusses bereits in den Prfergebnissen enthalten ist. Fr darber hinausgehende Anteile gibt es keine ausreichenden Untersuchungen, sodass die bisherige Regelung mit h = 0,85 beibehalten werden muss. ber h lassen sich auch Modellunsicherheiten (Spannungsrechteck) bei der Bemessung erfassen.
(2)
Dabei sind:
k0 = 1,0
Tabelle 3. Teilsicherheitsbeiwerte fr die Bestimmung des Tragwiderstandes im Grenzzustand der Tragfhigkeit Zeile
xk charakteristischer Wert der Festigkeit h der Abminderungsbeiwert zur Bercksichtigung von Langzeitwirkungen gM der Teilsicherheitsbeiwert fr die Bestimmung des Tragwiderstandes. Der Abminderungsbeiwert h soll den Einfluss des Dauerstandverhaltens bercksichtigen, der nur beim Drucktragverhalten eine Rolle spielt. In Deutschland wurde dieser Einfluss in der Vergangenheit bereits in der Druckfestigkeit bercksichtigt (bis DIN 1053-1:1996-11 [2]). Im EC 6 [11] und in DIN 1053-100 [1] sind diese Einflsse nicht mehr in der Festigkeit enthalten. ber die Grçße und die Notwendigkeit wird in Deutsch-
allgemein fr Wnde und kurze Wnde
a)
Spalte
1
2
Bemessungssituation
Mauerwerk
gM a)
Verbund-, Zugund Druckwiderstand von Wandankern und Bndern gs
1
Stndige und vorbergehende Bemessungssituation
1,5 k0
2,5
2
Außergewçhnliche Bemessungssituation
1,2 k0
2,0
fr k0 siehe Absatz (3)
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
k0 = 1,25 fr kurze Wnde, die durch Schlitze oder Aussparungen geschwcht sind oder die aus getrennten Steinen mit einem Lochanteil von mehr als 35 % bestehen Die Abstze (2) und (3) entsprechen dem Abschn. 5.3 aus DIN 1053-100:2007-09. Die bisherige Unterscheidung zwischen dem Sicherheitsniveau bei Pfeilern und bei Wnden bzw. kurzen Wnden, in denen eine Lastumlagerung stattfinden kann, wurde entsprechend DIN 1053-100: 2007-09 beibehalten.
2.4
Grenzzustnde der Gebrauchstauglichkeit
(1) Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit entspricht den Bedingungen bei deren berschreitung die festgelegten Nutzungsanforderungen an ein Tragwerk oder ein Tragwerksteil nicht mehr erfllt sind. (2) Wenn die konstruktiven Regeln nach DIN 1053-12 und die in dieser Norm angegebenen Randbedingungen eingehalten werden, darf der Nachweis der Gebrauchstauglichkeit als erfllt angesehen werden. Es wird davon ausgegangen, dass bei regelgerechter Konstruktion und bei Einhaltung des Grenzzustands der Tragfhigkeit die Gebrauchstauglichkeit gegeben ist.
3
Baustoffe
3.1
Mauersteine
(1) Es drfen nur Mauersteine verwendet werden, die den folgenden Normen entsprechen: • Mauerziegel nach DIN EN 771-1 in Verbindung mit DIN V 20000-401 bzw. DIN V 105-100, • Kalksandsteine nach DIN EN 771-2 in Verbindung mit DIN V 20000-402 bzw. DIN V 106, • Leichtbetonsteine nach DIN EN 771-3 in Verbindung mit DIN V 20000-403 bzw. DIN V 18151-100, DIN V 18152-100 und DIN V 18153-100, • Porenbetonsteine nach DIN EN 771-4 in Verbindung mit DIN V 20000-404 bzw. DIN V 4165-100, Bei der Anwendung der europisch geregelten Mauerwerksprodukte sind die zugehçrigen An-
503
wendungs- und Restnormen zu beachten [15, 16]. Die Anwendungsnormen sollen die Transformation der in den europischen Normen festgelegten Anforderungen auf die national in Form der DIN 1053 blichen gewhrleisten. Die europischen Produktnormen regeln nicht alle bisher in Deutschland geregelten Anforderungen. Diese werden dann ber die Restnormen gestellt, sodass das bisher bliche Qualitts- und Sicherheitsniveau auch weiterhin gewhrleistet werden kann.
3.2
Mauermçrtel
3.2.1 Anforderungen (1) Es drfen nur Mauermçrtel verwendet werden, die DIN EN 998-2 zusammen mit DIN V 20000-412 bzw. DIN V 18580 entsprechen. Siehe hierzu den Kommentar zu Abschnitt 3.1. Zu beachten ist, dass Mçrtel, welche lediglich den Anforderungen nach der europischen Produktnorm entsprechen, nicht in dem Maße eingestuft werden kçnnen, wie das nach europischer Produktnorm mçglich wre, da zustzliche in der Restnorm gestellte Anforderungen nicht erfllt oder nicht nachgewiesen sind.
3.2.2 Anwendung Der Abschnitt entspricht den bisherigen Festlegungen in DIN 1053-1:1996-11, Abschn. 5.2.3. 3.2.2.1 Allgemeines (1) Mçrtel unterschiedlicher Arten und Gruppen drfen auf einer Baustelle nur dann gemeinsam vorgesehen werden, wenn sichergestellt ist, dass keine Verwechslung mçglich ist. Hier ist gegenber frheren Regelungen eine gewisse Lockerung vorgenommen worden. Unterschiedliche Mçrtel kçnnen eingesetzt werden, jedoch ist besonders auf den Ausschluss von Verwechslungen zu achten. 3.2.2.2 Normalmçrtel (NM) (1) Es gelten folgende Einschrnkungen: a) Mçrtelgruppe I: Nicht zulssig fr Gewçlbe und Kellermauerwerk, mit Ausnahme bei der Instandsetzung von altem Mauerwerk, das mit Mçrtel der Gruppe I gemauert ist.
504
C Bemessung
Nicht zulssig bei mehr als zwei Vollgeschossen und bei Wanddicken kleiner als 240 mm; dabei ist als Wanddicke bei zweischaligen Außenwnden die Dicke der Innenschale maßgebend. Nicht zulssig fr Vermauern der Außenschale nach DIN 1053-12. b) Mçrtelgruppen II und IIa: Keine Einschrnkung. c) Mçrtelgruppen III und IIIa: Nicht zulssig fr Vermauern der Außenschale nach DIN 1053-12. Abweichend davon darf MG III zum nachtrglichen Verfugen und fr diejenigen Bereiche von Außenschalen verwendet werden, die als bewehrtes Mauerwerk nach DIN 1053-3 ausgefhrt werden. 3.2.2.3 Leichtmçrtel (LM) (1) Es gelten folgende Einschrnkungen: Nicht zulssig fr Gewçlbe und der Witterung ausgesetztes Sichtmauerwerk (s. auch DIN 1053-12). 3.2.2.4 Dnnbettmçrtel (DM) (1) Es gelten folgende Einschrnkungen: Nicht zulssig fr Gewçlbe und fr Mauersteine mit Maßabweichungen der Hçhe von mehr als 1,0 mm (Anforderungen an Plansteine). Bedenken bestehen hier hinsichtlich der Maßabweichungen infolge der Gewçlbekrmmung, da diese sich mit dem Dnnbettmçrtel nicht mehr ausgleichen lassen.
3.3
Druckfestigkeit von Mauerwerk
(1) Die charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk fk kann in Abhngigkeit von Steinfestigkeitsklassen, Mçrtelarten und Mçrtelgruppen aus den Tabellen 4 bis 9 entnommen oder in Abhngigkeit von Art und Druckfestigkeit der Mauersteine und des Mauermçrtels mit den entsprechenden Rechenanstzen nach DIN 1053-13, Abschnitt 3.2 bestimmt werden. Die charakteristischen Druckfestigkeiten von Mauerwerk werden wie bisher in Tabellenform bereitgestellt. Im Gegensatz zu den Normen DIN 1053-1:1996-11 und DIN 1053-100:2007-09 sind die Werte fr die Festigkeit aktualisiert und nach Steinarten getrennt aufgefhrt. Die Aktualisierung wurde durch den Unterausschuss Baustoffe nach einer umfangreichen Auswertung von zahlreichen Versuchsergebnissen durchgefhrt. Die jetzigen Treppenkurven wur-
den an die 5 %-Quantilkurven angepasst und liegen fr Vollsteine z. T. erheblich ber den bisherigen Werten. Bei Lochsteinen mit Dnnbettmçrtel liegt die Kurve allerdings deutlich unter der alten Treppenkurve. Die hier dargestellten Tabellen stellen den Arbeitsstand von August 2008 dar, der sich noch in der Abstimmung befand. Die Werte sind daher noch nicht als endgltig zu betrachten. Tabelle 4. Charakteristische Druckfestigkeit fk von Kalksandstein-Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel Steinfestigkeitsklasse
Vollsteine
Lochsteine
2
–
–
4
–
2,4
6
–
3,5
8
–
4,4
10
–
5,4
12
10,6
6,3
16
12,4
8,0
20
14,1
9,7
28
17,1
–
Dnnbettmçrtel [N/mm2]
Tabelle 5. Charakteristische Druckfestigkeit fk von Leichtbeton-Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel Steinfestigkeitsklasse
Vollsteine
Lochsteine
Dnnbettmçrtel [N/mm2]
2
1,9
1,6
4
3,1
2,8
6
4,4
3,1
8
5,0
3,8
10
5,9
4,4
12
6,9
4,4
16
8,4
–
20
10,0
–
Tabelle 6. Charakteristische Druckfestigkeit fk von Porenbeton-Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel Steinfestigkeitsklasse
Vollsteine mit Dnnbettmçrtel
2
1,8
4
3,1
6
4,2
8
5,6
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
505
Tabelle 7. Charakteristische Druckfestigkeit fk von Kalksandstein-Mauerwerk mit Normalmçrtel Vollsteine mit Normalmçrtel Mçrtelgruppe
Steinfestigkeitsklasse
I
II
IIa
III
IIIa
II
IIa
III
IIIa
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
4
–
3,5
3,9
4,4
–
–
2,3
2,4
2,5
–
6
–
4,4
4,9
5,5
–
–
3,0
3,2
3,3
–
8
–
5,2
5,9
6,6
–
–
3,7
3,9
4,1
–
10
–
6,0
6,7
7,5
–
–
4,4
4,6
4,8
–
12
–
6,6
7,4
8,3
9,3
–
5,1
5,3
5,5
5,8
16
–
7,9
8,8
9,9
11,1
–
6,2
6,5
6,8
7,2
20
–
9,0
10,1
11,3
12,6
–
7,4
7,7
8,1
8,4
28
–
11,0
12,3
13,8
15,4
–
–
–
–
–
36
–
–
–
15,8
17,6
–
–
–
–
–
48
–
–
–
18,1
20,3
–
–
–
–
–
60
–
–
–
20,0
22,4
–
–
–
–
–
Steinfestigkeitsklasse 2
Tabelle 9. Charakteristische Druckfestigkeit fk von Mauerwerk mit Leichtmçrtel
Voll- und Lochsteine mit Normalmçrtel Mçrtelgruppe I
II
IIa
III
IIIa
0,9
1,6
1,6 (1,9) a)
–
–
4
1,3
2,2
2,5
2,8
–
6
1,6
2,8
3,1
3,8
–
8
1,9
3,1
3,8
4,4
–
10
2,2
3,4
4,4
5,0
–
12
2,5
3,8
5,0
5,6
6,0
16
2,8
4,4
5,5
6,6
7,7
20
3,1
5,0
6,0
7,5
9,4
28
–
5,6
7,2
9,4
11,0
36
–
–
–
11,0
48
–
–
–
12,5 b)
14,0 b)
–
b)
15,5 b)
60
b)
I
2
Tabelle 8. Charakteristische Druckfestigkeit fk von Leichtbeton- und Ziegelmauerwerk mit Normalmçrtel
a)
Lochsteine mit Normalmçrtel Mçrtelgruppe
–
–
14,0
Steinfestigkeitsklasse
a)
12,5 b)
fk = 1,9 N/mm2 bei Außenwnden mit Dicken ‡ 300 mm. Gilt jedoch nicht fr den Nachweis der Auflagerpressung. Die Werte fk ‡ 11,0 N/mm2 enthalten einen zustzlichen Sicherheitsbeiwert zwischen 1,0 und 1,17 wegen Gefahr von Sprçdbruch.
b)
c)
d)
Voll- und Lochsteine Leichtmçrtel LM 21
Leichtmçrtel LM 36
2
1,6 (1,3) a)
1,6 (1,3) a) (1,9) b)
4
2,2 (1,6)
c)
6
2,2
2,8
2,5 (2,2) d)
8
2,5
3,1
10
2,7
3,3
12
2,8
3,4
16
2,8
3,4
20
2,8
3,4
28
2,8
3,4
Fr Mauerwerk mit Mauerziegeln nach DIN V 105-100 bzw. DIN EN 771-1 in Verbindung mit DIN V 20000-401 gilt fk = 1,3 N/mm2. fk = 1,9 N/mm2 bei Außenwnden mit Dicken ‡ 300 mm. Gilt jedoch nicht fr den Nachweis der Auflagerpressung und fr den Fall der Fußnote a. Fr Kalksandsteine nach DIN V 106 bzw. DIN EN 771-2 in Verbindung mit DIN V 20000-402 der Rohdichteklasse ‡ 0,9 und Mauerziegel nach DIN V 105-100 bzw. DIN EN 771-1 in Verbindung mit DIN V 20000-401 gilt fk = 1,6 N/mm2. Fr Mauerwerk mit den in Fußnote c genannten Mauersteinen gilt fk = 2,2 N/mm2.
506
C Bemessung
(2) Der Bemessung im Grenzzustand der Tragfhigkeit ist der Wert fd zugrunde zu legen: fd ¼ h
fk gM
(3)
Dabei sind: h der Abminderungsbeiwert zur Bercksichtigung von Langzeitwirkungen und anderer Einflsse. Der Beiwert h ist fr Mauerwerk mit 0,85 anzunehmen. In begrndeten Fllen (z. B. Kurzzeitbelastung) drfen auch hçhere Werte fr h (mit h £ 1) angesetzt werden. Fr außergewçhnliche oder kurzzeitige Einwirkungen, welche das Tragwerk nicht voll beanspruchen, z. B. Brand, gilt: h = 1,0 Die Formulierungen stellen die Anwendung des Faktors h klar. gM der Teilsicherheitsbeiwert fr die Bestimmung des Tragwiderstandes im Grenzzustand der Tragfhigkeit nach Abschnitt 2. Fr außergewçhnliche oder kurzzeitige Einwirkungen gilt: gM = 1,2 Der Teilsicherheitsbeiwert gM = 1,2 ist gegenber DIN 1053-100:2007-09 (gM = 1,3) herabgesetzt worden. Diese Herabsetzung erschien im Zusammenhang mit dem Brandlastfall sinnvoll, da dort die bisherige Vorgehensweise bei Betrachtung nach DIN 1055-100 einem Teilsicherheitsbeiwert von 1,2 entspricht. Er scheint auch anderen außergewçhnlichen Lastfllen gegenber fr Mauerwerk gerechtfertigt, da sowohl Steine als auch Mçrtel vorgefertigt werden und einer entsprechenden Qualittskontrolle unterliegen. Das Argument rechtfertigt die Abminderung gegenber denen der in DIN 1045-1 angegebenen Teilsicherheit fr den außergewçhnlichen Lastfall von 1,3.
3.4
Verformungseigenschaften von Mauerwerk
(1) Als Rechenwerte fr die Verformungseigenschaften der Mauerwerksarten aus knstlichen Steinen drfen die in der Tabelle 10 angegebenen Werte angenommen werden. (2) Die Verformungseigenschaften der Mauerwerksarten kçnnen stark streuen. Der Streubereich ist in Tabelle 10 als Wertebereich angegeben; er kann in Ausnahmefllen noch grçßer sein. Sofern in den Steinnormen der Nachweis anderer Grenzwerte des Wertebereichs gefordert
wird, gelten diese. Mssen Verformungen bercksichtigt werden, so sind die der Berechnung zugrunde liegende Art und Festigkeitsklasse der Steine, die Mçrtelart und die Mçrtelgruppe anzugeben. Die Tabelle 10 wurde durch den Unterausschuss Baustoffe entsprechend den neuesten Erkenntnissen aktualisiert.
4
Ermittlung der Schnittgrçßen und Verformungen
Bei der berarbeitung der DIN 1053-1 wurden alle Festlegungen und Empfehlungen zur Anwendung von bestimmten Ingenieurmodellen fr die Schnittkraftermittlung aus dem Normentext herausgenommen. Die ingenieurmßige Umsetzung von Schnittkraftmodellen soll außerhalb der Norm durch normbegleitende Publikationen gefçrdert und untersttzt werden. Modelle zur Schnittkraftermittlung sollen nicht Gegenstand der Normung sein. Sie sind vielmehr im Verantwortungsbereich des Ingenieurs zu sehen.
4.1
Allgemeines
(1) Fr die Grundlagen der Tragwerksplanung und die Ermittlung der Schnittgrçßen gilt DIN 1055-100. (2) Berechnungsmodelle drfen unabhngig fr einzelne Teile eines Tragwerks aufgestellt werden. (3) Es wird in dieser Norm von der Elastizittstheorie ausgegangen. Das heißt aber auch, dass nichtlineare Modelle zulssig sind. (4) Die Schnittgrçßen sind fr die whrend des Errichtens und im Gebrauch auftretenden, maßgebenden Einwirkungskombinationen zu berechnen.
4.2
Lastkombinationen zur Ermittlung der maßgebenden Normalkrfte
(1) Im Allgemeinen gengt der Ansatz: NEd ¼ 1; 35 NGk þ 1; 5 NQk Dabei ist: NEd der Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft
(4)
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
507
Tabelle 10. Verformungskennwerte fr Kriechen, Schwinden, Temperaturnderung sowie Elastizittsmodul Mauersteine
Art
DIN
Mauermçrtel
Endwert der Feuchtedehnung (Schwinden, chemisches Quellen) a)
Endkriechzahl
Wrmedehnungskoeffizient
Elastizittsmodul
Art
ef¥ a)
j¥ b)
aT
E c)
Rechenwert –
–
–
1
2
3
LM
Rechenwert
mm/m
Wertebereich
5
0
+0,3 bis –0,1 e)
6
7
1,0
0,5 bis 1,5
2,0
1,0 bis 3,0
106
NM, DM
–0,2
–0,1 bis –0,3
1,5
1,0 bis 2,0
Porenbetonsteine
4165
DM
–0,1
+0,1 bis –0,2
0,5
0,2 bis 0,7
NM, DM
–0,4
LM
–0,5
–0,3 bis –0,6
NM
–0,2
–0,1 bis –0,3
Betonsteine a) b) c) d) e)
18153
–0,2 bis –0,6
2,0
1,0
Wertebereich
Rechenwert
10–6/K
Kalksandsteine
Leichtbeton- 18151 steine 18152
Rechenwert
–
4
NM Mauerziegel 105-100
Wertebereich
Wertebereich
N/mm2
8
9
10
11
6
5 bis 7
1100 fk
950 bis 1250 fk
8
1,5 bis 2,5
10; 8 d)
–
10
7 bis 9
950 fk
800 bis 1250 fk
550 fk
500 bis 650 fk
950 fk 8 bis 12 2400 fk
800 bis 1100 fk 2050 bis 2700 fk
Verkrzung (Schwinden): Vorzeichen minus; Verlngerung (chemisches Quellen): Vorzeichen plus. j¥ = ek¥/eel; ek¥ Endkriechdehnung, eel = s/E. E Sekantenmodul aus Gesamtdehnung bei etwa 1/3 der Mauerwerksdruckfestigkeit; fk charakteristische Druckfestigkeit. Fr Leichtbeton mit berwiegend Blhton als Zuschlag. Fr Mauersteine < 2 DF bis –0,2 mm/m.
NGk charakteristischer Wert der Normalkraft aus Eigengewicht (bei mehreren einwirkenden Eigenlastanteilen die Summe) NQk charakteristischer Wert der Normalkraft aus Verkehrslast (bei mehreren einwirkenden Verkehrslasten die Summe) (2) In Hochbauten mit Decken aus Stahlbeton, die mit charakteristischen Nutzlasten von maximal 3,0 kN/m2 belastet sind, darf vereinfachend angesetzt werden: (5) NEd ¼ 1; 4 NGk þ NQk (3) Bei Kellerwnden ist auch der Lastfall min NEd ¼ 1; 0 NGk
(6)
zu bercksichtigen. Der Passus entspricht dem Abschn. 8.9.1.1 der DIN 1053-100:2007-09. Es wird hier die Mçg-
lichkeit genutzt, bauartspezifische Festlegungen vorzunehmen. Sie erleichtern die Arbeit im vereinfachten Verfahren erheblich und sind fr die Verhltnisse von Eigengewicht/Verkehrslast, wie sie im Mauerwerksbau vorkommen, zulssig.
4.3
Aussteifung des Gebudes
(1) Alle horizontalen Einwirkungen, z. B. Windlasten oder Lasten aus Schrgstellung des Gebudes, mssen sicher in den Baugrund weitergeleitet werden kçnnen. Zu diesem Zweck sind in Lngs- und Querrichtung des Gebudes Aussteifungselemente (z. B. Aussteifungswnde) anzuordnen. (2) Auf einen rechnerischen Nachweis der Aussteifung des Gebudes darf verzichtet werden, wenn die Geschossdecken als steife Scheiben aus-
508
C Bemessung
gebildet sind bzw. statisch nachgewiesene, ausreichend steife Ringbalken vorliegen, und wenn in Lngs- und Querrichtung des Gebudes eine offensichtlich ausreichende Anzahl von gengend langen Aussteifungswnden vorhanden ist, die ohne grçßere Schwchungen und ohne Versprnge bis auf die Fundamente gefhrt sind. (3) Ist bei einem Bauwerk nicht von vornherein erkennbar, dass Steifigkeit und Stabilitt gesichert sind, so ist ein rechnerischer Nachweis der Standsicherheit der waagerechten und lotrechten aussteifenden Bauteile nach DIN 1053-13, Abschnitt 5.3 erforderlich. Der Abschnitt entspricht im Wesentlichen DIN 1053-100:2007-09, Abschn. 8.4. Die berschrift wurde von „Rumliche Steifigkeit“ in „Aussteifung des Gebudes“ umbenannt. Die Formulierung ist zutreffender. Wenn die Randbedingungen des vereinfachten Verfahrens eingehalten sind und das Gebude offensichtlich ausreichend ausgesteift ist, kann auf den Nachweis der Querkraftbeanspruchung verzichtet werden. Dabei obliegt die Einschtzung, ob das Bauwerk ausreichend ausgesteift ist, der Erfahrung des Anwenders. Es wurde bewusst darauf verzichtet, konkrete Grenzen anzugeben. Der bisweilen noch ungebte Anwender wird sich sehr schnell die notwendige Erfahrung aneignen, um den Sachverhalt einschtzen zu kçnnen. Die Bercksichtigung von Imperfektionen bzw. die Schiefstellung des Gebudes wird im Teil 13 geregelt. Neu ist der Verweis auf den rechnerischen Nachweis im Teil 13 zum genaueren Verfahren. Wenn die Anwendungsgrenzen des vereinfachten Verfahrens eingehalten sind, keine grçßeren Momente eingeleitet werden und das Gebude ausreichend ausgesteift ist, braucht nach DIN 1053-11 kein Nachweis gefhrt zu werden. Diese Festlegung trgt zur Klarheit und zur Vereinfachung bei. In der DIN 1053-1 und in der DIN 1053-100 sind Formulierungen enthalten, die darauf hingewiesen haben, dass ggf. ein Schubnachweis zu fhren ist, der gegenber dem genaueren Verfahren vereinfacht ist. Dabei ist aber nicht der Schubnachweis an sich das Problem, sondern die notwendigen Schritte vorher, um die Beanspruchungen der Schubwnde zu ermitteln (Bestimmung des Schubmittelpunktes im Grundriss, Aufteilung der Windlasten auf die einzelnen Wnde, s. hierzu [39]).
4.4
Zwngungen
(1) Aus der starren Verbindung von Bauteilen unterschiedlichen Verformungsverhaltens kçnnen Zwngungen infolge von Schwinden, Kriechen und Temperaturnderungen entstehen, die Spannungsumlagerungen und Schden im Mauerwerk bewirken kçnnen. Das gleiche gilt bei unterschiedlichen Setzungen. (2) Durch eine geeignete Konstruktionswahl bzw. konstruktive Maßnahmen (z. B. ausreichende Wrmedmmung, geeignete Baustoffwahl, zwngungsfreie Anschlsse, Fugen usw.) ist unter Beachtung von Abschnitt 3.4 sicherzustellen, dass die vorgenannten Einwirkungen die Standsicherheit und Gebrauchsfhigkeit der baulichen Anlage nicht unzulssig beeintrchtigen. Der Text ist unverndert dem bisherigen Abschn. 8.5 der DIN 1053-100:2007-09 entnommen. Der Abschnitt ist ein Hinweis darauf, dass gegebenenfalls gesonderte Betrachtungen anzustellen sind, wobei die verschiedenen Einflussfaktoren – wie Gebudelnge, Baustoffkombinationen etc. – zu beachten sind.
4.5
Aussteifung und Knicklnge von Wnden
4.5.1 Allgemeine Annahmen und Voraussetzungen (1) Je nach Anzahl der rechtwinklig zur Wandebene unverschieblich gehaltenen Rnder werden zwei-, drei- und vierseitig gehaltene sowie frei stehende Wnde unterschieden. Als unverschiebliche Halterung drfen horizontal gehaltene Deckenscheiben und aussteifende Querwnde oder andere ausreichend steife Bauteile angesehen werden. Unabhngig davon ist das Bauwerk als ganzes nach Abschnitt 4.3 auszusteifen. (2) Bei der Festlegung der Knicklnge einer Wand mssen die relative Steifigkeit der mit der Wand verbundenen Bauteile und die Wirksamkeit der Verbindungen bercksichtigt werden. (3) Wnde gelten an einem vertikalen Rand als ausgesteift, wenn die Verbindung zwischen der Wand und der sie haltenden Wand so bemessen ist, dass auftretende Zug- und Druckkrfte durch Wandanker oder hnliche Hilfsmittel aufgenommen werden oder wenn Wand und Querwand aus Baustoffen annhernd gleichen Verformungsverhaltens gleichzeitig im Verband hochgefhrt werden und wenn ein Abreißen der Wnde infolge stark unterschiedlicher Verformung nicht zu erwarten ist.
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
509
(2) In der Regel gilt: hk ¼ hS
(8)
Dabei sind: hk Knicklnge hS lichte Geschosshçhe (3) Bei flchig aufgelagerten Decken z. B. massiven Plattendecken oder Rippendecken nach DIN 1045-1 mit lastverteilenden Auflagerbalken, darf die Einspannung der Wand in den Decken durch Abminderung der Knicklnge bercksichtigt werden. Es gilt: hk ¼ b hS Bild 1. Mindestlnge der haltenden Wand
(4) Aussteifende Wnde mssen mindestens eine wirksame Lnge von 1/5 der lichten Geschosshçhe hs und eine Dicke von 1/3 der Dicke der auszusteifenden Wand, jedoch mindestens 100 mm, haben. (5) Ist die aussteifende Wand durch ffnungen unterbrochen, muss die Lnge der Wand zwischen den ffnungen mindestens so groß wie nach Bild 1 sein. Bei Fenstern gilt die lichte Fensterhçhe als h1 bzw. h2.
(9)
(4) Fr die Berechnung der Knicklnge von mehrseitig gehaltenen Mauerwerkswnden gilt: Fr 3-seitig gehaltene Wnde: hk ¼
1 b hS 0; 3 hS b hS 2 1þ 3b
(10)
Bei 4-seitiger Lagerung: hk ¼
1 b hS b hS 2 1þ b
hk ¼
b 2
f u¨ r
hS >1 b
f u¨ r
hS 1 (11) b
(12)
4.5.2 Knicklnge von Wnden
Dabei sind:
4.5.2.1 Frei stehende Wnde
b der Abminderungsfaktor der Knicklnge nach Abs. (6) b¢ der Abstand des freien Randes von der Mitte der haltenden Wand, bzw. b Mittenabstand der haltenden Wnde nach Bild 2 hk Knicklnge hS lichte Geschosshçhe
(1) Die Knicklnge hk von frei stehenden Wnden ist in Abhngigkeit der lichten Geschosshçhe hS wie folgt in Rechnung zu stellen: rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 1 þ 2Nod =Nud hk ¼ 2 hS (7) 3 Dabei sind: Nod der Bemessungswert der Lngskraft am Wandkopf Nud der Bemessungswert der Lngskraft am Wandfuß 4.5.2.2 Gehaltene Wnde (1) Im Allgemeinen ist die Bestimmung der Knicklnge von Wnden unter Ansatz einer zweiseitigen Halterung ausreichend. In Einzelfllen kann es jedoch erforderlich sein, die Knicklnge fr drei- oder vierseitig gehaltene Wnde zu bestimmen.
Bild 2. Darstellung der Grçßen b und b¢ fr drei- und vierseitig gehaltene Wnde
510
C Bemessung
(5) Ist b > 30 t bei vierseitig gehaltenen Wnden, bzw. b¢ > 15 t bei dreiseitig gehaltenen Wnden, so darf keine seitliche Festhaltung angesetzt werden. Diese Wnde sind wie zweiseitig gehaltene Wnde zu behandeln. Hierin ist t die Dicke der gehaltenen Wand. Ist die Wand im Bereich des mittleren Drittels der Wandhçhe durch vertikale Schlitze oder Aussparungen geschwcht, so ist fr t die Restwanddicke einzusetzen oder ein freier Rand anzunehmen. Unabhngig von der Lage eines vertikalen Schlitzes oder einer Aussparung ist an ihrer Stelle ein freier Rand anzunehmen, wenn die Restwanddicke kleiner als die halbe Wanddicke oder kleiner als 115 mm ist.
die Wandteile zwischen Wandçffnungen als zweiseitig gehalten anzusehen.
Auf die Tabelle 3 gem. DIN 1053-1 mit der zahlenmßigen Auswertung der beschriebenen Bedingungen war bereits in DIN 1053-100 verzichtet worden.
5
Nachweise in den Grenzzustnden der Tragfhigkeit
5.1
Nachweis fr vertikal beanspruchte Wnde
(6) Sind die Voraussetzungen zur Anwendung des vereinfachten Nachweisverfahrens nach Abschnitt 1.2 eingehalten und ist kein genauerer Nachweis fr b erforderlich, gilt vereinfacht:
Der Abschnitt entspricht im Wesentlichen den bisherigen Regelungen in DIN 1053-1:1996-11, Abschn. 8.3 und DIN 1053-100:2007-09, Abschn. 8.7.3. Der Zusatz „im mittleren Wanddrittel“ (s. Abschn. 7.7.2 von DIN 1053-1:1996-11) ist entfallen, da sie im Widerspruch zu den Festlegungen zur Ausfhrung von Schlitzen im Elektrohandwerk steht (vgl. [40], dort Bild 1).
5.1.1 Allgemeines (1) Im Grenzzustand der Tragfhigkeit ist nachzuweisen, dass gilt:
b = 0,75 fr Wanddicke t £ 175 mm b = 0,90 fr Wanddicke 175 mm < t £ 250 mm b = 1,00 fr Wanddicke t > 250 mm
Dabei sind:
(7) Die so vereinfacht ermittelte Abminderung der Knicklnge ist jedoch nur zulssig, wenn folgende erforderliche Auflagertiefen a gegeben sind:
NEd Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft NRd Bemessungswert des aufnehmbaren Tragwiderstandes nach 5.1.2
t £ 240 mm t < 240 mm
5.1.2 Nachweis der Querschnittstragfhigkeit
a ‡ 175 mm a=t
Die Formulierungen entsprechen DIN 1053-100:2007-09, Abschn. 8.7.1, die gegenber DIN 1053-1:1996-11 berarbeitet worden sind.
4.6
Schlitze, Aussparungen und ffnungen in Wnden
(1) Fr Schlitze und Aussparungen gilt DIN 1053-12, Abschnitt 2.3. (2) Werden die Bedingungen fr ohne Nachweis zulssige Schlitze und Aussparungen nach DIN 1053-12 nicht eingehalten, so ist fr die Wanddicke die Restwanddicke anzusetzen oder ein freier Rand anzunehmen. (3) Haben Wnde ffnungen, deren lichte Hçhe grçßer als 1/4 der Geschosshçhe oder deren lichte Breite grçßer als 1/4 der Wandbreite oder deren Gesamtflche grçßer als 1/10 der Wandflche ist, so sind die Wandteile zwischen Wandçffnung und aussteifender Wand als dreiseitig gehalten,
NEd NRd
(13)
(1) Die vom Mauerwerksquerschnitt unter zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung aufnehmbare Normalkraft darf nach folgender Beziehung bestimmt werden: NRd ¼ Fi Aeff fd
(14)
Dabei sind: Fi Aeff fd
Abminderungsfaktor zur Bercksichtigung der Lastexzentrizitten an der Bemessungsstelle i wirksame Querschnittsflche, ggf. unter Bercksichtigung von Schlitzen und Aussparungen Bemessungswert der Druckfestigkeit des Mauerwerks nach Abschnitt 3.3
Es wird hier explizit darauf hingewiesen, dass der effektive Querschnitt im Nachweis anzusetzen ist. Schlitze sind nur dann zu bercksichtigen, wenn ihre Grçße die der in DIN 1053-12 ange-
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
gebenen Grenzwerte (bisherige Tabelle 10 in DIN 1053-1:1996-11) berschreiten sollten. 5.1.2.1 Abminderungsfaktoren F1 und F2 bei zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung (1) Bei geschosshohen Wnden des blichen Hochbaus und gleichzeitiger Einhaltung der Randbedingungen fr das vereinfachte Nachweisverfahren nach 1.2 darf die Traglastminderung infolge der Lastexzentrizitt bei Endauflagern auf Außen- und Innenwnden abgeschtzt werden zu:
a F1 ¼ 1; 6 l 6 0; 9 t (15) 2 f u¨ r fk 1; 8 N=mm
a F1 ¼ 1; 6 l 5 0; 9 t (16) 2 f u¨ r fk < 1; 8 N=mm Dabei ist: li Ersatzsttzweite der angrenzenden Geschossdecke gem. DIN 1045-1 a die Deckenauflagertiefe Anmerkung: Der Nachweis nach Gl. (14) ist bei voll aufliegender Deckenplatte mit dem vollen effektiven Wandquerschnitt und bei teilweise aufliegender Deckenplatte in den Grenzen nach 1.2 (6) mit dem Auflagerquerschnitt der Deckenplatte Aeff zu fhren. Der Faktor F1 entspricht dem Faktor F3 in DIN 1053-100:2007-09. In den Gln. (15) und (16) wird die Sttzweite l der aufliegenden Deckenplatten und nicht die Ersatzsttzweite li nach DIN 1045-1:2001-07 verwendet. Diese Festlegung war notwendig und sinnvoll, da die zugrunde liegenden Parameterstudien (siehe u. a. [26]) von einer abseitigen Einspannung ausgegangen sind und diese sich auf die Lage der Momentennullpunkte entsprechend der Handhabung von Ersatzsttzweiten auswirkt. Weiterhin muss F1 kleiner oder gleich groß wie das Verhltnis von Deckenauflagertiefe zu Wanddicke sein. Untersuchungen zu teilweise aufliegenden Deckenplatten haben ergeben, dass der ungnstigste Fall vorliegt, wenn die Deckenabmauerung außer Acht gelassen wird [28]. Mit der neu eingefhrten Grenze wird sichergestellt, dass das vereinfachte Verfahren auch auf Wnde mit teilweise aufliegender Deckenplatte angewendet werden kann.
511
Die Aufgliederung in zwei Formeln war bereits in DIN 1053-100 notwendig geworden, da sich gegenber den Ausgangsuntersuchungen von Mann [27] die Bandbreite der Steine von der Festigkeit her erweitert hat und ansonsten zu hohe Abminderungen entstehen wrden, wenn die Steinart mit der geringsten Festigkeit maßgebend wird. Der ursprngliche Faktor F1 fr die Erfassung der Biegebeanspruchung in Scheibenebene aus DIN 1053-100:2007-09 ist im neuen Normentwurf zum vereinfachten Verfahren nicht mehr enthalten. Der Abminderungsfaktor wurde fr in Wandebene vorwiegend biegebeanspruchte Aussteifungswnde bençtigt, wenn doch ein Aussteifungsnachweis erforderlich wurde und nach dem vereinfachten Verfahren gefhrt werden musste. Diese sind im vereinfachten Verfahren nach DIN 1053-11 nicht nachzuweisen, wenn das Gebude offensichtlich ausreichend ausgesteift ist und die Anwendungsbedingungen eingehalten sind. Dementsprechend werden Biegebeanspruchungen in Scheibenebene nicht mehr explizit im vereinfachten Verfahren nachgewiesen. Auch ein vereinfachter Schubnachweis ist dann nicht mehr zu fhren (vgl. Kommentare zu den Abschnitten 5.2 und 5.3). Die Indizes fr die verbleibenden Abminderungsfaktoren F1 und F2 wurden nach ihrer Nennung gewhlt. Das vereinfachte Verfahren ist seinerzeit fr Mauerwerksbauten mit voll aufliegenden Deckenplatten hergeleitet (vgl. Mann [27]) und auf das Teilsicherheitskonzept berfhrt worden (vgl. z. B. Baier [26]). Heute sind Außenwnde mit teilweise aufliegender Deckenplatte bei Verwendung von dmmenden Mauersteinen weit verbreitet. Insofern bestand der Wunsch, das vereinfachte Verfahren auch fr diesen Anwendungsfall klar zuzulassen. Bisher hat der Ingenieur sich soweit beholfen, dass er die Anmerkung zu Abs. (1) eigenstndig realisiert hat. Der Nachweis nach Gl. (14) ist bei voll aufliegender Deckenplatte mit dem vollen Wandquerschnitt t b unter Abzug etwaiger Schlitze oder Aussparungen und bei teilweise aufliegender Deckenplatte in den Grenzen nach Abschnitt 1.2 (6) mit dem Auflagerquerschnitt der Deckenplatte a b unter Abzug etwaiger Schwchungen zu fhren. Dabei ist b die Wandlnge bzw. die Breite des Pfeilers. (2) Bei Decken ber dem obersten Geschoss, insbesondere Dachdecken gilt jedoch F1 ¼ 0; 333
(17)
512
C Bemessung
Anmerkung: Der Nachweis nach Gl. (14) ist bei voll aufliegender Deckenplatte mit dem vollen effektiven Wandquerschnitt und bei teilweise aufliegender Deckenplatte in den Grenzen nach Abschnitt 1.2 (6) mit dem Auflagerquerschnitt der Deckenplatte Aeff zu fhren. Der Wert 0,33 wurde in DIN 1053-100:2007-09 eingefhrt. Er ergibt sich aus der Rcksetzregel fr Werte von e > 0,33 t. Der gegenber k3 = 0,5 nach DIN 1053-1:1996-11 geringere Wert scheint beim ersten Blick ein Verlust zu sein, was aber so nicht stimmt. Bei einem Vergleich sind in jedem Fall die unterschiedlichen Sicherheitskonzepte und Nachweisformate zu bercksichtigen. Hinzu kommt das Herausnehmen von Schlankheitseinflssen aus der Festigkeit. Hinsichtlich der Anmerkung gilt das Gleiche, wie unter (1) im Kommentar Aufgefhrte. (3) Zur Bercksichtigung der Traglastminderung bei Knickgefahr nach 5.1.2 gilt: 2 hk (18) F2 ¼ kA 0; 0011 t Dabei sind: kA Konstante zur Bercksichtigung der Traglastminderung infolge der planmßig im vereinfachten Verfahren bercksichtigten ausmittigen Lasteintragungen, wobei gilt: kA=0,85 fr voll aufliegende Deckenplatte kA=0,5 fr teilweise aufliegende Deckenplatte entsprechend der Grenzen gem. 1.2 (6) hK die Knicklnge nach Abschnitt 4.5.2 t Dicke der Wand Anmerkung: Der Nachweis nach Gl. (14) ist mit dem vollen effektiven Wandquerschnitt Aeff zu fhren. Der Abminderungsfaktor zur Bercksichtigung des Knickens entspricht dem nach DIN 1053-100:2007-09, jedoch mit der Erweiterung auf den Fall teilweise aufliegender Deckenplatten. Um nur eine Formel fr beide Flle zu haben, wurde die Konstante kA eingefhrt. kA = 0,85 entspricht dem bisherigen Stand der DIN 1053-100 [1]. kA = 0,5 gilt fr teilweise aufliegende Deckenplatten in den definierten Grenzen nach Abschnitt 1.2 (6). Er ergibt sich aus der maximal mçglichen Ausmitte unter der oberen Deckenplatte (nach Gl. (15) und (16)) und ber der unteren (abgeschtzt, vgl. auch [28]).
eo þ eu 0; 3t þ 0; 2t ¼ 0; 25t; 2 2 em kA ¼ ð1 2 Þ ¼ 0; 5 t em ¼
(K-1)
Der Wert liegt als Grenzwert auf der sicheren Seite und soll verwendet werden, solange keine genaueren Parameterstudien vorliegen. Die Einfhrung der Mçglichkeit der Nachweisfhrung fr teilweise aufliegende Deckenplatten stellt eine Erweiterung und Klarstellung dar. Die Tragfhigkeitsreduzierung gem. Gl. (18) mit kA = 0,5 tritt nur bei Wandstrken < 36,5 cm auf, wo der Nachweis maßgebend wird. Gl. (18) war zum Zeitpunkt des Redaktionsschlusses noch in Diskussion.
5.1.3 Besonderer Nachweis bei zweiseitiger Halterung schlanker Wnde (1) Bei zweiseitig gehaltenen Wnden mit Wanddicken t < 175 mm und mit Schlankheiten hk/t > 12 und mit Wandbreiten < 2,0 m ist zu prfen, ob Gl. (19) eingehalten ist. Ist die Bedingung nicht eingehalten, ist ein genauerer Nachweis nach DIN 1053-13, Abschn. 6.2 zu fhren. hk =t 20 1000 Hk =ðA fk Þ
(19)
Dabei sind: Hk die horizontale Einzellast mit Hk = 0,5 kN A der Wandquerschnitt b · t fr Wnde mit Wandbreite b < 2,0 m Der Sachverhalt entspricht DIN 1053-100, Abschn. 8.9.1.4; der redaktionell umgestellt wurde.
5.2
Nachweis bei Biegebeanspruchung
(1) Bei vorwiegend windbelasteten, nichttragenden Wnden ist kein gesonderter Nachweis erforderlich, wenn die Anwendungsbedingungen des vereinfachten Verfahrens und die Grçße der Ausfachungsflchen gem. Tabelle 11 bzw. Tabelle 12 eingehalten sind. Windbeanspruchungen dieser Art sind in den Abminderungsfaktoren bercksichtigt. (2) Erddruckbelastete Kellerwnde sind nach Abschnitt 5.5 nachzuweisen. (3) Hinsichtlich außergewçhnlicher Biegebeanspruchungen bei schlanken Wnden ist Abschn. 5.1.3 zu beachten. (4) In Tabelle 11 ist e das Verhltnis der grçßeren zur kleineren Seite der Ausfachungsflche, in Tabelle 12 das Verhltnis Wandhçhe zu
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
Wandlnge. Bei Verwendung von Steinen der Festigkeitsklassen ‡ 20 und gleichzeitig bei einem Seitenverhltnis e = h/l ‡ 2,0 drfen die Werte der Tabelle 11, Spalten 3, 5 und 7, verdoppelt werden (h, l Hçhe bzw. Lnge der Ausfachungsflche).
513
Tabelle 12 wurde aus dem Entwurf zur DIN 1053-5 bernommen, da die Verwendung von Mauerwerk aus großformatigen Elementen zuknftig mit in DIN 1053 Teil 11 bzw. Teil 13 geregelt werden soll. Ein Abgleich der unterschiedlich definierten Bezugsgrçßen e in den Tabellen 11 und 12 wird noch erfolgen
Tabelle 11 entspricht den bisherigen Festlegungen aus DIN 1053-1:1996-11, Tabelle 9.
Tabelle 11. Grçßte zulssige Werte der Ausfachungsflche von nichttragenden Außenwnden ohne rechnerischen Nachweis 1
2
b)
4
5
a)
6
7
2
Grçßte zulssige Werte der Ausfachungsflche in m bei einer Hçhe ber Gelnde von
Wanddicke t mm
a)
3
0 bis 8 m
8 bis 20 m
20 bis 100 m
e = 1,0
e ‡ 2,0
e = 1,0
e ‡ 2,0
e = 1,0
e ‡ 2,0
115 b)
12
8
8
5
6
4
175
20
14
13
9
9
6
240
36
25
23
16
16
12
300
50
33
35
23
25
17
Bei Seitenverhltnissen 1,0 < e < 2,0 drfen die grçßten zulssigen Werte der Ausfachungsflchen geradlinig interpoliert werden. Bei Verwendung von Steinen der Festigkeitsklassen ‡ 12 drfen die Werte dieser Zeile um 1/3 vergrçßert werden.
Tabelle 12. Grçßte zulssige Werte der Ausfachungsflche von nichttragenden Außenwnden aus Kalksand-Planelementen ohne rechnerischen Nachweis 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Grçßte zulssige Werte a) der Ausfachungsflche in m2 bei einer Hçhe ber Gelnde von
Wanddicke t mm
0 bis 8 m e = 0,5
e = 1,0
8 bis 20 m e = 2,0
e = 0,5
e = 1,0
20 bis 100 m e = 2,0
e = 0,5
e = 1,0
e = 2,0
Wnde vierseitig gehalten 115
10,6
16
10,6
6,7
10,6
6,7
5,3
8
5,3
175
22
20
22
13
13
13
9
9
9
240
38
36
38
25
23
25
18
16
18
‡ 300
60
54
60
38
35
38
28
25
28
Wnde dreiseitig gehalten (oberer Rand frei)
a) b)
175
8
10
16
–
–
–
–
–
–
240
16
20
30
10
12
18
–
–
–
‡ 300
25
30
45
16
20
28
12
15
20
Bei Seitenverhltnissen 0,5 < e < 2,0 drfen die grçßten zulssigen Werte der Ausfachungsflchen geradlinig interpoliert werden. Fr andere Wanddicken drfen die Zwischenwerte geradlinig interpoliert werden.
514
5.3
C Bemessung
Nachweis bei Querkraftbeanspruchung
(1) Sofern die Voraussetzungen fr die Anwendung des vereinfachten Verfahrens und Abschnitt 4.3 eingehalten sind, ist kein Nachweis der Querkraftbeanspruchung erforderlich. (2) Sofern das nicht zutrifft, ist der Nachweis bei Querkraftbeanspruchung fr das betreffende Bauteil nach dem genaueren Verfahren zu fhren. Im vereinfachten Verfahren ist kein Nachweis der Querkraftbeanspruchung in Scheibenebene und senkrecht zur Wand erforderlich, wenn die Anwendungsbedingungen des vereinfachten Verfahrens eingehalten sind und das Gebude ausreichend ausgesteift ist. Sofern das nicht zutrifft, ist der genauere Nachweis zu fhren, dann aber mit den Schnittkrften nach dem genaueren Verfahren.
5.4
Nachweis bei Einzellasten und Teilflchenbeanspruchung
(1) Die Druckverteilung unter den konzentrierten Lasten innerhalb des Mauerwerks darf unter 60 angesetzt werden. Der hçher beanspruchte Wandbereich darf in hçherer Mauerwerksfestigkeit ausgefhrt werden. (2) Wird die bertragungsflche A1 (siehe Bild 3) eines Mauerwerksquerschnittes nur durch eine Einzellast FEd, z. B. unter Balken, Unterzgen, Sttzen usw., zentrisch oder exzentrisch belastet, ist nachzuweisen: FEd FRd
Dabei sind: a A1
Erhçhungsfaktor zur Bercksichtigung mehrachsiger Spannungszustnde. bertragungsflche gemß Bild 3
Bild 3. Teilflchenpressung
Dieser Nachweis ersetzt nicht den Nachweis der gesamten Wand und ihrer Knicksicherheit. (4) Der Wert des Erhçhungsfaktors a errechnet sich zu: a ¼ 1 þ 0; 1
a1 1; 5 l1
(22)
wenn folgende Voraussetzungen eingehalten sind: – Teilflche A1 £ 2 · t2 mit t als Wanddicke – Exzentrizitt e des Schwerpunkts der Teilflche: e £ t/6 Dabei sind: a1 krzester Abstand der bertragungsflche vom Wandende in Lngsrichtung der Wand l1 Lnge der bertragungsflche in Lngsrichtung der Wand Der Nachweis entspricht dem genaueren Nachweis nach DIN 1053-100, jedoch ist die Schreibweise auf die Kraftebene umgestellt worden. Eine vereinfachte Nachweisfhrung wurde fr nicht mehr notwendig gehalten, da der Aufwand sich kaum unterscheidet. Beim vereinfachten Verfahren wird davon ausgegangen, dass keine Beanspruchung rechtwinklig zur Wandebene auftritt. Sollte das der Fall sein, hat der Nachweis auf der Basis von Abschnitt 1.1 (2) nach dem genaueren Verfahren, dort gem. Abschnitt 6.6 (2), zu erfolgen.
(20)
(3) Der Bemessungswert der Tragfhigkeit infolge einwirkender Einzellast betrgt: FRd ¼ a A1 fd
Bemessungswert der Druckfestigkeit des Mauerwerks nach 3.3
fd
(21)
5.5
Vereinfachter Nachweis von Kellerwnden
(1) Bei Kellerwnden darf der genauere Nachweis auf Erddruck entfallen, wenn die folgenden Bedingungen erfllt sind: a) Lichte Hçhe der Kellerwand hS £ 2,6 m, Wanddicke t ‡ 240 mm. b) Die Kellerdecke wirkt als Scheibe und kann die aus dem Erddruck entstehenden Krfte aufnehmen. c) Im Einflussbereich des Erddrucks auf die Kellerwnde betrgt die Verkehrslast auf der Gelndeoberflche nicht mehr als qk = 5 kN/m2, die Gelndeoberflche steigt nicht an, und die Anschtthçhe he ist nicht grçßer als die lichte Wandhçhe hS. d) Es kommen keine mittleren bis schweren Verdichtungsgerte zum Einsatz, fr die Verfl-
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-11 mit Kommentaren
515
lung wird nichtbindiges Material verwendet und es kann von maximal mitteldichter Lagerung ausgegangen werden. e) Der jeweils maßgebende Bemessungswert der Wandlngsnormalkraft n1,Ed je Einheit der Wandlnge in halber Hçhe der Anschttung liegt innerhalb folgender Grenzen: g e hs h2e 20 t
(23)
n1;Ed;sup n1;Rd ¼ 0; 33 fd t
(24)
n1;Ed;inf n1;lim d ¼
Dabei sind: n1,Ed,inf der untere Bemessungswert der Wandnormalkraft pro m Wandlnge (1,0 · ngk) n1,Ed,sup der obere Bemessungswert der Wandnormalkraft pro m Wandlnge n1,lim d der Grenzwert der Normalkraft der Bemessungswert des Tragwidern1,Rd standes des Querschnittes Wichte der Anschttung ge lichte Hçhe der Kellerwand hS Hçhe der Anschttung he t Wanddicke Die Lçsung entspricht DIN 1053-100, jedoch mit dem Zusatz d), um auf die Problematik des Erddruckansatzes aufmerksam zu machen. Hier liegt den Gln. (23) und (24) der aktive Erddruck zu Grunde. Sofern das nicht zutreffend ist oder das Erdreich strker als in d) angegeben verdichtet werden soll, besteht im genaueren Verfahren die Mçglichkeit, das zu bercksichtigen. Siehe hierzu ausfhrlich [33] und [34]. Die Formelzeichen fr die Wandlngsnormalkraft sind auf kleine Buchstaben umgestellt worden, da es sich hier um Grçßen handelt, die auf die Wandlnge bezogen sind. Der Nachweis der Querkraft kann hier als erfllt angesehen werden. Ist die dem Erddruck ausgesetzte Kellerwand durch Querwnde oder statisch nachgewiesene Bauteile im Abstand b ausgesteift, so dass eine zweiachsige Lastabtragung in der Wand stattfinden kann, darf der untere Grenzwert n1,lim d wie folgt abgemindert werden:
Bild 4. Lastannahmen fr Kellerwnde
b hS
1 n1;Ed;inf n1;lim 2
b 2 hS
(25)
d
n1;Ed;inf n1;lim
d
(26)
Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. Kçnnen diese Bedingungen nicht eingehalten werden ist ein genauerer Nachweis nach DIN 1053-13 zu fhren bzw. sind entsprechende konstruktive Maßnahmen zu ergreifen. (2) Die Abdichtung ist gem. DIN 18195 auszufhren. Die horizontale Querschnittsabdichtung soll aus besandeter Bitumendachbahn (z. B. R500 gem. DIN 52128) oder Material mit gleichwertigem Reibungsverhalten bestehen (z. B. mineralische Dichtungsschlmmen). (3) Fr den Bauzustand sind gegebenenfalls gesonderte Maßnahmen erforderlich. (4) Das vereinfachte Nachweisverfahren gilt nur, wenn kein hydrostatischer Druck auf die Wand wirkt. Die Gln. (25) und (26) ermçglichen die Bercksichtigung eines zweiachsigen Lastabtrags. Die Hinweise zu dem Material der Querschnittsabdichtung wurden przisiert.
516
C Bemessung
Entwurf DIN 1053-13 – Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk Der Teil 13 ist generell so aufgebaut, dass identische Textpassagen hier nicht wiederholt werden, sondern nur ein Querverweis auf den Teil 11 erfolgt. Bei einer Anwendung des genaueren Verfahrens wird der Teil 11 somit mit bençtigt.
Vorwort Diese Norm wurde vom Normenausschuss Bauwesen (NABau), Fachbereich 06 „Mauerwerksbau“, Arbeitsausschuss 06.30.00 „Rezept- und Ingenieurmauerwerk“, erarbeitet. Diese Norm ist Teil von DIN 1053 „Mauerwerk“, die die folgenden Teile umfasst: Teil 3: Bewehrtes Mauerwerk Teil 4: Fertigbauteile Teil 11: Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk Teil 12: Konstruktion und Ausfhrung von unbewehrtem Mauerwerk Teil 13: Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk Teil 14: Bemessung und Ausfhrung von Mauerwerk aus Natursteinen DIN 1053-13 enthlt gegenber DIN 1053-11 weitere Regelungen und Anforderungen fr die Berechnung und Bemessung von Mauerwerksbauten.
nderungen Die frhere Norm DIN 1053-1:1996-11 wurde auf der Grundlage des Eurocode 6 grundlegend berarbeitet und neu strukturiert. Gegenber der Ausgabe November 1996 wurden folgende grundstzliche nderungen vorgenommen: a) bergang auf das semiprobabilistische Sicherheitskonzept b) Bezug auf charakteristische Werte der Festigkeiten c) Weiterer Inhalt sachlich und redaktionell neueren Erkenntnissen angepasst d) Inhaltlich neu gegliedert Siehe hierzu auch die Ausfhrungen in den Vorbemerkungen.
Frhere Ausgaben DIN 1053-1:1974-11, 1990-02, 1996-11, DIN 1053-100:2007-09
1
Allgemeines
1.1
Anwendungsbereich
(1) Diese Norm gilt fr die Berechnung und Bemessung von Mauerwerk aus knstlichen Steinen nach dem genaueren Nachweisverfahren. Sie enthlt auch generelle Festlegungen fr Mauerwerk. (2) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 1.1, Absatz (2) bis (5). Fr alle Sachverhalte, fr die hier Querverweise auf den Teil 11 vorgenommen werden, gelten die Anwendungsgrenzen des vereinfachten Verfahrens natrlich nicht.
1.2
Normative Verweisungen
(1) Die in DIN 1053-11, Abschnitt 1.3 angegebenen normativen Verweisungen gelten auch fr diese Norm.
1.3
Begriffe
(1) Die in DIN 1053-11 angegebenen Begriffe gelten auch fr diese Norm.
1.4
Formelzeichen
Im Sinne dieser Norm gelten die Formelzeichen nach DIN 1053-11. Vom Teil 11 abweichende Formelzeichen werden separat aufgelistet. Die Formelzeichen wurden nicht mit abgedruckt.
1.5
Bautechnische Unterlagen
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 1.6.
2
Grundlagen
2.1
Allgemeines
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 2.1.
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
2.2
Bemessungswerte der Einwirkungen
fb
(1) Es gilt DIN 1055 und DIN 1053-11, Abschnitt 2.2.
2.3
fm
Bemessungswert des Tragwiderstandes
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 2.3.
3
Baustoffe
3.1
Allgemeines
(1) Fr die Baustoffe, auf die in dieser Norm Bezug genommen wird, gilt DIN 1053-11, Abschnitt 3.1 und 3.2.
3.2
Druckfestigkeit des Mauerwerks
(1) Die Druckfestigkeit des Mauerwerks ist als charakteristische Druckfestigkeit fk definiert. Sie kann in Abhngigkeit von Art und Druckfestigkeit der Mauersteine und des Mauermçrtels mit entsprechenden Rechenanstzen gemß Absatz (2) bestimmt oder aus Tabellen in Abhngigkeit von Steinfestigkeitsklassen, Mçrtelarten und Mçrtelgruppen entnommen werden (DIN 1053-11, Abschnitt 3.3). Das bedeutet, dass man sowohl die Festigkeiten aus dem Teil 11 als auch die im Nachfolgenden angegebenen verwenden kann. Sofern eine hohe Auslastung der Querschnitte vorliegt, empfiehlt es sich, mit der hier angegebenen Mçglichkeit der Bestimmung der Festigkeit zu arbeiten. (2) Die charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk fk kann aus den folgenden Rechenanstzen mit den in Tabelle 1 angegebenen Gleichungsparametern bzw. Exponenten ermittelt werden. Fr Mauerwerk mit Normalmçrtel: fk ¼ K fba fmb
Dabei sind: charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk in N/mm2 K Konstante nach Tabelle 1 a, b Exponenten
fk
mittlere Mauersteindruckfestigkeit in Lastrichtung in N/mm2 (um den Faktor 1,25 erhçhter Nennwert der Festigkeitsklasse gemß Anwendungsnorm und/oder Restnorm (vgl. Abschnitt 1.2)) die der Mçrtelgruppe zugeordnete Festigkeitsklasse des Mauermçrtels gemß DIN EN 998-2 in Verbindung mit DIN V 18580 in N/mm2
Die Umstellung auf charakteristische Festigkeiten ist bereits mit DIN 1053-100 erfolgt. In der DIN 1053-100 waren in den Grundwerten der zulssigen Spannung bereits Schlankheitseinflsse bercksichtigt. Jetzt wird sich auf Festigkeiten von Mauerwerk mit der Schlankheit 0 bezogen, so wie es auch europisch blich ist [11]. Im Gegensatz zu den Vorgngernormen DIN 1053-1 und DIN 1053-100 kann die Druckfestigkeit des Mauerwerks jetzt zustzlich zu den vorgegebenen Tabellenwerten auch ber den aus DIN EN 1996-1-11 bekannten Rechenansatz bestimmt werden (vgl. auch [21]). Bei der Bestimmung der notwendigen K-Faktoren und der Exponenten fr den Ansatz der Exponentialgleichungen zur Bestimmung der charakteristischen Druckfestigkeit von Mauerwerk wurden verschiedene Untersuchungen durchgefhrt. Es erfolgte eine Auswertung zahlreicher Druckversuche an Mauerwerksprfkçrpern. Auf Basis der Versuchsdaten wurde eine statistische Auswertung vorgenommen. Weiterhin erfolgte eine Bestimmung der Faktoren und freien Exponenten unter Ansatz der nationalen Druckfestigkeitswerte fr Mauerwerk nach DIN 1053-1 bzw. DIN 1053-100. Tabelle 1 enthlt die Zusammenstellung der Werte. Die Tabellen wurden vom Unterausschuss Baustoffe so vorgeschlagen und befanden sich zum Zeitpunkt der Manuskriptabfassung noch im Stadium der Abstimmung mit der Bauaufsicht. (3) Der Bemessung im Grenzzustand der Tragfhigkeit ist der Wert fd zugrunde zu legen:
(1) fd ¼ h
Fr Mauerwerk mit Leichtmçrtel bzw. Dnnbettmçrtel: fk ¼ K fba
(2)
517
fk gM
(3)
Dabei sind: h
der Abminderungsbeiwert zur Bercksichtigung von Langzeitwirkungen und anderer Einflsse. Der Beiwert h ist fr Mauerwerk mit 0,85 anzunehmen. In begrndeten Fllen (z. B. Kurzzeitbelastung) drfen auch hçhere Werte fr h (mit h £ 1) angesetzt werden.
518
C Bemessung
Tabelle 1. Tabelle fr a-, b- und K-Werte Steinart
Kalksandsteine
Steinsorte
Vollsteine
Mçrtelart
a)
Lochsteine
a)
Parameter K
a
b
NM
1,150
0,592
0,164
DM
2,259
0,570
–
NM
0,649
0,736
0,066
DM
0,619
0,854
–
Fr Kalksandvollsteine mit fb ‡ 35,0 N/mm2 sind die angegebenen K-Faktoren durch einen von der Steindruckfestigkeit abhngigen Faktor g = 1/(1,075 – (fb/500)) abzumindern
Leichtbetonsteine Vollsteine (Vorschlag ibac)
NM
0,953
0,649
0,100
DM
0,763
0,892
–
fb< 5,0 N/mm2
1,050
0,459
–
2
1,545
0,220
–
LM36
0,647
0,810
0,075
NM
0,770
0,738
0,087
LM21
Lochsteine
fb‡ 5,0 N/mm
DM
0,951
0,689
–
2
1,050
0,459
–
2
1,545
0,220
–
LM36
0,647
0,810
0,075
NM
0,741
0,743
0,131
NM
0,892
0,766
–
DM
0,716
0,883
–
fb< 5,0 N/mm LM21
Leichtbetonsteine Vollsteine (Vorschlag Glitza)
fb‡ 5,0 N/mm
LM21
0,580
0,797
–
2
0,594
0,804
0,078
2
0,697
0,913
–
NM
0,825
0,626
0,095
NM
0,889
0,666
–
fb< 5,0 N/mm LM36 Lochsteine
fb‡ 5,0 N/mm
DM
0,889
0,636
–
2
0,529
0,840
0,099
fb‡ 5,0 N/mm2
0,670
0,825
–
LM36
0,594
0,804
0,078
LM36
0,697
0,913
–
Porenbetonsteine Vollsteine
DM
0,864
0,824
–
Mauerziegel
NM
0,659
0,566
0,258
fb< 5,0 N/mm LM21
Voll- und Lochsteine
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
Fr außergewçhnliche oder kurzzeitige Einwirkungen, welche das Tragwerk nicht voll beanspruchen, gilt: h = 1,0 der Teilsicherheitsbeiwert fr die Bestimmung des Tragwiderstandes im Grenzzustand der Tragfhigkeit nach DIN 1053-11, Abschn. 2. Fr außergewçhnliche oder kurzzeitige Einwirkungen gilt: gM = 1,2.
gM
Der Passus ist i. W. eine Wiederholung dessen im Teil 11. Das erscheint sinnvoll, um sowohl im Stadium der Ausarbeitung der Norm als auch spter die Mçglichkeit zu haben, weitergehende Festlegungen zu treffen. Zur Erluterung gilt das im Teil 11 Gesagte.
3.3
Biegefestigkeit von Mauerwerk
3.3.1 Bemessungswert der Biegefestigkeit
519
Tabelle 2. Werte fr die charakteristische Biegezugfestigkeit fx,k1 senkrecht zur Lagerfuge Mauersteine
fx,k1 (N/mm2) Dnnbettmçrtel
Ziegel
./.
Kalksandstein
0,20
Betonstein
0,20
Porenbetonstein
0,20
(4) Sofern nicht genauer nachgewiesen, darf die charakteristische Biegezugfestigkeit von Mauerwerk fx,k1 senkrecht zu den Lagerfugen in Abhngigkeit von der Steinart aus der Tabelle 2 entnommen werden. Der Ansatz dieser Festigkeit gilt nicht fr Leichtbetonelemente.
(1) Der Bemessungswert der Biegefestigkeit fr Mauerwerk ist wie folgt zu bestimmen: fx;d;n ¼
fx;k;n gM
(4)
3.3.2 Charakteristische Biegezugfestigkeit fx,k1 rechtwinklig zur Lagerfuge (1) Biegezugspannungen rechtwinklig zur Lagerfuge drfen in tragenden Wnden i. Allg. nicht in Rechnung gestellt werden. Im Gegensatz zu den Vorgngernormen ist der Ansatz einer Biegezugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge nach dem neuen Normentwurf nicht gnzlich untersagt. In Anlehnung an den Entwurf zum Nationalen Anhang gilt folgende Ausnahmeregelung: (2) Biegezugspannungen rechtwinklig zur Lagerfuge drfen bei der Bemessung von Wnden nur dann in Ansatz gebracht werden, wenn diese durch nur kurzzeitig einwirkende Lasten rechtwinklig zu ihrer Oberflche beansprucht werden (z. B. Wind auf Ausfachungsmauerwerk). In Anlehnung an den Nationalen Anhang sind weiter unten nur Biegefestigkeitswerte fr Plansteine angegeben, sodass nur eine Anwendung fr diese mçglich ist. (3) Beim Versagen der Wand darf es nicht zu einem grçßeren Einsturz oder zum Stabilittsverlust des ganzen Tragwerkes kommen.
3.3.3 Charakteristische Biegezugfestigkeit fx,k2 parallel zur Lagerfuge (1) Fr die charakteristische Biegezugfestigkeit fx,k2,i parallel zur Lagerfuge ist bei unvermçrtelten Stoßfugen der kleinere der Werte nach Gleichung (5) und (6) maßgebend. fx;k2;1 ¼ ð0; 8 fvk0 þ m sDd Þ
€u hst
fx;k2;2 ¼ 0; 5 fbz 0; 7N=mm
(5) (6)
Gl. (5) steht fr das Versagen der Fuge und Gl. (6) fr das Versagen der Steine. Bei vermçrtelten Stoßfugen ist der kleinere der Werte nach Gleichung (7) und (8) maßgebend. fx;k2;1 ¼ ð1; 5 fvk0 þ m sDd Þ fx;k2;2 ¼ 0; 5 fbz 0; 7N=mm
€u hst
(7) (8)
Dabei sind: fvk0 charakteristischer Wert der Anfangsscherfestigkeit in der Lagerfuge nach Tabelle 3 m Reibungsbeiwert; es darf m = 0,6 angenommen werden, sDd Bemessungswert der zugehçrigen Druckspannung rechtwinklig zur Lagerfuge im untersuchten Lastfall. Er ist im Regelfall mit dem geringsten zugehçrigen Wert einzusetzen.
520
C Bemessung
Tabelle 3. Charakteristischer Wert der Anfangsscherfestigkeit fvk0 in der Lagerfuge in N/mm2
a)
Mçrtelart, Mçrtelgruppe
NM I
NM II
NM IIa LM 21 LM 36
NM III
NM IIIa
DM a)
fvk0
0,02
0,07
0,14
0,18
0,21
0,35
Fr Mauerwerk mit einem Lochanteil grçßer als 15 % ist der Wert zu halbieren.
/hst das Verhltnis berbindemaß nach DIN 1053-12 zur Steinhçhe fbz der Rechenwert der charakteristischen Steinzugfestigkeit parallel zur Lagerfuge. Es gilt fbz ¼ d i fbk
(9)
wobei fbk die charakteristische Steindruckfestigkeit ist. Fr di gilt Tabelle 4. Im EC 6 [11] sind fr die charakteristische Biegezugfestigkeit parallel zur Lagerfuge feste Werte angegeben. Damit lsst sich jedoch nicht der Einfluss der berbindung der Steine bercksichtigen was ein Nachteil ist. Die Festlegung der genauen Werte fr die charakteristische Haftscherfestigkeit fvk0 wurde lange diskutiert. Einigkeit besteht darber, dass in den Baustoffkenngrçßen keine Einflsse des Bemessungsmodells enthalten sein sollten, sondern dass diese direkt in den Bemessungsgleichungen zu bercksichtigen sind. In den vorhergehenden Mauerwerksnormen DIN 1053 Teil 1 und Teil 100 wurde die strikte Trennung von Baustoffkennwerten und Rechenmodellen noch nicht angewendet, sodass der Rechenwert der abgeminderten Haftscherfestigkeit in den bisherigen normativen Regelungen sowohl eine Korrektur des Versuchswertes der Haftscherfestigkeit, als auch eine Re-
Tabelle 4. Faktor di zur Berechnung von fbz Steinart
di
duzierung der Querkrafttragfhigkeit, die aus dem Modell von Mann/Mller resultiert, beinhaltet. Die Haftscherfestigkeit wird unabhngig von der Stoßfugenvermçrtelung als die Festigkeitskenngrçße definiert, die nach DIN V 18580 (mit dem Prfverfahren nach DIN 18555-5 [20]) bestimmt wird (Mindesthaftscherfestigkeit). Weil bisher noch keine Unterscheidung der Steinarten erfolgt, ist als Basis fr die Festlegung eines charakteristischen Wertes die am ungnstigen Kalksand-Referenzstein bestimmte Haftscherfestigkeit anzunehmen. Der Grundwert fvk0 ist dabei der – aufgrund der großen Streuung der Haftscherfestigkeit – um den Faktor 0,7 abgeminderte Wert aus der Eignungsprfung nach DIN V 18580. Daraus ergeben sich die Werte fr fvk0 nach Tabelle 3. Stoßfugenvermçrtelung und hnliche Einflsse werden direkt in den jeweiligen Bemessungsgleichungen bercksichtigt. Ein weiterer Unterschied besteht in der Einordnung des Dnnbettmçrtels. Aufgrund mangelnder Erfahrungen wurde dieser bisher analog zur Normalmçrtelgruppe NM III eingestuft. Nach neuesten Erkenntnissen sind jedoch fr Vollsteine die in Tabelle 3 aufgefhrten Werte vertretbar. Bei der Verwendung von Lochsteinen kann der KSReferenzstein nicht als ungnstigster Stein angesehen werden. Mit der Reduzierung der Haftscherfestigkeit um 50 % fr Lochsteine erhlt man mit fvk0 = 0,18 N/mm2 den Wert der bisherigen Einstufung analog zu NM III. Die in Tabelle 4 angegebenen Werte wurden vom Unterausschuss Baustoffe zugearbeitet. Mit der Zeile fr den Porenbeton soll erstmals den nachgewiesenen, hçheren Steinzugfestigkeiten Rechnung getragen werden.
Hohlblocksteine
0,025
Hochlochsteine
0,033
Steine mit Grifflçchern oder Grifftaschen
0,033
3.4
Vollsteine ohne Grifflçcher oder Grifftaschen
0,040
Porenbeton
0,082
(1) Wenn bei der Ermittlung von Schnittkrften nichtlineares Materialverhalten bercksichtigt werden soll, ist ein zutreffendes Materialgesetz zu verwenden.
Spannungs-Dehnungs-Beziehung fr Mauerwerk
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
Mit dem Passus soll auf die Mçglichkeit hingewiesen werden, dass man natrlich auch nichtlineares Materialverhalten, z. B. bei Schnittkraftberechnungen, bercksichtigen kann, um z. B. Reserven zu erschließen (vgl. [41]).
3.5
Verformungseigenschaften von Mauerwerk
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 3.4.
ten Tragwerks mit mehr als drei Vollgeschossen zu bercksichtigen. (2) Der Einfluss der Tragwerksimperfektionen darf durch den Ansatz geometrischer Ersatzimperfektionen erfasst werden. (3) Bei der Schnittgrçßenermittlung am Tragwerk als Ganzem drfen die Auswirkungen der Imperfektionen ber eine Schiefstellung des Tragwerks gegen die Sollachse um den Winkel aa1 bercksichtigt werden: aa1 ¼
4
Dauerhaftigkeit
521
1 pffiffiffiffiffiffiffi 1=200 100 htot
(10)
Dabei sind:
(1) Wenn das Mauerwerk nach dieser Norm bemessen und nach DIN 1053-12 ausgefhrt wird, ist eine ausreichende Dauerhaftigkeit des Mauerwerks gegeben.
aa1 der Winkel der Schiefstellung im Bogenmaß htot die Gesamthçhe des Tragwerkes in m ber OK Fundament
Es wird davon ausgegangen, dass bei regelgerechter Konstruktion und bei Einhaltung des Grenzzustands der Tragfhigkeit die Gebrauchstauglichkeit und damit auch die notwendige Dauerhaftigkeit gegeben sind.
Die Passagen entsprechen den bisherigen Regelungen nach Abschn. 8.4 der DIN 1053-100. Es wird davon ausgegangen, dass sie im vereinfachten Verfahren keinen expliziten Einfluss haben, weshalb dieser Abschnitt in das genauere Verfahren verschoben worden ist. Die Bercksichtigung der Imperfektionen wird auf Gebude mit mehr als 3 Vollgeschossen beschrnkt, da bis zu dieser Grenze die Normalkrfte noch relativ geringe Grçßenordnungen haben. Die Grçße wird in Anlehnung an DIN 1045-1 [19] auf 1/200 begrenzt.
5
Ermittlung der Schnittgrçßen
5.1
Allgemeines
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.1, Abs. (1). (2) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.1, Abs. (2). (3) Das Tragwerk sollte unter Verwendung entweder – einer linearen Elastizittstheorie oder – einer nichtlinearen Theorie unter Annahme einer zugehçrigen Beziehung zwischen Spannung und Dehnung berechnet werden. (4) Das im Grenzzustand der Tragfhigkeit mçgliche Aufreißen der Querschnitte ist in geeigneter Weise zu bercksichtigen. (5) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.1, Abs. (4). Es wird ausdrcklich auf die Mçglichkeit der Schnittkraftermittlung unter Ansatz linearen oder nichtlinearen Materialverhaltens hingewiesen.
5.2
Imperfektionen
(1) Fr die Nachweise im Grenzzustand der Tragfhigkeit sind mit Ausnahme der außergewçhnlichen Bemessungssituationen ungnstige Auswirkungen mçglicher Imperfektionen des unbelaste-
5.3
Aussteifung des Gebudes
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.3. Der Nachweis der Aussteifung kann entfallen, wenn diese offensichtlich sichergestellt ist. (2) Bei unsymmetrischen Querschnitten ist die Torsion zu bercksichtigen. (3) Bei Bauwerken, die aufgrund ihres statischen Systems eine Umlagerung von Krften erlauben, drfen bis zu 15 % des ermittelten horizontalen Kraftanteils einer Wand auf andere Wnde umverteilt werden. Entspricht DIN 1053-100, Abschnitt 8.4 Absatz 3. (4) Bei Gebudehçhen > 20 m und einem berbindemaß < 0,4 · h muss die Standsicherheit des Gesamtgebudes rechnerisch nachgewiesen werden. Absatz (4) beschreibt alle Gebude, die nicht den Anforderungen des vereinfachten Verfahrens gerecht werden.
522
C Bemessung
5.4
Knotenmomente
(1) Die Ermittlung der Knotenmomente muss mit Hilfe einer geeigneten Modellbildung den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Der Einfluss der Deckenverdrehung auf die Ausmitte der Normalkraft in den Wnden ist zu bercksichtigen. Alle Festlegungen und Empfehlungen zur Anwendung von Ingenieurmodellen fr die Schnittkraftermittlung wurden aus dem Normentext herausgenommen. Dazu zhlt auch das vereinfachte Verfahren zur Bestimmung der Knotenmomente, welches im Zeitalter der elektronischen Berechnungen seine frhere Bedeutung verloren hat. Es hatte sich auch herausgestellt, dass es in einigen, heutigen Anwendungsbereichen nicht unproblematisch ist. (2) Ist die rechnerische Exzentrizitt der resultierenden Last aus Decken und darber befindlichen Geschossen infolge der Knotenmomente am Kopf bzw. Fuß der Wand grçßer als die 0,45-fache Wanddicke t, so darf die resultierende Last ber einen am Rand des Querschnittes angeordneten Spannungsblock der Lnge 0,1 · t und der Ordinate fd abgetragen werden. Anmerkung: s. DIN 1053-12, Abschn. 3.7, Abs. (1). Numerische und experimentelle Untersuchungen am Wand-Decken-Knoten haben gezeigt, dass sich weitaus grçßere Lastexzentrizitten einstellen, als bisher nach DIN 1053-1 bzw. DIN 1053-100 angenommen wurde. Diese liegen etwa bei 0,45 · t, was einer Reduzierung des Spannungsblocks auf 0,1 · t entspricht. Die so genannte Rcksetzregel bei exzentrischer Belastung (DIN 1053-100: Begrenzung der Knotenmomente) wurde dementsprechend gendert. Das Zurcksetzen auf 0,33 t, wie es in DIN 1053-100 enthalten ist, entspricht nicht den sich im Grenzzustand der Tragfhigkeit einstellenden Verhltnissen. Da der Fall des Herauswanderns der Resultierenden nicht eintreten kann, weil sich die Decke dann zwischen den Auflagerkanten „einhngt“, wird mit der Rcksetzregel der „Modellfehler“ korrigiert. Es wird dann damit der Querschnitt selbst bemessen und die Momentenverteilung in der Wand ermittelt. Der Absatz war zum Zeitpunkt der Manuskriptabfassung noch in Diskussion. (3) Sofern die Bestimmung der Knotenmomente auf der Grundlage der Elastizittstheorie erfolgt, ist Abschnitt 5.1, Absatz (4) zu beachten.
Legende 1) berdrckte Auflagertiefe £ 0,1 t
Bild K-1. Spannungsblock bei 0,45 t mit zurckgesetzter Resultierenden
Das Aufreißen des Querschnitts ist in geeigneter Weise zu beachten.
5.5
Wandmomente
5.5.1 Wandmomente infolge exzentrisch angreifender Vertikallasten (1) Der Momentenverlauf ber die Wandhçhe infolge Vertikallasten ergibt sich aus den anteiligen Wandmomenten der Knotenberechnung (siehe Bild 1).
5.5.2 Wandmomente infolge Horizontallasten (1) Biegemomente infolge horizontaler Beanspruchungen sind bei der Bemessung zu bercksichtigen. (2) Momente infolge Horizontallasten senkrecht zur Wandebene, z. B. Wind oder Erddruck, drfen unter Einhaltung des Gleichgewichts zwischen den Grenzfllen Volleinspannung und gelenkige Lagerung umgelagert werden. Die Entscheidung anhand der konkreten Verhltnisse bleibt nach wie vor dem Ingenieur berlassen. (3) Momente aus Windlast rechtwinklig zur Wandebene kçnnen bis zu einer Hçhe von 20 m ber Gelnde vernachlssigt werden, wenn die Wanddicken t ‡ 240 mm und die Wandhçhen hw £ 3,0 m sind. In Wandebene sind die Windlasten jedoch zu bercksichtigen.
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
Die Textpassagen zu Abschnitt 5.5 wurden aus DIN 1053-100:2007-09, Abschn. 9.2.4 und 9.2.5 bernommen.
5.6
Zwngungen
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.4.
5.7
Aussteifung und Knicklnge von Wnden
5.7.1 Frei stehende Wnde (1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.5.2.1.
5.7.2 Gehaltene Wnde (1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.5.2.2, Absatz (1) bis (3). (2) Fr die Berechnung der Knicklnge von mehrseitig gehaltenen Mauerwerkswnden gilt: Fr 3-seitig gehaltene Wnde: hk ¼
1 2 b hS 0; 3 hS b hS 1 þ a3 3b
(11)
Bei 4-seitiger Lagerung: hk ¼
1
1 þ a4 f u¨ r a4 b hk ¼ a4 2
b hS
2 b hS
b
(12)
hS 1 b hS f u€r a4 > 1 b
Tabelle 5. Anpassungsfaktoren a3 und a4 zur Abschtzung der Knicklnge von Wnden aus großformatigen Mauersteinen Steingeometrie hStein / lStein
0,625
1
2
3-seitige Lagerung a3
0,90
0,83
0,75
4-seitige Lagerung a4
0,75
0,67
0,60
Da in der neuen Norm auch die Planelemente mit geregelt sind, wurden im Hinblick auf eine einfache Berechnung bzw. Abschtzung der Knicklnge von mehrseitig gehaltenen Mauerwerkswnden aus großformatigen Steinen (mit kleinen berbindemaßen) die Anpassungsfaktoren a3 und a4 eingefhrt [22] bzw. [23]. Diese ergnzen die bisher bekannten Formulierungen zur Berechnung der Knicklnge. (3) Fr normalformatiges Mauerwerk sind die Anpassungsfaktoren a3 und a4 gleich 1,0 zu setzen. (4) Fr Mauerwerk aus großformatigen Steinen mit einem berbindemaß 0,2 £ /h < 0,4 sind die Anpassungsfaktoren Tabelle 5 zu entnehmen. (5) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 4.5.2.2 (5). Es handelt sich hier um die Regelungen fr dreiund vierseitig gehaltene Wnde in Abhngigkeit von der Wanddicke und ffnungen. (6) Der Abminderungsfaktor b wird wie folgt ermittelt: Eb I b 1 1 b ¼ 1 0; 15 0; 75 hs þ Emw Imw l1 l2 (14) Dabei sind: Emw
(13)
Eb
Dabei sind:
Imw
a3, a4
Ib
b b, b¢
hk hS
523
Anpassungsfaktoren nach Absatz (3) und (4) der Abminderungsfaktor der Knicklnge nach (7) der Abstand des freien Randes von der Mitte der haltenden Wand, bzw. Mittenabstand der haltenden Wnde nach DIN 1053-11, Abschnitt 4.9.2.2 (5) Knicklnge lichte Geschosshçhe
l1, l2
Elastizittsmodul des Mauerwerks nach Abschnitt 3.5 Elastizittsmodul des Betons nach DIN 1045-1. Flchenmoment 2. Grades der Mauerwerkswand Flchenmoment 2. Grades der Betondecke angrenzende Deckensttzweiten; bei Außenwnden gilt 11/l2 = 0
Vgl. DIN 1053-1:1996-11, Abschn. 7.7.2, Gl. (8 b). Die Passage ist wieder aufgenommen worden, nachdem man in DIN 1053-100 darauf verzichtet hatte.
524
C Bemessung
(7) Sofern kein genauerer Nachweis fr b nach Gl. (14) erfolgt, gilt vereinfachend: Tabelle 6. Knicklngenbeiwert zur Reduzierung der Knicklnge bei flchig aufgelagerten Massivdecken Planmßige Ausmitte e a) des Bemes- Knicklngensungswertes der Lngsnormalkraft am beiwert Wandkopf (fr alle Wanddicken) b b)
bei denen sie ohne Nachweis zulssig sind, nicht eingehalten werden. Der zweite genannte Absatz bezieht sich auf ffnungen und den sich daraus ergebenden Halterungsbedingungen fr die Wand.
5.9
Schlankheit von Mauerwerkswnden
1
£
t 6
0,75
(1) Schlankheiten hk/t > 27 sind unzulssig.
2
‡
t 3
1,00
In Anlehnung an den EC 6 sind jetzt Schlankheiten bis hk/t = 27 zulssig.
a)
b)
Die planmßige Ausmitte e ist die Ausmitte entsprechend Abschnitt 6.2.2 (2), ohne Bercksichtigung einer ungewollten Ausmitte ea. Zwischenwerte drfen geradlinig interpoliert werden.
Tabelle 6 entspricht Tabelle 9 in DIN 1053-100. Die Werte der Tabelle 6 gelten jedoch nur, wenn die erforderlichen Auflagertiefen a der Decke auf der Wand nach Tabelle 7 eingehalten sind. Ansonsten ist nach Abs. (6) zu verfahren. Tabelle 7. Erforderliche Auflagertiefe von der Decke auf der Wand Wanddicke t in mm
Erforderliche Auflagertiefe a in mm
1
< 240
t
2
‡ 240 £ 300
‡
3 t 4
3
> 300
‡
2 t 3
Vgl. DIN 1053-1:1996-11, Tabelle 7. Sie entspricht den Anwendungsbedingungen der Tabelle 9 in DIN 1053-100. In der Praxis wird man bevorzugt von der in diesem Absatz beschriebenen Mçglichkeit Gebrauch machen.
5.8
Schlitze, Aussparungen und ffnungen in Wnden
(1) Es gelten DIN 1053-11, Abschnitt 4.6 Abs. (2) und (3) sowie DIN 1053-12, Abschnitt 2.3 Es handelt sich hier um den Verweis auf die Notwendigkeit der Bercksichtigung der Schlitze, wenn die Bedingungen nach Teil 12,
5.10 Mitwirkende Breite von zusammengesetzten Querschnitten (1) Als zusammengesetzt gelten nur Querschnitte, deren Teile aus Steinen gleicher Art, Hçhe und Festigkeitsklasse bestehen, die gleichzeitig im Verband mit gleichem Mçrtel gemauert werden und bei denen ein Abreißen von Querschnittsteilen infolge stark unterschiedlicher Verformung nicht zu erwarten ist. (2) Querschnittsschwchungen durch Schlitze sind zu bercksichtigen. (3) Brstungs- und Sturzmauerwerk darf ohne genaueren Nachweis nicht in die mitwirkende Breite einbezogen werden. (4) Die mitwirkende Breite darf nach der Elastizittstheorie ermittelt werden. Falls kein genauer Nachweis gefhrt wird, darf die mitwirkende Breite beidseits zu je 1/4 der ber dem betrachteten Schnitt liegenden Hçhe des zusammengesetzten Querschnitts, jedoch nicht mehr als die vorhandene Querschnittsbreite, angenommen werden. Entspricht DIN 1053-100:2007-09, Abschn. 8.8. Die nach der Elastizittstheorie oder vereinfacht ermittelte mitwirkende Breite ist fr die Bemessung in Abhngigkeit des Verhltniswertes von berbindemaß zu Steinhçhe mit dem Faktor a wie folgt abzumindern: a = 0,4 bei /hst = 0,2 a = 1,0 bei /hst ‡ 0,4 Dabei sind: das kleinste vorhandene berbindemaß in den Teilquerschnitten und der Verzahnung der Teilquerschnitte untereinander hst die Steinhçhe
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
Der Absatz wurde aus dem Entwurf zur DIN 1053-5, Stand 2003 bernommen [9]. (5) Die Querkrafttragfhigkeit (Schubtragfhigkeit) des zusammengesetzten Querschnitts ist nach 6.4 nachzuweisen. Hierbei ist das kleinste vorhandene berbindemaß in den Teilquerschnitten und der Verzahnung der Teilquerschnitte untereinander zu bercksichtigen.
5.11 Plattenmomente bei Biegebeanspruchung (1) Bei der Berechnung von horizontal auf Plattenbiegung beanspruchten Mauerwerkswnden, ist Folgendes bei der Bemessung zu bercksichtigen: – der Einfluss von Querschnittsabdichtungen, die nicht DIN 1053-11, Abschnitt 5.5 (2) entsprechen, – die Auflagerbedingungen und die Durchlaufwirkung ber Zwischenauflagern. Abschn. 5.5 (2) in Teil 11 gehçrt zum Nachweis von Kellerwnden und besagt, dass die Abdichtung gem. DIN 18195 auszufhren ist. Die horizontale Querschnittsabdichtung soll aus besandeter Bitumendachbahn (z. B. R500 gem. DIN 52128) oder Material mit gleichwertigem Reibungsverhalten bestehen (z. B. mineralische Dichtungsschlmmen). Dazu gibt es entsprechende, lnger zurck liegende Untersuchungen von Kirtschig, die das Reibungsverhalten betreffen [42]. (2) Bei einschaligem Verblendmauerwerk gehçrt die Verblendung zum tragenden Querschnitt. Fr die zulssige Beanspruchung ist die im Querschnitt verwendete niedrigste Steinfestigkeitsklasse maßgebend. (3) Ist eine Wand an 3 oder 4 Seiten gelagert, sind die auftretenden Plattenmomente in Abhngigkeit von der Bruchebene nach einer geeigneten Theorie – z. B. der Bruchlinienanalogie fr Mauerwerk – zu ermitteln. Gemeint ist hier das aus dem EC 6 [11] bekannte Verfahren (dort Abschn. 5.5.5). (4) Die Berechnung von Wnden mit unregelmßigen Umrissen oder mit großen ffnungen darf unter Bercksichtigung der Anisotropie von Mauerwerk nach anerkannten Verfahren zur Berechnung von Momenten in Platten, wie z. B. der Finite-Elemente-Methode oder der BruchlinienAnalogie, erfolgen.
525
Vgl. EC 6, Abschn. 5.5.5. Bei der Bruchlinienanalogie kann man sich mit Bezug auf regelmßige Flchen, fr die die Momentenbeiwerte tabelliert sind, durch Aufteilung der unregelmßigen Flche behelfen.
6
Grenzzustand der Tragfhigkeit
6.1
Allgemeines
(1) In den Abschnitten 6.1 bis 6.5 werden Festlegungen fr Wnde und Pfeiler getroffen, in denen ein Ebenbleiben der Querschnitte angenommen werden darf. Bereiche unter konzentrierter Lasteinleitung sind nach 6.6 zu behandeln. (2) Die nachfolgenden Regelungen beziehen sich auf Querschnitte mit rechteckiger Druckzone. Bei abweichenden Querschnittsformen sind andere geeignete Verfahren zur Bestimmung der Tragfhigkeit anzuwenden. (3) Gemauerte Querschnitte, deren Flche kleiner als 400 cm2 ist, sind als tragende Teile unzulssig. Beim Nachweis, dass dieser Mindestquerschnitt eingehalten ist, sind alle Schlitze und Aussparungen zu bercksichtigen.
6.2
Zentrische und exzentrische Druckbeanspruchung
Siehe hierzu auch [36].
6.2.1 Grundlagen (1) Der Tragwiderstand bei zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung ist unter Bercksichtigung der vorhandenen Lastexzentrizitt und der spezifischen Materialeigenschaften zu bestimmen. (2) Im Grenzzustand der Tragfhigkeit ist fr die jeweils ungnstigste Einwirkungskombination nachzuweisen, dass im kritischen Querschnitt der Bemessungswert der Einwirkungen den Bemessungswert des Tragwiderstandes nicht berschreitet: NEd NRd
(15)
Dabei sind: NEd Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft nach Abschn. 2.2 NRd Bemessungswert des aufnehmbaren Tragwiderstandes nach Abschn. 6.2.2 und 6.2.3
526
C Bemessung
aufnehmbare Normalkraft darf nach folgender Beziehung bestimmt werden: NRd ¼ F Aeff fd
(16)
Dabei sind: F
Aeff fd Bild 1. Bemessungsschnitte einer Mauerwerkswand
(3) Der Nachweis der Querschnittstragfhigkeit nach 6.2.2 ist stets im Bereich des Wandkopfes und des Wandfußes unter Bercksichtigung der çrtlich vorhandenen Lastexzentrizitt zu fhren (siehe Bild 1). Bei horizontaler Beanspruchung der Wand ist zustzlich ein Nachweis im hçchstbeanspruchten Wandbereich erforderlich. (4) Der Nachweis der Knicksicherheit nach 6.2.3 darf vereinfachend fr den Querschnitt in halber Geschosshçhe erfolgen. Bei frei auskragenden Wnden ist der Nachweis am Wandfuß zu fhren. Wie Untersuchungen im Rahmen der berarbeitung des ENV 1996-1-1 [10] gezeigt haben, ist die Betrachtung der Wandmitte bei oben und unten gehaltenen Wnden ausreichend. Sicherheitsrisiken entstehen dadurch nicht. (5) Fr die Nachweise der Tragfhigkeit nach Absatz (3) und (4) ist grundstzlich eine Mindestausmitte der einwirkenden Normalkraft von e = 0,05 · t zu bercksichtigen. Hier ist eine Angleichung an den EC 6 [11] erfolgt. Auf die sinusfçrmige Verteilung einer ungewollten Vorverformung wurde verzichtet, die jetzt anzusetzende ist ber die Bauteilhçhe konstant.
6.2.2 Nachweis der Querschnittstragfhigkeit (1) Die vom Mauerwerksquerschnitt unter zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung
Abminderungsfaktor Fi am Kopf oder Fuß der Wand, bzw. Fm in halber Geschosshçhe zur Bercksichtigung der Schlankheit und Lastexzentrizitten, der nach 6.2.3 bzw. bei kombinierter Beanspruchung nach 6.2.4 zu ermitteln ist wirksame Querschnittsflche, ggf. unter Bercksichtigung von Schlitzen und Aussparungen Bemessungswert der Druckfestigkeit des Mauerwerks nach Abschnitt 3.2
(2) Vereinfachend darf unter der Annahme eines Spannungsblocks der Abminderungsfaktor Fi angenommen werden zu: Fi ¼ 1 2
e b
(17)
Dabei sind: e Exzentrizitt der einwirkenden Last NEd,i infolge des Biegemomentes MEd,i b die Lnge der Wandscheibe bei Scheibenbeanspruchung bzw. b = t bei Plattenbeanspruchung, wobei t die Wanddicke ist Die Tragkraftminderung infolge exzentrischen Normalkraftangriffs und Knickens wird durch einen Abminderungsfaktor F im Vergleich zur vollen Tragkraft bei zentrischer Kraftwirkung bercksichtigt. Der Nachweis wird damit unter Verwendung des rechteckigen Spannungsblocks durchgefhrt. Das ist aber nicht mit der Annahme identisch, dass sich Mauerwerk ideal-plastisch verhlt. Der bergang auf den Spannungsblock bringt den Vorteil mit sich, dass keine Unterscheidung zwischen gerissenem und ungerissenem Querschnitt mehr notwendig ist und sich die Nachweisfhrung damit stark vereinfacht, da ansonsten unterschiedliche Gleichungen fr den ungerissenen und den gerissenen Zustand notwendig sind. Hinzu kommt, dass damit Tragreserven ausgenutzt werden kçnnen, die jedoch je nach Stein-Mçrtel-Kombination unterschiedlich sind. Das fhrt bei einheitlicher Anwendung des Spannungsrechtecks fr alle Stein-MçrtelKombinationen zu gewissen Unsicherheiten, die in die Sicherheitsbetrachtung in geeigneter Weise mit einzubeziehen sind. berlagert wird jedoch diese Aussage von dem Sachverhalt, dass die
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
exzentrische Festigkeit z. T. ber der zentrischen liegt. Der Nachweis entspricht dem Nachweis bei zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung nach DIN 1053-100.
6.2.3 Nachweis der Knicksicherheit (1) Es darf vereinfachend der Abminderungsfaktor zur Bercksichtigung des Knickens berechnet werden aus: em hef Fm ¼ 1; 14 1 2 0; 024 (18) t t Dabei sind: hk/t Schlankheit der Wand unter Beachtung von Abschnitt 5.9 (Verhltnis der Knicklnge nach Abschnitt 5.7 zu Wanddicke) em
ea
Exzentrizitt der einwirkenden Last NEd,m infolge der planmßigen Biegemomente MEd,m in halber Geschosshçhe, insbesondere aus der Deckeneinspannung und Wind sowie ungewollter Ausmitte ea und Kriechen emk. Es gilt: em = MEd,m/NEd,m + ea + emk ungewollte Ausmitte. Es gilt: ea = hef /450
emk Exzentrizitt in halber Geschosshçhe infolge Kriechen. Falls kein genauerer Nachweis erfolgt, ist folgende Abschtzung zulssig: fr hef/t £ 10:
emk = 0
fr hef/t > 10: emk ¼ 0; 002 j1 hef
pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi em0 =t
mit em0 = MEd,m/NEd,m + ea j¥ Rechenwert der Endkriechzahl nach DIN 1053-11, Abschnitt 3.4 (2) Fr eine genauere Berechnung ist der Abminderungsfaktor Fm unter Bercksichtigung einer wirklichkeitsnahen Spannungs-Dehnungs-Beziehung nach Abschnitt 3.4, der Schnittgrçßen nach Abschnitt 5 und der Knicklngen nach Abschnitt 5.7 zu bestimmen. Das Vorgehen wurde aus DIN 1053-100 bernommen. Auf eine Bercksichtigung des E-Moduls in Gl. (18) wurde verzichtet. Das Wort „darf“ impliziert, dass man auch eine andere Berechnung durchfhren kann, so wie im Absatz (2) beschrieben.
527
6.2.4 Kombinierte Beanspruchung (1) Bei einer kombinierten Beanspruchung aus Biegung um die starke Achse und Knicken um die schwache Achse errechnet sich der Abminderungsfaktor F in Wandhçhenmitte zu F ¼ Fi Fm
(19)
Fr die maßgebende Bemessungssituation ist jetzt auch die kombinierte Beanspruchung bei gleichzeitig auftretender Biegung um die starke Achse und Knicken um die schwache Achse zu untersuchen. Der Punkt wurde neu aufgenommen. Er ist bei Aussteifungsscheiben zu beachten, die durch Biegung um die starke Achse beansprucht werden und auf denen zustzlich Decken aufliegen. Die Lastkombinatorik ist entsprechend zu bercksichtigen.
6.3
Nachweis bei Biegebeanspruchung
(1) Im Grenzzustand der Tragfhigkeit ist nachzuweisen: MEd MRd
(20)
(2) Das aufnehmbare Bemessungsmoment MRd einer Wand betrgt: MRd ¼ fx;d W
(21)
Dabei sind: fx,d der Bemessungswert der Biegefestigkeit nach 3.3 W das Widerstandsmoment der Wand Im Gegensatz zu DIN 1053-100 wird auf die normierte Schreibweise verzichtet. Die Abstze (1) und (2) wurden aus der Vorgngernorm bernommen. (3) Ist eine vertikale Last vorhanden, darf ihr gnstiger Einfluss durch Verwendung einer erhçhten Biegefestigkeit fx,d,app in Rechnung gestellt werden: fx;d;app ¼ fx;d1 þ sD
(22)
Dabei sind: fx,d1 der Bemessungswert der Biegefestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen nach Gl. (4) sD Bemessungswert der Druckspannung in der Wand, der jedoch nicht grçßer als 0,2 · fd sein darf fd der Bemessungswert der Druckfestigkeit von Mauerwerk
528
C Bemessung
(4) Die Erhçhung des Bemessungswertes der Biegefestigkeit gilt nur fr die Bruchebene parallel zur Lagerfuge (entspricht der Biegefestigkeit senkrecht zur Lagerfuge), bei der die Biegezugfestigkeit maßgeblich durch die Verbundfestigkeit zwischen den Mauersteinen und dem Mçrtel der Lagerfugen bestimmt wird.
Zum Zeitpunkt der Manuskripterstellung wurde die Schubproblematik noch abschließend beraten. Der hier abgedruckte Abschnitt ist der Stand vom September 2008.
Durch die Wirkung einer Normalspannung erhçht sich die Biegetragfhigkeit, was durch eine erhçhte Biegefestigkeit bis zu einer gewissen Grçßenordnung der Normalspannung bercksichtigt werden kann (vgl. DIN EN 1996-1-1, Abschn. 6.3.1). Diese Mçglichkeit wurde aus dem EC 6 [11] bernommen.
Im Gegensatz zu den Vorgngernormen DIN 1053-1 und DIN 1053-100 werden in diesem Normentwurf zustzlich zum Reibungs- und Steinzugversagen die Versagensarten
6.4.1 Scheibenschub
• Klaffen der Lagerfuge und • Schubdruckversagen explizit betrachtet.
6.4
Querkraftbeanspruchung
(1) Der Tragwiderstand bei Querkraftbeanspruchung ist unter Bercksichtigung der vorhandenen Steingeometrie, des berbindemaßes und der spezifischen Materialeigenschaften von Stein und Mçrtel zu bestimmen. (2) Fr die Bemessung gelten folgende Annahmen und Grundstze: – Ebenbleiben der Querschnitte. – Eine Biegezugfestigkeit des Mauerwerks rechtwinklig zur Lagerfuge darf i. d. R. nur unter den Bedingungen gem. Abschn. 3.3.2 zum Ansatz kommen. Beim Nachweis von Aussteifungs- und Windscheiben darf sie im Falle von Elementmauerwerk in der in Tabelle 2 angegebenen Grçßenordnung angesetzt werden. – Der Nachweis der Tragfhigkeit kann abweichend von (3) auf Basis der Annahme wirklichkeitsnaher Werkstoffeigenschaften am Gesamtsystem gefhrt werden. (3) Im Grenzzustand der Tragfhigkeit ist fr die jeweils ungnstigste Einwirkungskombination nachzuweisen: VEd VRd
(23)
Dabei sind: VEd Bemessungswert der einwirkenden Querkraft VRd Bemessungswert des aufnehmbaren Querkrafttragwiderstandes nach Abschnitt 6.4.1 bzw. 6.4.2 (4) Fr den Nachweis ist zwischen einer Querkraftbeanspruchung in Wandebene (Scheibenschub) und senkrecht zur Wandebene (Plattenschub) zu unterscheiden.
(1) Der Grenzwert der charakteristischen Querkrafttragfhigkeit von Mauerwerk VRk ist getrennt nach den unterschiedlichen Versagensarten zu bestimmen. Der kleinste Wert ist maßgebend. Es gilt: 8 VRk;K > > < 1 VRk;R (24) min VRd ¼ V > gM > : Rk;S VRk;D VRk,K charakteristischer Grenzwert der Querkrafttragfhigkeit infolge Fugenversagen durch Klaffen nach Gl. (25), der nur bei Elementmauerwerk maßgebend werden kann VRk,R charakteristischer Grenzwert der Querkrafttragfhigkeit infolge Reibungsversagen nach Gl. (26) VRk,S charakteristischer Grenzwert der Querkrafttragfhigkeit infolge Steinzugversagen nach Gl. (27) bzw. (28) VRk,D charakteristischer Grenzwert der Querkrafttragfhigkeit infolge Schubdruckversagen nach Gl. (29) a) Fugenversagen durch Klaffen der Lagerfugen Bei Steinabmessungen von lst/hst £ 1 gilt bei Elementmauerwerk fr Fugenversagen durch Klaffen der Lagerfuge: 1 lSt lSt NEd þ (25) VRk;K ¼ K1 2 hSt hS Dabei sind: NEd Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft K1 Korrekturfaktor
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
hst lst hS
l¢w
die Hçhe des Steins Lnge des Steins lichte Geschosshçhe
Der Nachweis ist in halber Wandhçhe zu fhren. Der Versagensfall Klaffen der Lagerfuge kann hçchstens fr Steingeometrien mit lst/hst £ 1 maßgebend werden. Die Formel zur Ermittlung der Querkrafttragfhigkeit VRk,K enthlt keine streuende Materialfestigkeitsgrçße mehr. Aus diesem Grunde wre es prinzipiell mçglich, den Teilsicherheitsbeiwert auf der Widerstandsseite abzusenken. Aus Grnden der Einheitlichkeit soll allerdings der Wert gM = 1,5 beibehalten werden. Stattdessen soll eine Abminderung mit dem Korrekturfaktor K1=1,3 erfolgen. Dies wrde zu einer Absenkung des Teilsicherheitsbeiwertes auf der Widerstandsseite von 1,5/1,3 » 1,2 fhren. Der Vorschlag wird allerdings noch ausfhrlich diskutiert und muss noch mit entsprechenden Versuchsergebnissen hinterlegt werden.
529
die fr die Berechnung anzusetzende, berdrckte Lnge der Wandscheibe. Es gilt: 3 e0 VEd lw þ lv lw;lin ¼ 1 2 lw NEd 2 e0 lw 12 lw
Die berdrckte Lnge wird unter Ansatz einer linearen Spannungsverteilung errechnet. Dabei ist die planmßige Exzentrizitt am Wandkopf zu bercksichtigen. Der Wert darf nicht grçßer sein, als jener, der sich unter alleinigem Ansatz der planmßigen Exzentrizitt und einer rechteckigen Spannungsverteilung ergibt. ber e0 lassen sich Einspanneffekte bercksichtigen. e0
Ausmitte der Last am Wandkopf (Anfangsausmitte)
lw
Lnge der Wandscheibe
VEd Bemessungswert der einwirkenden Querkraft b) Reibungsversagen 1 1 ðfvk1 lw t þ m NEd Þ c 1þm m NEd
VRk;R ¼
(26)
Dabei sind: NEd Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft fvk1 charakteristischer Rechenwert der Anfangsscherfestigkeit fvk0 nach Tabelle 3; es gilt: fvk1 = 1,25 · fvk0 fr unvermçrtelte Stoßfugen; fr vermçrtelte Stoßfugen gilt: fvk1 = 2,0 · fvk0
Bei Ansatz der Verbundfestigkeit fvk1 in der Gleichung (26) ist der Randdehnungsnachweis nach Abschnitt 7 zu fhren. Der Nachweis ist am Wandfuß zu fhren. Es erfolgt eine Trennung zwischen dem Grundwert der Haftscherfestigkeit fvk0 und dem Bemessungswert fvk1. Fr Scheibenschub gilt: fvk1 = fvk0 · K. Bei unvermçrtelten Stoßfugen ist K = 1,25. Um vergleichbare Tragfhigkeiten wie nach DIN 1053-1 zu erhalten, wird fr vermçrtelte Stoßfugen der Wert K = 2,0 gesetzt.
m
Reibungsbeiwert; fr alle Mçrtelarten darf 0,6 angenommen werden, sofern kein anderer Wert nach DIN EN 1052-3 nachgewiesen wurde
c) Steinzugversagen Fr Mauerwerk aus Kalksandstein, Ziegel und Leichtbeton mit einer Schubschlankheit von lv < 1,5 sowie unvermçrtelten Stoßfugen gilt:
c
der Schubspannungsverteilungsfaktor fr die Wand c = 1,0 fr lv £ 1 c = 1,5 fr lv ‡ 2 mit lV ¼ hs =lw als Schubschlankheit der Wand, hs als lichte Geschosshçhe und lw als Wandlnge
1 1 VRk;S1 ¼ fbt;cal 2 csffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi F ! ffi N Ed 2 1 1þF 1þ t lw fbt;cal
t
Wanddicke
(27)
t lw Fr Mauerwerk aus Porenbetonsteinen mit einer Schubschlankheit von lv < 1,0:
530
C Bemessung
1 2 VRk;S2 ¼ fbt;cal 2 csffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi F ! ffi F2 NEd 1 t lw 1þ 1þ 4 t lw fbt;cal (28) Gl. (27) gilt auch fr vermçrtelte Stoßfugen. Fr Mauerwerk aus Porenbeton kann die Schubtragfhigkeit bei vermçrtelten Stoßfugen nach Gl. (28) um 15 % erhçht werden. Sofern sich die Schubschlankheit außerhalb der angegebenen Grenzen befindet, ist der Nachweis nicht maßgebend und braucht damit nicht gefhrt zu werden.
NEd Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft t Wanddicke l¢w,sb die fr die Berechnung anzusetzende, berdrckte Lnge der Wandscheibe. Es gilt hier: e0 VEd lw þ lv l0w;sb ¼ 1 2 lw NEd Hier wird das Spannungsrechteck angesetzt, da sich der Querschnitt in diesem Falle im Grenzzustand der Tragfhigkeit nahe dem Druckversagen befindet. lw e0 fk
Dabei sind: NEd Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft fbt,cal rechnerische Steinzugfestigkeit, es darf fbz nach Tabelle 4 verwendet werden
hSt VEd lv
F
Anpassungsfaktor, es gilt F ¼ 1; 2 þ 0; 85 fbt;cal
c
der Schubspannungsverteilungsfaktor fr die Wand c = 1,0 fr lv £ 1 c = 1,5 fr lv ‡ 2 mit der Schubschlankheit lV ¼ hs =lw , wobei hs die lichte Geschosshçhe ist
t
Wanddicke
lw
Lnge der Wandscheibe
Der Nachweis ist in halber Wandhçhe zu fhren Der angegebene Wert von 15 % zur Bercksichtigung des Einflusses vermçrtelter Stoßfugen ist jedoch noch nicht endgltig festgelegt worden und muss dementsprechend noch mit Ergebnissen aus derzeit laufenden Versuchen hinterlegt werden. F ist ein Anpassungsfaktor zur Herstellung der bereinstimmung mit den Versuchsergebnissen.
d) Schubdruckversagen €u NEd VRk;D ¼ 1; 0 t lw fk hSt
Dabei sind:
(29)
Lnge der Wandscheibe Ausmitte der Last am Wandkopf charakteristische Druckfestigkeit des Mauerwerks berbindemaß Hçhe des Steins Bemessungswert der einwirkenden Querkraft mit der Schubschlankheit lV ¼ hs =lw , wobei hs die lichte Geschosshçhe ist
Bei der hier angegebenen Gleichung handelt es sich um einen Ansatz unter Bercksichtigung eines starr-plastischen Materialverhaltens. Das Schubdruckversagen kann unter maximaler Normalkraftbeanspruchung in Kombination mit kleinen berbindemaßen (/h < 0,4), wie sie nach DIN 1053-13 mçglich sind, gegenber dem Biegeversagen maßgebend werden. Der aufgenommene Vorschlag basiert auf dem Modell von Simon [24]. (2) Im Regelfall ist die minimale Einwirkung NEd = 1,0 · NG maßgebend. (3) Beim Nachweis der Querkrafttragfhigkeit bei Scheibenschub von Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel, ist die tatschlich vorhandene Mçrtelklasse in der untersten Fuge (Kimmschicht) und in der obersten Fuge zu beachten. Bei der Verwendung von Dnnbettmçrtel – fr den jetzt erhçhte Anfangsscherfestigkeiten zugelassen sind – wird im Regelfall eine untere Ausgleichsschicht aus Kimmsteinen angeordnet, die in Normalmçrtel verlegt werden. Zur Bercksichtigung dieses Einflusses bzw. des vorhandenen Mçrtelbetts wird Absatz (3) in die Norm aufgenommen.
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
6.4.2 Plattenschub
halten sind. Sind diese Bedingungen nicht erfllt, kann ein Nachweis nach 6.5.2 erbracht werden.
DIN 1053-1:1996-11 [2] enthielt bisher eine Reduzierung der Anfangsscherfestigkeit. Reduzierte Werte der Anfangsscherfestigkeit sind allerdings beim Plattenschub nicht gerechtfertigt, da hierbei nach dem Modell von Mann/Mller kein Verdrehen der Steine auftreten kann, welches aber implizit in der rechnerischen Haftscherfestigkeit nach Tabelle 6 in DIN 1053-1 und DIN 1053-100 enthalten ist. (1) Die vom Mauerwerksquerschnitt unter der maßgebenden Lastkombination aufnehmbare Querkraft ist bei Rechteckquerschnitten nach folgender Beziehung zu bestimmen: 1 (30) VRk;1 þ m NEd VRd ¼ gM c VRk1 ¼ fvk1 Ac
531
(31)
Dabei sind: VRk1 charakteristischer Wert des Querkrafttragwiderstandes ohne Auflast fvk1 charakteristischer Rechenwert der Anfangsscherfestigkeit mit fvk1 = fvk0 · 1,25 und dem charakteristischen Wert der Anfangsscherfestigkeit nach Tabelle 3 Ac berdrckter Wandquerschnitt tc · b unter Bercksichtigung von Schlitzen und Aussparungen, wobei tc die berdrckte Dicke unter Ansatz einer linearen Spannungsverteilung und b Breite der Wand sind NEd Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft m Reibungsbeiwert; fr alle Mçrtelarten darf 0,6 angenommen werden c der Schubspannungsverteilungsfaktor fr die Wand Bei Plattenschub tritt lediglich Reibungsversagen in der Fuge ein. Die Schubspannungsverteilung nach der Balkentheorie ist zu bercksichtigen.
6.5.2 Genaueres Nachweisverfahren Siehe ausfhrlich dazu [33] und [34]. (1) Es ist nachzuweisen, dass der untere Bemessungswert der Wandnormalkraft n1,d,inf je Einheit der Wandlnge in halber Anschtthçhe n1;d;inf n1;lim;d ¼
Ki g e hw h2e 7; 78 t
(32)
ist und damit die Ausbildung der Bogenwirkung stattfinden kann. Dem Nachweis liegt ein Bogenmodell zugrunde [43], das entsprechende Widerlager voraussetzt. Die sich einstellenden Bogenschubkrfte mssen von der sich anschließenden Konstruktion aufgenommen werden kçnnen. Dabei sind: Ki ge hw he t n1,lim,d
maßgebender Erddruckbeiwert Wichte der Anschttung Wandhçhe Anschtthçhe Dicke der Wand der Grenzwert der Wandnormalkraft je Einheit der Wandlnge in halber Anschtthçhe als Voraussetzung fr die Gltigkeit des Bogenmodells
Die Formel erlaubt, das tatschlich verwendete Anschttmaterial und den maßgebenden Erddruckbeiwert zu bercksichtigen. (2) Der obere Bemessungswert der Wandnormalkraft n1,Ed,sup je Einheit der Wandlnge in halber Anschtthçhe muss die Bedingung n1;Ed;sup n1;Rd ¼ 0; 33 fd t
(33)
(2) Im Regelfall ist die minimale Einwirkung NEd = 1,0 NGk maßgebend.
erfllen.
6.5
n1,Rd Bemessungswert des Tragwiderstandes des Querschnittes je Einheit der Wandlnge in halber Anschtthçhe gW Wichte der Wand fd Bemessungswert der Druckfestigkeit in Lastrichtung t Wanddicke
Nachweis von Kellerwnden
6.5.1 Allgemeines (1) Es gilt DIN 1053-11, Abschnitt 5.5. (2) Ein vereinfachtes Nachweisverfahren kann DIN 1053-11, Abschnitt 5.5 entnommen werden, wenn die dort angegebenen Bedingungen einge-
Dabei sind:
532
C Bemessung
(3) Der Querkraftnachweis ist nach 6.4 zu fhren. Da bei Ansatz eines anderen, als des aktiven Erddrucks der Querkraftnachweis (Plattenschub) maßgebend werden kann, ist er hier im Gegensatz zum vereinfachten Verfahren zu fhren. (4) Ist die dem Erddruck ausgesetzte Kellerwand durch Querwnde oder statisch nachgewiesene Bauteile im Abstand b ausgesteift, so dass eine zweiachsige Lastabtragung in der Wand stattfinden kann, darf der untere Grenzwert n1,lim d analog DIN 1053-11, Abschn. 5.5., Abs. (2), Ziff. e) Gln. (25) und (26) abgemindert werden. Es gilt die in DIN 1053-11 an zitierter Stelle angegebene Abminderung.
6.6
Nachweis bei Einzellasten und Teilflchenbeanspruchung
(1) Es gilt DIN 1053-11, Abschn. 5.4. (2) Fr Teilflchenbelastungen rechtwinklig zur Wandebene ist der Bemessungswert der Tragfhigkeit nach DIN 1053-11, Abschnitt 5.4 mit a = 1,3 zu bestimmen. Bei horizontalen Lasten FEd > 4,0 kN ist zustzlich die Schubtragfhigkeit in den Lagerfugen der belasteten Steine mit der Gleichung (26) nach Abschnitt 6.4.1 nachzuweisen. Bei Loch- und Kammersteinen ist z. B. durch lastverteilende Zwischenlagen (elastomere Lager o. .) sicherzustellen, dass die Druckkraft auf mindestens 2 Stege eines Mauersteines bertragen wird. Es gelten die Ausfhrungen von Abschnitt 5.4 in Teil 11. Ergnzend zu Teil 11 wird die Beanspruchung rechtwinklig zur Wandebene geregelt.
7
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
(1) Er ist immer erfllt, wenn der Nachweis im Grenzzustand der Tragfhigkeit gefhrt werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass bei regelgerechter Konstruktion und bei Einhaltung des Grenzzustands der Tragfhigkeit die Gebrauchstauglichkeit gegeben ist. Es gilt das bereits weiter oben Gesagte.
Legende lw Lnge der Windscheibe s D Kantenpressung auf Basis eines linear-elastischen Stoffgesetzes e D rechnerische Randstauchung e R rechnerische Randdehnung
Bild 2. Begrenzung der Randdehnung bei Windscheiben
(2) Sofern beim Nachweis der Querkrafttragfhigkeit von Windscheiben mit e > lw/6 die Anfangsscherfestigkeit fvk0 angesetzt wird, ist fr seltene Bemessungssituationen nach DIN 1055-100:2001-03, Abschn. 10.4, Abs. (1) a nachzuweisen, dass die rechnerische Randdehnung aus Scheibenbeanspruchung auf der Seite der Klaffung eR = eD · a/l'w den Wert eR = 10-4 nicht berschreitet (s. Bild 2). Der Elastizittsmodul darf hierfr zu E = 1.000 fk angenommen werden. Wird die Anfangsscherfestigkeit beim Schubnachweis angesetzt, muss der Nachweis der Randdehnung gefhrt werden, um das Vorhandensein ber die Lebensdauer des Gebudes garantieren zu kçnnen. Anderenfalls kann darauf verzichtet werden, weil der dann zu fhrende Nachweis in der hufigen Bemessungssituation immer erfllt ist. Diese Mçglichkeit ergab sich durch konsequente Auslegung der DIN 1055-100. Sofern in der seltenen Bemessungssituation bleibende Auswirkungen entstehen, die Auswirkungen auf die Tragfhigkeit haben, mssen diese bercksichtigt werden. Das erfolgt dadurch, dass die Anfangsscherfestigkeit beim Tragfhigkeitsnachweis nicht angesetzt wird und der Gebrauchstauglichkeitsnachweis (Beschrnkung der Rissbildung) unter der hufigen Bemessungssituation gefhrt wird. Der Sachverhalt ist ausfhrlich in [44] untersucht und erlutert worden.
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
Anhang A Gewçlbe, Bogen und Gewçlbewirkung Der Anhang A beinhaltet im Prinzip die Angaben und Festlegungen aus DIN 1053-1, Abschn. 8.5.1
A.1
Gewçlbe und Bogen
(1) Gewçlbe und Bogen sollen nach der Sttzlinie fr stndige Last geformt werden. (2) Der Gewçlbeschub ist durch geeignete Maßnahmen aufzunehmen. (3) Gewçlbe und Bogen grçßerer Sttzweite und stark wechselnder Last sind nach der Elastizittstheorie zu berechnen. (4) Gewçlbe und Bogen mit gnstigem Stichverhltnis, voller Hintermauerung oder reichlicher berschttungshçhe und mit berwiegender stndiger Last drfen nach dem Sttzlinienverfahren untersucht werden, ebenso andere Gewçlbe und Bogen mit kleineren Sttzweiten.
A.2
Gewçlbte Kappen zwischen Trgern
(1) Bei vorwiegend ruhender Verkehrslast nach DIN 1055-3 ist fr Kappen, deren Dicke erfahrungsgemß ausreicht (Trgerabstand bis etwa 2,50 m), ein statischer Nachweis nicht erforderlich. (2) Die Mindestdicke der Kappen betrgt 115 mm. (3) Es muss im Verband gemauert werden (Kuff oder Schwalbenschwanz). (4) Die Stichhçhe muss mindestens 1/10 der Kappensttzweite sein. (5) Die Endfelder benachbarter Kappengewçlbe mssen Zuganker erhalten, deren Abstnde hçchstens gleich dem Trgerabstand des Endfeldes sind. Sie sind mindestens in den Drittelpunkten und an den Trgerenden anzuordnen. Das Endfeld darf nur dann als ausreichendes Widerlager (starre Scheibe) fr die Aufnahme des Horizontalschubes der Mittelfelder angesehen werden, wenn seine Breite mindestens ein Drittel seiner Lnge ist. Bei schlankeren Endfeldern sind die Anker ber mindestens zwei Felder zu fhren. Die Endfelder als Ganzes mssen seitliche Auflager erhalten, die in der Lage sind, den Horizontalschub der Mittelfelder auch dann aufzunehmen, wenn die Endfelder unbelastet sind. Die Auflager drfen durch Vormauerung, dauernde Auflast, Verankerung oder andere geeignete Maßnahmen gesichert werden. (6) ber den Kellern von Gebuden mit vorwiegend ruhender Verkehrslast von maximal
533
2 kN/m2 darf ohne statischen Nachweis davon ausgegangen werden, dass der Horizontalschub von Kappen bis 1,3 m Sttzweite durch mindestens 2 m lange, 240 mm dicke und hçchstens 6 m voneinander entfernte Querwnde aufgenommen wird, wobei diese gleichzeitig mit den Auflagerwnden der Endfelder (in der Regel Außenwnde) im Verband zu mauern sind oder, wenn Lochbzw. stehende Verzahnung angewendet wird, durch statisch gleichwertige Maßnahmen zu verbinden sind.
A.3
Gewçlbewirkung ber Wandçffnungen
(1) Voraussetzung fr die Anwendung dieses Abschnittes ist, dass sich neben und oberhalb des Trgers und der Lastflchen eine Gewçlbewirkung ausbilden kann, dort also keine stçrenden ffnungen liegen, und der Gewçlbeschub aufgenommen werden kann. (2) Bei Sturz- oder Abfangtrgern unter Wnden braucht als Last nur die Eigenlast des Teils der Wnde eingesetzt zu werden, der durch ein gleichseitiges Dreieck ber dem Trger umschlossen wird. (3) Gleichmßig verteilte Deckenlasten oberhalb des Belastungsdreiecks bleiben bei der Bemessung der Trger unbercksichtigt. Deckenlasten, die innerhalb des Belastungsdreiecks als gleichmßig verteilte Last auf das Mauerwerk wirken (z. B. bei Deckenplatten und Balkendecken mit Balkenabstnden £ 1,25 m), sind nur auf der Strecke, in der sie innerhalb des Dreiecks liegen, einzusetzen (siehe Bild 3). (4) Fr Einzellasten, z. B. von Unterzgen, die innerhalb oder in der Nhe des Lastdreiecks lie-
Bild 3. Deckenlast ber Wandçffnungen bei Gewçlbewirkung
534
C Bemessung
8
Literatur
[1] DIN 1053-100:2007-09: Mauerwerk; Teil 100: Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts. NA Bau im DIN, Berlin 2007. [2] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk; Teil 1: Berechnung und Ausfhrung. NA Bau im DIN, Berlin 1996. [3] DIN 1053-3:1990-02: Mauerwerk; Teil 3: Bewehrtes Mauerwerk; Berechnung und Ausfhrung. NA Bau im DIN, Berlin 1990.
Bild 4. Einzellast ber Wandçffnungen bei Gewçlbewirkung
gen, darf eine Lastverteilung von 60 angenommen werden. Liegen Einzellasten außerhalb des Lastdreiecks, so brauchen sie nur bercksichtigt zu werden, wenn sie noch innerhalb der Sttzweite des Trgers und unterhalb einer Horizontalen angreifen, die 250 mm ber der Dreieckspitze liegt. Solchen Einzellasten ist die Eigenlast des in Bild 4 horizontal schraffierten Mauerwerks zuzuschlagen.
A.4
Gewçlbewirkung bei der Verwendung von Elementen
(1) Gewçlbewirkung ist nur anzunehmen bei mindestens 2 Schichten bermauerung und Stoßfugenvermçrtelung. Der Belastungsdruck ist abhngig vom berbindemaß. (2) Bei einem berbindemaß 0,2 · h gilt fr den Winkel der Lastverteilung 75 , bei einem berbindemaß ‡ 0,4 · h gilt 60 . Bei 0,2 h £ £ 0,4 h darf zwischen 75 und 60 interpoliert werden.
[4] DIN 1053-4:2004-02: Mauerwerk; Teil 4: Fertigbauteile. NA Bau im DIN, Berlin 2004. [5] DIN 1053-11: Mauerwerk; Teil 11: Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk. Vorlage des NA Bau-AA 005-06-30 Rezept- und Ingenieurmauerwerk, Aug. 2008, unverçffentlichtes Manuskript. [6] DIN 1053-12: Mauerwerk; Teil 12: Konstruktion und Ausfhrung von unbewehrtem Mauerwerk. Vorlage des NA Bau-AA 005-06-30 Rezept- und Ingenieurmauerwerk, Aug. 2008, unverçffentlichtes Manuskript. [7] DIN 1053-13: Mauerwerk; Teil 13: Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk. Vorlage des NA Bau-AA 005-06-30 Rezept- und Ingenieurmauerwerk, Aug. 2008, unverçffentlichtes Manuskript. [8] DIN 1053-14: Mauerwerk; Teil 14: Bemessung und Ausfhrung von Mauerwerk aus Natursteinen. Vorlage des NA Bau-AA 005-06-30 Rezept- und Ingenieurmauerwerk, Aug. 2008, unverçffentlichtes Manuskript. [9] E DIN 1053-5:2003-02: Mauerwerk – Teil 5: Mauerwerk aus großformatigen Elementen. 3. Vorlage des AA. Unverçffentlichtes Manuskript. NA Bau im DIN e. V., Berlin 2003, unverçffentlichtes Manuskript. [10] ENV 1996-1-1: 1995: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten; Teil 1-1: Allgemeine Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk. Deutsche Fassung ENV 1996-1-1:2005. NA Bau im DIN, Berlin 1996. [11] DIN EN 1996-1-1:2006-01: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten; Teil 1-1: Allgemeine Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk. Deut-
II Bemessung von Mauerwerk – Entwurf fr DIN 1053-13 mit Kommentaren
535
sche Fassung EN 1996-1-1:2005. NA Bau im DIN, Berlin 2006.
Bauingenieur, 79 (2004). Heft 6, S. 300–305. Springer VDI Verlag, Dsseldorf 2004.
[12] DIN EN 1996-1-2:2006-10: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten; Teil 1-2: Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung fr den Brandfall. Deutsche Fassung EN 1996-1-2:2005. NA Bau im DIN, Berlin 2006.
[23] Glock, C.: Traglast unbewehrter Beton- und Mauerwerkswnde. Dissertation, Technische Universitt Darmstadt, Institut fr Massivbau, 2004.
[13] DIN EN 1996-2:2006-03: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten; Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausfhrung von Mauerwerk. Deutsche Fassung EN 1996-2:2006. NA Bau im DIN, Berlin 2006. [14] DIN EN 1996-3:2006-04: Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten; Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden fr unbewehrte Mauerwerksbauten. Deutsche Fassung EN 1996-3. NA Bau im DIN, Berlin 2006. [15] Schubert. P.; Irmschler, H.-J.: Mauerwerksprodukte mit CE-Zeichen. In: Mauerwerk-Kalender 31 (2006), S. 5–16. Hrsg. H.-J. Irmschler, W. Jger, P. Schubert. Ernst & Sohn, Berlin 2006. [16] Riechers, H.-J.: Mçrtel mit CE-Zeichen. In: Mauerwerk-Kalender 31 (2006), S. 17– 4. Hrsg. H.-J. Irmschler, W. Jger, P. Schubert. Ernst & Sohn, Berlin 2006. [17] DIN 1055-100:2001-03: Einwirkungen auf Tragwerke; Teil 100: Grundlagen der Tragwerksplanung – Sicherheitskonzept und Bemessungsregeln. NA Bau im DIN, Berlin 2001. [18] DIN 1055-4:2005-03: Einwirkungen auf Tragwerke; Teil 4: Windlasten. NA Bau im DIN, Berlin 2005. [19] DIN 1045-1:2008-08: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Teil 1: Bemessung und Konstruktion. NA Bau im DIN, Berlin 2008. [20] DIN 18555-5:2004-03: Mauermçrtel mit besonderen Eigenschaften. Vornorm. NA Bau im DIN, Berlin 2004. [21] Mann, W.: Druckfestigkeit im Mauerwerk. In: Mauerwerk-Kalender 8 (1983), S. 687–699. Hrsg. P. Funk. Ernst & Sohn, Berlin 1983. [22] Graubner, C.-A.; Glock, C., Meyer, G.: Abschtzung der Knicklnge mehrseitig gehaltener Wnde aus großformatigem Mauerwerk.
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536
C Bemessung
[32] Gerstner, H.; Jger, W.; Nguyen, S. H.: Kann der Mauerwerksbau noch vom ETV Beton der ehemaligen DDR profitieren? Mauerwerk, 11 (2007), H. 4, S. 190–198 [33] Vassilev, T.; Jger, W.: Nachweis von Kellerwnden nach DIN 1053-100. Mauerwerk, 11 (2007), H. 1, S. 30–36. [34] Jger, W.: Anwendung des Grenzlastnachweises fr Kellerwnde nach dem neuen Sicherheitskonzept gemß DIN 1053-100. Mauerwerk, 11 (2007), H. 3, S. 135–141. [35] Jger, W.; Vassilev, T.; Hoffmann, J.; Schçps, P.: Unreinforced masonry basement walls – A comparison of theoretical design approaches and numerical simulations. In: Proceedings of the 14th International Brick & Block Masonry Conference, Sydney 2008. [36] Graubner, C.-A.; Jger, W.: Tragfhigkeit von unbewehrtem Mauerwerk unter zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung nach DIN 1053-100. Mauerwerk, 11 (2007), H. 1, S. 19–26. [37] Jger, W.: Zu den Neuerungen der DIN 1053-100 und zur Gltigkeit der DIN 1053-1. Mauerwerk, 11 (2007), H. 1, S. 5–9. [38] Jger, W.; Pflcke, T.; Schçps, P.: Kommentierte Technische Regeln fr den Mauerwerksbau. Teil 1: DIN 1053-100: Mauerwerk –
Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts – Kommentare und Erluterungen, Kapitel C: Bemessung. In: Mauerwerk-Kalender 31 (2006). Hrsg. H.-J. Irmschler, W. Jger und P. Schubert. Ernst & Sohn, Berlin 2005, S. 363-410. [39] Gunkler, E.; Budelmann, H.: Mauerwerk – kompakt. Fr Studium und Praxis. WernerVerlag, Dsseldorf 2008. [40] DGfM-Merkblatt Schlitze. www.dgfm.de. [41] Jger, W.: bersicht zum derzeitigen Stand der numerischen Modellierung. Mauerwerk, 11 (2007), H. 6, S. 315–322. [42] Kirtschig, K.: Gutachten zum Tragverhalten von Dichtungsbahnen in Mauerwerk. Universitt Hannover, Institut fr Baustoffe. [43] Mann, W.; Bernhardt, G.: Rechnerischer Nachweis von ein- und zweiachsig gespannten gemauerten Wnden, insbesondere von Kellerwnden auf Erddruck. In: Mauerwerk-Kalender 9 (1984). Hrsg. P. Funk. Ernst & Sohn, Berlin, S. 69–84. [44] Jger, W.; Hoffmann, J.: Gutachten zum Randdehnungsnachweis nach DIN 1053-100: 2006-08. Erarbeitet i. A. der DGfM, Technische Universitt Dresden, Lehrstuhl Tragwerksplanung, 2007.
C Bemessung
III
537
Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken Dirk Proske, Wien
1
Einleitung
Die im Neolithikum begonnene Sesshaftigkeit des Menschen fhrte in Verbindung mit der Erfindung des Rades vor 5000 bis 6000 Jahren zum ersten systematischen Ausbau von Transportwegen. Die Erweiterung der Reichweite von Transporten, der Anstieg der befçrderten Massen und die Erhçhung der Geschwindigkeit brachten jedoch auch neue Anforderungen an die Oberflchenbeschaffenheit der Transportwege, an ihr Geflle und an die Ebenheit insgesamt mit sich. Diese Anforderungen konnten beispielsweise bei Furten oder steilen Anstiegen in bergigen Regionen nicht erfllt werden. Bis ins Mittelalter waren auch darum die Transportkosten auf dem Land deutlich hçher als auf dem Wasser. Es entstand deshalb vermutlich bereits sehr frhzeitig der Wunsch, ungeeignete Wegstrecken horizontal oder vertikal zu umgehen und zu verkrzen. Brcken folgen dieser Idee. Sie passen die Gradiente des Transportweges den Mçglichkeiten des Transportmittels an, indem ein Gelndeeinschnitt berspannt wird. Im Gegensatz dazu steht der Tunnel, der eine Gelndeform durchstçßt. Die Umsetzung des genannten Ziels ist beim Brckenbau jedoch stark von den Eigenschaften der Baustoffe abhngig. Fr die ersten Brckenbauwerke konnten nur natrlich vorkommende und nur in geringem Umfang bearbeitete Materialien wie Holz oder Steine verwendet werden. Das statische System richtete sich wie auch heute noch an den Fhigkeiten des Baustoffes aus. Whrend aber historische Holzbrcken aufgrund der beschrnkten Lebensdauer verschwunden sind, existieren einige prhistorische Steinbalkenbrcken wie die Brcken von Dartmoor, Großbritannien, in Gizeh, gypten (2500 v. Chr.) und in China (500 v. Chr.) oder historische Steinbogenbrcken (Rçmisches Reich) noch heute (Brown [1], Heinrich [2]). Sowohl historische Steinbalkenbrcken als auch historische Steinbogenbrcken sollen in diesem Beitrag als historische Mauerwerksbrcken verstanden werden. Historische Steinbalkenbrcken werden heute nahezu ausschließlich als Fußgngerbrcken ver-
wendet. Aber einige historische Steinbogenbrcken waren aufgrund der exzellenten Anpassung des statischen Systems an die Baustoffeigenschaften in der Lage, die Verkehrslasten seit Beginn des Rçmischen Reiches bis zur Blte der Industriellen Revolution dauerhaft aufzunehmen. Deshalb wurden Steinbogenbrcken ber einen Zeitraum von 2000 Jahren errichtet. Etwa bis 1860 konkurrierten bei den deutschen Eisenbahngesellschaften Steinbogenbrcken und Holzbrcken (Weber [3]). Erst danach leitete die Einfhrung effizienter knstlicher Baustoffe wie Beton oder Stahl den Niedergang des Mauerwerksbrckenbaus ein. Zwar wurden nach dem Ende des 2. Weltkriegs noch einmal zahlreiche Bogenbrcken wiedererstellt, dies erfolgte jedoch meistens in Beton. Seitdem ruht der Neubau von Mauerwerksbrcken bis auf wenige Ausnahmen, z. B. in Großbritannien. Bild 1 belegt diese Aussage. Es zeigt den Anteil verschiedener Bauweisen von Eisenbahnneubaubrcken in Deutschland von ca. 1820 bis 1975.
1.1
Bestand
Da Steinbogenbrcken ber einen sehr langen Zeitraum errichtet wurden, bilden diese Brcken auch heute noch einen wesentlichen Bestandteil der Brckeninfrastruktur in vielen Lndern. Von den etwa 120 000 Brcken in Deutschland, die einem Wert von ca. 80 Milliarden Euro entsprechen, stellen Steinbogenbrcken nach verschiedenen Schtzungen ca. 1/3 (Schmitt [4], Bothe et al. [5], Bartuschka [6], Orbn [7]). Ein vergleichbares Verhltnis findet sich auch fr die ca. 150 000 Brcken in Großbritannien (Orbn [7], UIC [8], Melbourne et al. [9], Murray [10], Choo et al. [11]). In anderen Lndern ist der Anteil geringer, wie z. B. in den USA, wo von den geschtzten 600 000 Brcken nur ca. 1000 Mauerwerksbrcken sind. Dieser geringe Anteil ist auf die im Gegensatz zu Europa unterschiedliche historische Entwicklung zurckzufhren. In China wird der Anteil der Bogenbrcken aus allen Materialien auf ca. 70 % des Brckenbestandes geschtzt. Historische Mauerwerksbr-
538
C Bemessung
Bild 1. Bauweise der Eisenbahnneubaubrcken (nach Weber [3]); Holzbrcken sind in diesem Diagramm nicht enthalten
cken drften hier auch weiterhin einen wesentlichen Beitrag leisten, auch wenn ihr Anteil in den letzten Jahren deutlich gefallen ist. Darber hinaus lassen sich historische Mauerwerksbrcken aber nahezu weltweit finden, so z. B. in Afrika, Mittelamerika, Russland oder Indien. Eine genaue Aufschlsselung des Bestandes von Steinbogenbrcken insbesondere fr verschiedene europische Lnder findet sich in Proske et al. [12].
1.2
Begriffe
Im Zusammenhang mit historischen Mauerwerksbrcken wird eine Vielzahl von Begriffen verwendet. Einige dieser Begriffe werden in diesem Abschnitt erlutert. Die Bestandteile von Steinbogenbrcken werden dagegen im folgenden Abschnitt behandelt. Wie bereits erwhnt drften die ersten Brcken aus Steinmaterial Steinbalkenbrcken gewesen sein. Diese Brckenform hat jedoch aufgrund der geringen Zugfestigkeit des Steinmateriales und aufgrund der hohen Streuung der Zugfestigkeit nur fr geringe Lasten bzw. kleine Spannweiten Anwendung gefunden. Um grçßere Spannweiten mit diesem Material zu berbrcken, musste eine Form ausgebildet werden, die keine oder nur geringe Zugbelastungen im Material verursacht. Dies fhrte zu den Bogen- oder Gewçlbebrcken. Der Begriff des „Bogens“ lsst sich bis weit in das Althochdeutsche, aber auch im niederlndischen und englischen Sprachraum finden (Kurrer [13]). In der Literatur finden sich sowohl Definitionen, die den Bogen
als Tragwerk, das berwiegend auf Druck beansprucht wird, ansehen (Pauser [14]), als auch Verçffentlichungen, die den Bogen als ein Bauteil mit biegefestem Material betrachten (Kurrer [13], Weber [3]). Letztere verknpfen den Begriff des „Gewçlbes“ mit einem Material mit vernachlssigbarer Zugfestigkeit. In diesem Sinne definieren z. B. auch Haser /Kaschner [15] die Gewçlbebrcken. Weber [3] beschreibt die Gewçlbebrcke als „Tragwerk zur berfhrung von Wegen ber Hindernisse. Dieses Tragwerk ist gekennzeichnet durch eine gekrmmte Systemflche mit entweder nur parabolischen oder parabolischen und elliptischen Punkten außerhalb von Kanten sowie durch eine Lichtweite von mindestens 2,0 m. Sein Material ist druckfest mit vernachlssigbarer kleiner Zugfestigkeit.“ Stritzke [16] trennt die Begriffe „Bogen“ und „Gewçlbe“ ber das Verhltnis von Bogenstich zu Spannweite. Eine ausfhrliche Begriffsdiskussion findet sich auch in Proske et al. [12]. Allerdings sei an dieser Stelle auf die ontologischen Probleme klarer Begriffsabgrenzungen hingewiesen (Proske [17]). Der Begriff der „Brcke“ wird zum Begriff „Durchlass“ durch die Spannweite abgegrenzt. Hier gelten hufig als Grenzwerte 2 m, 3 m oder 8 m Spannweite (Proske et al. [12]). Der Begriff der Mauerwerksbrcken ist nicht eindeutig den Gewçlbe- oder Bogenbrcken zugeordnet. Vielmehr findet man z. B. auch den Begriff Steinerne Brcken. Solche Brcken bestehen aus behauenen, berwiegend natrlichen, Steinen. Neben den Eigenschaften des Steinma-
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
teriales bilden aber auch der Grad der Bearbeitung und die Ausbildung des Mauerwerksverbandes eine weitere Mçglichkeit der Klassifizierung. Wichtig fr das Verstndnis der Bogenbrcken sind weiterhin die Grçßen Spannweite und Bogenstich. Der Bogenstich beschreibt den vertikalen Abstand des Scheitels eines Bogens von der Auflagerlinie und die Spannweite reprsentiert den horizontalen Abstand der Auflagerlinien.
1.3
Aufbau
Mauerwerksbogenbrcken bestehen aus verschiedenen Elementen. Diese Elemente sind in Bild 2 dargestellt. Das Hauptelement der Steinbogenbrcken sind die Bçgen, die ein- oder mehrschalig und mit konstanter oder vernderlicher Dicke ausgefhrt sein kçnnen. Die Bçgen kçnnen vollstndig oder nur teilweise hinterfllt und mit Spargewçlben versehen sein. Die Stirnseiten der Bçgen besitzen meistens eine Stirnvormauerung, die geschlossen oder offen sein kann. Auf der Hinterfllung, den Spargewçlben und den Stirnseiten liegt eine Fahrbahnplatte mit Brstung bzw. Gelnder auf. Der Bogen ruht auf Pfeilern und Widerlagern, die wiederum auf Fundamenten lagern. Basierend auf den verschiedenen Ausfhrungen der einzelnen Elemente von Steinbogenbrcken werden die Brcken in verschiedene Arten unterteilt. Bild 3 listet mçgliche Unterteilungen ohne den Anspruch auf Vollstndigkeit auf.
539
Die Unterteilung der Bogengeometrie kann noch deutlich erweitert werden. Ziel der Wahl der Bogengeometrie ist eine mçglichst große bereinstimmung zwischen Sttzlinie und Bogenform. Der Kreisbogen ergibt sich als Sttzlinie bei einer konstanten Radiallast, die Parabel ergibt sich bei einer vertikalen Gleichstreckenlast und der Katenoidbogen (Kettenlinie) ergibt sich bei konstantem Eigengewicht des Bogens (Petersen [20]). Die Anwendung verschiedener Bogenformen ist allerdings auch historisch geprgt. Whrend die Rçmer nahezu ausschließlich den Kreisbogen verwendeten, wurden mit Ende des Mittelalters zunehmend Korbbogen (polyzentrischer Kreisbogen), Ellipse oder Kettenlinie verwendet. Heute finden sich in der Literatur fr die kontinuierlichen Gewçlbe der Halbkreis und Bogensegment, Parabel 2. und 4. Ordnung, Ellipse, Korbbogen, Zykloide und Sinusfunktion (Petersen [20], Weber [3]). Im Nachhinein kann die Ermittlung der Bogenform mit Schwierigkeiten verbunden sein. Als erstes Beispiel sei die Santa Trinit Brcke in Florenz genannt. Ferroni (1808) nahm an, dass sie als Korbbogen mit sechs Kreissegmenten errichtet wurde, Brizzi (1951) vermutete, dass es sich um zwei parabolische Bçgen handelt, whrend Torricelli davon ausgeht, dass der Bogen zwei logarithmischen Kurven folgt (Corradi [21]). Das Problem wird auch in Bild 4 deutlich. Es handelte sich hierbei um Daten eines historischen Stahlbetongewçlbes.
Bild 2. Bauteilbegriffe fr Bogenbrcken (berwiegend nach Huges /Blackler [18])
540
C Bemessung
Bild 3. Einteilungen von Steinbogenbrcken (nach Bien/ Kaminski [19])
Aber nicht nur die Abschtzung der Bogenform kann bei historischen Brckenbauwerken ein Problem darstellen. Oft ist auch die Erfassung der realen geometrischen Abmessungen der einzelnen Elemente mit Schwierigkeiten verbunden. Hufig verstecken sich hinter Stirnvormauerungen Spargewçlbe oder hinter Pfeilerverkleidungen befinden sich Hohlrume und Sprengkammern, wie die Bilder 5 und 6 zeigen. Neben den bisher genannten Klassifizierungen werden historische Mauerwerksbrcken auch hinsichtlich der Mauerwerksausbildung unterschieden (Bild 7).
Die Tragfhigkeit der historischen Steinbogenbrcken ist eng mit deren Aufbau und der Art der Brcken verbunden. Auf die numerische Abbildung der Tragfhigkeit von Steinernen Gewçlbe- oder Bogenbrcken wird im Abschnitt 3 eingegangen. Im Folgenden werden zunchst die Einwirkungen auf diese historischen Bauwerke besprochen. Im Gegensatz zu den stark normativ geregelten Einwirkungen fr Brckenneubauten existieren bei der Nachrechnung oft Sonderregeln, die eine Abminderung der Einwirkungen erlauben.
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
541
Bild 4. Bogenform eines historischen Betongewçlbes
Bild 5. Ausbildung von Widerlagern am Verde Viadukt. Das linke Bild zeigt den sichtbaren Kmpfer, das rechte Bild zeigt die tatschliche innere Ausbildung als mehrschaligen Mauerwerksbogen mit auskragenden Kmpfersteinen (nach Brencich / Colla [22])
Bild 6. Ausbildung von Kmpfern bei halbelliptischen Bçgen (aus Brencich /Colla [22]). Sichtbare Kmpfer (links) mssen nicht mit den statischen Kmpfern (rechts) bereinstimmen
Bild 7. Fugenbilder in schiefen Brcken (nach Melbourne [23])
542
2
C Bemessung
Einwirkungen
Da historische Mauerwerksbrcken ber große Zeitrume funktionstchtig waren, haben sich in diesen Zeitspannen oft die Einwirkungen auf die Brckenbauwerke verndert. Diese Einwirkungen betreffen in erster Linie alle technischen Verkehrsmittel, die seit ihrer Einfhrung ein rasantes Wachstum erfahren haben. Auf der anderen Seite gibt es aber auch systemtypische Einwirkungen von Bogenbrcken, wie z. B. das hohe Eigengewicht, die sich kaum verndert haben. Die Einwirkungen werden im Folgenden hinsichtlich ihrer Richtung und ihrer Vernderlichkeit unterteilt.
2.1
Vertikale Einwirkungen
2.1.1 Eigen- und Ausbaulast Das Eigengewicht als vertikale Einwirkung spielt eine große Rolle bei der Tragfhigkeitsbewertung historischer Mauerwerksbogenbrcken. Obwohl bei modernen Biegetrgerbrcken die Eigenlast verringert werden soll, fhrt die hohe Eigenlast von Mauerwerksbrcken zu einer homogenen Druckbelastung im Bauwerk. Gerade diese ist aber erwnscht, da die Zugtragfhigkeit des Materials Mauerwerk vernachlssigbar gering ist. Wie bereits erwhnt, ist eine genaue Erfassung der Geometrie des Bauwerkes, insbesondere auch der Hohlrume, fr die Abschtzung der Eigenlast notwendig.
Bild 8. Verkehrslastbild nach alter DIN 1072 (links) und DIN-Fachbericht (rechts)
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
2.1.2 Verkehrseinwirkungen
543
DIN 1072 [25] – oder durch eine Variation des derzeit gltigen Normenkonzepts. Hierzu sei auf Arbeiten von Loos [26] verwiesen, der eine solche Anpassung des aktuellen Normenkonzepts vorgenommen hat. Ergebnis ist die Anpassung der a-Faktoren wie in Tabelle 2 gezeigt. Eine zustzliche Erweiterung dieses Konzepts fr kommunale Straßen haben in jngster Zeit Novk et al. [27] verçffentlicht. Whrend Loos basierend auf Referenzbrcken eine verallgemeinerte Abminderung entwickelt hat, haben z. B. Bailey / Hirt [28] basierend auf Verkehrsmessungen der untersuchten Brcken jeweils fr die einzelne Brcke ein Verkehrslastmodell vorgeschlagen.
2.1.2.1 Straßenverkehrslasten Die Verkehrslasten fr Brcken werden derzeit im DIN-Fachbericht 101 [24] fr Neubauten geregelt, siehe z. B. Bild 8 und Tabelle 1. Die Anwendung dieser Regelungen wird hier nicht erlutert, da sie in zahlreichen Verçffentlichungen beschrieben wurde. Fußgnger- und Radfahrerverkehr werden nicht gesondert behandelt. Interessant drfte fr die Nachrechnung von Steinbogenbrcken jedoch die Anwendung von Gewichtsbeschrnkungen sein. Derartig gewichtsbeschrnkt beschilderte Straßenbrcken erlauben eine Anpassung der Verkehrslasten einmal im Sinne der historischen Normen – wie
Tabelle 1. Charakteristische Lasten fr Lastmodell 1 nach DIN-Fachbericht 101 (aus Proske et al. [12]) Stellung
Doppelachse
Gleichmßig verteilte Last
Achslast Qik in kN
Anpassungsfaktor aQk
Qik · aQk
qik in kN/m2
Anpassungsfaktor aqk
Fahrstreifen 1
300
0,8
240
9,0
1,0
Fahrstreifen 2
200
0,8
160
2,5
1,0
Fahrstreifen 3
100
0,0
0
2,5
1,0
Andere Fahrstreifen
0
–
0
2,5
1,0
Restflche
0
–
0
2,5
1,0
Tabelle 2. Anpassungsfaktoren fr gewichtsbeschrnkt beschilderte Brcken 30, 16 und 12 Tonnen und bei Nachrechnung des Auxerre-Verkehrs nach Loos [26]. Zustzlich wurden die Anpassungsfaktoren fr das Lastmodell 1 nach DIN-Fachbericht 101 [24] angegeben Brckenklasse
12/12
16/16
30/30
Simulation Auxerre-Verkehr Lastmodell 1 nach DIN-FB 101
Belagqualitt
Fahrstreifen 1
Fahrstreifen 2
aQ1
aq1
aQ2
aq2
Gut
0,30
0,28
0,20
1,00
Mittel
0,30
0,30
0,25
1,00
Gut
0,35
0,30
0,35
1,00
Mittel
0,35
0,40
0,45
1,00
Gut
0,55
0,70
0,50
1,00
Mittel
0,60
0,70
0,80
1,00
Gut
1,00
0,90
1,00
1,00
0,80
1,00
0,80
1,00
544
C Bemessung
2.1.2.2 Eisenbahneinwirkungen Im Gegensatz zu den Straßenverkehrslasten sind die Verkehrslasten aus Eisenbahnverkehr deutlich besser klassifizierbar. Bis auf absehbare Zeit gilt fr die Verkehrlasten das Verkehrslastbild UIC 71 (Bild 9) gemß Ril 804 [29] und Ril 805 [30] als eisenbahnspezifische Ergnzung zu den DIN-Fachberichten. Hufig wird bei historischen Eisenbahnbrcken auch der Auslastungsgrad b ermittelt. Dieser gibt an, mit wie viel Prozent das Verkehrslastbild des UIC 71 erreicht wird. Daneben bieten sich sog. Nachrechnungsklassen an. Bild 9 zeigt neben dem UIC-71-Lastbild auch noch zwei Nachrechnungsklassen (C3 und D4)
sowie ein historisches Lastbild. Zustzliche Informationen ber die Streckenklassifizierungen und die Lastbilder gibt Tabelle 3. Ein weiteres Element der Anpassung der Einwirkungen von Eisenbahnverkehr auf eine eingeschrnkte Tragfhigkeit historischer Steinbogenbrcken kçnnen Geschwindigkeitsbeschrnkungen sein, die ber einen verringerten dynamischen Lasterhçhungsfaktor die statische Ersatzlast beeinflussen. Gelingt der Nachweis der Tragfhigkeit fr die Verkehrslasten nur unter großen Mhen, so kann abschließend noch eine zeitlich beschrnkte Nutzungserlaubnis erteilt werden. Gerade in Verbindung mit modernen Monitoringkonzepten erçffnen sich hier vielfltige Anwendungsmçglichkeiten.
Bild 9. Verkehrslastbilder fr UIC 71 und Nachrechnungsklassen C3 und D4 (DB). Außerdem ist noch der historische Lastenzug G1 abgebildet (aus Proske et al. [12])
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken Tabelle 3. Lastgrenzenraster eines modernen Drehgestellflachwagens und Interpretation gemß den Dienstvorschriften der DB AG (aus Proske et al. [12]) A/B1
B2/C2
C3/C4
D2
D3
D4
38,0 t
56,0 t
65,0 t
56,0 t
67,0 t
77,0 t
Zugelassen bis 120 km/h
Klasseneinteilung Fahrzeugmasse je Lngeneinheit t/m 1
5,0
2
6,4
3 4
Radsatzlast A
B
C
D
16 t
18 t
20 t
22,5 t
A
B1 B2
anpralle. Bezglich der Problematik Schiffsanpralle gegen Bogenbrcken siehe Proske [31]. Bei den natrlichen Prozessen kçnnen Lawinen, Schlammlawinen, Steinschlge, Fluten oder Sturzfluten Anpralle verursachen. Beispiele in den letzten Jahren wie in Slowenien oder sterreich zeigen die mçgliche Intensitt solcher Anprallereignisse. Zhang [32] beschreibt das Versagen eines Brckenbauwerks durch den Anprall einer Schlammlawine bzw. Steinlawine in China. Siehe hierzu auch Proske/ Hbl [33].
2.2.2 Horizontale Einwirkungen parallel zur Bauwerkslngsachse 2.2.2.1 Bremslasten
C2
D2
7,2
C3
D3
8,0
C4
D4
2.1.3 Schneelasten Schneelasten sind in der Regel nicht relevant fr Mauerwerksbogenbrcken aufgrund der hohen Eigenlasten der Brcken und der Berumung.
2.2
545
Horizontale Einwirkungen
2.2.1 Horizontale Einwirkungen senkrecht zur Bauwerkslngsachse 2.2.1.1 Windlasten Zwar treten auch an Bogenbrcken Windeinwirkungen auf, aber diese haben in der Regel durch die hohe Eigenlast der Brcke nur geringe Auswirkungen. Bei hohen, schlanken Pfeilern kann eine Bercksichtigung notwendig werden. Wind wurde bei Eisenbahnbrcken bisher z. B. gemß Ril 804 [29] angesetzt, wobei in Windbelastung mit und ohne Verkehr unterschieden wird. 2.2.1.2 Anpralllasten Neben Windlasten als horizontale Einwirkungen senkrecht zur Brckenlngsachse existieren auch noch horizontale Anpralllasten, deren Betrag insbesondere in den letzten Jahren deutlich zugenommen hat. Derartige Anpralllasten kçnnen sowohl von technischen Systemen als auch durch natrliche Prozesse ausgelçst werden. Beispiele fr technisch verursachte Anpralllasten sind Kraftfahrzeuganpralle, Eisenbahnanpralle oder Schiffs-
Neben den außergewçhnlichen horizontalen Einwirkungen quer zur Bauwerkslngsachse gibt es auch regelmßige horizontale Einwirkungen parallel zur Bauwerkslngsachse wie Bremsen und Anfahrlasten. Fr den Bogen selbst haben die Brems- und Anfahrlasten geringere Bedeutung (Weber [3]). Allerdings wird fr hohe und schlanke Unterbauten (Pfeiler bei Gewçlbereihen) hufig eine Lastkombination aus relativ geringen vertikalen Verkehrslasten, verhltnismßig großen Anfahr- und Bremslasten sowie Seitenwind auf die Brcke bemessungswirksam.
2.3
Einwirkung mit vernderlicher Richtung
2.3.1 Temperatureinwirkung Temperaturbelastung kann bei den meist statisch unbestimmten Bçgen historischer Mauerwerksbogenbrcken rechnerisch zu erheblichen Spannungen fhren. Aufgrund der hohen Umlagerungskapazitt durch Rissbildung und Kriechen kçnnen diese Spannungen aber teilweise deutlich abgebaut werden. Pietsch [34] schlgt deshalb in seiner Arbeit eine Verringerung des E-Moduls um bis zu 80 % des Ursprungswertes bei der Bercksichtigung jahreszeitlicher Temperaturschwankungen vor. Thrmer [35] nennt ebenfalls einen Spannungsabfall um bis zu 70 %. Bothe et al. [5] zeigen sehr deutlich, dass in der Tat durch eine nicht-lineare Berechnung die Auswirkungen von Temperatureinwirkungen auf die Tragfhigkeit deutlich abgemindert werden kçnnen. Dass aber Temperatureinwirkungen durchaus auch zu Verformungen fhren kçnnen, zeigen Arbeiten von Patzschke [36] und Schlegel et al. [37]. Brandeinwirkungen auf historische Steinbogenbrcken werden hier vernachlssigt.
546
C Bemessung
2.3.2 Setzungen Setzungen kçnnen erhebliche Auswirkungen auf die Tragfhigkeit historischer Steinbogenbrcken haben, da das Tragkonzept auf einer Unverschieblichkeit der Fundamente aufbaut. Allerdings sollten Setzungen bei historischen Brcken abgeklungen sein. ber die Auswirkungen von Setzungen berichtet z. B. Jagfeld [38]. Ochsendorf [39] nennt eine Verringerung der Tragfhigkeit von Bogenbrcken durch Schden in den Widerlagern/Pfeilern von bis zu 15 %.
2.3.3 Erdbeben Das Verhalten von historischen Mauerwerksbogenbrcken unter Erdbebenbelastungen ist insbesondere in mediterranen Gebieten intensiv untersucht worden. Beispielhaft seien hier nur die Arbeiten von Rota [40] und De Lorenzis et al. [41] genannt.
3
Berechnungsmodelle
3.1
Einleitung
Wie bereits im Abschnitt 1.3 gezeigt, besitzt eine Steinbogenbrcke verschiedene Elemente. Alle Elemente wirken am Lastabtrag mit; einige Elemente – wie z. B. die Brstung – nur bei speziellen Belastungen wie einem Anprall durch ein
Fahrzeug, andere Elemente wirken kontinuierlich am Abtrag der Eigen- und Verkehrslasten mit. In den meisten einfachen Berechnungsmodellen wird nur der Bogen als solcher modelliert und bercksichtigt. Tatschlich aber wirkt der Bogen zusammen mit den darber liegenden Konstruktionselementen, wie z. B. der Stirnvormauerung und der Hinterfllung, falls vorhanden. Bild 10 zeigt dies sehr deutlich, aber auch eine Vielzahl anderer Verçffentlichungen quantifizieren den Anteil der Hinterfllung und Stirnvormauerung an der Tragwirkung. Eine Zusammenfassung der Literatur findet sich in Proske et al. [12]. Beispielhaft genannt seien nur die Arbeiten von Royles / Hendry [42], die eine Erhçhung der Tragfhigkeit des reinen Bogens um den Faktor 2 bis 12 durch Hinterfllung und Stirnvormauerung experimentell bestimmten. Becke [43] sieht eine maximale Erhçhung um den Faktor 3. In Abhngigkeit von der Auslastung der Tragstruktur sollen die erwhnten Effekte im Modell bercksichtigt werden. Tabelle 4 listet eine mçgliche Hierarchie der Modelle gemß COST-Studie 345 [44] auf.
3.2
Tragfhigkeit in Lngsrichtung
3.2.1 Empirische Regeln und vereinfachte Verfahren Es existiert eine Vielzahl historischer Regeln fr die Wahl der Geometrie einzelner Bogenelemente. Beispielhaft seien hier nur Arbeiten von Purtak
Bild 10. Anteil der einzelnen Elemente am Tragverhalten einer geprften Bogenbrcke (nach Weber [3])
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
547
Tabelle 4. Empfohlene Analyseverfahren fr verschiedene Beurteilungsstufen fr bestehende Bauwerke gemß der COST-Studie 345 [44] der Europischen Kommission Bauwerkstyp
Untertyp
Brcken
Bogen
Beurteilungsstufe 1
2
3
4
5
Empirisch oder 2-D-Modellierung, linear elastisch
2-D oder 3-D, linear elastisch, nichtlinear oder plastisch, Rissmodellierung
2-D oder 3-D, linear oder nichtlinear, elastisch oder plastisch, Trgerrost oder FEM, Bercksichtigung der BodenBauwerks-Interaktion, Rissmodellierung, Verwendung bauwerksspezifischer Belastungen und Baumaterialkennwerte
Detaillierte FEModellierung des untersuchten Bauwerkes
Zuverlssigkeitsuntersuchung mittels probabilistischer Verfahren
[45] und Busch/Zumpe [46] genannt. Deren Zusammenstellungen des Verhltnisses von Bogenstich zu Spannweite geben einen berblick ber die geometrischen Verhltnisse (Bild 11). Eine Zusammenstellung historischer Regeln fr Ingenieure findet sich bei Corradi [21], Huerta [47] oder Proske et al. [12]. Erwhnenswert seien ferner die Khnheitszahlen von Rsal, Spangenberg und Weber, die eine schnelle Bewertung des Bogens erlauben und weitere Parameter bercksichtigen (Proske et al. [12]). Im Folgenden werden einige Verfahren vorgestellt, die dem Statiker eine schnelle Bewertung der Tragfhigkeit von historischen Mauerwerksbogenbrcken basierend auf wissenschaftlichen Untersuchungen und Vergleichsrechnungen erlauben. Das sicherlich bekannteste Verfah-
ren dieser Klasse ist die MEXE-Methode (Military Engineering Experimental Establishment). Dieses Verfahren hat insbesondere in Großbritannien (Huges / Blackler [18]) eine weite Verbreitung gefunden, wird aber auch im internationalen UIC-Kodex [48] verwendet. Basierend auf Vorarbeiten von Pippard in den 1930er-Jahren und einer Anpassung an NATO-Lasten wurde nach dem 2. Weltkrieg die 1. Generation des MEXEVerfahrens entwickelt. In den 1950er-Jahren wurden in Großbritannien zahlreiche Tests an Bçgen durchgefhrt, die eine berarbeitung des MEXEVerfahrens erlaubten. In den 1960er-Jahren wurde das MEXE-Verfahren den aktuellen Verkehrslasten angepasst und als modifiziertes MEXEVerfahren eingefhrt (Das [49]). Zurzeit wird das MEXE-Verfahren berarbeitet, sodass wahr-
Bild 11. Verhltnisse von Sttzweite zu Bogendicke fr Bogenbrcken (nach Purtak [45])
548
C Bemessung
scheinlich bis Ende 2008 eine neuere Version bereitgestellt wird (Harvey et al. [50]). Ein zweites sehr einfaches Verfahren ist die FILEV-Methode. Martı´n-Caro /Martı´nez [51] haben basierend auf einem SOFiSTiK-Modell fr nahezu 800 Brckenmodelle mit verschiedenen Parameterkombinationen Bruchlasten berechnet. Die Formeln und Grenzen des Berechnungsverfahrens sind auch in Proske et al. [12] zusammengefasst. Purtak et al. [52] haben ebenfalls basierend auf Finite-Elemente-Modellen (ANSYS) einen Katalog von Tragfhigkeitskurven fr Mauerwerksbogenbrcken entwickelt. Martinez et al. [53] entwickelte Zielkurven der Scheitelbogendicke in Abhngigkeit von der Druckfestigkeit des Steines, dem Verhltnis von Spannweite und Stich und der Spannweite, mit denen umgehend die Prfung der Tragfhigkeit einer Brcke erfolgen kann.
Bild 12. Einfluss der Hçhe der Hinterfllung im Scheitel auf die Bogentragfhigkeit fr einen Reibungswinkel von 60 (nach Smith et al. [54])
Bild 13. Verschiedene Stabmodelle
3.2.2 Stabmodelle Bei der Anwendung von rechnerischen Stabmodellen idealisiert man die Bçgen als Polygonreihe von Stben. Bei den heute berwiegend ausgefhrten linear-elastischen Schnittgrçßenberechnungen werden die maximalen Spannungen im Bogen berechnet und mit den zulssigen Mauerwerksspannungen verglichen. In der Regel versagen Mauerwerksbçgen aber nicht durch eine berschreitung der Mauerwerksdruckfestigkeit, sondern durch die Bildung einer kinematischen Kette bei Verkehrslasten. Da die Bildung der Gelenke in einer solchen Kette bei linear-elastischen Berechnungen nicht implizit ist, wird die Lage der Gelenke oft einfach angenommen. So werden dann anstelle von eingespannten Bçgen hufig Dreigelenkbçgen berechnet. Umgehen kann man die Wahl der Lage der Gelenke durch die Anwendung stofflich nicht-linearer Berechnungen. Dabei wird hier die geringe Zugfestigkeit des Baustoffs im Berechnungsverlauf bercksichtigt.
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
Bild 14. Entwicklung eines Verbundquerschnitts fr den Bogen, der die Mitwirkung der Hinterfllung mit bercksichtigt (Becke [43])
Wie bereits erwhnt, ist das Tragverhalten des Bogens und damit die Entstehung der Gelenke eng an die Mitwirkung weiterer Brckenelemente wie Hinterfllung, Stirnvormauerung und Fahrbahnplatte gebunden (Bild 12). Diese Elemente werden oft als Federn in die einfachen Stabmodelle integriert (Bild 13). Alternativ kann die Mitwirkung auch ber ideelle Verbundquerschnitte abgebildet werden (Bild 14). Neben der Anwendung klassischer Baustatiksoftware zur Modellierung des Bogens in Form von Stben, existieren fr Mauerwerksbogenbrcken spezielle Programme. Erwhnt sei hier nur das Programm Archie/Archie-M [58] und das Programm RING-2 [59]. Diese Programme kçnnen zu Probezwecken kostenlos aus dem Internet geladen werden.
3.2.3 2-D- und 3-D-Finite-ElementeModelle Obwohl berwiegend in der Praxis Stabmodelle – teilweise unter Verwendung nicht-linearer Stoffgesetze – fr die Tragfhigkeitsbewertung von historischen Mauerwerksbogenbrcken verwendet werden, zog man in den letzten Jahren und Jahrzehnten zunehmend 2-D- und 3-D-FiniteElemente-Modelle fr die Tragfhigkeitsbewertung der Brcken heran. Diese Entwicklung begrndet sich in dem bereits genannten Effekt, dass die Tragfhigkeit der historischen Bogenbrcken nicht allein aus der Tragfhigkeit des Bogens herrhrt, sondern zustzlich Effekte wie die Bogen-Hinterfllungs-Interaktion, die Mitwirkung der Stirnvormauerung und der Brstung, die Mitwirkung der Fahrbahnplatte oder die Wirkung der Widerlager beachtet werden mssen.
549
Inzwischen gibt es eine Vielzahl marktblicher Finite-Elemente-Programme mit der Implementierung von Stoffgesetzen, die fr Mauerwerk anwendbar sind (ATENA [60], ANSYS, DIANA, MARC) und eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen. Hintergrnde ber die mechanischen Grundlagen der Modellierung von Mauerwerk in solchen Programmen finden sich u. a. bei LourenÅo [61], Seim [62] und Schlegel [63]. Beispielhaft fr die Tragfhigkeitsberechnung von historischen Mauerwerksbrcken mit solchen Programmen seien Arbeiten von Schlegel et al. [37] (ANSYS), Kaminski [64] (ANSYS), Witzany/Jger [65] (ANSYS), Oliveira et al. [66] (DIANA), Molins et al. [67], Schueremans [68] (ATENA), Cervenka [60] (ATENA) und Slowik et al. [69] (ATENA) genannt. Eine umfangreiche Sammlung weiterer Beispiele findet sich in Proske et al. [12]. Einige eigene Beispiele finden sich im Abschnitt 6.
3.2.4 Diskrete-Elemente-Modelle Das Verfahren der Finiten Elemente geht in der Regel von kontinuierlichen, homogenen und isotropen Materialien aus. Da aber Mauerwerk eben nicht homogen und isotrop ist und hufig schon im Gebrauchslastzustand Risse aufweist, werden diese Annahmen oft nicht erfllt und fhren zu Iterationsproblemen bei der Anwendung der Finiten Elemente. Eine mçgliche Lçsung wre hier die Anwendung von Diskreten-ElementeVerfahren, in denen Diskontinuitten oder granulare Medien einfach modelliert werden kçnnen. Auf der anderen Seite aber verursacht das Verfahren der Diskreten Elemente einen erheblichen numerischen Aufwand, sodass bis zu einem praxisnahen Einsatz wohl noch eine gewisse Zeit vergehen wird. Beispiele fr die Berechnung der Tragfhigkeit von Mauerwerksbogenbrcken mit solchen Anstzen finden sich bei Jackson [70], Schlegel [63] oder Rouxinol et al. [71].
3.3
Tragfhigkeit in Querrichtung
Um die Lastausbreitung in Querrichtung auch bei den Stabmodellen bercksichtigen zu kçnnen, kann fr den berbau eine mitwirkende Breite des Bogens berechnet werden. Haser/Kaschner [15] empfehlen basierend auf historischen Vorschriften: Einspurige Zweispurige Straßenbrcken Straßenbrcken bm = 7 m bm = 4 m bm = 0,25 l bm £ b Der grçßere Wert ist maßgebend.
550
C Bemessung
Bild 15. Vertikalspannungsverteilung sY in kN/m2 Stelle b
Die mitwirkende Breite ist mit der wirklich zur Verfgung stehenden Gewçlbebreite abzustimmen. Bei Eisenbahnbrcken kann die Ermittlung der mitwirkenden Plattenbreite gemß Ril 804 [29] geschehen. Dabei ist zu beachten, ob das Bauwerk als berschttet anzusehen ist (berschttungshçhe > 60 cm – Ril 804). Die Spurbreite betrgt 1,435 m. Bei einer Schotterdicke von 60 cm darf z. B. eine Lastausbreitung von 3,0 m angenommen werden (Ril 804 [29]). 3-D-Finite-Elemente-Modelle kçnnen automatisch die Lastausbreitung bercksichtigen. Beispiele fr das dreidimensionale Tragverhalten von Bogenbrcken finden sich bei Frenzel [72] (Bild 15) und Nautiyal [73]. Harvey [74] stellt ebenfalls Berechnungen und Messungen zur Lastausbreitung in Querrichtung vor. Er unterteilt die Arten der Lastausbreitung in Querrichtung in das klassische Modell der mitwirkenden Plattenbreite, in das Fchermodell und in das Fegermodell.
3.4
Prfung der Modelle
Aufgrund der hohen Kompliziertheit der Modelle und der Vielzahl der notwendigen Eingangsparameter wird hufig eine Prfung des Modells mit Messergebnissen am realen Objekt notwendig. Gelegentlich werden Traglastversuche durchgefhrt, die entweder direkt zur Abschtzung einer neuen Traglast fhren oder zum Abgleich der Modelle verwendet werden (Slowik et al. [69], Steffens /Gutermann [75], Mautner /Rei-
(nach Frenzel [72])
terer [76]). Daneben werden in der Regel fast immer Materialdaten durch zerstçrende Verfahren ermittelt. Beispiele fr die zunehmend verwendeten zerstçrungsfreien und zerstçrungsarmen Messverfahren an Mauerwerk geben Kçpp et al. [77]. Tabelle 5 zeigt eine Zusammenstellung aller Untersuchungsverfahren fr Mauerwerk zur Gewinnung von Materialdaten ber das Mauerwerk.
4
Materialfestigkeiten (Materialeigenschaften)
4.1
Komponentenfestigkeiten
Die Tragfhigkeit der Mauerwerksbrcken hngt von zahlreichen Geometrie- und Materialeigenschaften ab (Tabelle 6), die durch die verschiedenen Untersuchungsverfahren von historischem Mauerwerk bestimmt werden kçnnen. Das Mauerwerk selbst besteht aus dem Steinmaterial und dem Mçrtelmaterial in den Fugen. Da die Festigkeit des Mçrtels bei historischem Mauerwerk oft vernachlssigbar gering ist, wird die Festigkeit des Mauerwerks im Wesentlichen durch das Steinmaterial erbracht. Hufig erreicht das Steinmaterial Festigkeiten, die deutlich ber der Betonfestigkeit liegen. Magmatische Steine wie Granit erreichen Druckfestigkeiten von ber 200 MPa und Biegezugfestigkeiten von bis zu 20 MPa. Tabelle 7 listet die Festigkeitseigenschaften verschiedener Steinarten auf.
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
551
Tabelle 5. Zusammenstellung mçglicher Verfahren zur Untersuchung von historischen Mauerwerksstrukturen nach Schueremans et al. [78], Wenzel / Kahle [79] und Forde [80] Verfahren
Eigenschaften
Anwendung
Sichtung historischer Unterlagen
ND, IS, IL
Gewinnung von Informationen ber die Bauwerksgeometrie, die Bauwerksmaterialien, Bauwerksvernderungen und ber die Belastungsgeschichte.
Visuelle Bauwerksuntersuchung
ND, IS
Bildet die Grundlage aller Untersuchungen, da billig, effizient und zerstçrungsfrei. Die Verwendung von Schadensatlanten und Expertensystemen kann dabei ntzlich sein.
Fotogrammetrie
ND, IS
Verwendung fr Dokumentation, zunehmend auch fr Messungen, z. B. von großen Rissen.
Messung des elektrischen Widerstandes
ND, IS
Qualitative Erfassung von Mauerwerkseigenschaften, wie Hohlrume, Schichten etc. Hufig verwendet vor und nach Verpressungen.
Radiografie
ND, IS
Durch die Durchstrahlung des Mauerwerks mit Gammastrahlen kçnnen Hohlrume, Stahlanker etc. erfasst werden. Fr Mauerwerk mssen allerdings sehr leistungsstarke Gerte verwendet werden. Dies fhrt zu großen Sicherheitsauflagen.
Infrarotthermografie
ND, IS
Erfassung von Mauerwerksschichten, Hohlrumen etc.
Magnetoskopische Untersuchungen
ND, IS
Erfassung von Stahlelementen in dicken Mauerwerkswnden mçglich.
Radaruntersuchungen
ND, IS
Erfassung von Mauerwerksschichten, Hohlrumen etc.
Impulsuntersuchung
ND, IS
Durch Hammerschlge werden 0,3 bis 0,5 kHz-Wellen im Material erzeugt. Die Wellengeschwindigkeit ist ein Maß fr die Dichte des Materials. Damit kçnnen Dichteschwankungen im Mauerwerk erfasst werden.
Ultraschalluntersuchung
ND, IS
Erfassung von Dichtenderungen. Wird in der Regel nur bei homogenen Materialien (Naturstein) verwendet. Bei der Anwendung in Mauerwerk werden in der Regel nur geringe Messtiefen erreicht.
Vibrationsuntersuchung
ND, IS
Ermittlung relativer Steifigkeitsunterschiede und Erfassung von Schden bei Beobachtungen ber lange Zeitrume.
Endoskopie
ND, SD, IS
Visuelle Untersuchung der inneren Struktur von Mauerwerk. Oft in Verbindung mit Videountersuchungen. Wird in der Regel nach Bohruntersuchungen durchgefhrt.
Flat Jack
D, IS
Erfassung der Spannungsdehnungslinie und der Druckfestigkeit von Mauerwerk.
Belastungstests
ND, IS
berprfung der Tragfhigkeit eines Bauwerkes bis zu einer bestimmten Grenze.
Monitoring
IS
Kontinuierlich Erfassung wichtiger Bauwerksdaten, wie z. B. Dehnungen, Rissweitenentwicklung etc.
D: zerstçrend (destruktiv); SD: zerstçrungsarm (semi-destruktiv); ND: zerstçrungsfrei (non-destructive), IS: auf der Baustelle (in situ); IL: im Labor
552
C Bemessung
Tabelle 6. Einflsse auf die Mauerwerksfestigkeit (nach Wenzel [82]) Steine
Mçrtel
Mauerwerk
Bauteil
Druckfestigkeit Biegezugfestigkeit Verformungskennwerte Rauigkeit Oberflchenbearbeitung
Druckfestigkeit Haftverbund mit Stein
Fugendicke Fugenfllung Hohlraumvolumen Schichtdicke Verband in Wandebene Verband quer zur Wandebene
Abmessungen Schlankheit Lagerungsbedingungen Aussteifungen Verbindung zwischen Bauteilen Richtung der Beanspruchung Exzentrizitten
Tabelle 7. Eigenschaften von Natursteinen (nach Stein [81]) Wichte in kN/m3
Druckfestigkeit in MPa
Biegezugfestigkeit in MPa
Granit, Syenit
28
160–240
10–20
Diorit, Gabbro
30
170–300
10–22
Quarzporphyr
28
180–300
15–20
Basaltlava
24
80–150
8–12
Diabas
29
180–250
15–25
Quarzit, Grauwacke
27
150–300
12–20
Quarzsandstein
27
120–200
3–15
Dichte Kalk- und Dolomitsteine
28
80–180
6–15
Sonstige Kalksteine
28
20–90
5–8
Travertine
26
20–60
4–10
Vulkanischer Tuffstein
20
Gneise
30
4.2
Mauerwerksfestigkeit
Basierend auf den Eigenschaften der Einzelkomponenten des Mauerwerks msste es nun mçglich sein, die Eigenschaften des Verbundwerkstoffes zu bestimmen. Tatschlich ist dieser Versuch sehr hufig unternommen worden und es existiert eine Vielzahl verschiedener numerischer Modellierungskonzepte (Bild 16). Allein fr die Berechnung der maximalen Druckfestigkeit von Mauerwerk wurden ber 30 Modelle in den letzten 100 Jahren entwickelt. Beispielhaft genannt seien die Modelle von Hilsdorf 1965/69, Rustmeier 1982, Mann 1982/83, Ohler 1986, Berndt 1992/96 und Sabha /Pçschel 1993, (Purtak [86], Schulenberg [87], Mann [88] und Warnecke et al. [89]). Viele der frhen Modelle basieren allerdings allein auf empirischen Auswertungen von Ver-
2–6 160–280
10–15
suchen, whrend andere Verfasser theoretische Modelle entwickelten, die spter an Versuchen kalibriert wurden. Zahlreiche Modelle gelten nur fr ganz bestimmte Mauerwerksarten oder ein ganz bestimmtes Steinmaterial, sodass die bloße Aneinanderreihung der Modelle dem tatschlichen Sachverhalt sicherlich nicht gerecht wird. Neben der Abschtzung der maximalen Druckfestigkeit ist fr die Berechnung auch die Kenntnis der einaxialen Spannungs-Dehnungs-Beziehungen notwendig. Hier bieten sich die Modelle nach Angervo, Lewicki, Sargin, Jger, DIN 1045-1 an (Glock [90]). Whrend fr die Druckfestigkeit die genannte Vielfalt an Modellen existiert, ist die Zugfestigkeit des historischen Mauerwerks in der Regel vernachlssigbar. Aus Grnden der numerischen Stabilitt werden aber gelegentlich kleine Spannungswerte, wie z. B. 0,2 MPa, zugelassen.
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
553
Bild 16. Numerische Mauerwerksmodelle (nach Meskouris et al. [83]; s. a. [61, 84, 85]).
5
Typische Schden an Mauerwerksbrcken
Neben der Untersuchung der Bauwerke geben auch Schadensbilder an Mauerwerksbrcken Hinweise auf die Lastabtragung. Typische Schadensbilder an Bogenbrcken zeigen u. a. YÇez/ Alonso [91] (Bild 17). Eine Klassifikation der Schadensbilder an historischen Mauerwerksbogenbrcken der europischen Eisenbahngesellschaften stellt Orbn [7] in Tabelle 8 vor. Mildner [92] nennt ebenfalls hufige Schden an Mauerwerksbogenbrcken. Bin / Kaminski [93] fhren eine Nomenklatur fr Schden ein.
6
Beispiele von Sicherheitsbewertungen
6.1
Einleitung
Schden an Brckenbauwerken sind hufig ein Auslçser fr Sicherheitsuntersuchungen an Bauwerken (Bild 18). Bauwerke mssen sicher sein. Diese gesetzliche Anforderung gilt nicht nur fr Neubauten, sondern auch fr historische Bauwerke. Allerdings bleibt der Gesetzgeber nicht nur eine Definition des Begriffes „Sicherheit“ schuldig, sondern lehnt diese sogar ab. Siehe hierzu auch die Diskussionen in den 1970er-Jahren zur
Bild 17. Hufigste Schden an Bogenbrcken (nach Angeles Y Çez /Alonso [91])
554
C Bemessung
Tabelle 8. Beschdigungsgrad der Steinbogenbrcken der europischen Eisenbahngesellschaften (nach Orb n [7]) Nr.
1) 2)
3) 4)
Schadenstyp1)
Note2)
1
Schden an der Abdichtung3)
2,1
2
Materialalterung
2,4
3
Ablçsung und Bewegung der Flgelwnde
3,0
4
Ablçsung und Bewegung der Stirnwnde
3,5
5
Schden an Pfeilern, Widerlagern und Fundamenten
4,0
6
Geometrische Probleme der Tragstruktur
4,0
7
Andere Probleme4)
4,0
8
Risse im Bogen durch Setzungen bzw. Rutschungen
4,2
9
Schden am Fahrbahnbergang
4,3
10
Beschdigungen durch berlastung
4,3
11
Verformungen
4,4
12
Risse im Bogen durch berlastung
4,5
13
Schden durch konzentrierte Lasten an der Brstung
4,6
In vielen Fllen kann die Schadensursache nicht mehr ermittelt werden. Berechnet als Mittelwert aus den Angaben der einzelnen Eisenbahnverkehrsgesellschaften. Die Ziffern bedeuten: 1 sehr hufig ca. 50 % der Brcken 2 hufig ca. 25 % der Brcken 3 gelegentlich ca. 10 % der Brcken 4 selten ca. 5 % der Brcken 5 Ausnahme weniger als 5 % der Brcken Viele historische Brcken wurden ohne Abdichtung erbaut. Trotzdem sind natrlich an diesen Brcken Wasserschden zu beobachten. Diese Brcken wurden mit dazugezhlt. Andere Probleme sind Schden infolge Pflanzenbewuchs, Schden infolge Erdbeben, Schden infolge Anprallen, Schden infolge falscher Instandsetzung, Schden infolge Instandhaltung der Eisenbahnstrecke.
Frage der Sicherheit von Kernkraftwerken (Proske [94]). Sicherheit wird heute als ein Zustand verstanden, in dem keine weiteren Maßnahmen zur Gefahrenabwehr notwendig sind. Dieser Zustand ist durch eine hohe Freiheit an verfgbaren Ressourcen gekennzeichnet (Proske [95]). Letztendlich ist jeder statische Tragfhigkeitsnachweis ein Sicherheitsnachweis, denn es wird geprft, ob weitere Maßnahmen zur Gefahrenabwehr notwendig sind. Der Sicherheitsnachweis wird im Bauwesen in der Regel ber die Einhaltung von Normen erbracht. Normative Sicherheitskonzepte haben im Bauwesen eine sehr lange Geschichte. Bereits 300 v. Chr. wurde zum ersten Mal ein globaler Sicherheitsfaktor erwhnt (Shigley / Mischke [96]). Natrlich vernderte sich in den folgenden Jahrhunderten der Betrag
des Sicherheitsfaktors. Daneben wurden aber auch neue Sicherheitskonzepte eingefhrt. Bild 19 zeigt eine mçgliche Klassifizierung von Sicherheitskonzepten im Bauwesen. Die modernen Normen beinhalten Sicherheitskonzepte, die Sicherheit als berlebens- bzw. Versagenswahrscheinlichkeit von Bauwerken interpretieren. Diese Sicherheitskonzepte werden als probabilistische Sicherheitskonzepte bezeichnet. Basierend auf der Versagenswahrscheinlichkeit bzw. der Inversen der Standardnormalverteilung, dem Sicherheitsindex, kçnnen Sicherheitselemente wie Quantilwerte und Teilsicherheitsfaktoren ermittelt werden, die wiederum eine einfachere praxisnahe Berechnung erlauben. Diese vereinfachte Vorgehensweise wird als semiprobabilistisches Sicherheitskonzept bezeichnet.
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
Bild 18. Mçglicher Ablauf fr die Beurteilung von historischen Bauwerken (nach Schueremans et al. [78] und Diamantidis [97]). Es ist zu beachten, dass Phase 4 dieser Darstellung der Phase 5 in der COST-Studie 345 [44] entspricht
555
556
C Bemessung
Bild 19. Klassifizierung von Sicherheitskonzepten (SK) im Bauwesen (Proske [94])
6.2
Probabilistische Sicherheitsbewertungen
Die probabilistische Sicherheitsbewertung eines Bauwerks beinhaltet eine direkte Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit bzw. des Sicherheitsindex. Die Umrechnung zwischen beiden ist in Tabelle 9 dargestellt. Der Vorteil der Anwendung dieser Sicherheitsgrçßen liegt in der Bercksichtigung der Material- und Einwirkungsmaße am untersuchten Bauwerk in Form von streuenden Eingangsgrçßen. Dies ist sinngemß in Bild 20 dargestellt. Eine Einfhrung
in die Berechnungsalgorithmen der Versagenswahrscheinlichkeit und des Sicherheitsindex findet sich z. B. bei Proske et al. [12]. Die Berechnungsergebnisse werden mit Zielwerten verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleiches ist eine Aussage ber die Sicherheit der Brcke. Zielwerte des Sicherheitsindex werden in Tabelle 10 gegeben. Eine Umrechnung in die operative Versagenswahrscheinlichkeit kann mit Tabelle 9 erfolgen. Fr die Durchfhrung der probabilistischen Berechnungen steht heute eine Vielzahl kommerzieller Programme zur Verfgung. Beispielhaft
Bild 20. Grafische Darstellung des Sicherheitskonzeptes fr eine zweidimensionale Versagenswahrscheinlichkeit
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
557
Tabelle 9. Umrechnung der Versagenswahrscheinlichkeit in den Sicherheitsindex Versagenswahrscheinlichkeit
10–12 10–11 10–10 10–9
10–1
0,5
Sicherheitsindex b
7,03 6,71 6,36 5,99 5,61 5,19 4,75 4,26 3,72 3,09 2,33 1,28
0,0
Tabelle 10. Zielsicherheitsindex b nach JCSS – vergleichbare Werte finden sich in der DIN 1055– 100 Anhang [99], im Eurocode 1 oder in den Grundlagen der Sicherheit baulicher Anlagen [100] Kosten der Schutzmaßnahmen
Versagenskonsequenzen gering
mittel
hoch
gering
3,1
3,3
3,7
mittel
3,7
4,2
4,4
hoch
4,2
4,4
4,7
seien die Programme UNIPASS [101], ProFES [102], PROBAN [103], PHIMECA [104], PERMAS-RA/STRUREL [105], NESSUS [106], COSSAN [107], CalRel/FERUM/OpenSees [108], ANSYS PDS und DesignXplorer [109], ATENA/SARA/FREET [110], VaP [111] und OptiSlang [112] genannt. An den meisten Universitten gibt es aber auch kleinere Programmpakete wie z. B. am Institut fr Alpine Naturgefahren der Universitt fr Bodenkultur Wien das Programm RACKV. Da die Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeiten hufig nicht mittelbar ber die mehrdimensionale Volumenbestimmung (Bild 20) sondern durch berfhrung der Volumenbestimmung in eine Extremwertaufgabe erfolgt, ist natrlich auch jedes Tabellenkalkulationsprogramm mit Extremwertsucher dafr geeignet. Ein Beispiel fr die Anwendung von Excel zur Durchfhrung probabilistischer Berechnungen findet sich bei Low / Teh [113]. Die Anwendung solcher Programme und Berechnungsmethoden ist in anderen Industriebereichen mit einfacheren mechanischen Zusammenhngen deutlich weiter vorangeschritten, z. B. im Schiffsbau, beim Bau und der Unterhaltung von Erdçlplattformen oder beim Flugzeug- und Turbinenbau (alles Stahlbau). Dort existieren auch Bestrebungen, die Ankopplung probabilistischer Berechnungsprogramme an Finite-Elemente-Programme zu standardisieren. Hier werden sich sicherlich in den nchsten Jahren fr den praktischen Ingenieur Vereinfachungen hinsichtlich der Handhabung dieser Programme und der Anbindung an vorhandene Statikprogramme ergeben (Epstein et al. [114]).
10–8
10–7
10–6
10–5
10–4
10–3
10–2
Einer der grçßten Vorteile bei der Anwendung probabilistischer Berechnungen ist die mçgliche Anpassung der Zielversagenswahrscheinlichkeiten bzw. Zielsicherheitsindizes fr ganz besondere Rahmenbedingungen an Bauwerken. Tabelle 11 nennt solche Vernderungen des Sicherheitsindex. Das Gleiche gilt auch fr begrenzte Nutzungsdauern. Da aber die Sicherheitselemente Teilsicherheitsfaktor und charakteristische Werte direkt an den Sicherheitsindex bzw. die VersagenswahrscheinTabelle 11. Anpassung eines Zielsicherheitsindexes an lokale Besonderheiten nach dem Kanadischen Standard CAN/CSA-S6 – 88 (aus Casas [115]). Variable Sicherheitsindizes finden sich z. B. auch in der ISO 13822 [116] b = 3,5 – (DS + DR + DP + DI 2,0 Anpassungsfaktor fr Elementversagen
DS
Plçtzlicher Verlust der Tragfhigkeit ohne Warnung
0,0
Plçtzlicher Verlust der Tragfhigkeit ohne Warnung, aber Resttragfhigkeit
0,25
Allmhliches Versagen mit Warnung
0,50
Risikoanpassungsfaktor
DR
Große Anzahl bei einem Einsturz gefhrdeter Menschen (100 bis 1000)
0,00
bliche Anzahl bei einem Einsturz gefhrdeter Menschen (10 bis 99)
0,25
Geringe Anzahl bei einem Einsturz gefhrdeter Menschen (1 bis 9)
0,50
Anpassungsfaktor fr bisherige beobachtete Tragfhigkeit
DI
Keine Belege fr eine ausreichende Tragfhigkeit
0,00
Zufriedenstellende bisherige Tragfhigkeit oder Traglastversuch
0,25
Anpassungsfaktor fr die berwachung
DPC
Komponente ist nicht kontrollierbar
–0,25
Komponente wird regelmßig berwacht
0,00
Kritische Komponenten werden von Experten berwacht
0,25
558
C Bemessung
Tabelle 12. Anpassung der Teilsicherheitsfaktoren an den Zielsicherheitsindex (nach Schueremans/ Van Gemert [117]) DS + DR + DP + DI 1,5
Teilsicherheitsfaktor
Kombinationsbeiwert
Eigenlast
Verkehrslast
–0,25
1,42
1,56
0,69
0,00
1,35
1,50
0,70
0,25
1,28
1,45
0,71
0,50
1,22
1,39
0,72
0,75
1,16
1,34
0,73
lichkeit gekoppelt sind, kçnnen diese dann dem vernderten Sicherheitsindex angepasst werden (Proske et al. [12]). Tabelle 12 listet die Vernderung der Teilsicherheitsfaktoren der Eigenlast und der Verkehrslast fr vernderliche Sicherheitsindizes fr eine Bogenbrcke auf. Man beachte aber, dass insbesondere bei Bogenbrcken die Eigenlast gnstig wirkt und deshalb auch mit einem Sicherheitsfaktor £ 1,0 beaufschlagt werden sollte (siehe z. B. Herrbruck et al. [122]). Auf der Widerstandsseite kçnnen die Teilsicherheitsbeiwerte direkt fr die Mauerwerksfestigkeit oder einzeln fr die Eingangsgrçßen zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit angegeben werden. Letzteres findet sich z. B. bei Purtak et al. [52], whrend bei Proske et al. [12] der Teilsicherheitsfaktor fr das Mauerwerk vergeben wird. Gerade bei nicht-linearen Berechnungen am Gesamtsystem ist allerdings zu beachten, dass das Konzept der Teilsicherheitsfaktoren mit Querschnittswerten nicht mehr gltig ist (Eibl / Schmidt-Hurtienne [118]). Hier sind Systemteilsicherheitsfaktoren zu verwenden, wie sie z. B. bei nicht-linearen Berechnungen fr Beton von Cervenka /Cervenka [119] und Allaix et al. [120] und fr Natursteinmauerwerk von Bothe et al. [5] (gR_System = 1,8) verwendet wurden. Nach der kurzen Vorstellung der Methodik werden im folgenden Abschnitt einige Beispiele genannt.
Bild 21. Schematische Ansicht der Bogenbrcke
6.3
Beispiele
6.3.1 Beispiel 1: Historische Mauerwerksbogenbrcke Bei dieser Brcke handelt es sich um eine Sechsfeld-Steinbogenbrcke, die in den Jahren 1872–1875 errichtet wurde. Die Bçgen besitzen eine Spannweite von ca. 25 m, die Pfeiler haben eine Breite von ca. 4 m. Die ursprngliche Konstruktion wurde berwiegend in qualitativ hochwertigem Quadermauerwerk aus rotem Mainsandstein erstellt. Eine vereinfachte Ansicht des Bauwerks ist in Bild 21 zu sehen. Zunchst erfolgte die Grndung der Fundamente der Brcke flach auf Mainkies, aber in den Jahren 1939/40 wurden die ursprnglichen Holzspundwnde der Flusspfeiler im Rahmen der Mainkanalisation und der damit verbundenen Absenkung der Flusssohle durch doppelte Stahlspundwnde ersetzt und die Pfeilerfße mit einer Betonmanschette versehen. Im Jahr 1945 wurde der Pfeiler III gesprengt. Dies fhrte zum Einsturz der Bçgen 3 und 4. Bereits im gleichen Jahr begann der Wiederaufbau, nachdem eine Behelfsbrcke errichtet worden war. Der Wiederaufbau des Pfeilers erfolgte nach Berumung etwa ab Oberkante Betonmanschette (Proske [31]).
III Sicherheitsbeurteilung historischer Mauerwerksbrcken
559
Bild 22. Schematischer Aufbau der Brcke
Die bewegte Geschichte der Brcken spiegelt sich deutlich im Aufbau (Bild 22) und damit zwangslufig auch in der Modellierung wieder (Bild 23). Es sei allerdings hier darauf hingewiesen, dass das Modell im Wesentlichen fr eine Modellierung des Abtrags von Horizontallasten entwickelt wurde. Da aber neben der Sicherheitsbeurteilung der Brcke unter horizontalen Lasten aus Vergleichsgrnden auch eine Beurteilung der Vertikallasten notwendig war, wurden auch die
Bild 23. FE-Modell der Brcke ohne Vernetzung
klassischen Nachweise unter blichen Verkehrslasten durchgefhrt. Dabei konnten mit dem nicht-linearen Finite-Elemente-Modell Risse im Bauwerk besttigt werden. Auch ein realer Schiffsanprall gegen einen Pfeiler besttigte die Ergebnisse des Rechenmodells (Proske [31]). Die Ergebnisse eines solchen Berechnungsmodells kçnnen aber nur so gut sein, wie die eingeflossenen Daten. Deshalb werden gerade bei einem solchen komplizierten Modell mit einer Vielzahl verschiedener Objekte intensive Bauwerksuntersuchungen erforderlich. So wurden im vorliegenden Fall Sprengkammern in den Pfeilern durch endoskopische Untersuchungen gefunden. Basierend auf intensiven Bohrungen stand ein sehr umfangreicher Materialbestand fr Festigkeitsprfungen und chemische, spektrografische und mikroskopische Prfungen zur Verfgung. Bild 24 zeigt die subjektive Bewertung der vertikalen Bohrkerne der Pfeiler und die gemessenen Festigkeitswerte an Probekçrpern (Proske [31]). Neben den klassischen Tragfhigkeitsuntersuchungen wurden auch probabilistische Sicherheitsbewertungen durchgefhrt. Fr die Bestimmung der statistischen Eingangsgrçßen (Tabelle 13) wurden umfangreiche statistische Auswertungen der Ergebnisse der Festigkeitsversuche durchgefhrt (c2-Test, Kolmogorov-Smirnov-
560
C Bemessung
Bild 24. Subjektive Bewertung der vertikalen Bohrkerne der Pfeiler und die gemessenen Festigkeitswerte an Probekçrpern
Tabelle 13. Eingangsdaten Materialparameter
Verteilungstyp
xm
s
Einheit
Sandsteindruckfestigkeit
Lognormal
75,40
21,30
MPa
Betondruckfestigkeit
Lognormal
47,90
22,28
MPa
Sandsteinspaltzugfestigkeit
Lognormal
4,72
1,30
MPa
Betonzugfestigkeit (einaxial)
Lognormal
1,15
0,69
MPa
Sandstein E-Modul
Lognormal
28534,60
7079,60
MPa
Beton E-Modul
Lognormal
22552,60
8682,10
MPa
Dichte Sandstein
Normal
2,27
0,15
kg/dm3
Dichte Beton
Normal
2,26
0,10
kg/dm3
Lognormal
11,00
7,25
MPa
Steinhçhe (Außenschale Pfeiler)
Normal
0,7
0,13
m
Steinbreite (Außenschale Pfeiler)
Lognormal
0,8
0,08
m
Fugenhçhe (Außenschale Pfeiler)
Lognormal
0,037
0,048
m
Mçrteldruckfestigkeit
xm: empirischer Mittelwert, s: empirische Standardabweichung
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Bild 25. Finite-Elemente-Modell, mit den Programmen ANSYS (links) und ATENA (rechts) erstellt
Test, Summe des Fehlerquadrats, visuelle Prfung mittels Wahrscheinlichkeitspapier und die Schtzung der Verteilung mittels Kurtosis und Schiefe, Prfung auf Ausreißer, Prfung auf zensierte Daten, Prfung auf multimodale Verteilungen). Fr die Brcke unter Verkehrslasten wurde eine jhrliche Versagenswahrscheinlichkeit von 4,1 · 10–6 ermittelt. Dieser Wert liegt etwa beim Zielwert von 10–6. Damit gilt der Sicherheitsnachweis als erbracht. Fr einen Horizontalanprall allerdings liegt die jhrliche Versagenswahrscheinlichkeit bei 6 · 10–4 unter Bercksichtigung der Wiederkehrperiode des Ereignisses. Fr diese Einwirkung wird also eine Verstrkung der Brcke zwingend.
6.3.2 Beispiel 2: Historischer Mauerwerksbrckenpfeiler Als zweites Beispiel dient ein Mauerwerkspfeiler einer Stahlfachwerkbrcke. Auch bei diesem Bauwerk war wieder die Standsicherheitsbetrachtung fr horizontale Einwirkungen von Interesse, insbesondere weil am Bauwerk Schden beobachtet wurden, die auf eine erhebliche horizontale Einwirkung schließen ließen. Aber auch in diesem Fall mussten vertikale Einwirkungen aus Vergleichsgrnden rechnerisch mit untersucht werden (Proske [31]). An der Brcke wurden Kernbohrungen durchgefhrt, Materialfestigkeiten bestimmt und statistisch ausgewertet. Anschließend konnte der berbau (Stahlfachwerk) separat berechnet und der Mauerwerkspfeiler mit den daraus resultierenden Einwirkungen beaufschlagt werden. Fr
den Pfeiler wurden sowohl einfache Modelle als auch wieder nicht-lineare 2-D- und 3-D-FiniteElemente-Modelle verwendet (Bild 25). Die Berechnung ergab eine jhrliche Versagenswahrscheinlichkeit des Pfeilers unter Vertikallasten von 4,8 · 10–6 und unter Horizontalanprall von 5,0 · 10–3. Die Versagenswahrscheinlichkeit des Pfeilers pro Anprall (ohne Bercksichtigung der Wiederkehrperiode) erreicht sogar 0,3. Bei einem solchen Wert ist die Sicherheit der Brcke nicht gewhrleistet und so wurde der Pfeiler mit einem Schutz versehen.
6.3.3 Beispiel 3: Historische Mauerwerksbrcke Beim dritten Beispiel handelt es sich um eine Eisenbahnbrcke, die zwischen 1911 und 1913 errichtet wurde. Diese Eisenbahnbrcke besteht aus drei Ziegelsteinbçgen mit Betonhinterfllung. Zunchst wurden fr die Brcke verschiedene statische Modelle entwickelt. Ausgehend vom einfachen Stabmodell erweiterte man das Modell der Brcke ber elastische 2- und 3-D-Finite-Elemente-Modelle zum nicht-linearen Modell. Bild 26 zeigt ein 2-D-Finite-Elemente-Modell der Brcke mit Belastung (ATENA). Da die Gleise auf der Brcke nicht symmetrisch angeordnet sind, wurde auch ein 3-D-Modell entwickelt (Bild 27). Die Modellierung der Bçgen erfolgte dabei ber biegesteif an die Pfeiler angeschlossene Schalenelemente. Eine nicht-lineare Berechnung bençtigte auf einer IBM Workstation mit 2 GB Arbeitsspeicher ca. eine Stunde. Materialeingangsgrçßen fr die Berechnung konnten aus Bohrkernen und Festigkeitsver-
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C Bemessung
Bild 26. Ansicht 2-D-Brckenmodell und Spannungsbild
Bild 27. Ansicht 3-D-Brckenmodell
suchen entnommen werden. Neben den normativen Tragfhigkeitsuntersuchungen wurde auch die Versagenswahrscheinlichkeit des Bauwerkes ermittelt.
6.3.4 Beispiel 4: Historische Mauerwerksbogenbrcke Bei dieser Mauerwerksbogenbrcke handelt es sich um eine Eisenbahnbrcke aus Natursteinmauerwerk mit einer Lnge von 423 m, bestehend aus 34 Bçgen und 33 Pfeilern. Die Bçgen haben eine Spannweite von etwa 10 m. Bei den Pfeilern wird zwischen Regel- und Gruppenpfeilern unterschieden. Die Gruppenpfeiler besitzen eine Breite von 2,8 m und die Regelpfeiler eine Breite von 1,5 m.
Die Brcke wurde um 1871 errichtet und 1929–1930 saniert. Sie war ursprnglich zweigleisig geplant. Das ußere Bild der Brcke zeigt insgesamt ein hochwertiges Bauwerk. Allerdings sind in einigen Bereiche Rissschden aufgetreten. Auch geringe Verschiebungen der Stirnmauerung sind vorhanden. Fr die Tragfhigkeitsuntersuchungen erfolgte die Modellierung der Brcke zunchst als eingespannter Bogen, Zweigelenk- und Dreigelenkbogen. Bei diesen Modellen wurden die zulssigen Spannungen teilweise berschritten. Parallel zur Erstellung der ersten rechnerischen Modelle kamen zerstçrende Materialuntersuchungen an der Brcke (Bohrungen) zur Ausfhrung. Unter Nutzung der Ergebnisse der Voruntersuchungen und den vorliegenden Materialdaten wurde das Stabmodell verfeinert (Bild 28) und zustzlich nichtlineare 2-D- und 3-D-Finite-Elemente-Modelle der Brcke entwickelt (Bild 29). Unter Bercksichtigung der Hinterfllung und Vormauerung konnte der Tragfhigkeitsnachweis temporr erbracht werden. Eine Erhçhung der Tragfhigkeit durch eine verbesserte Hinterfllung wurde empfohlen und spter ausgefhrt. Parallel zu den klassischen Tragfhigkeitsnachweisen erfolgte auch die Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit.
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Bild 28. Stab-Modellierung der Brcke mit Abbildung der Hinterfllung durch Federn
Bild 29. 2-D- und 3-D-Finite-Elemente-Modellierung
6.3.5 Beispiel 5: Synthetische Mauerwerksbogenbrcke
6.3.6 Beispiel 6: Historische Steinbalkenbrcken
Als weiteres Beispiel sei eine synthetische, also eine „erdachte“ Mauerwerksbogenbrcke genannt. Fr diese Brcke lagen natrlich keine Materialdaten vor. Diese wurden basierend auf Literaturdaten und eigenen Daten gewhlt. Fr die mechanische Modellierung kamen die Programme ANSYS und ATENA zum Einsatz (Bild 30). Fr die Brcke wurde eine jhrliche Versagenswahrscheinlichkeit von 8,8 · 10–6 ermittelt.
Zwei abschließende Beispiele sollen zeigen, dass die vorgestellten probabilistischen Konzepte auch fr andere historische Bauelemente anwendbar sind. Zunchst wird die Entwicklung eines semi-probabilistischen Sicherheitskonzeptes fr Steindecker kurz vorgestellt. Im Lausitzer Raum existiert immer noch eine Vielzahl von Steinbalkenbrcken aus Lausitzer Granit, sog. Steindecker. Diese Steindecker besitzen hufig ein Alter von ber 150 Jahren und sind
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C Bemessung
Bild 30. Finite-Elemente-Modelle der synthetischen Brcke
in der Regel nicht konform mit den aktuellen Normen und Sicherheitskonzepten (Bild 31). Mit dem Ziel des Erhaltes dieser traditionellen Bauwerke wurde ein Nachweiskonzept entwickelt, das im neuen Normenkonzept eingebettet ist. Zu diesem Zweck fhrte man 15 Biegeversuche sowohl an unverstrkten als auch an verstrkten Steindeckern in Originalgrçße durch. Die Masse der Steine lag zwischen einer halben und einer Tonne. Neben den Materialversuchen an den realen Bauteilen wurden diesen auch Probekçrper fr Druckund Spaltzugversuche entnommen, um die Biegezugfestigkeit der Steindecker indirekt abschtzen zu kçnnen. Mithilfe der statistischen Auswertung
der Daten konnten sowohl charakteristische Biegezugfestigkeiten als auch Teilsicherheitsfaktoren ermittelt werden (siehe dazu Proske et al. [12]). Die Biegezugfestigkeit wird in Abhngigkeit von der Bauwerkshçhe ermittelt. Interessant ist in diesem Fall die Mçglichkeit, in Abhngigkeit der Ergebnisse zerstçrungsfreier Versuche den Teilsicherheitsfaktor abzumindern. Die zerstçrungsfreien Versuche mit Ultraschall oder Radar sollen Auskunft geben, ob in den Steindeckern Materialstçrungen vorliegen. Belegen die Versuche ein ungestçrtes Material, so darf der Sicherheitsfaktor fr die Biegezugfestigkeit mit 1,5, andernfalls mit 1,7 angenommen werden [121].
Bild 31. Beispiel einer Steindeckerbrcke (Seeligstadt bei Bautzen in Sachsen)
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6.3.7 Beispiel 7: Brckenwiderlagerkammer Auch wenn es sich nur um einen Teil einer Brcke handelt, soll hier die rechnerische Untersuchung der Widerlagerkammern des „Blauen Wunders“ in Dresden abschließend genannt werden. Nach dem großen Elbehochwasser 2002 stand man vor der Frage, bei welcher Wasserhçhe die Widerlagerkammer dieser Brcke dem ußeren Wasserdruck nicht mehr standhlt. Wenn die Widerlagerkammer versagt oder geflutet werden muss, gelangen die Gegengewichte der Brcke unter Auftrieb und kçnnen ihre Funktion nur noch eingeschrnkt erfllen. Damit ist die Tragfhigkeit der Brcke direkt an die der Widerlagerkammer gekoppelt. Auch hier wurde ein Finite-Elemente-Modell notwendig und entwickelt, da es sich um einen komplizierten dreidimensionalen Kçrper handelt (Bild 32). Die nicht-linearen Berechnungen bençtigten pro Lastfall bis zu einem Tag. Fr die Abschtzung der Eingangsgrçßen der Berechnung wurden Bohrkerne entnommen und an den daraus gewonnenen Probekçrpern Festigkeitsversuche durchgefhrt. In Verbindung mit der Abschtzung der maximalen Wasser-
Bild 32. Lage und Finite-Elemente-Modell der Widerlagerkammer der Brcke
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standshçhe und der Wiederkehrperiode der Wasserstandshçhe kann nun eine Sicherheitsbeurteilung einmal in Form einer Versagenswahrscheinlichkeit, aber auch in Form der Festlegung einer Brckensperrung beim Erreichen einer gegebenen Wasserstandshçhe erfolgen.
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Abschließende Bewertung
Die hier vorgestellten probabilistischen Berechnungen mit nicht-linearen Finite-Elemente-Modellen sollen nicht darber hinwegtuschen, dass in vielen Fllen einfache Stabmodelle nicht nur schneller und einfacher anwendbar sind, sondern durchaus auch ntzliche Ergebnisse im Sinne der Erhaltung der Bauwerke erbringen kçnnen. Denn je komplizierter ein Modell und je mehr Eingangsparameter fr dieses Modell notwendig werden, umso grçßer ist auch die Gefahr, unbeabsichtigte und unbewusste Fehler ins Modell einzuschleppen, die den großen Modellierungsaufwand zunichte machen kçnnen. Die Abwgung zwischen dem Vorteil der Erschließung rechnerischer Tragfhigkeitsreserven durch weitere Material- und Berechnungsstudien auf der einen Seite und den Risiken dieser Untersuchungen im Sinne von fehlerhaften Modellen und nur geringen rechnerischen Tragfhigkeitsreserven auf der anderen Seite muss fr jeden Einzelfall erfolgen (Bild 18). Die Anwendung stofflich nicht-linearer Berechnungsverfahren sollte aber heute kein Ausschlusskriterium mehr sein, stehen doch zahlreiche Anwendungsprogramme und -beispiele zur Verfgung. Das Problem der ungengenden Genauigkeit der Eingangsgrçßen bei nicht-linearen Berechnungen kann durch die Anwendung probabilistischer Berechnungen oder durch Risikobetrachtungen umgangen werden. Beispiele dafr finden sich u. a. in Proske et al. [12] oder im vorliegenden Beitrag. Der Aufwand zur Bestimmung der Eingangsgrçßen fr solche Berechnungen steigt jedoch sehr stark. Im beschriebenen Beispiel 1 wurden ber 150 m Bohrkerne entnommen und geprft. Auch der Berechnungsaufwand kann ein zeitliches Ausmaß erreichen, welches im blichen Broalltag in der Regel nicht umsetzbar ist. Solche Berechnungen werden sicherlich noch einige Zeit Sonderfllen vorbehalten bleiben. Auf der anderen Seite kann aber gerade die Erhaltung historischer Mauerwerksbrcken unter steigenden Einwirkungen als ein Zeichen hervorragender Ingenieurskunst verstanden werden.
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C Bemessung
Auch wirtschaftlich drfte sich die Erhaltung lohnen: gerade im Hinblick auf Kosten-NutzenBewertungen bezogen auf die Bauwerkslebenszeit drften historische Mauerwerksbogenbrcken nicht zu schlagen sein. Die meisten Umbauten und Rckbauten von Bogenbrcken werden nicht durch eine ungengende Tragfhigkeit, sondern durch eine eingeschrnkte Nutzungsfhigkeit der Brcke – wie z. B. eine zu geringe Fahrspurbreite – verursacht (Harrison [123]). Dass jedoch diese Bauwerke auch versagen kçnnen und deshalb Sicherheitsbetrachtungen durchaus notwendig sind, belegen die folgenden Beispiele des Versagens von Mauerwerksbogenbrcken in den letzten Jahren. 2007 strzte eine Feldweg- und Fußgngerbrcke ber den Fluss Devon in Großbritannien ein. Im gleichen Jahr versagte eine Bogenbrcke in Beniarbeig in Spanien durch eine Springflut. 1983 versagte ein Bogen der Westminister Bridge in Humberside Country. Am 9. April 1978 strzten sechs der 15 Bçgen der Wilson Bridge in Tours in Frankreich ein. 1971 bzw. 1972 strzten Pfeiler der Molins de Rei Brcke in Barcelona ein (Troyano [124]). ber das Versagen von Bogenbrcken in der Trkei berichtet Ural et al. [125]. Vielen deutschen Bauingenieuren wird auch noch die Sprengung der Pçppelmannbrcke in Grimma nach dem Muldehochwasser im Sommer 2002 in Erinnerung sein. Diese Beispiele belegen, dass rechnerische Sicherheitsnachweise notwendig sind und Hinweise fr Verstrkungen der Bauwerke geben kçnnen. Auf mçgliche Verstrkungen wurde im Rahmen dieses Beitrages nicht eingegangen, aber zahlreiche Beispiele finden sich in Proske et al. [12] oder [126].
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C Bemessung
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D Bauphysik I
Feuchtehaushalt von Mauerwerk
575
Harald Garrecht, Darmstadt
II
Passivhausbau mit Mauerwerk
617
Carsten Grobe, Hannover
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis 641 Christian Conrad, Hans Petzold, John Grunewald, Dresden
D Bauphysik
I
575
Feuchtehaushalt von Mauerwerk Harald Garrecht, Darmstadt
1
Einleitung
Ob bei der Errichtung von neuem Mauerwerk oder auch bei der Instandsetzung von Mauerwerkskonstruktionen im Bestand, dem Feuchtschutz kommt eine zentrale Bedeutung zu, sollen Schden, wie sie beim Einwirken von Feuchte in vielfltiger Form zu beobachten sind, vermieden werden. Die Schadensbilder reichen vom Abwittern der in den oberflchennahen Schichten des Mauerwerks befindlichen Anstriche, Putze, Mauersteine und Fugenmçrtel bis hin zur tiefgreifenden Schdigung des Mauerwerks. Nicht zuletzt kann eine erhçhte Feuchtelast des Mauerwerks die Nutzung von Rumen erheblich einschrnken. Zudem gefhrdet feuchtes Mauerwerk die hygienischen Voraussetzungen fr eine gefhrdungsfreie Nutzung von Wohn- und Arbeitssttten. Seit jeher liegt das Bestreben des Mauerwerksbaus folglich darin, die Gebudehlle vor unerwnschtem Zutritt von Feuchte zu schtzen. So werden bei der Instandsetzung feuchtebelasteter Bauwerke mçgliche Maßnahmen gesucht, mit denen das Mauerwerk trockengelegt werden kann. Besondere Sorgfalt erfordert der Feuchteschutz bei Denkmalbauten, da hier tiefgreifende Eingriffe zu vermeiden sind, um den historischen Bestand bestmçglichst zu erhalten. Feuchteschutzmaßnahmen wurden insbesondere in der jngeren Vergangenheit empirisch und ohne hinreichende Voruntersuchungen durchgefhrt. Ohne ein hinreichendes Verstndnis der die Schdigung verursachenden Feuchtelasten lassen sich wirksame und dauerhafte Feuchteschutzkonzepte aber keinesfalls zielsicher ausarbeiten. Lange wre die Liste all jener Maßnahmen, bei denen offenkundig massiv in die Bausubstanz eingreifende Feuchteschutzmaßnahmen fehlgeschlagen sind. Grund hierfr ist, dass die angewandten Verfahren und Methoden nur vereinzelt hinreichend erprobt wurden. Die offenkundigen Feuchteschutzprobleme waren Auslçser dafr, dass in den 1980er-Jahren intensive Forschungs- und Entwicklungsaktivitten aufgenommen wurden, um den Wissensstand zum Feuchteverhalten von Mauerwerk zu erweitern
und neue Methoden und Verfahren zu entwickeln, mit denen ein nachtrglicher Feuchteschutz zielsicher und substanzvertrglich vorgenommen werden kann. Nicht nur im Baubestand, sondern auch bei der Errichtung von Neubauten muss dem Feuchteschutz eine angemessene Bedeutung zugeordnet werden. Trotz vielfltiger Normen und Richtlinien sowie zahlreichen Publikationen, die den Stand der Technik im Bereich der Bauwerksabdichtung, des Wrme- und Feuchteschutzes wie auch der Bauausfhrung beinhalten, sind Feuchteschden alltgliche Praxis. Undichtigkeiten der Kellerabdichtung, die bekanntlich im Nachhinein nur schwer und mit erheblichem Aufwand beseitigt werden kçnnen, wie auch Abdichtungsprobleme bei Flachdchern, Balkonen, Terrassen, Nassrumen, Behltern und Bdern belegen in der Baupraxis immer wieder, dass unzureichende Planung, ungeeignete Materialwahl oder auch mangelhafte Bauausfhrung massive Bauschden zur Folge haben kçnnen, deren Beseitigung im Allgemeinen ein Vielfaches des ursprnglichen Aufwands der Feuchteschutzmaßnahme betrgt. Folglich widmet sich der vorliegende Beitrag zunchst dem Feuchteverhalten von Mauerwerk. Auch wenn sich der Mauerwerksbau von der Antike ber das Mittelalter bis in die Gegenwart in der Materialitt, Geometrie und Bauweise erheblich verndert hat, so soll im Weiteren der Versuch unternommen werden, die Feuchteproblematik in allgemeingltiger Weise zu behandeln. Wo von Interesse, wird aber vereinzelt auf spezifische Fragestellungen der jeweiligen Baualtersstufe eingegangen. Zunchst wird ein kurzer berblick gegeben, wie Wasser im flssigen oder gasfçrmigen Zustand von außen und im Inneren an das Mauerwerk herangefhrt werden kann. Um den Zutritt der Feuchte in das Bauteil zu verhindern, werden in Neubauten entsprechende bauliche Feuchteschutzmaßnahmen getroffen, die in DIN 18195 Teil 1 bis 10 [1] behandelt werden. Gelingt es dem Wasser dennoch in das Bauwerk einzutreten, sucht sich dieses einen Weg bis zur Verduns-
576
D Bauphysik
tungszone, der Mauerwerksoberflche, an der sich dann verschiedenste Schadensformen abzeichnen kçnnen. Dem Feuchteschutz kommt somit eine große Bedeutung zu. Im Baubestand gengt der Feuchteschutz vielfach nicht dem heutigen Stand der Technik. Die vor vielen Jahrzehnten ausgefhrten Feuchteschutzmaßnahmen, z. B. das Aufbringen zementgebundener Sperrputze im frhen 20. Jahrhundert, sind meist nicht mehr wirksam. So haben Setzungen etc. Rissbildungen in den sprçden Putzsystemen zur Folge. Die erfolgreiche Sanierung setzt hier hinreichende Voruntersuchungen voraus, um nicht nur den Feuchtezustand des betroffenen Bauteils, sondern auch die Feuchtelasten in der Umgebung herauszuarbeiten. Ferner mssen der Mauerwerksaufbau und die im Mauerwerk verarbeiteten Materialien hinsichtlich ihres feuchtetechnischen Verhaltens eingehend analysiert werden. Im Labor sind hierzu Untersuchungen zur Charakterisierung des Materialverhaltens in Bezug auf das Transport- und Speichervermçgen von Wasser im gasfçrmigen und flssigen Zustand vorzunehmen. Diese Informationen fließen dann in die Bewertung der ußeren und inneren Feuchtelasten und die daraus resultierenden Feuchteverhltnisse ein. Nur so lassen sich die eigentlichen Ursachen der Feuchteschdigung herausarbeiten, deren Kenntnis wesentliche Voraussetzung dafr ist, dass sich geeignete Feuchteschutzkonzepte ausarbeiten lassen. Finden sich im Mauerwerk gar bauschdliche Salze, erschweren diese die Schadensanalyse und die Ausarbeitung geeigneter Instandsetzungskonzepte. Bekanntlich stehen Salze in enger Beziehung mit der Feuchte. Stete Feuchtenderungen fhren zum Wechsel der Salze von der gelçsten in die kristalline Phase. Mit dem kontinuierlichen Phasenwechsel verbunden ist eine erhçhte Gefhrdung der oberflchennahen Materialzone. Im Baubestand muss bei einer leichtfertigen Trockenlegung salzbeladener Bauteile den mçglichen Folgeschden im Vorfeld der berlegungen Rechnung getragen werden. Zur Untersuchung der Schadensursachen kann heute auf verschiedene Feuchteanalyseprogramme zugegriffen werden, die es erlauben, vergleichsweise zielsicher diese herauszuarbeiten. Dann brauchen nur jene Feuchteschutzmaßnahmen zur Anwendung kommen, bei denen mit minimiertem Eingriff in die Bausubstanz ein bestmçglicher Erfolg gewhrleistet werden kann. Der Trockenlegungserfolg lsst sich bei einer solchen Vorgehensweise nicht erst mit der baulichen Durchfhrung feststellen, sondern kann
schon im Vorfeld, whrend des Planungsprozesses, mittels Simulation zuverlssig bewertet werden. Gerade in Denkmalbauten kçnnen moderne Simulationsprogramme in Verbindung mit der Bauwerksanalyse und einem Klimamonitoring einen wichtigen Beitrag dafr leisten, dass wirksame und auf die spezifischen baulichen Verhltnisse abgestimmte Maßnahmen des Feuchteschutzes herausgearbeitet werden kçnnen.
2
Feuchtelasten und Feuchteschden am Mauerwerk
2.1
Feuchtelasten
Feuchtigkeit kann auf verschiedene Weise vom Bauteil aufgenommen, weitergeleitet und wieder in Form der Verdunstung an anderer Stelle abgegeben werden. Bild 1 zeigt, dass im Baugrund Feuchte in Form von Bodenfeuchte, Grund-, Sicker- oder Hang-
Bild 1. Feuchtelasten am Mauerwerk
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
wasser anstehen kann. Fehlt eine vertikale Feuchtesperre, wie dies im Baubestand sehr hufig der Fall ist, kann Wasser von den kapillaraktiven Baumaterialien der Grndung aufgesogen werden. Abhngig der Kapillarleitfhigkeit von Mauerstein und Mçrtel wird die Feuchte dann in hçher gelegene Wandbereiche gefhrt, wo sie sich oberhalb der Gelndeoberkante in Richtung der Verdunstungszone verlagert. Auf Fassaden treffen Niederschlge, Spritz- oder Oberflchenwasser auf. Abhngig vom kapillaren Saugvermçgen von Putz, Verkleidung und Mauerwerk kann es so zu hohen Feuchtelasten kommen. Eine weitere Form der Feuchtebeanspruchung stellt die Tauwasserbildung auf Bauteiloberflchen oder im Innern komplex zusammengesetzter Bauteile dar. Sind zudem im Mauerwerk Salze zu finden, kann deren hygroskopische Wirkung zu einer weiteren Aufnahme von Wassermoleklen aus der Umgebungsluft fhren, die bei hçherer Salzkonzentration gar eine Durchfeuchtung betroffener Mauerwerksabschnitte zur Folge haben. Der Eintrag von Feuchte und Schadstoffen steht hufig auch im Zusammenhang mit der Nutzung des Bauwerks und seiner Umgebung. So finden sich in dampferzeugenden Produktionssttten ebenso erhçhte Raumluftfeuchten wie in Rumen mit großen Besucheransammlungen. Auch wasserintensive Reinigungsmaßnahmen, landwirtschaftliche Nutzung oder eine Wohnnutzung mit intensivem Kochen, Waschen, Trocknen und Duschen fhren zu hohen Raumluftfeuchten, die abhngig von den Temperaturverhltnissen der Wand- und Deckenoberflchen u. U. erhebliche Tauwasserausflle zur Folge haben. Erschwert wird die Bewertung der am Bauwerk gegebenen Feuchtelasten durch jahres- und tageszeitliche nderungen der Witterungsverhltnisse. Kann Feuchte ungehindert am Bauwerk wirken, kçnnen sich verschiedenartigste Schden in den feuchtebelasteten Bauteilbereichen einstellen. Hufig zu beobachtende Schadensbilder sind krustenberzogene Oberflchen, Riss- und Schalenbildungen, Absandungen, Absprengungen und Ausblhungen. Das am Bauteil anstehende und in das Baustoffgefge eintretende Wasser wirkt als Transport-, Lçsungs- und Reaktionsmedium und ermçglicht so die zur Verwitterung beitragenden physikalischen und chemischen Prozesse. Zudem ist Feuchte eine der Voraussetzungen, die zum Befall der Baustoffoberflche durch Schimmelpilze und andere Organismen fhren. Neben einer gesundheitlichen Beeintrchtigung der Nutzer
577
bzw. Bewohner eines Gebudes bewirken Organismen Fulnis und Verrottung von organischen Materialien, z. B. Hçlzer, Leder und Textilien. Allen Verwitterungsprozessen gemeinsam ist die Schwchung oder gar gnzliche Schdigung des Materialgefges. Letztlich verliert feuchtes Mauerwerk auch sein Wrmedmmvermçgen.
2.2
Feuchteschden
Welche Schadensformen sich am Bauwerk ausbilden, hngt von verschiedenen Faktoren ab. Ist der Sockelbereich einer Außenwand lediglich durch Regen und/oder Spritzwasser beansprucht, fhrt der stete Wechsel von Befeuchtung und Trocknung an der Oberflche zu einem zumeist lokal begrenzten Schadensausmaß. Ist demgegenber das Sockelmauerwerk durch aufsteigende Feuchte infolge des Einbindens der Fundamente in Grundwasser fhrende Schichten belastet, sind großflchige Oberflchenschden eine hufige Folge. Das Ausmaß der Schdigung wird von der Intensitt, Hufigkeit und Art der Feuchtebeanspruchung, dem Vorhandensein bauschdlicher Salze und der Temperaturbeanspruchung ebenso bestimmt, wie von den mineralogischen, physikalischen, wrmetechnischen, feuchtetechnischen und me-
Bild 2. Feuchteschaden im Sockelmauerwerk durch aufsteigende Feuchte
578
D Bauphysik
chanischen Eigenschaften der im betroffenen Wandbereich verarbeiteten Baumaterialien. Stets durchfeuchtete Bauteile weisen oftmals Schden durch biogenen Bewuchs, z. B. in Form eines Pilz-, Algen-, oder Mikroorganismenwachstums auf. Liegen die Feuchtegehalte im Bereich der Sttigung, kçnnen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt Frostsprengungen durch Eisbildung damit einhergehen. Bauschdliche Salze fhren in Verbindung mit wechselnden Feuchteverhltnissen zur Schwchung oder gar Zerstçrung des Baustoffgefges. Finden sich Salze in den oberflchennahen Materialschichten, kçnnen sich abhngig der Art der Salze oder des Salzgemisches Schden, durch den steten klimabedingten Wechsel zwischen der kristallinen und der gelçsten Salzphase, einstellen. Zudem beeinflussen Salze den Materialfeuchtegehalt in entscheidendem Maße, da mit dem Einsetzen der hygroskopischen Wirkungsweise der Salze der Materialfeuchtegehalt sprunghaft zunimmt. Die Hçhe des Materialfeuchtegehalts wird dabei von der Art und Konzentration des Salzes bestimmt. Infolge tages- und jahreszeitlicher Klimanderungen kann es demgemß zu hufigen bergngen zwischen der festen und der gelçsten Phase der Salze kommen. Die sich hieraus ergebende Beanspruchung der oberflchennahen Materialschichten fhrt zur Schdigung dieser Materialbereiche.
2.2.1 Schwinden und Quellen Die Austrocknung der Baumaterialien wie auch deren Wasseraufnahme fhren zu feuchtebedingten (hygrischen) Lngennderungen, hieraus resultiert besonders bei quellfhigen Materialien (z. B. tonhaltigen Natursteinen) eine starke Beanspruchung der Randzone. Die erhçhte Schadensanflligkeit quellfhiger Baustoffe geht mit der inneren Kohsion des Mineralgefges einher, die mit zunehmendem Materialfeuchtegehalt abnimmt. Starke Schdigungen durch Schwinden und Quellen sind besonders bei wechselnden Feuchteverhltnissen zu beobachten. Auch wenn zustzliche Einflsse wie Salzkristallisation oder Frostbeanspruchung zur Verwitterung beitragen, so fhren die durch wiederholte Befeuchtung und Trocknung sich einstellenden Lngennderungen zu erheblichen Beanspruchungen im Mineralgefge, die eine Materialermdung zur Folge haben. Schwind- und Quellvorgnge treten jedoch nicht nur bei Natursteinen die Tonmineralien enthalten auf. Vielmehr werden feuchteabhngige Formnderungen ber Kapillardrcke und Ver-
nderungen der Oberflchenspannung bei allen porçsen Materialien hervorgerufen, die wechselnden Feuchtebedingungen unterliegen [2].
2.2.2 Frost-Tau-Wechsel Beim Phasenbergang von flssigem Wasser zu Eis stellt sich eine Volumenexpansion um ca. 9,1 % ein, die bei fehlendem Expansionsraum auf das umgebende Material hohe Drcke ausbt, welche zu Absprengungen fhren kçnnen. Die Schdigung mineralischer Baustoffe durch Frosteinwirkung geht folglich direkt mit der Feuchtelast einher. Steht dem Gefriervorgang ausreichend Expansionsraum zur Verfgung, bewirkt die Eisbildung keine Schdigung. Liegt der Sttigungsgehalt eines mineralischen Baustoffs ber 91 %, fhrt fehlender Expansionsraum zwangslufig zur Schdigung.
2.2.3 Frost-Tausalz-Beanspruchung Die beim Aufstreuen von Tausalzen auf vereiste Flchen fr den Tauvorgang erforderliche Wrme wird den tiefer liegenden Materialschichten entzogen, sodass ein großer Temperaturgradient entsteht, der zur Beanspruchung des Materialgefges fhrt. Die sich einstellenden Spannungen nehmen rasch Werte an, die ber der vorhandenen Materialfestigkeit liegen. Als Folge bilden sich Mikrorisse aus, sodass es beim hufigen Aufstreuen von Tausalzen zu Schadensbildern in Form von Abplatzungen kommt.
2.2.4 Kristalline Salzsprengung, Ausblhungen und hygroskopische Feuchteaufnahme Salzbelastetes Mauerwerk lsst sich hufig schon optisch durch einen weißlichen Schleier bzw. helle Rnder auf den Mauerwerksoberflchen erkennen (vgl. Bild 3). Als Salzbelastung finden sich oftmals Karbonate, Chloride, Sulfate und Nitrate, die in Verbindung mit Calcium, Natrium und Magnesium auskristallisieren. Salze kçnnen natrliche Bestandteile der Baumaterialien sein. Vielfach werden sie aber mit der Feuchte in das Mauerwerk eingetragen, nachdem sie im Baugrund oder an der Gelndeoberkante im Grund-, Sicker-, Hang- oder Niederschlagswasser gelçst waren. Die mit der aufsteigenden Feuchte ins aufgehende Mauerwerk gefhrten Salze suchen mit dem Wasser den Weg zur Verdunstungsflche und kristallisieren hier aus. Da der Kristallisationsvorgang mit einer Volumenzunahme verbunden ist, entwickeln sich
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
579
Dieser Vorgang hlt solange an, bis der Partialdruck ber der Lçsung dem Wasserdampfpartialdruck der Umgebungsluft entspricht [3]. Bei hohen Luftfeuchten kann je nach Art und Menge der Salzbeladung der gesamte Porenraum des Baustoffs mit Wassermoleklen aus der Umgebungsluft gefllt werden. Folglich kçnnen hygroskopisch wirksame Salze zu hohen Materialfeuchtegehalten fhren, die um ein Vielfaches ber der normalen Ausgleichsfeuchte liegen. Salzbeladenes Mauerwerk kann daher schon bei normalen relativen Feuchten der Außenluft um 70 % r. F. und darber, je nach Art und Intensitt der Salzbeladung, eine Materialfeuchte bis zur Sttigung aufweisen (vgl. Abschn. 3).
2.2.5 Chemische Verwitterung
Bild 3. Salzausblhungen auf einer Baustoffoberflche
bei begrenztem Platzangebot im Porenraum des Baustoffs Kristallisationsdrcke, die schnell ber der Festigkeit des Baustoffs liegen und so zur Schdigung fhren. Die wechselnde Abfolge von Kristallisation (vgl. Bild 4) und erneutem in Lçsung gehen fhrt selbst bei geringerer Druckentwicklung zur Materialermdung und damit zur Schdigung der oberflchennahen Materialschichten. Salzausblhungen weisen folglich auf einen Feuchte- und Salztransport hin. Neben der optischen Beeintrchtigung und Materialermdung wirken lçsliche Salze auch hygroskopisch. Hierbei sind die Salze bestrebt, oberhalb eines von der Salzart abhngigen Wasserdampfpartialdrucks Wassermolekle an die Salzstruktur anzulagern und in Lçsung zu gehen.
Eine besondere Bedeutung kommt den schwefelhaltigen Verbindungen (Sulfate) in der Atmosphre zu. Untersuchungen haben gezeigt, dass der berwiegende Anteil an schwefelhaltigen Verbindungen gasfçrmig oder auch als Feststoffpartikel (Aerosol) durch die Luft transportiert wird. Sehr viel niedriger fllt der in den Niederschlgen gelçste Anteil (saurer Regen) aus. Hierdurch erklrt sich die Anreicherung der Sulfate auch in vermeintlich geschtzteren Fassadenbereichen, in denen sie bei entsprechendem Feuchteangebot (z. B. durch Kondensatfeuchte) ihr Schadenspotenzial entfalten kçnnen. Fließen Niederschlge auf den Bauwerksoberflchen ab, werden dort angelagerte Sulfate gelçst und mit dem abfließenden Niederschlag fortgeschwemmt. Wird das so gelçste Sulfat (Sulfat + Wasser = Schwefelsure) vom Mauerwerk aufgesogen, kommt es zur Schwchung des Mineralgefges infolge von Umbildungsund Lçsungsreaktionen. Durch Austauschreaktionen mit calciumhaltigen Baumaterialien kçnnen sich so Calciumsulfate (Gipskrustenbildung) in den oberflchennahen Zonen des Mauerwerks bilden. Die damit verbundene Volumenvergrçßerung (Treiberscheinung) fhrt zu Spannungen im Materialgefge, die eine Mikrorissbildung bewirkt und Materialablçsungen zur Folge hat. Weitere chemische Substanzen, die aus der Atmosphre oder dem Boden zugefhrt werden, beschleunigen den Schdigungsprozess [4].
2.2.6 Organismenbefall
Bild 4. Kristallwachstum in Baustoffporen
Organismen niederer und hçherer Ordnung (Bakterien, Pilze und Pflanzen) kçnnen zur Schdigung beitragen und schrnken hufig auch die Nutzung der Gebude ein. Organismenwachstum
580
D Bauphysik
setzt eine Feuchte im Baustoff voraus, die i. d. R. ber der Materialausgleichsfeuchte liegt. Fr die Schimmelbildung ist nach Sedlbauer [5] eine relative Feuchte von ca. 70 % erforderlich. Demgegenber bençtigt das Wachstum von Hefe- und Bakterienkulturen eine relative Feuchte von ca. 85–90 %. Pflanzen hçherer Ordnung erfordern einen Wassergehalt, der sich im Baustoff erst bei berhygroskopischer Feuchte, also beim Kontakt mit flssigem Wasser, einstellt. Bei der Ausbreitung des Wurzelgeflechts von Pflanzen in Mçrtelfugen und Mauerwerksrissen entstehen zunehmend hçhere Drcke, die ein Anwachsen der Rissbreite oder ein Auseinanderklaffen von Spalten etc. bewirken (vgl. Bild 5). Bei Pilz- oder Bakterienbefall wird die schdigende Wirkung mineralischer Baustoffe ber die Stoffwechsel- bzw. Zersetzungsprodukte, durch Freisetzung von Schwefel- oder Nitratverbindungen, erreicht. Bei hçlzernen Bauteilen fhrt der Pilzbefall zum Abbau der Hemicellulose, sodass innerhalb weniger Monate ein rascher Abbau der Holzfestigkeit zu verzeichnen ist. Die Folgen von Schwammbefall und die Mçglichkeiten der Sanierung sind in der Literatur eingehend erçrtert. So stellt der Hausschwamm eine große Gefahr fr hçlzerne Tragkonstruktionen dar. Schwammschden finden sich meist in den Keller- und Erdgeschossen von Altbauten, kommen aber auch in Dach- und Obergeschossen vor. Der Hausschwamm ist besonders gefhrlich, da er sich ber weite Bereiche des Gebudes verbreiten
kann. Dabei werden weit ber den Nhrboden hinaus holzfreie Stoffe aller Art ber offene Fugen und kleinste Risse berwuchert. Selbst Mauerwerk wird bekanntlich durchwachsen, weshalb man den Hausschwamm oft auch als Mauerschwamm bezeichnet. Die Bekmpfung des Hausschwamms setzt voraus, dass die Feuchtigkeitsquellen beseitigt werden und das Mauerwerk trockengelegt wird. Die Sanierung sollte nur von erfahrenen und zuverlssigen Firmen durchgefhrt werden, da die Gefahr des Wiederauflebens selbst nach langen Trockenzeiten des Hausschwamms sehr groß ist [6]. Vorwiegend an Neubauten, aber auch in Altbauten findet sich an feuchten Stellen der Kellerschwamm, dessen schnelles Wachstum die Holzbauteile schon innerhalb eines Jahres zerstçrt. Gegenber dem Hausschwamm stirbt der Kellerschwamm aber mit der Austrocknung des Bauteils sofort ab. Von grçßerer Bedeutung ist auch das gesundheitliche Risiko fr die Bewohner von Schimmelpilz befallenen Wohnrumen. Das Wachstum der Pilze hngt vom Nhrstoffangebot und von den Feuchte-, Temperatur- und Lichtverhltnissen ab. Optimale Wachstumsbedingungen finden Pilzkulturen wie Schimmelpilze, Hausschwamm, Kellerschwamm, Porenschwamm usw. in Wand- und Holzkonstruktionen, die stndig hohen Luftfeuchten ausgesetzt oder aufgrund starker Tauwasserbildung wie auch kapillarer Wasseraufnahme fortwhrend durchfeuchtet sind. Gnstige Tempera-
Bild 5. Formen des Pflanzenbewuchses auf Baustoffoberflchen bis hin zum tiefen Eindringen von Wurzeln ins Mauerwerk
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
turverhltnisse fr das Pilzwachstum liegen zwischen 20 und 30 C, wobei als minimale Wachstumstemperatur +3 C angegeben werden [5]. Pilze nehmen die lebenswichtigen organischen Nhrstoffe direkt aus den Baustoffen auf und bençtigen daher, im Gegensatz zu den autotrophen Pflanzen (Algen), kein Licht. Sie bevorzugen dunkle Standorte, da bei direkter Sonneneinstrahlung die Gefahr des Austrocknens besteht.
3
Mechanismen von Feuchtespeicherung und Feuchtetransport
Nahezu alle Mauerwerksmaterialien kçnnen Wasser in flssiger oder gasfçrmiger Art in mehr oder weniger ausgeprgter Form aufnehmen, speichern und wieder abgeben. Abhngig der vorherrschenden Umgebungsverhltnisse und des materialspezifischen Aufbaus und Widerstands fhren sich verndernde Feuchtelasten daher zu Beanspruchungen der Baustoffe mit der hufigen Folge der Schdigung des Materialgefges. Bei gefgedichten Materialien, so z. B. Glser und Metalle, beeinflusst die Feuchtelast die oberflchige Materialschicht, indem materialspezifische Korrosionsformen durch das Einwirken alkalischer oder saurer Lçsungen auftreten. Im Mauerwerk finden sich aber zumeist porçse mineralische Baustoffe, so verschiedenartigste Natursteine, knstliche Mauersteine, Mçrtel- und Putzmaterialien bis hin zu Betonen, die beim Kontakt mit Wasser die Feuchte abhngig ihrer Porenstruktur unverzglich in ihr Inneres aufnehmen. Die Feuchteaufnahme wird dabei vom offenen Porengefge der Baustoffe bestimmt. Je grobporiger der Baustoff dabei ist, umso leichter kann Feuchte vom Porengefge aufgenommen werden. Andererseits wird die Feuchte ber die großen Porenrume auch wieder leicht an die Umgebung abgegeben. Feinporçse Materialien nehmen demgegenber das anstehende Wasser langsamer auf und kçnnen die Feuchte bis in große Hçhen fhren.
3.1
Gradienten und ausgleichende Vernderungen
Wassermolekle werden sich im Porengefge der Baustoffe immer dann sowohl im gasfçrmigen als auch im flssigen Zustand in Bewegung setzen, wenn Temperatur-, Feuchte- und Druckunterschiede an den Bauteilrndern einwirken und
581
ein Ausgleichszustand angestrebt wird. Dabei werden Wassermolekle so lange im Temperatur-, Feuchte- und/oder Druckgradientenfeld vom Bereich des hçheren zum Bereich des niedrigeren Potenzials gefhrt, bis der Konzentrationsausgleich erreicht ist. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Ausgleichszustand einstellt, hngt von der Grçßenordnung des Temperatur-, Feuchteund Druckunterschiedes an den Bauteilrndern (Gradienten), von der Bauteilgeometrie und von den materialspezifischen Eigenschaften Feuchteleitung und -speicherung ab. Die Porenstruktur der im Mauerwerk verarbeiteten Materialien bestimmt dabei, welches Widerstandsvermçgen der jeweilige Baustoff gegenber dem Transport und der Speicherung von Feuchte aufweist. Gleich dem Wrmeverhalten von Baustoffen gilt dabei, dass mit zunehmender Bauteildicke der Widerstand gegenber dem Feuchtetransport grçßer wird. Erfolgt die Aufnahme von Feuchte bei einer Benetzung der Oberflche mit flssigem Wasser noch vergleichsweise rasch, so dauern Trocknungsprozesse des gleichen Materials ber erheblich lngere Zeitrume an. Da bewitterte Bauteiloberflchen stets vernderlichen Umgebungsbedingungen unterworfen sind, ist die sich als Folge der wechselnden Befeuchtung und Trocknung einstellende Feuchteverteilung im Bauteilinnern nur schwer zu beschreiben. So ist im Falle einer berlagerung der klimatischen Randbedingungen mit der Aufnahme von Feuchte aus dem Baugrund eine Aussage zur Feuchtesituation im Mauerwerksinnern i. Allg. nur schwer mçglich. Der Einsatz numerischer Berechnungsverfahren kann hier Abhilfe leisten.
3.1.1 Porçse Mauerwerksbaustoffe Das Porensystem der Baustoffe ist unregelmßig verzweigt und setzt sich aus Porenrumen unterschiedlicher Grçße und Form zusammen. Die Hufigkeit, mit der bestimmte Poren am gesamten Hohlraumgefge beteiligt sind, die Aneinanderreihung der unterschiedlich gearteten Poren und die Verflechtung der Porenverbnde sind fr das Leistungsvermçgen von Feuchtespeicherung und Feuchtetransport maßgeblich verantwortlich [7, 8]. Bekanntlich kann in grobporigen Baustoffen Wasser leichter bewegt werden als in feinporigen Baustoffstrukturen. Somit wird im unregelmßigen Netzwerk von Poren mit großen und kleinen Querschnittsflchen die Leistungsfhigkeit des Feuchtetransports von den kleineren Porenquer-
582
D Bauphysik
Bild 6. Gegenberstellung des Porengefges unterschiedlicher Materialien (ca. 200-fache Vergrçßerung)
schnitten bestimmt, wenn diese durchlaufen werden mssen. Abrupte Querschnittsnderungen behindern den Feuchtetransport. Bild 6 zeigt mikroskopische Aufnahmen zum Poren- und Feststoffgefge dreier unterschiedlicher Mauerwerksmaterialien. Ziegel, Sandstein und historischer Kalk-Gips-Mçrtel. Das gesamte offene Porenvolumen vp gibt Auskunft darber, welcher maximale Feuchtegehalt, der sog. Sttigungsfeuchtegehalt umax, sich im Baustoff einstellen kann. Das Verhltnis des offenen Porenvolumens zum Gesamtvolumen einer betrachteten Baustoffprobe wird als Porositt p bezeichnet. Um die Feuchtelasten von verschiedenen Baumaterialien mit unterschiedlicher Porenstruktur vergleichen zu kçnnen, wird hufig der Sttigungsgrad S angegeben. Dieser ist das Massenverhltnis von tatschlich im Porenraum aufgenommener zur maximal aufnehmbaren Feuchte: S¼
u umax
(1)
Neben dem Porenvolumen ist fr die Charakterisierung des Feuchtespeichervermçgens der Baustoffe auch die spezifische Oberflche O von Interesse, die angibt, wie groß die innere Porenwandoberflche eines untersuchten Stoffs bezogen auf eine bestimmte Einwaage an Probenmaterial ist. Je grobporiger ein Baustoff ist, umso kleiner ist seine spezifische Oberflche. Feinporçse Baustoffe, so z. B. die Zementsteinstruktur eines Betons, weisen eine große innere Porenwandoberflche auf.
3.1.2 Sorptionsverhalten Porçse mineralische Baustoffe streben ein hygrisches Gleichgewicht mit ihrer Umgebung an, indem, je nach Hçhe der relativen Luftfeuchtigkeit, Wassermolekle an der inneren Porenwandoberflche angelagert (Adsorption) bzw. von der
Oberflche des Feststoffes abgegeben werden (Desorption). Im Gleichgewichtszustand stellt sich im Baustoff ein Feuchtegehalt ein, der von der Grçße seiner inneren freien Oberflche, der relativen Luftfeuchte und den Temperaturverhltnissen bestimmt wird. Verursacht wird die Anlagerung der Wassermolekle an den Porenwandoberflchen des Baustoffs durch Van der Waals’sche Krfte, die zu einer Belegung der Feststoffoberflchen mit Wassermoleklen fhren. Die auf die Teilchen wirkenden Krfte werden dabei mit zunehmendem Abstand von der Festkçrperoberflche geringer, sodass die Menge der angelagerten Teilchen von der relativen Luftfeuchte in der Umgebung abhngt. Bei geringen Luftfeuchten werden nur wenige Teilchen angelagert. Bei 30 % r. F. bildet sich aber bereits eine monomolekulare Belegung der Oberflche mit Wassermoleklen aus. Mit zunehmender Luftfeuchte steigt die Belegungszahl dann bis auf maximal 3 bis 4 Molekllagen an, wobei sich bei Luftfeuchten von ber 50 % r. F. ein geschlossener Wasserfilm ausbildet. In sehr feinen Porenrumen mit einem Durchmesser kleiner als 10–8 m, stellt sich aufgrund einer Sttigungsdampfdruckerniedrigung bei hçheren Luftfeuchten zudem die sogenannte Kapillarkondensation ein, sodass in all jenen Materialien, die einen großen Anteil sehr kleiner Poren aufweisen, eine deutliche Zunahme des Materialfeuchtegehalts verzeichnet werden kann. Der Zusammenhang zwischen der sich in einem Baustoff im Gleichgewichtszustand einstellenden Materialfeuchte und der relativen Feuchte der Umgebung wird durch die Sorptionsisotherme beschrieben, die schematisch in Bild 7 fr einen mineralischen Baustoff aufgezeigt ist. Zwischen der Aufnahme von Wassermoleklen – der Adsorption – und der Abgabe – der Desorption – kann im Allgemeinen ein Hystereseeffekt beobachtet werden. Eine Erhçhung der Temperatur
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
583
Bild 7. Ad- und Desorptionsisotherme eines porçsen Baustoffs (Kalksandstein)
Bild 8. Sorptionsisothermen eines salzfreien und mit verschiedenen hohen Salzlçsungen beaufschlagten Sandsteins [9]
des Baustoffs fhrt zu einer Verringerung und eine Abnahme der Temperatur zu einer Zunahme der sorptiv aufgenommen Feuchte. Ist der Porenraum des Baustoffs zudem mit Salzen befrachtet, beeinflussen diese das Sorptionsfeuchteverhalten der Baustoffe in entscheiden-
dem Maße. Je nach Salzart und -konzentration kann dabei eine mehr oder weniger ausgeprgte Zunahme der sich im Gleichgewicht mit der Umgebungsluft einstellenden Materialfeuchte verzeichnet werden. Bild 8 zeigt den unterschiedlichen Verlauf der Sorptionsisothermen eines salz-
584
D Bauphysik
freien Baustoffs und des mit einer 0,4-molaren bzw. einer 2-molaren Natriumchloridbelastung beaufschlagten Probekçrpers. Die Salzbefrachtung fhrt bei 75 % r. F. zu einer sprunghaften nderung des Materialfeuchtegehalts. Oberhalb 75 % r. F. nimmt der Baustoff umso grçßere Materialfeuchtegehalte an, je hçher die relative Feuchte der Umgebung ist. So stellt sich bei der mit einer 2 molaren Lçsung NaCl-Lçsung beanspruchten Probe bereits bei 95 % r. F. der Sttigungsfeuchtegehalt im Baustoff ein. Was ist die Ursache der hygroskopischen Wirkung im Baustoff befindlicher Salze? ber einer gesttigten Lçsung herrscht ein fr das jeweilige Salz typischer Wasserdampfpartialdruck. Dieser betrgt bei Natriumchlorid, fr den Fall normaler Raumtemperaturen, bekanntlich 75 % des Wasserdampfsttigungsdrucks. Fr einige andere Salze sind die sich ber einer gesttigten Lçsung einstellenden relativen Feuchten, die das Verhltnis von Wasserdampfpartialdruck zu Wasserdampfsttigungsdruck angeben, in Abhngigkeit der Temperatur in Tabelle 1 zusammengestellt. Nimmt die Umgebung des zunchst noch kristallinen Salzes die in der Tabelle aufgefhrte relative Feuchte an, setzt die hygroskopische Wirkung des Salzes ein und es werden Wassermolekle aus der Umgebungsluft zum Salzkristall gefhrt. Die Wasserdipole reichern sich dabei an der Gitteroberflche des Ionenkristalls an. Die dabei frei werdende Energie ermçg-
licht den bergang einzelner Ionen in die wssrige Phase, wo diese sogleich weitere Wassermolekle binden. Die freigesetzte Hydratationsenergie bewirkt das Herauslçsen weiterer Ionen aus dem Gitter, bis die Salzkristalle schließlich ganz aufgelçst sind. Demgemß werden bei Natriumchlorid bei 75 % r. F. so viele Wassermolekle aus der Umgebungsluft in die entstandene Lçsung aufgenommen, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist, bei dem sich ein bergang von der gesttigten zur verdnnten Lçsung einstellt. Mit zunehmendem Feuchtegehalt der Luft, also steigendem Wasserdampfpartialdruck, werden immer mehr Wassermolekle in die verdnnte Salzlçsung aufgenommen, d. h. die Lçsung verdnnt sich weiter, bis der Partialdruck ber der Lçsung dem Wasserdampfpartialdruck der Luft entspricht. Mit zunehmender Verdnnung der Salzlçsung herrscht an der Lçsungsoberflche ein Partialdruck vor, der sich immer mehr dem Wasserdampfpartialdruck ber einer freien Wasseroberflche nhert. Ob der Sttigungszustand im Baustoff dabei erreicht wird, hngt von der Konzentration des hygroskopisch wirkenden Salzes ab. Gerade bei der Trocknung von feuchtebelastetem Mauerwerk wirkt sich eine Salzbeladung der Mauersteine, Mçrtel und Putze besonders nachteilig aus. So nimmt der Wasserdampfpartialdruck ber der Lçsung geringere Werte an als ber einer freien Oberflche. Entsprechend ist
Tabelle 1. Relative Luftfeuchte ber gesttigten Salzlçsungen bei verschiedenen Temperaturen Gesttigte Salzlçsung
Relative Luftfeuchte, h (%) bei 5 C
10 C
15 C
20 C
25 C
30 C
40 C
60 C
0
0
0
0
0
0
0
0
LiCl · H2O
12
12
12
12
12
11
11
11
CH3COOK
25
24
24
23
22
22
20
–
MgCl2 · 6H2O
34
34
34
33
33
32
32
30
K2CO3 · 2H2O
46
45
44
44
43
42
40
36
Mg(NO3)2 · 6H2O
58
57
56
54
53
51
48
43
NaNO2
–
–
–
66
65
63
61
58
NaCl
75
75
75
75
75
75
75
75
KCl
88
87
86
86
85
84
83
80
KNO3
97
96
95
94
93
91
88
82
K2SO4
100
100
100
97
97
97
96
93
P2O5
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
585
der Unterschied des Wasserdampfpartialdrucks an der feuchten Baustoffoberflche und der Umgebungsluft beim salzbeladenen Baustoff kleiner als beim salzfreien Material. Infolge des geringeren Partialdruckunterschieds ist das Trocknungspotenzial des salzbeladenen Baustoffs kleiner und salzbeladene Mauerwerksbereiche sind als Folge der schlechteren Trocknungsmçglichkeiten einer lngeren Feuchtebelastung unterworfen. Bild 9. Feuchtetransport ber die Wasserinsel (nach [9, 11])
3.2
Feuchtetransportmechanismen
3.2.1 Wasserdampfdiffusion ndern sich die klimatischen Umgebungsbedingungen am Bauwerk, z. B. indem die Außenluftfeuchte zunimmt, so wird der Gleichgewichtszustand im Baustoffinneren gestçrt und Wassermolekle bewegen sich solange durch das Porensystem auf dem Weg der Diffusion, bis sich ein neuer Gleichgewichtszustand zwischen Baustoff und Umgebung einstellt. Die Bewegung der Wassermolekle erfolgt durch die thermische Eigenbewegung der Wassermolekle im Konzentrations- und Temperaturfeld. Als Folge der behinderten Bewegung im Porenraum der Baustoffe wird die Wasserdampfstromdichte im Partialdruckgeflle vom Wasserdampfdiffusionswiderstand des Baustoffs bestimmt. Die Dampfstromdichte kann mit folgender Gleichung berechnet werden: ~jv ¼ d a rp mðjÞ
(2)
mit ~jv da
Dampfstromdichte [kg/(m2 s)] Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizient fr Luft [kg/(msPa)] mðjÞ vom Feuchtebereich abhngiger Wasserdampfdiffusionswiderstand [–] rp nderung des Wasserdampfpartialdruckes mit dem Ort [Pa/m] Die Geschwindigkeit, mit der dieser Diffusionstransport erfolgt, wird von der Grçße des Konzentrationsunterschieds des Wasserdampfgehaltes, von der Temperatur und von einem stoffspezifischen Materialkennwert bestimmt, der als Diffusionskoeffizient bezeichnet wird [10]. Dieser kennzeichnet die Wasserdampfleitfhigkeit der Baustoffe und ist sowohl von der Porenstruktur als auch vom Feuchtegehalt des Materials abhngig.
Aufgrund der zuvor beschriebenen Sorptionseigenschaften werden im Bereich geringer relativer Luftfeuchten nur wenige Wassermolekle an der inneren Oberflche der Porenwnde angelagert und ermçglichen somit einen ungestçrten Diffusionstransport von Wassermoleklen. Mit zunehmender relativer Feuchte der Luft werden immer mehr Wassermolekle angelagert, bis sich ein geschlossener Wasserfilm bildet. Hier stellt sich neben der reinen Wasserdampfdiffusion zustzlich ein Feuchtetransport im Flssigkeitsfilm ein, der durch die Schichtdickenunterschiede infolge der jeweiligen Sorptionsgleichgewichte hervorgerufen und als Oberflchendiffusion bezeichnet wird. Umfassende Untersuchungen in [9] und [11] konnten aber zeigen, dass die sich bei hçheren relativen Feuchten einstellende, leistungsstrkere Oberflchendiffusion auch auf die Effekte der Kapillarkondensation zurckgefhrt werden kçnnen, wie dies schematisch in Bild 9 dargestellt ist. Hier stellt sich ein Feuchtetransport ber Wasserinseln ein, der darauf zurckgefhrt werden kann, dass ein Austausch von Wassermoleklen zwischen der Gasphase und der Flssigkeit stattfindet. Das Systemgleichgewicht an der Wasserinsel fordert aber, dass auf beiden Seiten gleich viele Wassermolekle auf- bzw. abgegeben werden. Entsprechend stellt sich ber diese Wasserinseln in den sehr feinen Porenrumen ein wesentlich leistungsfhigerer Transport als durch eine reine Wasserdampfbewegung ein. Das Diffusionsverhalten der Baustoffe ist folglich eine von der relativen Feuchte in der Umgebung abhngige Grçße, die bis 50 % r. F. als konstant angesehen werden kann. Bei hçheren Umgebungsfeuchten stellen sich leistungsstrkere Transporte im Flssigkeitsfilm bzw. ber die Wasserinseln ein, sodass der Diffusionsverlauf hier einen nichtlinearen Verlauf annimmt, wie er in Bild 10 mit der Linie Dv aufgezeigt ist.
586
D Bauphysik
Bild 10. Diffusionskoeffizient eines porçsen Baustoffs
Der Diffusionskoeffizientenverlauf DM kennzeichnet die Grçßenordnung der reinen Wasserdampfbewegung, die bei hçheren Luftfeuchten aufgrund des geringeren Porenluftvolumens, bedingt durch die Kapillarkondensation, etwas abnimmt. Das Diffusionsverhalten der Baustoffe wird durch die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl m beschrieben, die nach DIN 52615 in trockenerer Umgebung (0 bis 50 % r. F.) und in feuchter Umgebung (50 bis 100 % r. F.) zu bestimmen ist. Die reine Wasserdampfbewegung als Folge von Partialdruckunterschieden am Bauteil ist ein langsamer Vorgang. So erfordert das Erreichen der Gleichgewichtszustnde meist lange Zeitrume. Insbesondere dann, wenn es sich um dicke Bauteile handelt. Die Baustoffe reagieren eher trge auf wechselnde Umgebungsbedingungen, sodass Trocknungsprozesse auch nach mehreren Jahren noch nicht abgeschlossen sein mssen.
3.2.2 Kapillare Wasseraufnahme und Kapillartransport Stehen porçse Baustoffe in direktem Kontakt mit flssigem Wasser, z. B. bei Fundamenten in grundwasserfhrenden Schichten, wird das Wasser vom Porensystem sogleich aufgesogen. Diese sog. kapillare Wasseraufnahme wird durch einen inneren Kraftzustand hervorgerufen, der von der Oberflchenspannung der Flssigkeit (in Abhngigkeit eventuell darin gelçster Stoffe), den Benetzungseigenschaften des Festkçrpers, der Temperatur, dem Schwereeinfluss und der Porenstruktur des Baustoffs maßgeblich bestimmt wird. Die Steighçhe des Wassers und die Geschwindigkeit der Wasseraufnahme hngen von der Benetzbarkeit des Baustoffs und dem Durchmesser der
kontinuierlichen Porenrume ab. Sind Stoffe im Wasser gelçst, z. B. Salze, verndern diese je nach Art und Konzentration die Fließeigenschaft in unterschiedlichem Maße. Das Saugvermçgen porçser Baustoffe kann hnlich den Gesetzmßigkeiten in Zylinderkapillaren charakterisiert werden. So ist in Baustoffen mit vielen feinen Poren eine große kapillare Steighçhe zu erwarten, hingegen muss mit einer kleinen Steiggeschwindigkeit gerechnet werden. Bei grobporçsen Materialien, wie es z. B. bei historischen Mçrteln hufig der Fall ist, kçnnen theoretisch zwar nur geringere Steighçhen erreicht werden, doch erlauben die großen Porenrume infolge des deutlich geringeren Reibungswiderstand in den grçßeren Poren ein hohes Leistungsvermçgen des Feuchtetransports. Um den unmittelbaren Zusammenhang zwischen Steighçhe z, Steigzeit t und Kapillarenradius r beim vertikalen Kapillaranstieg zu erhalten, wurde fr die verschiedensten Kapillarendurchmesser im Bereich von 10–7 m < r < 10–3 m die bis zum Erreichen einer vorgegebenen Steighçhe bençtigte Steigzeit in [9] berechnet, wie sie in Bild 11 wiedergegeben ist. Das Diagramm zeigt, dass in kleinen Kapillaren große Steighçhen erreicht werden, hierfr aber lange Steigzeiten erforderlich sind. Demgegenber wird die maximale Steighçhe sehr großer Kapillaren schnell erreicht, der Flssigkeitsmeniskus bewegt sich jedoch nur im Zentimeterbereich. Geht die Zeitkurve in der doppeltlogarithmischen Darstellung vom nahezu linearen Verlauf in eine gekrmmte Kurve ber, so gibt die Vertikale durch diesen Punkt den Beginn des nicht mehr vernachlssigbaren Schwerkrafteinflusses an. Beim horizontalen Kapillartransport kann der Schwerkrafteinfluss vernachlssigt werden. Entsprechend gilt fr den horizontalen Kapillaranstieg die gestrichelte Fortsetzung der Geraden. Zur Charakterisierung des Saugvermçgens porçser Baustoffe kçnnen nach [12] der Wasseraufnahmekoeffizient W und der Wassereindringkoeffizient B mithilfe einfach durchzufhrender Saugversuche ermittelt werden. Wird eine Baustoffprobe an der Grundflche mit Wasser benetzt, setzt sogleich die kapillare Wasseraufnahme ein. Wird ber die Zeit die aufgenommene Wassermenge gravimetrisch bestimmt und die pffi experimentellen Ergebnisse im t-Maßstab in einem Diagramm eingetragen, kann aus der Steigung des 1. Geradenabschnitts die Grçße des Wasseraufnahmekoeffizienten herausgelesen werden, wie in Bild 12 dargestellt.
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
587
Bild 11. Zusammenhang zwischen Steigzeit t und Steighçhe z in einer Zylinderkapillaren in Abhngigkeit vom Kapillarenradius r
Bild 12 zeigt, dass die kapillare Wasseraufnahme zwei Abschnitte durchluft. Zunchst hat der Flssigkeitsspiegel die Probenoberflche noch nicht erreicht. Die aufgenommene Wassermenge nimmt linear mit der Wurzel der Zeit zu. Trifft die Feuchtefront die Probenoberflche, fhrt eine deutlich langsamere Wasseraufnahme in den noch nicht gefllten feinen Poren zu einem weiteren Anstieg des Feuchtegehaltes, bis sich der maximal erreichbare Sttigungsgrad einstellt.
Der Knickpunkt zwischen den beiden Geradenabschnitten wird von Schwarz in [13] als Wasserkapazitt bezeichnet. Um die infolge des Flssigwassertransports sich zeitlich verndernden Feuchteverhltnisse in porçsen Feststoffsystemen, so auch den Baustoffen, beschreiben zu kçnnen, wird hufig die in Gl. (2) aufgezeigte Differenzialgleichung herangezogen, wie sie den Betrachtungen in [9, 14, 15] zugrunde liegt. ~jl ffi Dw ðw; TÞ rw (3) mit ~jl
Flssigkeitsstromdichte durch Kapillarkrfte [kg/(m2 s)] Dw ðw; TÞ Feuchtegehaltsleitfhigkeit oder Diffusivitt als Funktion von Wassergehalt und Temperatur in [kg/(ms)] rw nderung des Wassergehalts mit dem Ort [kg/m4]
Bild 12. Saugversuch – zeitlicher Verlauf der Wasseraufnahme
Der in Gl. (3) dargestellte Zusammenhang zwischen Flssigwassertransport und Wassergehaltsgradient ist nicht ganz korrekt, schließlich stellt der Wassergehalt im Baustoff kein thermodynamisches Potenzial wie die Temperatur oder der Kapillardruck dar. Entsprechend wird das flssige Wasser im komplexen Porensystem der Baustoffe auch nicht durch Wassergehaltsunterschiede als treibende Ursache bewegt als vielmehr infolge von Kapillarspannungsdifferenzen,
588
D Bauphysik
denen die Reibungskrfte an der Grenzschicht der Porenwandungen entgegenwirken. Dennoch kann der Flssigwassertransport nherungsweise als Funktion des Wassergehalts angefhrt werden, dessen Leistungsfhigkeit wird mithilfe der Materialfunktion der Feuchtegehaltsleitfhigkeit bzw. Diffusivitt beschrieben. Kennzeichnend fr die Diffusivitt ist die ausgeprgte Abhngigkeit der Materialfunktion vom Wassergehalt im Porenraum, die nichtlinear ist und deren Werte sich ber mehrere Zehnerpotenzen hinweg erstrecken. Wird der aus thermodynamischer Sicht geeignete Gradient der Kapillarspannung als Auslçser fr den Flssigwassertransport betrachtet, lsst sich die Flssigkeitsstromdichte mit der in Gl. (4) aufgezeigten Formulierung darstellen. Hier ist der Gradient des Kapillardrucks verantwortlich fr den Kapillarwassertransport. Die den sich im Porenraum einstellenden Flssigkeitsstrom charakterisierende Materialfunktion wird als Kapillarwasserleitfhigkeit oder Konduktivitt bezeichnet, die mit der Wrmeleitfhigkeit des Wrmetransports vergleichbar ist, aber in besonderer Weise vom Feuchtegehalt des porçsen Baustoffs abhngt. ~jl ¼ Dp ðpc ; TÞrpc (4) mit ~jl
Flssigkeitsstromdichte durch Kapillarkrfte [kg/(m2 s)] Dp ðpc ; TÞ Kapillarwasserleitfhigkeit oder Konduktivitt [kg/(msPa)] nderung der Saugspannung mit dem rpc Ort [Pa/m] Wird die Zylinderkapillare zur Herleitung der Kapillarwasserleitfhigkeit herangezogen, muss neben dem Kapillardruckgradienten und der kapillaren Zugkraft, die sich entsprechend der Grenzflchenspannungen an der Dreiphasengrenzlinie von Wasser (flssig), Zylinderwandung (fest) und umgebende Luft (gasfçrmig) einstellt, auch die der Kapillarwasserbewegung entgegen wirkende Reibung an der Grenzschicht von kapillar transportiertem Wasser und Wandung der Zylinderkapillaren, sowie die Gravitation bercksichtigt werden. Die porçsen Mauerwerksmaterialien weisen im Vergleich zur Zylinderkapillaren aber ein komplexes weitverzweigtes Netzwerk von Poren unterschiedlichster Form und Grçße auf, sodass die Verwendung der Gesetzmßigkeiten der Zylinderkapillaren nur begrenzt bertragbar ist. Porçse Mauerwerksmaterialien lassen sich aber dennoch
mithilfe von Kapillarenbndelmodellen vergleichsweise gut beschreiben. Theoretische Herleitungen, die die Konduktivitt mithilfe von Kapillarporenmodellen beschreiben und dennoch die realen Baustoffbesonderheiten bercksichtigen, finden sich in [16]. Um das reale Baustoffverhalten in Gl. (3) abbilden zu kçnnen, werden daher verschiedene Faktoren eingefhrt, mit denen die Abweichung des realen Porenraums von der parallelen Anordnung der Kapillaren, die innere Rauigkeit der Porenwandung, den Umweg, den das Wasser im verzweigten Porenraum im Vergleich zum idealisierten Kapillarenbndel zurcklegt, bercksichtigt werden. Experimentell lsst sich die Porenradienverteilung mittels Quecksilberdruckporosimetrie bestimmen [9], die dann unmittelbaren Eingang in die zuvor genannten berlegungen findet. Entsprechend kann die Kapillarwasserleitfhigkeit oder Konduktivitt anhand der bekannten Porenstrukturparameter unter Einbezug weiterer Grçßen, so die Darcy-Leitfhigkeit, die experimentell zu bestimmen sind, gewonnen werden. Gleich der Feuchtegehaltsleitfhigkeit oder Diffusivitt handelt es sich bei der Konduktivitt um eine extrem nichtlineare Materialfunktion. Bei der Betrachtung der Feuchtebewegung in Baustoffen zu bercksichtigen ist, dass sich an den Sorptionsfeuchtebereich der gesamte Kapillarwasserbereich bis zur Erschließung des freien Sttigungswassergehalts anschließt. Ist der gesamte Porenraum mit Wasser gefllt, wird der Wassergehalt als maximaler Sttigungswassergehalt be-
Bild 13. Darstellung der Feuchtespeicherfunktion eines porçsen Baustoffs in Abhngigkeit von der relativen Feuchte und vom Kapillardruck [15]
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
zeichnet. Bei einem Saugvorgang kann nur ein Teil der Poren mit Wasser gefllt werden, dieser wird dann als freie Wassersttigung bezeichnet. Der Zusammenhang zwischen Saugspannung und Wassergehalt wird dabei durch die Saugspannungskurve wiedergegeben. Wassergehalte ber dem freien Wassersttigungsgehalt, die sog. bersttigung, kann nur bei lngerer Wasserlagerung durch das Lçsen der eingeschlossenen Porenluft im Wasser, durch Kondensation oder durch Saugen unter Druck erreicht werden [17, 18]. Aufgrund der thermodynamischen Gleichgewichtsbeziehung zwischen relativer Luftfeuchte und Saugspannung kann die Feuchtespeicherfunktion aus der Saugspannungskurve und der Sorptionsisotherme abgeleitet werden. In Bild 13 ist die Feuchtespeicherfunktion eines porçsen Baustoffs in Abhngigkeit von der relativen Feuchte und vom Kapillardruck schematisch dargestellt.
3.2.3 Druckwasserstrçmung (Permeation) Wirken auf ein wassergesttigtes Bauteil Druckunterschiede ein, wird ein Flssigkeitstransport im Porengefge des Baustoffs ausgelçst. Derartige Transportvorgnge kçnnen beispielsweise durch anstehendes Hangwasser oder durch einen Grundwasserspiegel, der hçher als das Niveau der Bodenplatte liegt, entstehen. Der Flssigkeitstransport stellt sich dabei in Richtung des geringeren Druckniveaus ein, welcher von der Permeabilitt (Durchdringbarkeit) des Baustoffes und dem Druckunterschied bestimmt wird.
4
Wrme- und Feuchteverhalten von Mauerwerk
Das Feuchteverhalten des aus Mauersteinen, Mçrtel und Putz zusammengesetzten Mauerwerks ist nur schwer zu beschreiben, da sich die Mauerwerksmaterialien in ihrem Feuchteverhalten meist deutlich unterscheiden. Auf den Differenzialgleichungen zum Feuchtehaushalt porçser Feststoffsysteme von Philip und De Vries [11] aufbauend, wurde in den Arbeiten von Kießl ein Berechnungsansatz gezeigt, mit dem das Feuchteverhalten von Mauerwerk unter Bercksichtigung der feuchtetechnischen Eigenschaften von Mçrtel, Stein und Putz, wie auch der an den Bauteilrndern vorherrschenden Klimarandbedingungen berechnet werden konnte. Auch in [9] wurden fr aufgehende Mauerwerksbauteile rechnerische Untersuchungen zum Feuchteverhalten von Mauerwerk unter Berck-
589
sichtigung unterschiedlichster Materialkombinationen und klimatischer Randbedingungen vorgenommen. Von Grunewald und Knzel wurden dann thermisch-hygrisch gekoppelte Modellanstze vorgeschlagen, die erstmals eine realistische Bewertung der sich im Tages- und Jahresgang einstellenden Wrme- und Feuchteverhltnisse erlaubten. Weitere Arbeiten von Kranz, Holm und Bednar folgten, in denen fr Mauerwerk, wie auch fr Betonkonstruktionen, die abhngig der ußeren thermisch-hygrischen Einwirkungen sich in den Baukonstruktionen einstellenden Feuchteund Wrmeverhltnisse analysiert wurden.
4.1
Kopplung von Wrme- und Feuchtehaushalt
Wrme und Feuchte werden durch einen Temperatur- und Kapillardruckgradienten in porçsen Baustoffen und in Baukonstruktionen wie Mauerwerk transportiert. Die in den Baustoff /das Bauteil einstrçmende Wrme bzw. Feuchte, vermindert um die ausstrçmende Wrme bzw. Feuchte, wird im Baustoff/Bauteil gespeichert. Außerdem kçnnen sich im Baustoff / Bauteil Quellen und Senken von Wrme bzw. Feuchte befinden. Um das instationre Wrme- und Feuchteverhalten von Baustoffen und mehrschichtigen Bauteilen berechnen zu kçnnen, wurden in den letzten drei Jahrzehnten verschiedene Rechenmodelle entwickelt, mit denen die zeitliche Vernderung der Temperatur- und Feuchtefelder unter Bercksichtigung der realen Witterungsbedingungen an den ußeren Bauteilrndern und den realen Klimaverhltnissen im Innern des Gebudes nachvollzogen werden kçnnen. Die Zusammenhnge zwischen den die Vernderung treibenden Krften, den Potenzialen und den sich als Folge hiervon einstellenden Reaktionen werden durch stoffspezifische Transporteigenschaften charakterisiert und durch Transportgleichungen beschrieben. Mithilfe der Erhaltungsstze fr Energie und Masse erhlt man dabei ein System von Differenzialgleichungen, das eine rechnerische Beschreibung der zeitlichen Wrme- und Feuchtenderungen ermçglicht. Makroskopisch lassen sich so Wrme- und Feuchteflsse analysieren. Auf mikroskopischer Ebene gilt es hierfr den Transport von flssigem und gasfçrmigem Wasser, wie auch der Bewegung von Luft durch das komplexe Porensystem der Baustoffe zu verfolgen. Zudem mssen Temperatureinflsse, Enthalpien etc. bercksichtigt werden. In zahlreichen Arbeiten von Hupl und
590
D Bauphysik
Grunewald sind die komplexen Bilanzgleichungen zum Wrme- und Feuchtehaushalt aufgezeigt und erçrtert (z. B. Grunewald [27], Hupl [26]). Grundstzlich handelt es sich bei den Bilanzgleichungen um partielle, parabolische, nichtlineare Differenzialgleichungssysteme, mit denen fr den Fall der Energiebilanzgleichung die Temperaturfelder in feuchten Baustoffen und Bauteilen berechnet werden kçnnen. Die Speicherterme umfassen dabei die im Porenwasser, in der Porenluft und in den im Porenraum befindlichen Wasserdampfmoleklen enthaltenen Energien. Ferner werden Phasenumwandlungsenthalpien wie auch Quellen und Senken in den Speichertermen bercksichtigt. Bezglich des Wrmetransports werden neben der temperatur- und feuchteabhngigen Wrmeleitung auch der infolge eines Temperaturgradienten zu verzeichnende Transport von Phasenumwandlungsenthalpie, wie auch die im Porenwasser und mit den Wassermoleklen der Gasphase bewegte Wrme erfasst. Die Feuchtebilanzierung bercksichtigt im Speicherterm sowohl die im Porenraum in flssiger und gasfçrmiger enthaltene Wassermenge als auch Feuchtequellen. Im Transportterm enthalten sind die als Folge des Kapillardruckgradienten verursachte Kapillarleitung und der Wasserdampftransport, der durch einen Gradienten des Dampfdrucks und der Temperatur ausgelçst wird. Im Allgemeinen lsst sich das gekoppelte nichtlineare Differenzialgleichungssystem des Wrme- und des Feuchtehaushalts nur numerisch lçsen. Hierzu werden die betrachteten Baustoffe bzw. Bauteile in ein feines Netz von Elementen unterteilt, fr jedes dieser Elemente die Bilanzgleichungen aufgestellt und mit geeigneten Softwareprogrammen die Temperatur- und Feuchtefelder berechnet. Der vorteilhafte Einsatz von Simulationsprogrammen bei der Ausarbeitung von Sanierungskonzepten wird insbesondere bei der Bercksichtigung der realittsnahen Witterungsverhltnisse deutlich. So kann die Vernachlssigung witterungsbedingter Feuchtelasten zu einer dramatischen Fehlbewertung des Wrme- und Feuchteverhaltens von Baukonstruktionen fhren. Auch wenn der Einsatz numerischer Simulationsprogramme noch nicht in den Normen verankert ist, so wurden im WTA-Referat 6 bereits zwei erste Merkbltter verfasst, die somit einen „Leitfaden fr hygrothermische Simulationsrechnungen“ [19] und eine Richtlinie zur „Simulation wrme- und feuchtetechnischer Prozesse“ [20] den Anwendern von Simulationsrechnungen bereitstellen.
5
Feuchteschutznachweise
Da der Wrmeschutz durch Wasser in Mauerwerksbauteilen, z. B. durch Schlagregen oder Tauwasser nicht unzulssig vermindert werden darf, fordert die DIN 4108 [21] in Teil 3 einen klimabedingten Feuchteschutz. Empfohlen wird hierbei ein hinreichender Schlagregenschutz von Wnden und die Anforderungen an den Tauwasserschutz von Bauteilen fr Aufenthaltsrume unter Bercksichtigung der Hinweise fr Planung und Ausfhrung von Hochbauten einzuhalten. Bei der Tauwasserbildung ist nach DIN 4108 zwischen der Tauwasserbildung auf Oberflchen von Bauteilen und der Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen zu unterscheiden.
5.1
Tauwasserbildung auf Oberflchen und Vermeidung von Schimmelpilzbildung
Die Luft weist unabhngig von ihrer Temperatur eine absolute Luftfeuchte auf, unter der die tatschlich gespeicherte Wassermasse verstanden wird. Abhngig von ihrer Temperatur kann die Luft nur eine maximale Wassermasse, die Sttigungsfeuchte aufnehmen, sodass das Verhltnis der absoluten Luftfeuchte zur Sttigungsfeuchte als relative Luftfeuchte bezeichnet wird, die einen Wert £ 100 % r. F. annehmen kann. Weist die Luft z. B. eine Temperatur von 20 C auf, kann sie einen maximalen Wasserdampfgehalt bei Sttigung in Hçhe von 17,3 g/m3 annehmen. Ist nach DIN 4108-3 ein Feuchteschutznachweis fr Baukonstruktionen zu fhren, bei dem ein Raumklima von 20 C und 50 % r. F. zu bercksichtigen ist, bedeutet dies, dass die Raumluft einen absoluten Feuchtegehalt in Hçhe von 50 % des Sttigungsfeuchtegehalts bei 20 C aufweist. Der tatschliche Feuchtegehalt der Luft betrgt dann 8,7 g/m3. Strçmt Luft entlang klterer Bauteiloberflchen, z. B. im Bereich von Wrmebrcken, khlt die Luft ab und kann mit sinkender Temperatur immer weniger Wassermolekle in ihrem Volumen aufnehmen. Bei weiterer Abkhlung nimmt sie dann irgendwann den Sttigungszustand an. Khlt sie weiter ab, schlgt sich nun der nicht mehr im Luftvolumen aufnehmbare Wasserdampf auf den kalten Oberflchen in flssiger Form nieder. Die der Sttigung zugehçrige Temperatur wird als Taupunkttemperatur bezeichnet. Die berschssige, nicht mehr in der Luft speicherbare Feuchte, die sich in flssiger Form auf
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
kalten Oberflchen niederschlgt, als Tauwasser bzw. Kondensat. Soll die Taupunkttemperatur an der Bauteiloberflche nicht erreicht oder gar unterschritten werden, ist eine Mindesttemperatur erforderlich, die einen entsprechenden Wrmewiderstand des Bauteils voraussetzt. Zur Vermeidung von Tauwasser an der Bauteiloberflche darf der Wrmedurchgangskoeffizient des Bauteils einen oberen Grenzwert nicht berschreiten, der nach DIN 4108 wie folgt berechnet werden kann: zul: U hi
qi qs qi qe
(5)
mit U hi qs qi qe
5.2
Wrmedurchgangskoeffizient raumseitige Wrmebergangszahl = 4 W/(m2 K) Taupunkttemperatur Raumlufttemperatur Außenlufttemperatur
Schimmelpilzbildung
Schimmelpilze gedeihen selbst unter ußerst sprlichen Umgebungsverhltnissen. So sind Temperatur, Feuchte, Untergrund und umgebendes Milieu (pH-Wert der Feuchte) entscheidend fr die Schimmelpilzbildung. Optimale Wachstumsbedingungen liegen vor, wenn die Temperatur zwischen 15 und 35 C und die relative Feuchte ber 70 % r. F. liegt. Hinsichtlich des pH-Wertes reichen saure (> pH 2) bis basische (< pH 12) Verhltnisse aus. Zu Beginn des Wachstums keimen die berall mit der Luft bewegten Sporen aus, erst danach beginnt das eigentliche Myzelwachstum auf und im Baustoff, hierbei wird der Umgebung Feuchte wie auch biogen verwertbare Stoffe entzogen. Grundstzlich wird das Schimmelpilzwachstum begnstigt durch: – unzureichende Wrmedmmung und Wrmebrcken, – hohe Feuchteproduktion bzw. -freisetzung (Duschrume, Sanitrrume, Kchen etc.), – unzureichende Belftung und falsches Nutzerverhalten, – mangelhafte Hinterlftung von an Außenwnden aufgestelltem Mobiliar. Da die Temperatur von der Raumluft zur Wandoberflche hin abfllt, aber die absolute Luftfeuchte in der Raumluft gleich der an der Wandoberflche ist, steigt folglich die relative Luft-
591
feuchte infolge des Temperaturabfalls. Eine erhçhte Luftfeuchte ber die vorgenannte Hçhe fçrdert demzufolge die Schimmelpilzbildung. Sinkt die Oberflchentemperatur, steigt die relative Feuchte im Nahfeld der Oberflche und damit die Tauwassergefahr. Auf feuchten Oberflchen sammelt sich gern Schmutz, der vielfach idealer Nhrboden fr die Schimmelpilze ist. Um Schimmelpilze zu vermeiden, mssen folglich zwei Bedingungen erfllt sein. Einerseits eine ausreichend hohe Oberflchentemperatur des gefhrdeten Bauteils sowie eine Begrenzung der Raumluftfeuchte. Die Einhaltung der wrmetechnischen Anforderungen kann mit dem sog. Temperaturfaktor berprft werden: fRsi ¼ hi
qsi qe U ¼1 qi qe hi
(6)
mit fRsi qsi
Temperaturfaktor raumseitige Bauteiloberflchentemperatur
Zur Schimmelpilzvermeidung sollte der fRsi -Wert 0,7 nicht unterschritten werden, da ansonsten die Konstruktion vom Schimmelpilz befallen wird. Dieser Wert entspricht bei einer Raumtemperatur von 20 C und einer Außenlufttemperatur von –5 C beispielsweise einer mindestens erforderlichen Oberflchentemperatur des Bauteils von 12,6 C. Bilden sich Schimmelpilze, obwohl der fRsi -Wert grçßer als 0,7 ist, drfte eine zu hohe Raumluftfeuchte, zumeist infolge eines unzureichenden Nutzerverhaltens, die Ursache der Schimmelproblematik sein. Folglich ist nicht nur ein Mindestwrmeschutz erforderlich, sondern die Schimmelvermeidung setzt auch voraus, dass die relative Feuchte j keine zu hohen Werte annimmt, deren oberer Grenzwert mit nachfolgender Formel abgeschtzt werden kann: 109,8 þ fRsi ðqi qe Þ þ qe 8;02 j 0,8 100 % 109,8 þ qi
(7)
Der in Gl. (7) vor der Klammer befindliche Faktor 0,8 besagt, dass eine Gefahr der Schimmelpilzbildung schon dann besteht, wenn die Sttigungsfeuchte zu 80 % erreicht ist. Folglich mssen der fRsi -Wert und die relative Feuchte der Raumluft gleichermaßen Bercksichtigung finden. Je kleiner der fRsi -Wert, umso geringer darf die relative Feuchte der Raumluft sein.
592
D Bauphysik
Beispiel zum Nachweis der Schimmelpilzvermeidung an einer Außenwand
zungen gelten als erfllt, wenn folgende Kriterien eingehalten werden:
Eine Außenwand weist einen Wrmedurchlasswiderstand von 2,0 m2K/W auf. Wie groß ist der Temperaturfaktor fRsi wenn bei einer Außentemperatur von –10 C und blichen Raumtemperaturen eine Schimmelpilzbildung vermieden werden soll?
• Die Baustoffe, die mit dem Tauwasser in Berhrung kommen, drfen nicht durch Korrosion, Organismenbildung etc. geschdigt werden. • Die in der Tauperiode im Innern des Bauteils ausfallende Tauwassermenge muss whrend der Verdunstungsperiode wieder an die Umgebung abgefhrt werden. • In Dach- und Wandkonstruktionen darf innerhalb einer Tauperiode die Tauwassermenge von 1,0 kg/m2 nicht berschritten werden. • Fllt Tauwasser an einer kapillar nicht aktiven Bauteilschicht an, darf die Tauwassermenge zur Begrenzung des ablaufenden Kondensats 0,5 kg/m2 je Tauperiode nicht berschreiten. • Hçlzerne Bauteile drfen eine Erhçhung des Feuchtegehalts von 5 %, Holzwerkstoffe von 3 % nicht berschreiten – Holzwolle-Leichtbauplatten und Mehrschicht-Leichtbauplatten nach DIN 1101 sind hiervon ausgenommen
Lçsung: fRsi ¼ 1
U 1 1 ¼ 1 ¼ 1 ¼ 0,875 > 0,7 hi R hi 24
Das Bauteil erfllt die Kriterien der Schimmelpilzvermeidung!
5.3
Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen nach Glaser
Auch innerhalb von Baukonstruktionen kçnnen Tauwasserbildungen auftreten, wenn der Dampfteildruck die Grçßenordnung des Wasserdampfsttigungsdruckes annimmt oder berschreitet. Prinzipiell kann die Tauwasserbildung an einer oder auch an mehreren Stellen innerhalb eines Bauteils auftreten. Die betroffenen Bereiche werden dann als Tauwasserebenen bzw. Tauwasserzonen bezeichnet. Ob und in welchem Umfang Tauwasser innerhalb von Bauteilen anfllt, wird unter Annahme stationrer Verhltnisse mit dem in DIN 4108-3 angefhrten Nachweisverfahren nach Glaser berprft. Hierzu wird ein Diffusionsdiagramm herangezogen, mit dem grafisch wie auch rechnerisch die Stellen bzw. Bereiche innerhalb des Bauteils festgestellt werden kçnnen, an denen sich Tauwasser bildet. Hierin werden die fr die Bildung von Tauwasser maßgebenden Klimarandbedingungen, wie auch die Diffusionseigenschaften und Dicken der im Bauteil verwendeten Materialschichten bercksichtigt. Das GlaserVerfahren zeigt somit die unmittelbare Gefhrdung von Baukonstruktionen an. Ursprngliches Ziel war es, die Feuchtesituation von Leichtkonstruktionen zu bewerten, wobei weder die Kapillareigenschaften noch die Wrme- und Feuchtespeichereigenschaften der in der Konstruktion zu findenden Materialien bercksichtigt werden. Nach DIN 4108-3 ist ein Tauwasserausfall nicht prinzipiell zu unterbinden. Vielmehr sollte sich der Tauwasserausfall grundstzlich nur in solchen Mengen in der Tauperiode einstellen, die fr die an der Tauwasserebene anstehenden Materialschichten unschdlich ist. Diese Vorausset-
Das von Glaser entwickelte Verfahren gestattet es, die Kondensationsstelle innerhalb einer Konstruktion gleichermaßen wie die Kondensatmenge unter den im vorherigen Abschnitt erluterten Einschrnkungen teils grafisch und teils rechnerisch zu bestimmen. Glaser nutzte hierzu die Kenntnis, dass an keiner Stelle des Bauteils der tatschliche Dampfdruck grçßer als der Sttigungsdampfdruck sein kann. Der grafische Teil der Berechnung baut auf dem Temperaturverlauf des zu untersuchenden Bauteils auf, dessen schematische Behandlung zur grafischen Feststellung der Tauwasserebene und der Bestimmung der Tauwasser- und Verdunstungsmengen nach DIN 4108-3 und -5 in Bild 14 aufgezeigt ist. DIN 4108-3 unterscheidet fr die sich im Winter einstellenden Wasserdampfteildruckverlufe in Baukonstruktionen vier mçgliche Flle, denen entsprechende Verdunstungsvorgnge gegenbergestellt werden. Hierbei wird von einer zeitlich definierten Tauperiode von 60 Tagen und einer Verdunstungsperiode von 90 Tagen ausgegangen. Die Blockrandbedingungen nach DIN 4108-3 sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Auf europischer Ebene wurde die EN ISO 13788 verabschiedet, die ebenfalls das wrme- und feuchtetechnische Verhalten von Bauteilen und Bauelementen behandelt. Auch hier stehen die raumseitige Oberflchentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflchenfeuchten einerseits und andererseits die Tauwasserbildung im Bauteilinneren im Fokus der Betrachtungen. Grundlage der berprfung bildet ebenfalls das Glaser-
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
593
Bild 14. Schematisch dargestellte Vorgehensweise beim Feuchteschutznachweis (nach Glaser )
Tabelle 2. Rechenwerte fr das Winter- und Sommerklima nach DIN 4108-3 Jahreszeit
Ort
Winterklima
Sommerklima
Temperatur
Relative Feuchte
Außenluft
–10 C
80 % r. F.
Innenraumluft
+20 C
50 % r. F.
Außenluft
+12 C
70 %
Innenraumluft
+12 C
70 %
Flachdachoberflche (nicht belftet)
+20 C
Verfahren. Entgegen der einfachen Blockrandbedingungen werden hier aber die nationalen Klimaverhltnisse durch lokale Monatsmittelwerte bercksichtigt. Umstritten ist aber, inwieweit diese kompliziertere Betrachtung eine zuverlssigere Bewertung der Tauwassergefhrdung von Baukonstruktionen erlaubt. Schließlich wird bei Anwendung des Verfahrens vorausgesetzt, dass die Rohbaufeuchte abtrocknen konnte. Auch sind eine Reihe von wichtigen physikalischen Eigenschaften, so die Abhngigkeit der Wrmeleitfhigkeit vom Feuchtegehalt, die Freisetzung und die Aufnahme latenter Wrme, die Vernderung der Stoffeigenschaften abhngig der sich im Material befindlichen Feuchte, der Feuchtetransport in der flssigen Phase (Kapillaritt und Permeation) wie auch die Luftbewegung durch Spalten und Luftschichten nicht bercksichtigt. Losgelçst hiervon wurde das Verfahren nach EN ISO 13788 in die DIN 4108-3 bernommen.
Kommt es zur Tauwasserbildung innerhalb eines Bauteils, so kçnnen nachfolgende Lçsungen eine feuchteschutztechnische Verbesserung bewirken: – Hinterlftung der tauwassergefhrdeten Schicht, da anfallendes Tauwasser rasch ins Freie abgefhrt werden kann, sodass die Gefhrdung der Konstruktion unterbunden wird; – Anbringen einer Dampfbremse oder bei besonders ausgeprgter Beanspruchung einer Dampfsperre. Hinsichtlich des Diffusionsverhaltens wird unterschieden zwischen Materialien mit folgenden Eigenschaften: 1) diffusionsoffen mit einem sd-Wert £ 0,5 m 2) diffusionshemmend (Dampfbremse) mit 0,5 m < sd £ 1500 m 3) diffusionsdicht (Dampfsperre) mit einem sd-Wert > 1500 m
594
D Bauphysik
Beispiel zum Feuchteschutznachweis nach DIN 4108-3 fr ein innen gedmmtes Mauerwerk Eine Außenwand aus einem 90 cm starken Vollziegelmauerwerk wird raumseitig mit einer 10 cm dicken Mineralfaser-Dmmlage gedmmt. Der Wandaufbau und die sich im Bauteilinnern einstellende Temperaturverteilung sind in Tabelle 3 aufgezeigt. Es ist zu erwarten, dass sich whrend der Wintermonate erhçhte Tauwassermengen innerhalb der Wandkonstruktion einstellen, da keine Dampfbremse zur Behinderung des Wasserdampfzutritts in die tauwassergefhrdete Konstruktion angeordnet wurde. Aus der in Tabelle 3 angegebenen Temperaturverteilung kçnnen die den Temperaturen der einzelnen Schichtgrenzen zugehçrigen Sttigungsdampfdrcke aus Tabellen und Diagrammen herausgelesen werden. Nun kann der Sttigungsdampfdruckverlauf grafisch in das Glaser-Diagramm eingetragen werden. Beim Versuch den inneren und ußeren Wasserdampfteildruck grafisch zu verbinden, muss bei der innen gedmmten Konstruktion festgestellt werden, dass der Wasserdampfteildruckverlauf die Sttigungsdampfdruckkurve an der Grenzschicht Mineralfaser und Gipsputz berhrt, sodass hier die Tauwasserebene zu verzeichnen ist.
Mithilfe eines der zahlreichen auf dem Markt angebotenen Berechnungsprogramme fr den Feuchteschutznachweis nach DIN 4108-3 kann die sich im Bauteilinnern an der Grenzschicht von Mineralfaser-Dmmlage und Gipsputz einstellende Tauwassermenge berechnet werden. So stellt sich an der Tauwasserebene von Gipsputz und davor befindlicher Mineralfaserdmmlage rechnerisch eine Tauwassermenge von 5,945 kg/m2 in der Tauperiode ein. Die Verdunstungsmenge betrgt demgegenber nur 0,570 kg/m2, sodass die Konstruktion entsprechend des Nachweisergebnisse nicht schadensfrei ausgefhrt werden kann. Um eine funktionstaugliche Nachbesserung des Wrmeschutzes sicherzustellen, kann die innen mit einer Mineralfaser-Dmmplatte versehene Konstruktion mit einer Dampfbremse ausgestattet werden, die raumseitig noch vor der Dmmlage angeordnet wird, wie in Bild 16 gezeigt, die zugehçrigen Temperaturen der einzelnen Schichtgrenzen und Sttigungsdampfdrcke kçnnen Tabelle 4 entnommen werden. Wird zur Vermeidung eines hohen Wasserdampfzutrittes in die Konstruktion eine Dampfbremse mit einem sd-Wert von 5,0 m angeordnet, reduziert sich durch die wasserdampfbremsende Schicht die innerhalb der Konstruktion ausfallende Tauwas-
Tabelle 3. Zusammenstellung der Bauteilschichten der innen mit 10 cm Mineralfaser-Dmmplatten gedmmten Außenwand mit Angabe der materialspezifischen bauphysikalischen Eigenschaften und Abmessungen sowie der berechneten Temperaturverteilung und daraus abgeleiteten Wasserdampfsttigungsdrcke Nr.
Schicht
Wrmebergang innen
s [cm]
m [–]
sd [m]
–
–
–
l R [W/(m · K)] [m2 · K/W] –
0,13
1
Mineralische u. pflanzliche Faserdmmstoffe
2
Putzmçrtel aus Kalkgips, Gips, Anhydrit
1,5
10
0,15
0,700
0,02
3
Vollziegel, Hochlochziegel, Fllziegel
90,0
5
4,50
0,810
1,11
4
Putzmçrtel aus Kalk, Kalkzement
2,5
35
0,88
1,000
0,03
Wrmebergang außen
10
–
1
0,10
–
– P
= 5,63
0,035
–
q [ C]
ps [Pa]
20,0
2338
19,1
2207
–1,4
544
–1,6
537
–9,5
271
–9,7
267
–10,0
260
2,88
0,04 P
= 4,18
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
595
Bild 15. Temperaturverteilung im innen gedmmten Bauteilquerschnitt
Bild 16. Grafische Bestimmung der Tauwasserebene. Beispiel eines EDV-erstellten Feuchteschutznachweises nach DIN 4108-3 (Glaser-Verfahren) fr ein 90 cm starkes Bestandsmauerwerk aus Vollziegeln mit einer raumseitig angeordneten Dmmlage aus 10 cm starken Mineralfaser-Dmmplatten und einer Dampfbremse
sermenge auf 0,064 kg/m2 je Tauperiode und liegt innerhalb der zulssigen Grenzen. Da zudem die Verdunstungsmenge mit 0,239 kg/m2 deutlich grçßer als die Tauwassermenge ist, wre die Konstruktion nach DIN 4108-3 in Ordnung und kçnnte entsprechend ausgefhrt werden.
In Abschnitt 5.5 wird gezeigt werden, dass mit der Anordnung einer Dampfbremse sich die Trocknungspotenziale zur Raumseite hin deutlich verschlechtern, sodass grundstzlich ein leichter Anstieg des Mauerfeuchtegehalts zu verzeichnen ist.
596
D Bauphysik
Tabelle 4. Bestimmung der Temperatur- und Sttigungsdampfdruckverteilung Nr.
Schicht
Wrmebergang innen
s [cm]
m [–]
sd [m]
–
–
– 5,00
2
Mineralische u. pflanzliche Faserdmmstoffe
10
1
0,10
0,035
2,88
3
Putzmçrtel aus Kalkgips, Gips, Anhydrit
1,5
10
0,15
0,700
0,02
4
Vollziegel, Hochlochziegel, Fllziegel
5
Putzmçrtel aus Kalk, Kalkzement
5
4,50
0,810
0,88
1,000
0,03
–
–
–
–
0,04
Regenschutz von Außenmauerwerk nach DIN 4108-3
Abhngig von lokal vorherrschenden Witterungsverhltnissen wird das Außenmauerwerk bei einer direkten Bewitterung einer erhçhten Feuchtelast unterworfen. Hier bestimmen neben der Regenmenge, die Windstrke und die Windrichtung die Intensitt der Schlagregenbelastung. Nach DIN 4108-3 wird zwischen drei Beanspruchungsgruppen unterschieden. Gebiete, in denen geringe, mittlere und hohe Schlagregenbeanspruchungen vorherrschen. Eine Zusammenstellung der Wandkonstruktionen mit ausreichendem Regenschutz ist in Tabelle 5 in Anlehnung an DIN 4108-3 wiedergegeben. Zur Feststellung, inwieweit Putze und Beschichtungen als wasserhemmend oder wasserabweisend eingestuft werden kçnnen, mssen diese hinsichtlich ihres Diffusions- und Wasseraufnahmeverhaltens bewertet werden. Tabelle 6 gibt die Kriterien fr eine Zuordnung der Materialien in wasserhemmende bzw. wasserabweisende Fassadenbaustoffe entsprechend der hierfr erforderlichen feuchtetechnischen Eigenschaften wieder. Alternativ zum Verputzen und zur Beschichtung kann eine hinterlftete Fassade gewhlt werden,
ps [Pa]
20,0
2338
19,1
2207
19,1
2207
–1,4
544
–1,6
537
–9,5
271
–9,7
267
–10,0
260
1,11
35
= 10,63
q [ C]
0,00
2,5
P
5.4
0,300
0,13
PA-Folie, Dicke > 0,05 mm
90,0
50000
–
1
Wrmebergang außen
0,0
l R [W/(m · K)] [m2 · K/W]
P
= 4,18
wobei in ungnstigen Fllen ber Fugen eintretender Schlagregen an der Rckseite der Bekleidung ablaufen muss. Entsprechend wird ein Belftungsspalt erforderlich, der druckausgleichend wirkt und so eine Feuchtebeanspruchung der Wrmedmmung unterbindet.
5.5
Hygrothermische Bewertung von Mauerwerk
Um das hygrothermische Verhalten von Mauerwerk bewerten zu kçnnen, kçnnen die in Abschnitt 3 aufgezeigten Bilanzgleichungen zum Wrme- und Feuchtehaushalt von Baustoffen herangezogen werden, um die sich als Folge der im Gebudeinneren und im Freien vorherrschenden Randbedingungen im Wandbauteil einstellenden zeitvernderlichen Temperatur- und Feuchteverteilungen zu berechnen. Verschiedenste Modelle zum Wrme-, Feuchteund Lufttransport in Bauteilen wurden in den vergangenen Jahrzehnten entwickelt, die aus wissenschaftlicher oder auch aus baupraktischer Sicht das komplexe Zusammenwirken von Feuchteund Wrme ggf. unter Bercksichtigung des Einflusses von bauschdlichen Salzen und Luftstrçmungen behandeln. Ziel aller Modelle ist es, die
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
597
Tabelle 5. Wandkonstruktionen mit ausreichendem Regenschutz nach DIN 4108-3 Spalte Zeile 1
1
2
3
Beanspruchungsgruppe I Beanspruchungsgruppe II Beanspruchungsgruppe III Geringe Schlagregenbeanspruchung Mittlere Schlagregenbeanspruchung Starke Schlagregenbeanspruchung Außenputz ohne besondere Anfor- Wasserhemmender Außenputz nach Wasserabweisender Außenputz nach derungen an den Schlagregenschutz DIN 18550-1 auf: DIN 18550-1 bis DIN 18550-4 oder nach DIN 18550-1 auf: Kunstharzputz nach DIN 18559 auf: – Außenwnde aus Mauerwerk; Wandbauplatten Beton o. . – Holzwolle-Leichtbauplatten und Mehrschicht-Leichtbauplatten nach DIN 1101, ausgefhrt nach DIN 1102
2
Einschaliges Sichtmauerwerk nach DIN 1053-1, 31 cm dick mit Innenputz
Einschaliges Sichtmauerwerk nach DIN 1053-1, 37,5 cm dick mit Innenputz
Zweischaliges Verblendmauerwerk nach DIN 1053 mit Luftschicht und Wrmedmmung oder mit Kerndmmung (mit Innenputz)
3
Außenwnde mit im Dickbett oder Dnnbett angemçrtelten Fliesen oder Außenwnde mit im Dickbett oder Platten nach DIN 18515-1 Dnnbett angemçrtelten Fliesen oder Platten nach DIN 18515-1 mit wasserabweisenden Ansetzmçrtel
4
Außenwnde mit gefgedichter Betonaußenschicht nach DIN 1045 sowie DIN 4219-1 und DIN 4219-2
5
Wnde mit hinterlfteter Außenwandbekleidung nach DIN 18516-1, DIN 18516-3 und DIN 18516-4; offene Fugen zwischen den Bekleidungsplatten sind zulssig und beeintrchtigen den Regenschutz nicht
6
Wnde mit Außendmmung durch ein Wrmedmmverbundsystem nach DIN 18550-3 oder durch ein zugelassenes Wrmedmmverbundsystem
7
Außenwnde in Holzbauart nach DIN 68800-2 Abschnitt 8.2
Tabelle 6. Kriterien fr den Regenschutz von Putzen und Beschichtungen Kriterien
Wasseraufnahmekoeffizient w [kg/(m2 h0,5]
Diffusionsquivalente Luftschichtdicke sd [m]
Wasserhemmend
0,5 … 2,0
keine Festlegung
Wasserabweisend
£ 0,5
£ 2,0
instationren Vorgnge in Baukonstruktionen infolge des Einwirkens von Feuchte und Wrme zu analysieren, um so die Beanspruchungen der betrachteten Bauteile sicher bewerten zu kçnnen. Modelle, wie sie derzeit in verfgbaren Softwarepaketen erworben werden kçnnen, sind beispielsweise die eindimensionalen Programme MATCH, COND, 1d-HAM, Moist sowie die auch fr die ein- und zweidimensionale Analyse verfgbaren Programme WUFI und DELPHIN. Zahlreiche weitere Softwareentwicklungen laufen an der TU Hamburg-Harburg, an der Technischen Universitt Wien und an der TU Braunschweig. Diese Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollstndigkeit.
w · sd [kg/(m h0,5)]
£ 0,2
Nachfolgend sollen die Potenziale dieser Modelle an zwei Beispielen verdeutlicht werden. So wird im ersten Beispiel die bereits in Abschnitt 5.3 aufgezeigte innengedmmte Außenwand erneut betrachtet. Hier wurde die feuchtetechnische Bewertung des innen gedmmten Mauerwerks mit dem Glaser-Verfahren vorgenommen. Doch gerade die feuchtetechnische Bewertung der Innendmmung kann mit dem Glaser-Verfahren nicht die tatschlichen Feuchteverhltnisse mit hinreichender Genauigkeit erfassen, da hierbei die sich im Ziegelmauerwerk einstellenden kapillaren Feuchtetransportprozesse nicht bercksichtigt werden. Folglich lassen sich diese Baukonstruktionen mit den bereits angesprochenen modernen
598
D Bauphysik
instationren hygrothermischen Berechnungsverfahren weitaus sicherer beurteilen, als mit den stationren Diffusionsberechnungen nach DIN 4108-3. Daher ist es folgerichtig, dass die Neufassung der DIN 4108-3 (Ausgabe 2001) an verschiedenen Stellen auf genauere ingenieurmßige Rechenmethoden verweist. Mit den auf dem Markt angebotenen Softwarepaketen lassen sich reale Innen- und Außenklimate bercksichtigen, sodass natrliche Schwankungen von Temperatur, Luftfeuchte, Niederschlag und solarer Strahlung als Randbedingungen in die Berechnung ebenso eingehen, wie die in Form der Wasserdampfdiffusion, der Kapillarwasserbewegung sowie der Wrme- und Feuchtespeicherung eingehenden Mechanismen des Feuchtehaushalts.
5.5.1 Hygrothermische Betrachtung einer Innendmmung mittels kapillaraktivem Dmmstoff Ohne eine Dampfbremse weisen innen gedmmte Wandkonstruktionen nur einen geringen Wasserdampfwiderstand auf. Entsprechend kçnnen grçßere Mengen an Wasserdampf ber die Dmmlage in das Mauerwerksinnere eintreten. Erreichen diese die hinter der Innendmmung liegenden kalten Bauteilbereiche, kommt es zu erheblichen Tauwasserausfllen, wie am vorausgegangenen Beispiel anhand des Glaser-Verfahrens mit einem Dmmstoff aus knstlichen Mineralfasern aufgezeigt wurde. Im folgenden Beispiel sollen kapillaraktive Dmmmaterialien betrachtet werden, wie sie gerade bei der Instandsetzung von Mauerwerksbauten hufig zum Einsatz kommen. Kommt es hier
zur Tauwasserbildung fhrt die hohe kapillare Saugfhigkeit der Dmmmaterialien das Tauwasser weg von der Tauwasserebene in tiefer gelegene Wandbereiche. Fr die wrme- und feuchtetechnische Untersuchung der innen gedmmten Außenwand wird nachfolgend ein einfaches eindimensionales Modell erstellt, indem die Diskretisierung die im Bauteil befindlichen Materialschichten in hinreichender Form bercksichtigt. Dank der geringen Zahl an Elementen kann die Problemlçsung mit kurzer Rechendauer vorgenommen werden. Entsprechend kann in den numerischen Studien ein langer Betrachtungszeitraum gewhlt werden, sodass sich das Langzeitverhalten des Wandbauteils sicher bewerten lsst. In den nachfolgenden Berechnungsbeispielen wurde das innen zu dmmende Wandbauteil ber einen Zeitraum von 10 Jahren betrachtet, um abschtzen zu kçnnen, ob infolge der jhrlichen Tauwasserereignisse und ggf. einer nicht in den Wintermonaten vollstndigen Austrocknung ber die Jahre hinweg die Feuchtelast im Bauteilinnern stetig zunimmt. Bild 17 zeigt die diskretisierte Außenwand im ungedmmten Zustand. Zur Berechnung des Wrme- und Feuchteverhaltens wurde das an der TU Dresden entwickelte Programm Delphin eingesetzt. Unter Bercksichtigung der thermischen und hygrischen Eigenschaften der im Mauerwerk verbauten Materialien (Ziegelmauerwerk, Gipsputz und Kalkzement-Putz) stellen sich in der frei bewitterten Außenwand die in Bild 18 dargestellten Gesamtwassergehalte im Bauteilquerschnitt innerhalb eines 10-jhrigen Berechnungszeitraum ein. Dabei nimmt der absolute Feuchte-
Bild 17. Eindimensionales Modell einer Außenwand im Ist-Zustand mit freier Bewitterung der Außenoberflche und normalen Raumluftverhltnisse auf der Innenseite
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
Bild 18. Zeitliche nderung des absoluten Feuchtegehalts im Bestandsmauerwerk als Folge einer außenseitigen Bewitterung und einer normalen Raumnutzung ber den Verlauf von 10 Jahren
Bild 19. Zeitliche nderung der Feuchteverteilung im Mauerwerksinnern als Folge von außenseitiger Bewitterung und normaler Raumnutzung
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Bild 20. Zeitliche nderung des absoluten Feuchtegehalts mit einer raumseitig 5 cm starken Wrmedmmung auf Basis von Calciumsilikat-Dmmplatten unter freier Bewitterung und normaler Raumnutzung ber den Verlauf von 10 Jahren
Bild 21. Zeitliche nderung der Feuchteverteilung im Mauerwerksinnern als Folge von außenseitiger Bewitterung und normaler Raumnutzung
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
gehalt im Bauteil in den ersten drei Jahren deutlich ab. Dieses Verhalten ist auf die Wahl der Ausgangsfeuchtezustnde zurckzufhren, die sich in den ersten Jahren auf einen ausgeglichenen Zustand einschwingen. Im Folgenden sollen die Berechnungsergebnisse nach Bild 18 als Vergleichsdaten fr das Feuchteverhalten der nachtrglich innen gedmmten Bauteile herangezogen werden. Zum Vergleich der sich ber die Jahre hinweg im Jahresverlauf ndernden absoluten Feuchtegehalte des Mauerwerks, wie sie in Bild 18 fr das ungedmmte Mauerwerk aufgezeigt sind, veranschaulicht Bild 20 die Verhltnisse fr das raumseitig mit einer 5 cm starken CalciumsilikatDmmplatte nachtrglich ergnzte Mauerwerk. In Bild 22 ist das Modell der mit einer 10 cm dicken Mineralfaser-Dmmung und einer Dampfbremse (sd = 2,3 m) raumseitig ergnzten Außenwand aufgezeigt, fr die ebenfalls wrmeund feuchtetechnische Untersuchungen vorgenommen wurden. So zeigt Bild 23 die zeitliche nderung des Materialfeuchtegehalts als Folge der ußeren Einwirkungen durch die Bewitterung und die Raumnutzung. Im Gegensatz zum Bestands-Zustand und der Dmmung mit Calciumsilikat-Platten nimmt aber der Feuchtegehalt des Mauerwerks anfnglich nicht ab, es stellt sich sogar ein hçherer Feuchtegehalt ein, der sich nur langsam auf ein niedrigeres Niveau einpendelt (vgl. Bild 23). Vergleicht man die Feuchteverteilung im Mauerwerksinneren der beiden unterschiedlichen Dmmvarianten zu Beginn und zum Ende des
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Betrachtungszeitraums zeigt sich, dass im Bestands-Zustand und bei einer nachtrglichen Dmmmaßnahme mit Calciumsilikat-Dmmplatten der Feuchtezustand des Mauerwerks zum Innenraum hin abnimmt. In der Ausfhrung mit Mineralwolle-Dmmung und Dampfbremse ist hingegen, bereits bei einem gewhlten sd-Wert von 2,3 m die Abtrocknung zur Raumseite hin behindert, sodass sich hier deutlich hçhere Bauteilfeuchten einstellen, als bei kapillaraktiven und diffusionsoffenen Konstruktionen. Die Berechnungsergebnisse belegen auch, dass sich die Feuchte an der Grenzschicht von Mineralfaser und alter Gipsputzoberflche anreichert und umverlagert.
5.5.2 Rechnerische Analyse der Feuchteverhltnisse in verputztem aufgehendem Mauerwerk Um die Feuchteverhltnisse in aufgehendem Mauerwerk abhngig von den sich im Tagesund Jahresgang verndernden Witterungsverhltnisse berechnen zu kçnnen, ist das aufgehende Mauerwerk zunchst zu diskretisieren. Hierzu wird der betrachtete Mauerwerkskçrper aus Vollziegeln in eine Vielzahl kleiner Elemente unterteilt, um sowohl die Feuchteverhltnisse im Mauerstein und Mauermçrtel betrachten zu kçnnen. Insbesondere bei historischen Grndungen finden sich vornehmlich großformatige Mauersteine. Der Fugenmçrtel weist in diesen Fllen im Vergleich zum Mauerstein deutlich kleinere Abmessung auf. Sollen die Feuchtnderungen im Mau-
Bild 22. Eindimensionales Modell mit einer raumseitig angeordneten 10 cm dicken Mineralfaserdmmung, der raumseitig eine Dampfbremse vorgesetzt wurde
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Bild 23. Zeitliche nderung des absoluten Feuchtegehalts mit einer raumseitig 10 cm starken Wrmedmmung auf Basis von Mineralfaser-Dmmplatten unter freier Bewitterung und normaler Raumnutzung ber den Verlauf von 10 Jahren
Bild 24. Zeitliche nderung der Feuchteverteilung im Mauerwerksinnern als Folge von außenseitiger Bewitterung und normaler Raumnutzung
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
ermçrtel analysiert werden, muss sich die Diskretisierung des Bauteils dann an der Grçße der Mçrtelfugen orientieren und es ist eine vergleichsweise feine Netzeinteilung erforderlich. Der Feuchtezustand im Grndungsmauerwerk wird maßgeblich von den Feuchteverhltnissen im Baugrund, vom Feuchtetransportverhalten der Mauerwerksmaterialien und von den Trocknungsbedingungen an den luftumsplten Wandflchen ber der Gelndeoberkante bestimmt. Bindet das Fundamentmauerwerk in wasserfhrende Bodenschichten ein, kommt es zu einer hohen Feuchteanreicherung der erdberhrten Wandbereiche und des Sockelmauerwerks durch aufsteigende Feuchte. Dabei stellen sich whrend regenreicher Witterungsperioden hçhere Feuchtebelastungen im Mauerwerk ein als whrend der trockenen Sptsommermonate. Gerade im Nahfeld der luftumsplten Bauteiloberflchen wird der Feuchtezustand nicht nur vom Leistungsvermçgen der aufsteigenden Feuchte, sondern auch von der Verdunstungsrate an den Wandoberflchen mitbestimmt. Wird weniger Feuchte aus dem Baugrund nachgeliefert als durch Verdunstung abgefhrt werden kann, tritt die Trocknungsfront ins Mauerwerksinnere zurck und der Feuchtehorizont sinkt. Finden sich im Fundamentmauerwerk Steinmaterialien, die dem kapillaren Feuchteanstieg einen großen Widerstand entgegensetzen, beispielsweise Granitgestein, sehr dichte Sand- und/oder Kalksteine, so kommt die Feuchtigkeitsbewegung innerhalb der Mauersteine zum Erliegen. Lediglich in den Mçrtelfugen wird die Feuchte infolge kapillaren Saugens in hçher gelegene Mauerwerksabschnitte gefhrt. Die Feuchtebelastung des Sockelmauerwerks wird dabei vom Feuchteleitvermçgen der Mçrtel sowie von den Trocknungsbedingungen an den luftumsplten Wandflchen bestimmt. Bestimmt das Feuchteverhalten des Mauermçrtels den Feuchtehaushalt des Mauerwerks, lsst sich das Leistungsvermçgen des kapillaren Saugens in den Mçrtelfugen mithilfe porenstrukturanalytischer berlegungen abschtzen. Bekanntlich erreicht der kapillare Feuchteanstieg in Poren mit kleinem Radius große Steighçhen. Der Feuchtebewegung wirkt dabei aber ein großer Reibungswiderstand an den Zylinderwandungen entgegen, sodass der Feuchteanstieg nur langsam erfolgt und ggf. bei gnstigen Trocknungsmçglichkeiten an den Bauteilrndern rasch zum Erliegen kommt. Demgegenber ist in Poren mit großem Radius der Feuchteanstieg sehr leistungsfhig. Hier werden aber nur geringe Steighçhen
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erreicht, da dem kapillaren Feuchteanstieg der Schwereeinfluss entgegenwirkt. Tritt der Flssigkeitsmeniskus in eine Pore mit einem Radius von 1,0 mm ein, kommt der kapillare Flssigkeitsanstieg gar zum Erliegen. Bei Verwendung saugfhiger Mauersteine wird der Feuchtehaushalt des Mauerwerks nicht nur vom Mauermçrtel, sondern auch von der Leistungsfhigkeit des Kapillarwassertransports in den Mauersteinen bestimmt. In den nachfolgenden Ausfhrungen soll ein ber 80 cm in das Erdreich einbindendes aufgehendes Mauerwerk betrachtet werden, das an der Fundamentsohle in eine wasserfhrende Bodenschicht einbindet und das oberhalb der Gelndeoberkante außen und raumseitig verputzt ist. Oberhalb der Gelndeoberkante ist das Mauerwerk außenseitig der freien Bewitterung ausgesetzt, sodass der Feuchtehaushalt der Außenwand durch eine berlagerung von aufsteigender Feuchte und Beregnung sowie der Trocknung ber die außen- und raumseitigen Putze bestimmt wird. Sollen die Feuchtebewegungen im Mauerwerk differenziert fr die Fugen und Mauersteine analysiert werden, wre hierfr ein Netz aus mehreren tausend sehr kleinen Elementen erforderlich. Die rechnerischen Analysen lassen sich bei solch umfassenden Betrachtungen aber nur schwer handhaben. Nicht zuletzt kçnnen auch Systemsymmetrien nur selten bei aufgehenden Mauerwerksbauteilen bercksichtigt werden, da an den luftumsplten Bauteiloberflchen im Freien wie im Gebudeinnern sehr unterschiedliche Randbedingungen vorherrschen. Bild 25 zeigt die Feuchteverhltnisse im Mauerwerksinnern, als Folge des an der Fundamentsohle anstehenden Grundwasserspiegels wie auch der an der raum- und außenseitigen Wandoberflche einwirkenden Wrme- und Feuchtelasten. Im Folgenden sollen die sich im Bauteilinnern einstellenden Feuchteverhltnisse abhngig von der raum- und außenseitig aufgebrachten Putze einander gegenber gestellt werden. So zeigt Bild 26 die Feuchteverteilung in den verputzten Bauteilen whrend einer Schçnwetterperiode fr eine außen- und raumseitig mit einem kapillaraktiven und diffusionsoffenen Kalkputz (links), fr eine raumseitig mit einem Kalkputz und außenseitig mit einem dichten Zementputz (Mitte) und eine beidseitig mit einem Zementputz (rechts) versehene Wand. Die Gegenberstellung verdeutlicht, dass in der außenseitig mit einem Zementmçrtel verputzten Wand der Feuchtehorizont hçher ansteigt als in der Wand, die beidseitig
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Bild 25. Feuchtverteilung im Mauerwerksinnern eines in die Grundwasser fhrende Schicht einbindenden Mauerwerks
mit einem kapillaraktiven Kalkmçrtel verputzt wurde. Ein beidseitiges Verputzen mit einem Zementmçrtel lsst die Feuchtefront deutlich weiter ansteigen, da hier im Vergleich zur mittleren
Darstellung die Feuchteabgabe mittels Trocknung durch die dichten Putzlagen stark behindert wird. Entsprechend des hohen Feuchteangebots im Baugrund fhren die kapillar saugenden Steinund Mçrtelmaterialien die Feuchte in hçhere Wandabschnitte, sodass die Wand eine hohe Feuchtelast aufweist. Neben den bekannten Feuchteschden fhrt die hohe Feuchtelast des Mauerwerks auch zu einer erheblichen Verschlechterung des Wrmewiderstandes der Außenwand. In Bild 27 ist die Feuchteverteilung fr die verschiedenen Putzvarianten whrend einer regenreichen Witterungsperiode im Winter wiedergegeben. So kann in der außenseitig mit einem Kalkmçrtel verputzten Wand beobachtet werden, dass der als Schlagregen an der Mauerwerksoberflche anstehende Niederschlag aufgesogen und in tiefere Bauteilbereiche hinein gefhrt wird. Entsprechend nimmt der Materialfeuchtegehalt in der linken Darstellung zum Mauerwerksinnern hin deutlich zu. Die außenseitig mit einem Zementmçrtel verputzten Bauteile (mittlere und rechte Darstellung) zeigen demgegenber, dass der Feuchtezustand im Vergleich zu Bild 26 nahezu identisch bleibt. Die beidseitig mit einem Kalkmçrtel verputzte Wand weist hingegen einen leicht abgesunkenen Feuchtehorizont auf, der darauf zurckgefhrt werden kann, dass der raumseitige Kalkputz infolge des beheizten Wohn-
Bild 26. Gegenberstellung der Feuchteverteilung in einem beidseitig mit einem Kalkmçrtel (links), raumseitig mit einem Kalkmçrtel und außenseitig mit einem Zementmçrtel (Mitte) und beidseitig mit einem dichten Zementmçrtel (rechts) verputztes Wandbauteil whrend einer sommerlichen Schçnwetterperiode
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
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Bild 27. Gegenberstellung der Feuchteverteilung fr verschiedene Putze auf der raum- und außenseitigen Wandoberflche whrend einer regenreichen Witterungsperiode im Winter
raums mit einer Temperatur von 20 C und einer vergleichsweise geringen Raumluftfeuchte eine etwas hçher Trocknungsrate bewirkt, sodass der Feuchtenachschub aus dem Baugrund bereits im Sockelmauerwerk zum Erliegen kommt.
Um zu verdeutlichen, welchen Einfluss ein außenseitig aufgebrachter diffusionsoffener und hydrophob wirkender Putzmçrtel auf den Feuchtehaushalt einer raumseitig mit einem Kalkmçrtel versehenen Wand hat, ist in Bild 28 die Feuchte-
Bild 28. Gegenberstellung der Feuchteverteilung fr eine raumseitig mit einem Kalkmçrtel und außenseitig mit einem Zementmçrtel (links) bzw. außenseitig mit einem diffusionsoffenen und hydrophob wirkenden Mçrtel (rechts)verputzte Wand whrend einer sommerlichen Schçnwetterperiode
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situation des aufgehenden Mauerwerks whrend einer sommerlichen Schçnwetterperiode aufgezeigt. Die Berechnungsergebnisse verdeutlichen, dass trotz der diffusionsoffenen Wirkung des außen aufgebrachten Putzsystems der Feuchtehorizont etwas ansteigt, hnlich wie es in Bild 26 fr das Mauerwerk mit dem außenseitig aufgebrachten Zementputz verdeutlicht werden konnte. Alle Beispiel belegen, dass die sich im Mauerwerksinneren einstellende Feuchtverteilung und das daraus resultierende Niveau des Feuchtehorizonts maßgeblich von der Dicke des Putzauftrags des hydrophoben Systems abhngt. Mit zunehmender Dicke der hydrophoben Schicht kann die Feuchteabgabe lediglich in Form der Diffusion ber die hydrophobe Schicht erfolgen. Die Leistungsfhigkeit der Diffusion wie auch die am Bauteilrand gegebenen Trocknungsbedingungen bestimmen folglich die Feuchtesituation im Bauteilinnern, da mit abnehmender Trocknungsrate ein Ansteigen des Feuchtehorizonts verbunden ist. Eine Berechnung der Feuchteverhltnisse der mit dem diffusionsoffenen und hydrophob eingestelltem Putz fr die regenreichen winterlichen Verhltnisse fhrt zu einer hnlichen Feuchtesituation, wie sie in der mittleren Darstellung von Bild 27 aufgefhrt ist. Die hydrophob wirkende Putzschicht verhindert das Eintreten des Niederschlags, sodass die einzige Feuchtelast die aus dem Baugrund aufsteigende Feuchte darstellt.
6
Feuchteschutz
Um der Feuchtelast und der Schdigung von Mauerwerk zu entgegnen, werden der jeweiligen Schadensursache entgegenwirkende Maßnahmen gesucht. Bei historischen Bauwerken mssen zudem denkmalpflegerische Anstze zum Substanzerhalt und zur Reversibilitt bercksichtigt werden. Insbesondere beim nachtrglichen Feuchteschutz im lteren Baubestand lassen sich die aus dem Neubau bekannten modernen Technologien und Materialien nicht immer bedingungslos bertragen. Vielmehr sind im Vorfeld der Instandsetzung die Vertrglichkeit von Ergnzungs- bzw. Ersatzsystem mit dem Bestand zu prfen. Unzulngliche wie auch unvertrgliche Maßnahmen haben zwangslufig weitere Schdigungen zur Folge und stellen fr die noch originale Bausubstanz eingreifende Maßnahmen dar. Dank intensiver Forschungen wurden aber in den vergangenen Jahrzehnten zahlreiche material-
technologische Entwicklungen zum nachtrglichen Feuchteschutz von Mauerwerk im Baubestand vorangetrieben. Feuchteschutzmaßnahmen, wie sie beim Errichten neuer Bauwerke vorzusehen sind, wurden im Mauerwerk-Kalender 2008 von R. Oswald behandelt [22]. Auf diese soll in diesem Betrag nicht erneut eingegangen werden, sondern vielmehr diejenigen Mçglichkeiten erçrtert werden, die bei einer Instandsetzung von Bauwerken von Interesse sind. Generell gilt es, jeden Feuchteschaden individuell zu bewerten, da den am Objekt vorzufindenden Schadensbildern vielfltige Ursachen zugrunde liegen kçnnen. So kann z. B. die Feuchtebeanspruchung eines Sockelmauerwerks auf kapillar aufsteigende Feuchte ber die erdberhrten Grndungsbauteile, auf eine Tauwasserbelastung kalter Oberflchen, auf Spritzwasser und nicht abgefhrte Oberflchenwsser, wie auch auf die hygroskopische Feuchteaufnahme der Salze in salzbeladenem Mauerwerk zurckgefhrt werden. Entsprechend bedarf die Ausarbeitung geeigneter Maßnahmen zum Schutz vor weiteren Schden infolge Feuchte- und Salzbelastung der eingehenden Untersuchung der geschdigten Bauteilbereiche. Der Sanierung feuchte- und salzbeanspruchter Bauteile liegen folgende Ziele zugrunde: – Reduzierung der Feuchtelast, – Optimierung der Trocknungsbedingungen, – Sicherstellung gleich bleibender Feuchte- und Temperaturverhltnisse, – Reduzierung der Salzbelastung, – Beseitigung von Schden und Behebung von Konstruktionsmngeln, – Bercksichtigung der Nutzungsanforderungen.
6.1
Nachtrglicher Feuchteschutz von erdberhrtem Mauerwerk
Das erdberhrte Mauerwerk von Altbauten weist nur selten einen ausreichenden Feuchteschutz auf, da zur Bauzeit nur bedingt geeignete Abdichtungstechniken und Baustoffe zur Verfgung standen, mit denen ein dauerhafter Schutz htte realisiert werden kçnnen. Grundstzlich wurde aber ein Feuchteschutzziel angestrebt, das den Anforderungen der Bauaufgabe gerecht wurde. Das Grndungsmauerwerk von Wasserschlçssern, das Mauerwerk von Brckenpfeilern etc. wurde hufig aus sehr großvolumigen, dichten und widerstandsfhigen Mauersteinen errichtet, sodass das an den Bauteilrndern anstehende
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
Wasser bestenfalls ber die Mçrtelfugen in das aufgehende Mauerwerk eindringen konnte. Um dem zu entgegnen wurden vielfach die Mçrtel dicht ausgebildet oder auf diese bewusst verzichtet. Sofern diese Maßnahmen nicht eingehalten wurden, witterten die Mçrtel ber die Jahrhunderte hinweg aus den Fugen heraus, sodass infolge der geringen Menge an aufsteigender Feuchte das Mauerwerk dieser Bauten selbst im Sockelmauerwerk unmittelbar ber der Gelndeoberkante bzw. ber der Wasserwechselzone nur vergleichsweise geringe Feuchteschden aufweisen. Bewusst wurden auch dichte Tonpackungen zum Schutz vor Feuchte dem Grndungsmauerwerk vorgepackt, die in vielen Fllen bis heute einen zuverlssigen Feuchteschutz sicherstellen. Es finden sich an einzelnen Bauwerken noch eine große Zahl weiterer interessanter Maßnahmen, mit denen das Mauerwerk der historischen Bauten vor Feuchte geschtzt wurde, auf die aber im Rahmen dieses Beitrags nicht eingegangen werden kann. Das bliche Mauerwerk der Bestandsbauten sah aber zumeist keine besonderen Feuchteschutzmaßnahmen vor. Ob unterkellert oder nicht unterkellert, im Baubestand befindet sich das Niveau des Erdgeschossbodens meist mehr als einen Meter ber der Gelndeoberkante. Bei ausreichender Unterlftung des Erdgeschossbodens, wie auch bei unterkellerten Gebuden hielten sich somit die Feuchteschden in den hçher gelegenen Wandabschnitten infolge aufsteigender Feuchte oftmals in Grenzen. Heutige Wohnnutzungen fordern aber auch in Bestandsbauten einen ausreichenden Feuchteschutz, um Feuchteschden an den raumseitigen Oberflchen der Erdgeschossaußenwnde wie auch im Keller zu unterbinden. Frher wurden die feuchten Kellerrume zur Lagerung von Feldfrchten, Weinen etc. genutzt. Hçherwertige Nutzungen htten einen erhçhten Feuchteschutz der Kellerbodenplatte wie auch der Grndungsbauteile erfordert. Heute dagegen sind aber auch diese mit Feuchte belasteten, ungedmmten Raumbereiche der allgemeinen Gebudenutzung zugnglich zu machen. Entsprechend suchen Bauherren Konzepte einer feuchtetechnischen Nachbesserung, die einen hinreichenden Feuchteschutz sicherstellen. Heute kommen im Neubau die in DIN 18195 beschriebenen Verfahren zur wannenfçrmigen Abdichtung von Kellergeschossenen zum Einsatz, bei denen die in der Norm angefhrten Vorgaben bercksichtigt sind, so findet sich auf dem Markt nur eine kleine Auswahl beworbener Feuchteschutzmaßnahmen in Bezug auf die
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feuchteschutztechnische Nachbesserung im Baubestand. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um mechanische Verfahren und Injektionsverfahren, mit denen eine nachtrgliche horizontale Sperre im aufgehenden Mauerwerk zum Schutz vor aufsteigender Feuchte eingebaut wird. Abhngig von den baulichen Verhltnissen sollten auch Maßnahmen zur Umsetzung eines nachtrglichen vertikalen Feuchteschutzes vorgenommen werden, sofern das Kellergeschoss einer erhçhten Nutzungsanforderung unterliegt oder erhebliche Feuchteschden am Kellermauerwerk zu verzeichnen sind. Intensiv beworben, wissenschaftlich hinsichtlich ihrer Feuchteschutzwirkung aber nicht belegt, sind eine große Zahl unterschiedlicher elektrophysikalischer Verfahren, die allesamt nicht den allgemeinen Regeln der Technik entsprechen. Auch wenn die Anbieter dieser Verfahren immer wieder ber den erfolgreichen Einsatz ihrer Systeme berichten, so gibt es keine anerkannten Berichte, in denen mit wissenschaftlichen Methoden von unabhngiger Stelle die Trockenlegung eines durch aufsteigende Feuchte belasteten Mauerwerks infolge des Einsatzes elektrophysikalischer Verfahren belegt werden konnte. Da im Zusammenhang mit der Zunahme der energetischen Sanierung des Baubestands knftig der Mauerfeuchte eine zunehmende Bedeutung zukommen wird und hier die elektrophysikalischen Verfahren Abhilfe versprechen, die sie nach derzeitigem Kenntnisstand nicht leisten kçnnen, wird die Wissenschaft den Nachweis des tatschlichen Leistungsvermçgens oder des Unvermçgens fhren mssen, auch wenn sie dann eine mçglicherweise unbequeme Auseinandersetzung mit den Anbietern fhren muss. Folglich kommt fr die horizontale Abdichtung nach derzeitigem Stand, einzig die mechanische Mauertrennung wie auch die verschiedenen Formen der Injektionsverfahren in Frage. Begleitet werden diese Maßnahmen durch das Anordnen einer Drnage, den Einsatz von Sanierputzen wie auch vertikalen Abdichtungen der erdberhrten Mauerwerksbereiche.
6.1.1 Mechanische Verfahren Wie bei Neubauten wird mit den mechanischen Verfahren versucht, eine Horizontalsperre gegen Wasser durch eine nachtrgliche Sperrschicht zu schaffen, indem in gesgte oder geschnittene Fugen dichte Materialschichten eingeschoben werden oder alternativ Mauerwerk gegen Beton oder sonstige dichte Materialien ausgetauscht oder in-
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Tabelle 7. bersicht ber die mechanischen Horizontalsperren Ziel
Erneuerung oder Herstellung der horizontalen Abdichtung
Wirkprinzip
Verhinderung des kapillaren Feuchttransports durch vollstndige Unterbrechung des Kapillarsystems
Varianten
Maueraustauschverfahren
Blecheinschlagverfahren
dem Bleche in die horizontalen Fugen eines regelmßigen Mauerwerks eingeschlagen werden. Grundstzlich sollte die mechanische Horizontalsperre 300 mm oberhalb des Grundwasserhçchststands angeordnet werden. Das von der WTA hierzu entwickelte-Merkblatt 4-7-02/D „Nachtrgliche mechanische Horizontalsperre“ zeigt Regeln der Ausfhrung dieser Verfahren auf. Tabelle 7 gibt eine bersicht ber die derzeit gebruchlichen mechanischen Verfahren. Maueraustauschverfahren Beim Maueraustausch wird das Mauerwerk abschnittsweise geçffnet und in den Freiraum eine Horizontalabdichtung eingelegt, bevor das Mauerwerk wieder kraftschlssig geschlossen wird. Hierbei sind die statischen Verhltnisse im Vorfeld zu prfen und die sich hieraus ergebenden Vorgaben zu bercksichtigen. Zur Vermeidung von Setzungen sind die normativen Vorgaben der DIN 4123 zu beachten. Schneide- und Sgeverfahren Bei diesem Verfahren wird zunchst das Mauerwerk mittels Schneide- oder Sgetechniken getrennt und in die hierbei entstehende Fuge eine dichte Sperrschicht eingelegt, danach wird die Fuge wieder kraftschlssig geschlossen. Eingesetzt werden Trocken- oder Nassschnittverfahren, die mit Mauer- oder Diamantsgen durchgefhrt werden. Zu Art und Dicke des Mauerwerks gibt es keine Einschrnkungen. In Ziegelmauerwerk lsst sich die Trennfuge mit der Mauersge vergleichsweise erschtterungsarm realisieren. Bruchsteinmauerwerk lsst sich demgegenber besser mit einer Diamantseilsge trennen. Vielfach kommt das V-Schnitt-Verfahren zum Einsatz, bei dem mit einer Schneide das Mauerwerk von zwei Seiten kommend V-fçrmig eingeschnitten wird. Schwierig gestaltet sich das Trennen von mehrschaligem Mauerwerk, da hier die Hohlrume und geringen Festigkeiten beim Sgen bzw. Schneiden zum Lçsen und Abbrechen von Mauersteinen und Fugenmçrtel fhren, die sich dann zwischen Sge- bzw. Schneidwerk-
Kernbohrverfahren
Schneide- und Sgeverfahren
zeug und Mauerwerk verklemmen. Entsprechend muss bei derartigem Mauerwerk eine Mauerwerksverpressung zur Verfestigung des Mauerwerksgefges vorgenommen werden. Kernbohrverfahren Beim Kernbohrverfahren werden berlappende Kernbohrungen vorgenommen und die entstehenden Hohlrume mit einem Dichtmçrtel verfllt. Die Bohrungen werden ber die gesamte Mauertiefe in paralleler Anordnung durchgefhrt. Nach dem Erhrten des Verfllmçrtels wird das dazwischen liegende Mauerwerk ausgebohrt und anschließend gleichermaßen mit Dichtmçrtel verfllt. Grundstzlich lsst sich das Kernbohrverfahren bei allen Mauerwerksbauweisen anwenden. Blecheinschlageverfahren Das auch als Chromstahlblechverfahren bezeichnete Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass gewellte Stahlbleche ohne das ffnen der Mauerwerksfugen in die Mçrtelfugen eingeschlagen werden. Dabei werden die Bleche berlappend eingeschlagen. Um die Bleche in die Fuge ohne ein Versetzen der Mauerschale einschlagen zu kçnnen werden pneumatische und hydraulische Impulspressen eingesetzt, die mit einer Frequenz von 1 bis 2 kHz arbeiten. Voraussetzung fr die Anwendbarkeit des Verfahrens ist eine durchgehende ebene Lagerfuge. Zudem drfen die beim Einschlagen der Bleche im Mauerwerk sich einstellenden Erschtterungen zu keinen Schden am Mauerwerk bzw. Bauwerk fhren.
6.1.2 Chemische Injektionsverfahren Bei den Injektionsverfahren werden zunchst im Mauerwerk in bestimmten Abstnden Bohrlçcher angebracht, in die dann chemische Wirksubstanzen mit oder ohne Druck eingebracht werden. Ziel ist es, mit den chemischen Injektionsstoffen im durch die Maßnahme beeinflussten Mauerwerksabschnitt das kapillare Wasseraufnahmevermçgen zu unterbinden. Hierzu werden Sub-
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
stanzen verwendet, die den Porenraum der Mauerwerksmaterialien nach der chemischen Reaktion verfllen und/oder die Porenwandoberflche mit einer hydrophobierenden Schicht auskleiden. Damit das Verfahren auch zum gewnschten Erfolg fhrt, ist sicherzustellen, dass sich keine Hohlrume im Mauerwerk befinden, denn hier wrde sich das Injektionsmaterial ohne Nutzen anreichern. Zudem behindert eine hohe Mauerfeuchte des mit Feuchteschutz zu versehenden Wandbauteils die chemische Wirkung der meisten Injektionsstoffe. Gegebenenfalls muss zunchst eine thermische Trocknung des Mauerwerks im Vorfeld der Injektage vorgenommen werden. Abhngig von den Injektionsstoffen kçnnen vier Wirkprinzipien unterschieden werden: Wirkprinzip Wirkprinzip Wirkprinzip Wirkprinzip
1: 2: 3: 4:
Kapillaren verstopfen Kapillaren verengen Kapillaren hydrophobieren Kapillaren verengen und hydrophobieren
Hinsichtlich des Einbringens der Injektionsstoffe kommen bei niedrig viskosen Substanzen wie Silanen, Silikaten und Silikonmikroemulsionen und durch Erwrmen verflssigter Paraffine drucklose Verfahren am hufigsten zum Einsatz. Hier werden Vorratsbehlter an den Bohrlçchern angeordnet, die dem Baustoff abhngig von dessen Saugvermçgen die jeweiligen Wirkstoffe bereitstellen. Der Bohrlochabstand betrgt maximal 100 bis 125 mm. Um eine Bewertung der Wirkstoffaufnahme des Mauerwerks vornehmen zu kçnnen, ist der Materialverbrauch zu dokumentieren. Bei stark durchfeuchtetem Mauerwerk kommen zumeist ein- oder mehrstufige Niederdruckverfahren, Hochdruckinjektionen und Impulsverfahren zum Einsatz. Auch hier sind die Bohrlochabstnde, wie auch die Winkel der Bohrlçcher, von großer Bedeutung.
6.1.3 Zustzliche flankierende Maßnahmen Insbesondere die Mauerwerksinjektionen bedingen ergnzende flankierende Maßnahmen die sicherstellen, dass das Injektionsmittel hinreichend verteilt wurde und sich die gewnschte Feuchteschutzwirkung einstellen kann. Zu den zustzlichen Maßnahmen zhlen das Verschließen und Verfllen von Fugen und grçßeren Hohlstellen mit Materialien, die unkritisch sind. Zudem mssen die offenen Bohrlçcher nach Abschluss der
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Injektion mit einem geeigneten Mçrtel dicht verfllt werden. Zu den weiteren begleitenden Maßnahmen zhlen Sanierputze nach dem WTA-Merkblatt 2-2-91/D, die den steten Phasenwechsel von sich im Mauerwerk befindlichen Salzen unterbinden und dazu fhren, dass diese sich in der Porenstruktur des porçsen Sanierputzes anreichern.
6.2
Feuchteschutz von aufgehendem Mauerwerksoberflchen
6.2.1 Notwendigkeit regelmßiger Wartung und sorgsamer Bauunterhalt Unkontrollierter Dachabfluss Bei ungeregeltem Dachabfluss und verstopften oder geschdigten Regenrinnen, Fallrohren oder Entwsserungsleitungen sucht sich der auf dem Dach anfallende Niederschlag einen Weg nach unten. Bei diesem nicht definierten und unkontrollierten Ablaufen des Wassers, das zum Teil direkt an der Fassade fließt, werden von den saugfhigen Mauerwerksmaterialien große Feuchtemengen aufgenommen, die infolge des steten Wechsels zwischen Befeuchtung und anschließender Trocknung zu erheblichen Feuchteproblemen fhren. Auch das Sockelmauerwerk ist erhçhten Feuchtelasten unterworfen, wenn an defekten und/oder verstopften Regenrinnen Wasser nach unten unkontrolliert abtropft und entweder mit dem Wind an die Fassade gefhrt oder unmittelbar neben dem Sockelmauerwerk auf der Gelndeoberkante auftrifft. Insbesondere bei nahezu versiegelten berbauungen des an das Mauerwerk angrenzenden Erdreichs steht das Wasser dann lngere Zeit am Mauerwerk an. Zudem fhrt das abtropfende Regenwasser zu einer hohen Feuchtelast am luftumsplten Sockelmauerwerk. Selbst wenn die großen Regenmengen, die vom Dach direkt dem Mauersockel zugefhrt werden teils in das Erdreich einsickern, kommt es zunchst auch am erdberhrten Fundamentmauerwerk zu einer erhçhten Feuchtelast. Schließlich weist der Altbaubestand nur selten einen funktionierenden Feuchteschutz der erdberhrten Bauteile auf. Gerade whrend der niederschlagsintensiven Herbst-, Winter- und Frhlingsmonate ist somit bei einer unzureichenden Bauunterhaltung mit einer erhçhten Mauerfeuchte zu rechnen, die eine Schdigung der oberflchennahen Mauerwerksbereiche zur Folge hat. Vorrangiges Ziel der Bauunterhaltung muss es daher sein, unkontrolliert abfließendes und/oder
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abtropfendes Wasser durch eine regelmßige Wartung und bei Bedarf sofortiger Reparatur des Dachentwsserungssystems zu vermeiden, sodass der Niederschlag immer kontrolliert und sicher in die Kanalisation oder in das Drnagesystem eingeleitet werden kann.
6.2.2 Witterungsbeanspruchung von Mauerwerk Auskragende Gebudeteile Auskragende Bauteile wie Gesimse, Steinfensterbnke und Balkone sind aufgrund ihrer Form und ihres Mauerwerksanschlusses einem erhçhten Angriff durch im Tages- und Jahresgang stets wechselnde Feuchte- und Temperaturwechsel unterworfen. An der Fassade abrinnende oder direkt auf den Fassaden auftreffende Niederschlge werden je nach Geflle der Oberflche mehr oder weniger schnell abgeleitet, sodass an flach geneigten Flchen infolge langer Verweilzeiten große Mengen an Wasser in das Innere der auskragenden Bauteile aufgenommen werden. Wurden in der Fassade weniger witterungsbestndige Materialien verbaut, stellen sich an den von Regen stark belasteten Oberflchen schnell fortschreitende Schadensverlufe ein. Bei Natursteinmauerwerk ist zudem zu bercksichtigen, dass nicht lagengerecht verbaute Schichtgesteine ber die Stirnseite der Schichtung anstehenden Niederschlag leicht aufnehmen und bis weit in das Steininnere fhren. Mit der Feuchteaufnahme einher gehen dann die bekannten Schadensmechanismen wie Frostsprengung, Schwindund Quellenverformung sowie chemischer Angriff, die eine rasche Schdigung der Schichtgesteine zur Folge haben. Wesentliche Kriterien fr die schadensfreie Funktionstchtigkeit von auskragenden Konstruktionen sind: • • • • •
ausreichendes Geflle, ausreichende berstnde, geeignete Tropfkanten, witterungsbestndige Materialeigenschaften, lagengerechter Einbau von Schichtgesteinen.
Ein wirksamer Schutz lsst sich fr derartige Konstruktionen mit ergnzenden Verblechungen oder anderen geeigneten Abdeckungen der frei bewitterten Oberseiten erzielen. Zu beachten ist hierbei eine konsequente Ausfhrung, die ausreichende berstnde und Tropfkanten wie auch geeignete Befestigungen sicherstellt, die ein Hinterlaufen unterbinden.
Fassadenflchen Besonders bei steinsichtigen Fassaden kann an der Steinoberflche auftreffender und abfließender Niederschlag ber den Stein selbst oder ber Mçrtelfugen in das Mauerwerksinnere eindringen. Doch selbst wenn die Fassaden versiegelt bzw. diffusionsdicht ausgebildet sind, stellen sich infolge der begrenzten Dauerhaftigkeit derartiger Maßnahmen frher oder spter wieder Feuchteschden ein, sobald die Feuchte erneut einen Weg ins Mauerwerksinnere findet, nun aber ber die ansonsten noch dichten Flchen nicht mehr abtrocknen kann. Auch sind Probleme immer dann zu erwarten, wenn Fassaden mit Putzmaterialien versehen werden, die aus feuchte- und wrmetechnischer Sicht ungeeignet sind. Wie bereits in Abschnitt 5.4 gesagt, mssen nach DIN 4108-3 Außenwnde so ausgebildet werden, dass ein ausreichender Schutz gegenber Schlagregenbeanspruchung gegeben ist. Der Schlagregenschutz von Außenwnden muss durch konstruktive Maßnahmen sichergestellt werden. Hierzu werden die Fassaden der Gebude mit Bekleidungen, Verblendungen, Putzen und sonstigen Schutzschichten versehen. Zudem kçnnen auch auf den inneren Wandoberflchen Maßnahmen zur Verbesserung des Feuchteschutzes vorgenommen werden. Insbesondere bei modernen Elementbauweisen sind die Fugen entsprechend der DIN 18540 auszubilden. Inwieweit Fassaden anfllig fr Verschmutzungen sind, hngt im Wesentlichen von der Benetzbarkeit der Fassadenoberflchen ab. Sind Fassaden gut benetzbar, kann Schmutz nicht anhaften und wird bei Beregnung wieder abgewaschen. Die Oberflchen blicher Fassaden sind nicht vollstndig benetzbar und weisen folglich eine hohe Verschmutzungsanflligkeit auf. Als Maß der Benetzbarkeit wird der Randwinkel q herangezogen, der bei normalen Fassaden einen Wert von 0 bis 90 annimmt. Wasserabweisende, also nicht benetzbare Fassaden weisen einen Randwinkel von 90 bis 180 auf und werden als hydrophobierte Oberflchen bezeichnet. Auch wenn Fassaden mit dem Lotus-Effekt den hydrophobierten Oberflchen zuzuordnen sind, gehen die neuesten Entwicklungen in Richtung der Ausbildung hydrophiler, also vollstndig benetzender Oberflchen mit einem Randwinkel um 0 , die ein Anhaften von Schmutz an bewitterten Fassaden unterbinden.
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
6.2.3 Instandsetzung feuchtegeschdigter Fassaden im Baubestand Zur Erhaltung und Instandsetzung steinsichtiger Oberflchen kommen verschiedenste Methoden zur Anwendung. Viele Verfahren, so die Entsalzung, die Reinigung, die Steinfestigung, die Steinergnzung, der Steinersatz wie auch die Reparatur geschdigter Fugenbereiche werden unmittelbar an der Fassadenoberflche vorgenommen. Reinigung Mit einer Reinigung werden großflchige Rußablagerungen und Krustenbildungen entfernt und die Fassade hellt sich durch das Freilegen der ursprnglichen Steinoberflche wieder auf. Neben dem Reinigungseffekt werden durch die Reinigung auch Schadstoffe, die in den Krusten angereichert sind und beim Vorhandensein von Feuchte die Verwitterungsprozesse beschleunigen, beseitigt. Allerdings ist zu bedenken, dass abhngig des Reinigungsverfahrens und des gewnschten Reinigungseffekts u. U. auch Originalsubstanz abgetragen wird. Nicht selten betrgt der mit der Reinigung einhergehende Verlust an originaler Substanz 3 bis 4 mm und bersteigt rasch den Verlustanteil natrlicher Verwitterungsvorgnge. Daher sind geeignete Verfahren zu suchen, mit denen das angestrebte Erscheinungsbild der Fassade erreicht werden kann. blicherweise werden Versuchsflchen angelegt, um die Reinigungswirkung zu erproben. Hinsichtlich der Reinigungsverfahren sind mechanische und chemische Verfahren zu nennen. Chemische Verfahren finden an denkmalgeschtzten Fassaden aufgrund mçglicher Salzumbildungen und einhergehender Feuchteeintrge in das originale Mauerwerk nur selten Anwendung. Zu den mechanischen Reinigungsverfahren zhlen Trocken- und Nassverfahren. Mechanische Trockenverfahren arbeiten mit Druckluft und festen Strahlmitteln wie Sand, Kupferschlacke, Glas- und Holzpartikeln. Nach Bedarf werden Partikelart und -grçße sowie der verwendete Strahldruck variiert. Um materialschonender vorzugehen, kommen Variationen zur Anwendung, bei denen mit weichen, feinen und rundfçrmigen Kçrnungen bei geringem Druck (etwa 2 bar) gearbeitet wird. Ein weiteres Trockenverfahren, das „Radierverfahren“, arbeitet mit sehr weichem, feinkçrnigem Strahlgut. Wegen der gut verformbaren Strahlgutkçrner und der geringen Aufprallenergie wird der Untergrund hierbei eher reibend, also
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radierend und daher vergleichsweise schonend bearbeitet. Bei den Nassverfahren kommen solche, die grçßere Mengen an Wasser und chemischen Lçsungsmitteln erfordern an steinsichtigen Fassaden eher nicht zum Einsatz. Hier wird zumeist mit feuchtem Strahlgut gearbeitet. Dieses als „Jos-Verfahren“ bezeichnete Vorgehen verwendet eine Niederdruckrotation mit einem Strahlgutgemisch aus Glaspudermehl, Luft und Wasser, bei dem der Rotationswirbel annhernd parallel zur verschmutzten Oberflche bewegt wird und die Steinoberflche daher nur einen geringen Angriff erfhrt. Entsalzung mittels Kompressen Auch an salzbelasteten Fassaden reicht es nicht aus, das Mauerwerk allein vor aufsteigender Feuchte zu schtzen, da Feuchte infolge der hygroskopischen Wirkung der Salze große Mengen an Wasser aus der umgebenden Luft aufnimmt. Folglich kann eine Entsalzung der betroffenen Mauerwerksbereiche notwendig werden. An steinsichtigen Oberflchen kommen beispielsweise Kompressenverfahren infrage, bei denen ton- oder papierbasierte, feuchte Kompressen auf den versalzenen Oberflchen angelegt werden, um ber die sich nunmehr durch die Kompressen einstellende Trocknung die Salzionen in Richtung der Kompressen zu fhren, wo sie sich anreichern. Die Kompressen werden so oft erneuert, bis ausreichend Salze aus dem Bauteil entfernt wurden, was je nach Bauteildicke, Versalzungsgrad, Baustoff- und Salzeigenschaften verschieden aufwendig ausfllt. Dabei wird die Entsalzungswirkung selbst bei mchtigeren Bauteilen davon begnstigt, dass die hçchsten Salzkonzentrationen im Allgemeinen in der oberflchennahen Randzone des Mauerwerks zu finden sind. Seltener finden wasserintensive Splverfahren Anwendung. Auch chemische Verfahren, mit denen Salze immobilisiert werden, kommen nur vereinzelt zum Einsatz. Vielmehr kçnnen Sanierputze bei fachgerechter Materialauswahl und Verarbeitung gleich mehrere bauphysikalisch vorteilhafte Aufgaben bei salzbeladenem Mauerwerk bernehmen. Das zumeist zweilagig ausgebildete Putzsystem ist durch eine hohe Porositt gekennzeichnet. Aufgrund der hydrophoben Einstellung der Deckputzlage wird Schlagregen und Spritzwasser auf dem Weg des Kapillartransportes nicht vom Putz aufgenommen. Hinter dem Sanierputz anstehende Feuchte, z. B. infolge aufsteigender Feuchte, kann in die erste Putzschicht des Sanierputzes eintreten, da diese hydrophil ausgebildet ist. Ge-
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langt die Mauerfeuchte an die hydrophob eingestellte obere Putzlage, wird diese am weiteren Kapillartransport behindert. Hier erlaubt aber die hohe Diffusionsfhigkeit des Sanierputzes eine gnstige Abtrocknung. Wegen des hohen Anteils an großen Poren reichern sich in der Trocknungszone die mit der Feuchte in gelçster Form mitgefhrten Salze ohne Schadenswirkung an. Selbst bei bereichsweise erhçhter Feuchteund Salzbelastung weisen mit Sanierputzen versehene Putzflchen ein homogenes Erscheinungsbild auf. Einzig durch die unterschiedliche Feuchteaufnahme von Altputz und hygroskopisch eingestelltem Sanierungsputz stellt sich an der Putzgrenze dieser beiden bis zur vollstndigen Abtrocknung der Oberflche eine Hell- und Dunkelunterscheidung ein. Um ihre volle Wirkung zu erzielen, mssen Sanierputze gewissen technischen Anforderungen gengen, wie sie im WTA Merkblatt 2-9-04/D [23] aufgefhrt sind. Die Ausfhrung muss zudem den Verarbeitungshinweisen des Herstellers folgen. So darf beispielsweise der Spritzbewurf als Haftgrund auf dem Mauerwerk, wie auch der bereichsweise einzusetzende Ausgleichsmçrtel, keine dichtende Schicht auf der Mauerwerksoberflche ergeben. Dadurch wre der eigentliche Nutzen des Sanierputzes, die Feuchte und Salze schadensfrei aus dem ursprnglichen Mauerwerk austreten zu lassen, nicht gegeben. Auch ist darauf zu achten, dass die Putzoberflche nur mit systemvertrglichen, dampfdurchlssigen Anstrichen versehen wird. Alternativ zu den Sanierputzen werden insbesondere in historischen Bauwerken sog. Verschleißputze („Opferputze“) eingesetzt. Ziel ist es, mit der Verschleißschicht die witterungsbedingte Beanspruchung aus der zu schtzenden Mauerwerks- bzw. Putzoberflche in den neu aufgebrachten Putz zu verlagern. Mit den Wrmeund Feuchtenderungen im Mauerwerk verbundene Schden stellen sich dann in der leicht reparierbaren bzw. ersetzbaren Verschleißschicht ein. Entsprechend muss der Opferputz als kapillaraktive und diffusionsoffene Schicht ausgebildet werden, der die Trocknungsfront aus dem Mauerwerk in die Verschleißschicht verlagert. Da sich mit der Feuchte, aber auch Salze in den Opferputz einlagern kçnnen, kann es bei der Trocknung zu Kristallisationsdrcken kommen, die vom Opferputz nicht gleichermaßen wie von einem Sanierputz aufgenommen werden kçnnen. Auch wenn der Verschleißputz durch die wechselnden Trocknungseffekte allmhlich geschdigt wird, bleiben die zu schtzenden
Mauerwerksoberflchen selbst von der Schdigung unberhrt. Sollen raumseitige Mauerwerksoberflchen, die mit Salzen belastet sind, vor Schden geschtzt werden, kann mit einer Optimierung der Raumluftverhltnisse ein weiterer Substanzverlust deutlich verlangsamt u. U. sogar gnzlich unterbunden werden. Hierzu mssen Mess- und Regelkonzepte gesucht und umgesetzt werden, mit denen abhngig von Witterung, Nutzung und verfgbaren anlagentechnischen Mçglichkeiten die Raumluftverhltnisse kontrolliert konditioniert werden kçnnen. Ziel ist es, mçglichst gleichfçrmige Temperatur- und Feuchteverhltnisse im betrachteten Raum zu schaffen, die die Salze mçglichst immer innerhalb eines Phasenzustands (kristallin oder gelçst) halten.
6.2.4 Ertchtigung der Mauerwerksfugen Entscheidend fr die Verwitterungsbestndigkeit steinsichtiger Oberflchen ist die Beschaffenheit der Fugen. So bilden intakte Fugen zusammen mit den Mauerwerkssteinen einen einheitlichen Schutz vor dem Eindringen, der an der Fassade abfließenden Niederschlge. Außerdem bestimmt das Fugenmaterial die Trocknungsmçglichkeiten der oberflchennahen Bauteilschichten. Die Eigenschaften der Fugenmçrtel sind folglich an die Eigenschaften der Mauersteine in der Fassade anzupassen. Ziel der Instandsetzung herausgewitterter Fugen ist es, diese wieder mit geeigneten Reparaturmaterialien zu schließen. Hierzu wird zunchst loses Material aus den Fugen ausgerumt und die verbleibenden Stirnflchen des Altmçrtels zur Sicherstellung eines guten Haftverbunds mit dem neu einzubringenden Mçrtel keilfçrmig angeschrgt. An der Fassade sind geeignete Fugenabschlsse auszubilden, dass den durch Schlagregen entstehenden Wassermassen an der Fassade keine Anstaubereiche geboten werden. Die feuchtetechnischen Eigenschaften der Reparaturmçrtel, sollten etwa denen der Mauerwerkssteine entsprechen, damit sie weder durch eine hçhere Saugfhigkeit eine bermßige Feuchteaufnahme ins Mauerwerkinnere fçrdern, noch wegen zu dichter Porenstrukturen den Feuchteausgleich und die Trocknung des Bauteils behindern (Stauzonenbildung) [24]. Auch die mechanischen und chemischen Eigenschaften der Verfugmçrtel sollten auf die Eigenschaften der vorhandenen Mauerwerksmaterialien abgestimmt sein.
I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
6.2.5 Steinergnzung und Steinersatz Bei starker Schdigung der Mauerwerksoberflche werden hufig die Altsteine durch Neusteine ersetzt. Insbesondere in all jenen Fllen, in denen die Tragsicherheit des Mauerwerks gefhrdet ist, muss dass Steinmaterial ausgetauscht werden. Entsprechend WTA-Merkblatt 3-3-84 „Steinergnzung“ soll der Steinersatz dem Originalgestein in physikalisch-chemischer, feuchtetechnischer und optischer Weise sehr nahe kommen. Das Ergnzen von Teilen geschdigter Steine wird vielfach mit Steinersatz-Mçrtelmassen durchgefhrt, deren mechanisches und physikalisches Verhalten mçglichst den Eigenschaften des Originalgesteins entsprechen sollte. Steinergnzungen werden zum einen direkt am Objekt angearbeitet oder zuerst in Silikonmasse abgeformt, vergossen und anschließend am Natursteinobjekt eingebaut.
6.2.6 Diffusionsdichte Beschichtungen auf Mauerwerksoberflchen Der Einsatz diffusionsdichter Anstriche und Beschichtungen ist kritisch zu prfen, schließlich kann auf welchen Wegen auch immer ins Mauerwerk gelangendes Wasser nicht mehr ber die dichte Barriere nach außen abtrocknen. Insbesondere im Falle von aufsteigender Feuchte wrde mit der diffusionsdichten Versiegelung der Fassadenoberflche eine Abtrocknung nur zur Raumseite hin mçglich sein und kann dabei schwerwiegende Feuchteprobleme bewirken. Wird auch die Abtrocknung nach innen behindert, steigt die vom Grndungsmauerwerk aufgenommene Feuchte in hçhere Mauerwerksbereiche an. Aber selbst wenn das Mauerwerk nicht durch aufsteigende Feuchte belastet ist und der Versiegelung einzig die Aufgabe zukommt, außen an der Fassade anstehende Feuchte, z. B. durch Schlagregen, fernzuhalten, kçnnen spter sich bildende Risse in der versiegelten Oberflche gravierende Folgen haben. Schließlich kçnnen ber die neu entstandenen Risse ungehindert Niederschlge in das Mauerwerk eintreten, die nach vergleichsweise kurzer Dauer zu Schden durch Schalenbildung, Abblttern und Abplatzen fhren. Grund hierfr sind die ungnstigen Trocknungsmçglichkeiten, wie sie in den nicht gerissenen versiegelten Oberflchenbereichen der Fassade gegeben sind. Ferner ist zu beachten, dass das Aufbringen eines diffusionsdichten Anstrichs den Wasserdampfhaushalt des Mauer-
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werks beeinflusst. Um eventuelle Tauwasserlasten in der Konstruktion abzuschtzen wird daher empfohlen die versiegelte Fassade feuchteschutztechnisch zu bewerten.
6.2.7 Instandsetzung geschdigter Fassadenputze Vielfach werden Putze als Schutz vor freier Bewitterung eingesetzt. Infolge Alterung und Verschleiß treten Putzschden auf, die in der Regel problemlos ausgebessert werden kçnnen oder die Putze werden großflchig erneuert. Insbesondere in Denkmalbauten ist man aber bestrebt, historische Putze mçglichst unverndert zu erhalten und nur dort auszubessern, wo dies zwingend erforderlich ist. Hierbei sollten Ersatzmçrtel zum Einsatz kommen, deren Eigenschaften mçglichst denen der historischen Putze hneln. Der Anpassung der Mçrtelrezeptur an den Mçrtelbestand hinsichtlich seiner Eigenschaftsmerkmale wie Festigkeit, thermisches und feuchtetechnisches Verhalten, chemische Vertrglichkeit und Dauerhaftigkeit kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu. Bei kleineren geschdigten Flchen wird zumeist auf werkgemischte Trockenmçrtel zurckgegriffen, die hinsichtlich Bindemittel und Gesteinskçrnung den alten Putzsystemen hneln. Bei der Instandsetzung von Denkmalbauten werden die Rezepturen aber Vielfach den historischen Mçrtel nachgestellt. Auch die/der abschließend auf die Putzoberflche aufzutragende Schlmme/Farbanstrich ist auf das ursprngliche System abzustimmen. Wurden in frheren Instandsetzungen um 1900 bis 1980 meist zementgebundene Putzsysteme eingesetzt, erfordert eine gegebenenfalls notwendige Instandsetzung der zurckliegenden Sanierung eine behutsame Vorgehensweise. Grund ist einerseits das im Vergleich zu den ursprnglichen Putzen erheblich hçhere Festigkeitspotenzial, die wesentlich hçhere Dichtigkeit und die deutlich geringere Verformungsfhigkeit des mit der Sanierung aufgebrachten Zementmçrtels. Die Eigenschaften der lteren Zementputze weichen gnzlich von den Eigenschaften der alten Mçrtel aber auch vieler Mauersteine ab, sodass sich bei einer feuchte- und wrmetechnischen Beanspruchung der Putzoberflchen die neu aufgebrachten Putzschichten von der Mauerwerksoberflche ablçsen. Zudem bewirken thermisch- oder hygrisch bedingte Eigen- und Zwangsbeanspruchungen Rissbildungen, die dann den Zutritt von Niederschlgen in das Mauerwerk erlauben, wo sich die
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Feuchte infolge kapillarer Umlagerungen verteilt. Wie im Falle der Versiegelung kann die Abtrocknung aber nur in geringem Maße ber die dichten Zementputze erfolgen, sodass das Mauerwerk infolge der schlechten Trocknung auf einem hohen Feuchteniveau verharrt. Bei der Verwendung von Zementen in historischem Mauerwerk ist zudem unbedingt zu prfen, inwieweit hier bei der Errichtung des Mauerwerks gipshaltige Mçrtel oder reine Gipsmçrtel verwendet wurden. In Verbindung mit hohen Mauerfeuchten kçnnen sich chemische Reaktionen mit einer erheblichen Volumenzunahme einstellen, die in Form der Bildung der Treibmineralien Ettringit oder Thaumasit erhebliche Schden bewirken kçnnen, wie sie insbesondere in Mitteldeutschland in sanierten mittelalterlichen Mauerwerksbauten nicht selten zu beobachten sind [25].
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Zusammenfassung
Der vorliegende Beitrag gibt einen berblick ber das Feuchteverhalten von Mauerwerk. Nach der Einfhrung in das umfangreiche Themengebiet werden zunchst die Feuchtelasten am Mauerwerk aufgezeigt, wie sie insbesondere im Baubestand in den erdberhrten Grndungsbauteilen zu finden sind, da das alte Mauerwerk oftmals keinen ausreichenden Feuchteschutz aufweist. Eine hohe Mauerfeuchte ist dann die Folge. Feuchte ist die Basis der meisten Schadensmechanismen, die sich im Mauerwerk ausbilden kçnnen. Um dem stetig fortschreitenden Schadensprozess entgegenzutreten, mssen wirksame und auf die Bausubstanz und die çrtlichen Verhltnisse abgestimmte Feuchteschutzmaßnahmen herausgearbeitet und umgesetzt werden. Hierzu bedarf es zunchst der Feststellung, was die eigentliche Ursache der erhçhten Feuchtelast des Mauerwerks ist. Entsprechend mssen vor Ort umfassende Untersuchungen vorgenommen werden, um die Herkunft der Feuchte zu erkunden. Materialproben werden am Bauwerk entnommen, um Aussagen zur Mauerwerksfeuchte zu erhalten. Ferner sind fr rechnerische Untersuchungen zum Wrme- und Feuchteverhalten von Mauerwerk im Labor die als Eingabedaten erforderlichen Kennwerte zu bestimmen. In Abschnitt 3 werden die verschiedenen Mechanismen der Speicherung und des Transports von Feuchte behandelt. Auch wenn infolge der Krze des Beitrags nur ein kleiner, vermutlich zu sche-
menhafter berblick ber die bisherigen Forschungsergebnisse zum Feuchteverhalten gegeben werden konnte, so findet der interessierte Leser zumindest einige Hinweise ber den derzeitigen Wissensstand. Abschnitt 4 widmet sich der gekoppelten Betrachtung des Wrme- und Feuchteverhaltens von porçsen Baustoffen und zusammengesetzter Bauteile. Diese werden in Abschnitt 5 genutzt, um anhand von Beispielen die heutigen Mçglichkeiten von Feuchteschutznachweisen aufzuzeigen. Abschnitt 6 widmet sich etwas ausfhrlicher dem Thema Feuchteschutz. So werden Feuchteschutzmaßnahmen zur nachtrglichen Ausbildung von horizontalen und vertikalen Sperren ebenso erçrtert, wie Maßnahmen am aufgehenden Mauerwerk oberhalb der Gelndeoberkante.
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I Feuchtehaushalt von Mauerwerk
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Passivhausbau mit Mauerwerk Carsten Grobe, Hannover
„In der heutigen Zeit muss der Mensch mit Naturereignissen leben. Welche Folgen sie haben, kann er beeinflussen.“ Aus dieser Ideologie heraus leitet sich bereits eine klimapolitische Notwendigkeit fr energiesparende Bauweisen und Ressourcenschonung ab. Die innovativen Entwicklungen der letzten Jahre auf dem Gebiet des Mauerwerkbaus haben gezeigt, dass Mauerwerk nach wie vor ein aktueller Baustoff ist, der in der Lage ist, alle Anforderungen an moderne, energiesparende Gebude bis hin zu den energetischen Ansprchen des Passivhausstandards zu erfllen. Im folgenden Beitrag wird dies an Beispielen aus verschiedenen Bereichen dargelegt.
1
Das çkologische und çkonomische Haus der Zukunft
Passivhuser vereinen modernste bauphysikalische Erkenntnisse mit hçchster Energieeffizienz und Wohnqualitt. Energieeinsparung im Gebudebereich ist çkologisch sinnvoll, wirtschaftlich vernnftig, politisch geboten und technisch machbar. Die Bewohner und Nutzer profitieren von niedrigeren Energiekosten und behaglicherem Wohnklima. Nicht zuletzt profitiert auch die Umwelt. Passivhuser sind Gebude, in denen hohe Behaglichkeit im Winter und im Sommer ohne ein herkçmmliches mit Erdçl oder Erdgas betriebenes Heizsystem erreicht werden kann – das Haus heizt und khlt sich rein passiv. Dabei ist das Passivhaus keine neue Bauweise, sondern ein Baustandard, der besondere Anforderungen bezglich Architektur, Technik, kologie und Wohnkomfort festlegt und weiterentwickelt. Gebude im Passivhausstandard sind auch besonders geeignet in stark emissionsbelasteten Gebieten: Allergiker werden in einem Passivhaus aufgrund der hohen Luftqualitt deutlich weniger Beschwerden haben. bermßige Lrmbelstigungen kçnnen durch die Bauweise nicht in den Innenraum dringen. Prinzipiell lassen sich alle
Vorstellungen in einem Passivhaus realisieren, auch bei der Altbausanierung kann der Passivhausstandard meist erreicht werden.
1.1
Energetisches Einsparpotenzial
Deutschland ist der weltweit fhrende Forschungs- und Entwicklungsstandort im Hinblick auf die Energieeffizienz bei Husern und das weltweite Interesse am Passivhauskonzept ist begrndet: ein Passivhaus bençtigt bei hçherem Wohnkomfort bis zu 90 % weniger Heizenergie als ein Altbau. Eine extreme Einsparrate, die in mehreren wissenschaftlichen Untersuchungsreihen empirisch besttigt wurde und von nationaler Bedeutung ist. Denn sogar im umweltbewussten Deutschland macht allein die Heizung immer noch ca. ein Drittel des gesamten einheimischen Energieverbrauchs aus – und damit mehr als der Verkehr. In weniger umweltbewussten oder klteren Lndern liegt der Anteil daran noch hçher.
1.2
Entwicklung
Der Passivhausstandard wurde 1990 in deutschschwedischer Kooperation entwickelt und ist einer der wissenschaftlich am besten dokumentierten Baustandards weltweit. Er stellt mit wirtschaftlich attraktiven Mitteln nicht nur einen extrem niedrigen Energiebedarf sicher, sondern sorgt vor allem dafr, dass sich die Menschen im Passivhaus im Sommer wie im Winter beraus wohl fhlen. Allein in Deutschland wurden bereits ber 10.000, weltweit 12.000 (Stand 2007) Wohnungen, Bros, Schulen und andere Gebude im Passivhausstandard errichtet. In rund 400 fertiggestellten Wohneinheiten wurden Messungen im Rahmen wissenschaftlicher Forschungs-Projekte durchgefhrt. Sie haben nicht nur nachgewiesen, dass der Heizenergieverbrauch in Passivhusern wirklich extrem niedrig ist, sondern auch, dass sie sehr behaglich sind, also im Winter warm und im Sommer angenehm khl. Das Passivhaus-Institut unter Leitung von Dr. Wolfgang Feist [2] hat mit der Entwicklung von Passivhusern einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen
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Entlastung der Ressourcen und der Umwelt beigetragen. Das Interesse fr energieeffizientes Bauen ist in jedem Fall durch die hohen Energiepreise sprbar gestiegen. Trotzdem bleibt es fr die meisten Menschen eine Herausforderung, in ein Haus zu ziehen, das nicht ganz dem Herkçmmlichen entspricht. Bedenken gegenber der Lftungsanlage, Geruschemissionen, fehlendem Luftwechsel und berforderung durch komplizierte Technik kçnnen im Gesprch mit Nutzern und Architekten direkt aufgeklrt werden. Denn der Komfort, die Behaglichkeit und die Luftqualitt sind in einem Passivhaus nachweislich hçher als in einem konventionellen Gebude, ohne dass ein bestimmtes Verhalten der Nutzer erforderlich wre.
2
Grundlagen der Passivhausbauweise
Das Passivhaus ist keine bestimmte Bauweise, sondern ein Baustandard, der bestimmte Kriterien erfllt. Durch eine stndige çkologisch-technische Weiterentwicklung – bezogen auf Architektur, Technik und Wohnkomfort – wurde der Schritt vom Niedrigenergiehaus zum Passivhaus geschafft.
Passivhuser brauchen 80 % weniger Heizwrme gegenber Neubauten nach Energieeinsparverordnung [1], weil die Transmissions- und Lftungswrmeverluste des Bauwerkes durch eine optimierte Gebudehlle minimiert werden. Auf ein konventionelles Heizsystem kann deshalb verzichtet werden. Die Verluste lassen sich fast vollstndig durch passive Energiegewinne ausgleichen. Passivhuser nutzen passive Energie wie – Solarstrahlung durch Fenster, – Kçrperabwrme der Bewohner, – Abwrme von elektrischen Gerten und der Beleuchtung zum Beheizen des Gebudes. Wrmegewinne erzielt das Passivhaus also durch Fenster und die Wrmeabgabe von Personen und Haushaltsgerten. Im Sommer verhindert eine Verschattung, z. B. Dachberstand, Balkon oder Jalousie die berhitzung der Rume. In den kalten Wintermonaten wird ber eine Komfortlftung außerdem noch die Zuluft erwrmt, dadurch kann auf ein separates Heizsystem verzichtet werden. Bercksichtigt man nur die Heizwrmeenergie, so lsst sich gegenber dem Gebudebestand ein Rckgang im Energiebedarf um den Faktor
Bild 1. Vergleich Energiebedarf vom Altbau bis zum Plusenergiestandard
II Passivhausbau mit Mauerwerk
10 feststellen. Bei den Neubauten nach EnEV [1] ist es immerhin noch das 3- bis 4-Fache an Heizwrmeenergie. Verluste minimieren und passiv solare Energie gewinnen sind die Grundprinzipien eines Passivhauses. Seine Gebudehlle hindert die gespeicherte Energie am Entweichen. Auf diesem Wege lsst sich am einfachsten Wrme „erzeugen“. Der Passivhaus-Standard bedeutet nicht nur eine Energieeinsparung, die sich fr Bewohner und Umwelt positiv auswirkt, sondern auch eine Erhçhung des Wohnkomforts: Zum einen nimmt die Behaglichkeit zu, denn durch die gute Wrmedmmung und die Dreischeiben-Wrmeschutzverglasung strahlen weder Fenster noch Wnde unbehagliche Klte ab. Zum anderen sorgt die Lftungsanlage fr zustzlichen Komfort: Ohne das Fenster çffnen zu mssen, kommt frische und im Winter angewrmte Luft ins Haus. Das Standardheizsystem in Deutschland ist eine zentrale Warmwasserheizung mit Heizkçrpern, Rohrleitungen und einem l- oder Gaskessel. Typischerweise haben diese bestehenden Gebude eine maximale Heizlast von etwa 100 W/m2. Die Kernidee des Passivhauses ist dagegen, die Wrmeverluste durch die Verbesserung der Außenbauteile so stark zu verringern, dass ein separates Heizungsverteilsystem nicht mehr erfor-
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derlich ist. Der geringe Restwrmebedarf kann ber eine Nacherwrmung der Zuluft bereitgestellt werden, wenn die maximale Heizlast weniger als 10 W/m2 Wohnflche betrgt. Die Wrme wird in diesem Fall ber ein Nachheizregister der Zuluft des Lftungssystems zugefhrt.
2.1
Definition
Ein Passivhaus ist laut Definition des PassivhausInstituts Darmstadt ein Gebude, in dem fast ohne ein aktives Heizsystem im Winter und ohne Klimaanlage im Sommer eine hohe Behaglichkeit erreicht werden kann – das Haus heizt und khlt sich „passiv“. Behaglichkeit ist das subjektive Empfinden des Kçrpers, das vom Zusammenspiel mehrerer Komponenten abhngig ist. Der menschliche Kçrper tauscht stndig Wrme mit seiner Umgebung aus. Fr die Behaglichkeit des Menschen sind • die Raumlufttemperatur und die Oberflchentemperatur der umgebenden Bauteile (Wand, Decke, Fußboden), • die relative Luftfeuchtigkeit, • die Art und Dauer der Lftung und • das Wrmespeicherungsvermçgen der Bauteile
Tabelle 1. bersicht der Passivhauskriterien Guter Wrmeschutz und Kompaktheit
Alle Bauteile der Außenhlle des Hauses werden auf einen U-Wert kleiner als 0,15 W/(m±K) gedmmt.
Sdorientierung und Verschattungsfreiheit
Passive Solarenergienutzung ist ein wesentlicher Faktor fr das Passivhaus.
Verglasung und Fensterrahmen
Die Fenster (Verglasung einschließlich der Fensterrahmen) sollen einen U-Wert von 0,80 nicht berschreiten, bei g-Werten um 50 %.
Luftdichtigkeit des Gebudes
Die Leckage durch unkontrollierte Fugen muss kleiner als 0,6 Hausvolumen pro Stunde sein (n50 < 0,6 h–1).
Passive Vorerwrmung der Frischluft
Die Frischluft kann ber einen Erdreichwrmetauscher in das Haus gefhrt werden; selbst an kalten Wintertagen wird die Luft so bis auf eine Temperatur von ber 5 C vorerwrmt.
Hochwirksame Rckgewinnung der Wrme aus der Abluft mit einem Gegenstromwrmetauscher
An die Frischluft wird der grçßte Teil der Wrme aus der Abluft wieder zurckgetauscht (Wrmerckgewinnungsgrad ber 80 %).
Erwrmung des Brauchwassers mit teilweise regenerativen Energien
Mit Solarkollektoren oder auch mit Wrmepumpen wird die Energie fr die Warmwasserversorgung gewonnen.
Energiespargerte fr den Haushalt
Khlschrank, Herd, Tiefkhltruhe, Lampen, Waschmaschine usw. als hocheffiziente Stromspargerte sind ein unverzichtbarer Bestandteil fr ein Passivhaus.
620
D Bauphysik
von wesentlicher Bedeutung. Raumlufttemperatur und Temperatur der Bauteiloberflchen im Raum kçnnen sich hinsichtlich der Behaglichkeit in gewissen Grenzen gegenseitig ergnzen.
2.2
Rechnerische Festsetzungen
Das Passivhaus ist ein Gebude, dessen Jahresheizwrmebedarf 15 kWh/(m2a) (entspricht etwa 1,5 Liter Heizçl pro m2 und Jahr) und dessen Primrenergiekennwert fr Restheizung, Warmwasserbereitung, Lftung und Haushaltsstrom 120 kWh/(m2a) nicht berschreitet. Der Infiltrationsluftwechsel durch Undichtigkeiten in der Gebudehlle ist auf 0,6 h-1 begrenzt. Diese Kennwerte werden mit dem Passivhausberechnungsprogramm PHPP allgemein anerkannt nachgewiesen. Der Primrenergiekennwert bercksichtigt, dass jede direktelektrisch erzeugte Kilowattstunde mit dem Faktor 2,7 in die Primrenergiebilanz eingeht. Der niedrige Energiebedarf ist auf den Verzicht eines aktiven Heizsystems im Zusammenspiel mit einer optimierten und energiesparenden Beleuchtungstechnik zurckzufhren. Auch der Hilfsstrombedarf fr die Lftungsanlage und sonstige Anwendungen fließt zu einem geringeren Teil mit ein. Insbesondere die Bercksichtigung der bençtigten Energie zur Khlung eines Gebudes ist wichtig, um eine klimarelevante Aussage zur Gesamt-CO2-Emissionsbilanz des Gebudes machen zu kçnnen.
2.3
Berechnungsverfahren
Die Kennwerte, die als mindestens einzuhaltende Grenzwerte fr die anerkannte Bezeichnung Passivhaus festgesetzt sind, werden nach dem Berechnungsverfahren PHPP (Passivhaus Projektierungs Paket) des Passivhaus-Instituts Darmstadt ermittelt. Die derzeit gltige Version des Programms ist das PHPP 2007, das im Juni 2007 erschienen ist. Genau wie die Berechnungen nach der EnEV 2007 [1] sttzt sich das PHPP bezglich der Rechenverfahren und der Vorgehensweise, aber auch bezglich der ausgegebenen Kennwerte und Bezugsgrçßen auf Festlegungen der DIN. Wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Berechnungsverfahren und damit urschlich fr Abweichungen in den Berechnungsergebnissen sind die Annahmen der Randbezugsgrçßen: Whrend die EnEV vornehmlich darauf abzielt, vergleichbare Werte fr Gebude untereinander zu erhalten und Standardwerte nach dem derzeitigen
Stand der Technik verwendet, greift das PHPP auf Randbezugsgrçßen zurck, die aus validierten Daten bereits gebauter Passivhuser stammen und die Spitze im Stand der Technik bercksichtigen. Es ist allerdings zu beobachten, dass sich beide Rechenverfahren insgesamt sukzessive annhern: Mit steigender Komplexitt und sich der energetischen Qualitt des Passivhausstandards anpassender Realitt auf Seiten der EnEV und Weiterentwicklung der Eingabemçglichkeiten auf Seiten des PHPP, werden einmal gewonnene Ergebnisse zunehmend besser vergleichbar. Es ist zu erwarten, dass sich diese Unterschiede weiter reduzieren werden und mittelfristig ein Berechnungsverfahren fr den Nachweis zur Verfgung stehen wird, das sowohl gesetzlich anerkannt als auch fr Passivhuser geeignet ist.
2.4
Validierung
Die langjhrigen Messungen im ersten Passivhaus Deutschlands in Darmstadt-Kranichstein belegen es: selbst im Jahrhundertwinter 1996/97 mit Tagesmitteltemperaturen von bis zu –14 C war die bençtigte Heizleistung in den vier Wohnungen so gering, dass man einen Raum mit 20 m2 Wohnflche mit zwei Standard-75-Watt-Glhlampen htte heizen kçnnen. Dabei lagen die Raumlufttemperaturen in dem Vierfamilienhaus tagsber stndig ber 20 C. Mit 10.000 gebauten Wohneinheiten in Deutschland ist das Passivhaus der am weitesten verbreitete Baustandard mit sehr hoher Energieeffizienz. In zahlreichen Messungen wurde besttigt, dass der Heizwrmebedarf von Passivhusern tatschlich ber 80 % niedriger ist als bei vergleichbaren Neubauten. Der hohe Wohnkomfort im Passivhaus ist fr die Bewohner ebenso erfreulich wie die vernachlssigbaren Heizkosten. Das Passivhaus-Konzept beschrnkt sich nicht auf Wohngebude: Bros, Kindergrten, Schulen und Turnhallen haben sich auch schon als Passivhuser bewhrt. Darber hinaus eignen sich Passivhauskomponenten auch fr die Modernisierung von Altbauten. So kçnnen nun auch Altbauten zu sehr energieeffizienten Gebuden saniert werden. Dieser gewaltige Schritt ist nur mit Passivhaus-Know-how und Passivhausprodukten aus dem Neubaubereich mçglich. Diese Innovationen – meist aus dem Bereich der klein- und mittelstndigen Wirtschaft – finden jetzt Eingang in die Altbausanierung. Das Potenzial von Wohnquartieren, die sich mit berschaubaren Zusatzinvestitionen
II Passivhausbau mit Mauerwerk
von rund 150,00 Euro pro m2 sanieren lassen, ist riesig und es lohnt sich wirtschaftlich bereits heute. Nebeneffekte sind zudem ein deutlich hçherer Wohnkomfort fr die Bewohner, eine Wertsteigerung der zuknftig bauschadensfreien Immobilie fr den Investor und die dringend notwendige CO2-Einsparung fr die Umwelt. Der Weg zur klimarelevanten Brennstoffreduzierung im Bereich der Gebudebeheizung kann bei der niedrigen Neubaurate in Deutschland nur ber die energetisch hochwertige Altbausanierung beschritten und gewonnen werden. Der Altbau gewinnt also mehrfach: an Wert und Komfort und das Rennen um die Verringerung des CO2-Ausstoßes.
3
Gebudehlle
Um Transmissionswrmeverluste auf ein Minimum zu begrenzen, bençtigt ein Passivhaus eine hochgedmmte Gebudehlle. Wrmebrcken mssen vermieden werden. Wrmedurchgangskoeffizienten opaker Bauteile wie Wand-, Dachund Fußbodenkonstruktionen von < 0,15 W/(m2K) sind anzustreben. Dabei ist es prinzipiell egal, ob die Bauteile in Massiv- oder Leichtbauweise erstellt werden. Die U-Werte lassen sich mit vielen unterschiedlichen Aufbauten erreichen. Der Massivbau hat jedoch teilweise Vorteile in der Ausfhrung und beim sommerlichen Wrmeschutz, auf die in den folgenden Abschnitten noch eingegangen wird. Mittlerweile gibt es im Massivbau Entwicklungen fr Mauersteine mit integrierter Dmmung,
um so auch bei hohen energetischen Anforderungen einen einschaligen Wandaufbau zu ermçglichen. Diese Steine erreichen eine Wrmeleitfhigkeit von 0,08 W/mK und damit unverputzt einen U-Wert von ca. 0,18 W/(m2K). Die energetischen Werte sind damit schlechter als bei vergleichbar dicken mehrschichtigen Wandaufbauten, allerdings wird ein zustzlicher Arbeitsgang, der beispielsweise zum Aufbringen eines Wrmedmmverbundsystems mit Armierung erforderlich wre, eingespart. Zum Vergleich: Eine ebenfalls unverputzte 17,5 cm dicke Mauerwerkswand mit 26 cm Dmmung WLG 035 erreicht einen U-Wert von ca. 0,13 W/(m2K). Das Gebude bzw. die Gebudehlle ist windund luftdicht zu erstellen, damit die Infiltrationsund Lftungswrmeverluste so gering wie mçglich gehalten werden kçnnen. Dies lsst sich bei Mauerwerkswnden, die von innen verputzt werden, dadurch realisieren, dass der Innenputz bis auf die Rohdecke ausgefhrt wird. Der Putz selbst bildet die luftdichte Ebene. Eine zustzliche Folie in der Flche wie im Holzbau ist nicht erforderlich. Lediglich an Anschlusspunkten, beispielsweise dem Anschluss eines Fensters, werden luftdichte Folien vom Fenster auf das Mauerwerk gefhrt und eingeputzt. Die Luftwechselrate durch Undichtigkeiten in der Hlle darf bei Passivhusern bei einem Differenzdruck von 50 Pa 0,6 h-1 nicht berschreiten.
3.1
Passivhausfenster
Passivhausfenster mit 3-Scheiben-Verglasung und gedmmten Rahmen, auch Superfenster genannt, mssen einen hohen Wrmeschutz aufweisen und gleichzeitig gengend Energie der Sonnenstrahlung einfangen. Gefordert wird als Passivhauskriterium fr das gesamte Fenster ein Wrmedurchgangskoeffizient nicht grçßer als 0,8 W/(m2K) bei einer Verglasung mit Ug = 0,7 W/(m2K). Zudem gilt fr die Verglasung als Behaglichkeitskriterium ein Wrmedurchgangskoeffizient nicht grçßer als 0,8 W/(m2K) und als Energiekriterium ein Wrmedurchgangskoeffizient Ug – (1,6 · Gesamtenergiedurchlassgrad) < 0.
3.2
Bild 2. Mauerwerkswand mit Dmmung fr Passivhausstandard
621
Wrmebrcken
Der Einfluss von Wrmebrcken auf die gesamten Transmissionswrmeverluste kann erheblich sein, daher ist es bei der Planung von Passivhusern erforderlich, diesen zustzlichen Wrmeverlust durch Wrmebrcken weitestgehend zu re-
622
D Bauphysik
duzieren, um den angestrebten niedrigen Jahresheizwrmebedarf auch tatschlich zu erreichen. Die Wrmeverluste von Wrmebrcken werden mithilfe von Wrmebrckenverlustkoeffizienten, auch psi-Werte genannt, beschrieben. Diese Werte sind Korrekturfaktoren bezogen auf die zugrunde liegende Konstruktion. Ihre absolute Grçße lsst daher noch keinen Rckschluss auf die Qualitt der Wrmedmmung zu. Wrmebrckeneffekte werden erst bei einer hoch wrmegedmmten Gebudehlle wirklich relevant: Ein ungedmmtes Gebude besteht quasi nur aus Wrmebrcken, der psi-Wert als Korrekturfaktor wre demnach gleich null. Passivhuser sollten nach Mçglichkeit bilanziell wrmebrckenfrei konstruiert werden, welches durch die Begrenzung des psi-Wertes auf maximal 0,01 W/(m2K) erreicht werden kann. Wrmebrckeneffekte treten beispielsweise auf, wenn die Bodenplatte eines nicht unterkellerten Gebudes auf der Rohdecke unter dem Estrich gedmmt wird. Die Mauerwerkswand, die auf der Rohdecke steht, verhindert eine durchgehende Dmmebene. Hier bietet es sich an, den Kimmstein in einem Material mit geringerer Wrmeleitfhigkeit auszufhren, um den Wrmebrckeneffekt zu minimieren. Der gleiche Effekt tritt bei einer unterseitig gedmmten Kellerdecke zu einem unbeheizten Keller auf. Hier sollte der oberste Stein der Kellerwnde mit geringerer Wrmeleitfhigkeit ausgefhrt werden. Eine Al-
Bild 3. Wrmebrckenberechnung mit Darstellung des Temperaturverlaufs im Sockel
ternative zur Dmmung auf der Rohdecke ist bei nicht unterkellerten Gebuden bzw. bei Gebuden mit beheiztem Keller die Dmmung der Bodenplatte von unten sowie der Wnde im Erdreich von außen mit einer Perimeterdmmung, die bis auf die Dmmung der Bodenplatte gefhrt wird. Ein Beispiel fr eine Dmmung der Bodenplatte mit Schaumglasschotter, bei dem auf die Frostschrze verzichtet werden konnte, ist in Bild 3 dargestellt. In diesem Beispiel wurde eine 30 cm dicke Schicht aus Schaumglasschotter unter der Sohlplatte mit einer 12 cm dicken Dmmung auf der Sohlplatte kombiniert. Rechnerisch ergibt sich ein psi-Wert von –0,016 W/mK.
3.3
Sommerlicher Wrmeschutz
Passivhuser zeichnen sich durch einen hohen winterlichen Komfort aus. Nutzer von Passivhusern haben aber mit Recht den Anspruch, sich auch im Sommer wohl zu fhlen. Angenehme Temperaturen sind in Passivhusern keineswegs schwerer zu erreichen als in anderen Gebuden. Im Gegenteil – die gute Dmmung erleichtert es, das Gebude im Sommer khl zu halten. Die sommerliche Innentemperatur hngt aber sehr viel strker als der Jahresheizwrmebedarf von Einflssen wie Fenstergrçße, Orientierung, Verschattung, Lftung, inneren Wrmequellen und vor allem der Klimaregion ab. Die Mçglichkeiten, durch vorausschauende Planung ein angenehmes Sommerklima zu realisieren, sollten daher frhzeitig genutzt werden. Insbesondere eine außenliegende Verschattung fr große sd- und westorientierte Fenster sollte in der Planung bercksichtigt werden. Die Außentemperatur im Sommer erreicht ihren Hçchstwert blicherweise in den Nachmittagsstunden, whrend in der zweiten Nachthlfte die niedrigsten Temperaturen gemessen werden kçnnen. Abhngig von der Speichermasse der Bauteile folgt die Innenraumtemperatur dieser Entwicklung phasenverschoben. Whrend die Phasenverschiebung bei leichten Bauteilen nur eine sehr kurze Zeitverzçgerung ausmacht, kann bei massiven Wnden und Decken die Temperaturspitze bis in die Nacht verschoben werden. Dies hat den Vorteil, dass die Rume in den heißen Nachmittagsstunden nicht zustzlich aufgeheizt werden. Wird die Wrme im Mauerwerk oder Beton gespeichert und erst nachts an die Rume abgegeben, kann ber eine effektive Nachtlftung, die auch in Bro- und anderen Nichtwohngebuden im Passivhausstandard durch die Lf-
II Passivhausbau mit Mauerwerk
623
Bild 4. Passivhaus in Massivbauweise im Rohbau
tungsanlage unproblematisch zu realisieren ist, die berschssige Wrme nach draußen abgefhrt werden. Wird die Lftungsanlage im Sommer beispielsweise in Wohngebuden nicht betrieben, kann wie in jedem konventionellen Gebude eine Nachtlftung ber die Fenster erfolgen.
4
Gebude von vornherein vermieden. Feinfilter sorgen dafr, dass die Rohre sauber bleiben. Fenster in Passivhusern kçnnen natrlich geçffnet werden, was aber in der Heizperiode nicht erfolgen sollte, um die Effektivitt der Wrmerckgewinnung nicht zu umgehen. Im Sommer kann der Bewohner ohne Einfluss auf das Energiekonzept der Passivhuser die Fenster und Tren nach belieben çffnen.
Gebudetechnik
Eine sprbar verbesserte Luftqualitt in allen Rumen bietet die Komfortlftung im Passivhaus. 25 bis 30 m3 Frischluft pro Stunde und Person sind im Wohnbereich fr eine gute Luftqualitt erforderlich. In Wohnungen fr 3 bis 5 Personen kommt man so im Normalzustand zu Frischluftvolumenstrçmen von 90 bis 150 m3/h. Eine kontinuierliche Durchstrçmung ist wichtig, sie garantiert auch die dauerhafte Entfeuchtung. Die Komfortlftung im Passivhaus kann nur mit einer hocheffizienten Wrmerckgewinnung funktionieren: Etwa 80 % ihrer Wrme muss die Abluft im Wrmetauscher an die Zuluft weitergeben. Das bedeutet im Winter, dass die 20 C warme Abluft die kalte Frischluft bereits ohne zustzlichen Einsatz von Heizenergie auf ca. 16 C erwrmt. Die frische Luft strçmt in die Wohn-, Ess-, Kinder-, Schlaf- und Arbeitszimmer ein, aus dem Bad, der Kche und dem WC wird die verbrauchte Luft abgesaugt. berstrçmçffnungen an den Tren oder in Wnden sorgen dafr, dass auch bei geschlossenen Innentren die Luft ungehindert strçmen kann. So wird eine problematische Ausbreitung von Gerchen und Schadstoffen im
4.1
Begrenzung der Lftungswrmeverluste durch die Wrmerckgewinnung
Im Passivhaus sorgt eine kontrollierte Wohnungslftung ber eine Lftungsanlage mit Wrmerckgewinnung bei geschlossenen Tren und Fenstern fr den gewnschten Luftaustausch. Die Wrmerckgewinnung entzieht der verbrauchten Luft ber einen Gegenstromwrmetauscher mehr als 80 % der Wrme und fhrt sie der frischen Außenluft wieder zu. Ohne einen hocheffizienten Wrmetauscher, die es in grundstzlich verschiedenen Bauweisen und Funktionsprinzipien gibt, je nach Einsatzort und bençtigtem Volumenstrom, ist eine Umsetzung des Passivhausstandards nicht mçglich. Der Wrmetauscher und die Fokussierung auf seinen Gesamtenergiebertragungsgrad stellt somit die eigentliche Neuerung im energetischen Konzept dar.
4.2
Luftdichtheit
Da die Wrmerckgewinnung aus der verbrauchten Luft durch die Lftungsanlage im Passivhaus
624
D Bauphysik
unverzichtbar ist, muss durch eine sehr gute Luftdichtheit der Gebudehlle gewhrleistet werden, dass nur ein sehr geringer Teil des Luftwechsels unkontrollierbar ber Fugen in der Gebudehlle erfolgt (Infiltrationsluftwechsel). Die durchgefhrte Luftdichtheitsmessung („Blower Door“) bei einem Unter- und berdruck von 50 Pa nach DIN 4108-7 und DIN EN 13829 darf bei Passivhusern eine Luftwechselrate n50 = 0,60 h–1 (0,6-facher Luftwechsel pro Stunde) nicht berschreiten.
4.3
Erdreichwrmebertrager
Um die Effizienz der Wrmerckgewinnung der Lftungsanlage zu erhçhen, kann im Passivhaus optional zustzlich ein Erdreichwrmebertrager bzw. Erdreichwrmetauscher eingesetzt werden. Erdreichwrmebertrager werden in Kombination mit der Lftungsanlage betrieben und kçnnen nach Mçglichkeit in der vorhandenen Baugrube in 1,8 bis 2,0 m Tiefe z. B. aus KG-Rohren eingebaut werden. Auch wassergefhrte Erdreichwrmebertrager kommen neuerdings vermehrt zum Einsatz. Die fr die Lftungsanlage bençtigte Außenluft wird durch den Erdreich-Luft-Wrmetauscher gefhrt. Da die Erdreichtemperatur in ca. 1 m Tiefe im Winter die Frostgrenze nicht unterschreitet und im Sommer zwischen 10 und 20 C bleibt, kann die Temperaturdifferenz zwischen Erdreich und Außenluft (bis zu 25 K) sehr wirtschaftlich zur Vorwrmung bzw. Vorkhlung der Außenluft genutzt werden. Luftvorwrmung im Winter: Bei einer Verlegetiefe von 2,0 m und ausreichender Lnge ermçglicht der Erdreichwrmebertrager z. B. bei –15 C Außentemperatur die energiesparende Vorerwrmung der Außenluft auf ca. +1 C. Diese Kennwerte sind jedoch stark vom Luftvolumenstrom, der Verlegetiefe und den Bodenbeschaffenheiten abhngig. Khleffekt im Sommer: Bei einem vergleichbaren Aufbau ermçglicht der Erdreichwrmebertrager z. B. bei +30 C Außentemperatur die Abkhlung der Außenluft auf ca. +17 C. Mit steigender Effizienz des Lftungswrmetauschers ist der Vorteil eines zustzlichen Erdreichwrmebertrager vor allem im Khleffekt zu sehen. Er bietet die Mçglichkeit, kostengnstig und vor allem ohne den Einsatz von erheblichen Mengen Primrenergie, blicherweise in der Form von elektrischem Strom, eine Grundkhlleistung bereitzustellen.
4.4
Khlung
Eine aktive Khlung von Passivwohnhusern ist aufgrund der hoch gedmmten Gebudehlle bei Wohnnutzung in der Regel nicht notwendig. ußere Einflsse werden soweit abgeschirmt, dass im Innenraum stets ein behagliches Klima erhalten bleibt. Eine zustzliche aktive Khlung z. B. ber einen Erdreichwrmetauscher oder weitergehende Klteanlagen wird erst bei erheblich steigenden internen Wrmelasten, wie sie z. B. bei Brogebuden oder Verkaufsrumen entstehen, nçtig. Unter Annahme solcher speziellen Nutzungsprofile, in die Faktoren wie innere Wrmequellen, Beleuchtung, Nutzungsdauer, angestrebte Innentemperatur und weitere relevante Grçßen einfließen, wird das vom Wohnungsbau bernommene Passivhauskonzept sinngemß modifiziert und an die neuen Randbedingungen angepasst. Ziel ist immer, mit dem geringst mçglichen Einsatz an Energie das angestrebte Innenraumklima zu erreichen. Das Haus sollte dies weitestgehend passiv schaffen.
4.5
Restheizung
Der im Passivhaus bençtigte sehr geringe Heizwrmebedarf von unter 15 kWh/(m2a) und die ohnehin hohen Innenoberflchentemperaturen aller Außenbauteile erlauben die Restwrmeerzeugung und -bertragung durch unterschiedliche Konzepte: • Eine Zuluftheizung, die ber die sowieso vorhandene Lftungsanlage mit Nachheizregister betrieben wird, stellt in der Regel die Grundheizung dar und kann aufgrund von Begrenzungen im energetisch wirtschaftlichen Luftwechsel und der Einstrçmtemperatur eine maximale Raumheizlast von ca. 10 W/m2 Nutzflche abdecken. Alle darber hinausgehenden Raumheizlasten sowie besondere Steuerungsmçglichkeiten kçnnen am besten durch die Kombination mit einem weiteren Wrmebertragungskonzept erzielt werden. • Die klassische Radiatorenheizung, die allerdings nicht vor den Fenstern angeordnet werden muss. • Konvektoren, die ebenfalls nicht vor den Fenstern angeordnet werden mssen. • Eine Ofenheizung, die zentral im Erdgeschoss aufgestellt die gesamte Versorgung des Hauses bernehmen kann. Beim Einsatz einer Ofenheizung in Verbindung mit einer Lftungsanlage muss gewhrleistet sein, dass der Ofen raumluftunabhngig arbeitet.
II Passivhausbau mit Mauerwerk
4.6
Warmwasserbereitung
Die Anforderungen an die Warmwasserbereitung sind im Passivhaus nicht anders als bei gewçhnlichen Gebuden. Der durchschnittliche Warmwasserbedarf liegt laut Untersuchungen im Wohnbereich bei ungefhr 25 Liter auf 60 C erwrmtem Trinkwarmwasser, das aber sehr stark von dem Nutzerverhalten und den Komforterwartungen der Bewohner abhngt. Im Passivhaus ist der Energiebedarf fr die Bereitstellung von Trinkwarmwasser im Wohnbereich die hçchste verbliebene Energieanforderung, fr die eine ganzjhrige Wrmebereitstellung erforderlich ist. Durch den Einsatz einer thermischen Solaranlage zur Untersttzung der Trinkwarmwasserbereitung kann bis zu 65 % des Jahresbedarfs durch die erneuerbare und kostenlose Energiequelle Sonne bereitgestellt werden.
5
Handels- und Gesundheitszentrum in Hannover
Der Passivhausstandard wurde im Wohnungsbau 1991 erstmalig umgesetzt. Das nachfolgende Beispiel fr ein Handels- und Gesundheitszentrum, das durch den Autor in der energetischen Umsetzung begleitet wurde, zeigt, dass neben dem EFH mittlerweile vielfltige Typen von çffentlichen und gewerblichen Gebuden im Passivhausstandard umgesetzt werden. In Hannover hat 2006/07 die Mutschler GmbH aus Ulm ein Bro- und Geschftshaus mit ber
Bild 5. Innenhof mit REWE- und dm-Markt
625
8000 m2 Energiebezugsflche im Passivhausstandard realisiert. Die Entwurfsleistung bernahm das Bro A3Architektur Uwe Pielhop aus Hannover /Langenhagen. Das Energiekonzept fr den Passivhaustandard einschließlich Berechnung sowie die Ausfhrung der Heizungs- und Lftungstechnik erstellte das Architektur- und TGA-Bro Carsten Grobe Passivhaus (www.passivhaus.de).
5.1
Entwurf im Passivhausstandard
Das Gebude besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, die ausgehend vom Eingangsbereich im Winkel von ca. 90 an einer Straßenkreuzung liegen. Auf dem sich ergebenden Innenhof sind Parkflchen fr Besucher vorhanden. Optisch sollte ein Gebudeteil eine Putzfassade erhalten, der zweite Teil Sichtmauerwerk. Das Sichtmauerwerk stellte die Planer vor eine besondere Herausforderung, da gleichzeitig die Dmmstrken fr den Passivhausstandard eingehalten werden sollten. Eine Passage im EG verbindet den çffentlichen Raum mit dem Innenhof und bietet geschtzte Zugnge zu den Ladengeschften. Die Passage wurde erst im Laufe der energetischen Optimierung aufgrund der Verringerung des A/V-Verhltnisses beidseitig mit verglasten Elementen geschlossen. Dies war nicht teurer als die Passagenfassade auf ein Passivhausniveau zu dmmen. Das Erdgeschoss wird von einem Supermarkt und einer Drogerie dominiert. Zustzlich befinden sich mehrere kleine Lden an der Passage. In den Obergeschossen sind Praxen aus dem Gesundheitswesen und Sport- und Fitnessangebote untergebracht.
626
D Bauphysik
Bild 6. Lageplan des Gebudes mit ca. 8000 m2 Energiebezugsflche
5.2
Vorteile eines Stadtteilcenters, errichtet im Passivhausstandard
Der Neubau eines Stadtteilcenters mit Supermarkt, Shops, Arztpraxen, Fitnesscenter und Broflchen kann hinsichtlich der energetischen und wirtschaftlichen Anforderungen der Baukonstruktion und der technischen Anlagen im Passivhausstandard geplant und realisiert werden. Auch eine Grçße der nutzbaren Flche von mehr als 8000 m2 ist kein Hindernis, im Gegenteil: Grundstzlich sind grçßere Gebude durch ihre bessere Kompaktheit erheblich wirtschaftlicher im Passivhausstandard zu planen als Einfamilienhuser. Es ergeben sich folgende Vorteile: • erhebliche Energie- und Nebenkosteneinsparungen, • Schaffung von Unabhngigkeit in Bezug auf fossile Energietrger, • erhçhter Imagegewinn durch aktiven Umweltschutz, • bessere Luftqualitt durch mçgliche CO2- und Feuchtesteuerung, • unbelastetes Wohnen und Arbeiten fr Allergiker durch hochwertige Luftfilter, • keine Wrmebrcken, demnach keinen Feuchte- und Schimmelbefall, • geringe Temperaturschwankungen im Sommer wie auch im Winter, • durch hohen Dmmstandard berhitzungsreduzierung im Sommer,
• Khlung des Gebudes im Sommer durch einfache Technik mçglich, • keine Zugerscheinungen durch offen stehende Fenster, • keine Staubumwirbelung durch Radiatoren, • Vermeidung von Lrmbelastung durch geschlossene Fenster, • allgemein verbesserter Schallschutz der Gebudehlle, • Erhçhung der Oberflchentemperaturen (hçhere Behaglichkeit), • erhçhte Arbeitsleistung durch gleichbleibendes Klima, • hçherer Werterhalt, • hçherer Vermietungsgrad, kein Leerstand.
5.3
Wirtschaftlichkeit durch den Passivhausstandard
Die Mehrkosten fr den Passivhausstandard resultieren im Wesentlichen aus dem erhçhten Materialaufwand fr Dmmung, Fenster und der hochwertigeren Gebudetechnik. Diese Mehrkosten werden investiert in die Qualitt und Langlebigkeit des Gebudes und in seine Bauschadensfreiheit und Nachhaltigkeit. Es ist zu erwarten, dass ein Gebude, welches heute im Passivhausstandard gebaut wird, auch in Jahrzehnten noch ber dem durchschnittlichen Baustandard liegen wird. In Anbetracht der Gewissheit steigender Energiepreise fr alle Energietrger (besonders jngste
II Passivhausbau mit Mauerwerk
Entwicklungen nach Naturkatastrophen haben das gezeigt) ist besonders der Punkt der Nachhaltigkeit eines Passivhauses relevant. Um jedoch eine umfassende Aussage ber die Wirtschaftlichkeit zu machen, ist es notwendig, auch Nebenkosten und Finanzierungskosten durch Anschaffungen und Re-Investitionen zu bercksichtigen. Es ist kurzsichtig, bei der Berechnung der Objektkosten lediglich Investitionskosten zu bercksichtigen, die fr die Erstellung des Gebudes nçtig sind. Es gilt eine Flle von Faktoren bei der langfristigen Betrachtung und Bewertung zu bercksichtigen: • Energieverbrauch, • Lebensdauer der Komponenten (Haustechnik, Bauteile), • Energiebedarf fr den Hilfsstrom, • Nebenkosten und Grundgebhren, • Re-Investitionskosten, • Fçrdermittel, • Energiekostensteigerung. Vergleicht man ein Referenz-Brogebude nach EnEV [1] mit Khlfunktion mit einem „gekhlten Passivhausstandard“, so ergeben sich lediglich Mehrkosten von 3 bis 4 % statt der zu erwartenden 8 bis 10 %, die bei kleinerer Wohnbebauung anfallen. Dieses basiert auf der Tatsache, dass das Handels- und Gesundheitszentrum im Passivhausstandard nur noch ca. 1/5 der Heizenergie gegenber einem herkçmmlichen Gebude nach EnEV bençtigt. Eine Radiatorenheizung kann entfallen, denn die Grundlftung reicht, um die Heizwrme ber die hochwertige kontrollierte Be- und Entlftung sicherzustellen.
Bild 7. Eingangsbereich der Passage
5.4
627
Planungskonzept fr die Umsetzung als Passivhaus
Es sind differenzierte Betrachtungen fr die einzelnen Gebudeteile in die Planung eingeflossen: Der REWE Markt im Gebudeteil 1 ist von der Haustechnik – also Lften, Heizen und Khlen – vom brigen Gebude losgelçst zu betrachten. Der Betreiber, die REWE Gruppe Deutschland, hat Standardanforderungen bezglich Qualitt und Ausstattung fr seine Mrkte festgelegt. Die energetische Optimierung bezieht sich hauptschlich auf die Integration der internen Wrmegewinne in die Gesamtbilanz und die Dmmung der Gebudehlle. Die Lftungs-, Heiz- und Khltechnik sieht bereits in den neuen Standardanforderungen eine Anlage mit Wrmerckgewinnung vor, sodass an dieser Stelle nur noch mit effizienteren Komponenten gearbeitet werden muss. hnliche Anforderungen stellt der dm Markt im Gebudeteil 2. Hier ist jedoch die anlagentechnische Ausstattung einfacher, da nicht mit den gleichen internen Gewinnen wie im REWE Markt gerechnet werden muss. Fr die Shops und Bar wird aufgrund ihrer Nutzung durch den lngeren Aufenthalt von Menschen auch das Behaglichkeitskriterium wieder wichtiger. Die Obergeschosse mit den Arztpraxen und dem Fitnesscenter kçnnen energetisch gesehen wie Brorume betrachtet werden. Neben der Heizkostenersparnis spielt die Luftqualitt und die gute Dmmwirkung der Gebudehlle die entscheidende Rolle fr die Behaglichkeit der Menschen im Inneren.
5.5
Energetische Optimierung des REWE Markts
Bei dem energetischen Konzept des Passivhausstandards bez. eines Einkaufmarkts ergeben sich zum herkçmmlichen Passivhausstandard im Wohnbereich vernderte Grundannahmen fr die Auslegung der Berechnung. Die energetischen Berechnungen nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) kommen aus dem Wohnungsbau und basieren auf der Grundlage, dass alle Wand-, Fenster- und Deckenoberflchentemperaturen so hoch sind, dass mit einer einfachen Luftheizung ein sehr hoher Komfort- und Behaglichkeitsgewinn der Nutzer gegeben ist. Diese hohe Behaglichkeitsanforderung ist bei einem Einkaufsmarkt außer im Kassenbereich, wo sich Personen stndig aufhalten, nicht gegeben. Zudem entsteht durch stndige knstliche Beleuchtung wegen meist geringer Fensterflchen sowieso eine wesentlich hç-
628
D Bauphysik 1. Mauerwerk gem. Statik, KS o. Porenton fr G1 2. WDVS, aus Schallschutzgrnden elastif. Dmmung, WLG 035 3. Perimeterdmmung WLG 035 mit Sockelputz lt. Hersteller fr Spritzwasserbereich 4. horizontale Sperrung nach DIN 18195 5. Wrmedmm-Kimmstein lt. Statik 6. Innenputz bis auf Bodenplatte ausfhren 7. Fußbodenaufbau gem. Ausschreibung 8. Stb.-Sohle lt. Statik mit horizontaler Sperrung b. a. Vorderkante Fund., berstand Bodenplatte gemß Statik 9. Folie als Trennlage 10. Schttdmmung Misapor Schaumglas Schotter WLG 080 o. glw. 11. Tropfkante, eingeputzt 12. Spritzschutzstreifen aus Kies 16/32 13. Perimeterdmmung XPS 16 cm WLG 035 14. vertikale Abdichtung bis auf Vorderseite des Fundaments ziehen 15. Geotextil 16. horiz. Schttung aus Schaumglas Schotter mind. 0,7 m ber Vorderkante Fundament
Bild 8. Detail Schaumglasschotter
here innere Wrmelast. Hinzu kommen noch die heutzutage generell eingebauten steckerfertigen Truhen mit einer Wrmeabstrahlung von knapp 30 C an der Außenoberflche. Durch diese Faktoren reduziert sich der Heizwrmebedarf generell gegenber dem Wohnungsbau. Als weitere Besonderheit von Einkaufsmrkten ist zu beachten, dass die meisten Mrkte einen
schwimmenden Estrich wegen hoher punktueller Einzellasten nicht zulassen. Hier wre lediglich eine Dmmung unterhalb der Sohlplatte mçglich. Momentan gibt es aber keine flchendeckende Wrmedmmung als Perimeterdmmung, die mehrlagig eine Zulassung besitzt. Aus diesem sowie aus Kostengrnden wurde sich fr den Einsatz eines zu 98 % recycelten Schaumglasschotters aus Altglas entschieden.
5.5.1 Anforderungen an die Bodenplatte Die Bodenplatte grenzt bei diesem Bauvorhaben ausschließlich an Supermrkte, die Apotheke und an die kleineren Shops. Aus wirtschaftlichen Grnden ist die Bodenplatte nur in einem fr Passivhausmaßstbe geringen Standard gedmmt. Der U-Wert betrgt 0,260 W/(m2K).
5.5.2 Anforderungen an die Fenster
Bild 9. Dmmung der Bodenplatte mit Schaumglasschotter
Die gute Verglasung mit Ug = 0,5 W/(m2K) sowie einem g-Wert von 52 % garantiert eine Scheibenoberflchentemperaturen auf der Innenseite von max. 2 bis 3 C unter Raumtemperatur. Eine Ver-
II Passivhausbau mit Mauerwerk
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besserung der Wrmedurchgangskoeffizienten der Verglasung bringt zwar auch immer eine Verringerung der solaren Gewinne mit sich, wirkt sich aber bilanziell positiv aus. Hinzu kommt, dass auch Glasoberflchen auf der Innenseite nicht zu kalt werden drfen, da es bei diesem Gebude mit ca. 8000 m2 lediglich 2 Heizkçrper gibt. Deshalb ist eine hochwertige Verglasung bei diesem Objekt mit seinen relativ großen Fensterflchen insbesondere aus Komfortgrnden fr die Obergeschosse mit Arztpraxen und Fitnesscenter notwendig. Folgen einer schlechteren Verglasung wren Klteerscheinungen in der Nhe der Fenster und Zugerscheinungen im Raum. Fr eine Praxis- oder gar OP-Nutzung ist dieses in keinem Fall hinnehmbar, da zu erwarten ist, dass sich Menschen lngere Zeit dicht vor Fenstern aufhalten werden.
5.5.3 WDVS mit Klinkerriemchen Das gesamte Gebude wurde mit 26 cm Dmmstoff (WLG 032) gedmmt. Es wurde einlagig ohne Verdbelung gearbeitet. Um die Fenster ist im Bild 10 der Brandschutzstreifen aus nicht brennbarer Dmmung umlaufend zu sehen.
Bild 10. 26 cm WDVS ohne Armierungsschicht mit Brandschutzstreifen
Eine besondere Anforderung stellte der Wunsch des Architekten dar, einen der beiden Gebudeteile in Sichtmauerwerk auszufhren. Durch die hçheren Dmmstrken im Passivhausstandard
1. Mauerwerk gemß Statik 2. Wrmedmmung, elastifiziert (Schallschutz) WLG 035, im System mit Fassadenbekleidung 3. Klinkerriemchen auf Armierungsschicht, im System mit Wrmedmmung, Hçhe nach Vorgabe Bauleitung 4. nichtbrennbare Dmmung an Sturz und Leibung (MiWO DIN 4102-A), umlaufend mind. 20,0 cm 5. Innenputz auf Gittergewebe 6. Abklebung Luftdichtheit, eingeputzt 7. Fensterelement Thyssen Polymer, Uw = 0,9 W/(m2K) lt. PHPP, Befestigung durch Fensterkralle von innen 8. Anschluss Fensterelement ber angepresstes Kompriband, Fenstereinbau abschließend, Fuge mçglichst gering 9. Fhrungsschiene Raffstore auf Leibungsverkleidung geschraubt 10. Winkel als Unterkonstruktion fr Putztrgerplatte, Leibungsverkleidung und Fhrungsschiene 11. Sturz- und Leibungsverblendung, Stahlblech pulverbeschichtet, Klebeverbindung zu Putztrgerplatte oder glw. Unterkonstruktion nach Angabe Hersteller, Ansichtskante und Innenkante gefalzt um fensterumlaufend gleiche Ansicht zu erhalten, siehe Plan 132 12. Nach Angabe Hersteller: Ggf. Putztrgerplatte auf Armierungsschicht, auf Winkel (Pos. 10) geschraubt 13. Kompriband in Sichtfuge, ca. 1,0 cm ACHTUNG: Zustzliche Angaben des Fassadenherstellers bercksichtigen, Gewhrleistung ber Einzelzulassung und Detailfreigabe bernimmt Hersteller und GU
Bild 11. Detail Fensteranschluss an Riemchenfassade
630
D Bauphysik
Klinkerriemchen realisiert. Die Klinker wurden einzeln geschnitten und als dnne Riemchen mit 1,5 cm Dicke auf den Dmmstoff geklebt. Da eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Systems nur fr Dmmstoffplatten bis 20 cm Dicke vorliegt, beantragte die Firma alsecco fr die Anwendung des Systems an diesem Gebude (26 cm Dmmstoff) eine Zulassung im Einzelfall.
5.6
Bild 12. Aufkleben der Riemchen auf Dmmstoff
war eine konventionelle Ausfhrung mit Hintermauerwerk, Kerndmmung und Vormauerschale nicht einfach zu realisieren. Um zudem die Wanddicke nicht unnçtig zu erhçhen und den Wandaufbau vollstndig wrmebrckenfrei ausfhren zu kçnnen, wurde eine Ausfhrung mit
Sommerlicher Wrmeschutz
Die gewhlte massive Bauweise aus Beton und Mauerwerk innerhalb der warmen Hlle bietet eine große Speichermasse, um Temperaturschwankungen im Tagesverlauf aufzunehmen und zu speichern. In einzelnen, sdorientierten Rumen, Eckrumen und OPs kann eine sommerliche berhitzung dennoch auftreten, daher ist ein außen liegender verstellbarer Sonnenschutz vor den Sdfensterflchen notwendig gewesen. Die massiven Bauteile spielen eine entscheidende Rolle fr die Temperaturentwicklung im Sommer. Tagsber kçnnen sie berschssige Wrme aufnehmen. Nachts erfolgt eine Nachtauskhlung ber die Lftungsanlage. Dadurch wird die tagsber gespeicherte Wrme wieder an die Außenluft abgegeben. Nur so kçnnen massive Decken und Wnde am nchsten Tag wieder berschssige Wrme aufnehmen. Bei mehrtgigen Hitzeperioden kçnnen die Fenster tagsber geschlossen gehalten und die Lftungsanlage betrieben werden.
Bild 13. Fertiggestellte Fassade
II Passivhausbau mit Mauerwerk
5.7
Schallschutz
Das Gebude steht in unmittelbarer Nhe zu großen Hauptverkehrsstraßen sowie der Bundesbahn. Aus diesem Grund ist mit einer erhçhten Lrmbelastung zu rechnen. Ein Passivhaus bietet berdurchschnittlichen Schallschutz ohne zustzliche Maßnahmen. Die Dreischeibenverglasung mit umlaufender, doppelter Dichtung erreicht sehr gute Schallschutzwerte. Ein neu entwickeltes Wrmedmmverbundsystem mit elastifizierter Dmmung verbessert den Schallschutz je dicker die Dmmschicht ausgefhrt wird. Die grçßte Schallverminderung liegt aber in der Mçglichkeit, die Fenster im Sommer wie im Winter ganztgig geschlossen zu halten. Durch die Lftungsanlage werden die Nutzer nicht gezwungen, die Fenster zu çffnen, was mit einer extremen Lrmbelstigung gleichzusetzen wre.
5.8
Lftungsanlage
Der Lftungsanlage kommt in dem Bauvorhaben eine erhebliche Bedeutung zu. Da vom Einkaufsmarkt ber einen Asia-Grill bis hin zu den Arztpraxen sehr unterschiedliche Anforderungen an Luftaustausch und Einstellung der Temperatur zu bercksichtigen waren, wurde jeder Nutzungsbereich mit einer einzelnen Lftungsanlage versehen, sodass hier 21 Lftungsanlagen eingebaut wurden. Durch die hohe Anzahl der Einzelgerte war der Einsatz eines Erdreichwrmetauschers nicht rentabel, da die Energieverluste durch die Zuleitungen der einzelnen Gerte zu groß waren, unabhngig vom Kostenaufwand. Die Lftungswrmeverluste herkçmmlicher vergleichbarer Gebude machen ca. 40 % aller Wrmeverluste aus. Das ist ein großer Anteil. Entsprechend groß ist auch das Energie-Einsparpotenzial eines Gebudes, das konsequent ber eine Lftungsanlage mit ber 85 % Wrmerckgewinnung betrieben wird. Es ergeben sich dabei unterschiedliche Anforderungen an die Mrkte im Erdgeschoss, insbesondere den REWE Markt und die Arztpraxen in den Obergeschossen. Vor allem fr das Fitnesscenter ist eine Lftungsanlage unverzichtbar, um eine ausreichende Luftqualitt bei gleichzeitiger Vermeidung von Zugerscheinungen zu erreichen. Die gesamte Anlage kann durch ein Konzept der Zu- und Abluftverteilung mit einem niedrigen Luftwechsel betrieben werden. Zudem mssen aufgrund der hoch gedmmten Bauweise zu keinem Zeitpunkt extrem hohe Wrmelasten zur
631
Anfangsbeheizung transportiert werden. Passivhuser khlen selbst bei einem Ausfall der Beheizung erst nach mehreren Tagen geringfgig aus. Die Lftungsanlage ist mit moderner Steuerungstechnik ausgestattet, der optimale Komfort und die Luftmenge wird individuell eingestellt. Ein zu hoher Luftwechsel beinhaltet nicht nur zu hohe Energieverluste, sondern trocknet die Luft eher aus. Im REWE Markt im Erdgeschoss enthlt die Lftungsanlage bereits nach den Standardanforderungen eine Be- und Entlftung aller Flchen und eine Wrmerckgewinnung. Auch die Beheizung und Khlung ist vorgesehen und in das vom brigen Gebude autarke System integriert. Bei der Realisierung des Passivhausstandards wurden jedoch durch einen hoch effektiven Wrmetauscher und eine reduzierte Khllast Einsparungen erreicht.
5.9
Luftdichtheit
Durch eine Qualittssicherung whrend der gesamten Bauzeit konnten Fehler bereits frhzeitig erkannt und behoben werden. Es wurde ein abschließender Wert von n50 = 0,38/h fr das gesamte Gebude erreicht. Der n50-Wert von 0,38/h ist mit kleinen Wohngebuden nicht zu vergleichen. Sinnvollerweise sollte das Gebude in mçglichst großen Abschnitten gemessen werden. Dieses war aus bauzeitlicher Sicht jedoch nicht mçglich, sodass letztendlich das Gebude in acht einzelnen Zonen berprft wurde. Hierbei stellte sich die Problematik heraus, dass der Infiltrationsluftwechsel durch die Trennwnde und Decken der Nebennutzeinheiten in Bezug auf die Außenhllflche nicht exakt ermittelt werden konnte. Um dieses zu gewhrleisten msste z. B. bei einer in der Mitte liegenden Nutzeinheit mit 4 Blower-DoorMessgerten ein Gegendruck aufgebaut werden, um die Leckage zur Nebennutzeinheit auszugleichen. Dieses wrde im Normalfall in keinem wirtschaftlichen Verhltnis stehen. Ist aber zu erkennen, dass der gesamt gemittelte n50-Wert inkl. Nebenleckagen einen positiven gewnschten Wert erreicht, so ist der tatschliche Wert bezogen auf die Hllflche immer besser als die Summe der Einzelmessung.
5.10 Energetische Auswertung Der Jahresheizwrmebedarf fr das gesamte Gebude konnte durch die Ausfhrung der Passiv-
632
D Bauphysik
Tabelle 2. Berechnete Kennwerte: Handels- und Gesundheitszentrum in Hannover Ausfhrung EnEV Standard
Ausfhrung Passivhaus Standard
Energiekennwerte Heizwrme, max. 15
75 kWh/(m2a)
100 %
10 kWh/(m2a)
13 %
Drucktest, max. 0,6
1,5 1/h
100 %
0,4 1/h
27 %
Primrenergie, max. 120
105 kWh/(m2a)
100 %
61 kWh/(m2a)
Heizlast
31 W/m
2
100 %
2
9,7 W/m
58 % 31 %
Gebudekennwerte 7.001 m2
Energiebezugsflche
7.001 m2
WDVS an Außenluft
0,362 W/(m2K)
1.762 m2
0,129 W/(m2K)
1.762 m2
Klinkerfassade an Außenluft
0,413 W/(m2K)
1.188 m2
0,164 W/(m2K)
1.188 m2
Dach/Decken an Außenluft
0,236 W/(m2K)
3.396 m2
0,129 W/(m2K)
3.396 m2
Bodenplatte
0,296 W/(m2K)
3.387 m2
0,164 W/(m2K)
3.387 m2
Kompaktheit Gebudevolumen
0,32 1/m 35.756 m
3
Energieverlust Fensterelemente
100 % 100 %
0,31 1/m 36.589 m
3
Anteil
97 % 102 % Anteil
137.585 kWh/a
40 %
88.169 kWh/a
49 %
WDVS an Außenluft
49.770 kWh/a
14 %
17.744 kWh/a
10 %
Klinkerfassade an Außenluft
42.660 kWh/a
12 %
15.969 kWh/a
9 %
Dach/Decken an Außenluft
89.356 kWh/a
26 %
36.540 kWh/a
20 %
Bodenplatte
30.485 kWh/a
9 %
20.890 kWh/a
12 %
233.542 kWh/a
100 %
63.752 kWh/a
27 %
solare Wrmegewinne gesamt
69.841 kWh/a
100 %
55.672 kWh/a
80 %
interne Wrmequellen gesamt
123.700 kWh/a
100 %
123.700 kWh/a
100 %
Lftungswrmeverlust gesamt Energiegewinne
haus-Planung auf weniger als 20 % des Bedarfs nach EnEV-Projektierung reduziert werden. Ausgehend von der Referenzvariante mit einem Jahresheizwrmebedarf von ca. 75 kWh/(m2a) sinkt er auf 10 bis 15 kWh/(m2a).
6
Dreifeld-Sporthalle in Laatzen
Im Zuge der Erweiterung der Albert-EinsteinSchule in Laatzen ist im Frhjahr 2006 der Neubau der teilbaren Dreifeld-Sporthalle fertiggestellt worden. Der Albert-Einstein-Schule werden damit alle Mçglichkeiten eingerumt, die man heutzutage an modernen Sportunterricht
stellt, wie z. B. die parallele Nutzung durch mehrere Klassen, sowie durch den Vereinssport. Die Sporthalle fllt allein schon durch ihre Innenabmessungen auf: Sie ist ber 28 m breit und 45 m lang. Im First erreicht sie eine Hçhe von ber 11 m. Das Gebude hat eine Energiebezugsflche (beheizte Flche) von 1759 m2, ein umbautes Volumen von 15340 m3 und ein A/Ve-Verhltnis von 0,36. Diese Begleitung des Passivhausstandards in der Ausfhrung wurde durch das Architekturbro ART-plan, sowie das Architekturbro Grobe Passivhaus aus Hannover als Fachplaner fr die energetische Optimierung der Gebudehlle und TGA durchgefhrt.
II Passivhausbau mit Mauerwerk
633
Bild 14. Eingangsbereich der Sporthalle im Norden
6.1
Planung des Passivhausstandards
Die Wechselwirkungen zwischen Komponenten machen eine integrale Planung notwendig, mit welcher der Passivhausstandard erst erreicht werden kann. Dieser Grundsatz ußert sich z. B. in der Qualitt der U-Werte, der Wrmedurchgangswiderstnde und der verwendeten Bauteile. Es ist energetisch nicht sinnvoll, Teile des Gebudes oder einzelne Bauteilgruppen extrem gut zu dmmen, solange andere Bereiche berhaupt nicht bercksichtigt werden. Die Energieverluste ber diese ungedmmten Bereiche steigen berproportional an, je besser einzelne Bauteilgruppen gedmmt werden. Es stellt sich ein wrmebrckenhnlicher Zustand ein und zwar ber eine enorm große Flche.
6.1.1 Sohlplatte Da ein Schwingboden durch hohe Vibrationen punktuell auf die untere Dmmung drckt, ist bei diesem Projekt eine Dmmung berwiegend unterhalb der Sohlplatte sinnvoll. Es wurde eine Sohlplattendmmung aus XPS-Dmmplat-
Tabelle 3. Energetische Kennwerte der Sporthalle Laatzen Energiekennwert Heizwrme
15 kWh/(m2a)
Primrenergie Kennwert
84 kWh/(m2a)
Heizlast
8,8 kWh/(m2a)
Drucktest Ergebnis
0,27/h
ten WLG 035, 22 cm gewhlt, doppellagig verlegt, mit Nut und Feder. Der U-Wert der Bodenplatte betrgt 0,172 W/(m2K).
6.1.2 Dcher Auch hier wurde eine mçglichst çkonomische Konstruktion gewhlt: Die Holzbinder werden mit Trapezblechen berspannt, auf die dann der eigentliche Dachaufbau mit Wrmedmmung und Dachdeckung aus Zinkblech kommt. Um Wrmebrcken durch die Dmmebene zu vermeiden, wurden die Zinkblechhalter nicht direkt auf der unteren Trapezblechschale befestigt, sondern auf einer zustzlichen Querlattung auf druckfester Holzfaserdmmung. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass die gesamte Dachflche oberhalb des Trapezbleches sehr sorgfltig mit einer Dampfsperre abgeklebt werden kann, die gleichzeitig die luftdichte Ebene darstellt. Das Dach ist oberhalb des Trapezblechs mit 30 cm Dmmung WLG 035 gedmmt. Zustzlich sind die Sicken des Trapezbleches ausgedmmt. Das Dach erreicht damit einen U-Wert von 0,115 W/(m2K).
6.1.3 Fenster- und Trelemente Bei der Ausfhrung der Fenster im Fassadenbereich wurde ein Kunststofffenster mit einem Uw-Wert von deutlich unter 0,9 W/(m2K) gewhlt. Diese Fensterflchen sind insgesamt eher klein. Die Oberlichter im Firstbereich werden als Sheddach mit ca. 75 m2 senkrechter Fensterflche ausgefhrt.
634
D Bauphysik
Bild 15. Innenansicht der Passivhaus Halle mit Oberlichtern zur natrlichen Belichtung
6.1.4 Außenwnde Große Bereiche der Fassade sind nach Wunsch und Vorgabe des Bauherrn als Sichtmauerwerk ausgefhrt. Diese Konstruktion ließ zwei Alternativen zu: Zum einen htte ein Wandaufbau mit einer grçßeren Dicke der Wrmedmmung eingesetzt werden kçnnen. Fr diesen Wandaufbau wre ein statischer Einzelnachweis ber die Tragfhigkeit der Anker erforderlich. Ausgefhrt wurde bei diesem Gebude ein Wandaufbau mit einer grçßeren Dicke des Hintermauerwerks aus Porenbeton 36,5 cm WLG 090 und einer Wrmedm-
mung WLG 035 von lediglich noch 16 cm. Bei dieser Konstruktion entfllt ca. die halbe Dmmwirkung auf den Porenbetonstein. Es wird ein U-Wert von 0,113 W/(m2K) erreicht.
6.1.5 Vakuum Isolationspaneele In der Sporthalle Laatzen wurden Vakuum Isolationspaneele zur Vermeidung von Wrmebrcken eingesetzt. Insbesondere der Wunsch des Bauherrn nach einer Fassade aus Sichtmauerwerk machte den Einsatz dieses speziellen Materials nçtig, da er zu konstruktiven Schwierigkeiten
1. Innenputz (Luftdichtigkeit) 2. Hintermauerwerk Porenbeton Plansteine WLG 090, 36,5 cm 3. Wrmedmmung WLG 035, 16 cm 4. Stahlbetonsttze (Fertigteil lt. Statik) 5. PS Hartschaumplatte (Schutz VIP) 6. Vakuumdmmplatte VIP WLG 005 7. Klinkerfassade (lt. Ausschreibung)
Bild 16. Detail Wandaufbau im Sttzenbereich
II Passivhausbau mit Mauerwerk
635
Bild 17. VIP mit Polystyrolschutzplatte vor der Stahlbetonsttze
Bild 18. Dmmung der Lftungsleitungen unter der Sohlplatte mit recycelter XPS-Schttdmmung
bezglich der Dmmstrke gefhrt hat. Es wurden sowohl die Fensterlaibungen mit einem VIP Sandwichpaneel als auch die Stahlbetonsttzen mit großflchigen Platten gedmmt. Ein Vakuum Isolationspaneel (VIP) besteht aus einem von einer Schutzfolie umhllten und als Kern bezeichneten Fllstoff und dem dmmenden Vakuum. Nach dem Einbringen in die Umhllung wird das System evakuiert und versiegelt. Die Dmmeigenschaft einer Vakuumdmmung ist bis zu 8-fach hçher als bei Polystyrol.
Die Abluft wird in den WC- und Duschrumen an der nçrdlichen Seite abgesaugt. Ihr wird ber einen Rotationswrmetauscher mit einem Wrmebereitstellungsgrad von mehr als 85 % die Wrme und ein Feuchtigkeitsanteil entzogen. ber einen Erdreichwrmetauscher wird die Zuluft vorgewrmt. Aufgrund der Nutzung als Sporthalle wurde der Frischluftbedarf pro Person auf 60 m3/h erhçht. Bei der voraussichtlichen Belegung ergibt sich ein max. Volumenstrom von 3000 m3/h. In Abhngigkeit von der Nutzung wird dieser im Laufe des Tages reduziert, sodass sich ein mittlerer Luftwechsel von 0,4/h einstellt. Die drei Hallenbereiche sind jeweils mit einem Mischgasfhler ausgestattet, sodass der Luftaustausch dem Bedarf angepasst werden kann.
6.1.6 Heizanlage, Warmwasserbereitung Der Restwrmebedarf fr die Beheizung der Halle ber die Zuluft wird ebenso wie der erheblich grçßere Wrmebedarf fr Warmwasser von einem zentralen Brennwertkessel gedeckt. Die gesamte Heiztechnik steht im warmen Bereich, sodass bei der Verteilung und Speicherung keine Verluste anfallen, die nicht vom Gebude genutzt werden kçnnten. Um berhçhten Warmwasserbedarf und Missbrauch in den Duschen auszuschließen, werden sie ber eine zeitabhngige Steuerung geregelt. Die Auslegung der Brennwerttherme mit 60 kW beruht nicht auf dem Heizwrmebedarf, sondern auf dem Spitzenwarmwasserbedarf, wenn die Solaranlage keine Grundlast abdecken kann.
6.1.8 Erdreichwrmetauscher Zur Vorerwrmung der Zuluft im Winter und zur Khlung der Innenraumluft im Sommer wurde unter der Sporthalle großflchig ein Erdreichwrmetauscher verlegt. Das System besteht aus mehreren Schlaufen eines Flssigkeit durchstrçmten Schlauches, der ber seine gesamte Lnge das Energieniveau der Soleflssigkeit an das der umgebenden Erde anpasst. In der Erde herrschen bei dieser Verlegungsposition das ganze Jahr ber konstant ca. 10 C.
6.1.7 Lftungsanlage Die Zuluftverteilung erfolgt ausschließlich in die Halle selber. In hoch gedmmten Kanlen unter der Sohlplatte wird die Luft von der Technikzentrale verteilt. Der gesamte Wrmeeintrag in die Halle wird ber die Luftheizung gewhrleistet.
6.1.9 Solaranlage Zur Untersttzung der Wrmeerzeugung fr Heizung und Warmwasser ist auf dem nach Sden geneigten Dach eine solarthermische Kollektoranlage installiert worden. Mit ihr wird auf 24 m2
636
D Bauphysik
Kollektorflche warmes Wasser bereitet, das kontinuierlich dem Speicher zugefhrt wird und einen großen Teil des stndigen Bedarfs fr Duschen und Restheizung deckt.
6.1.10 Sommerlicher Wrmeschutz Es war nach den Berechnungen davon auszugehen, dass im Sommer keine zu hohen Temperaturen anfallen werden, welches sich im ersten Sommer mit einer maximalen Temperatur von 24 C besttigte. Die Halle hat mit Ausnahme des Oberlichts nur sehr geringe Fensterflchen. Die Massivbauweise der Wnde und die Betonbodenplatte innerhalb der warmen Hlle bieten eine große Speichermasse, um Temperaturschwankungen im Tagesverlauf aufzunehmen und zu speichern. ber die RWA-ffnungen kann im Sommer eine wirkungsvolle Querlftung elektronisch geregelt werden. Die Oberlichter im hçchsten Punkt der Halle sind z. T. mit ffnungsflgeln versehen, sodass die warme Luft, die sich aufgrund der Thermik dort sammelt, direkt hinaus gelassen werden kann. Diese Lftungen kçnnen nachts berschssige Wrmelasten abtragen, die tagsber ins Gebude einfallen. Durch ber 50 Temperaturfhler, die sukzessive eingebaut wurden, kann spter die Effektivitt der verschiedenen Energiesparmaßnahmen dokumentiert werden.
6.2
Energetische Auswertung
Die Sporthalle der Albert-Einstein-Schule im Passivhausstandard ist ein Beispiel dafr, dass energieeffizientes Bauen ohne aufwendige haustechnische Systeme mçglich ist. Planung und
Bild 19. Ostansicht der Sporthalle Vetschau
Realisierung stellen jedoch bei den Details hohe Ansprche an alle Projektbeteiligten. Eine gute Zusammenarbeit von Bauherren, Planern und Ausfhrenden ist entscheidend bei der Durchfhrung des Projekts. Die Endenergieeinsparung fr Raumwrme betrgt beim Sporthallenneubau etwa 80 % gegenber den derzeitigen Anforderungen nach Energieeinsparverordnung [1]. Auf eine herkçmmliche Heizverteilung im Hallenbereich konnte verzichtet werden, die Nachheizung der Zuluft ist sehr gering.
7
Neubau der Sporthalle Vetschau im Plusenergiestandard
Ein Plusenergiehaus ist die konsequente Weiterentwicklung des Passivhausstandards. Neben hçchsten Energieeinsparungen bei Heizwrme und Anlagentechnik muss zustzlich auch der Restenergiebedarf bilanziell vom Gebude selbst gewonnen werden. Der Passivhausstandard legt dabei die hçchste Qualitt der Gebudedmmung und Anlagentechnik fest.
7.1
Energetische und çkologische Kennwerte
Die Plusenergie-Sporthalle wurde vergleichbar der oben beschriebenen Passivhaus-Sporthalle aufgebaut. Lediglich der Außenwandaufbau wurde durch ein 30 cm dickes Wrmedmmverbundsystem ersetzt. Die gesamte Sporthalle bençtigt ebenfalls unter 15 kWh/(m2a) Heizwrme. Dadurch lassen sich einzelne Maßnahmen, die bei beiden Hallen unterschiedlich ausgefhrt wurden, gut vergleichen.
II Passivhausbau mit Mauerwerk
Bild 20. Sporthalle mit Nebenrumen im Rohbau
Die Solarsporthalle wird mit einer Lftungsanlage zur Be- und Entlftung des Spielfeldes und der Umkleiden ausgerstet. Energieverluste werden ber ein Wrmerckgewinnungsgert hoher Effizienz (ber 90 %) begrenzt. Auch bei dieser Turnhalle wurde die Lftung durch einen solegefhrten Erdreichwrmetauscher von 600 m Lnge untersttzt. Eine PV-Anlage zur solaren Gewinnung elektrischen Stroms auf einer Flche von ca. 1250 m2 speist jedes Jahr mehr als 153 000 kWh in das çffentliche Stromnetz ein und wandelt die Sporthalle in ein Plusenergiegebude. Die solare Stromgewinnung spart damit ca. 65 000 kg/a an CO2 gegenber konventioneller Gewinnung im Kraftwerk ein. Wre die Sporthalle der Pestalozzischule nach den gesetzlichen Anforderungen der EnEV gebaut worden, bençtigte sie trotz PV-Anlage rechnerisch ca. 84 000 kWh/a Primrenergie zustzlich, in der realisierten Bauweise erwirtschaftet sie einen berschuss von rechnerisch ca. 100 000 kWh/a.
7.2
Kosten- und Wrmebrckenreduzierung bei der Grndung
Bei der Verlegung der Wrmedmmung in Plattenmaterial wurden bei der Sporthalle in Laatzen im Passivhausstandard laut Aussage des Generalunternehmers an die 750 Stunden bençtigt, um die zweilagige Sohlplattendmmung zu verlegen. Grund hierfr waren auch die vielen Einzelfundamente, die ebenfalls lckenlos gedmmt werden mussten. Bei der Sporthalle in Vetschau wurde stattdessen ein Schaumglasschotter eingesetzt. Die Dmmung wurde mit einem herkçmm-
637
lichen Radlader eingebaut, der Zeitaufwand lag etwa bei einem Fnftel. Außerdem fllt kein Verschnitt an. Schaumglasschotter wird ohne spezielle Vorarbeiten direkt auf die mit einem Geotextil abgedeckte Rohplanie eingebracht und mit konventionellen Gerten verdichtet. Aufgrund seiner Eigenschaften bernimmt der Schaumglasschotter mehrere Funktionen. Als thermische Dmmung ist er nicht nur dmmend, sondern er ersetzt auch die Sauberkeits- und die kapillarbrechende Schicht. Eine Frostschrze ist ebenfalls nicht mehr notwendig. Das geringe Gewicht und die einfache Verarbeitung erlauben hohe Transport- und Einbauleistungen, sogar in unwegsamem Gelnde. Wrmebrckenberechnungen verdeutlichten den Vorteil der Sohlplattenrandausbildung mit Schaumglasschotter gegenber dem herkçmmlichen Einsatz einer Frostschrze. Die Sporthalle wurde mit XPS-Plattendmmung und Schaumglasschotter ausgeschrieben. Durch den Wegfall der Streifenfundamente und den schnelleren Einbau ergab sich eine Kosteneinsparung von 21 000 S.
8
Wirtschaftlichkeit
8.1
Grundlagen zur Wirtschaftlichkeit von Passivhusern
Auf Dauer gesehen ist ein Passivhaus gnstiger als ein konventioneller Neubau. Die Kosten, die whrend des Betriebs fr Energie anfallen, werden hufig unterschtzt. Die anfnglichen Investitionsmehrkosten fr die Realisierung des Passivhausstandards, die durch eine hçhere Qualitt der Gebudedmmung, durch bessere Fenster und die Be- und Entlftungsanlage entstehen, amortisieren sich durch die kontinuierlichen, jhrlichen Einsparungen an Heizenergie. Sie werden zudem hufig zu einem großen Teil durch Fçrderprogramme aufgefangen, die gegenber konventionellen Gebuden beispielsweise Zinsvorteile bei Krediten bieten. Bei einem typischen Einfamilienhaus im Passivhausstandard ist es, verglichen mit einem EFH gebaut nach EnEV, sogar mçglich, ber die erwartete Lebenszeit der Baukomponenten deren Gegenwert komplett neu zu erwirtschaften. Betrachtet man nur die Zinsaufwendungen fr den zustzlichen Kredit und dessen Tilgung, so kann – bedingt durch die geringeren Kosten fr Heizenergie – die Summe fr die laufenden Kosten bereits im ersten Jahr geringer sein, d. h. der
638
D Bauphysik
Bauherr hat quasi ab sofort eine Wirtschaftlichkeit der Investitionsmaßnahme, wenn er den monatlichen Gesamtbetrag fr Finanzierungs- und Energiekosten gegenberstellt. Lediglich eine Verschiebung der monatlichen Kosten vom Energieversorger zu den Kreditanstalten ist zu verzeichnen. Zu Anfang schrecken meist aus Ungewissheit angenommene Mehrkosten Bauherren, Investoren aber auch Kommunen von einer langfristigen Betrachtung ab. Energieoptimierte Gebudekonzepte scheitern oft an den hçheren Baukosten. Es ist daher unerlsslich, die Kostenentwicklungen ber einen lngeren Zeitraum zu betrachten und zu simulieren: Unter Bercksichtigung von Faktoren wie Gebudehlle und -technik, Neubau und Sanierung, langfristig simulierter Energiepreissteigerung und Zinsentwicklung wirkt sich der niedrige Energiebedarf so gravierend aus, dass sich das Passivhauskonzept meist sehr frh rechnet. Die hçhere Behaglichkeit und der Wohnkomfort werden zustzlich erreicht. Bei ber 100 wirtschaftlichen Betrachtungen verschiedenster Passivhausamortisationsberechnungen im Architekturbro Grobe Passivhaus zeigte sich bei fast allen Ergebnissen, dass die geringen Investitionsmehrkosten des Passivhausstandards bei einer Betrachtungszeit von 20 bis 30 Jahren meist eine vçllig untergeordnete Rolle spielen. Dieses trifft auch bei großen Gebuden in der Sanierung zu. Je grçßer ein Gebude, je hçher der ursprngliche Energiebedarf fr Heizen und Khlen ist und je hçher der gewnschte Komfort, desto wirtschaftlicher fllt der Passivhausstandard aus. Flschlicherweise wird durch Investoren nur ein Augenmerk auf die Erstellungskosten gelegt, da Gebude oft nach Fertigstellung den Besitzer wechseln. Nebenkosten werden lediglich an den Nutzer durchgeleitet. Dieses wird sich mit Einfhrung der Energieausweise ndern, wenn fr den Nutzer die Gesamtkosten aus Kaltmiete und Nebenkosten besser ersichtlich werden. Bei weiter steigenden Energiepreisen wird die Gewichtung der Nebenkosten immer grçßer, hinzu kommt die schon in den Medien angekndigte Besteuerung des Energieverbrauchs. Gerade bei kommunalen Gebuden wie Schulen, Turnhallen und Schwimmbdern ist die Wirtschaftlichkeit aus unseren Berechnungen heraus gesehen sehr interessant, da hier ber die letzten 10– 20 Jahre ein erheblicher Sanierungsrckstau bei sehr hohen Verbrauchswerten vorliegt. Dabei reichen die internen Wrmegewinne der Schler schon aus, um fast 50 % des Heizwrmebedarfs im Passivhausschulgebude zu decken.
8.2
Berechnungssoftware
Zur korrekten Darstellung solcher wirtschaftlichen Berechnungen ist es jedoch notwendig, qualifizierte Berechnungsprogramme und Verfahren zu whlen. Es wre falsch, nur die Mehrinvestition in der Erstellung zu betrachten. Minderkosten fr Heizung und Gasanschluss, Fçrdermittel, Re-Investitionen, Energiepreissteigerungen mssen langfristig betrachtet werden. Das Berechnungsprogramm „Energiekostenberater“ ist eine Software fr Architekten, Ingenieure und Energieberater sowie Bautrger, Bauherren und Investoren. Sie ermçglicht den wirtschaftlichen Vergleich kompletter Gebude oder auch einzelner Baukomponenten, wie beispielsweise einer Solaranlage oder eines Blockheizkraftwerks. Fr den jeweiligen Schwerpunkt der Nutzung stellt die Software einerseits das Berechnungsverfahren der Barwertmethode und andererseits der Liquidittsmethode zur Verfgung. Whrend sich die Barwertmethode auf den Verlauf der Ansparbetrge zur Beschaffung/Re-Investition der Baukomponenten, den Zins-, Neben- und Energiekosten sttzt, ist die Liquidittsmethode ein Mittel fr den Bauherrn, bei dem der absolute Kostenverlauf fr Zinsen/Tilgung an das Kreditinstitut und der Energie- und Nebenkostenverlauf abgefragt werden kann. So ist es denkbar, die Wirtschaftlichkeit von verschiedenen Alternativen objektiv und unter Bercksichtigung projektspezifischer Rahmenbedingungen miteinander zu vergleichen. Es kann auch eine Antwort auf die Frage gefunden werden, welche Sanierungsmaßnahmen in welcher Grçßenordnung fr einen Altbau wirtschaftlich sind. Insbesondere die Wirtschaftlichkeit von energetischen Baumaßnahmen, darunter auch die des Passivhausstandards, lsst sich mit der Software abschließend beurteilen. Dank der flexiblen Eingabestruktur kçnnen auch Teilbereiche eines Gebudes bzw. einzelne Komponenten miteinander verglichen werden: Besonders hervorzuheben sind dabei sicherlich wirtschaftliche Vergleiche technischer Gebudekomponenten im TGA-Bereich wie Solaranlagen, Blockheizkraftwerke und komplexe Gesamtsysteme. Betrachtungszeitraum, Schuld- und Guthabenzinsstze sowie Tilgungsraten sollten frei whlbar sein. Fr das Ergebnis sollten folgenden Punkte fr jede Variante individuell angegeben werden kçnnen:
II Passivhausbau mit Mauerwerk
• Definition der (Bau-)Komponenten, wie Fenster, Dmmung, Heizung, etc., • Definition der Energiekostengruppen (Strom, l, Gas, Holz) und deren jeweilige Energiepreise, • Definition der Fçrdermittel, • Definition der verschiedenen Finanzierungsmodalitten (Zins, Tilgung, Gebhren), • Definition der Schuld- und Guthabenzinsstze fr das „imaginre Sparkonto“, • Definition der zu erwartenden Preissteigerungsraten. Unter den gewhlten Varianten definiert man vorzugsweise die einzelnen Komponenten, die sich in Beschaffungspreis, Haltbarkeit, Nebenkosten und Energiebedarf aufteilen. Die Kostenrechnung bildet abschließend das Gesamtergebnis einer Wirtschaftlichkeitsuntersuchung. Sind alle Parameter festgelegt, so erhlt man aufgefhrte wirtschaftlichen Aussagen. Am Beispiel eines Variantenvergleichs zwischen einem Brogebude nach verschiedenen Baustan-
639
dards vom EnEV-Standard bis hin zum Passivhausstandard werden die Datenausgabe und deren Interpretation kurz erlutert. Das Grafik zeigt die Gesamtkosten, die unter Bercksichtigung von Anschaffungskosten, ReInvestitionen aufgrund der Haltbarkeit von Komponenten, der Finanzierungskosten mit marktblichen Zinsen unter Verrechnung von Fçrderprogrammen, Neben- und Energiekosten entstehen. Hier ist bereits die Darstellung aller Kosten oder auch die Darstellung von Energie-, Nebenoder Finanzierungskosten einzeln mçglich. Diese Option besteht fr alle Kostenrechnungsmasken. Aus diesem Beispiel und der Darstellung des Ergebnisses ließe sich folgende Aussage mithilfe des Energiekostenberaters ziehen: „Trotz hçherer Anschaffungskosten sind aufgrund geringerer Energie- und Nebenkosten, einer marktblichen Teuerungsrate und dem Ausschçpfen von Fçrderprogrammen im Verlauf des Betrachtungszeitraums von 30 Jahren deutliche Minderkosten des Passivhausstandards zu erwarten.“
Bild 21. Darstellung der Kostenverlufe verschiedener Varianten
640
D Bauphysik
Bild 22. bersicht der Kosten im Energiekostenberater
Von großem Interesse ist fr den Betrachter natrlich auch der Zeitpunkt, bei dem der entstehende Kostenverlauf das erste Mal die ,Nulllinie‘ mit negativer Steigung schneidet. Hier ist vom Amortisationszeitpunkt die Rede. Deutlicher wird in dieser Darstellung auch der tatschliche Ertrag (Gewinn) einer Variante und somit die eindeutigen Verhltnisse zwischen Anschaffungsmehrkosten und Kostenendzustand ber die Betrachtungszeit. Zum besseren berblick wird der Gewinn noch einmal als jhrlicher Ertrag ausgewiesen. Unter Zugrundelegung eines heute blichen Zinssatzes, der Neben- und Wartungskosten sowie der momentanen Fçrderprogramme (KfW, kozulage) lsst sich besonders in der grafischen Ausgabe gut sehen und erlutern, wann sich eine Amortisation des Projekts einstellt. Betrachtet man darber hinaus wirtschaftliche Gewinne durch Einsparungen zuzglich der Gut-
habenzinsen, so kçnnen sich nach 20 bis 30 Jahren Ertrge in betrchtlicher Hçhe einstellen. Unter www.passivhaus.de finden Sie eine anschauliche Prsentation des Energiekostenberaters sowie weitere Informationen zum Thema Passivhaus.
9
Literatur
[1] EnEV 2007: Energieeinsparverordnung fr Gebude. Verordnung ber energiesparenden Wrmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebuden (Energieeinsparverordnung – EnEV) vom 24. Juli 2007. [2] Passivhaus Institut Dr. Wolfgang Feist, Darmstadt (www.passiv.de). [3] Architektur- und TGA-Bro Carsten Grobe Passivhaus, Hannover (www.passivhaus.de).
D Bauphysik
III
641
Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis Christian Conrad, Hans Petzold, John Grunewald, Dresden
1
Einleitung
Die energiepolitischen Einsparziele der Bundesregierung schließen als wesentlichen Bestandteil die energetische Sanierung des Gebudebestandes mit ein. Die Sanierung des Bestandes ist eine Hauptaufgabe der Bauwirtschaft fr die nchsten Jahrzehnte. Der europische Kulturraum steht damit auch vor großen Herausforderungen im Rahmen der Sanierungen historisch wertvoller Bausubstanz. Fr den Erhalt denkmalgeschtzter Gebude ist eine zeitgemße Nutzung im Hinblick auf Energieverbrauch und Nutzerkomfort unerlsslich. Besonders in Fllen, bei denen Standardmaßnahmen oft nicht mçglich sind, kann eine fundierte Planung und handwerklich saubere Ausfhrung der Bausubstanz zu neuer Attraktivitt verhelfen.
Durch die Energieknappheit und den ins çffentliche Bewusstsein gerckten Klimawandel sind die Anforderungen im Bereich des Wrmeschutzes stark gestiegen. Fr die Einhaltung der Klimaziele wird in den nchsten 30 bis 40 Jahren auch im Bestand ein U-Wert von 0,10 bis 0,20 W/m2K gefordert werden. Anhand der Geschichte des Hauses Handwerk 15 in Gçrlitz (Bild 1) lsst sich sehr gut erkennen, dass bisher Gebude in Nutzungszyklen von 30 bis 40 Jahren den entsprechenden Anforderungen angepasst wurden. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass sich heutige zukunftsorientierte Sanierungsmaßnahmen an den Kriterien der Energieeffizienz des Zeitraums 2010 bis 2050 orientieren mssen. Die beispielhafte Sanierung des barocken Gebudes Handwerk 15 in Gçrlitz (Bild 1) zeigt unter
Bild 1. Handwerk 15 in Gçrlitz, vor und nach der Sanierung 2003/04
642
D Bauphysik
Erhalt des grçßtmçglichen Anteils historischer Mauerwerkssubstanz und Beachtung der gestalterischen und denkmalpflegerischen Belange das mçgliche Einsparpotenzial im Bereich des Primrenergie-, Trink- und Abwasserverbrauchs. Das Haus in der historischen Gçrlitzer Innenstadt wurde von 2003 bis 2004 grundlegend saniert, wobei ein besonderes Augenmerk auf der Einbeziehung der wiederverwendbaren Materialien in ein umfassendes bauphysikalisches Konzept lag (winterlicher Wrmeschutz, sommerliches Wrmespeichervermçgen, Feuchte- und Schallschutz, Brandschutz). Vorhandene Mauerwerksbauten kçnnen beispielsweise bezglich des sommerlichen Wrmeschutzes den Vorteil der thermischen Speichermasse nutzen. Vor dem Hintergrund des anstehenden Stadtumbaus wird sich die denkmalgeschtzte Bausubstanz bei knapper werdenden Energieressourcen und stetig steigenden Energiepreisen gegen konkurrierende Niedrigenergiehausstandards behaupten mssen. In Stdten wie beispielsweise Gçrlitz mit einem sehr hohen Anteil an denkmalgeschtzten Gebuden verschiedener Baustile kçnnen denkmalgerecht angepasste Energiesparmaßnahmen die nachhaltige Nutzung und den weiteren Erhalt der wertvollen Bausubstanz und damit die Wahrung der kulturellen Identitt der historischen Innenstdte gewhrleisten. Die Sanierung des barocken Gebudes Handwerk 15 wurde als Pilotprojekt mit Forschungsanteil konzipiert. Projektbeteiligte des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefçrderten Projektes (Aktenzeichen 21216) waren die Technische Universitt Dresden, die Hochschule Zittau/Gçrlitz (FH), das Umweltamt Gçrlitz und die Bauherrin Janet Conrad [1]. Von den Erfahrungen whrend des inzwischen abgeschlossenen Projektes wird im vorliegenden Beitrag berichtet.
2
Denkmalpflegerische Zielstellung zur Erhaltung von historischem Mauerwerk
2.1
Grundstze zur Sanierung von denkmalgeschtzten Altbauten
Die Bewahrung des kulturellen Erbes erfordert nachhaltiges Sanieren bei weitgehender Nutzung der vorhandenen historischen Bausubstanz unter Gewhrleistung der heutigen Nutzungsanforderungen. Im Vorfeld der Maßnahmen mssen sich Eigentmer und Planer in engem Kontakt
und in Abstimmung mit der zustndigen Denkmalbehçrde ausfhrlich mit der Denkmalfhigkeit und Denkmalwrdigkeit des Baudenkmals auseinandersetzen, um herauszufinden, was erhaltenswert ist und welche Nutzungsanpassungen mçglich sind. Wenn es gelingt, die bestehende Mauerwerkssubstanz sinnvoll einzubinden, kann die gebaute Energie (gesamte Energie, die aufgewendet werden musste, um die Baumaterialien herzustellen, zu transportieren und einzubauen) wieder genutzt werden (s. Abschn. 4.3). Bei der Sanierung von denkmalgeschtzten Altbauten wird eine Neuversiegelung von Flchen wie bei Neubauten „auf der grnen Wiese“ vermieden und es kann ein Beitrag zu einer funktionierenden attraktiven Altstadtwohnumgebung mit kurzen Wegen und sozialem Umfeld geleistet werden. Dem gegenber steht, dass durch individuelle Lçsungen und rumliche Beschrnkungen berwiegend ohne spezielle Mechanisierung gearbeitet werden muss, was in der Regel zu hçheren Personalkosten fhrt.
2.2
Erhaltene und instand gesetzte Originalsubstanz [2]
Das Gebude Handwerk 15 ist baugeschichtlich und stdtebaulich bedeutungsvoll. Ab 1250 entstanden durch die Bauttigkeit der Kaufleute und der hinzugekommenen Handwerker die ersten Gebude in dem umliegenden Stadtteil von Gçrlitz. Das Gebude wurde nach den Stadtbrnden 1525 und 1726 wieder aufgebaut. Vom Vorgngerbau des Gebudes Handwerk 15 ist die gesamte Erdgeschosssubstanz erhalten. Dazu gehçren neben dem Tonnengewçlbe auch die hinteren Rumlichkeiten. Das Erdgeschossgewçlbe ist fraglos auf die Zeit um 1600 zu datieren. Die Außenmauern und die Innenmauern des Erdgeschosses und des 1. und 2. Obergeschosses sind vor der Erdgeschosstonne erstellt worden. Der Vorgngerbau, ein Giebelhaus, entstammt aus der Zeit der Renaissance (Bild 2). Das Gebude barocken Ursprungs wurde 1856 grundlegend verndert und dabei um eine Wohnetage aufgestockt. Unter den nach dem Umbau aufgebrachten Putzen sind Reste lterer Putze vorhanden, die zusammenhngende originale Oberflchen darstellen. Das Erscheinungsbild nach der thermischen Sanierung orientiert sich an der Bauzeit des Wiederaufbaus nach dem Stadtbrand von 1726. Die nicht verfallene historische Bausubstanz und Kubatur sowohl des Vorgngerbaus als auch des barocken Ursprungbaus konnten vollstndig erhalten werden (vgl. Bild 1).
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
Bild 2. Stadtansicht von 1714
Bild 3. Gebudeschnitt und Grundriss des 1. OG von 1856
643
644
D Bauphysik
Im Tonnengewçlbe (EG) wurde die statisch ungnstig außermittig angeordnete Innenwand aus dem 19. Jahrhundert abgetragen und die ursprngliche grçßere Raumfreiheit wiederhergestellt. Die Stahlbetontreppe aus den 1970erJahren beeintrchtigte das Erscheinungsbild des Kulturdenkmals negativ. Sie wurde zurck gebaut und die Erschließung durch eine Treppe an der ursprnglichen Stelle gewhrleistet. In den oberen Geschossen hatte die Herstellung der Standsicherheit des Gebudes Vorrang vor der Erhaltung von nicht mehr tragfhiger und beschdigter Bausubstanz aus dem 19. Jahrhundert. Die whrend der Sanierung vorgenommenen Vernderungen bercksichtigen die Kriterien, die 2003 zur Begrndung des Denkmalwertes herangezogen worden sind [3].
2.3
Gesamtsanierungskonzept
Das optimale Zusammenwirken der einzelnen Energieeinsparmaßnahmen ist die eigentliche Herausforderung im Bereich der energetischen Sanierung von Gebuden in den kommenden Jahrzehnten. So kann z. B. das Zusammenspiel von Innen- und Außenklima, der Baukonstrukti-
Bild 4. Gebudeschnitt
on, der Heizkreise, der Pufferspeicher und der Solaranlage mit einer intelligenten Steuerung zur Verbesserung des aktiven und passiven sommerlichen Wrmeschutzes genutzt werden. In einer Schçnwetterperiode wird Energie durch Energieumlagerung mit der vorhandenen Flchenheizung vom thermisch kritischen Raum im Dachgeschoss in das Erdgeschoss und den Keller abgefhrt. Die große speicherwirksame Bauwerksmasse des Mauerwerks und der Gewçlbe der unteren Geschosse wird so fr das ganze Haus wirksam. Zustzlich wird alternativ die berschssige Wrme der Solaranlage in das Erdgeschoss eingelagert, um die Sommerkondensation in diesem Bereich zu minimieren. Die eingelagerte Energie in dem Erdgeschoss fhrt zu einem spteren Beginn der Heizperiode und somit auch zu einer Verbesserung des winterlichen Wrmeschutzes. Durch die Kombination der Wrmeschutzmaßnahmen mit ohnehin notwenigen Maßnahmen bei der Sanierung des denkmalgeschtzten Gebudes konnten Synergieeffekte fr eine wirtschaftliche energetische Sanierung genutzt werden. Die energiesparenden Maßnahmen umfassen im Einzelnen folgende Punkte:
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
• An der Straßenfassade wurde die kapillaraktive diffusionsoffene Innendmmung im 1. und 2. Obergeschoss mit einem herkçmmlichen Dmmputz kombiniert. Im 1. und 2. Dachgeschoss wurde die Innendmmung aus Calciumsilikat zur Errichtung der Brandwnde und auch gleichzeitig zur großflchigen Wrmedmmung zu den Nachbargebuden eingesetzt.
• Um eine Genehmigungsfhigkeit im Sinne des Denkmalschutzes zu erreichen, wurde das Wrmedmmverbundsystem (WDVS) auf der Hofseite an das historische Erscheinungsbild eines gefilzten Putzes mit aufgesetzten Faschen angepasst. Die hier umgesetzten Mçglichkeiten einer Anpassung eines WDVS an die Belange der Denkmalpflege sind beispiel-
Tabelle 1. berblick ber die einzelnen Maßnahmen des Gesamtsanierungskonzeptes (mit Bezug auf Bild 4) Wrmedmmmaßnahmen
Kennwerte
Außenwand (Straßenseite) kapillaraktive diffusionsoffene Innendmmung aus Calciumsilikat
U = 0,40 – 0,60 W/m2 K
Außenwand (Hofseite) WDVS unter Beibehaltung des Erscheinungsbildes
U = 0,20 – 0,25 W/m2 K
c
Holz-Kastenfenster mit 2-Scheiben-Wrmeschutzverglasung aus Solarglas
U = 0,75 W/m2 K
d
Holz-Einfachfenster mit 3-Scheiben-Wrmeschutzverglasung aus Solarglas
U = 1,10 W/m2 K
e
Dach bestehend aus Zwischensparrendmmung aus Hanf und Untersparrendmmung mit Wrmedmmlehmplatten
U = 0,15 W/m2 K
f
Herstellung der Brandwnde und Wrmedmmung zu den Nachbargebuden mit Calciumsilikat
U = 0,40 – 0,70 W/m2 K
g
vorgeschaltete temperierte Zone mit zwei gedmmten Deckenebenen
U = 0,30 – 0,50 W/m2 K
a b
645
Anlagentechnik Zu- und Abluftanlage mit Wrmerckgewinnung h
Gegenstrom-Kanalwrmebertrager aus Kunststoff
i
Erdwrmebertrager mit 35 m Kunststoffrohren zur Luftvorwrmung
Wrmebereitstellungsgrad: 85 bis 95 %
Heizungsanlage k
Speicherung bestehend aus 800 Liter HSK-Speicher und 800 Liter Pufferspeicher und Trinkwassererwrmung mit Edelstahlwellrohr (Durchlaufprinzip)
l
Solaranlage mit 12,16 m2 Vakuum-Rçhrenkollektoren
m
Festbrennstoffkessel – Kaminheizkessel
n
Kombination aus selbst regulierender Wand- und Fußbodenheizung
Trink- und Abwasseranlage o
Grauwassernutzungsanlage mit 300 l/d Aufbereitungsleistung
p
Abwasserwrmenutzung mit Grauwasserfußbodenheizung
q
Abwasserwrmenutzung mit Abwasserfußbodenheizung
r
Regenwassernutzungsanlage
Wasserwrmeleistung/ Raumwrmeleistung: 11,50 kW/ 3,4 kW
646
•
•
•
•
D Bauphysik
gebend und sollen einer breiten ffentlichkeit bekannt gemacht werden. Die innerhalb des Projektes entwickelten hoch wrmedmmenden Kastenfenster mit einer Wrmeschutzverglasung aus Solarglas sind aus denkmalpflegerischer Sicht anstrebenswert und erfllen die Kriterien einer passivhaustauglichen Komponente. Die Dachliegefenster sind mit einer thermisch sehr guten 3-Scheibenverglasung nachgerstet (Ug < 0,5 W/m2K) worden. Um Kondensat- und Reifbildungen zu verhindern, wurden Anstze untersucht, die eine Vernderung der Emissionseigenschaft bewirken. Der jhrliche solare Deckungsgrad der Solaranlage mit Vakuumrçhrenkollektoren fr die Bereitstellung des Trinkwasser- und Gebudeheizungswrmebedarfs betrgt ber 50 %. Der verbleibende Wrmebedarf des Gebudes wird mit einem Kaminheizkessel durch Verbrennung von erneuerbaren Brennstoffen (Stckholz) gedeckt. Durch den anzusetzenden Leerstand in der Nachbarbebauung mssen verhltnismßig große Heizflchen (Kombination aus Fußboden-, Wandheizung und innenwandorientierte Heizkçrper) vorgehalten werden. Eine kontinuierliche Wrmeabgabe mit einem hohen Strahlungsanteil ohne große Temperaturschwankungen wurde gewhlt, um eine Schdigung an den historischen Holzbalkendecken zu vermeiden. Es wurden ein zustzlicher Abwasserkanal, ein Grauwassernetz und die Regenwassertanks installiert. Bei der vollbiologischen Grauwassernutzungsanlage wird das Bade- und Duschwasser im Gebude soweit aufbereitet, dass es zum Wschewaschen und zur Toilettensplung wiederverwendet werden kann. Mit der Grauwassernutzungsanlage und der „Fußbodenabwasserheizung“ wird zustzlich eine Temperierung des thermisch trgen Erdgeschosses durch warmes Grau- und Abwasser vorgenommen.
Zur Steuerung der Haus- und Klimatechnik wurden fnf freiprogrammierbare Universalregelungen im Netzwerk installiert. Durch diese Maßnahme ist es mçglich, alle notwendigen Steuer- und Regelungsprozesse im Gebude ohne Einschrnkungen selbst zu programmieren und aufzuzeichnen. Es konnten schon in vielen Fllen Fehlfunktionen im Betrieb der Gebudetechnik festgestellt werden, die sonst bei anderen Gebuden unbemerkt bleiben. Die Fehlfunktionen konnten durch nderung der Programmierung behoben werden.
Ohne kontrollierte Wohnungslftung wurde eine mit bis zu 70 % sehr hohe Luftfeuchtigkeit in den Wohnrumen gemessen. Der Einsatz der Zu- und Abluftanlage mit einem Kanalgegenstromwrmebertrager ist in Planung.
3
Energetische Aufwertung des historischen Mauerwerks
3.1
Außenwnde
3.1.1 Dokumentation und Beurteilung des Bestandes 3.1.1.1 Kelleraußenwand Der Keller des Gebudes Handwerk 15 besteht aus zwei hintereinander liegenden Tonnengewçlben. Die Stirnseiten der Tonnengewçlbe bilden die Kelleraußenwnde. Sie mssen daher keine zustzlichen Horizontalkrfte aus dem Gewçlbeschub aufnehmen. Die ca. 1,0 m dicken Außenwnde nehmen den Erddruck des ca. 4,0 m tiefen Kellers auf. In den Unterlagen sind keine Aussagen ber die Fundamente vorhanden; auch bei einer Suchschachtung konnten keine Fundamente im herkçmmlichen Sinne festgestellt werden. Die Wnde bestehen aus einem losen Verbund aus Bruchstein (Granit und Basalt) und die Fugen aus Lehm und Kalkmçrtel. An der Außenseite sind Reste einer ca. 10 bis 20 cm starken Lehmschicht als vertikale Abdichtung erkennbar. Diese Abdichtung ist vermutlich infolge der Installation der Hausanschlsse auf der Straßenseite und durch den Anbau einer abflusslosen Grube auf der Hofseite beseitigt worden. Eine horizontale Abdichtung ist nicht vorhanden. Unter dem Aufbau des Gehweges ist ein bindiger schwer durchlssiger Boden bis zu einer Tiefe von 1,5 m vorhanden. Daran schließt sich eine nicht bindige leicht durchlssige Schicht aus Sand und Kies an. Neben einzelnen losen Steinen und Fugen war vor der Sanierung auf der Innenseite der Kelleraußenwnde auch eine starke Durchfeuchtung erkennbar. Die Temperatur ist mit 8 bis 10 C relativ konstant. Die relative Luftfeuchtigkeit betrgt im Sommer nicht selten ber 90 %. 3.1.1.2 Außenwand EG bis 2. OG Die Außenwnde des Erdgeschosses bis hin zum 2. Obergeschoss bestehen aus einem GranitBasaltmischmauerwerk mit Bruchziegelbestandteilen mit Lehm- oder Kalkmçrtelverfugung (Bild 5).
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
647
Bild 5. Hoffassade, Außenwand aus Granit-BasaltMischmauerwerk mit Bruchziegelbestandteilen mit Lehm- oder Kalkmçrtelverfugung
Bild 6. Straßenfassade, Granitgewnde
Die neuen Fenster wurden mithilfe eines sehr harten zementhaltigen Mçrtels eingesetzt (s. Bild 20). Dabei sind die umliegenden Putzfelder mit diesem Mçrtel erneuert worden. Die gesamte Fassade wurde mindestens einmal, wahrscheinlich çfter, vollstndig neu verputzt. Infolgedessen ist bis auf einen Rest keine originale Oberflche des bauzeitlichen Putzes vorhanden. In den Fugen des Mauerwerks und direkt auf den Steinen ist noch ein sehr heller, bindemittelreicher barocker Mçrtel mit scharfkantigen Zuschlgen (bis 2 mm) erkennbar. Auf einem Stein im Erdgeschoss hat sich eine ltere Putzoberflche mit barocken, ockerfarbenen bauzeitlichen Fassungsresten erhalten. Darauf befindet sich ein bindemittelreicher Verputz mit grauen Zuschlgen (1 mm). Auf dem zuletzt aufgebrachten Putz sind großflchige Reste eines grauen Anstriches des
20. Jahrhunderts vorhanden (s. Bild 1). Die Granitgewnde der aus dem 20. Jahrhundert stammenden Eingangstr sind mit einem dnnen Zementputz und weiteren Putzschlmmen berzogen worden, whrend an der Innenseite verschiedene Kalkputze mit Anstrichen vorhanden sind. Der Sturz besteht aus Ziegelsteinmauerwerk (Bild 6). Die Strke der Außenwnde reicht von ca. 95 cm im Erdgeschoss bis ca. 30 cm in den Nischen des 2. Obergeschosses. An der Straßenfassade ließ sich der Feuchtehorizont bis zur Hçhe des 1. Obergeschosses visuell erkennen (Bild 7). Im Erdgeschoss waren starke Schden am Putz durch aufsteigende Feuchtigkeit, Sommerkondensation und Schden durch Salzausblhungen bis zu einer Hçhe von 1,5 m vorhanden (Bild 8).
Bild 7. Straßenfassade, Salz- und Feuchteschden an der Erdgeschossfassade
Bild 8. Außenwand, Erdgeschoss, Innenansicht
648
D Bauphysik
Bild 9. Hoffassade, stark geschdigtes Mauerwerk (Beispiel)
Bild 10. Straßenfassade, Salz- und Feuchteschden an der Erdgeschossfassade (Detail)
Bild 11. Hoffassade, 2. OG mit Mischmauerwerk und 1. DG mit Ziegelmauerwerk
Die Fugen des Mauerwerks sandeten stark ab. Außerdem wurde seinerzeit gegen das Prinzip verstoßen, dass bei Putzen mit mineralischen Bindemitteln die Festigkeit des Oberputzes geringer als die des Unterputzes sein sollte (s. [19]), um die Temperatur- und Schwindspannungen aufnehmen zu kçnnen. Dies fhrte zur Schollenbildung des Putzes. In der Folge wurde die ußere Schale des darunter liegenden Mauerwerks z. T. durch Frosteinwirkung geschdigt (s. Bilder 6, 9 und 10). 3.1.1.3 Außenwand 1. DG Das Gebude wurde 1856 grundlegend verndert und um eine Wohnetage aufgestockt. Die Außenwand des 1. DG bis zum 2. DG besteht aus Mauerwerk aus einem weichen leichten Vollzie-
Bild 12. Hoffassade, berdimensionale Aufschieblinge mit geringer Dachneigung, Betondachpfannen, stark zementhaltiger Außenputz
gel und einem Kalkmçrtel (Bild 11). An der Fassade war ein Putz mit einem hohen Zementanteil vorhanden (Bild 12). Die vernderte Dachform mit den berdimensionalen Aufschieblingen besaß eine geringe Dachneigung. Die vorgefundene Dacheindeckung aus Betondachpfannen war fr diese Dachneigung
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
649
Bild 13. 1. DG, Sdzimmer, vor der ffnung der Decke
Bild 14. 1. DG, Sdzimmer, Befall durch echten Hausschwamm
Bild 15. 1. DG, Sdzimmer, stark geschdigte Traufe
Bild 16. 1. DG, Sdzimmer, stark geschdigte Traufe, Wiederaufbau
nicht geeignet (Bild 12). Infolgedessen kam es zu starken Feuchtigkeitsschden im Traufbereich bis hin zum Befall der Dachkonstruktion durch echten Hausschwamm (Bilder 13 und 14). Die ehemalige Fußpfette auf der Hofseite hatte sich in diesem Bereich strukturell bereits vollstndig abgebaut und in Humus umgewandelt. Die darunter liegenden Ziegel waren durch Frosteinwirkung und durch das Myzel des echten Hausschwamms soweit geschdigt, dass die Ziegel im Bereich von ca. 75 cm unterhalb der Traufe keine Tragfhigkeit mehr besaßen und neu aufgemauert werden mussten (Bilder 15 und 16).
erforderlich. Bei dem vorliegenden ca. 1,00 m dicken Bruchsteinmauerwerk ist es sehr schwierig, eine neue Abdichtungsschicht durch mechanische Verfahren (Ramm-, Sge-, Maueraustauschverfahren) einzubauen, ohne die angrenzenden Bauteile zu schdigen. Bei einem Injektionsverfahren kann angesichts der vorhandenen Mauerstrke und bei der Vielzahl von Hohlrumen das Injektionsmaterial nicht gezielt und kontrolliert eingebracht werden. Aus diesen Grnden wurde auf eine nachtrgliche horizontale Bauwerksabdichtung verzichtet. Im Zusammenhang mit der Sanierung der Straße konnte eine nachtrgliche vertikale Bauwerksabdichtung an der Straßenseite aufgebracht werden. Die Abdichtung wurde nicht bis auf die Fundamentsole ausgefhrt, sondern bis ca. 50 cm unterhalb der Grenze zwischen dem bindigen Boden und einer Schicht aus Sand und Kies.
3.1.2 Nachtrgliche Bauwerksabdichtung Eine nachtrgliche horizontale Bauwerksabdichtung ist entsprechend der Nutzung fr den Ausschluss aufsteigender Feuchtigkeit grundstzlich
650
D Bauphysik
Bild 17. Straßenfassade, vertikale Abdichtung mit einer Dickbeschichtung auf der Vorsatzschale aus Beton und Perimeterdmmung whrend des Verfllens
Bild 18. Prinzipskizze Vorwand auf der Hofseite
Fr die Abdichtung musste eine Vorsatzschale aus Beton als Abdichtungsebene hergestellt werden. Es wurde eine Dickbeschichtung mit zustzlicher Gewebeeinlage nach DIN 18195 fr den Lastfall nichtdrckendes Wasser auf waagerechten Flchen ausgebildet [4]. Da die Abdichtung nur geringfgig ber die eigene Kelleraußenwand hinausgefhrt werden konnte, war ein fachgerechter Anschluss an die Nachbargebude nicht ausfhrbar. Als Schutz fr die Abdichtung und zur Vermeidung der Sommerkondensation dient eine Perimeterdmmung. Die Baugrube wurde mit Sand ausgefllt, um ein Ableiten des anfallenden Wassers zu ermçglichen (Bild 17). An der Sdseite wurde eine ca. 2,0 m tiefe Wand im Abstand von ca. 1,00 m als Fundament fr die Balkonanlage errichtet. Durch diese vorgestellte Wand lsst sich die alte Außenwand dauerhaft belften. Der entstandene Zwischenraum besitzt außerdem zwei weitere Aufgaben: Er gewhrleistet die Zugnglichkeit zur Wartung des Erdwrmebertragers und beherbergt eine Regenwassernutzungsanlage (s. Bilder 4 und 18). Die vorgestellten Sanierungsmçglichkeiten stellen einen Kompromiss zwischen Kosten- und Zeitaufwand und den çrtlichen Gegebenheiten dar. Eine vollstndig fachgerechte Ausfhrung einer nachtrglichen Bauwerksabdichtung konnte als geschlossenes System nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik bei diesem Ge-
bude nicht erfolgen, was bei der Nutzung des Kellergeschosses und des Erdgeschosses bercksichtigt werden muss.
3.1.3 Gegenberstellung der gegenwrtigen und zuknftigen Anforderungen an vorhandenes und neues Mauerwerk An die Wandkonstruktionen aus Mauerwerk werden derzeit Anforderungen auf den Gebieten des winterlichen Wrmeschutzes, der konomie, des Schallschutzes, der Tragfhigkeit, des Brandschutzes und der Dauerhaftigkeit gestellt. Neue Anforderungen sind im Bereich des sommerlichen Wrmeschutzes, im Umwelt- und Gesundheitsbereich ber den ganzen Lebenszyklus des Bauwerkes zu erwarten. Winterlicher und sommerlicher Wrmeschutz Im Bereich des winterlichen Wrmeschutzes sind in den letzten Jahrzehnten die Anforderungen erheblich gestiegen. Durch entsprechende bauphysikalische Forschungen konnten Lçsungswege zur Einhaltung derselben und erhebliche Einsparpotenziale aufgezeigt werden. Sie mssen in den kommenden Jahren bei Neubauten, aber besonders im Gebudebestand, umgesetzt werden (Tabelle 2).
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
651
Tabelle 2. Anforderungen an den Wrmedurchgangskoeffizient in [W/m2 K] der Außenwnde differenziert in Abhngigkeit von der Haustechnik DIN 4108-2 2003-7
WSVO 95
EnEV 2007 [7]
KfW 60
3-Liter-Haus
KfW 40
Passivhaus
0,83
0,4 – 0,6
0,25 – 0,5
0,15 – 0,30
0,10 – 0,30
0,10 – 0,25
< 0,16
Die neuesten Energiespartechniken fr das Niedrigst- bzw. Plusenergiehaus sind primr fr den winterlichen Wrmeschutz optimiert worden. Fr die Sicherstellung und ggf. fr die Erhçhung der Behaglichkeit in den Schçnwetterperioden ist der Verbrauch von Primrenergie fr die Khlung der Gebude zum Teil gestiegen. Bei nicht wenigen Passivhusern und Energieplushusern ist ein hçherer Primrenergiebedarf fr Khlung im Sommer als fr Heizung im Winter erforderlich. Bei nicht aktiv gekhlten Bauwerken mit hohem Dmmstandard ist die maximale Raumlufttemperatur gegenber herkçmmlichen Gebuden hçher und die Einstellzeit lnger. Des Weiteren kçnnen hçhere innere Wrmelasten infolge von Beleuchtung und EDV nur geringfgig ber die Umfassungskonstruktionen abgegeben werden. Bei vielen hochgedmmten Gebuden ist die speicherwirksame Bauwerksmasse, die der hohen Raumtemperatur entgegenwirkt, geringer. Die Forderungen des sommerlichen Wrmeschutzes (mittlere Empfindungstemperatur < 26 C) kçnnen bei zunehmend lang anhaltenden Hitzeperioden infolge der Klimaerwrmung [5] unter Umstnden nicht eingehalten werden. Die derzeitige Rechtssprechung besagt, dass auch im Sommer angemessene Raumtemperaturen sichergestellt werden mssen. In den aktuell gltigen Normen [6] hinsichtlich der Mindestanforderungen und der weitergehenden Energieeinsparverordnung [7] wird die speicherfhige Bauwerksmasse ohne Bercksichtigung der spezifischen Wrmekapazitt der einzelnen Baustoffe ermittelt. Eine Verbesserung des sommerlichen Wrmeschutzes durch den Einsatz von Baustoffen mit einer hohen spezifischen Wrmekapazitt und einer optimierten Phasenverschiebung der Baukonstruktion kann somit nicht bercksichtigt werden. Ferner kçnnen bei Anwendung dieser Berechungsverfahren keine direkten Aussagen ber die zu erwartende Raumlufttemperatur abgeleitet werden. Die hohe Bauwerksmasse der bestehenden Gebude und des Mauerwerkes im Allgemeinen kann in der Zukunft fr die Sicherstellung des sommerlichen Wrmeschutzes einen nennens-
werten Beitrag leisten, z. B. durch ein fr den Tagesgang optimiertes Verhalten der Baukonstruktion. Um eine energieintensive aktive Khlung vermeiden zu kçnnen, sind die Arbeitsweise der Anlagentechnik mit dem optimalen Wirkungsgrad und das Speicher- und Transportverhalten der Baukonstruktion aufeinander abzustimmen. Die hohe Bauwerksmasse geht nur pauschal bei der Auslegung der Heizung in die Berechnung des Heizwrmebedarfes ein [8]. Die Minimierung des Energieverbrauchs erfordert die Quantifizierung der zeit- und ortsabhngigen Energieflsse im Bauwerk, um ggf. Energie rumlich und zeitlich verschieben zu kçnnen. Solche Berechnungen kçnnen zurzeit nur mit Simulationsprogrammen durchgefhrt werden. Am Institut fr Bauklimatik der TU Dresden werden Rechenmodelle auch fr den sommerlichen Wrmeschutz kontinuierlich weiterentwickelt. Zustzlich werden die Modelle in einfache, fr die Praxis handhabbare Pogramme mit nutzerfreundlichen Bedieneroberflchen umgesetzt. Schallschutz Bei den hçheren Anforderungen an den winterlichen Wrmeschutz wurde die Masse der Ziegelaußenwnde immer weiter reduziert. Dies fhrte zu einer Verschlechterung des Schallschutzes und zu einer Zunahme des Einflusses von Schallbrcken. Bei dem Neubau werden zur Sicherstellung des erhçhten Schallschutzes zu den Nachbargebuden zweischalige Hauswnde aus biegesteifen Schalen hergestellt. Da im Bestand meist eine einschalige Konstruktion vorliegt, ist hier eine Verbesserung nur bedingt mçglich. Die steigenden Ansprche an den Komfort werden sich in hçheren Ansprchen an den Schallschutz widerspiegeln. Tragfhigkeit und Brandschutz Durch die Einstufung als A 1 Baustoff [9] ist das Mauerwerk i. d. R. bei einer ausreichenden Wandstrke im verputzten Zustand in Bezug auf den Brandschutz eher unproblematisch. Meist gibt es
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Probleme im Bestand bei der Ausfhrung der Brandwand zu den Nachbargebuden im Bereich des Dachgeschosses. Die Einschtzung der Tragfhigkeit des vorhandenes Misch- bzw. Bruchsteinmauerwerks kann sich in der Praxis aufgrund von fehlenden Materialdaten schwierig gestalten, wozu aber ein entsprechender Wissenstand verfgbar ist. Langlebigkeit der Konstruktion – Vermeiden von Bauschden Die Sicherstellung der Langlebigkeit der Konstruktion und die Vermeidung von Bauschden im Lebenszyklus des Gebudes sollen heute schon innerhalb der Planungsphase beurteilt und nachgewiesen werden. Ein großer Teil der Schden an Baukonstruktionen und Gebuden ist direkt oder indirekt auf erhçhte Durchfeuchtungen infolge Tauwasserbelastung, Einbaufeuchte, Schlagregen, aufsteigende Feuchte u. . zurckzufhren. Die Komplexitt nimmt noch weiter zu, wenn der Einfluss von bauschdlichen Salzen beurteilt werden soll. Hier besteht in den nchsten Jahrzehnten ein erheblicher Forschungsbedarf. Eine umfassende feuchtetechnische Beurteilung von Baukonstruktionen erfordert die Quantifizierung der instationren Prozesse ber einen langen Zeitraum (mindestens 3 Jahre). Der rechentechnische Aufwand fr die gekoppelte hygrothermische Modellierung eines Bauteils kann erheblich grçßer sein als bei einer rein thermischen Beurteilung. Mit einem durch das Bundesministerium fr Wirtschaft und Technologie gefçrderten Projekt [10] wird derzeit ein Feuchteatlas erarbeitet, der anhand von typischen Wandkonstruktionen erstmalig ein Set von Methoden fr die Praxis bereitstellt, das eine umfassende feuchtetechnische Beurteilung von Umfassungskonstruktionen erlaubt. In dem Projekt werden Bemessungs- und Simulationsverfahren parallel angewendet und auf ihre Aussagen hin geprft. Fr die Simulationsergebnisse werden bestehende Kriterien bewertet und erweiterte, neue Kriterien vorgeschlagen, die eine weitergehende Beurteilung der Dauerhaftigkeit ermçglichen. Anforderungen an die Energiebilanz, an den Umwelt- und Gesundheitsbereich ber den ganzen Lebenszyklus des Bauwerks Durch die starke Reduzierung des Heizwrmebedarfes in den letzten Jahren, wie z. B. beim Passivhaus auf < 15 kWh/m2a, nimmt die Bedeutung der Energie zur Herstellung bzw. fr die Sanierung eines Gebudes an der Gesamtenergiebilanz
zu und ist nicht mehr vernachlssigbar. Diese „Graue Energie“, die in Form von Baumaterial und Technik investiert wird, betrgt in der Regel zwischen 500 und 1500 kWh/m2 [11]. Die Berechnungsgrundlagen fr die Anforderungen im Umwelt-, Gesundheitsbereich und den Primrenergieverbrauch ber den ganzen Lebenszyklus des Bauwerks (Herstellung, Nutzung, Rckbau, Verwertung und Entsorgung) werden derzeit entwickelt. Zuknftig ist mit einer weiteren Steigerung der Energieeffizienz und einer Reduktion der Treibhausgasemissionen und ggf. des Versuerungspotenzials des Bodens ber dem gesamten Lebenszyklus eines Gebudes zu rechnen. In sterreich ist die Berechnung der kokennzahlen bereits fester Bestandteil der Wohnungsbaufçrderung [12]. Der koindex 3 (OI3) ist eine çkologische Beurteilung von Materialien. Dabei werden der Primrenergieinhalt (PEI), das Treibhauspotenzial (GWP) und die Surebildungspotenzial (AP) der Baustoffe mit anderen energetischen Maßnahmen ber ein Punktsystem bewertet. Es ist eine umfangreiche Materialdatenbank vorhanden, die fr alle am Bau Beteiligten zur Verfgung steht und stndig aktualisiert wird. Ein Normentwurf fr die Berechnung der „Grauen Energie von Gebuden“ liegt bereits in der Schweiz vor. Die Norm SIA 2032 ist so ausgerichtet, dass sie als Entscheidungshilfe in der Vorstudie- und Vorprojektphase angewendet und die Berechnung im laufenden Planungsprozess weiter verfeinert werden kann [11]. In Deutschland sind entsprechende Normen nicht vorhanden. Erst als Grundlage fr die Regelung des Handels von CO2-Zertifikaten ist mit der Erarbeitung von entsprechenden Richtlinien zu rechnen. Danach wird die Industrie die notwendigen Materialkennwerte ermitteln lassen und an die ffentlichkeit weitergeben. Die Entwicklung einer gesamteuropischen Norm mit einheitlichen Regelungen ist anzustreben, wo z. B. gleiche Bilanzgrenzen festgelegt werden mssen, damit die Vergleichbarkeit gegeben ist. Primrenergieinhalt (PEI) – „Graue Energie von Gebuden“ Der Primrenergieinhalt beschreibt den zur Herstellung des Produkts notwendigen (Primr-) Energieverbrauch. Dabei wird zwischen erneuerbarer und nicht erneuerbarer Primrenergie unterschieden [12]. Die Graue Energie eines Gebudes ist der kumulierte Energieaufwand fr die Erstellung und den Rckbau des Gebudes inklusive dem kumulier-
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
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Bild 19. Energie im Lebenszyklus eines Gebudes [11]
ten Energieaufwand bei Ablauf der Nutzungsdauer von Bauteilen. Nicht zur Grauen Energie gehçren die Betriebsenergie und die Energie fr den Unterhalt des Gebudes [11]. Treibhauspotenzial GWP (Global Warming Potential) bzw. Treibhausgasemissionen Die Herstellung eines Produktes oder die Bereitstellung einer Dienstleistung hat die Emission von Treibhausgasen zur Folge. Zu den Treibhausgasen zhlen neben dem Kohlendioxid (CO2) auch Methan, Lachgas und weitere klimawirksame Gase. Die Treibhausgasemissionen werden als quivalente Kohlendioxidmasse ausgedrckt. Parallel zum Energieaufwand kçnnen auch die kumulierten Treibhausgasemissionen berechnet werden. Beim koindex 3 wird dies als Treibhauspotenzial GWP (Global Warming Potential) bezeichnet [12]. Das Treibhauspotenzial kann fr verschiedene Zeithorizonte (20, 100 oder 500 Jahre) be-
stimmt werden. Der krzeste Zeithorizont von 20 Jahren wird in der Regel fr die Berechnung des Temperaturanstiegs auf dem Festland herangezogen. Die lngeren Zeithorizonte werden fr die Berechnung des Anstiegs des Meeresspiegels verwendet [11, 12]. Versuerung (AP) Die Verminderung der Versuerung ist eine regionale Aufgabe. Die Versuerung wird im Wesentlichen durch die Wechselwirkungen von Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxiden (NOx) mit anderen Bestandteilen der Luft verursacht. In wenigen Tagen kçnnen Schwefelsure (H2SO4) und Salpetersure (HNO3) entstehen. Die genauen Auswirkungen sind heute nur bruchstckhaft bekannt. Diese haben negative Auswirkung auf unsere natrliche Umwelt wie Seen, Flsse, Wlder und Bçden. Das Surebildungspotenzial (AP) wird relativ zum Surebildungspotenzial von Schwefeldioxid (SO2) angegeben [12].
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3.1.4 Eingesetzte Maßnahmen zur energetischen Ertchtigung der Außenwnde 3.1.4.1 Kapillaraktive diffusionsoffene Innendmmung Bei dem vorgefundenen, stark geschdigten Mauerwerk wurde auf der Innen- und Außenseite jeder Stein auf ausreichenden Verbund mit den dahinter liegenden Schichten und jede Fuge auf hinreichende Festigkeit berprft. Gegebenenfalls wurden die Steine neu eingesetzt und große Fehlstellen fachgerecht ausgemauert. Die geschdigten Fugen wurden erneuert. Bei den Arbeiten wurde insbesondere auf ein abnehmendes Festigkeitsgeflle von innen nach außen geachtet. Diese Arbeiten kçnnen nur von sehr erfahrenen Facharbeitern durchgefhrt werden (Bild 20). Aufgrund der großen Hohlrume im Mauerwerk wurde auf eine Verfestigung des Außenmauerwerks mittels Injektionsverfahren verzichtet. Die Deckenspannrichtung verluft parallel zur Außenwand, sodass keine zustzlichen Vertikalkrfte aus den Decken in das Außenmauerwerk eingeleitet werden mussten. An der Straßenfassade wurde die kapillaraktive diffusionsoffene Innendmmung im 1. und 2. OG mit einem herkçmmlichen Dmmputz kombiniert (Bild 21). Durch die Anwendung des Dmmputzes entspannt sich die hygrische Situation an der kalten Seite der Innendmmung (s. Bild 23).
Bild 20. Straßenfassade, aufwendige Sanierung des vorhandenen Mauerwerks, Fensterleibung von der Sanierung aus den 1970er-Jahren
Die vorhandenen Unregelmßigkeiten im Mauerwerk, z. B. Lçcher bis 10 cm Tiefe, kçnnen nur mit einem Dmmputz mit organischen Zuschlagstoffen geschlossen werden. Gleichzeitig wird eine hohe Risssicherheit erreicht. Im EG-
Bild 21. 2. OG Nord, Fensternische, Innendmmung aus Calciumsilikat und Wrmedmmputz (außen)
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
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Bild 22. Messstrecke Fenster 2. OG Nord Innendmmung, Wetterstation. Online-Datenerfassung und Darstellung der Messwerte mit Programm AMR; WinControl, 5 cm Calciumsilikat innen, 3 cm Dmmputz außen, mit Temperaturfhler (Ntc-Negative Temperature Coefficient Thermistors = Heißleiter). Miniaturfhler (Feuchte, Temperatur). Wrmeflussplatte, Pyranometer, Innen- und Außenklimaaufzeichnung
Bereich wurde ein mineralischer Dmmputz ausgefhrt. Bei dem Innenputz muss das starke Saugverhalten des Calciumsilikats bercksichtigt werden. Die Platten sind werkseitig grundiert. Das Aufziehen des Dnnschichtputzes und das Armieren sollten in einem Arbeitsgang zgig erfolgen. Das sofortige Abfilzen der Flche mit dem Dnnschichtputz hat sich bewhrt. Die Messungen und die hygrothermischen Berechnungen wurden fr das kritische Bauteil durchgefhrt. Es befindet sich unterhalb der Fensternische im 2. OG Nord (Bild 22). Bild 24 zeigt die Ergebnisse der Messungen in der Außenwand der Wohnkche im 2. OG (s. Bild 22) und des Innen- und Außenklimas. Die Feuchte (WKW_Feucht) an der kalten Seite der Wrmedmmung ist mit ca. 92,5 % an den
kalten Januartagen am hçchsten. Es kommt zu keiner Kondensatbildung. Die Temperatur (WKW_Temp) hinter der kalten Seite der Innendmmung folgt der Außentemperatur (Aussen_Temp) in stark gedmpfter Form. Die Raumlufttemperatur (WK_Temp) liegt im Mittel bei 19 C. Nach Auskunft der Nutzer wird diese Temperatur als behaglich empfunden. Dies ist auf die hçheren Oberflchentemperaturen infolge der Innendmmung und der Flchenheizung zurckzufhren. Das Gebude ist thermisch sehr stabil. Bei Pumpenstillstand in der Nacht ist ein maximaler Abfall der Raumtemperatur um 2 K vorhanden. Die Raumluftfeuchte (WK_Feucht) liegt im Mittel zwischen 60 und 70 % relativ hoch. Grçßere Ausschlge werden nach oben durch Kochen und tiefere durch Lften verursacht.
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Bild 23. Hygrothermische Berechnung mit dem Programm COND [20]. 5 cm Calciumsilikat-Innendmmung, Reduzierung der Kondensatmenge von ca. 0,5 auf ca. 0,2 kg/m2 mit Dmmputz an der kalten Seite der Wrmedmmung
Bild 24. Temperatur- und Feuchteverlauf in der Außenwand der Wohnkche im 2. OG und des Innen- und Außenklimas vom 01. 11. 2005 bis zum 17. 02. 2006
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
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Randdmmstreifen zur Entkopplung des Dmmputzes/Holzbalkendecke Heizungsrohr im Bereich des Strichbalkens an der Außenwand mit Innendmmung
Bild 25. Wandheizung ber Wrmedmmputz, Zufhrung an Wandheizflchen ber Fußbodenheizung
Das heißt, selbst bei tiefen Außentemperaturen bis –21 C (Aussen_Temp) konnte ohne den Einsatz der Lftungsanlage kein Kondensat (WKW_Feucht) an der kalten Seite der Wrmedmmung festgestellt werden. Die kritischen Details wurden in der Bauphase mit einem einfachen Wrmebrckenprogramm und dem Programm COND berechnet und optimiert (siehe z. B. Bild 23). Bei der straßenseitigen Außenwand mit Innendmmung wird im Bereich des Strichbalkens ein Heizungsrohr unter Putz verlegt, um in diesem Bereich einen bauteilunkritischen Feuchtegehalt zu garantieren (Bild 25).
Randdmmstreifen zur Entkopplung des Dmmputzes/ Holzbalkendecke Heizungsrohr im Bereich des Strichbalkens an der Außenwand mit Innendmmung
3.1.4.2 WDVS unter Beibehaltung des Erscheinungsbildes Bei dem Wrmedmmverbundsystem (WDVS) (Bild 26) wurde das Erscheinungsbild eines gefilzten Putzes mit aufgesetzten Faschen beibehalten. Visuell ist kein Unterschied zwischen Hof- und Straßenfassade erkennbar (s. Bilder 1
Bild 26. Wrmedmmverbundsystem mit Mineralwolllamellen und aufgesetzten Faschen
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und 27). Der eingesetzte mineralische Leichtputz als Oberputz wurde nach den Vorgaben des Stadtbildpflegers eingefrbt. Nach einer Grundierung wurde ein rissberbrckendes Anstrichsystem auf Dispersionssilikatbasis aufgebracht. Anzeichen fr eine Veralgung des WDVS sind nicht festgestellt worden. Die starke Krmmung in der Hoffassade konnte mit der Anwendung einer Mineralwolllamelle beibehalten werden (Bild 27). Bei dem unebenen und unregelmßigen Mauerwerk wurden vier verschiedene Dbellngen zur konstruktiven Verdbelung zustzlich zu der Verklebung verwendet. Die hier umgesetzten Mçglichkeiten einer Anpassung eines WDVS an die Belange der Denkmalpflege sind beispielgebend und sollen einer breiten ffentlichkeit bekannt gemacht werden. Im 1. DG wurde auf der Sdseite eine Messstrecke installiert (Bild 28). Diese weist experimentell die Wirksamkeit des WDVS nach. Durch die Anwendung des WDVS wird die Wirkung der speicherwirksamen Bauwerksmasse verbessert.
Bild 27. Fenster im 1. DG Sd, Wrmedmmverbundsystem mit Mineralwolllamellen, aufgesetzten Faschen und gefilztem Putz, Beibehaltung des historischen Erscheinungsbildes; Messstrecke mit Temperaturfhler (Ntc) und Pyranometer
Bild 28. Messstrecke am Fenster des 1. DG Sd, Wetterstation, Online-Datenerfassung und Darstellung der Messwerte mit Programm AMR WinControl, Wrmedmmverbundsystem, Innen- und Außenklima
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
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3.1.5 Einsatz geeigneter Materialien fr das rissanfllige Mauerwerk
schen Dmmputzes, wobei eine wesentlich lngere Standzeit zu beachten war.
Der vorhandene Fassadenputz mit einem sehr hohen Anteil an Zement besaß konstruktionsbedingte, putzgrundbedingte und putzbedingte Risse. Der vorhandene Putz hatte eine Putzstrke von bis zu 5,0 cm. Da der vorhandene Putz langfristig das Mauerwerk noch mehr geschdigt htte, wurde er vollstndig ersetzt. In den Fassaden waren eine Vielzahl von Materialbergngen, alten nicht mehr genutzten Mauerwerksbçgen und Strze und zugesetzte Fenster vorhanden (s. Bilder 6, 9 und 10). Ein kraftschlssiger Verbund war in den wenigsten Fllen gewhrleistet. Es ist weiterhin mit konstruktionsbedingten Putzrissen zu rechnen.
Hoffassade Bei der Hoffassade kam das Sanierungsverfahren F6 (s. WTA-Merkblatt 2-4-94 [13]) – Wrmedmmverbundsystem zu Anwendung. Besonders durch die verwendeten Mineralwolllamellen konnte eine Entkopplung von der Fassade erreicht werden. So kçnnen temperaturbedingte Rissbewegungen minimiert werden. Als Anstrichsystem wurde zustzlich ein rissberbrckendes Anstrichsystem gewhlt.
Straßenfassade An der Straßenfassade kann bei einem derart hochwertigen Baudenkmal aus denkmalpflegerischer und aus sthetischer Sicht zurzeit ein WDVS nicht empfohlen werden. Es ist das Sanierungsverfahren F5 – Wrmedmm-Putzsystem mit wrmedmmendem Unterputz und wasserabweisendem Oberputz angewendet worden, das die Rissanflligkeit (s. WTA-Merkblatt 2-4-94 [13]) reduziert. Arbeitsschritte: 1. Aufbringen eines Spritzbewurfs auf das instandgesetzte Mauerwerk (s. Abschn. 3.1.4). 2. Nach einem Tag Standzeit: Im Bereich des 1. und 2. Obergeschosses Anspritzen und Aufkmmen eines organischen Wrmedmmputzes (WGL 070) mit einer Schichtstrke von bis zu 50 mm mittels Putzmaschine. 3. Da z. T. sehr große Unebenheiten vorhanden waren: nach einer Woche 2. Arbeitsgang notwendig. 4. Nach dem Verstoßen des Unterputzes Armierung der ganzen Flche mit einem speziellen Dnnschicht- und Ausgleichsputz. Die Armierung im Bereich der Fenstergewnde wurde um das bergreifungsmaß nicht mit dem Dnnschicht- und Ausgleichsputz versehen. 5. Die Fensterfaschen wurden spter zustzlich mit einem Gewebeeckwinkel und einem Dnnschicht- und Ausgleichsputz hergestellt und mit Kornstrke abfilzt. 6. 1 Tag spter: separates Abfilzen der Flche. 7. Nach einer Standzeit von 4 Wochen: Aufbringen eines rissberbrckenden Anstrichsystems auf Dispersionssilikatbasis. Im Erdgeschossbereich erfolgten die analogen Arbeitschritte bei der Verwendung des minerali-
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Innenwnde und Decken
3.2.1 Dokumentierung und Beurteilung des Bestandes Innenwnde Innenwnde aus Mischmauerwerk vom Erdgeschoss bis zum 2. Obergeschoss Die Innenwnde vom Erdgeschoss bis zum 2. Obergeschoss bestehen wie die Außenwnde aus Mischmauerwerk (s. Bild 29). Die Wnde nahmen innerhalb eines Geschosses auf der Ostseite i. d. R. von oben nach unten in der Breite um ca. 10 cm ab. Die Unregelmßigkeiten im Mauerwerk der großzgig und rationell gemauerten Wnde wurden mit einer dicken grauen Kalk-
Bild 29. 2. OG, Innenwnde aus Mischmauerwerk, Nische zum Nachbargebude
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putzschicht unter Verwendung von Bruchstcken von Ziegeln und Dachziegeln ausgeglichen. An den Wnden gibt es mehrere Putzlagen. Der oberste Putz stammt offensichtlich vom Umbau 1856. Es konnten Reste eines barocken Putzes im 1. Obergeschoss nachgewiesen werden. Auf dem Putz von 1856 gibt es als lteste Fassung einen altrosafarbenen Fond mit grauem Sockel und grauer Zone unterhalb der Decke mit schwarzen und roten Begleitstrichen. Im großen Raum an der Westwand und im Flur an der Nordwand sind Reste lterer Fassungen auf einem noch lteren Putz (vor dem Umbau 1856) vorhanden. Diese Reste weiterer Fassungen konnten nicht mehr rekonstruiert werden.
ge der starken Schden der Decken (s. Abschn. 4.3) wurde diese zurckgebaut. Decken In dem Gebude sind die verschiedenen Deckenkonstruktionen vorhanden (Bild 32). Der planerische Aufwand fr den Nachweis der Tragfhigkeit jeder einzelnen Konstruktion und deren Umsetzung ist sehr hoch. Diese Arbeiten sind nur bei einem derart hochwertigen historischen Gebude gerechtfertigt.
Fachwerkwnde Im 1. Dachgeschoss ist eine Fachwerkwand aus der 2. Hlfte des 19. Jahrhunderts vorhanden. Sie ist mit einem Luferverband ausgemauert. Infol-
Kellergewçlbe und Erdgeschossgewçlbe Das Kellergewçlbe auf der Hofseite kann von diesem Gebude aus erreicht werden. Durch die historische Entwicklung ist das Tonnengewçlbe unter dem Eingangsbereich auf der Straßenseite von dem Nachbargebude her zugnglich. Die Tonnengewçlbe bestehen aus Bruchsteinmauerwerk. Deutlich sind heute noch die Schalbretter zu erkennen (Bild 33). Zum Teil sind lose Steine und Feuchteschden im Außenwandbereich vorhanden. Zweifelsfrei gehçrt dieses Gewçlbe zu den ltesten Bauteilen in diesem Stadtteil, welcher erstmalig ab 1250 bebaut wurde. Das Erdgeschossgewçlbe ist ebenfalls ein Tonnengewçlbe, in welches zwei gewçlbte Nischen hineinragen (s. Bild 8). Das Gewçlbe besteht im unteren Bereich aus Bruchsteinmauerwerk und im oberen Bereich aus einem 1 Stein starken Ziegelmauerwerk mit Aussteifungsbçgen (Bilder 34 und 35). Die tragenden Innenwnde, welche die Deckenund Dachlasten abtragen, liegen außermittig vom Gewçlbescheitel (s. Bild 8).
Bild 30. Innenwnde aus Ziegelmauerwerk im 1. Dachgeschoss
Bild 31. Innenwnde aus Ziegelmauerwerk im 2. Dachgeschoss
Innenwnde aus Ziegelmauerwerk vom 1. bis zum 2. Dachgeschoss Die Wnde zu den Nachbargebuden bestehen aus Ziegelmauerwerk mit geschosshohen Bçgen, die mit einem Luferverband ausgemauert wurden (Bild 30). Der Putz im 1. Dachgeschoss stammt offensichtlich vom Umbau 1856. Es gibt an der Wand Reste der Anstriche aus dem 19. und 20. Jahrhundert. Das 2. Dachgeschoss ist unverputzt (Bild 31). Durch die nur 1 Stein breite Ausmauerung der Bçgen sind die Mindestanforderungen an eine Brandwand nach der Bauordnung nicht erfllt. Weiterhin besitzen die Wnde in diesem Bereich einen schlechten Schallschutz.
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a – Kellergewçlbe b – Erdgeschossgewçlbe c – Holzbalkendecke ber EG Sd d – Holzbalkendecke ber 1. OG Nord e – Holzbalkendecke ber 1.OG Sd f – Ziegelecke ber 2. OG Nord g – Ziegelecke ber 1. DG Sd
Bild 32. bersicht ber die Deckenkonstruktionen
Das Kellergewçlbe auf der Straßenseite ist vom Nachbarhaus her zugnglich. Bei den Umbaumaßnahmen des Nachbarhauses im Jahre 2002 wurde die tragende Innenwand im Keller entfernt. Es konnten daraufhin Rissbildungen im nçrdlichen Gebudeteil festgestellt werden. Außermittig ist nachtrglich mit Ziegelsteinen eine Trennwand eingezogen worden, die den Raum in Flur und den heutigen Raum unterteilt.
Die gemauerte Wçlbung ist mit einem dicken Kalkputz berzogen. Die ursprngliche Oberflche ist ungleichmßig und schnell gearbeitet worden. Unregelmßigkeiten wurden nicht ausgebessert. Der unregelmßige erste Putz der Tonne wurde mindestens einmal berputzt, ohne den alten Putz zu entfernen. Unter der Ausbesserung hat sich ein Rest dieser Oberflche mit einer monochromen
Bild 33. Keller, Tonnengewçlbe aus Bruchsteinmauerwerk
Bild 34. 1. Obergeschoss, Erdgeschossgewçlbe aus Bruchsteinmauerwerk und Ziegelmauerwerk mit Aussteifungsbçgen beim Aufbringen des Spritzbewurfs
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Zwischenlage baute man alte Bretter in willkrlicher Reihenfolge ein. Auf diesen lteren Brettern gibt es Reste weißer und teilweise roter Fassungen. Diese kçnnen nicht mehr rekonstruiert werden.
Bild 35. 1. Obergeschoss, Erdgeschossgewçlbe aus Bruchsteinmauerwerk und Ziegelmauerwerk mit Aussteifungsbçgen vor dem Aufbringen des Spritzbewurfes (Detail)
grauen Fassung erhalten. Auf der derzeitigen Oberflche gibt es mehrere Fassungen des 19. und 20. Jahrhunderts. Holzbalkendecken Die Decken waren stark geschdigt.
Decke ber 1. OG Sd Die Decke auf der Sdseite des 1. OG stammt aus der Zeit des Wiederaufbaus des Hauses nach 1728. Die Holzbalken sind rationell bearbeitet. Die Profilanstze (Fasen) variieren in der Breite und im Punkt des Ansatzes erheblich. Beim Einbau des Treppenhauses in den 70er-Jahren des 20. Jahrhunderts wurden die Balken durch die neue Wand geteilt und im Treppenhaus gekappt. Die Einschubbretter sind eingestemmt und verleistet. Auf diesen gibt es Reste eines weißen Kalkanstriches (s. Bild 44). Decken ber 2. OG Die Decken oberhalb des 2. OG waren Einschubdecken. Bei den Decken ber dem 2. OG waren ber 80 % und bei der Decke ber 1. DG alle Balkenkçpfe nicht tragfhig. Sie wiesen starke Querschnittsverluste durch Fulnis und Pilzbefall auf. Im Einschubbereich war ein Lehmverstrich vorhanden. Der verbleibende Einschubbereich
Decke ber EG Sd Die Deckenbalken der Holzbalkendecke ber EG Sd sind sehr rationell bearbeitet. Der Balken war ursprnglich vollstndig frei liegend und wurde spter unterseitig mit einer Sparschalung mit Putz versehen. Um die Geschosshçhen auszugleichen, war oberhalb der Dielung ca. 25 cm Bauschutt vorhanden. Decke ber 1. OG Nord Der große Raum im vorderen Teil war der reprsentative Raum des Gebudes. Die darber liegende Decke berspannt die gesamte Hausbreite parallel zur Straße. Das Flldatum des Holzes eines Deckenbalkens konnte mittels einer dendrochronologischen Untersuchung auf 1727 bestimmt werden. Die Balken wurden sicher in Handarbeit gesgt und mit einer Stoßaxt bearbeitet. Aufgrund der Anordnung der Einschubbretter hat dieser Deckentyp den Namen Kriech- und Deckerdecke erhalten. Dafr wurde der Deckenbalken versetzt und in Handarbeit ausgestemmt. Eine Besonderheit stellt die doppelte halbrunde Profilierung der Einschubbretter dar. Diese wurden zur damaligen Zeit mit einem Profilhobel angefertigt (s. Bild 36). Die Decke im 1.OG wurde bei einem spteren Umbau mit einer zweiten Decke verblendet. Als
Bild 36. Kriech- und Deckerdecke; oben: Schnitt lngs zur Spannrichtung, unten: Schnitt quer zur Spannrichtung
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
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war vollstndig mit Bauschutt gefllt, welches zu einer abnormen ca. 20 cm starken Verformung fhrte. Die Dielung war auf Kanthçlzern befestigt. Zustzlich waren im sdlichen Bereich im Putz Myzel des Hausschwammes vorhanden (siehe Bild 14). Die geringe Deckenhçhe der Decken ber dem 2. OG ist offensichtlich auf den Umbau von 1856 zurckzufhren, bei dem auf die alten Deckenbalken weitere Lagen von Balken und Brettern gefgt worden sind (Bild 37). Auf den Einschubbrettern, die in Zweitverwendung eingebaut wurden, gibt es Reste alter Anstriche (Bild 38).
3.2.2 Maßnahmen zur Vermeidung der Sommerkondensation bei berschweren Innenwnden Im Erdgeschoss sind geometrische Wrmebrcken im Bereich der bis zu 1,00 m dicken Innenwnde vorhanden. Diese kann man bautechnisch nicht entschrfen. Daher wurde das Erdgeschoss von der thermischen Hlle nicht vollstndig abgekoppelt. Es fungiert als vorgeschaltete temperierte Zone. In der Summe wurde durch die beiden gedmmten Deckenebenen ein hoher Dmmstandard erreicht. Im Sommer wird die berschssige Solarwrme bei Speichertemperaturen ber 60 bis 70 C zur Temperierung des Erdgeschosses genutzt, um die Sommerkondensation im Erdgeschoss zu verringern und die Warmwassertemperatur zu begrenzen. Alternativ wurde zu einem herkçmmlichen Sanierputzsystem im Erdgeschoss eine Wandheizung zur Verringerung der Ursachen zur Salzdurchdringung (s. Gebudeschnitt Bild 4) eingesetzt.
3.2.3 Einsatz geeigneter Putze fr das rissanfllige Mauerwerk 3.2.3.1 Innenwnde aus Mischmauerwerk vom Erdgeschoss bis zum 2. Obergeschoss Das Mischmauerwerk wurde analog der Außenwand (s. Abschn. 3.1.4) instand gesetzt. Nach dem Spritzbewurf wurde ein Leichtputz oder der mineralische Dmmputz als Unterputz eingesetzt. Beide Putze sind fr diesen schwierigen Putzuntergrund geeignet. Je nach Erfordernis wurde in den Oberputz eine Armierung eingelegt. Bei der Wandheizung wurde die Armierung 2-lagig aufgebracht, wobei eine Lage diagonal verlegt wurde.
Bild 37. Decke ber dem 2. OG, geschdigt und nicht tragfhig, mit abnormen ca. 20 cm starken Verformungen – vermutlich vor dem Einbau der 11,5 cm Wand berbelastet, Verformungen durch langzeitigen Feuchte- und Lasteinfluss irreversibel
Bild 38. 2. Obergeschoss, Decke ber 2. OG, zweitverwendete Einschubbretter
3.2.3.2 Innenwnde aus Ziegelmauerwerk vom 1. bis zum 2. Dachgeschoss Die vorhandenen Bçgen wurden mit einem Luferverband geschlossen. Dieser wurde kraftschlssig an die Ziegelsulen angebunden und mit Edelstahlankern an die vorgefundene Ausfachung befestigt. Zustzlich wurde der Zwischenraum mit MG III ausgefugt bzw. mit Liaporbeton bei grçßeren Zwischenrumen ausgefllt. Die bergnge von der Sule/Bogen an die neue Ausmauerung wurde mit einer Putzbewehrung im oberen Bereich des Unterputzes ausgefhrt. 3.2.3.3 Errichtung der Brandwnde mit Calciumsilikat Calciumsilikat besitzt sehr gute brandschutztechnische Eigenschaften. Im 1. und 2. DG wurde die
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3.2.5 Einsatz von Handmontage-Ziegeldecken bei teileinsturzgefhrdetem Gebude
Bild 39. Haustrennwand im 2. DG, West, Calciumsilikat zur Herstellung der Brandwnde und als Wrmedmmung
Innendmmung aus Calciumsilikat zur Errichtung der Brandwnde und zugleich zur Wrmedmmung zu den Nachbargebuden großflchig eingesetzt (Bild 39). Der Leerstand in den Nachbargebuden ist der grçßte Unsicherheitsfaktor fr das Erreichen des Passivhausstandards bei diesem Gebude. Die untere Wohnung im Gebude wird nur temporr beheizt. Das verwendete Calciumsilikat besitzt ein sehr geringes Schwind- und Kriechverhalten gegenber anderen Baustoffen. Auch bei ußerst problematischen Putzuntergrnden (z. B. Mischmauerwerk) konnte an den Wnden mit Calciumsilikat keine Rissbildung festgestellt werden.
3.2.4 Herstellung der Standsicherheit des Erdgeschossgewçlbes Um das Gebude zu sichern, wurde aus dem Gewçlbe ber dem EG der ganze Bauschutt durch einen Leichtbeton aus Liapor durch Handarbeit ausgetauscht. Dieser Leichtbeton besitzt etwa den gleichen E-Modul wie das vorhandene Mauerwerk, sodass es zu keiner Schdigung des Gewçlbes kam. Die Sicherungsmaßnahmen waren erfolgreich und die Fundamente konnten entlastet werden. ber den Gewçlben im EG wurde der Bauschutt durch einen Leichtbeton aus Liapor ausgetauscht, um das Gewçlbe und die Fundamente zu entlasten. Dieser Leichtbeton wurde im EG als Tragschicht verwendet.
Bei vielen Sanierungen in der Gçrlitzer Altstadt wurde der Befall und Wiederbefall durch echten Hausschwamm festgestellt. Die untere Deckenverschalung der Holzbalkendecke wurde auf Empfehlung des Prfingenieurs entfernt, um eine stndige Kontrollmçglichkeit auf eventuellen Hausschwammbefall zu ermçglichen. Um das Gebude einer nachhaltigen Wiedernutzung zufhren zu kçnnen, empfahl der zustndige Prfingenieur, alle Holzbalkendecken ber dem 2. OG aufgrund der Vielzahl von Schden und dem ußerst hohen Kostenaufwand fr den Erhalt durch eine Ziegeldecke zu ersetzen. Dabei konnte auf eine chemische Schwammbekmpfung insbesondere im Bereich der Kinderzimmer verzichtet werden. Um die Fundamente zu entlasten, wurden die Ziegeldecken leichter als die vorhandenen Decken ausgefhrt. Das Dachtragwerk und einige Deckenabschnitte waren nicht standsicher. Die Reihenfolge der Deckensanierung wurde so gewhlt, dass das Gebude als Gesamtragwerk funktionstchtig wurde. Die einzelnen teils sehr kritischen Bauzustnde mussten separat nachgewiesen werden. Vorgehensweise 1. historischen Bauschutt im Einschubbereich ausbauen, vertikale Aussteifung des gesamten Hauses, 2. Gewçlbesanierung, 3. Einbau der Decke ber dem 2. OG ber der alten Holzbalkendecke, 4. Rckbau des Daches, Lagerung des Altholzes auf Decke ber dem 2. OG, 5. raumweiser Austausch der Decken unter dem Dach, 6. Einbau der Ziegeldecke im Einschubbereich des EG und 1.OG. Decke ber EG Sd Auf der Dielung der Decke ber dem EG auf der Sdseite war ca. 35 cm hoch Bauschutt vorhanden. Die Decke war unterseitig verschalt. Um die Fundamente zu entlasten und die Brandschutzanforderungen zu erfllen, wurde der Bauschutt durch eine ber der Dielung liegende und eine leichte Ziegeldecke ersetzt (Bild 40). Unter der Fußbodenheizung ist ein Trockensystem mit darunter liegender Trittschalldmmung aus Mineralwolle eingebaut worden.
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
665
Konstruktionsprinzip
Fllkçrper Filigrantrger ohne anbetonierter Ziegelschale
Schalldmmung aus Hanf Dielung
Bild 40. Decke ber EG Sd; oben: Konstruktionsprinzip, unten: Aufbau
Decken ber 1. OG Nord Die historischen Decken ber dem 1. OG wurden restauriert. Fr die Arbeiten konnte die Bauherrin einen gelernten Kirchenmaler gewinnen, der einen reichen Erfahrungsschatz bei der Restaurierung derartiger Decken in Gçrlitz und die notwendigen handwerklichen Fhigkeiten besitzt. Als Anstrichsystem wurde ein Kasein-TemperaFarbsystem gewhlt. Die Restaurierung dieser Kriech- und Deckerdecke aus dem 17. Jahrhundert zeugt vom verantwortungsvollen Umgang mit dem kulturellen Erbe (s. Bilder 36 und 41). Folgende Arbeiten wurden ausgefhrt: – Befunduntersuchung und baubegleitende Dokumentation, – Freilegung, Tragfhigkeitsprfung und Holzschutz der Balkenkçpfe, – Abnahme der Deckenverschalung, – Lagesicherung der Einschubbretter mit ber 1250 Holzkeilen, – Einbau eines Rieselschutzes, – holzmßige Instandsetzung durch Aussetzen der Fehlstellen mit Altholz der Deckenbalken, – Ergnzung von fehlenden bzw. schadhaften Einschubbrettern mit Altholz, – farbliche Fassung der Decke anhand der Befundlage.
Die Kombination aus Fußboden- und Wandheizung besitzt einen hohen Strahlungsanteil. Die Raumlufttemperatur ist niedriger und dadurch die relative Luftfeuchtigkeit hçher. Die Raumlufttemperatur ist nahezu konstant. Eine Beeintrchtigung der Holzbalkendecke ist infolge zu niedriger Luftfeuchtigkeit und zu großer Temperaturschwankungen bei den eingesetzten Heizflchen nicht anzunehmen. Im Bereich der Streichbalken/Außenwand mit Innendmmung wird eine zustzliche Anhebung der Oberflchentemperatur vorgenommen, um Feuchtigkeitsschden an den Streichbalken zu vermeiden (s. Bild 25). Eine Beeintrchtigung der Holzbalkendecke durch eine mçglicherweise niedrige relative Luftfeuchtigkeit infolge der kontrollierten Wohnungslftung wird mit einer Materialsonde in der Holzbalkendecke und einer Innenklimamessung in diesem Raum untersucht. Durch den Einzug einer Ziegeldecke im Einschubbereich wurden die Decken statisch und brandschutztechnisch ertchtigt. ber der Decke im 1. OG Nord kam aufgrund der großen Spannweite und der niedrigen Aufbauhçhe pumpfhiger Leichtbeton zum Einsatz. Die Filigran-S-Trger konnten sehr gut innerhalb des Gebudes trotz der großen Spannweite, transportiert werden. Die
666
D Bauphysik
Hçhe der Decke ist 23 cm. Mit einer Hçhe von ca. 10 cm ber den vorhandenen Balken weist diese Sanierungsvariante einen geringen zustzlichen Hçhenbedarf auf. Die vorhandenen unterschiedlichen Hçhen der Decke brauchten zustzlich nicht ausgeglichen zu werden. Gegenber Sanierungsstrategien mit der Herstellung eines mitwirkenden Plattenbalkens aus einen Holzwerkstoff bzw. Herstellung eines Verbundbalkens wird bei der ausgefhrten Sanierungsvariante die Originalsubstanz vollstndig erhalten. Decke ber 1. OG Sd Die historischen Decken ber dem EG (Sd) wurden restauriert (Bild 43). Die Einschubbretter waren infolge von Feuchtigkeitseinwirkungen zum Teil sehr stark geschdigt. Die ersetzten Einschubbretter und Leisten wurden aus Altholz gefertigt. Eine zustzliche Anhebung der Oberflchentemperatur im Bereich des Streichbalken/ Außenwandanschlusses ist nicht notwendig. Durch das WDVS wird die Temperatur soweit in diesem Bereich angehoben, dass keine Feuchteschden zu erwarten sind. Analog zur Decke auf der Nordseite wurde hier im Einschubbereich eine Ziegeldecke eingezogen. Decken ber dem 2. OG und 1. DG
Bild 41. Decke ber dem 1. OG Nord, Kriech- und Deckerdecke; oben: vor der Restaurierung – starke Schdigung, Mitte: holzmßige Restaurierung durch Aussetzen der Fehlstellen mit Altholz, unten: nach der Restaurierung
Bild 42. Systemskizze, Decke ber 1. OG Nord
In der Regel wurden die vorhandenen Decken bis auf die Balken zurckgebaut. Die Ziegeltrger wurden berhçht auf diesen Balken positioniert und vertikal durch die bis auf den Keller durchgehenden Sttzen abgefangen. Um die Fundamente zu entlasten, wurden die Ziegeldecken leichter als die vorhandenen Decken ausgefhrt. Zur Minimierung des Wrmebrckeeinflusses kam pumpfhiger Leichtbeton fr die Verfllung der Rippen der Ziegeldecke bei den Außenbauteilen (z. B. Dachterrasse, Außenwandanschlsse, Ringanker) zum Einsatz. Um das Gewçlbe und die Innenwnde auf der Nordseite entlasten und erhalten zu kçnnen, spannen sich die Decken ber die gesamte Hausbreite. Der Restaurator sah durch diese Maßnahme keinen Verlust an erhaltenswrdiger Originalsubstanz. Die Abtragung der Punktlasten der Ziegeltrger in das Mischmauerwerk wurde ber Ziegelstrze und vor Ort betonierte Auflager gewhrleistet (Bild 44). Mit den Ziegeldecken wurden auch deckengleiche Unterzge und große Treppençffnungen realisiert (Bild 45).
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
667
Bild 43. Decke ber 1. OG Sd, links: vor der Restaurierung, rechts: nach der Restaurierung
Bild 44. Deckenauflager
Bild 45. Decke ber dem 2. OG Nord, Treppenauge, deckengleicher Unterzug
668
D Bauphysik
4
Energetische Bewertung des Sanierungskonzepts
4.1
Erreichte Energiekennzahlen nach der Sanierung
Alle baulichen und energetischen Maßnahmen wurden whrend der Sanierungs- und Bauphase des Hauses Handwerk 15 in Gçrlitz durch eine genaue und umfangreiche Dokumentation begleitet. Durch die Installation von ber 200 Sensoren ist eine messtechnische Erfassung aller fr den Betrieb des Bauwerks wesentlichen bauphysikalischen und haustechnischen Komponenten mçglich. Die einzelnen anlagetechnischen Komponenten laufen in diesem Gebude nicht autonom, sondern die Steuer- und Regelvorgnge der Anlagentechnik sind untereinander vernetzt. So kann jede Anlagenkomponente auf die Ein- und Ausgangszustnde der anderen Komponenten zugreifen und diese Informationen fr die eigenen Funktionsmodule zur Optimierung der Arbeitsweise nutzen. Hiermit wurde zustzliches Energieeinsparpotenzial erschlossen. Trotz des umfangreichen Hauskonzepts wird es durch die Messdatenerfassung mçglich, den Einfluss der einzelnen Anlagenbestandteile und des Nutzerverhaltens zu erfassen und zu bewerten. Damit kçnnen neben Untersuchungen am konkreten Gebude auch verallgemeinernde Aussagen zur Eignung und praktischen Bewhrung des Energie-und Nutzungskonzepts getroffen werden. Zustzlich zur herkçmmlichen messtechnischen Erfassung aller fr den Betrieb des Bauwerks wesentlichen bauphysikalischen und haustechnischen Komponenten (Heizung, Solaranlage, Lftung, Wrmerckgewinnung, Erdwrme,
Hilfsenergien, Klima, Energie- und Wasserverbrauch, Fensterçffnungen) wurde die Messtechnik speziell fr die hygrothermische Gebudeund Bauteilsimulation unter Einbezug der Gebudetechnik ausgerichtet. So kçnnen fr jede anlagentechnische Komponente Arbeitszyklen am Gebude erprobt und die Auswirkung auf das einzelne Bauteil, das Innenklima und andere Komponenten der Technischen Gebudeausrstung unter realen Bedingungen erfasst werden. Dies ist eine Grundvoraussetzung fr die Kalibrierung von Simulationswerkzeugen, welche eine einheitliche bertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf den Gebudebestand ermçglichen. Daher wird eine langfristige detaillierte Untersuchung des Gebudes angestrebt. Mit den bisher gemessenen Werten ist bereits eine Einordnung und Erfolgskontrolle der umgesetzten Maßnahmen mçglich. Bild 46 zeigt, dass bis auf den Hilfsenergieverbrauch fr die Heizanlagen bez. des Heizenergieverbrauchs fast der Nullemissionsgebudestandard erreicht worden ist – es wurden keine konventionellen Energien eingesetzt. Beim Verbrauch fr Gebudeheizung und Trinkwassererwrmung (vorerst ohne Lftungsanlage, Grauwasseranlage und Fußbodenabwasserheizung) mit 25,00 kWh/m2 a vom 01. 10. 2005 bis 30. 09. 2006 konnte eine Annherung an den Passivhausstandard erreicht werden. In der Heizperiode im Zeitraum vom 01. 10. 2006 bis 30. 09. 2007 wurden ein erheblich reduzierter Jahresheizwrmeverbrauch von 14,50 kWh/m2 a und eine Energiebereitstellung des Heizkamins von 13,50 kWh/m2 a gemessen. Dieser Unterschied ist im Wesentlichen auf einen sehr lang andauernden Winter 2005/2006 mit Außentemperaturen unter –20 C gegenber einem sehr milden Winter 2006/2007 zurckzufhren (Bild 47).
Bild 46. Jahresenergieverbruche und Energiebereitstellung vom 01. 10. 2005 bis 30. 09. 2006 in [kWh/m2 a;%]
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
669
Bild 47. Vergleich des Jahresheizwrmeverbrauchs und der Energiebereitstellung des Heizkaminkessels zwischen den Zeitrumen 01. 10. 2005 bis 30. 09. 2006 und 01. 10. 2006 bis 30. 09. 2007 in [kWh/m2a]
Damit drften die beiden Werte etwa die klimabedingte Spannweite des Energieverbrauchs bei vergleichbarem Nutzerverhalten darstellen.
4.2
Fazit, Ausblick
Die Sanierung zeigt, dass ein anspruchsvolles Energiekonzept im historischen Bestand unter Erhaltung der historischen Mauerwerkskonstruktionen mçglich ist. Mit den gesammelten Nutzererfahrungen werden die Attraktivitt des Altbaus und der beabsichtigte Wohnkomfort besttigt, wodurch auch eine hohe Identifikation mit dem Gebude erreicht wird. Die im Gebude eingebaute Sensorik ermçglicht neben der Bewertung der Energiestrçme auch eine fortlaufende Kontrolle der Funktion der Anlagentechnik und kann Optimierungsmçglichkeiten des Betriebs aufzeigen.
4.3
Abschtzung der gebauten Energie im Bestand
Auf den ersten Blick betrachtet ist die Sanierung eines Baudenkmals im Vergleich zum Neubau unwirtschaftlich. Dies ist im Wesentlichen auf Auflagen im Denkmalbereich, den schlechten Bauzustand und die Vielzahl der Arbeiten, welche nicht mit Maschineneinsatz durchgefhrt werden kçnnen, zurckzufhren. Der Rckbau ist oft trotz sehr stark geschdigter Bausubstanz und aus Grnden des Denkmalschutzes nicht mçglich. Bei dieser Betrachtungsweise wird der gesellschaftlich-ideelle Gewinn, den der Erhalt der Bausubstanz mit sich bringt, nicht bercksichtigt. Oft wird auch die gebaute Energie im Bestand, d. h. die Energie, die nçtig wre, um ein gleichwertiges Gebude neu zu errichten, nicht bilanziert. Steuerliche Vorteile bei der Sanierung von Baudenkmalen werden oft nicht erkannt.
In Zukunft sollte eine gesamtheitliche Betrachtung die Grundlage fr die Entscheidung bilden, ob ein bestehendes Gebude weiter genutzt werden kann. Dabei geht nicht nur die Gesamtenergiebilanz, die fr die Erstellung/Sanierung, den Betrieb und den Rckbau bençtigt wird, mit ein, sondern auch der Komfort, die Nutzungsflexibilitt, die Wirtschaftlichkeit, das persçnliche Interesse und ggf. das gesellschaftliche Interesse an der Erhaltung eines Baudenkmals. Die Menge der gebauten Energie im Bestand kann allerdings mit der heute vorhandenen Datenbasis an Normen und Materialkenndaten nur nherungsweise berechnet werden. Am Beispiel des Hauses Handwerk 15 heißt das, dass folgende Vorteile des vorhandenen Gebudes bzw. Randbedingungen unter Umstnden nur teilweise mit in die Abschtzung einfließen kçnnen: • Der Energieaufwand, der bei der Erstellung, dem Rckbau und Wiederaufbau ber viele Lebenszyklen dieses Gebudes verwendet wurde, ist schwer berechenbar. Es kamen z. B. Baustoffe aus der Region zum Einsatz, die ohne großen Maschineneinsatz verarbeitet wurden. • Das Gebude weist eine extrem große Bauwerksmasse auf, die man heute nicht mehr bauen wrde. Dies fhrt, trotz der Innendmmung in Kombination mit dem Dmmputz auf der Außenseite an der Straßenfassade, zu einem sehr guten ganzjhrigen Wrmeschutz. Die gemessene Raumtemperatur der Wohnkche in einer sommerlichen Hitzeperiode steigt im Tagesmaximum nicht ber 25 C an. • Die Anforderungen an den Schallschutz nach [14] werden bei der berschweren Außenwand und durch die Kastenfenster mit 4-Scheibenverglasung weit bererfllt. Ein Einfluss von
670
D Bauphysik
außen ist bei geschlossenem Fenster kaum wahrnehmbar. Der Lrm, der ber die vorhandenen Holzbalkendecken/Ziegeldecken dringt, wird bersensibilisiert wahrgenommen. Zur Abschtzung der gebauten Energie im Haus Handwerk 15 kommt vereinfacht nur das Volumen des weiter genutzten Mauerwerkes zum Ansatz, das fr ein neues Gebude zur Schließung dieser Baulcke htte neu errichtet werden mssen. Die Energie fr die Herstellung der Baugrube, fr den Rckbau usw. fließt nicht in die Betrachtung ein. In der Literatur wird eine Spanne von 0,58 bis 0,75 kWh fr den Primrenergieinhalt des Ziegels angegeben [11, 12, 15, 16]. Da [12] einen großen Datenbestand besitzt, werden fr die Abschtzung Daten aus dieser Quelle verwendet. Daraus ergibt sich der in Tabelle 3 ausgewiesene Wert von ca. 9,5 kWh/m2 a ber eine Nutzungsdauer von 80 Jahren. Dies bedeutet eine Einsparung, die der Hlfte bis zu zwei Dritteln des Energiebedarfs des Hauses Handwerk 15 nach der Sanierung entspricht. Dieses Ergebnis zeigt, dass die gebaute Energie in Zukunft bei Energieeffizienzberechnungen im Speziellen und bei Entscheidungen zur Erhaltung des Bestandes im Allgemeinen nicht mehr vernachlssigt werden sollte.
5
Schlussfolgerungen und Ausblick
Das Modell- und Forschungsprojekt zeigt, dass bei einer entsprechenden Sanierung historischer Mauerwerksgebude auch zuknftigen Anforderungen gerecht werden kçnnen. Mit einem vorbildlichen Gesamtsanierungskonzept wurde annhernd der Passivhausstandard erreicht. Das vorhandene Mauerwerk besitzt i. d. R. Vorteile durch seine hohe Bauwerksmasse beim sommerlichen Wrmeschutz, beim Schallschutz und beim Brandschutz. Zustzlich zu dem guten Wohnkomfort zeichnet sich der Altbau durch eine hohe Identifikation der Nutzer mit dem Gebude aus. Der Primrenergieinhalt des analog zu einem Neubau weiter genutzten Ziegelmauerwerkes entspricht nach einer Abschtzung etwa der Hlfte bis zu zwei Dritteln des Energiebedarfs des Hauses Handwerk 15 nach der Sanierung. Die gebaute Energie sollte in der Zukunft bei der Energieeffizienzberechnung von hochgedmmten Gebuden und speziell bei den Entscheidungen zur Erhaltung des Bestandes nicht mehr vernachlssigt werden. Durch die stetig steigenden Energiepreise gewinnen die Materialkosten gegenber den Lohnkosten zuknftig an Bedeutung. Die hçheren Planungskosten und arbeitsintensiveren Konstruktionen fr den effizienten Einsatz der Baumaterialien werden in Zukunft verstrkt eingesetzt. Die eingesetzte Sensorik wurde zustzlich zur herkçmmlichen messtechnischen Erfassung aller fr den Betrieb des Bauwerks wesentlichen bau-
Tabelle 3. berschlag des bençtigten Primrenergieinhaltes zur Herstellung der Innen- und Außenwnde eines vergleichbaren Neubaus Volumen [m3]
Dichte [kg/m3]
Masse [kg]
PEI [kWh/kg]
PEI · Masse [kWh]
82,5
1600
132000
0,69
91667
105,0
1600
168000
0,69
116667
Hof- und Straßenfassade
32,5
920
29900
0,69
20764
Innenwnde
65,0
1600
104000
0,69
72222
Kellerwnde Außenwnde Nachbargebude
285,0
433900
AN
= 397 m2
Nutzungsdauer
= 80 a
Primrenergieinhalt fr AW u. IW bezogen auf die Nutzungsdauer und Nutzflche (AN nach EnEV)
= 9,49 kWh/m2 a
301319
III Energetische Optimierungen an Bestands-Mauerwerk – Ein Beispiel aus der Praxis
671
physikalischen und haustechnischen Komponenten speziell fr die hygrothermische Gebudeund Bauteilsimulation unter Einbezug der Gebudetechnik ausgerichtet. Sie wurde fr die wissenschaftliche Auswertung der energetischen Sanierung eingebaut. Es kçnnen verschiedene Arbeitszyklen der Anlagentechnik am Gebude erprobt und die Auswirkung auf das einzelne Bauteil, das Innenklima und andere Komponenten der TGA unter realen Bedingungen erfasst werden. Dies ist eine Grundvoraussetzung fr die Kalibrierung von Simulationswerkzeugen, welche eine einheitliche bertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf den Gebudebestand ermçglichen. Es wird daher eine langfristige detaillierte Untersuchung des Gebudes angestrebt.
[9] DIN 4102 (Normenreihe): Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. NA Bau im DIN, Berlin.
6
[13] WTA-Merkblatt 2-4-94/D: Beurteilung und Instandsetzung gerissener Putze an Fassaden. Endgltige Fassung Dezember 1995. Hrsg.: Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft fr Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V. WTA-Publications, Mnchen.
Literatur
[1] Conrad, Ch.; Hupl, P.; Lçber, H.; Schmidt, M.: Energetisch und bauphysikalisch optimierte Sanierung eines Baudenkmals in Gçrlitz (Modellvorhaben) – Abschlussbericht ber ein Modellprojekt. Az: 21216 der Deutschen Bundesstiftung Umwelt. TU Dresden, 2006. [2] Denkmalbegrndung vom 18. 03. 2003, Landesamt fr Denkmalspflege Sachsen. [3] Bescheid Untere Denkmalschutzbehçrde Gçrlitz, Januar 2006. [4] DIN 18195 (Normenreihe): Bauwerksabdichtung. NA Bau im DIN, Berlin. [5] Zebisch, M.; Grothmann, T.; Schrçter, D. et al.: Klimawandel in Deutschland – Vulnerabilitt und Anpassungsstrategien klimasensitiver Systeme. Potsdam-Institut fr Klimafolgenforschung, erarbeitet im Auftrag des Umweltbundesamtes. Potsdam 2005. [6] DIN 4108-2:2003-07: Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wrmeschutz. NA Bau im DIN, Berlin 2003. [7] Verordnung ber energiesparenden Wrmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebuden. Energieeinsparverordnung – EnEV. Energieeinsparverordnung vom 24. Juli 2007. BGBl. I S. 1519. [8] DIN 4701 (inzwischen erschienen: DIN V 4701 – Normenreihe: Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen. NA Bau im DIN, Berlin).
[10] Ein Feuchteatlas zur Beurteilung von Umfassungskonstruktionen. TU Dresden, Institut fr Bauklimatik (in Bearbeitung). [11] Graue Energie von Gebuden. Entwurf SIA Merkblatt 2032. Bezug: www.sia.ch (lieferbar Herbst 2008). [12] www.oebox.at (Die Web-Plattform çbox untersttzt die Umsetzung von nachhaltigen Gebuden. Sie bietet eine exemplarische Auswahl an Produkten und erhebt keinen Anspruch auf Vollstndigkeit. Gesamt-Projektleitung: Energieinstitut Vorarlberg, Stadtstrasse 33 / CCD, 6850 Dornbirn, sterreich).
[14] DIN 4109:1989-11: Schallschutz im Hochbau, Anforderungen und Nachweise. NA Bau im DIN, Berlin 1989. [15] kologischer Bauteilkatalog. Hrsg. IBO – sterreichisches Institut fr Baubiologie und -çkologie, Wien, 1. Auflage. Springer, Berlin 1999. [16] Passivhaus-Bauteilkatalog – çkologisch bewertete Konstruktionen. Hrsg. IBO – sterreichisches Institut fr Baubiologie und -çkologie, Wien, 2., erweiterte Auflage. Springer, Wien 2008. [17] Conrad, C.; Hupl, P.; Petzold, H.; Lçber, H.: Energetisch und bauphysikalisch optimierte Sanierung eines Baudenkmals in Gçrlitz. Bauphysik 18 (2007) H. 3, S. 221–230. [18] Jung, P.: Untersuchungsdokumentation Handwerk 15, Brgerhaus. Dipl.-Restaurator Peter Jung, Weimar 2002. [19] DIN 18 550 (inzwischen erschienen: DIN V 18 550:2005-04: Putz und Putzsysteme – Ausfhrung. NA Bau im DIN, Berlin 2005). [20] COND – Ein Programm zur hygrothermischen Beurteilung von Umfassungskonstruktionen. TU Dresden, Fakultt Architektur, Institut fr Bauklimatik. (www.bauklimatikdresden.de/cond).
672
D Bauphysik
C Bemessung
E Technisches Regelwerk I
Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
675
Joachim Kopacek, Berlin
II
Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau 691 Roland Hirsch, Berlin
673
674
E Technisches Regelwerk
I
675
Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen) Joachim Kopacek, Berlin
Vorbemerkung Der Beitrag enthlt eine Zusammenfassung der derzeit geltenden Deutschen und der in das deutsche Normenwerk bernommenen Europischen Normen fr den Mauerwerksbau und fr die Gebiete, die fr den Mauerwerksbau von Bedeutung sind. Alle nachstehend aufgefhrten Normen sind beim Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, 10772 Berlin, erhltlich. Hinweise darauf, welche Normen in dieser oder einer vorangegangenen Ausgabe des Mauerwerk-Kalenders abgedruckt sind, werden auf Seite XXXIII gegeben. In den Tabellen 1 bis 4 sowie 6 bis 8 ist in der Spalte „Anmerkungen“ angegeben, welche Normen ber die Bauregelliste (BRL) bzw. die Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen (MLTB) bauaufsichtlich eingefhrt sind.
Die Zusammenfassung der geltenden Normen erfolgt in tabellarischer Form nach folgender Unterteilung: 1
Bemessung und Ausfhrung
2
Mauersteine, Mauermçrtel und Putzmçrtel
3
Mçrtelbestandteile
4
Weitere Baustoffe
5
Prfnormen
5.1
Prfnormen fr Mauerwerk
5.2
Prfnormen fr Mauersteine
5.3
Prfnormen fr Mçrtel
5.4
Prfnormen fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk
5.5
Prfnormen fr Wrmeschutz
6
Bauphysik
7
Bauwerksabdichtungen
8
Weitere Normen, die fr den Mauerwerksbau von Bedeutung sind
676
E Technisches Regelwerk
Tabelle 1. Bemessung und Ausfhrung Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN 1045-100
2005-02
Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton – Teil 100: Ziegeldecken
MLTB
DIN 1053-1
1996-11
Mauerwerk – Teil 1: Berechnung und Ausfhrung
MLTB
DIN 1053-2
1996-11
Mauerwerk – Teil 2: Mauerwerksfestigkeitsklassen aufgrund von Eignungsprfungen
DIN 1053-3
1990-02
Mauerwerk; Bewehrtes Mauerwerk; Berechnung und Ausfhrung
MLTB und BRL A Teil 1
DIN 1053-4
2004-02
Mauerwerk – Teil 4: Fertigbauteile
MLTB und BRL A Teil 1
DIN 1053-100
2007-09
Mauerwerk – Teil 100: Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts
MLTB
DIN 1054
2005-01
Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau
MLTB
DIN 1055-1
2002-06
Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1: Wichten und Flchenlasten von Baustoffen, Bauteilen und Lagerstoffen
MLTB
DIN 1055-2
1976-021)
Lastannahmen fr Bauten; Bodenkenngrçßen, Wichte, Reibungswinkel, Kohsion, Wandreibungswinkel
MLTB
DIN 1055-3
2006-03
Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 3: Eigen- und Nutzlasten fr Hochbauten
MLTB
DIN 1055-4
2005-03
Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 4: Windlasten
MLTB
DIN 1055-4 Berichtigung 1
2006-03
Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 4: Windlasten; Berichtigungen zu DIN 1055-4:2005-03
MLTB
DIN 1055-5
2005-07
Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 5: Schnee- und Eislasten
MLTB
DIN 1055-9
2003-08
Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 9: Außergewçhnliche Einwirkungen
MLTB
DIN 1055-100
2001-03
Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 100: Grundlagen der Trag- MLTB werksplanung, Sicherheitskonzept und Bemessungsregeln
DIN 4149
2005-04
Bauten in deutschen Erdbebengebieten – Lastannahmen, Bemessung und Ausfhrung blicher Hochbauten
DIN 4242
1979-01
Glasbaustein-Wnde; Ausfhrung und Bemessung
DIN V 18550
2005-04
Putz- und Putzsysteme – Ausfhrung
DIN V 20000-100
2002-11
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 100: Betonzusatzmittel nach DIN EN 934-2:2002-02
MLTB
DIN V 20000-103
2004-04
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 103: Gesteinskçrnungen nach DIN EN 12620:2003-04
MLTB
DIN V 20000-104
2004-04
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 104: Gesteinskçrnungen nach DIN EN 13055-1:2002-08
MLTB
DIN V 20000-401
2005-06
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 401: Regeln fr die Verwendung von Mauerziegeln nach DIN EN 771-1:2005-05
MLTB
MLTB
I Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
677
Tabelle 1. Bemessung und Ausfhrung (Fortsetzung) Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN V 20000-402
2005-06
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 402: Regeln fr die Verwendung von Kalksandsteinen nach DIN EN 771-2:2005-05
MLTB
DIN V 20000-403
2005-06
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 403: Regeln fr die Verwendung von Mauersteinen aus Beton nach DIN EN 771-3:2005-05
MLTB
DIN V 20000-404
2006-01
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 404: Regeln fr die Verwendung von Porenbetonsteinen nach DIN EN 771-4:2005-05
MLTB
DIN V 20000-412
2004-03
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 412: Regeln fr die Verwendung von Mauermçrtel nach DIN EN 998-2:2003-09
MLTB
DIN EN 1996-1-1
2006-01
Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-1: Allgemeine Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk
2)
DIN EN 1996-1-2
2006-10
Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 1-2: Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung fr den Brandfall
2)
DIN EN 1996-2
2006-03
Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausfhrung von Mauerwerk
2)
DIN EN 1996-3
2006-04
Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden fr unbewehrtes Mauerwerk
2)
DIN EN 1998-1
2006-04
Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln fr Hochbauten
2)
1) 2)
Norm-Entwurf fr Folgeausgabe mit Ausgabedatum 2007-01 verçffentlicht. Norm noch nicht anwendbar, da der nationale Anhang mit den national festzulegenden Parametern noch nicht vorliegt. Der nationale Anhang ist in Vorbereitung.
678
E Technisches Regelwerk
Tabelle 2. Mauersteine, Mauermçrtel und Putzmçrtel Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN V 105-100
2005-10
Mauerziegel – Teil 100: Mauerziegel mit besonderen Eigenschaften
MLTB
DIN 105-5
1984-05
Mauerziegel; Leichtlanglochziegel und LeichtlanglochZiegelplatten
BRL A Teil 1
DIN V 105-6
2002-06
Mauerziegel – Teil 6: Planziegel
DIN V 106
2005-10
Kalksandsteine mit besonderen Eigenschaften
MLTB
DIN 398
1976-06
Httensteine; Vollsteine, Lochsteine, Hohlblocksteine
BRL A Teil 1
DIN V 4165-100
2005-10
Porenbetonsteine – Teil 100: Plansteine und Planelemente mit besonderen Eigenschaften
MLTB
DIN V 18151-100
2005-10
Hohlblçcke aus Leichtbeton – Teil 100: Hohlblçcke mit besonderen Eigenschaften
MLTB
DIN V 18152-100
2005-10
Vollsteine und Vollblçcke aus Leichtbeton – Teil 100: Vollsteine und Vollblçcke mit besonderen Eigenschaften
MLTB
DIN V 18153-100
2005-10
Mauersteine aus Beton (Normalbeton) – Teil 100: Mauersteine mit besonderen Eigenschaften
MLTB
DIN 18558
1985-01
Kunstharzputze; Begriffe, Anforderungen, Ausfhrung
DIN V 18580
2007-03
Mauermçrtel mit besonderen Eigenschaften
BRL A Teil 1
DIN EN 771-1
2005-05
Festlegungen fr Mauersteine – Teil 1: Mauerziegel
BRL B Teil 1
DIN EN 771-2
2005-05
Festlegungen fr Mauersteine – Teil 2: Kalksandsteine
BRL B Teil 1
DIN EN 771-3
2005-05
Festlegungen fr Mauersteine – Teil 3: Mauersteine aus Beton (mit dichten und porigen Zuschlgen)
BRL B Teil 1
DIN EN 771-4
2005-05
Festlegungen fr Mauersteine – Teil 4: Porenbetonsteine
BRL B Teil 1
DIN EN 771-5
2005-05
Festlegungen fr Mauersteine – Teil 5: Betonwerksteine
BRL B Teil 1
DIN EN 771-6
2005-12
Festlegungen fr Mauersteine – Teil 6: Natursteine
BRL B Teil 1
DIN EN 998-1
2003-09
Festlegungen fr Mçrtel im Mauerwerksbau – Teil 1: Putzmçrtel
BRL B Teil1)
DIN EN 998-1 Berichtigung 1
2006-05
Berichtigungen zu DIN EN 998-1:2003-09
DIN EN 998-2
2003-09
Festlegungen fr Mçrtel im Mauerwerksbau – Teil 2: Mauermçrtel
DIN EN 13279-1
2005-092)
Gipsbinder und Gips-Trockenmçrtel – Teil 1: Begriffe und Anforderungen
1) 2)
Gilt nur fr Wrmedmmputzmçrtel. Norm-Entwurf fr Folgeausgabe mit Ausgabedatum 2008-01 verçffentlicht.
BRL B Teil 1
I Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
679
Tabelle 3. Mçrtelbestandteile Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN 1164-10
2004-08
Zement mit besonderen Eigenschaften – Teil 10: Zusammensetzung, Anforderungen und bereinstimmungsnachweis von Normalzement mit besonderen Eigenschaften
BRL A Teil 1
DIN 1164-11
2003-11
Zement mit besonderen Eigenschaften – Teil 11: Zusammensetzung, Anforderungen und bereinstimmungsnachweis von Zement mit verkrztem Erstarren
BRL A Teil 1
DIN 1164-12
2005-06
Zement mit besonderen Eigenschaften – Teil 12: Zusammensetzung, Anforderungen und bereinstimmungsnachweis von Zement mit einem erhçhten Anteil von organischen Bestandteilen
DIN 4301
1981-04
Eisenhttenschlacke und Metallhttenschlacke im Bauwesen
DIN 51043
1979-08
Trass; Anforderungen, Prfung
BRL A Teil 1
DIN V 18998
2002-11
Beurteilung des Korrosionsverhaltens von Zusatzmitteln nach Normenreihe DIN EN 934
BRL A Teil 1
DIN V 18998/A1
2003-05
Beurteilung des Korrosionsverhaltens von Zusatzmitteln nach Normen der Reihe DIN EN 934; nderung A1
BRL A Teil 1
DIN EN 197-1
2004-08
Zement – Teil 1: Zusammensetzung, Anforderungen und Konformittskriterien von Normalzement
BRL B Teil 1
DIN EN 197-4
2004-08
Zement – Teil 4: Zusammensetzung, Anforderungen und Konformittskriterien von Hochofenzement mit niedriger Anfangsfestigkeit
BRL B Teil 1
DIN EN 413-1
2004-05
Putz- und Mauerbinder – Teil 1: Zusammensetzung, Anforderungen und Konformittskriterien
BRL B Teil 1
DIN EN 450-1
2008-05
Flugasche fr Beton – Teil 1: Definition, Anforderungen und Konformittskriterien
DIN EN 459-1
2002-02
Baukalk – Teil 1: Definitionen, Anforderungen und Konformittskriterien
BRL B Teil 1
DIN EN 934-2
2002-02
Zusatzmittel fr Beton, Mçrtel und Einpressmçrtel – Teil 2: Betonzusatzmittel – Definitionen und Anforderungen, Konformitt, Kennzeichnung und Beschriftung
BRL B Teil 1
DIN EN 934-3
2004-03
Zusatzmittel fr Beton, Mçrtel und Einpressmçrtel – Teil 3: Zusatzmittel fr Mauermçrtel – Definitionen, Anforderungen, Konformitt, Kennzeichnung und Beschriftung
DIN EN 934-3 Berichtigung 1
2006-01
Berichtigungen zu DIN EN 934-3:2004-03
DIN EN 12620
2003-04
Gesteinskçrnungen fr Beton
DIN EN 12620 Berichtigung 1
2004-12
Berichtigungen zu DIN EN 12620:2003-04
DIN EN 13055-1
2002-08
Leichtzuschlge – Teil 1: Leichte Gesteinskçrnungen fr Beton und Mçrtel
BRL B Teil 1
BRL B Teil 1
680
E Technisches Regelwerk
Tabelle 3. Mçrtelbestandteile (Fortsetzung) Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN EN 13055-1 Berichtigung 1
2004-12
Berichtigungen zu DIN EN 13055-1:2002-08
BRL B Teil 1
DIN EN 13139
2002-08
Gesteinskçrnungen fr Mçrtel
BRL B Teil 1
DIN EN 13139 Berichtigung 1
2004-12
Berichtigung zu DIN EN 13139:2002-08
Tabelle 4. Weitere Baustoffe Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN 278
1978-09
Tonhohlplatten (Hourdis) und Hohlziegel, statisch beansprucht BRL A Teil 1
DIN 1102
1989-11
Holzwolle-Leichtbauplatten und Mehrschicht- Leichtbauplatten nach DIN 1101 als Dmmstoffe fr das Bauwesen; Verwendung, Verarbeitung
DIN 4159
1999-10
Ziegel fr Decken und Wandtafeln, statisch mitwirkend
BRL A Teil 1
DIN 4159 Berichtigung 1
2000-06
Berichtigungen zu DIN 4159:1999-10
BRL A Teil 1
DIN 4160
2000-04
Ziegel fr Decken, statisch nicht mitwirkend
BRL A Teil 1
DIN 4166
1997-10
Porenbeton-Bauplatten und Porenbeton- Planbauplatten
BRL A Teil 1
DIN 18148
2000-10
Hohlwandplatten aus Leichtbeton
BRL A Teil 1
DIN 18159-1
1991-12
Schaumkunststoffe als Ortschume im Bauwesen; Polyurethan- MLTB Ortschaum fr die Wrme- und Kltedmmung; Anwendung, Eigenschaften, Ausfhrung, Prfung
DIN 18159-2
1978-06
Schaumkunststoffe als Ortschume im Bauwesen; HarnstoffFormaldehydharz-Ortschaum fr die Wrmedmmung; Anwendung, Eigenschaften, Ausfhrung, Prfung
MLTB
DIN 18162
2000-10
Wandbauplatten aus Leichtbeton, unbewehrt
BRL A Teil 1
DIN 18180
2007-01
Gipsplatten – Arten und Anforderungen
MLTB
DIN 18184
1991-061)
Gipskarton-Verbundplatten mit Polystyrol- oder PolyurethanHartschaum als Dmmstoff
BRL A Teil 1
DIN EN 520
2005-03
Gipsplatten – Begriffe, Anforderungen und Prfverfahren
BRL B Teil 1
DIN EN 845-1
2008-06
Festlegungen fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 1: Anker, Zugbnder, Auflager und Konsolen
BRL B Teil 1
DIN EN 845-2
2003-08
Festlegungen fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 2: Strze
BRL B Teil 1
DIN EN 845-3
2008-06
Festlegungen fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 3: Lagerfugenbewehrung aus Stahl
BRL B Teil 1
DIN EN 1051-1
2003-04
Glas im Bauwesen – Glassteine und Betonglser – Teil 1: Begriffe und Beschreibungen
I Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
681
Tabelle 4. Weitere Baustoffe (Fortsetzung) Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN EN 13162
2001-102)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Mineralwolle (MW) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13163
2001-102)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Polystyrol (EPS) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13164
2001-102)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13165
2005-022)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Polyurethan-Hartschaum (PUR) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13166
2001-102)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Phenolharzschaum (PF) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13167
2001-102)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Schaumglas (CG) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13168
2001-103)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Holzwolle (WW) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13169
2001-103)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Blhperlit (EPB) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13170
2001-103)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus expandiertem Kork (ICB) – Spezifikation
BRL B Teil 1
DIN EN 13171
2001-103)
Wrmedmmstoffe fr Gebude – Werkmßig hergestellte Produkte aus Holzfasern (WF) – Spezifikation
BRL B Teil 1
1)
Norm-Entwurf fr Folgeausgabe mit Ausgabedatum 2007-10 verçffentlicht. Norm-Entwurf fr Folgeausgabe mit Ausgabedatum 2008-04 verçffentlicht. 3) Norm-Entwurf fr Folgeausgabe mit Ausgabedatum 2008-05 verçffentlicht. 2)
Tabelle 5.1. Prfnormen fr Mauerwerk Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN 18554
1985-12
Prfung von Mauerwerk; Ermittlung der Druckfestigkeit und des Elastizittsmoduls
DIN EN 1052-1
1998-12
Prfverfahren fr Mauerwerk – Teil 1: Bestimmung der Druckfestigkeit
DIN EN 1052-2
1999-10
Prfverfahren fr Mauerwerk – Teil 2: Bestimmung der Biegezugfestigkeit
DIN EN 1052-3
2007-06
Prfverfahren fr Mauerwerk – Teil 3: Bestimmung der Anfangsscherfestigkeit (Haftscherfestigkeit)
DIN EN 1052-4
2000-09
Prfverfahren fr Mauerwerk – Teil 4: Bestimmung der Scherfestigkeit bei einer Feuchtesperrschicht
DIN EN 1052-5
2005-06
Prfverfahren fr Mauerwerk – Teil 5: Bestimmung der Biegehaftzugfestigkeit
682
E Technisches Regelwerk
Tabelle 5.2. Prfnormen fr Mauersteine Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN 52252-1
1986-12
Prfung der Frostwiderstandsfhigkeit von Vormauerziegeln und Klinkern; Allseitige Befrostung von Einzelziegeln
DIN 52252-2
1986-12
Prfung der Frostwiderstandsfhigkeit von Vormauerziegeln und Klinkern; Befrostung von Ziegeln in Prfblçcken
DIN V 52252-3
2005-02
Prfung der Frostwiderstandsfhigkeit von Vormauerziegeln und Klinkern; Einseitige Befrostung von Prfwnden
DIN EN 772-1
2000-09
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 1: Bestimmung der Druckfestigkeit
DIN EN 772-2
2005-05
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 2: Bestimmung des prozentualen Lochanteils in Mauersteinen aus Beton (mittels Papiereindruck)
DIN EN 772-3
1998-10
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 3: Bestimmung des Nettovolumens und des prozentualen Lochanteils von Mauerziegeln mittels hydrostatischer Wgung (Unterwasserwgung)
DIN EN 772-4
1998-10
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 4: Bestimmung der Dichte und der Rohdichte sowie der Gesamtporositt und der offenen Porositt von Mauersteinen aus Naturstein
DIN EN 772-5
2002-03
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 5: Bestimmung des Gehalts an aktiven lçslichen Salzen von Mauerziegeln
DIN EN 772-6
2002-02
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 6: Bestimmung der Biegezugfestigkeit von Mauersteinen aus Beton
DIN EN 772-7
1998-10
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 7: Bestimmung der Wasseraufnahme von Mauerziegeln fr Feuchteisolierschichten durch Lagerung in siedendem Wasser
DIN EN 772-9
2005-05
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 9: Bestimmung des Loch- und Nettovolumens von Mauerziegeln und Kalksandsteinen mittels Sandfllung
DIN EN 772-10
1999-04
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 10: Bestimmung des Feuchtegehaltes von Kalksandsteinen und Mauersteinen aus Porenbeton
DIN EN 772-11
2004-06
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 11: Bestimmung der kapillaren Wasseraufnahme von Mauersteinen aus Beton, Porenbetonsteinen, Betonwerksteinen und Natursteinen sowie der anfnglichen Wasseraufnahme von Mauerziegeln
DIN EN 772-13
2000-09
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 13: Bestimmung der Netto- und Brutto-Trockenrohdichte von Mauersteinen (außer Natursteinen)
DIN EN 772-14
2002-02
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 14: Bestimmung der feuchtebedingten Formnderung von Mauersteinen aus Beton und Betonwerksteinen
DIN EN 772-15
2000-09
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 15: Bestimmung der Wasserdampfdurchlssigkeit von Porenbetonsteinen
DIN EN 772-16
2005-05
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 16: Bestimmung der Maße
DIN EN 772-18
2000-09
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 18: Bestimmung des Frostwiderstandes von Kalksandsteinen
DIN EN 772-19
2000-09
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 19: Bestimmung der Feuchtedehnung von horizontal gelochten großen Mauerziegeln
DIN EN 772-20
2005-05
Prfverfahren fr Mauersteine – Teil 20: Bestimmung der Ebenheit von Mauersteinen
I Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
683
Tabelle 5.3. Prfnormen fr Mçrtel Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN 18555-3
1982-09
Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln; Festmçrtel; Bestimmung der Biegezugfestigkeit, Druckfestigkeit und Rohdichte
DIN 18555-4
1986-03
Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln; Festmçrtel; Bestimmung der Lngs- und Querdehnung sowie von Verformungskenngrçßen von Mauermçrteln im statischen Druckversuch
DIN 18555-5
1986-03
Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln; Festmçrtel; Bestimmung der Haftscherfestigkeit von Mauermçrteln
DIN 18555-6
1987-11
Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln; Festmçrtel; Bestimmung der Haftzugfestigkeit
DIN 18555-7
1987-11
Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln; Frischmçrtel; Bestimmung des Wasserrckhaltevermçgens nach der Filterplattenmethode
DIN 18555-9
1999-09
Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln – Teil 9: Festmçrtel; Bestimmung der Fugendruckfestigkeit
DIN 18556
1985-01
Prfung von Beschichtungsstoffen fr Kunstharzputze und von Kunstharzputzen
DIN EN 1015-1
2007-05
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 1: Bestimmung der Korngrçßenverteilung (durch Siebanalyse)
DIN EN 1015-2
2007-05
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 2: Probenahme von Mçrteln und Herstellung von Prfmçrteln
DIN EN 1015-3
2007-05
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 3: Bestimmung der Konsistenz von Frischmçrtel (mit Ausbreittisch)
DIN EN 1015-4
1998-12
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 4: Bestimmung der Konsistenz von Frischmçrtel (mit Eindringgert)
DIN EN 1015-6
2007-05
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 6: Bestimmung der Rohdichte von Frischmçrtel
DIN EN 1015-7
1998-12
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 7: Bestimmung des Luftgehaltes von Frischmçrtel
DIN EN 1015-9
2007-05
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 9: Bestimmung der Verarbeitbarkeitszeit und der Korrigierbarkeitszeit von Frischmçrtel
DIN EN 1015-10
2007-05
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 10: Bestimmung der Trockenrohdichte von Festmçrtel
DIN EN 1015-11
2007-05
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 11: Bestimmung der Biegezug- und Druckfestigkeit von Festmçrtel
DIN EN 1015-12
2000-06
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 12: Bestimmung der Haftfestigkeit von erhrteten Putzmçrteln
DIN EN 1015-17
2005-01
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 17: Bestimmung des Gehaltes an wasserlçslichem Chlorid von Frischmçrteln
DIN EN 1015-18
2003-03
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 18: Bestimmung der kapillaren Wasseraufnahme von erhrtetem Putzmçrtel (Festmçrtel)
DIN EN 1015-19
2005-01
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 19: Bestimmung der Wasserdampfdurchlssigkeit von Festmçrteln aus Putzmçrteln
DIN EN 1015-21
2003-03
Prfverfahren fr Mçrtel fr Mauerwerk – Teil 21: Bestimmung der Vertrglichkeit von Einlagenputzmçrteln mit Untergrnden
684
E Technisches Regelwerk
Tabelle 5.4. Prfnormen fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN EN 846-2
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 2: Bestimmung der Verbundfestigkeit vorgefertigter Lagerfugenbewehrung
DIN EN 846-3
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 3: Bestimmung der Schubtragfhigkeit von Schweißstellen in vorgefertigter Lagerfugenbewehrung
DIN EN 846-4
2005-01
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 4: Bestimmung der Festigkeit und der Last-Verformungseigenschaften von Bndern
DIN EN 846-5
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 5: Bestimmung der Zug- und Drucktragfhigkeit sowie der Steifigkeit von Mauerankern (SteinpaarPrfung)
DIN EN 846-6
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 6: Bestimmung der Zug- und Drucktragfhigkeit sowie der Steifigkeit von Mauerankern (Einseitige Prfung)
DIN EN 846-7
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 7: Bestimmung der Schubtragfhigkeit und der Steifigkeit von Mauerverbindern (Steinpaar-Prfung in Mçrtelfugen)
DIN EN 846-8
2006-10
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 8: Bestimmung der Tragfhigkeit und der Last-Verformungseigenschaften von Balkenauflagern
DIN EN 846-9
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 9: Bestimmung der Biege- und Schubwiderstandsfhigkeit von Strzen
DIN EN 846-10
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 10: Bestimmung der Tragfhigkeit und der Last-Verformungseigenschaften von Konsolen
DIN EN 846-11
2000-08
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 11: Bestimmung der Maße und der berhçhung von Strzen
DIN EN 846-13
2001-12
Prfverfahren fr Ergnzungsbauteile fr Mauerwerk – Teil 13: Bestimmung der Schlagfestigkeit, des Abriebwiderstands und des Korrosionswiderstands von organischen Beschichtungen
Tabelle 5.5. Prfverfahren fr Wrmeschutz Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN 52612-2
1984-06
Wrmeschutztechnische Prfungen; Bestimmung der Wrmeleitfhigkeit mit dem Plattengert; Weiterbehandlung der Messwerte fr die Anwendung im Bauwesen
DIN 52162-3
1979-09
Wrmeschutztechnische Prfungen; Bestimmung der Wrmeleitfhigkeit mit dem Plattengert; Wrmedurchlasswiderstand geschichteter Materialien fr die Anwendung im Bauwesen
DIN EN 1934
1998-04
Wrmetechnisches Verhalten von Gebuden – Messung des Wrmedurchlasswiderstandes; Heizkastenverfahren mit dem Wrmestrommesser – Mauerwerk
DIN EN 12664
2001-05
Wrmetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestimmung des Wrmedurchlasswiderstandes nach dem Verfahren mit dem Plattengert und dem Wrmestrommessplatten-Gert – Trockene und feuchte Produkte mit mittlerem und niedrigem Wrmedurchlasswiderstand
I Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
685
Tabelle 5.5. Prfverfahren fr Wrmeschutz (Fortsetzung) Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN EN 12667
2001-05
Wrmetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestimmung des Wrmedurchlasswiderstandes nach dem Verfahren mit dem Plattengert und dem Wrmestrommessplatten-Gert – Produkte mit hohem und mittlerem Wrmedurchlasswiderstand
DIN EN 12939
2001-02
Wrmetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestimmung des Wrmedurchlasswiderstandes nach dem Verfahren mit dem Plattengert und dem Wrmestrommessplatten-Gert – Dicke Produkte mit hohem und mittlerem Wrmedurchlasswiderstand
DIN EN ISO 8990
1996-09
Wrmeschutz – Bestimmung der Wrmedurchgangseigenschaften im stationren Zustand – Verfahren mit dem kalibrierten und dem geregelten Heizkasten
DIN EN ISO 12570
2000-04
Wrme- und feuchtetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestimmung des Feuchtegehaltes durch Trocknen bei erhçhter Temperatur
DIN EN ISO 12571
2000-04
Wrme- und feuchtetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestimmung der hygroskopischen Sorptionseigenschaften
DIN EN ISO 15148
2003-03
Wrme- und feuchtetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten bei teilweisem Eintauchen
Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN 4102-1
1998-05
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 1: Baustoffe; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-1 Berichtigung 1
1998-08
Berichtigungen zu DIN 4102-1:1998-05
DIN 4102-2
1977-09
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bauteile; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-3
1977-09
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Brandwnde und nichttragende Außenwnde; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-4
1994-03
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; ZusammenMLTB stellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe und Bauteile
DIN 4102-4/A1
2004-11
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 4: Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile; nderung A1
DIN 4102-5
1977-09
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Feuerschutzabschlsse, Abschlsse in Fahrschachtwnden und gegen feuerwiderstandsfhige Verglasungen; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-6
1977-09
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Lftungsleitungen; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
Tabelle 6. Bauphysik Anmerkungen
MLTB
686
E Technisches Regelwerk
Tabelle 6. Bauphysik (Fortsetzung) Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN 4102-7
1998-07
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 7: Bedachungen: Begriffe; Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-8
2003-10
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 8: Kleinprfstand
DIN 4102-9
1990-05
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Kabelabschottungen; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-11
1985-12
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Rohrummantelungen, Rohrabschottungen, Installationsschchte und -kanle sowie Abschlsse ihrer Revisionsçffnungen; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-12
1998-11
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 12: Funktionserhalt von elektrischen Kabelanlagen – Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-13
1990-05
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Brandschutzverglasungen; Begriffe, Anforderungen und Prfungen
DIN 4102-14
1990-05
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Bodenbelge und Bodenbeschichtungen; Bestimmung der Flammenausbreitung bei Beanspruchung mit einem Wrmestrahler
DIN 4102-15
1990-05
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Brandschacht
DIN 4102-16
1998-05
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 16: Brandschacht – Durchfhrung von Brandschachtprfungen
DIN 4102-17
1990-12
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Schmelzpunkt von Mineralfaser-Dmmstoffen; Begriffe, Anforderungen, Prfung
DIN 4102-18
1991-03
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Feuerschutzabschlsse; Nachweis der Eigenschaft „selbstschließend“ (Dauerfunktionsprfung)
DIN 4102-22
2004-11
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 22: Anwendungsnorm zu DIN 4102-4 auf der Bemessungsbasis von Teilsicherheitsbeiwerten
DIN 4108-1
1981-08
Wrmeschutz im Hochbau; Grçßen und Einheiten
DIN 4108 Beiblatt 1
1982-04
Wrmeschutz im Hochbau; Inhaltsverzeichnisse; Stichwortverzeichnis
DIN 4108 Beiblatt 2
2006-03
Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden – Wrmebrcken – Planungs- und Ausfhrungsbeispiele
DIN 4108-2
2003-07
Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wrmeschutz
MLTB
DIN 4108-3
2001-07
Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden – Teil 3: Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise fr Planung und Ausfhrung
MLTB
DIN V 4108-4
2007-06
Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden – MLTB Teil 4: Wrme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte
MLTB
I Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
687
Tabelle 6. Bauphysik (Fortsetzung) Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN V 4108-6
2003-06
Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden – Teil 6: Berechnung des Jahresheizwrme- und des Jahresheizenergiebedarfs
DIN 4108-7
2001-08
Wrmeschutz – Teil 7: Luftdichtheit von Gebuden – Anforderungen, Planungs- und Ausfhrungsempfehlungen sowie -beispiele
DIN 4108-10
2008-06
Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden – Teil 10: Anwendungsbezogene Anforderungen an Wrmedmmstoffe – Werkmßig hergestellte Wrmedmmstoffe
MLTB
DIN 4109
1989-11
Schallschutz im Hochbau; Anforderungen und Nachweise
MLTB
DIN 4109/A1
2001-01
Schallschutz im Hochbau; Anforderungen und Nachweise; nderung 1
MLTB
DIN 4109 Beiblatt 1
1989-11
Schallschutz im Hochbau; Ausfhrungsbeispiele und Rechenverfahren
MLTB
DIN 4109 Beiblatt 1/A1 2003-09
Schallschutz im Hochbau; Ausfhrungsbeispiele und Rechenverfahren; nderung 1
DIN 4109 Beiblatt 2
1989-11
Schallschutz im Hochbau; Hinweise fr Planung und Ausfhrung; Vorschlge fr einen erhçhten Schallschutz; Empfehlungen fr den Schallschutz im eigenen Wohn- oder Arbeitsbereich
DIN 4109 Berichtigung 1
1992-08
Berichtigungen zu DIN 4109:1989-11, DIN 4109 Bbl. 1:1989-11 und DIN 4109 Bbl. 2:1989-11
DIN 4109 Beiblatt 3
1996-06
Schallschutz im Hochbau – Berechnung von R’w, R fr den Nachweis der Eignung nach DIN 4109 aus Werten des im Labor ermittelten Schalldmm-Maßes Rw
DIN 4109-11
2003-09
Schallschutz im Hochbau – Teil 11: Nachweis des Schallschutzes; Gte- und Eignungsprfung
DIN 18005-1
2002-07
Schallschutz im Stdtebau – Teil 1: Grundlagen und Hinweise fr die Planung
DIN 18005-1 Beiblatt 1 1987-05
Schallschutz im Stdtebau; Berechnungsverfahren; Schalltechnische Orientierungswerte fr die stdtebauliche Planung
DIN 18005-2
1991-09
Schallschutz im Stdtebau; Lrmkarten; Kartenmßige Darstellung von Schallimmissionen
DIN EN 1745
2002-08
Mauerwerk und Mauerwerksprodukte – Verfahren zur Ermittlung von Wrmeschutzrechenwerten
DIN EN 13501-1
2007-05
Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten – Teil 1: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten
DIN EN ISO 6946
2008-04
Bauteile – Wrmedurchlasswiderstand und Wrmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren
DIN EN ISO 10211-2
2001-06
Wrmebrcken im Hochbau – Berechnung der Wrmestrçme und Oberflchentemperaturen – Teil 2: Linienfçrmige Wrmebrcken
688
E Technisches Regelwerk
Tabelle 7. Bauwerksabdichtungen Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
DIN 18195-1
2000-08
Bauwerksabdichtungen –Teil 1: Grundstze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten
DIN 18195-1 Beiblatt 1 2006-01
Bauwerksabdichtungen – Beispiele fr die Anordnung der Abdichtung bei Abdichtungen
DIN 18195-2
2000-081)
Bauwerksabdichtungen – Teil 2: Stoffe
DIN 18195-3
2000-08
Bauwerksabdichtungen – Teil 3: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe
DIN 18195-4
2000-08
Bauwerksabdichtungen – Teil 4: Abdichtungen gegen Bodenfeuchte (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wnden – Bemessung und Ausfhrung
DIN 18195-5
2000-08
Bauwerksabdichtungen – Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrckendes Wasser auf Deckenflchen und in Nassrumen – Bemessung und Ausfhrung
DIN 18195-6
2000-08
Bauwerksabdichtungen – Teil 6: Abdichtungen gegen von außen drckendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser – Bemessung und Ausfhrung
DIN 18195-7
1989-06
Bauwerksabdichtungen; Abdichtungen gegen von innen drckendes Wasser; Bemessung und Ausfhrung
DIN 18195-8
2004-03
Bauwerksabdichtungen – Teil 8: Abdichtungen ber Bewegungsfugen
DIN 18195-9
2004-03
Bauwerksabdichtungen – Teil 9: Durchdringungen, bergnge, An- und Abschlsse
DIN 18195-10
2004-03
Bauwerksabdichtungen – Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen
1)
Anmerkungen
BRL A Teil 1
Norm-Entwurf fr Folgeausgabe mit Ausgabedatum 2007-12 verçffentlicht.
Tabelle 8. Weitere Normen, die fr den Mauerwerksbau von Bedeutung sind Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN 4103-1
1984-07
Nichttragende innere Trennwnde; Anforderungen, Nachweise
DIN 4103-2
1985-12
Nichttragende innere Trennwnde; Trennwnde aus GipsWandbauplatten
DIN 4103-4
1988-11
Nichttragende innere Trennwnde; Unterkonstruktionen in Holzbauart
DIN 4420-1
2004-03
Arbeits- und Schutzgerste – Teil 1: Schutzgerste – MLTB Leistungsanforderungen, Entwurf, Konstruktion und Bemessung
DIN 4420-2
1990-12
Arbeits- und Schutzgerste; Leitergerst; Sicherheitstechnische Anforderungen
DIN 4420-3
2006-01
Arbeits- und Schutzgerste – Teil 3: Ausgewhlte Gerstbauarten und ihre Regelausfhrungen
I Geltende Technische Regeln fr den Mauerwerksbau (Deutsche und Europische Normen)
689
Tabelle 8. Weitere Normen, die fr den Mauerwerksbau von Bedeutung sind (Fortsetzung) Norm-Nummer
Ausgabedatum
Titel
Anmerkungen
DIN 18200
2000-05
bereinstimmungsnachweis fr Bauprodukte – Werkseigene Produktionskontrolle, Fremdberwachung und Zertifizierung von Produkten
DIN 18515-1
1998-08
Außenwandbekleidungen – Teil 1: Angemçrtelte Fliesen und Platten – Grundstze fr Planung und Ausfhrung
DIN 18515-2
1993-04
Außenwandbekleidungen; Anmauerung auf Aufstandsflchen; Grundstze fr Planung und Ausfhrung
DIN 18516-1
1999-12
Außenwandbekleidungen, hinterlftet – Teil 1: Anforderungen, Prfgrundstze
MLTB
DIN 18516-3
1999-12
Außenwandbekleidungen, hinterlftet – Teil 3: Naturwerkstein – Anforderungen, Bemessung
MLTB
DIN 18516-4
1990-02
Außenwandbekleidungen, hinterlftet; Einscheiben-Sicherheits- MLTB glas; Anforderungen, Bemessungen, Prfung
DIN 18516-5
1999-12
Außenwandbekleidungen, hinterlftet – Teil 5: Betonwerkstein – Anforderungen, Bemessung
DIN EN 12810-1
2004-03
Fassadengerste aus vorgefertigten Bauteilen – Teil 1: Produktfestlegungen
DIN EN 12810-2
2004-03
Fassadengerste aus vorgefertigten Bauteilen – Teil 2: Besondere Bemessungsverfahren und Nachweise
MLTB
E Technisches Regelwerk
II
691
Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau Roland Hirsch, Berlin
1
Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmçrtel
1.1
Mauersteine blichen Formates
1.1.1 Mauerziegel Antragsteller
1
2
3
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel im Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. Schaumburg-Lippe-Straße 4 53113 Bonn
Z-17.1-618
16. 05. 2003
15. 05. 2008
Deutsche POROTON GmbH Csariusstraße 83 a 53639 Kçnigswinter
Z-17.1-383
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Klimaton ZIEGEL Interessengemeinschaft e. V. Ziegeleistraße 10 95145 Oberkotzau
Z-17.1-328
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
13. 03. 2006
12. 03. 2011
28. 03. 2006
27. 03. 2011
01. 08. 2005 : 23. 11. 2006
30. 07. 2010
19. 04. 2005
18. 04. 2010
31. 03. 2006
30. 03. 2011
4
Zulassungsnummer
Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
Poroton-T-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
klimaton ST-Ziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung Z-17.1-740 Leichthochlochziegel klimaton ST 14
5
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
6
Z-17.1-909 ThermoBlock-T16 Hochlochziegel Z-17.1-910 ThermoBlock-T14 und ThermoBlock-T16 Hochlochziegel
7
Rçben Klinkerwerke GmbH & Co. KG Klein Schweinebrck 168 26340 Zetel
8
Z-17.1-903 Poroton-Hochlochziegel mit elliptischer Lochung fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung Z-17.1-904 Poroton-T-Hochlochziegel fr Mauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
9
10
11
Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
Z-17.1-489 Poroton-Hochlochziegel
Z-17.1-871 Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Hochlochziegel Poroton-T14 Oldenburger Allee 26 Z-17.1-882 30659 Hannover Wienerberger Poroton Hochlochziegel Block-T12 „Mz 29“
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
692
E Technisches Regelwerk
1.1.1 Mauerziegel (Fortsetzung) Antragsteller
12
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
13
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-346
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
25. 07. 2005
24. 07. 2010
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
THERMOPOR-Warmmauerziegel „R“ mit Rhombuslochung und kleinen Mçrteltaschen Z-17.1-349 THERMOPOR-Ziegel „T N+F“ fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
14
Z-17.1-420 THERMOPOR-Ziegel „R N+F“ mit Rhombuslochung fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
15
Z-17.1-580 THERMOPOR-Ziegel mit Rhombuslochung fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR T 014“)
16
Z-17.1-697 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B“)
17
Z-17.1-700 THERMOPOR Gitterziegel (bezeichnet als „THERMOPOR Gz“) fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
18
Z-17.1-808 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B Plus“)
19
Z-17.1-864 THERMOPOR ISO-Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-B Plus Objektziegel“)
20
Z-17.1-919 THERMOPOR SL Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Block“)
21
Z-17.1-971
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 21. 02. 2008
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 22. 05. 2007
31. 03. 2006
30. 03. 2011
25. 09. 2002
24. 09. 2007
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
THERMOPOR SL Plus Blockziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plus Block“) 22
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
23
Z-17.1-309 unipor-Superdmm-Ziegel Z-17.1-347 UNIPOR-Z-Hochlochziegel
24
Z-17.1-720 UNIPOR-GZ-Hochlochziegel
25
Z-17.1-767 UNIPOR-Novapor-Ziegel
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
693
1.1.1 Mauerziegel (Fortsetzung) Antragsteller
26
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
27
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-818
20. 08. 2004
15. 06. 2008
22. 12. 2005
21. 12. 2010
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
unipor-WS-Ziegel Z-17.1-886 UNIPOR-ZD-Hochlochziegel
28
Z-17.1-968 UNIPOR-WH-Ziegel
29
Z-17.1-986 UNIPOR Novapor II-Ziegel
30
Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Z-17.1-673 Oldenburger Allee 26 Poroton-Blockziegel-T14 und 30659 Hannover Poroton-Blockziegel-T16 Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
27. 07. 2005
26. 07. 2010
31
Ziegelei Merkl OHG Amberger Straße 6 92249 Vilseck
Z-17.1-777
17. 02. 2006
16. 02. 2011
Ziegelsysteme Michael Kellerer GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 13 82281 Oberweikertshofen
Z-17.1-952
16. 07. 2007
19. 07. 2012
19. 07. 2007
18. 07. 2012
23. 03. 2006
22. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
32
33
ISOMEGA-Leichthochlochziegel
ZMK Blockziegel WZ 11 und WZ 12 Z-17.1-953 ZMK Blockziegel WZ 14 und WZ 16
34
35
Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG Tiefenbacher Straße 1 89287 Bellenberg
Z-17.1-627 Leichthochlochziegel SX Z-17.1-737 Leichthochlochziegel SX Plus
36
Z-17.1-925 Leichthochlochziegel SX Pro
37
38
Ziegelwerk Friedland GmbH Heimkehrerstraße 12 37133 Friedland
Z-17.1-636 unipor-NE-Ziegel
10. 03. 2001 13. 08. 2008 /V: 14. 08. 2003
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Z-17.1-568
27. 01. 2006
26. 01. 2011
27. 01. 2006
26. 01. 2011
27. 01. 2006
26. 01. 2011
05. 12. 2005
04. 12. 2010
39
klimaton SL–Leichthochlochziegel mit besonderer Lochung und kleinen Mçrteltaschen Z-17.1-577 Klimaton ST 14 Ziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung
40
Z-17.1-620 OTT Gitterziegel
41
Z-17.1-763 Leichthochlochziegel OTT klimaton ST 12 und ST 13
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
694
E Technisches Regelwerk
1.1.1 Mauerziegel (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
11. 08. 2004 V: 11. 10. 2005
10. 10. 2010
11. 10. 2005
10. 10. 2010
10. 03. 2006
09. 03. 2011
09. 12. 2004 V: 10. 03. 2006
09. 03. 2011
klimatherm plus-Ziegel mit HV–Lochung Z-17.1-937
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-771
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-462
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Zulassungsgegenstand 42
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
43
Z-17.1-741 Leichthochlochziegel OTT klimatherm ST 09, ST 10 und ST 11 Z-17.1-742 klimatherm-Ziegel mit HV–Lochung
44
Z-17.1-865 Leichthochlochziegel OTT klimatherm ST plus
45
Z-17.1-866
46
Leichthochlochziegel klimatherm HV Ultra Plus 47
Z-17.1-944 Leichthochlochziegel OTT klimatherm ST Ultra
1.1.2 Ziegel mit integrierter Wrmedmmung Antragsteller
1
Nikol Schaller Ziegelwerk GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 12 95145 Oberkotzau
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus Leichthochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Schallotherm) und Leichtmçrtel LM21
1.1.3 Verfllziegel Antragsteller
1
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus Schallschutz-Verfllziegeln
Klimaton ZIEGEL Interessengemeinschaft e. V. Ziegeleistraße 10 95145 Oberkotzau 2
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
3
Z-17.1-454 Mauerwerk aus Schallschutz-Fllziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR SFz“) Z-17.1-558 Mauerwerk aus THERMOPOR Schallschutz-Fllziegeln SFz G
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
695
1.1.4 Kalksandsteine Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
Z-17.1-878
Kalksandstein-Werk Wemding GmbH Harburger Straße 100 86650 Wemding
Z-17.1-772
Kalksandsteine mit besonderer Lochung fr Mauerwerk im Dickbettverfahren
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
30. 03. 2006 29. 03. 2011 /E: 16. 05. 2006
17. 02. 2003
16. 02. 2008
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
BBU Rheinische Bimsbaustoff-Union GmbH Sandkaulerweg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-569
30. 03. 2006
29. 03. 2011
Kaspar Rçckelein KG Baustoffwerke Bahnhofstraße 6 96193 Wachenroth
Z-17.1-432
11. 10. 2005 /E/V: 28. 03. 2006
27. 03. 2011
RWATON-Klimablçcke aus Leichtbeton
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-426
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
Z-17.1-168
31. 03. 2006
30. 03. 2011
10. 02. 2006
04. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
14. 04. 2003 : 22. 04. 2004
13. 04. 2008
Kalksandsteine in den Rohdichteklassen 2,4 bis 3,6 (bezeichnet als KS-Protect)
1.1.5 Betonsteine 1.1.5.1 Vollsteine und Vollblçcke Antragsteller
1
2
3
4
5
Zulassungsnummer
isolith-Blçcke der Rohdichteklassen 1,4; 1,6; 1,8 und 2,0 aus Leichtbeton
KLB-Vollblçcke SW1 aus Leichtbeton (KLB-Superwrmedmmblçcke)
Mauerwerk aus Liapor-Vollwrme-Blçcken aus Leichtbeton Z-17.1-451 Liapor-Super-K-Wrmedmmsteine aus Leichtbeton
6
Z-17.1-501 Mauerwerk aus Liapor-Super-K-Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton mit Stoßfugenverzahnung
7
Z-17.1-755 Mauerwerk aus Liapor-Vollwrmeblçcken (verzahnt) aus Leichtbeton
8
Z-17.1-815 Mauerwerk aus Liapor-Super-K-Plus Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton mit Stoßfugenverzahnung
9
Z-17.1-839 Liapor Compact Vollblçcke
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
03. 11. 2003 02. 11. 2008 /E: 30. 08. 2004
696
E Technisches Regelwerk
1.1.5.1 Vollsteine und Vollblçcke (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
Z-17.1-964
04.04. 2008
03. 04. 2013
11
Moritz J. Weig GmbH & Co. KG Polcher Straße 113 56727 Mayen
Z-17.1-653
12
Socit Anonyme des Chaux de Contern Rue des Chaux 5324 Contern Luxemburg
Z-17.1-607
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Z-17.1-186
10
13
14
Zulassungsnummer
Vollblçcke und Hohlblçcke aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Mauersteine“) 16. 12. 1999 15. 12. 2008 /V: 02. 12. 2003 Rostschlacke „Weig“ in der Korngruppe 0/8 als Leichtzuschlag fr Leichtbetonsteine nach DIN 18 151 bzw. DIN 18 152 und Betonsteine nach DIN 18153
Wrmedmmblçcke aus Leichtbeton „ECOBLOC“
30. 09. 2003 29. 09. 2008 /E: 11. 06. 2004
06. 12. 2004 /E/V: 25. 11. 2005
24. 11. 2010
Pumix-Leichtbausteine aus Leichtbeton Z-17.1-654
01. 08. 2005
30. 07. 2010
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
BBU Rheinische Bimsbaustoffunion GmbH Sandkaulerweg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-262
27. 10. 2005
22. 11. 2010
Jakob Stockschlder GmbH & Co. KG Koblenzer Straße 58 56299 Ochtendung
Z-17.1-941
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Geschw. Mohr GmbH & Co. KG Baustoffwerke Friedhofstraße 56637 Plaidt
Z-17.1-823
05. 03. 2004
01. 06. 2008
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
Z-17.1-816
09. 02. 2004 : 22. 04. 2004
15. 04. 2008
Pumix HW-Leichtbausteine Typ A und Typ B
1.1.5.2 Hohlblocksteine Antragsteller
1
2
Zulassungsnummer
Isobims-Hohlblçcke aus Leichtbeton
Hohlblçcke aus Leichtbeton (bezeichnet als Jasto-Hbl)
1.1.5.3 Hohlblocksteine mit integrierter Wrmedmmung Antragsteller
1
2
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Zulassungsnummer
Hohlblocksteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Mohrpor“Mauersteine)
Mauerwerk aus Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Liapor SL Wrmedmmsteine) und Leichtmçrtel
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
697
1.1.5.3 Hohlblocksteine mit integrierter Wrmedmmung (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
3
4
1.2
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach und Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied
Z-17.1-833 Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIX-thermolith-MD)
24. 11. 2010 25. 11. 2004 V: 25. 11. 2005 : 17. 05. 2006 /E: 09. 03. 2007
Veit Dennert KG Veit-Dennert-Straße 7 96132 Schlsselfeld
Z-17.1-938
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-680
24. 03. 2003
23. 03. 2008
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
25. 06. 2002
24. 06. 2007
Hohlblçcke aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als „Eliton-Wrmedmmsteine“)
Mauersteine grçßeren Formates
1.2.1 Mauerziegel Antragsteller
1
unipor-Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus unipor-Blockelementen „unipor-BE“
1.2.2 Betonsteine Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Z-17.1-187 Sohler Weg 34 Großformatige thermolith-Vollblocksteine 56564 Neuwied aus Leichtbeton
2
Z-17.1-421 Großformatige phonolith-Vollblocksteine aus Leichtbeton
3
BISOTHERM GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-571 BISOTHERM-Großblçcke „BISO-Megablock“
698
E Technisches Regelwerk
1.2.2 Betonsteine (Fortsetzung) Antragsteller
4
5
1.3
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
KLB Beteiligungs GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-467
23. 07. 2004
22. 07. 2009
Trasswerke Meurin Handelsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Z-17.1-574
13. 02. 2002
17. 03. 2007
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Mauerwerk aus KLB-Großblock-Elementen aus Leichtbeton im Dickbettverfahren (bezeichnet als KLB-Magnorith Vbl-E)
Meurin-Großblçcke „PUMIX-Megaphon“
Mauermçrtel
1.3.1 Leichtmçrtel Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied
Z-17.1-624
Cirkel GmbH & Co. KG Elter Straße 216 48429 Rheine
Z-17.1-851
„thermolith Perlite-Leichtzuschlag“ zur Herstellung von Leichtmçrtel nach DIN 1053-1
17. 07. 1998 16. 07. 2008 /V: 08. 07. 2003
02. 07. 2004
01. 07. 2009
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-835
05. 11. 2003
04. 11. 2008
Leichtmauermçrtel LM 36 unter Verwendung von Leichtzuschlag „CIRCOSIL“
1.3.2 Sonstige Mçrtel Antragsteller
1
quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG Mhleneschweg 6 49090 Osnabrck
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Zulassungsnummer
quick-mix Kimmschichtmçrtel (bezeichnet als Kimmschichtmçrtel KSM-SH)
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
2
Mauerwerk mit Dnnbettmçrtel
2.1
Plansteine blichen Formates und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel
699
2.1.1 Planziegel Antragsteller
1
2
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Deutsche POROTON GmbH Csariusstraße 83 a 53639 Kçnigswinter
Z-17.1-683
21. 07. 2005
20. 07. 2010
Hçrl & Hartmann Ziegeltechnik GmbH Pellheimer Straße 17 85221 Dachau
Z-17.1-861
3
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus Poroton-T-Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung
Mauerwerk aus unipor-WS plus-Planziegeln im Dnnbettverfahren Z-17.1-867
05. 10. 2004 04. 10. 2009 /E: 28. 10. 2004
12. 11. 2004
11. 11. 2009
30. 08. 2005
29. 08. 2010
29. 10. 2003
28. 10. 2008
Mauerwerk aus unipor-WS plus-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge 4
5
Hning Elementbau GmbH & Co. KG Hauptstraße 1 59399 Olfen-Vinnum
Z-17.1-685 Mauerwerk aus Vario-SG-Ziegeln und Vario-Mçrtel Z-17.1-785 Mauerwerk aus Vario-ZP-Ziegeln und Vario-Mçrtel
6
Z-17.1-838 Mauerwerk aus Vario-NE-Ziegeln und Vario-Mçrtel
7
JUW POROTON-Werke Ernst Jungk & Sohn GmbH Ziegelhttenstraße 42 55597 Wçllstein
8
Z-17.1-769 Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „Thermo Planziegel“) Z-17.1-859 Planhochlochziegel fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren (bezeichnet als Thermo-Plan-plus)
9
JUW POROTON-Werke Ernst Jungk & Sohn GmbH Ziegelhttenstraße 42 55597 Wçllstein
Z-17.1-784
27. 10. 2003 26. 10. 2008 /E: 02. 04. 2007 09. 09. 2004 08. 09. 2009 /E: 22. 11. 2005
09. 09. 2004 08. 09. 2009 /E: 22. 11. 2005
12. 03. 2004
11. 03. 2009
19. 07. 2005
31. 07. 2010
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung und Dnnbettmçrtel DTR
Tubag Trass-, Zement- und Steinwerke GmbH An der Bundesstraße 256 56642 Kruft 10
Klimaton-Ziegel Interessengemeinschaft e. V. Ziegeleistraße 10 95145 Oberkotzau
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-715 Mauerwerk aus klimaton-Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
700
E Technisches Regelwerk
2.1.1 Planziegel (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
11
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
12
Z-17.1-907 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als ThermoPlan T16) im Dnnbettverfahren Z-17.1-908 Mauerwerk aus ThermoPlan T14, ThermoPlan T16 und ThermoPlan T18 Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
13
Z-17.1-913 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung (bezeichnet als ThermoPlan HLZ) im Dnnbettverfahren
14
Z-17.1-914 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln – bezeichnet als ThermoPlan TS Planhochlochziegel – und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
15
Rçben Klinkerwerke GmbH & Co. KG Klein Schweinebrck 168 26340 Zetel
16
Z-17.1-497
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 22. 11. 2007
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 02. 05. 2008
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 02. 05. 2008
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 22. 02. 2007 02. 05. 2008
23. 03. 2006
19. 04. 2010
21. 04. 2005
20. 04. 2010
20. 04. 2005
19. 04. 2010
24. 03. 2006
23. 03. 2011
Mauerwerk aus Poroton-T-Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren Z-17.1-553 Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln T16 und T18 ohne Stoßfugenvermçrtelung
17
Z-17.1-712 Poroton-Planhochlochziegel 014
18
Z-17.1-895 Mauerwerk aus Poroton-T16 und Poroton-T18 Planhochlochziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
19
Z-17.1-896 Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln (BW) im Dnnbettverfahren
20
Z-17.1-905
29. 03. 2006 28. 03. 2011 /E: 07. 06. 2006
29. 03. 2006
28. 03. 2011
07. 11. 2005
06. 11. 2010
Mauerwerk aus Poroton-Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren 21
Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-625 Mauerwerk aus Poroton Planziegel-T14 im Dnnbettverfahren
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
701
2.1.1 Planziegel (Fortsetzung) Antragsteller
22
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
23
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-471
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
19. 07. 2005
18. 07. 2010
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Mauerwerk aus THERMOPOR-Planhochlochziegeln mit Rhombuslochung ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR P“) Z-17.1-522 Mauerwerk aus THERMOPOR-Planziegeln ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR PHLz“)
24
Z-17.1-601 Mauerwerk aus THERMOPOR-Planhochlochziegeln mit Rhombuslochung ohne Stoßfugenvermçrtelung (bezeichnet als „THERMOPOR P 016“)
25
Z-17.1-698 THERMOPOR ISO-Planziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-P“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
26
Z-17.1-701 THERMOPOR Plan-Gitterziegel fr Mauerwerk ohne Stoßfugenvermçrtelung im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „THERMOPOR PGz“)
27
Z-17.1-752 THERMOPOR ISO-Plan-Deckel-Ziegel (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
28
Z-17.1-840 Mauerwerk aus THERMOPOR ISO-Plan-Deckel-Ziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD Plus“) im Dnnbettverfahren
29
Z-17.1-843 Mauerwerk aus THERMOPOR-Planhochlochziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR PHLz BW“)
30
Z-17.1-920 THERMOPOR SL Planziegel (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plan“) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
31
Z-17.1-972
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 22. 05. 2007
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
23. 05. 2008
22. 05. 2013
Mauerwerk aus THERMOPOR SL Plus Planziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR SL Plus Plan“) im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge 32
Z-17.1-977 Mauerwerk aus THERMOPOR ISO-Planziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-PD Plus Objektziegel“) im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
33
Z-17.1-979 THERMOPOR Dmmziegel Dz (Plan) fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
702
E Technisches Regelwerk
2.1.1 Planziegel (Fortsetzung) Antragsteller
34
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
35
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-538
02. 10. 2002
01. 10. 2007
28. 07. 2004
27. 07. 2009
Mauerwerk aus unipor-Hochlochplanziegeln ZP im Dnnbettverfahren Z-17.1-635 Mauerwerk aus unipor-Planziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
36
Z-17.1-679 Mauerwerk aus UNIPOR-NE-D-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
37
Z-17.1-721
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 13. 09. 2007
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 08. 2005
30. 08. 2010
30. 07. 2002
29. 07. 2007
28. 10. 2004
27. 10. 2009
28. 10. 2004
27. 10. 2009
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als UNIPOR-GPZ-Hochlochplanziegel) im Dnnbettverfahren 38
Z-17.1-756 Mauerwerk aus unipor-Delta-D-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
39
Z-17.1-760 Mauerwerk aus unipor-NE-Planziegeln im Dnnbettverfahren
40
Z-17.1-790 Mauerwerk aus unipor-WX-Planziegeln im Dnnbettverfahren
41
Z-17.1-791 Mauerwerk aus unipor-WX-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
42
Z-17.1-795 Mauerwerk aus unipor-WS-Planziegeln im Dnnbettverfahren
43
Z-17.1-796
12. 09. 2002 11. 09. 2007 /E: 31. 10. 2003
31. 10. 2003
30. 10. 2008
25. 03. 2003
24. 03. 2008
Mauerwerk aus unipor-WS-Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge 44
Z-17.1-819 Mauerwerk aus unipor-Delta-Planziegeln im Dnnbettverfahren
45
Z-17.1-883 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln WS 14, WS 15, WS 12 CORISO und WS 13 CORISO im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
46
Z-17.1-887
17. 07. 2010 18. 07. 2005 /E: 19. 07. 2007 25. 07. 2008
22. 12. 2005
21. 12. 2010
Mauerwerk aus UNIPOR-ZD-Hochlochplanziegeln im Dnnbettverfahren 47
Z-17.1-935 Mauerwerk aus UNIPOR-WH Planziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 13. 09. 2007
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
703
2.1.1 Planziegel (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
48
49
Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Z-17.1-490 Oldenburger Allee 26 Mauerwerk aus POROTON-T16 Planhochlochziegeln 30659 Hannover mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren Schlagmann-Baustoffwerke Z-17.1-651 GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 Mauerwerk aus POROTON-T14-, POROTON-T1684367 Zeilarn und POROTON-T18- Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
50
Z-17.1-678
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
23. 12. 2005
22. 10. 2010
07. 05. 2004
06. 05. 2009
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
29. 07. 2005
28. 07. 2010
14. 03. 2006
13. 03. 2011
14. 03. 2006
13. 03. 2011
Mauerwerk aus POROTON-Planhochlochziegeln-T im Dnnbettverfahren 51
Z-17.1-728 Mauerwerk aus POROTON- und HLz Planhochlochziegeln-T in den Rohdichteklassen 0,8 bis 2,0 im Dnnbettverfahren
52
Z-17.1-868 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als Planhochlochziegel-T) im Dnnbettverfahren
53
Z-17.1-877 Mauerwerk aus Wienerberger Planhochlochziegeln T11/T12 im Dnnbettverfahren
54
Z-17.1-889 Mauerwerk aus POROTON PlanhochlochziegelnT10/-T11 „MZ 33“ im Dnnbettverfahren
55
Z-17.1-890 Mauerwerk aus POROTON PlanhochlochziegelnT9/-T10/-T11 „DR 34“ im Dnnbettverfahren
56
Ziegelsysteme Michael Kellerer GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 13 82281 Oberweikertshofen
57
Z-17.1-951
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 14. 04. 2008
15. 07. 2007
14. 07. 2012
15. 07. 2007
14. 07. 2012
16. 07. 2007
15. 07. 2012
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren Z-17.1-954 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln WZ 11 und WZ 12 mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
58
Z-17.1-955 Mauerwerk aus ZMK-Planziegeln WZ 14 und WZ 16 mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
59
Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG Tiefenbacher Straße 1 89287 Bellenberg
60
Z-17.1-628 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln SX im Dnnbettverfahren Z-17.1-738 Mauerwerk aus Plan-Leichthochlochziegeln „SX Plus“ mit gedeckelter Lagerfuge (VD System)
61
Z-17.1-926 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln SX Pro im Dnnbettverfahren
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
704
E Technisches Regelwerk
2.1.1 Planziegel (Fortsetzung) Antragsteller
62
Ziegelwerk Freital Eder GmbH Wilsdruffer Straße 25 01705 Freital
63
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-813
17. 03. 2006
16. 03. 2011
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als „EDERPLAN XP 11“) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge Z-17.1-892 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als „EDERPLAN XP 09“ und „EDERPLAN XP 10“) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
64
Z-17.1-970
07. 12. 2005 06. 12. 2010 /E: 21. 12. 2007
31. 03. 2006
30. 03. 2011
23. 04. 2004
22. 04. 2009
08. 01. 2004
07. 01. 2009
13. 05. 2004
12. 05. 2009
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Typ EDER XP 8 (bezeichnet als „EDERPLAN XP 8“) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge 65
66
67
Ziegelwerk Hannover-Hainholz Ziegeleistraße 1–7 30855 Langenhagen
Z-17.1-850
Ziegelwerk Ignaz Schiele Wittenfelder Straße 15 85111 Adelschlag
Z-17.1-652
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Z-17.1-802
68
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln (bezeichnet als „Hainhçlzer Planhochlochziegel“)
Mauerwerk aus unipor-ZP-Planziegeln im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus OTT Plan-Gitterziegeln und Dnnbettmçrtel DTR mit gedeckelter Lagerfuge Z-17.1-821 Mauerwerk aus OTT-Planhochlochziegeln
69
Z-17.1-853 Mauerwerk aus OTT Klimatherm plus – Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
70
Z-17.1-856 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09 – ST10 – ST11 – Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
71
Z-17.1-857 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST plus Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
72
Z-17.1-860 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST plus Planhochlochziegeln mit gedeckelter Lagerfuge
73
Z-17.1-869 Mauerwerk aus OTT Klimatherm plus Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
74
Z-17.1-879 Mauerwerk aus klimatherm-Planhochlochziegeln mit HV–Lochung im Dnnbettverfahren
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
10. 03. 2006 09. 03. 2011 /E: 01. 06. 2006
10. 03. 2006 09. 03. 2011 /E: 01. 06. 2006
17. 03. 2010 18. 03. 2005 /E: 13. 07. 2005 13. 06. 2006
06. 07. 2005 05. 07. 2010 /E: 14. 06. 2006
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
705
2.1.1 Planziegel (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
75
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Z-17.1-880 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09 – ST10 – ST11 – Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
13. 07. 2005 12. 07. 2010 /E: 14. 06. 2006
13. 07. 2005 12. 07. 2010 /E: 14. 06. 2006 Mauerwerk aus klimatherm-Planhochlochziegeln mit HV–Lochung und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
76
Z-17.1-881
77
Z-17.1-928
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
18. 03. 2005
26. 03. 2008
17. 08. 2004
12. 01. 2008
14. 04. 2005
13. 04. 2010
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Klimatherm HV Ultra Plus im Dnnbettverfahren 78
Z-17.1-929 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln Klimatherm HV Ultra Plus im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
79
Z-17.1-945 Mauerwerk aus OTT Klimatherm PL Ultra Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren
80
Z-17.1-946 Mauerwerk aus OTT Klimatherm PL Ultra Planhochlochziegeln im Dnnbettverfahren mit gedeckelter Lagerfuge
81
82
83
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG Mhleneschweg 6 49090 Osnabrck
Z-17.1-799 Mauerwerk aus OTT Klimatherm ST09 – ST10 – ST11 – Planhochlochziegeln und Dnnbettmçrtel DTR mit gedeckelter Lagerfuge Z-17.1-806 Mauerwerk aus klimatherm-Planhochlochziegeln mit HV–Lochung und Dnnbettmçrtel DTR
Ziegelwerk Stengel GmbH & Co. KG Z-17.1-663 Nçrdlinger Straße 24 klimaton ST-Planhochlochziegel fr Mauerwerk 86609 Donauwçrth-Berg im Dnnbettverfahren ohne Stoßfugenvermçrtelung
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
706
E Technisches Regelwerk
2.1.2 Planziegel mit integrierter Wrmedmmung Antragsteller
1
2
3
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
Z-17.1-906
08. 12. 2007
07. 12. 2012
Schlagmann-Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
Z-17.1-674
20. 09. 2005 : 24. 04. 2006
19. 09. 2010
31. 03. 2006
05. 03. 2011
20. 09. 2005
19. 09. 2010
15. 10. 2007
14. 10. 2012
22. 05. 2008
19. 05. 2013
23. 05. 2008
22. 05. 2013
12. 11. 2007
11. 11. 2012
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als ThermoPlan MZ 8 Planhochlochziegel) und Dnnbettmçrtel mit gedeckelter Lagerfuge
Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T9-Planziegel) Wienerberger Ziegelindustrie GmbH im Dnnbettverfahren Oldenburger Allee 26 Z-17.1-812 30659 Hannover Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON S11-0,8 bzw. POROTON S11-0,9) im Dnnbettverfahren
4
Z-17.1-872 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T8-Planziegel) im Dnnbettverfahren
5
Z-17.1-966 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-S12) im Dnnbettverfahren
6
Z-17.1-982 Mauerwerk aus POROTON Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T8-Planziegel) im Dnnbettverfahren
7
Z-17.1-983 Mauerwerk aus POROTON-Planhochlochziegeln mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als POROTON-T7-Planziegel) im Dnnbettverfahren
8
Ziegelwerk Stengel GmbH & Co. KG Z-17.1-962 Nçrdlinger Straße 24 Mauerwerk aus Planhochlochziegeln mit 86609 Donauwçrth-Berg integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Klimaton-SZ 9 Planziegel) im Dnnbettverfahren
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
707
2.1.3 Planverfllziegel Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG Mrkerstraße 44 63755 Alzenau
Z-17.1-911
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
Z-17.1-604
3
Mauerwerk aus Planfllziegeln (bezeichnet als Planfllziegel PFZ) im Dnnbettverfahren
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 21. 04. 2008
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
01. 08. 2005
31. 07. 2010
01. 08. 2005
31. 07. 2010
31. 03. 2006
30. 03. 2011
26. 07. 2007
25. 07. 2012
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Mauerwerk aus Schallschutz-Planziegeln SZ 4109 Z-17.1-688 Mauerwerk aus UNIPOR-Planfllziegeln
4
Wienerberger Ziegelindustrie GmbH Z-17.1-537 Oldenburger Allee 26 Mauerwerk aus Plan-Verfllziegeln mit Stoßfugen30659 Hannover verzahnung im Dnnbettverfahren Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 1 84367 Zeilarn
5
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
6
Z-17.1-559 Mauerwerk aus THERMOPOR Plan-Fllziegeln PFz Z-17.1-676 Wandbauart aus THERMOPOR Plan-Schalungsziegeln (bezeichnet als „THERMOPOR PSz“)
7
Z-17.1-779 Mauerwerk aus THERMOPOR Plan-Fllziegeln N+F (bezeichnet als „THERMOPOR PFz N+F“)
8
9
Ziegelsysteme Michael Kellerer GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 13 82281 Oberweikertshofen
Z-17.1-956
Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG Tiefenbacher Straße 1 89287 Bellenberg
Z-17.1-560
Mauerwerk aus ZMK-Planfllziegeln
Mauerwerk aus Plan-Fllziegeln „VERATON“ mit Stoßfugenverzahnung im Dnnbettverfahren
ZU Bayerische Ziegelunion GmbH & Co. KG Ziegeleistraße 27–29 86551 Aichach 10
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-884 Mauerwerk aus OTT Plan-Fllziegeln
21. 07. 2005 20. 07. 2010 /E: 17. 03. 2008
708
E Technisches Regelwerk
2.1.4 Kalksand-Plansteine Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
2
Z-17.1-893 Kalsand-Plansteine mit besonderer Lochung fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren Z-17.1-921
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 16. 05. 2006
30. 03. 2006
30. 03. 2011
Kalsand-Plansteine mit besonderer Lochung 3
4
5
Emslnder Baustoffwerke GmbH & Co. KG Rakener Straße 18 49733 Haren/Ems
Z-17.1-874
Kalksandsteinwerk Bienwald Schencking GmbH & Co. KG An der L 540 76767 Hagenbach
Z-17.1-820
Mauerwerk aus Kalksand-Fasensteinen (Blocksteine, Hohlblocksteine und Verblender)
22. 07. 2003
20. 03. 2008
Mauerwerk aus Kalksandfasensteinen mit Lochung im Dnnbettverfahren Z-17.1-858 Mauerwerk aus Kalksand-Fasensteinen (Blocksteine, Vormauersteine, Verblender) im Dnnbettverfahren
6
18. 11. 2005 17. 11. 2010 /E: 31. 03. 2006
28. 09. 2005 27. 09. 2010 /E: 14. 05. 2007
21. 03. 2003
20. 03. 2008
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Bundesverband Porenbetonindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
Z-17.1-543
03. 02. 2006
02. 02. 2011
Wseke Baustoffwerke GmbH Sennelagerstraße 99 33106 Paderborn
Z-17.1-894
18. 01. 2006
17. 01. 2011
Xella Porenbeton GmbH Hornstraße 3 80797 Mnchen
Z-17.1-540
09. 11. 2004
08. 11. 2009
Xella Deutschland GmbH Dr.-Hammacher-Straße 49 47119 Duisburg
Z-17.1-828
31. 03. 2006
30. 03. 2009
Norddeutsche Kalksandsteinwerke (Nord-KS) Bannstedter Straße 14 24568 Kaltenkirchen
Z-17.1-804 Mauerwerk aus KS-Luftkanalsteinen im Dnnbettverfahren
2.1.5 Porenbeton-Plansteine Antragsteller
1
2
3
4
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Zulassungsnummer
Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklasse 0,50 in der Festigkeitsklasse 4
Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklasse 0,50 in der Festigkeitsklasse 4
Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklassen 0,50 und 0,55 in der Festigkeitsklasse 4 und der Rohdichteklassen 0,60 und 0,65 in der Festigkeitsklasse 6
Porenbeton-Plansteine W der Rohdichteklasse 0,30 und 0,35 in der Festigkeitsklasse 1,6
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
709
2.1.6 Beton-Plansteine 2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblçcke Antragsteller
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Betonwerk Pallmann GmbH Veerenkamp 27 21739 Dollern
Z-17.1-616
16. 04. 2003
15. 04. 2008
Bettendorf Lava-Steinwerk GmbH Gterstraße 49–51 54295 Trier
Z-17.1-876
13. 06. 2005
12. 06. 2010
3
Birkenmeier KG GmbH & Co. Industriestraße 1 79206 Breisach
Z-17.1-481
4
Bisotherm GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
Z-17.1-415
1
2
5
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus Pallmann-Planvollblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Plansteinen aus Beton (bezeichnet als BELA-Plan) im Dnnbettverfahren 25. 10. 2004 24. 10. 2009 Mauerwerk aus Liaplan-Steinen im Dnnbettverfahren /E: 19. 06. 2006 16. 02. 2006
15. 02. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
16. 02. 2006
15. 02. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
25. 07. 2003
24. 07. 2008
25. 03. 2004
24. 07. 2008
05. 01. 2004
04. 01. 2009
02. 06. 2003
01. 06. 2008
29. 11. 2004 : 17. 02. 2005
28. 11. 2009
Mauerwerk aus Bisotherm-Plansteinen im Dnnbettverfahren (bezeichnet als BISOPLAN) Z-17.1-722 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als „NORMAPLAN“) im Dnnbettverfahren
6
Z-17.1-794 Mauerwerk aus Bisotherm-Plansteinen der Druckfestigkeitsklasse 1,6 im Dnnbettverfahren
7
Z-17.1-917 Mauerwerk aus BISO-VarioPlan-Steinen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
8
Dennert Poraver GmbH Veit-Dennert-Straße 7 96132 Schlsselfeld
9
Z-17.1-826 Mauerwerk aus Leichtbeton-Plansteinen (bezeichnet als „Dennert-Plansteine“) im Dnnbettverfahren Z-17.1-827 Mauerwerk aus Calimax-P-Plansteinen und Quick-Mix Dnnbettmçrtel DBM-L
10
11
12
Fachvereinigung Leichtbeton e. V. Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-778
Geschw. Mohr GmbH & Co. KG Baustoffwerke Friedhofstraße 56637 Plaidt
Z-17.1-807
Hornick GmbH Mainzer Straße 23 4579 Gernsheim
Z-17.1-862
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Mauerwerk aus Plan-Vollsteinen und Plan-Vollblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als „Mohr DM“-Mauersteine) im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Plansteinen aus Beton (bezeichnet als „IBS plan“) im Dnnbettverfahren
710
E Technisches Regelwerk
2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblçcke (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
13
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
14
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Mauerwerk aus KLB-Planvollblçcken im Dnnbettverfahren
31. 01. 2011 17. 03. 2005 V: 01. 02. 2006 /E: 11. 09. 2007
Z-17.1-730
17. 03. 2005
16. 03. 2010
04. 04. 2005
03. 04. 2010
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Z-17.1-459
Mauerwerk aus KLB-P-Superdmmblçcken SW1 aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren 15
Z-17.1-766 Mauerwerk aus KLB-P-Wrmedmmblçcken W3 aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
16
Liapor GmbH & Co. KG Industriestraße 2 91352 Hallerndorf-Pautzfeld
17
Z-17.1-707 Mauerwerk aus Liapor-Super-K-Plan-Wrmedmmsteinen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren Z-17.1-817 Mauerwerk aus Liapor-SL-P Wrmedmmsteinen und SAKRET-Liapor-Plansteinkleber im Dnnbettverfahren
18
19
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
Z-17.1-963
Jakob Stockschlder GmbH & Co. KG Koblenzer Straße 34 56299 Ochtendung
Z-17.1-659
20
09. 02. 2004 08. 02. 2009 /E: 24. 08. 2005
20. 03. 2008
19. 03. 2013
Mauerwerk aus Plan-Vollblçcken und Plan-Hohlblçcken aus Beton (bezeichnet als „Meier ko-Kalkstein Plansteine“ im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Beton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als Jastoplan) Z-17.1-787
19. 12. 2005 18. 01. 2011 /E: 04. 09. 2006
02. 03. 2005
24. 06. 2007
Mauerwerk aus Langloch-Planblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als Thermplansteine Jastoplan) 21
Z-17.1-912 Mauerwerk aus Plan-Voll- und Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als Jasto Therm bzw. Jasto Super-Therm) im Dnnbettverfahren
22
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-846 Mauerwerk aus Planvollblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als Pumix-P-HW) im Dnnbettverfahren
21. 03. 2006 20. 03. 2011 /E: 08. 03. 2007
24. 11. 2010 08. 03. 2004 /E: 06. 12. 2004 /V: 25. 11. 2005
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
711
2.1.6.2 Planhohlblocksteine Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
3
4
BBU Rheinische Bimsbaustoff-Union GmbH Sandkaulerweg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-842
Betonwerk Pallmann GmbH Veerenkamp 27 21739 Dollern
Z-17.1-622
Bisotherm GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
Z-17.1-753
Fachvereinigung Leichtbeton e. V. Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-844
5
Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton (bezeichnet als isobims-Hohlblçcke P) im Dnnbettverfahren
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
28. 06. 2004 : 02. 02. 2006
27. 06. 2009
16. 04. 2003
15. 04. 2008
31. 03. 2006
30. 03. 2011
10. 01. 2005
09. 01. 2010
10. 01. 2005
09. 01. 2010
14. 04. 2003
13. 04. 2008
Mauerwerk aus Pallmann-Planhohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Planblçcken aus Leichtbeton mit horizontaler Lochung (bezeichnet als NORMAPLAN) im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren Z-17.1-845 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken, Plan-Vollblçcken und Plan-Vollsteinen aus Beton im Dnnbettverfahren
6
7
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-797
Jakob Stockschlder GmbH & Co. KG Koblenzer Straße 34 56299 Ochtendung
Z-17.1-734
Mauerwerk aus KLB-Planhohlblçcken im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als Jastoplan)
21. 12. 2005 18. 01. 2011 /E: 07. 03. 2007
2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
3
Birkenmeier KG GmbH & Co. Baustoffwerke Industriestraße 1 79206 Breisach-Niederrimsingen
Z-17.1-902
GISOTON-Baustoffwerke Gebhart & Sçhne GmbH & Co. KG Hochstraße 2 88317 Aichstetten
Z-17.1-672
Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Liaplan Ultra – im Dnnbettverfahren)
Geltungsdauer bis:
28. 03. 2011 29. 03. 2006 /E: 04. 09. 2006 27. 04. 2007
30. 11. 2006
11. 08. 2009
GISOPLAN-Therm Wandsystem Z-17.1-873 Mauerwerk aus Plansteinen aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als Gisoton Wrmedmmblçcke WDB 25/9, WDB 30/9 und WDB 37,5/18)
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Bescheid vom:
09. 11. 2005 08. 11. 2010 /E: 19. 09. 2007 06. 11. 2007
712
E Technisches Regelwerk
2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (Fortsetzung) Antragsteller
4
KLB Klimaleichtblock GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
5
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-940
31. 03. 2006
30. 03. 2009
08. 12. 2007
10. 12. 2009
Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als KLB-Kalopor-Planblçcke) im Dnnbettverfahren Z-17.1-959 Mauerwerk aus Planhohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Dmmung aus Steinwollestecklingen (bezeichnet als KLB-Kalopor Plus-Planblçcke)
6
2.2
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach und Aktiengesellschaft fr Steinindustrie Sohler Weg 34 56564 Neuwied
Z-17.1-834 Mauerwerk aus Plan-Hohlblçcken aus Leichtbeton mit integrierter Wrmedmmung (bezeichnet als PUMIX(P)-thermolith-MD) im Dnnbettverfahren
24. 11. 2010 25. 11. 2004 V: 25. 11. 2005 : 17. 05. 2006 /E: 09. 03. 2007
Planelemente und dafr zugelassene Dnnbettmçrtel
2.2.1 Planziegel-Elemente Antragsteller
1
2
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Z-17.1-706
16. 08. 2004
15. 08. 2009
UNIPOR Ziegel Marketing GmbH Landsberger Straße 392 81241 Mnchen
Z-17.1-600
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Baustoffwerke Westfalen-Lippe GmbH Stadtheider Straße 16 33609 Bielefeld
Z-17.1-552
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
Z-17.1-332
09. 07. 2007
30. 03. 2011
12. 11. 2007
11. 11. 2012
15. 12. 2003
14. 12. 2008
Mauerwerk aus WIENERBERGER-Planelementen T 500
Mauerwerk aus UNIPOR Ziegel-Planelementen (bezeichnet als „UNIPOR-PE“) im Dnnbettverfahren
2.2.2 Kalksand-Planelemente Antragsteller
1
2
3
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen „KS-Quadrat“
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen Z-17.1-575 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen mit Zentrierhilfe
4
Z-17.1-650 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als KS XL-Rasterelemente)
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
713
2.2.2 Kalksand-Planelemente (Fortsetzung) Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
5
Calduran Kalkzandsteen B. V. Einsteinstraat 5 3846 BH Harderwijk Niederlande
Z-17.1-409 Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen
6
Z-17.1-640 Kalksandsteinwerk Krefeld-Rheinhafen GmbH & Co. KG „KS – 4 x 4/4 x 5, white star/ KS-PlanQuader“ Bataverstraße 35 Planelemente fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren 47809 Krefeld
7
KIMM Kalksandsteinwerk KG Riedfeld 6 99189 Elxleben
8
Z-17.1-805
10
Z-17.1-918
KS Plus Wandsystem GmbH Averdiekstraße 9 49078 Osnabrck
Z-17.1-847
KS-Quadro Verwaltungsgesellschaft mbH Malscher Straße 17 76448 Durmersheim
Z-17.1-508
11
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen „KS-Quadro“ und „KS-Quadro E“
„KS-Quadro E“ Planelemente fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren Z-17.1-584 „KS-Quadro“ Planelemente fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren 13
14
15
16
Ostfriesisches Baustoffwerk GmbH & Co. KG Dornumer Straße 92–94 26607 Aurich
Z-17.1-810
Rodgauer Baustoffwerke GmbH & Co. KG Am Opel-Prffeld 3 63110 Rodgau-Dudenhofen
Z-17.1-643
Xella Deutschland GmbH Dr.-Hammacher-Straße 49 47119 Duisburg
Z-17.1-975
Xella Kalkzandsteen B. V. Waaldijk 97 4214 LV Vuren Niederlande
Z-17.1-841
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
07. 01. 2004 06. 07. 2008 /E: 23. 03. 2005
18. 07. 2008
17. 07. 2013
12. 11. 2007
14. 11. 2012
29. 03. 2006 28. 03. 2011 /E: 28. 07. 2006
25. 03. 2004
24. 03. 2009
23. 02. 2004 /V: 19. 09. 2005
17. 10. 2010
23. 02. 2004 /V: 19. 09. 2005
17. 10. 2010
23. 02. 2004 /V: 19. 09. 2005
17. 10. 2010
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als „KS-Plus-Planelemente“)
Z-17.1-551
12
Geltungsdauer bis:
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen mit Zentrierhilfe
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als KS-Rasterelemente) im Dnnbettverfahren 9
Bescheid vom:
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als „KS-Design-Elemente“)
25. 03. 2003 24. 03. 2008 /E: 04. 03. 2004
10. 10. 2005
09. 10. 2010
17. 03. 2008
16. 03. 2013
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen (bezeichnet als „UNIKA PlanQuader“) im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus Kalksand-Fasen-Planelementen
Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen
07. 01. 2004 06. 07. 2008 /E: 28. 07. 2004
714
E Technisches Regelwerk
2.2.3 Porenbeton-Planelemente Antragsteller
1
2
3
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
BUNDESVERBAND PORENBETONINDUSTRIE E. V. Dostojewskistraße 10 65187 Wiesbaden
Z-17.1-484
20. 05. 2003
19. 05. 2008
Wseke Baustoffwerke GmbH Sennelagerstraße 99 33106 Paderborn
Z-17.1-931
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Xella Porenbeton Aktiengesellschaft Hornstraße 3 80797 Mnchen
Z-17.1-692
17. 12. 2004
16. 12. 2009
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-699
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
18. 04. 2005
18. 08. 2009
22. 02. 2005
27. 07. 2009
Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen W mit einem berbindemaß von mindestens 0,4 h
Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen
Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen W (bezeichnet als Porenbeton-Planelemente W und Porenbeton-Planelemente W, lang)
2.2.4 Beton-Planelemente Antragsteller
1
Bisotherm GmbH Eisenbahnstraße 12 56218 Mlheim-Krlich
2
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus BISOTHERM-Planelementen im Dnnbettverfahren Z-17.1-702 Mauerwerk aus BISOPHON-Planelementen im Dnnbettverfahren
3
4
Hornick GmbH Mainzer Straße 23 64579 Gernsheim
Z-17.1-863
KLB Beteiligungs GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-770
5
Mauerwerk aus Planelementen aus Beton (bezeichnet als „IBS Big-plan“) und aus Leichtbeton (bezeichnet als „Liapor Big-plan“) im Dnnbettverfahren
Mauerwerk aus KLB-Großblock-Elementen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „KLB-Magnorith Vbl-PE“) Z-17.1-852 Mauerwerk aus KLB-Quadro-Planelementen aus Leichtbeton im Dnnbettverfahren (bezeichnet als „KLB-Quadro Vbl-PE“)
6
MEIER Betonwerke und Baustoffhandel GmbH Zur Schanze 2 92283 Lauterhofen
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-947 Mauerwerk aus MEIER-Plangroßblçcken im Dnnbettverfahren
31. 03. 2006 30. 03. 2011 /E: 19. 12. 2007
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
2.3
Wandbauart aus Planelementen in drittel- oder halbgeschosshoher Ausfhrung Antragsteller
1
2.4
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-547
31. 03. 2006
30. 03. 2011
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
FELS-Werke GmbH Geheimrat-Ebert-Straße 12 38640 Goslar
Z-17.1-786
03. 07. 2007
30. 06. 2012
maxit Deutschland GmbH Kupfertorstraße 35 79206 Breisach
Z-17.1-759
25. 05. 2007
24. 05. 2012
SAKRET Trockenbaustoffe Europa GmbH & Co. KG Kressenweg 15 44379 Dortmund
Z-17.1-775
21. 06. 2005
09. 06. 2009
quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG Mhleneschweg 6 49090 Osnabrck
Z-17.1-671
16. 12. 2004
15. 12. 2009
Sto Aktiengesellschaft Ehrenbachstraße 1 79780 Sthlingen
Z-17.1-980
28. 04. 2008
27. 04. 2013
BUNDESVERBAND PORENBETONINDUSTRIE E. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
2
3
4
5
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus Porenbeton-Planelementen (bezeichnet als HK-Elemente)
Weitere Dnnbettmçrtel Antragsteller
1
715
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Zulassungsnummer
Dnnbettmçrtel „DB KS-XXL“ fr Kalksandsteinmauerwerk im Dnnbettverfahren
Dnnbettmçrtel maxit mur 900 SK fr Kalksandsteinmauerwerk im Dnnbettverfahren
SAKRET Dnnbettmçrtel KS-Plan fr Kalksandsteinmauerwerk im Dnnbettverfahren
Dnnbettmçrtel „Vario“ fr Mauerwerk im Dnnbettverfahren
Sto KS Dnnbettmçrtel fr Kalksandsteinmauerwerk im Dnnbettverfahren
716
3
E Technisches Regelwerk
Mauerwerk mit Mittelbettmçrtel Antragsteller
1
2
3
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Industrieverband Werkmçrtel Dsseldorfer Straße 50 47051 Duisburg
Z-17.1-832
26. 09. 2003
25. 09. 2008
Michael Kellerer Ortsstraße 18 82282 Oberweikertshofen
Z-17.1-739
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
Z-17.1-646
4
Zulassungsnummer
Mauerwerk mit „Leicht-Mittelbettmçrtel“ (Werk-Trocken- und Werk-Frischmçrtel) im Mittelbettverfahren
Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus Leichthochlochziegeln ZMK 9 und ZMK 12 und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 oder Leicht-Mittelbettmçrtel 828
15. 02. 2005 14. 02. 2010 /E: 05. 01. 2006 19. 12. 2007
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
31. 03. 2006
30. 03. 2011
03. 03. 2003
02. 03. 2008
07. 05. 2004
06. 05. 2009
Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-ISO-Blockziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-MB“) Z-17.1-773 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-Ziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR HLz-MB“)
5
Z-17.1-780 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-Ziegeln 014 mit Rhombuslochung und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR MT 014“)
6
Z-17.1-809 Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus THERMOPOR-ISO-Blockziegeln und Mittelbettmçrtel maxit therm 828 (bezeichnet als „THERMOPOR ISO-MB Plus“)
7
8
unipor-Ziegel Marketing GmbH Aidenbachstraße 234 81479 Mnchen
Z-17.1-814
Ziegelwerk Ott Deisendorf GmbH & Co. Besitz KG Ziegeleistraße 20 88662 berlingen-Deisendorf
Z-17.1-801
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus unipor-WSZiegeln und unipor-Mittelbettmçrtel 828
Mauerwerk im Mittelbettverfahren aus OTT-Gitterziegeln und Mittelbettmçrtel Medium
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
4
Vorgefertigte Wandtafeln
4.1
Geschosshohe Mauertafeln Antragsteller
1
2
3
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
August Lcking GmbH & Co. KG Ziegelwerk und Betonwerke Elsener Straße 20 33102 Paderborn
Z-17.1-899
10. 02. 2006
09. 02. 2011
Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. Entenfangweg 15 30419 Hannover
Z-17.1-338
08. 07. 2004
29. 06. 2009
18. 02. 1998 /V: 21. 01. 2003
17. 02. 2008
31. 03. 2006
30. 03. 2011
25. 02. 2008
24. 02. 2013
30. 03. 2006
29. 03. 2011
22. 02. 2005
14. 10. 2008
28. 07. 2004
27. 07. 2009
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-549
19. 10. 2005
06. 07. 2008
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-343
22. 04. 2008
21. 04. 2013
Mauerwerk aus Mauertafeln mit Lcking-MT-Ziegeln
Vorgefertigte Mauertafeln aus Kalksandsteinen Z-17.1-608 Vorgefertigte Mauertafeln aus Kalksand-Plansteinen
4
717
Gteschutz Ziegelmontagebau e. V. Z-17.1-761 Surmannskamp 7 a Mauerwerk aus Mauertafeln mit ZMB-Mauertafel45661 Recklinghausen ziegeln
5
Z-17.1-949 Mauerwerk aus Mauertafeln, hergestellt unter Verwendung allgemein bauaufsichtlich zugelassener Wrmedmmziegel (Block- und Planziegel)
6
WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Z-17.1-705 Mauerwerk aus Mauertafeln mit Poroton-T14-, Poroton-T16-, Poroton-T18- oder WienerbergerInnenwand-Planhochlochziegeln
7
Z-17.1-831 Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH Emstal Mauerwerk aus Mauertafeln mit PorenbetonHohes Steinfeld 1 Planelementen 14797 Kloster Lehnin
8
THERMOPOR ZIEGEL-KONTOR ULM GMBH Olgastraße 94 89073 Ulm
4.2
4.3
Rçtzer-Ziegel-Element-Werk GmbH Ziegeleistraße 6 92444 Rçtz
Zulassungsnummer
Mauerwerk aus Vergusstafeln unter Verwendung von speziellen Ziegeln
Verbundtafeln Antragsteller
1
Mauerwerk aus Mauertafeln mit THERMOPOR-Ziegeln und THERMY-Sockel
Vergusstafeln Antragsteller
1
Z-17.1-631
Gerhard Helm und Ulrich Helm Neuer Weg 1 35586 Wetzlar
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Zulassungsnummer
Geschosshohe tragende Helm-Wandtafeln aus Hohlblçcken und Vollblçcken aus Leichtbeton und Normalbeton
718
5
E Technisches Regelwerk
Geschosshohe Wandtafeln Antragsteller
1
2
3
6
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
H + H Deutschland GmbH Industriestraße 3 23829 Wittenborn
Z-17.1-948
04. 10. 2007
03. 10. 2012
H + H Expan GmbH Ovelgnner Straße 29 39365 Eilsleben
Z-17.1-824
08. 08. 2003
07. 08. 2008
Xella Porenbeton GmbH Hornstraße 3 80797 Mnchen
Z-17.1-28
14. 02. 2005
13. 02. 2010
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Adolf Blatt GmbH & Co. KG Am Neckar 1 74366 Kirchheim
Z-17.1-11
27. 11. 2003
31. 12. 2008
Betonwerk Lieme GmbH & Co. KG Trifte 96 32657 Lemgo
Z-17.1-1973
25. 06. 2007
24. 06. 2012
Betonwerk Neustadt-Glewe GmbH Brauereistraße 26 19306 Neustadt-Glewe
Z-17.1-449
15. 06. 2004
30. 06. 2009
Betonwerk Otto Pallmann u. Sohn Veerenkamp 27 21739 Dollern
Z-17.1-751
09. 03. 2006
14. 05. 2011
Birkenmeier Stein + Design GmbH & Co. KG Industriestraße 1 79206 Breisach
Z-17.1-965
17. 09. 2007
16. 09. 2012
Carsten Borg Betonvarefabrik A/S Nørrefoldvej 12, Møgeltønder 6270 Tønder Dnemark
Z-17.1-215
18. 07. 2005
17. 07. 2010
05. 06. 2008
21. 06. 2013
Wandbauart aus geschosshohen tragenden Wandelementen aus unbewehrtem H + H Porenbeton (bezeichnet als „H + H CelWand Speedy“)
Expan-Schloss-Schraubverbindung (ES-Schraubverbindung) fr Wandtafeln aus Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefge nach DIN 4232
Geschosshohe tragende Porenbeton-Wandelemente W (Porenbeton-System-Wandelemente) und PorenbetonWandtafeln W aus unbewehrtem dampfgehrtetem Porenbeton der Festigkeitsklassen 2, 4 und 6
Schalungsstein-Bauarten Antragsteller
1
2
3
4
5
6
7
Zulassungsnummer
Schalungssteine „Btow“ aus Beton
Schalungssteine „Lieme“ aus Beton
„Husumer“ Schalungssteine aus Beton
„Pallmann Schalungssteine“ aus Beton und Leichtbeton
Schalungssteine „Liaplan“ aus Beton
Schalungssteine „C. Borg“ aus Beton
EBN-Betonwerk Neumnster GmbH Z-17.1-404 Httenkamp 3–13 Schalungssteine „EBN“ aus Beton 24536 Neumnster
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
6
719
Schalungsstein-Bauarten (Fortsetzung) Antragsteller
8
9
10
11
12
13
14
15
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
GISOTON-Baustoffwerke Gebhart & Sçhne GmbH & Co. Hochstraße 2 88317 Aichstetten
Z-17.1-448
01. 11. 2005
31. 10. 2010
Happy Kies Sand Recycling GmbH & Co. KG Betonwerk Neustadt-Glewe Brauereistraße 26 19306 Neustadt-Glewe
Z-17.1-449
12. 01. 2007
30. 06. 2009
Karl Ebert GmbH Betonsteinwerke Rainwiesen 41 71686 Remseck
Z-17.1-154
05. 03. 2004
09. 03. 2009
E. Knobel GmbH & Co. KG Schotter- und Betonwerk Konrad-Adenauer-Straße 45 72461 Albstadt-Tailfingen
Z-17.1-830
28. 01. 2008
27. 01. 2013
Mall GmbH Hfinger Straße 39–45 78166 Donaueschingen-Pfohren
Z-17.1-1921
18. 10. 2004
17. 10. 2009
Neißekies Baustoffwerke GmbH Betonwerk Hirschfelde Straße zum Kraftwerk 1 02788 Hirschfelde
Z-17.1-665
13. 08. 2004
12. 08. 2009
Otto Woidt KG Betonwerk Tannengrund 12 24811 Owschlag
Z-17.1-444
08. 07. 2003
21. 04. 2008
REWA-Beton AG Rodt 6 4784 St. Vith Belgien
Z-17.1-967
12. 10. 2007 : 28. 04. 2008
11. 10. 2012
Wandbauart „Gisoton“ mit 125 mm und 150 mm breiten Schalungssteinen aus Leichtbeton
Husumer Schalungssteine aus Beton
Mauerwerk mit Schalenbausteinen aus Leichtbeton (bezeichnet als „Wandbauart Hinse I“)
Schalungssteine „Knobel“ aus Beton und Leichtbeton
MALL-Schalungssteine aus Beton
„Hirschfelder“ Schalungssteine aus Beton
Schalungssteine „BWO“ aus Beton
Wandbauart mit REWA RONDO Schalungssteinen
16
06. 07. 2005 STARK Betonwerk GmbH & Co. KG Z-17.1-713 brigshuser Straße 13 Wandbauart mit 175 mm breiten Schalungssteinen aus 74547 Untermnkheim-Kupfer Beton (bezeichnet als Hohenloher Schalungssteine)
17
Sebastian Wochner GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Birkenstraße 22 72358 Dormettingen
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-638 Schalungssteine „Wochner“ aus Beton
25. 05. 2005
02. 08. 2010
24. 05. 2010
720
7
E Technisches Regelwerk
Trockenmauerwerk Antragsteller
1
2
3
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
daas ClickBrick bv Terborgsweg 12 7038 EX Zeddam Niederlande
Z-17.1-933
02. 04. 2007
01. 04. 1012
Kalksandstein- & Baustoffwerk Breitengßbach GmbH & Co. KG Gewerbepark 11 96149 Breitengßbach
Z-17.1-916
28. 03. 2006
27. 03. 2011
KLB Beteiligungs GmbH Lohmannstraße 31 56626 Andernach
Z-17.1-373
08. 01. 2004
07. 01. 2009
04. 11. 2003
03. 11. 2008
10. 11. 2003
09. 11. 2008
24. 09. 2004
23. 09. 2009
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-541
05. 12. 2006
30. 09. 2010
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Z-17.1-480
10. 06. 2004
29. 07. 2009
4
Zulassungsnummer
Zweischalige Außenwnde mit Verblendschalen aus trocken gestapelten Ziegeln mit besonderem Befestigungssystem (bezeichnet als ClickBrick-System)
Trockenmauerwerk aus Rastermauerblçcken aus Kalksandstein
KLB-Trockenmauerwerk aus KLB-T-Klimaleichtblçcken W3 Z-17.1-836 KLB-Trockenmauerwerk aus KLB-T-Hohlblçcken
5
Z-17.1-837 KLB-Trockenmauerwerk aus KLB-T-Klimaleichtblçcken SW1
6
Rskamp GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Stevede 48 48653 Coesfeld
Z-17.1-639 Trockenmauerwerk aus Kalksandsteinen
8
Bewehrtes Mauerwerk
8.1
Bewehrung fr bewehrtes Mauerwerk Antragsteller
1
8.2
N. V. Bekaert S. A. L. Bekaertstraat 2 8550 Zwevegem Belgien
MURFOR-Bewehrungselemente aus nichtrostendem Stahl fr bewehrtes Mauerwerk
Hochlochziegel fr bewehrtes Mauerwerk Antragsteller
1
Zulassungsnummer
Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel im Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. Schaumburg-Lippe-Straße 4 53113 Bonn
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Zulassungsnummer
Hochlochziegel und Leichthochlochziegel fr Mauerwerk mit horizontaler Bewehrung in den Lagerfugen
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
8.3
Strze Antragsteller
1
2
3
4
5
6
7
8
Zulassungsgegenstand
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel im Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. Schaumburg-Lippe-Straße 4 53113 Bonn
Z-17.1-973
17. 03. 2008
16. 03. 2013
Betonwerk Keienburg GmbH Am Großmarkt 30 44653 Herne
Z-17.1-9573
28. 11. 2007
27. 11. 2012
Bundesverband Leichtbeton e. V. Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied
Z-17.1-9763
26. 02. 2008
25. 02. 2013
BUNDESVERBAND PORENBETON Entenfangweg 15 30419 Hannover
Z-17.1-634
30. 06. 2008
29. 06. 2013
CHRISTOPH & Co. GmbH Heisberger Straße 211 57258 Freudenberg
Z-17.1-950
07. 12. 2007
06. 12. 2012
Elmenhorst Bauspezialartikel GmbH & Co. KG Osterbrooksweg 85 22869 Schenefeld
Z-17.1-602
05. 10. 2007
07. 10. 2012
Kalksandsteinwerk Bienwald Schencking GmbH & Co. KG An der L 540 76767 Hagenbach
Z-17.1-932
05. 09. 2007
04. 09. 2012
Kalksandsteinwerk Wendeburg Radmacher GmbH & Co. KG Im Steinklint 38176 Wendeburg
Z-17.1-774
12. 02. 2002 /E/V: 08. 01. 2007
31. 12. 2008
9
Zulassungsnummer
Flachstrze mit bewehrten Zuggurten in Ziegel-Formsteinen
Vogespannte Flachstrze „MT“
Flachstrze mit Zuggurten aus bewehrtem Beton oder Leichtbeton
Porenbeton-Flachstrze W
Flachstrze „CBF“ mit schlaffbewehrten Zuggurten aus Beton oder Leichtbeton
ELMCO-Ripp-Bewehrungssystem fr Strze aus bewehrtem Mauerwerk
Kalksandstein-Fertigteilstrze
Kalksandstein-Planelemente-Fertigstrze (bezeichnet als KS-PE-Fertigstrze) Z-17.1-855 Kalksand-Fertigteilstrze (bezeichnet als KS-Fertigteilstrze)
10
11
12
13
14
721
Ostfriesisches Baustoffwerk GmbH & Co. KG Dornumer Straße 92–94 26607 Aurich
Z-17.1-621
Trasswerke Meurin Betriebsgesellschaft mbH Kçlner Straße 17 56626 Andernach
Z-17.1-898
Werbegemeinschaft KS-Sturz Bahnhofstraße 21 34593 Knllwald
Z-17.1-978
WIENERBERGER Ziegelindustrie GmbH Oldenburger Allee 26 30659 Hannover
Z-17.1-900
Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2 a 32139 Spenge
Z-17.1-603
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
23. 12. 2004 22. 12. 2009 /E: 05. 04. 2005
22. 04. 2005
03. 05. 2010
18. 04. 2008
17. 04. 2013
Fertigteilstrze aus Kalksandelementen
Leichtbeton-Flachstrze Meurin
Flachstrze mit bewehrten Zuggurten in Kalksand-Formsteinen
17. 03. 2008 16. 03. 2013 /E: 26. 06. 2008
18. 02. 2008
17. 02. 2013
10. 08. 2007
21. 08. 2012
Wienerberger Flachstrze
MOSO-Lochband als Bewehrung fr Strze aus Mauerwerk
722
E Technisches Regelwerk
9
Ergnzungsbauteile
9.1
Mauerfuß-Dmmelemente Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
3
4
5
Baustoffwerke Horsten GmbH & Co. KG Hohemoor 59 26446 Friedeburg-Horsten
Z-17.1-875
BMO KS-Vertrieb BIELEFELD-MNSTER-OSNABRCK GmbH & Co. KG Averdiekstraße 9 49078 Osnabrck
Z-17.1-961
Deutsche FOAMGLAS GmbH Landstraße 27–29 42781 Haan
Z-17.1-829
Kalksandstein-Werk Wemding GmbH Harburger Straße 100 86650 Wemding
Z-17.1-960
Schçck Bauteile GmbH Vimbucher Straße 2 76534 Baden-Baden (Steinbach)
Z-17.1-709
6
Kalksand-Wrmedmm-Ausgleichselemente „KIMMEX-12“ und „KIMMEX-20“ fr KalksandsteinMauerwerk
Kalksand-Wrmedmmsteine (bezeichnet als „KS-ISO-Kimmsteine“) fr Kalksandstein-Mauerwerk
FOAMGLAS-Perinsul SL Wrmedmmelemente fr Mauerwerk aus Kalksand- und Porenbetonsteinen sowie Vormauer- und Verblendschalen
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
06. 07. 2005 05. 07. 2010 /E: 04. 11. 2005 : 07. 02. 2007
24. 10. 2007 23. 10. 2012 /E: 20. 03. 2008
24. 09. 2008 25. 09. 2003 /E: 05. 06. 2005 25. 07. 2005
11. 09. 2007
10. 09. 2012
13. 03. 2007
26. 03. 2012
24. 07. 2006
23. 07. 2011
Kalksand-Wrmedmmsteine (bezeichnet als „KS-ISO-Kimmsteine“) fr Kalksandstein-Mauerwerk
Wrmedmmelement „Schçck Novomur“ fr Mauerwerk aus Kalksandsteinen und Vollziegeln sowie Vormauer- und Verblendschalen Z-17.1-749 Wrmedmmelement (bezeichnet als Schçck Novomur light) fr Mauerwerk aus Kalksandsteinen und Vollziegeln sowie Vormauer- und Verblendschalen
7
Stahlton Bauteile AG Riesbachstraße 57 8008 Zrich Schweiz
Z-17.1-811
20. 03. 2007 /E/V: Wrmedmmelemente (bezeichnet als Isomur plusElemente 20-11.5; 20-15; 20-17.5, 20-20 bzw. 20-24) 07. 05. 2008 fr Mauerwerk aus Kalksandvollsteinen und Vollziegeln sowie Vormauer- und Verblendschalen
06. 05. 2013
8
Xella Deutschland GmbH Dr.-Hammacher-Straße 49 47119 Duisburg
Z-17.1-927
30. 03. 2011
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Wrmedmmsteine der Festigkeitsklasse 20 (bezeichnet als Silka Therm) fr Kalksandstein-Mauerwerk
31. 03. 2006
II Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fr den Mauerwerksbau
9.2
Anker zur Verbindung der Mauerwerksschalen von zweischaligen Außenwnden Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
BEVER Gesellschaft fr Befestigungsteile Verbindungselemente mbH Auf dem niedern Bruch 12 57399 KirchhundemWrdinghausen
3
Z-17.1-825 Drahtanker mit Durchmesser 4 mm fr zweischaliges Mauerwerk mit Schalenabstnden grçßer 150 mm bis 200 mm
Z-17.1-924 Drahtanker 4 mm (Dbelanker Welle, Dbelanker gerade Ausfhrung und Universal Einschraubanker) zur Verbindung von Vormauer- bzw. Verblendschalen nach DIN 1053-1 mit Wnden von Holzhusern in Holzrahmenbauweise
6
7
daas ClickBrick bv Terborgseweg 12 7038 EX Zeddam Niederlande
Z-17.1-933
Gebr. Bodegraven B. V. Metallwarenfabrik 2420 AA Nieuwkoop Niederlande
Z-17.1-463
H & R GmbH Corunnastraße 38 58636 Iserlohn
Z-17.1-710
8
01. 07. 2013 31. 08. 2005 /E: 09. 08. 2007 /E/V: 02. 07. 2008 14. 11. 2005 13. 11. 2010 /E: 09. 08. 2007
06. 09. 2006 05. 09. 2011 /E: 08. 08. 2007
02. 04. 2007
01. 04. 2012
17. 03. 2005
13. 04. 2010
Zweischalige Außenwnde mit Verblendschalen aus trocken gestapelten Ziegeln mit besonderem Befestigungssystem (bezeichnet als „ClickBrick-System“)
Flachstahlanker zur Verbindung der Mauerwerksschalen von zweischaligen Außenwnden (bezeichnet als PRIK-Luftschichtanker)
EURO-Flachstahlanker fr zweischaliges Mauerwerk Z-17.1-822 Drahtanker mit Durchmesser 4 mm fr zweischaliges Mauerwerk mit Schalenabstnden grçßer 150 mm bis 200 mm
04. 08. 2006 23. 08. 2011 /E: 09. 03. 2007 01. 07. 2013 29. 08. 2005 /E: 09. 03. 2007 /E/V: 02. 07. 2008
06. 09. 2011 07. 09. 2006 /E: 09. 03. 2007 Drahtanker 3 mm und 4 mm (bezeichnet als H+R Universal Holzschraubanker) zur Verbindung von Vor- 04. 06. 2008 mauer- bzw. Verblendschalen nach DIN 1053-1 mit Wnden von Holzhusern in Holzrahmenbauweise
9
10
Geltungsdauer bis:
31. 08. 2005 06. 01. 2009 „Multi-Luftschichtanker“ fr zweischaliges Mauerwerk /E: 08. 08. 2007
Z-17.1-888
4
Bescheid vom:
Z-17.1-633
Multi-Luftschichtanker Plus fr zweischaliges Mauerwerk mit Schalenabstnden von 120 mm bis ca. 200 mm und Vormauer- bzw. Verblendschalen auch im Dnnbettverfahren
5
723
Z-17.1-923
MURINOX AG Bahnhofplatz 6 3775 Lenk Schweiz
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Z-17.1-466 KE-Gelenkanker zur Verbindung von zweischaligem Mauerwerk
22. 12. 2006
21. 12. 2011
724
9.3
E Technisches Regelwerk
Sonstige Ergnzungselemente Antragsteller
Zulassungsnummer Zulassungsgegenstand
1
2
3
4
BEVER Gesellschaft fr Befestigungsteile Verbindungselemente mbH Auf dem niedern Bruch 12 57399 KirchhundemWrdinghausen
Z-17.1-748
Gebr. Bodegraven bv Atoomweg 2 2421 LZ Nieuw Koop Niederlande
Z-17.1-750
H & R GmbH Corunnastraße 38 58636 Iserlohn
Z-17.1-711
Syncotec GmbH Wuppertaler Straße 77 45549 Sprockhçvel
Z-17.1-762
: nderung E: Ergnzung V: Verlngerung der Geltungsdauer
Mauerverbinder fr die Verbindung von Mauerwerkswnden in Stumpfstoßtechnik
Bescheid vom:
Geltungsdauer bis:
03. 02. 2006 20. 03. 2011 /E: 09. 08. 2007
07. 03. 2006
03. 06. 2011
Mauerverbinder fr die Verbindung von Mauerwerkswnden in Stumpfstoßtechnik
H & R-Mauerverbinder fr die Verbindung von Mauerwerkswnden in Stumpfstoßtechnik
Mauerverbinder fr die Verbindung von Mauerwerkswnden in Stumpfstoßtechnik
03. 03. 2006 01. 03. 2010 /E: 09. 03. 2007
09. 10. 2006
11. 10. 2011
C Bemessung
F Forschung I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau 727 Anke Eis und Todor Vassilev, Dresden
II
Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele 791 Roger Schlegel, Weimar
725
726
F Forschung
I
727
bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau Anke Eis und Todor Vassilev, Dresden
Vorbemerkung Seit dem Mauerwerk-Kalender 2000 wird an dieser Stelle eine bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsprojekte im Bereich Mauerwerksbau gegeben mit dem Ziel, das aktuelle Forschungsgeschehen bekannt zu machen und dadurch den zuknftigen Forschungsbedarf effizient bestimmen und die Mittel und Mçglichkeiten rationell und zielorientiert einsetzen zu kçnnen. Fr den vorliegenden Kalender wurden dazu im Frhjahr 2008 Universitten und Fachhochschulen der Bundesrepublik Deutschland angeschrieben, die Lehrsthle fr Architektur und/oder Bauingenieurwesen haben, sowie weitere uns bekannte Forschungseinrichtungen (hauptschlich in der Industrie). Diese Umfrage wird jhrlich wiederholt. Hinweise auf andere, bisher nicht bercksichtigte Einrichtungen, die sich aktuell mit Forschungsvorhaben im Mauerwerkbau beschftigen, nimmt die Schriftleitung des Mauerwerk-Kalenders gern entgegen (
[email protected]) – herzlichen Dank dafr bereits an dieser Stelle. Nach Angabe der Forschungsstellen (F) folgen die Abschnitte 1 „Abgeschlossene Forschungsvorhaben“ und 2 „Laufende Forschungsvorhaben“. Darin werden in je einer bersichtsliste die Titel der Forschungsprojekte und die zugehçrige Forschungsstelle benannt – mit Angabe entweder der Abschnittsnummer des Kurzberichtes in diesem Beitrag oder der letzten Verçffentlichung im Mauerwerk-Kalender, daran schließen sich die verfgbaren Kurzberichte an. Die Sortierung der Forschungsprojekte ergibt sich aus der erstgenannten beteiligten Forschungsstelle; bei mehreren Projekten einer Forschungsstelle weiterhin aus der chronologischen Reihenfolge der Verçffentlichung im Mauerwerk-Kalender. Mit dem Kapitel „Forschung“ soll ein mçglichst vollstndiger berblick ber den aktuellen Forschungsstand im Bereich Mauerwerksbau gege-
ben werden. Die Leser kçnnen sich ber interessierende Themen informieren und finden Ansprechpartner und Quellen fr weitergehende Informationen.
Forschungsstellen (F) F1 Rheinisch Westflische Technische Hochschule Aachen Institut fr Bauforschung (ibac) Prof. Dr. -Ing. Wolfgang Brameshuber F2 Technische Universitt Braunschweig Institut fr Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (IBMB) Prof. Dr. -Ing. Harald Budelmann sowie Fachhochschule Lippe und Hçxter Fachgebiet Baustofftechnologie und Massivbau Prof. Dr. -Ing. Erhard Gunkler F3 Technische Universitt Darmstadt FB13 – Bauingenieurwesen und Geodsie Institut fr Massivbau F3.1 Professur fr Massivbau Prof. Dr. -Ing. Carl-Alexander Graubner F3.2 Professur fr Werkstoffe im Bauwesen Prof. Dr. -Ing. Harald Garrecht F4 Universitt Dortmund F4.1 Fakultt Bauwesen Lehrstuhl fr Tragkonstruktionen Prof. Dr. -Ing. Atilla tes
728
F Forschung
F4.2 Lehrstuhl fr Werkstoffe des Bauwesens Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Middendorf F5 Technische Universitt Dresden F5.1 Fakultt Architektur Lehrstuhl fr Tragwerksplanung Prof. Dr. -Ing. Wolfram Jger F5.2 Fakultt Bauingenieurwesen Institut fr Baukonstruktionen und Holzbau Prof. Dr. -Ing. Bernhard Weller F5.3 Fakultt Bauingenieurwesen Institut fr Statik und Dynamik der Tragwerke Lehrstuhl fr Statik Prof. Dr. -Ing. habil. Michael Kaliske F5.4 Fakultt Bauingenieurwesen Institut fr Baubetriebswesen Prof. Dr. -Ing. Rainer Schach F5.5 Fakultt Architektur Lehrstuhl fr Hochbaukonstruktion und Gebudeerhaltung Prof. Dipl.-Ing. Arch. Chr. Schulten F6 Technische Universitt Hamburg-Harburg Institut fr Baustoffe, Bauphysik und Bauchemie im Bauwesen Prof. Dr. -Ing. (em.) Lutz Franke F7 Gottfried Wilhelm Leibniz Universitt Hannover F7.1 Fakultt fr Bauingenieurwesen und Geodsie Institut fr Baustoffe Prof. Dr. -Ing. Ludger Lohaus F7.2 Naturwissenschaftliche Fakultt Institut fr Mineralogie Prof. Dr. rer. nat. Josef-Christian Buhl
F8 Universitt Karlsruhe (TH) F8.1 Fakultt fr Bauingenieur-, Geo- und Umweltwissenschaften Institut fr Massivbau und Baustofftechnologie Lehrstuhl fr Baustofftechnologie Prof. Dr. -Ing. Harald. S. Mller F8.2 Fakultt fr Architektur Institut fr Tragkonstruktionen Prof. Dipl.-Ing. Matthias Pfeifer F9 Universitt Leipzig Institut fr Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr. -Ing. Nguyen Viet Tue F10 Technische Universitt Mnchen F10.1 Fakultt fr Bauingenieur- und Vermessungswesen Lehrstuhl fr Massivbau Prof. Dr. -Ing. Konrad Zilch F10.2 Fakultt fr Bauingenieur- und Vermessungswesen Lehrstuhl fr Baustoffkunde und Werkstoffprfung Prof. Dr. -Ing. Dr. -Ing. e. h. Peter Schießl F10.3 Fakultt fr Architektur Institut fr Entwerfen und Bautechnik Lehrstuhl fr Baurealisierung und Bauinformatik Prof. Dr. -Ing. Univ. Tokio Thomas Bock F10.4 Fakultt fr Bauingenieur- und Vermessungswesen Lehrstuhl fr Statik Prof. Dr. -Ing. Kai-Uwe Bletzinger F11 Universitt Stuttgart F11.1 Fakultt Bau- und Umweltingenieurwissenschaften Institut fr Werkstoffe im Bauwesen Prof. Dr. -Ing. Rolf Eligehausen
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
729
F11.2 Materialprfungsanstalt Universitt Stuttgart (MPA Stuttgart, Otto-Graf-Institut – FMPA) Prof. Dr. -Ing. Christoph Gehlen
F18 Universitt Kassel Fachbereich Bauingenieurwesen – FB 14 Institut fr Konstruktiven Ingenieurbau
F11.3 Fakultt Architektur und Stadtplanung Institut fr Architekturgeschichte Prof. Dr. phil. Klaus Jan Philipp
F18.1 Professur fr Bauwerkserhaltung und Holzbau Prof. Dr. -Ing. Werner Seim
F12 Fraunhofer Institut fr Bauphysik, Stuttgart Prof. Dr. Gerd Hauser Prof. Dr. Klaus Sedlbauer F13 Bauhaus-Universitt Weimar F13.1 Fakultt Bauingenieurwesen F. A. Finger-Institut fr Baustoffkunde (FIB) Prof. Dr. -Ing. habil. Jochen Stark F13.2 Fakultt Bauingenieurwesen Institut fr Konstruktiven Ingenieurbau Holz- und Mauerwerksbau Prof. Dr. -Ing. Karl Rautenstrauch F14 Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft Fakultt Architektur und Bauwesen Prof. Dr. -Ing. Harald Garrecht (jetzt TU Darmstadt) F15 Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven Fachbereich Bauwesen und Geoinformation Fachgebiete Baustofftechnologie und Bauwerkserhaltung Prof. Dr. -Ing. Heinrich Wigger F16 Fachhochschule Erfurt Fachbereich Bauingenieurwesen Fachgebiete Baustoffkunde, Bauchemie Prof. Dr. -Ing. Christel Nehring F17 Ruhr-Universitt Bochum Fakultt fr Bauingenieurwesen Institut fr Grundbau, Wasser und Verkehrswesen Lehrstuhl fr Verkehrswegebau em. Prof. Dr. -Ing. Klaus Krass Prof. Dr. -Ing. Martin Radenberg (seit 2005)
F18.2 Professur fr Massivbau Prof. Dr. -Ing. Ekkehard Fehling F18.3 Prfstelle FB 14 – Amtliche Materialprfanstalt fr das Bauwesen Prof. Dr. -Ing. habil. Michael Schmidt F19 Fachhochschule Hannover, Nienburg Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen Prof. Dr. -Ing. Wolf-Rdiger Metje F20 TU Kaiserslautern Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion Prof. Dr. -Ing. Jrgen Schnell F21 Leuphana Universitt Lneburg Fakultt Umwelt und Technik Prof. Dr. -Ing. Horst-Dietrich Quitmann F22 Georg-August-Universitt Gçttingen Fakultt fr Agrarwissenschaften PD Dr. Jrgen Niemeyer F23 TU Bergakademie Freiberg Fakultt fr Mathematik und Informatik Institut fr Stochastik Prof. Dr. rer. nat. habil. Dietrich Stoyan F24 Hochschule Neubrandenburg Fachbereich Landschaftsarchitektur, Geoinformatik, Geodsie und Bauingenieurwesen Prof. Dr. -Ing. Winfried Malorny FZ1 Planungs- und Ingenieurbro fr Bauwesen Prof. Dr. -Ing. Wolfram Jger Wichernstraße 12, 01445 Radebeul FZ2 Grontmij BGS Ingenieurgesellschaft mbH Dr. -Ing. Helmut Reeh Karl-Wiechert-Allee 1B, 30625 Hannover
730
F Forschung
FZ3 Ingenieurbro Prof. Dr. -Ing. Eberhard Berndt Scariastraße 17, 01277 Dresden FZ4 Jger & Bothe Ingenieure GmbH Ingenieursoziett fr Brckenbau und Hochbau Ahornstraße 50, 09112 Chemnitz FZ5 Kallies Feinchemie AG Hçhenweg 9, 01855 Sebnitz FZ6 Jger Ingenieure GmbH Ingenieurbro fr Tragwerksplanung Wichernstraße 12, 01445 Radebeul FZ7 Dynardo GmbH Weimar Dr. -Ing. Roger Schlegel Luthergasse 1 d, 99423 Weimar FZ8 Bundesverband Kalksandsteinindustrie/ European Calcium Silicate Producers Association/ Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. Antonio Caballero Gonz lez Wolfgang Eden Entenfangweg 15, 30419 Hannover FZ9 Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V., Bonn/ Forschungsstelle der Deutschen Ziegelindustrie e. V., Berlin Thomas Kranzler Schaumburg-Lippe-Straße 4, 53113 Bonn Kochstraße 6–7, 10969 Berlin FZ10 ARGE Mauerziegel im Bundesverband der Dt. Ziegelindustrie e. V. Dr. -Ing. Udo Meyer Schaumburg-Lippe-Straße 4, 53113 Bonn FZ11 Institut fr Ziegelforschung Essen e. V. Dr. -Ing. K. Junge Dr. -Ing. Michael Roßbach Am Zehnthof 197–203, 45307 Essen FZ12 Ingenieur- und Gutachterbro Glitza Dipl.-Ing. Horst Glitza Am Rçmerberg 11, 56291 Kisselbach
FZ13 HAHN Consult (HC) Ingenieurgesellschaft fr Tragwerksplanung und Baulichen Brandschutz mbH Dipl.-Ing. Christiane Hahn Gertigstraße 28, 22303 Hamburg FZ14 Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH Abteilung Bautechnik Dr. -Ing. Peter Langer Emstal, Hohes Steinfeld 1, 14797 Kloster Lehnin FX1 Indian Institute of Technology Madras, Indien Department of Civil Engineering Prof. Dr. -Ing. Mookencheril Simon Mathews FX2 Vereniging Nederlands Kalkzandsteenplatform (VNK) Huizen, Niederlande Tyn Coppens
1
Abgeschlossene Forschungsvorhaben
1.1
bersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen
• ESECMaSE – Enhanced Safety and Efficient Construction of Masonry Structures in Europe (Kurzbericht Abschn. 1.2.1) • DISWall – Developing Innovative Systems for reinforced masonry walls (Kurzbericht Abschn. 1.2.2) – F1, F10.1, FZ10, et al. • Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten und der Festigkeit von parallel und senkrecht zu den Lagerfugen biegebeanspruchtem Mauerwerk (F 922) (Kurzbericht Abschn. 1.2.3) – F1 • Rationellere Herstellung von zweischaligem Mauerwerk durch Linienverankerung von Vormauerschalen (F 940) (Kurzbericht Abschn. 1.2.4) – F1, F3.1 • Nutzung der Tragfhigkeitsreserven von Ziegelverblendmauerwerk (F 932) (Kurzbericht Abschn. 1.2.5) – F1, FZ11 • Entwicklung eines konsistenten Bemessungskonzeptes zur linienhaften Verankerung von Vormauerschalen aus Mauerziegeln in Dickund Dnnbettmçrteln (Kurzbericht Abschn. 1.2.6) – F3.1, FZ9
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
• Mauerwerkgerechte Tragwerksanalyse unter Horizontallasten infolge Wind und Erdbeben (Kurzbericht Abschn. 1.2.7) – F4.1 • Optimierung der Verdichtung von KalksandRohmassen (Kurzbericht Abschn. 1.2.8) – F4.2, F18.3, FZ8 • Entwicklung eines Recycling-Mauersteins unter Verwendung von Abbruchmaterial und Baurestmassen und Anwendung der Kalksandstein-Technologie (BBR) (Kurzbericht Abschn. 1.2.9) – F4.2, FZ8 • Numerische Simulation und nichtlineare Analyse des Biegedruckverhaltens von Mauerwerk (Kurzbericht Abschn. 1. 2. 10) – F5.1, FZ6 • Einfluss der Fugendicke und Mçrtelfestigkeit auf die Zug- und Biegezugfestigkeit parallel zur Lagerfuge von Mauerwerk. (Kurzbericht Abschn. 1. 2. 11) – F5.1, FZ6 , FZ12 • Analyse und Prognose von Zeitreihen mit Fuzzy-Daten zur Prdiktion von Strukturantworten (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 17) – F5.3 • Dauerstandverhalten von Porenbeton-Plansteinen mit kleinen Rohdichten (Kurzbericht Abschn. 1. 2. 12) – F7.1 • Schnell-Prfverfahren zur Feststellung der Eignung von KS-Zuschlgen (Kurzbericht Abschn. 1. 2. 13) – F7.2, FZ8 • Wirtschaftliches Ersatzprfverfahren zur Ermittlung der Steinrohdichte mittels Mikrowellenstrahlung (Kurzbericht Abschn. 1. 2. 14) – F19, FZ8 • Untersuchung thermisch bedingter Gefgevernderungen und ihrer Auswirkungen bei Porenbeton hinsichtlich Brandverhalten, Festigkeitsoptimierung und Wiederverwertung (Kurzbericht Abschn. 1. 2. 15) – F24, FZ13 • Maßnahmen zur Energieeinsparung bei der Kalksandstein-Produktion (Kurzbericht Abschn. 1. 2. 16) – FZ8
1.2
Kurzberichte
1.2.1 ESECMaSE – Enhanced Safety and Efficient Construction of Masonry Structures in Europe Informationen von: Caballero-Gonz lez, A. – FZ8
berblick Die Umstellung der Nachweisverfahren vom Globalen Sicherheitskonzept auf das Teilsicherheitskonzept – auch als semiprobabilistisches Sicherheitskonzept bezeichnet – und die damit ein-
731
hergehende Umstellung auf charakteristische Einwirkungs- und Widerstandsgrçßen hat bei vielen Bauarten zu Verschrfungen gefhrt. Dazu zhlt auch der Mauerwerksbau. Querschnitte, die nach dem alten Konzept statisch nachweisbar waren und den Einwirkungen erfahrungsgemß in der Praxis widerstanden haben, sind nun nicht mehr nachweisbar und mssen strker bemessen werden. Insbesondere im Wohnungsbau, bei dem Mauerwerk nach wie vor die kostengnstigste und daher dominierende Bauart fr Wnde darstellt, bedeutet dies grçßere Bauteilabmessungen als bisher blich, was jedoch hufig im Konflikt zu sinnvollen Grundrissen, architektonischen Ansprchen und verfgbaren Finanzen steht. Hiervon betroffen sind im Wesentlichen infolge Wind oder Erdbeben beanspruchte Wandscheiben. Die Tatsache, dass sich seit Jahrzehnten ausgefhrte und bewhrte Konstruktionen nicht mehr rechnerisch nachweisen lassen, wirft in einem Zug die Frage nach den Ursachen hierfr auf. Offensichtlich sind diese in den Einwirkungsgrçßen und/oder den Bauteilwiderstnden und/oder den Tragwerksmodellen zu suchen. Genau hier setzte das Forschungsvorhaben ESECMaSE, abgekrzt fr „Enhanced Safety and Efficient Construction of Masonry Structures in Europe“ (Sichereres und effizientes Bauen mit Mauerwerk in Europa), an. Man nahm die Einwirkungsgrçßen als gegeben an und beschrnkte sich auf die beiden letztgenannten mçglichen Ursachen in Bezug auf die Bemessung von schubbeanspruchten Wandscheiben. Den Vorgaben der aus dem 6. EU-Forschungsrahmenprogramm ausgewhlten Fçrdermaßnahme entsprechend, wurde fr das Forschungsvorhaben ESECMaSE ein Konsortium aus europischen Forschungsstellen, kleinen und mittelstndischen Unternehmen (KMU) sowie Industrieverbnden gebildet. Das Konsortium bestand insgesamt aus 26 Partnern aus 6 EU-Mitgliedstaaten, davon 11 Forschungsstellen, 8 KMU sowie 7 Verbnde.
Ergebnisse Ein wichtiges Resultat von ESECMaSE sind die Ergebnisse der insgesamt rd. 80 Bauteilversuche, der 7 Rtteltischversuche an Gebudeausschnitten sowie der beiden Großversuche (Versuchsanordnung siehe z. B. Bilder 1.2.1-1 bis 1.2.1-3, aus [2]). Deren von theoretischen Untersuchungen begleitete Auswertung lieferte einen wichtigen Beitrag als Grundlage und fr die Absicherung der entwickelten Bemessungsmodelle. Zudem trugen sie wesentlich dazu bei, einige der
732
F Forschung
Bild 1.2.1-1. Geschossgrundriss eines Reihenhauses und auf dem Rtteltisch untersuchter Ausschnitt [2]
a)
b)
Bild 1.2.1-2. Prfkçrper mit Schubwand aus Fllziegeln mit Randbewehrung nach einem Erdbeben mit einer nominellen Bodenbeschleunigung von 2,6 m/s2; a) gesamter Prfkçrper, b) Schubwand im EG [2]
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
a)
733
b)
Bild 1.2.1-3. Prfkçrper aus KS R P 20 1,8 6 DF nach einem Erdbeben mit einer nominellen Bodenbeschleunigung von 1,6 m/s2; a) gesamter Prfkçrper, b) Schubwand im EG [2]
blichen Bemessungsannahmen zu widerlegen. Einige der Ergebnisse werden im Folgenden aufgelistet: • Die neuen Bemessungsmodelle korrelieren deutlich besser als bisher mit den Versuchsergebnissen und liefern bei einigen Mauerwerksarten eine gegenber den bisher angewendeten Modellen im Mittel um rd. 25 % hçhere Tragfhigkeit von Schubwnden. • Mit den Versuchen konnte belegt werden, dass das Aufklaffen von Fugen nicht bestimmend fr die Tragfhigkeit einer Wandscheibe aus Mauerwerk im Bruchzustand ist. • Es konnte gezeigt werden, dass das von Mann/ Mller [1] entwickelte und ingenieurmßig nachvollziehbare Schubmodell im Grunde zutreffend, jedoch nicht am Wandfuß anzuwenden ist. • Sowohl die theoretischen Betrachtungen als auch die Rtteltischversuche und insbesondere die beiden Großversuche zeigten, dass die fr das Tragwerksmodell bliche Annahme einer ber die Geschosse durchgehenden Kragscheibe in der Regel dem tatschlichen Verhalten der Wnde in einem Gebude nicht gerecht wird und einer der wesentlichen Grnde fr die Unterschtzung von Gebuden aus Mauerwerk ist.
• Vor allem die beiden Großversuche besttigten, dass eine konventionelle, kraftbasierte Bemessung von Gebuden aus Mauerwerk die tatschliche Tragfhigkeit in der Tat erheblich unterschtzt und dies ber Beiwerte korrigiert werden muss, die das Zusammenwirken der Bauteile in typischen Gebuden bercksichtigen.
Ausblick Obwohl das Forschungsvorhaben ESECMaSE am 9. Juni 2008 abgeschlossen wurde, sind die beteiligten Partner in der Folgezeit weiterhin gefordert und zudem durch die Bedingungen im Forschungsvertrag der EU Kommission verpflichtet, die Ergebnisse und Erkenntnisse zu publizieren und dazu beizutragen, dass diese in Praxis und Normung Eingang finden. Dazu bedarf es weiterer Auswertungen der vorliegenden Versuchsergebnisse, sowie teilweise weitergehender bzw. ergnzender Untersuchungen, die bereits im Gange sind. Das Heft 4/2008 der Zeitschrift Mauerwerk enthlt mehrere Beitrge zum Thema ESECMaSE. Dem bersichtsbeitrag darin ist inhaltlich der vorstehende Text entnommen [3]. Mit den Auswirkungen der Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt ESECMaSE auf den Mauerwerksbau be-
734
F Forschung
schftigt sich der zusammenfassende Beitrag [4]. Eine ausfhrliche Dokumentation der Ergebnisse ist im Mauerwerk-Kalender 2010 geplant.
Literatur [1] Mann, W., Mller, H.: Schubtragfhigkeit von Mauerwerk. In: Mauerwerk-Kalender 3 (1978), S. 35–65. Hrsg. P. Funk. Ernst & Sohn, Berlin. [2] Caballero-Gonz lez, A.; Meyer, U.: Dynamische Versuche an zweigeschossigen Mauerwerkprfkçrpern auf dem Rtteltisch der Nationalen Technischen Universitt Athen. Mauerwerk 12 (2008) Heft 4, S. 173–178. [3] Caballero-Gonz lez, A.: ESECMaSE – Europisches Forschungsvorhaben zum Schubtragverhalten von Mauerwerksbauteilen. Mauerwerk 12 (2008) Heft 4, S. 161–164. [4] Jger, W.; Fehling, E.; Schermer, D. et. al.: Chancen und Mçglichkeiten von ESECMaSE – Konsequenzen fr die Modellierung von Mauerwerksgebuden. Mauerwerk 12 (2008) Heft 4, S. 187–192.
1.2.2 DISWall – Developing Innovative Systems for Reinforced Masonry Walls Brameshuber, W.; Schmidt, U.; Hannawald, J. – F1, Zilch, K.; Schermer, D.; Scheufler, W. – F10.1, FZ10, weitere Forschungsstellen
Allgemeines Das von der EU im 6. Rahmenprogramm gefçrderte Forschungsprojekt hatte das Ziel, neue praxistaugliche Systeme fr bewehrtes Mauerwerk insbesondere fr Erdbebengebiete zu entwickeln. Die Entwicklung erfolgte vor dem Hintergrund einer wirtschaftlichen Ausfhrung, einer hçheren Tragfhigkeit sowie verbesserter Bemessungsanstze. Die Projektpartner setzten sich aus einem internationalen Team aus Industrie und Wissenschaft zusammen. Beteiligt waren Projektpartner aus Italien, Portugal, Belgien sowie Deutschland (hier: RWTH Aachen, TU Mnchen, ARGE Mauerziegel, Unipor). Von den deutschen Projektpartnern wurde die Optimierung der Bauweise mit Schalungsziegeln fokussiert. Bei dem entwickelten System erfolgt der lagenweise Einbau von vorgefertigten Bewehrungselementen in das Mauerwerk (Bild 1.2.2-1). Anschließend verfllt man die geschosshohen Mauerwerkwnde mit einem selbstverdichtenden Beton (SVB). Im Rahmen des Projekts wurden die Einzelkomponenten des Systems (Fllziegel, SVB und Bewehrungselemente) entwickelt und die wesentlichen Eigenschaften an den Einzelbaustoffen sowie Verbundprfkçrpern bestimmt. Das Tragverhalten des Verbundwerkstoffs konnte mit numerischen Simulationen beschrieben werden. An bewehrten und unbewehrten geschosshohen Wnden wurden Druckund Schubversuche durchgefhrt. Ferner erfolgten umfangreiche Labor- und auch Baustellenversuche mit zerstçrungsfreien Prfverfahren zur
Bild 1.2.2-1. DISWall-Ziegel mit lagenweise eingebauter DISWall-Bewehrung
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
a)
b)
Bild 1.2.2-2. FE-Netz und Foto des entwickelten DISWall-Ziegels
Ortung von Fehlstellen im Beton, der Delamination von Beton und Ziegel sowie zur Lagesicherheit der Bewehrung. Es wurde ein Bemessungsansatz hergeleitet und eine Bemessungssoftware entwickelt.
Produktentwicklung Der Verfllziegel wurde im Hinblick auf eine Beanspruchung durch den Frischbetondruck sowie ein gutes Verbundtragverhalten auf Grundlage von numerischen Vergleichsuntersuchungen optimiert. Bild 1.2.2-2 a zeigt beispielhaft das FE-Netz des entwickelten und mit Beton verfllten DISWall-Ziegels (aus Symmetriegrnden wurde nur ein Viertel des gesamten Systems abgebildet). Im Vergleich zu einem konventionellen Verfllziegel sind die Ecken der Fllkanle ausgerundet und die Wandung profiliert. Ferner wurden elliptische Lçcher in den Außenscherben angeordnet und der Ziegelscherben hçher porosiert. Bild 1.2.2-2 b zeigt den entwickelten Verfllziegel, der in einem Unipor-Werk produziert wurde. Bei der Entwicklung des optimierten Ziegels und des selbstverdichtenden Betons war es wichtig, die Eigenschaften der unterschiedlichen Baustoffe optimal aufeinander abzustimmen. Hierzu zhlt u. a., dass der selbstverdichtende Beton trotz des saugenden Ziegelmaterials eine ausreichende Fließfhigkeit besitzt bei gleichzeitig hoher Verbundfestigkeit. Um die Fließeigenschaf-
735
ten im Kontakt zum Mauerstein zu bestimmen, wurde beispielsweise eine modifizierte L-Box mit einer Auskleidung aus Ziegelscherben entwickelt (Bild 1.2.2-3). An den Verfllziegeln bzw. dem Scherbenmaterial und dem Beton wurden umfangreiche Untersuchungen zur Charakterisierung der Einzelbaustoffe und Bestimmung der vollstndigen Stoffgesetze der einzelnen Materialien fr die FERechnungen durchgefhrt. Das entwickelte Bewehrungselement (s. Bild 1.2.2-1) – bestehend aus je 4 gerippten Stben (D = 6 mm) aller 250 mm in horizontaler und vertikaler Richtung – produzierte die Firma Bekaert. In vertikaler Richtung verluft die Bewehrung in den Kammern und bindet am Wandfuß sowie am Wandkopf in die Geschossdecke ein. Fr die horizontalen Bewehrungsstbe wurden Aussparungen in den Mauersteinen vorgesehen. Durch die besondere Ausbildung der Bewehrungselemente konnte erreicht werden, dass eine ausreichende bergreifung der Bewehrung sichergestellt und damit der fr die Bemessung notwendige Kraftschluss erreicht wird.
Untersuchungen zum Verbundtragverhalten Nach Charakterisierung der Einzelbaustoffe konnte das Verbundtragverhalten an kleinformatigen Prfkçrpern untersucht werden. Hierzu wurden Zug- und Druckversuche in Richtung Steinhçhe und Steinlnge an verfllten Einzelsteinen durchgefhrt, die Untersuchungsergebnisse anschließend in weiten Teilen numerisch abgebildet. Die experimentellen und theoretischen Untersuchungsergebnisse stimmten gut berein. Mithilfe der Finite-Elemente-Simulationen war es mçglich, die Versagensmechanismen nachzuvollziehen. Die Auswertungen liefern eine
Bild 1.2.2-3. Modifizierte L-Box
736
F Forschung
keit kamen vergleichende Versuche an unbewehrten und bewehrten Wnden (DISWall-Bewehrung und konventionelle Stabbewehrung) zum Einsatz. In Bild 1.2.2-4 sind vergleichend die SpannungsDehnungs-Linien der unbewehrten Wnde dargestellt. Die Gesamttragfhigkeit sowie das Verformungsverhalten hngen maßgeblich von den Betoneigenschaften – insbesondere der Verdichtung und der Betondruckfestigkeit – in der Wand ab. Durch die Einlage von DISWall-Bewehrungselementen bzw. konventioneller Stabbewehrung konnte die Mauerwerk-Druckfestigkeit um bis zu rd. 25 % erhçht werden. Bild 1.2.2-4. Druckspannungs-Dehnungs-Linien der unbewehrten Wnde
wesentliche Grundlage fr die Herleitung von Berechnungs- bzw. Bemessungsanstzen.
Druckversuche an geschosshohen Wnden Insgesamt kamen 12 Druckversuche an geschosshohen Fllziegelwnden zur Durchfhrung. Es wurden vergleichende Untersuchungen mit dem DISWall-Ziegel (DZ) und einem konventionellen Fllziegel (VZ) ohne horizontale Aussparungen sowie mit dem selbstverdichtenden Beton (SVB) und einem durch Stochern zu verdichtenden Normalbeton (NB) untersucht. Zur Bestimmung von Einflssen der Bewehrung auf die Drucktragfhig-
Schubversuche an geschosshohen Wnden An sechs geschosshohen Wnden (h = 2,5 m / l = 1 m bzw. 2 m) wurden im Labor des Materialprfungsamts fr Bauwesen der TU Mnchen Versuche unter kombinierter N-M-V-Scheibenbeanspruchung durchgefhrt. Die Lastgeschichte in Form einer statisch-zyklischen Aufbringung der Kopfverschiebung basierte dabei im Wesentlichen auf dem aktuellen einschlgigen Vorschlag fr ein europisches Schubprfverfahren. Anzumerken ist, dass bei den 2 m langen Wnden Vertikallasten bis zu 1020 kN eingeleitet wurden, um mçglichst umfassendes Auflastniveau abzudecken. Die zugehçrigen Schubtragfhigkeiten betrugen bei den kombiniert beanspruchten Wnden bis zu 690 kN, was im Vergleich zu unbewehrten
Bild 1.2.2-5. Schubprfstand an der TU Mnchen mit Details zu der Lasteinleitung und Messeinrichtung (hier: Prfkçrper mit einer Wandlnge von 2 m)
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
737
Bild 1.2.2-6. Last-Verschiebungs-Kurve des Schubversuchs an der Wand D4 (l = 2 m, N = 500 kN)
Mauerwerksscheiben einen Quantensprung bedeutet. Allgemein kann das System von seinem Schub- und Normalkraft-Tragvermçgen als ußerst leistungsfhig bezeichnet werden. Fr die weitergehende Betrachtung des Grenzzustandes der Tragfhigkeit wurde das System numerisch mittels der Methode der Finiten Elemente und einem nichtlinearen Materialverhalten untersucht. Es zeigte sich, dass die maßgeblichen im Experiment beobachteten Verhaltenscharakteristika in der numerischen Beschreibung zutreffend erfasst werden konnten. Auch die Last-Verschiebungs-Beziehung der gesamten Wand und die maximale Tragfhigkeit konnten gut wiedergegeben werden.
Bemessungsmodell Fr die rechnerischen Nachweise der Bauteile wurden sowohl fr die Beanspruchung in Plattenals auch in Scheibenebene geeignete Anstze vorgestellt. Als maßgebliche Beanspruchungssituation fr die kombinierte Scheibenbeanspruchung stellte sich der Grenzzustand der Tragfhigkeit dar. Aufbauend auf den Vorgaben der EN 1992 konnten hier Bemessungsanstze entwickelt werden. Fr den Grenzzustand der Tragfhigkeit wurde dabei allein der Betonkernanteil als tragendes Element herangezogen, da zum einen der Traganteil der Ziegel in den maßgeblichen Spannungs- und Dehnungszustnden deutlich geringer ist als der des Betons und zum anderen infolge von Vertrglichkeitsbetrachtun-
gen nur ein beschrnkter Anteil davon auch in Rechnung zu stellen ist. Die Systematik des vorgeschlagenen Nachweises baut dabei auf eine Unterteilung der Struktur in einzelne Sulen und deren Tragfhigkeitsanalyse mit den angenommenen Dehnungszustnden und den gegebenen Geometrie- und Materialparametern auf. Dabei ging man davon aus, dass nur die berdrckten Bereiche Schubkrfte bertragen kçnnen. In den berdrckten Bereichen wurde die Schubtragfhigkeit in Abhngigkeit von der Normalspannung bestimmt. Sekundre Beanspruchungen (Biegung) infolge des Versatzes der
a)
b)
Bild 1.2.2-7. Last- und Dehnungszustand; a) in einer in Scheibenebene beanspruchten Wand, b) Zustand in einer Einzelsule
738
F Forschung
Bild 1.2.2-8. Vd-Md-Nd-Interaktionsdiagramm
Riegel (Rahmenwirkung) fanden ebenfalls Bercksichtigung. Die Bemessungsanstze wurden nachfolgend als Software-Code in ein Tabellen-Kalkulationsprogramm implementiert. Hier kçnnen die Bauteile in Abhngigkeit von der Geometrie, den statischen Randbedingungen und den Materialparametern als Ganzes bemessen werden. Als Ausgabe ist neben den Bemessungsergebnissen auch ein V-N-M-Interaktionsdiagramm zu finden. Die Anwendung des Systems ist in Deutschland aus baurechtlichen Grnden ber die angestrebte Zulassung mçglich.
1.2.3 Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten und der Festigkeit von parallel und senkrecht zu den Lagerfugen biegebeanspruchtem Mauerwerk (F 922) Brameshuber, W.; Schmidt, U.; Hannawald, J. – F1
Allgemeines Die Mauerwerk-Biegezugfestigkeit ist eine fr die Bemessung von biegebeanspruchten Bauteilen maßgebende Baustoffkenngrçße und muss daher rechnerisch unter Ansatz der maßgebenden
Einflussgrçßen zutreffend beschrieben werden. Ziel dieser Forschungsarbeit war die Erarbeitung von Grundlagen zur ingenieurmßigen Beschreibung des Biegetragverhaltens von Mauerwerk durch experimentelle und numerische Untersuchungen. Fr die Untersuchungen wurden Kalksand-Vollsteine und -Lochsteine ausgewhlt. Als Mauermçrtel kamen ein Dnnbettmçrtel, ein Normalmçrtel und ein Epoxidharzkleber zum Einsatz, um die unterschiedlichen Bruchkriterien im Mauerwerk bei verschiedenen geometrischen Randbedingungen untersuchen zu kçnnen. In umfangreichen experimentellen Untersuchungen konnten die vollstndigen Stoffgesetze der Mauersteinmaterialien unter Zug- und Druckbeanspruchung und der Verbundfugen unter Zug- und Scherbeanspruchung bestimmt werden. Die Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen wurde in insgesamt 13 Versuchsserien (mit je 2 bzw. 3 Wandprfkçrpern) unter schrittweiser Variation der wesentlichen Einflussgrçßen untersucht. Bei zwei Versuchsserien erfolgte auch die Bestimmung der Biegezugfestigkeit senkrecht zu den Lagefugen an Wandprfkçrpern. Die Mauerwerk-Biegezugversuche wurden unter Ansatz der an den Einzelbaustoffen ermittelten Stoffgesetze numerisch simuliert.
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
Stoffgesetze der Mauersteine Zunchst erfolgte die Bestimmung der wesentlichen Normeigenschaften der Mauersteine. Das Last-Verformungsverhalten unter Zug- und Druckbeanspruchung wurde an aus den Kalksandsteinen entnommenen Zylindern ermittelt. Zur Bestimmung von vollstndigen SpannungsRissçffnungskurven des Kalksandstein-Materials fhrte man verformungsgeregelte Dreipunkt-Biegeversuche an in Richtung Steinlnge und Steinhçhe entnommenen, ungekerbten und gekerbten (Kerbtiefe 10 mm und 20 mm) Prismen durch. Die Bestimmung von multi-linearen SpannungsRissçffnungskurven erfolgte invers durch numerische Simulation der Biegeversuche und computergesttzte Optimierungsrechnungen. Sowohl an den Loch- als auch den Vollsteinen wurden Zugversuche in Richtung Steinlnge als auch Biegezugversuche durchgefhrt.
Stoffgesetze des Verbundes Die Haftzugfestigkeit zwischen Mauermçrtel und Mauerstein wurde in zentrischen Zugversuchen an vermçrtelten, aus den Mauersteinen entnommenen Zylindern bzw. bei den Lochsteinen an aufeinander gemauerten Steinhlften geprft. Die Bestimmung des Nachbruchverhaltens unter Zugbeanspruchung erfolgte analog zum Kalksandstein-Material invers durch numerische Simulation von Dreipunktbiegeversuchen an gekerbten und ungekerbten, vermçrtelten Prismen und/oder vermçrtelten Mauersteinen. Es wurde der Verbund in den Stoßfugen und in den Lagerfugen untersucht. Zur Erzeugung von Spannungszustnden in den Lagerfugen analog zu einer biegebeanspruchten Mauerwerkwand wurden Torsionsversuche an Zweisteinprfkçrpern durchgefhrt. Die Untersuchungen erfolgten mit verschiedenen Rechteckquerschnitten zur Abbildung unterschiedlicher berbindemaße und mit unterschiedlichen Auflaststufen. Eine direkte Bestimmung der vollstndigen Stoffgesetze unter Scherbeanspruchung konnte durch Torsionsversuche an Hohlzylindern durchgefhrt werden. Ferner wurde die Haftscherfestigkeit nach den genormten Prfverfahren DIN 18555-5 und DIN EN 1052-3 bestimmt.
Untersuchungen an Mauerwerkwnden Die Prfungen erfolgten in Anlehnung an DIN EN 1052-2 [1]. Bild 1.2.3-1 a zeigt beispielhaft eine Prfkçrpergeometrie bei der Prfung parallel zu den Lagerfugen. In Bild 1.2.3-1 c ist ein Prf-
739
kçrper zur Bestimmung der Biegezugfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen dargestellt. Bei den Untersuchungen wurden die wesentlichen Einflussgrçßen (berbindemaß, Stoßfugenausfhrung, …) bei unterschiedlichen Stein-MçrtelKombinationen variiert. Bei der Versuchsdurchfhrung wurde die Durchbiegung in Wandmitte – unter Bercksichtigung der Auflagerschiebungen – gemessen. Ferner wurden umfangreiche Verformungsmessungen im Fugen- und im Steinbereich durchgefhrt, um Erkenntnisse ber die Spannungs- bzw. Dehnungszustnde zu gewinnen. In der Regel applizierte man rund 40 induktive Wegaufnehmer an jeder Wand (vgl. Bild 1.2.3-1 b), um das Verformungsbild sowie den Rissverlauf mçglichst genau zu erfassen. Die Messstellenanordnung wurde dem erwarteten Versagensbild angepasst. Die Darstellungen in Bild 1.2.3-2 a und b zeigen die Last-Durchbiegungskurven der Biegezugversuche parallel zu den Lagerfugen an Mauerwerkwnden aus Vollsteinen mit Dnnbettmçrtel und Normalmçrtel. Die Biegeversuche senkrecht zur Lagerfuge zeigten einen deutlichen Einfluss der Ausfhrung auf die Biegezugfestigkeit. Die Biegezugfestigkeit der Mauerwerkwnde betrug teilweise nur rd. 20 % im Vergleich zu Kleinprfkçrpern. Grundstzlich ermçglichen die experimentellen Untersuchungen an den Mauerwerkwnden mit umfangreichen Verformungsmessungen, die Versagensmechanismen bei Biegebeanspruchung nachzuvollziehen. Die Einflsse des berbindemaßes und der Stoßfugenvermçrtelung bei unterschiedlichen Verbundfestigkeiten auf das Biegetragverhalten – insbesondere auch auf die Steifigkeit des Mauerwerks – konnten gezeigt werden. Die Biegesteifigkeit der Wnde ist speziell fr das Tragverhalten von zweiachsig gespannten Wnden von Bedeutung. Vergleichbare Untersuchungen lagen bislang noch nicht vor. Die numerische Simulation der Biegezugversuche an Mauerwerkwnden erfolgte mit dem FiniteElemente-Programm DIANA 9 [2]. Im Modell der Wandscheiben konnten die Steinelemente sowie die Lager- und Stoßfugen abgebildet werden. Die Steinelemente wurden mit Kontinuumselementen diskretisiert, das Fugensystem mit Interface-Elementen abgebildet. Aufgrund der Symmetrie der Wandscheibe musste nur die obere Wandhlfte bercksichtigt werden. Die Biegebeanspruchung wurde durch Vorgabe der Verschiebung in den beiden Lasteinleitungsstreifen an der Wandrckseite (z = 0) aufgebracht. Die numerischen Untersuchungen beschrnkten sich
740
F Forschung Bild 1.2.3-1. Prfkçrper zur Bestimmung der Mauerwerk-Biegezugfestigkeit
a)
b)
a)
c)
b)
Bild 1.2.3-2. Last-Durchbiegungskurven bei Biegebeanspruchung parallel zu den Lagerfugen; a) KS-Vollsteine/Dnnbettmçrtel, b) KS-Vollsteine/Normalmçrtel
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
a)
741
b)
Bild 1.2.3-3. a) Spannungs-Dehnungslinien, verschiedene Messstellen an einem Mauerstein (s. Bild 1.2.3-1 a); b) Spannungsverteilung im Mauerstein bei sBZ,mw » 0,35 N/mm2 ( = 50 mm / = 250 mm)
zunchst auf die auch experimentell untersuchten Mauerwerkwnde aus Vollsteinen parallel zu den Lagerfugen. Mit den an Kleinprfkçrpern bestimmten und nicht weiter, anhand der Wanduntersuchungen, modifizierten Stoffgesetze der Einzelbaustoffe konnten die experimentellen Untersuchungen – insbesondere unter Bezug auf die Verformungsmessungen im Fugen- und Steinbereich – zutreffend simuliert werden. Bild 1.2.3-3 a zeigt einen Vergleich der experimentell und numerisch bestimmten Verformungen fr verschiedene Messstellen an einem Mauerstein (vgl. Bild 1.2.3-1) in einer Mauerwerkwand. In Bild 1.2.3-3 b sind die numerisch bestimmten Spannungsverteilungen ber die Steinhçhe bei einer mittleren Mauerwerk-Biegezugspannung von rd. 0,35 N/mm2 fr verschiedene berbindemaße dargestellt. Die numerisch bestimmten Biegezugfestigkeitswerte sind fr Steinversagen rd. 25 % kleiner als im Versuch. Ein Grund liegt vermutlich in der vereinfachten (linearen) Abbildung in der Simulation des nichtlinearen Materialverhaltens bis zum Erreichen der Zugfestigkeit. Grundstzlich ermçglichen die FE-Simulationen, die Versagensmechanismen zu verdeutlichen und die Spannungszustnde im Mauerwerk zu analysieren. Nach erfolgter Verifikation der numerischen Modelle kçnnen Parameterstudien die Grundlage fr die Ableitung von Berechnungsanstzen bilden.
Zusammenfassung In experimentellen Untersuchungen an Mauerwerkwnden unter Biegebeanspruchung konnten neue grundlegende Erkenntnisse zum Verfor-
mungsverhalten im Fugen- und Steinbereich, den Versagensmechanismen bei unterschiedlichen geometrischen Randbedingungen und unter Variation der Stein-/Mçrtelkombinationen sowie zur Mauerwerk-Biegezugfestigkeit und -Gesamtsteifigkeit gewonnen werden. Unter Ansatz der an Kleinprfkçrpern mit neu entwickelten Prfmethoden bestimmten Stoffgesetze konnten die experimentell bestimmten Untersuchungsergebnisse mit den FE-Simulationen gut nachvollzogen werden. Die FE-Simulationen ermçglichen es, die Versagensmechanismen zu verdeutlichen und die Spannungszustnde im Mauerwerk zu analysieren. Nach erfolgter Verifikation der numerischen Modelle kçnnen Parameterstudien die Grundlage fr die Ableitung von Berechnungsanstzen bilden. Dass die experimentell bestimmte Biegezugfestigkeit in der numerischen Simulation teilweise unterschtzt wird, ist ggf. auf das von den realen Materialeigenschaften abweichende, in dem verwendeten FE-Programm implementierte, Stoffgesetz bis zum Erreichen der Zugfestigkeit (lineare Spannungs-Dehnungs-Linien) zurckzufhren.
Literatur [1] DIN EN 1052-2: 1999-10: Prfverfahren fr Mauerwerk, Teil 2: Bestimmung der Biegezugfestigkeit; Deutsche Fassung EN 1052-2:1999. NABau im DIN, Berlin 1999. [2] TNO Diana BV Offices, Main Office The Netherlands for Continental Europe, Schoemakerstraat 97, 2628 VK Delft, Netherlands (www.tnodiana.com).
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1.2.4 Rationellere Herstellung von zweischaligem Mauerwerk durch Linienverankerung von Vormauerschalen (F 940) Brameshuber, W.; Schmidt, U. – F1 Graubner, C.-A.; Richter, L. – F3.1
Einleitung Die zweischalige Wand mit Wrmedmmung ist als Außenmauerwerk eine seit langem bewhrte Wandkonstruktion, mit der alle wesentlichen Anforderungen – Tragfhigkeit, Wrme-, Schallund Witterungsschutz – optimal erfllt werden kçnnen. Die Verbindung der Vormauerschale mit der tragenden Innenschale erfolgt in der Regel durch die flchenhafte Anordnung von Drahtankern. Diese Bauweise ist in DIN 1053-1 [1] geregelt. Durch eine linienhafte Verankerung, beispielsweise geschossweise, kçnnen technische und wirtschaftliche Vorteile erzielt werden. Die linienhafte Verankerung ist nach DIN 1053-1 grundstzlich zulssig, Bemessungs- und Ausfhrungsregeln unter Bezug auf die relevanten Baustoffeigenschaften – i. W. die Biegezugfestigkeit der Vormauerschale – fehlen bislang. Wre dies der Fall, kçnnte der Bauvorgang fr diese bewhrte Außenwandkonstruktion deutlich rationalisiert werden sowie eine hçhere Ausfhrungssicherheit erreicht werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Erarbeitung der wesentlichen Grundlagen fr eine rationellere Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk durch linienhafte Verankerung. Zunchst wurde eine umfassende Literaturauswertung bezglich mçglicher Traglastmodelle und Berechnungsverfahren fr die zweiachsige Biegebeanspruchung der Verblendschalen durchgefhrt. Auf Grundlage der Ergebnisse der Literaturrecherche konnte ein Versuchsprogramm erarbeitet werden. Es wurde die Biegezugfestigkeit parallel und senkrecht zu den Lagerfugen an Verblendschalen aus Lochziegeln und Vollziegeln unter Variation des berbindemaßes bestimmt. Die wesentlichen Kenngrçßen der Einzelkomponenten wurden insbesondere vor dem Hintergrund, geeignete Ersatzprfverfahren fr den Nachweis einer ausreichenden Biegezugfestigkeit herauszufinden, ermittelt. Zur Beschreibung des auflastabhngigen Tragverhaltens nach berschreiten der Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen erfolgten Vierpunkt-Biegeversuche unter axialer Auflast senkrecht zu den Lagerfugen sowie Torsionsversuche bei gleichzeitiger Normalkraftbeanspruchung.
Literaturauswertung Die Literaturrecherche und Bewertung der verschiedenen Bemessungsmodelle hat gezeigt, dass aufgrund fehlender Erkenntnisse zum Systemtragverhalten der Verblendschalen die Bestimmung der Tragfhigkeit anhand eines horizontalen Durchlauftrgers erfolgen sollte. Dabei kann eine Erhçhung der Tragfhigkeit durch eine plastostatische Schnittgrçßenermittlung erfolgen. Hierfr muss die Grçße des plastischen Biegemomentes infolge Reibung bekannt sein. Die Literaturrecherche wurde bezglich Konstruktions- und Ausfhrungsempfehlungen von linienhaften Vormauerschalen ergnzt. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zur Biegezugfestigkeit von kleinformatigem Ziegelmauerwerk konnten in einer Datenbank erfasst und ausgewertet werden. Die Auswertung zeigte, dass der Ansatz einer charakteristischen Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen von 0,54 N/mm2 und senkrecht zu den Lagerfugen von 0,11 N/mm2 vertretbar erscheint. Bei Ansatz dieser charakteristischen Biegezugfestigkeitswerte in der Bemessung muss jedoch durch geeignete Nachweisverfahren – ggf. durch Ersatzprfverfahren – sichergestellt werden, dass die Werte mit den verwendeten Mauerstein-Mauermçrtel-Kombinationen erreicht werden.
Biegezugfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen Auf Grundlage der vorliegenden Untersuchungsergebnisse erscheint die Bestimmung der Biegehaftzugfestigkeit an Mauerwerkpfeilern als Ersatzprfverfahren fr die Bestimmung der Mauerwerk-Biegezugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge grundstzlich geeignet. Die Auswertung der Datenbank hat einen Verhltniswert von Mauerwerk- zu Pfeilerbiegezugfestigkeit von bBZ,mw,s/bBHZ = 0,76 ergeben. Die Untersuchungen mit dem BondWrench-Verfahren zeigten eine sehr große Streuung. Das Prfverfahren ist daher nicht als Ersatzprfverfahren fr die Biegezugfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen geeignet; die Verwendung erscheint jedoch zur Qualittskontrolle nach Bestimmung eines materialspezifischen Verhltniswertes bei Nachweis der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse bzw. zur groben Abschtzung der Biegezugfestigkeit grundstzlich mçglich.
Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen In Bild 1.2.4-1 sind die Last-Durchbiegungskurven von Mauerwerkwnden aus Vollziegeln und Hochlochziegeln in Kombination mit einem Nor-
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
a)
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b)
Bild 1.2.4-1. Kraft-Durchbiegungs-Linien (mittlere Mittendurchbiegung); a) Vollziegel und b) Hochlochziegel mit Normalmçrtel. Prfung der Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen
malmçrtel jeweils mit halbsteinigem und nach DIN 1053-1 [1] minimal zulssigem berbindemaß von 45 mm dargestellt. Die Reduzierung des berbindemaßes auf das Mindestmaß nach DIN 1053 fhrt zu maximal rd. 25 % niedrigeren Biegezugfestigkeitswerten (Verhltniswert rd. 1,3). Damit ist der Einfluss des berbindemaßes auf die Biegezugfestigkeit wesentlich geringer als nach den Bemessungsgleichungen in DIN 1053-1, in denen das berbindemaß linear bercksichtigt wird. Demnach betrgt der Verhltniswert der Biegezugfestigkeiten von halbsteinigem zu minimal zulssigem berbindemaß rd. 2,5. Die Wnde aus Hochlochziegeln zeigen einen ausgeprgten nichtlinearen Kurvenverlauf mit grçßeren Durchbiegungen bei Erreichen der Maximallast. Dies ist vermutlich auf den sich gnstig auswirkenden Verzahnungseffekt der Mçrteldorne zurckzufhren. Es wurde versucht, einen Zusammenhang zwischen Mauerwerkbiegezugfestigkeit und der Haftscherfestigkeit bzw. Torsionshaftscherfestigkeit herzuleiten. Der auf Grundlage der hier durchgefhrten Versuche ermittelte Zusammenhang zeigte gegenber frheren Untersuchungen teilweise große Unterschiede zwischen experimentell und rechnerisch bestimmten Werten. Dies ist u. a. auf die große Streuung bei den Materialeigenschaften – insbesondere des Verbundes – zurckzufhren. Grundstzlich erscheint das Prfverfahren zur Bestimmung der Torsionshaftscherfestigkeit jedoch als Ersatzprfverfahren zur Ermittlung der Mauerwerkbiegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen geeignet.
Einfluss einer Normalkraftbeanspruchung auf das Biegetragverhalten Eine Normalkraftbeanspruchung senkrecht zur Lagerfuge fhrt bei horizontaler Spannrichtung im Fall von Fugenversagen zu einer Steigerung der Biegezugfestigkeit sowie zu einem plastischen Biegemoment infolge Gleitreibung, welches das Nachbruchverhalten charakterisiert. Zur Untersuchung des Auflasteinflusses auf das Tragverhalten wurden Torsionsversuche und Biegezugversuche parallel zur Lagerfuge bei gleichzeitiger Normalkraftbeanspruchung an Vollziegeln und Hochlochziegeln in Kombination mit einem Normalmçrtel durchgefhrt. In Bild 1.2.4-2 sind vergleichend die Ergebnisse der Torsionsversuche an Voll- und Lochziegeln fr 3 unterschiedliche Auflaststufen dargestellt. Sowohl der Zusammenhang zwischen Auflast und maximalem Torsionsmoment als auch zwischen Auflast und Restmoment (Gleitreibung) konnte zutreffend durch quadratische Parabelanstze beschrieben werden. Die ermittelten Gleitreibungskoeffizienten sind auflastabhngig, wobei die Werte fr Hochlochziegel (Wertebereich 1,15…1,60) aufgrund der Verzahnungseffekte grçßer sind als bei Vollziegeln (Wertebereich 1,01…1,25). In Bild 1.2.4-3 a ist der Versuchsaufbau zur Bestimmung des Biegetragverhaltens von Mauerwerkwnden bei gleichzeitiger Normalkraftbeanspruchung dargestellt. Die an Mauerwerk aus Vollsteinen bei unterschiedlichen Auflaststufen bestimmten Last-Durchbiegungskurven zeigt Bild 1.2.4-3 b. Fr die untersuchten Mauerstein-
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a)
b)
Bild 1.2.4-2. Torsionsmoment-Verschiebungslinien, a) Vollziegel und b) Hochlochziegel mit Normalmçrtel bei verschiedenen Auflaststufen
Mauermçrtelkombinationen konnten Zusammenhnge zwischen den Torsionsversuchen und den Biegezugversuchen bezglich der maximalen Traglast und des Reibungsverhaltens aufgezeigt werden. Mit steigender Normalspannung nimmt die Biegezugfestigkeit zunchst zu. Bei den Vollsteinen ist bei einer Normalspannung von rd. s ‡ 0,2 N/mm2 und bei den Lochsteinen ab s ‡ 0,04 N/mm2 keine nennenswerte Festigkeitssteigerung mehr zu beobachten, da zunehmend Misch- bzw. Steinversagen aufgetreten ist. Aufgrund des Steinversagens ist auch in Bild 1.2.4-3 b bei hçherer Normalspannung (hier s = 0,4 N/mm2) ein steilerer
a)
Lastabfall sowie ein geringere Restreibung im Vergleich zu den Wnden mit niedriger Auflast zu erkennen. So kann eine hçhere Verbundfestigkeit, auch bedingt durch den auflastabhngigen Reibungsanteil infolge einer hçheren Auflast, zwar zunchst zu einer hçheren Biegezugfestigkeit fhren, durch das geringere Restmoment infolge Misch- bzw. Steinversagen kann sich diese jedoch ungnstig auf die Gesamttragfhigkeit bei einer spaltenweise Verankerung auswirken.
Zusammenfassung Zusammenfassend liefern die durchgefhrten Untersuchungen wesentliche Erkenntnisse ber
b)
Bild 1.2.4-3. a) Versuchseinrichtung zur Bestimmung der Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen mit Auflast; b) Kraft-Durchbiegungs-Linien (mittlere Mittendurchbiegung) der Mauerwerkwnde aus Vollziegeln mit Normalmçrtel bei verschiedenen Auflaststufen
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
das Biegetragverhalten von Verblendmauerwerk, die fr die Herleitung eines zutreffenden Bemessungsmodells, das die Systemtragfhigkeit des Mauerwerks ausnutzt, jedoch nicht berschtzt, erforderlich sind. Weiterer Forschungsbedarf besteht in der Herleitung eines entsprechenden Bemessungsmodells. Erste durchgefhrte Arbeiten hierzu an der TU Darmstadt haben gezeigt, dass eine spaltenweise Verankerung zielfhrend erscheint.
Literatur [1] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausfhrung. NABau im DIN, Berlin 1996.
1.2.5 Nutzung der Tragfhigkeitsreserven von Ziegelverblendmauerwerk (F 932) Brameshuber, W.; Schmidt, U. – F1 Junge, K.; Rossbach, M. – FZ11 Eine Mçglichkeit, die Konstruktionsweise von zweischaligen Außenwnden zu rationalisieren, besteht in der linienhaften Verankerung der Vormauerschalen im Vergleich zu der i. d. R. flchenhaft ausgefhrten Verankerung. Diese Konstruktionsweise ist grundstzlich nach DIN 1053-1 [1] mçglich, Ausfhrungs- und Bemessungsregeln stehen bislang jedoch nicht zur Verfgung. Eine maßgebende Baustoffkenngrçße des Verblendmauerwerks fr die Bemessung ist die Biegezugfestigkeit parallel und senkrecht zu den Lagerfugen, die nach dem derzeitigen Erkenntnisstand nur experimentell nach der europischen Norm DIN EN 1052-2 [2] an kleinen Wandprfkçrpern zutreffend ermittelt werden kann. Dies ist ußerst aufwendig und wrde einer mçglichst breiten Anwendbarkeit von Vormauersteinen und -mçrteln entgegenstehen. Grundstzlich besteht die Mçglichkeit, durch geeignete Ersatzprfverfahren (i. W. Verbunduntersuchungen) die notwendigen Festigkeitseigenschaften zu ermitteln und ber noch zu bestimmende Zusam-
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menhnge zur Biegezugfestigkeit von Mauerwerkwnden rechnerisch in Ansatz zu bringen. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, eine mathematisch abgesicherte Beziehung zwischen den Ergebnissen einfach durchzufhrender Verbunduntersuchungen (Haftscher- und Biegezuguntersuchungen an Zweisteinkçrpern) einerseits und den aufwendigen, aber fr den Nachweis der Standsicherheit einer linienhaft verankerten Vormauerschale bisher notwendigen Biegezugprfungen an Mauerwerkwnden andererseits herzuleiten. Am Institut fr Ziegelforschung in Essen wurden Biegeversuche an kleinen Mauerwerkwnden nach DIN EN 1052-2 sowohl parallel als auch senkrecht zu den Lagerfugen durchgefhrt. Ferner ermittelte man die Haftscherfestigkeit nach DIN 18555-5 [3] und die Biegehaftzugfestigkeit mit dem Bond-Wrench-Verfahren nach DIN EN 1052-5 [4]. An den Mauerziegeln konnten die wesentlichen Normkennwerte und die Biegezugfestigkeit bestimmt sowie Untersuchungen zur Wasseraufnahme durchgefhrt werden. Am Institut fr Bauforschung Aachen (ibac) wurden Dreipunktbiegeversuche an Mauerwerkpfeilern als Ersatzprfverfahren fr die Biegezugprfung senkrecht zu den Lagerfugen sowie Torsionsversuche als Ersatzprfverfahren fr die Prfung parallel zu den Lagerfugen durchgefhrt. Fr die Untersuchungen wurden 5 unterschiedliche Vormauerziegel (Voll- und Lochziegel mit unterschiedlichen Formaten, Festigkeiten, Wasseraufnahmekoeffizienten, …) auf Grundlage von Vorversuchen ausgewhlt. Fr alle 5 Ziegelsorten wurden ein Referenzmçrtel sowie jeweils ein aufgrund der Saugcharakteristik der Mauersteine ausgewhlter Mauermçrtel verwendet. In den Bildern 1.2.5-1 und 1.2.5-2 sind jeweils die Ergebnisse der Biegezugversuche parallel und senkrecht zu den Lagerfugen dargestellt. In Tabelle 1.2.5-1 sind die Wertebereiche der Biegezugfestigkeit (Mittelwert) der durchgefhrten Untersuchungen angegeben. Dem Bild 1.2.5-1 kann entnommen werden, dass die Biegezugfestigkeiten, die sich aus den ver-
Tabelle 1.2.5-1. Wertebereiche der Biegezugfestigkeit (Mittelwerte der Versuchsserien) Mauermçrtel
Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen
senkrecht zu den Lagerfugen
Referenzmçrtel R
2
bBZ,mw,p = 0,87 – 1,44 N/mm
bBZ,mw,s = 0,16 – 0,32 N/mm2
WTM1 bis WTM3
bBZ,mw,p = 0,75 – 1,56 N/mm2
bBZ,mw,s = 0,07 – 0,38 N/mm2
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Bild 1.2.5-1. Biegezugfestigkeit von Ziegelmauerwerk parallel zur Lagerfuge; Mittelwerte und Wertebereiche
Bild 1.2.5-2. Biegezugfestigkeit von Ziegelmauerwerk senkrecht zur Lagerfuge; Mittelwerte und Wertebereiche
schiedenen Ziegeln in Kombination mit dem Referenzmçrtel R ergeben, nahezu gleich groß sind. Eine Ausnahme bildet Mauerwerk mit Ziegel H2, dessen mittlere Biegezugfestigkeit in Kombination mit dem Referenzmçrtel R oberhalb der mit den anderen Ziegeln erzielten Biegezugfestigkeiten liegt. Die Verwendung der Mçrtel WTM1 und WTM2 fhrt ebenfalls zu annhernd gleichen Versuchsergebnissen, lediglich mit dem Ziegel W3 und dem Mçrtel WTM3 ergaben sich niedrigere Biegezugfestigkeiten. Tendenziell werden mit den auf das Wassersaugvermçgen der jeweiligen Ziegel abgestimmten Mçrteln WTM1 und WTM2 hçhere Biegezugfestigkeiten erzielt als mit dem Referenzmçrtel R. Der Ziegel H2 fhrt sowohl mit dem Mçrtel WTM1 als auch mit dem
Referenzmçrtel R zu annhernd den gleichen Versuchsergebnissen. Anhand von Bild 1.2.5-2 ist kein offensichtlicher Unterschied der Biegezugfestigkeiten zwischen dem Referenzmçrtel R und dem Werktrockenmçrtel WTM1 erkennbar. Die Biegezugfestigkeiten sind annhernd gleich. Die Verwendung des Referenzmçrtels R mit dem Ziegel R1 liefert deutlich geringere Biegezugfestigkeiten als mit dem Mçrtel WTM2. Entsprechend den Biegezugfestigkeitsuntersuchungen parallel zur Lagerfuge ergibt sich mit dem Ziegel R1 und dem Mçrtel WTM2 die grçßte Biegezugfestigkeit. Sowohl parallel als auch senkrecht zu den Lagerfugen liefert die Versuchsserie mit dem Ziegel W3 in Kombination mit dem Mçrtel WTM3 nied-
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
rigere Biegezugfestigkeiten als mit dem Referenzmçrtel R. Grundstzlich zeigen die Untersuchungen an den Wandprfkçrpern parallel zu den Lagerfugen, dass es fr einen Großteil der untersuchten Mauerstein-Mauermçrtel-Kombinationen vertretbar erscheint, eine hçhere zulssige Biegezugspannung als den in DIN 1053-1 angegebenen Hçchstwert von 0,3 MN/m2 anzusetzen. Auch die ermittelten Biegezugfestigkeitswerte senkrecht zur Lagerfuge kçnnten fr bestimmte SteinMçrtel-Kombinationen unter Bercksichtigung entsprechender Sicherheitsbeiwerte und Nachweise ggf. in Rechnung gestellt werden. Zwischen den Ergebnissen der Biegeversuche parallel zu den Lagerfugen und den Ergebnissen sowohl der Haftscheruntersuchungen als auch der Torsionsversuche ist tendenziell ein Zusammenhang erkennbar. Dies gilt auch fr die Ergebnisse der Biegezugprfungen an Mauerwerkpfeilern und Mauerwerkwnden senkrecht zu den Lagerfugen. Die Untersuchungen mit dem BondWrench–Verfahren zeigten eine sehr große Streuung. Das Prfverfahren ist daher nicht als Ersatzprfverfahren fr die Biegezugfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen geeignet. Die Verwendung dieses Prfverfahrens erscheint zur Qualittskontrolle nach Bestimmung eines materialspezifischen Verhltniswerts jedoch bei Nachweis der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse bzw. zur groben Abschtzung der Biegezugfestigkeit grundstzlich mçglich.
Literatur [1] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausfhrung. NABau im DIN, Berlin 1996. [2] DIN EN 1052-2:1999-10: Prfverfahren fr Mauerwerk, Teil 2: Bestimmung der Biegezugfestigkeit; Deutsche Fassung EN 1052-2:1999. NABau im DIN, Berlin 1999. [3] DIN 18555-5:1986-03: Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln, Festmçrtel, Bestimmung der Haftscherfestigkeit von Mauermçrteln. NABau im DIN, Berlin 1986. [4] DIN EN 1052-5:2005-06: Prfverfahren fr Mauerwerk, Teil 5: Bestimmung der Biegehaftzugfestigkeit; Deutsche Fassung EN 1052-5:2005. NABau im DIN, Berlin 2005.
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1.2.6 Entwicklung eines konsistenten Bemessungskonzeptes zur linienhaften Verankerung von Vormauerschalen aus Mauerziegeln in Dickund Dnnbettmçrteln Graubner, C.-A.; Richter, L. – F3.1, FZ9 Die Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk in Deutschland zum jetzigen Zeitpunkt basiert auf den konstruktiven Regeln von DIN 1053-1:1996 [1] unter Verwendung von flchig angeordneten Drahtankern zwischen Mauerwerksfassade und Hintermauerschale. Bei der Ausfhrung von zweischaligen Wnden, die aufgrund von architektonischen oder bauphysikalischen Gesichtspunkten die konstruktiven Regeln der DIN 1053-1:1996 fr eine flchige Anordnung der Anker nicht einhalten kçnnen oder die Fixierung der Vorsatzschale sogar mit einer in Linie angeordneten Verankerung ausgefhrt wird, muss ein statischer Nachweis durch den Tragwerksplaner erfolgen. Momentan ist dies nur mit einer zeitaufwendigen FEAnalyse umsetzbar. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Tragverhalten der Vorsatzschale zu analysieren, die Bruchmechanismen zu erfassen und aus den Kenntnissen dem planenden Ingenieur ein Bemessungsmodell fr linienhaft verankerte Verblendschalen aus Mauerziegeln in Dnn- und Dickbettmçrtel zur Verfgung zu stellen. Die Anordnung der Anker erfolgt in vertikalen Reihen, sodass sich ein berwiegend horizontaler Lastabtrag in der Vormauerschale einstellt. Die gewhlte Anordnung bietet zwei maßgebende Vorteile. Zum einen besitzt Mauerwerk eine hçhere Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen, zum anderen besteht bei einem vertikalen Lastabtrag die Gefahr einer starken Minderung der aufnehmbaren Ankerkraft, was durch ein Klaffen der Lagerfuge hervorgerufen wird. Zunchst werden die verschiedenen Varianten zur Ausfhrung von zweischaligem Mauerwerk fr den deutschsprachigen Raum vorgestellt. Speziell wird auf die Ausbildung der Verblendschale mit den verschiedenen Arten der Ziegelsteine, den Lagerungs- und Verankerungsarten und der Anordnung von Dehnfugen eingegangen. Anschließend erfolgt ein berblick ber die wichtigsten vorhandenen wissenschaftlichen Arbeiten zur Problematik der linienhaften Verankerung. Die Arbeiten werden beschrieben und die wesentlichsten Aussagen dargestellt. Im Anschluss kçnnen die maßgebenden Einwirkungen auf die Verblendschale aufgezeigt werden. Anstze zum
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Temperaturgradienten in der Vorsatzschale werden aus der Literatur vorgestellt und auf analytischem Weg und mittels einer FEM-Berechnung verifiziert. Anschließend erfolgt eine Beschreibung des Tragverhaltens von Mauerwerk fr eine berwiegend auf Biegung parallel zur Lagerfuge beanspruchte Wand. Die maßgebenden Einflussgrçßen fr das Tragverhalten werden identifiziert. In Anlehnung an die Versagenskriterien bei Biegung von Mauerwerk parallel zur Lagerfuge kçnnen die Querschnittstragfhigkeiten ermittelt und einfache Berechnungsvorschriften fr eine sptere Bemessung erarbeitet werden. Zum Verstndnis der Interaktion zwischen der Verblendschale und der Verankerung wird das Tragverhalten und die Beanspruchung der Anker vorgestellt. Die Versagensmechanismen der Anker werden beschrieben und einfache Berechnungsanstze zur Ermittlung der Beanspruchungen im Anker angegeben. Aufbauend auf den Erkenntnissen zum Tragverhalten der Anker bzw. der Mauerwerkswnde und den Einwirkungen auf die Verblendschale kann anschließend ein Bemessungsmodell fr eine Verblendschale mit vertikaler Linienverankerung entwickelt werden. Das Modell umfasst ein genaueres Berechnungsverfahren sowie ein vereinfachtes Verfahren fr die praktische Anwendung. Den Abschluss bildet die Formulierung konstruktiver Regeln, die sowohl Rissschden vermeiden, als auch dem Anwender die Anordnung der Ankerreihen erleichtern sollen. Das Bemessungsmodell geht von einer linienhaften Verankerung der Vorsatzschale in vertikaler Richtung aus. Der Lastabtrag stellt sich dementsprechend in horizontaler Richtung ein. Fr die Wahl dieses Systems sprechen folgende Grnde: 1. Die Biegesteifigkeit des Mauerwerks in horizontaler Richtung kann bei einigen Stein-Mçrtel-Kombinationen kleiner sein als in vertikaler Richtung. Die Zwangsbeanspruchungen infolge Temperatur fhren zu geringeren Biegezugspannungen im Mauerwerk. 2. Die horizontale Biegezugfestigkeit ist aufgrund des Mauerwerkverbandes viel hçher als in vertikaler Richtung. Der Abstand der Ankerzeilen kann grçßer gewhlt bzw. Mauerwerk mit kleineren Biegezugfestigkeiten verwendet werden. 3. Aufgrund des horizontalen Lastabtrags wird ein Klaffen in der Lagerfuge vermieden. Es stellt sich, wenn berhaupt, eine sehr kleine Abminderung der Tragfhigkeit der Anker ein.
Das Bemessungskonzept zum Nachweis der Vorsatzschale im Grenzzustand der Tragfhigkeit muss das Tragverhalten der Vorsatzschale, die Versagensmechanismen und die maßgebenden Einwirkungen bercksichtigen. Neben der geringen Druckbeanspruchung senkrecht zur Lagerfuge infolge Eigengewichts ist die Biegebeanspruchung infolge Einwirkungen aus Temperatur und Winddruck bzw. -sog dominierend. Aufgrund der vertikalen zeilenfçrmigen Anordnung der Anker trgt das Mauerwerk die Lasten aus Wind ber Biegung horizontal zur Lagerfuge zu den Ankern ab. Mauerwerk mit einer Biegebeanspruchung parallel zur Lagerfuge wird durch die zwei Versagensmechanismen Steinzug- und Lagerfugenversagen charakterisiert. Das Steinzugversagen fhrt zu einem sprçden Bruch des Steins und stellt ein plçtzliches Versagen dar. Bei berschreiten der Verbundfestigkeit in der Lagerfuge tritt eine Plastifizierung in der Lagerfuge auf. Beide Versagensmechanismen fhren zu unterschiedlichen Tragfhigkeiten auf Querschnitts- und Systemebene. Das Steinzugversagen lsst nur eine Bemessung auf der Grundlage der elastischen Schnittgrçßenermittlung fr den ungerissen Zustand zu, whrend beim Lagerfugenversagen nach berschreiten der Biegezugfestigkeit weitere Steigerungen der Systemtragfhigkeit durch das plastische Rotationsvermçgen in der Lagerfuge mçglich sind. Fr die mçgliche Traglaststeigerung sind zwei Grnde maßgeblich verantwortlich: 1. Lastumlagerung Infolge des Abbaus des Rissmoments MRiss auf das plastische Moment Mpl,red kommt es zu einer Momentenumlagerung. 2. Abbau der Zwangsbeanspruchungen aus Temperatur Bei Ausbildung des plastischen Moments bildet sich annhernd ein Fließgelenk ber dem Lager aus, sodass das System des Durchlauftrgers sich in mehrere Einfeldtrger gliedert. Im statisch bestimmten System kçnnen sich keine weiteren Zwangsbeanspruchungen infolge Temperatur aufbauen. Fr die plasto-statische Schnittgrçßenermittlung ist die Kenntnis des aufnehmbaren plastischen Moments erforderlich, dessen Grçße nicht nur von der Normalspannung in der Lagerfuge und der Steingeometrie abhngig ist, sondern auch durch die Interaktion mit der einwirkenden Querkraft bestimmt wird. ber die Querkraft gehen somit auch die Feldlnge und die Einwirkungen auf die Wand mit ein. Die maximal aufnehmbare
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
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Bild 1.2.6-1. Allgemeines Bemessungsdiagramm bei Lagerfugenversagen (sy – Normalspannung, fxk2 – Biegezugfestigkeit, wk – charakteristische Windlast)
Querkraft im plastifiziertem Gelenk hngt von der Normalspannung sy in der Lagerfuge infolge der Auflast ab. Wird die maximale Querkraft erreicht, kann sich aufgrund der M-V-Interaktion kein Moment aufbauen. Das System stellt einen gelenkigen Einfeldtrger dar, anhand dessen die maximale Feldlnge berechnet werden kann (s. Bild 1.2.6-1, gestrichelte Linien). Neben der Begrenzung der Feldlnge durch die aufnehmbare Querkraft ist die Querschnittstragfhigkeit unter Verwendung des plasto-statischen Schnittgrçßenverlaufes nachzuweisen. Vereinfachend wird an einem Einfeldtrger der Nachweis der Biegezugfestigkeit fxk2 parallel zur Lagerfuge gefhrt. Der genaue Schnittgrçßenverlauf des Durchlauftrgers ist hinsichtlich des Einflusses der Querkraft ber eine Iteration zu bestimmen. Bei grçßeren Feldlngen ist die Abweichung gegenber dem Schnittgrçßenverlauf am Einfeldtrger jedoch sehr gering, sodass nur geringe Abweichungen auftreten. In Bild 1.2.6-1 kann ber das Steinformat und die vorhandenen Feldlnge L das Verhltnis der Biegezugfestigkeit zur charakteristischen Windlast fxk2/wk bestimmt werden, aus dem sich bei gegebener charakteristischer Windlast wk die erforderliche Biegezugfestigkeit parallel zur Lagerfuge berechnen lsst. Das allgemeine Bemessungsdiagramm in Bild 1.2.6-1 umfasst sowohl den Nachweis der maximalen Biegezugspannungen als auch den Querkraftnachweis fr einen plastifizierten Durchlauftrger.
Die Berechnung der Ankerkrfte nach der Plastizittstheorie fhrt aufgrund der Schnittgrçßenumlagerung beim Wind und den vernachlssigbaren Zwangsschnittgrçßen infolge Temperaturkrmmung zu viel geringeren Auflagerkrften am maßgebenden 1. Innenauflager als beim Verfahren fr das Steinzugversagen auf Basis einer elastischen Schnittgrçßenermittlung. Um den Zustand der Plastifizierung des Wandquerschnitts zu erreichen, muss die Zugfestigkeit im elastischen Zustand berschritten werden, ohne dass ein Versagen der Anker eintritt. Fr die Bemessung der Anker muss daher die Auflagerkraft infolge der Einwirkungen aus Wind und Temperatur bestimmt werden. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass das in der vorliegenden Arbeit entwickelte Bemessungsmodell die orthotropen Eigenschaften des Mauerwerks optimal ausnutzt und die Interaktion zwischen dem Tragverhalten der Wand und der Anker teilweise bercksichtigt. Erstmals ist es dem Anwender mçglich, mit einfachen Bemessungshilfen und konstruktiven Regeln eine Verblendschale aus Mauerziegeln mit vertikalen Ankerreihen zu planen.
Literatur [1] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausfhrung. NABau im DIN, Berlin 1996.
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1.2.7 Mauerwerkgerechte Tragwerksanalyse unter Horizontallasten infolge Wind und Erdbeben tes, A.; Elsche, B.; Wertenbroch, A.-F. – F4.1 In dem Forschungsvorhaben wurden rechnerische Untersuchungen zur realistischen Modellierung von Mauerwerksbauten unter Horizontallasten infolge Wind und Erdbeben durchgefhrt. Der Einfluss der nichtlinearen Struktureigenschaften von Mauerwerksbauten auf die Bauwerksantwort – insbesondere bei Erdbeben – bildete den Schwerpunkt der Untersuchungen. Es konnte gezeigt werden, dass eine realittsnahe Bestimmung der Beanspruchungen in den Mauerwerkswnden nur mçglich ist, wenn die Struktureigenschaften realistisch abgebildet werden. Besondere Bedeutung kommt der Bercksichtigung der Interaktion zwischen den Mauerwerkswnden und den Geschossdecken zu. Im Folgenden werden die Ergebnisse hierzu anhand von statischen und dyna-
Bild 1.2.7-1. Wandmodell
mischen Berechnungen an reprsentativen Mauerwerksbauten vorgestellt.
Wandmodell Die Mauerwerkswnde, die als aussteifende Wnde fr das Gesamtsystem die Horizontalkrfte aufnehmen, unterliegen einer kombinierten Beanspruchung aus Querkraft, Biegung und Nor-
a)
b)
Bild 1.2.7-2. Verifikation des Modells; a) Versuchswand V1, b) Versuchswand V7
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
malkraft. Einen besonderen Einfluss auf diese Beanspruchungen hat die Interaktion der aussteifenden Mauerwerkswnde mit den Stahlbetondecken. Infolge der bauartspezifischen Besonderheit, dass in den Fugen keine nennenswerten Zugspannungen bertragen werden kçnnen, ndern sich die Randbedingungen fr die Wnde mit steigender Belastung. Durch die Implementierung von Kontaktelementen in das FE-Modell, die nur Druck- und Schubspannungen bertragen kçnnen, kann das Klaffen an den Wandenden bercksichtigt werden. Um den Rechenaufwand zu reduzieren, wird die Mauerwerkswand hierbei als eine homogene Scheibe abgebildet (Bild 1.2.7-1). Fr die bertragung der Schubspannungen liegt den Kontaktelementen das Mohr-Coulomb’sche Reibungsgesetz zugrunde. Die Kohsion wird zu null gesetzt, der Reibungsbeiwert wird mit 0,6 angenommen. In Bild 1.2.7-2 sind die Kraft-Verschiebungs-Beziehungen unter statischer Auslenkung in die Kraft-Verschiebungs-Beziehung ausgewhlter Dortmunder Wandversuche (aus Kalksandstein) eingezeichnet. Die Versuchswand V1 zeigte große Rotationen in Verbindung mit einem Biegedruckversagen in der Wandecke, bei der Wand V7 begrenzte das Reibungsversagen die Horizontaltragfhigkeit. Die Wnde mit großen Rotationen kçnnen mit dem Modell recht genau nachgebildet werden, durch die Implementierung des Reibungsgesetztes in den Kontaktelementen lassen sich auch die Wnde mit einem Schubversagen gut wiedergeben.
Gebudemodell Zur Identifikation der Beanspruchungen in den Wnden wird als reprsentatives Mauerwerksgebude ein Reihenhaus untersucht (Bild 1.2.7-3). Die Außenabmessungen sind 10,00 m Lnge und eine Breite von 6,00 m. Die Hçhe der Geschosse betrgt 2,50 m. Die Aussteifungswnde in der Fassade (AW 1 und AW 2) sind 1,20 m lang, die Treppenhauswnde (IW) 2,00 m. Die Wandstrke aller Wnde betrgt 20 cm. Die Kontaktelemente sind an den Wandenden der Aussteifungswnde und der Lngswnde des Gebudes angeordnet (Bild 1.2.7-4). Fr die Decken ist ein Beton C20/25 implementiert; fr das Mauerwerk sind die Materialeigenschaften so gewhlt, dass die Anfangssteifigkeit den zugehçrigen Dortmunder Wandversuchen entspricht (vgl. Tabelle 1.2.7-1). Der Reibungsbeiwert der Kontaktelemente ist zu 0,6 angesetzt.
751
Bild 1.2.7-3. Untersuchtes Reihenhaus
Bild 1.2.7-4. Anordnung der Kontaktelemente
Als vertikale Lasten sind das Eigengewicht der Konstruktion (inkl. Dach) und die Ausbau- und Verkehrslasten von 2 kN/m2 auf den Decken angesetzt. Somit ergibt sich fr das Reihenhaus eine vertikale Last von 1800 kN bezogen auf die Oberkante der Bodenplatte. Tabelle 1.2.7-1. Materialeigenschaften der Wnde KS 20 – DM Elastizittsmodul [N/mm2]
10 000
[N/mm2]
1 700
Schubmodul
Statische Auslenkung In Bild 1.2.7-5 sind die Verformungen des Reihenhauses unter den vertikalen Lasten und horizontaler Auslenkung dargestellt. a) Verformungen 600-fach berhçht b) Verformungen 50-fach berhçht c) Verformungen 50-fach berhçht
752 a)
F Forschung b)
c)
Bild 1.2.7-5. Verformung des Reihenhauses (statische Auslenkung); a) unter Vertikallasten, b) unter Vertikallasten und Auslenkung nach rechts (4 mm EG / 8 mm OG), c) unter Vertikallasten und Auslenkung nach links (4 mm EG / 8 mm OG)
Schon unter nur Vertikallasten sind Klaffungen zwischen den Decken und den Aussteifungswnden zu erkennen. Diese Klaffungen sind hauptschlich im Obergeschoss zu beobachten. Durch die geringe Auflast kçnnen die durch die Interaktion der Decken und Wnde (Rahmenwirkung) hervorgerufenen Exzentrizitten am Wandkopf nicht klein genug gehalten werden. Im Untergeschoss hingegen reichen die Auflasten aus.
Unter horizontaler Belastung stellen sich je nach Belastungsrichtung unterschiedliche Tragwirkungen ein (Bild 1.2.7-6). Bei Auslenkung nach rechts rotiert die Treppenhauswand und verhlt sich wie eine Kragscheibe. Durch die Rotation wird die Decke an der Außenwand angehoben. Das gleiche Verhalten lsst sich auch bei den kurzen Aussteifungswnden AW 1 und AW 2 beobachten. In dem hier abgebildeten Auslen-
Bild 1.2.7-6. Hauptdruckspannungstrajektorien in den Aussteifungswnden
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
753
Bild 1.2.7-7. Entwicklung der Querkrfte in den Aussteifungswnden
kungszustand ist ein Grenzfall dargestellt. Die Rotationen der aussteifenden Wnde sind so groß, dass die Decke ber dem Erdgeschoss gnzlich von der Lngswand abgelçst ist. Dies fhrt zu einer erheblichen Auflaststeigerung in der Innenwand (vgl. Bild 1.2.7-8). Bei Auslenkung nach links kommt es zu einer Rotation der Innenwand gegen die Deckenlasten, die auf der Innenseite exzentrisch eingeleitet werden. Die Wand erfhrt dadurch eine Einspannung an ihren Enden. Die Lasten des Obergeschosses werden von der Lngswand bernommen, wodurch die Normalkraft in der Innenwand im Erdgeschoss deutlich zurckgeht.
In Bild 1.2.7-7 sind die Querkrfte der Aussteifungswnde dargestellt. Unter nur vertikaler Belastung sind aufgrund der Rahmenwirkung in den Aussteifungswnden Querkrfte vorhanden. Deutlich zu erkennen ist, dass sich bei geringen Auslenkungen (d < 0,3 mm) die Querkrfte nahezu linear verndern. Durch die Auflasten sind die bergangsstellen zu den Decken noch berdrckt. Bei grçßeren Verformungen stellen sich Klaffungen ein und es kommt zu einem Rckgang der horizontalen Steifigkeit. Ebenfalls deutlich zu sehen ist das unterschiedliche Verhalten der Treppenhauswand (IW) in den beiden Belastungsrichtungen.
Bild 1.2.7-8. Entwicklung der Normalkrfte in den Aussteifungswnden
754
F Forschung
Bild 1.2.7-9. Entwicklung der kM-Werte
Die Normalkrfte in den Aussteifungswnden (Bild 1.2.7-8) zeigen ebenfalls ein nichtlineares Verhalten bei geringen Verformungen. Im Vergleich der Treppenhauswand und der linken Aussteifungswand (AW 2) zeigt sich, dass durch die große Rotation der Treppenhauswand auch die Normalkraft in der Wand AW 2 verringert wird. Durch die Interaktion der Decken mit den Aussteifungswnden wird die Momentenbeanspru-
chung in den Wnden maßgeblich beeinflusst. Als ein Maß fr die Einspannwirkung kann die Hçhe des Momentennulldurchgangs angesehen werden. Im Weiteren wird das Verhltnis von der Hçhe des Momentennulldurchgangs bezogen auf den Wandfuß und der Wandhçhe mit kM bezeichnet. In Bild 1.2.7-9 sind die Verlufe der kM-Werte dargestellt. Hier zeigt sich, dass sich die Einspannwirkung der Decken fr die Wnde
Bild 1.2.7-10. Entwicklung der Normal- und Querkrfte in den Aussteifungswnden unter Erdbebenbeanspruchung
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
755
ber den Verlauf der Auslenkung verndert. Bei den Aussteifungswnden stellt sich schnell die maximale Einspannwirkung (kM = 0,5) ein, wenn sich die Exzentrizitt aus der Rahmenwirkung und die exzentrische Lasteinleitung aus der Decke berlagern. Bei der Innenwand stellt sich diese Situation bei der Auslenkung nach links ein. In der anderen Auslenkungsrichtung entwickelt sich die Einspannwirkung nur bei den kurzen Wnden. Die lngere Innenwand verhlt sich wie eine Kragscheibe (kM = 1,0).
Dynamische Einwirkung infolge Erdbeben An einem vereinfachten FE-Modell (vgl. Bild 1.2.7-11) wurde der Einfluss der Klaffungen an den Wandenden auf das Tragverhalten unter Erdbebenbeanspruchung untersucht. Mithilfe des gewhlten Modells konnte der Einfluss der nderung in den Normalkrften auf die Wandsteifigkeit und damit auf die Entwicklung von Querkrften in den Wnden besonders anschaulich gezeigt werden. Die schon unter statischer Auslenkung beobachteten Auswirkungen auf die Beanspruchungen der Aussteifungswnde konnten unter dynamischer Einwirkung besttigt werden. Exemplarisch wird dies am Verlauf der Normal- und Querkrfte in den Aussteifungswnden dargestellt. So ist in Bild 1.2.7-10 zu sehen, dass bei der Zunahme der Drucknormalkraft in der Wand auch die aufnehmbare Querkraft nahezu linear ansteigt. Dagegen ist bei der Wand mit zurckgehender Drucknormalkraft der Anstieg der Querkraft nichtlinear und bleibt gering. Fazit Die Beispiele zeigen, dass zur Bestimmung der Beanspruchungen in den Mauerwerkswnden das nichtlineare Strukturverhalten der Konstruktion bercksichtigt werden muss. Dies ist auch eine Voraussetzung fr die realistische Beurteilung der Grenztragfhigkeit des Mauerwerksgebudes unter Horizontallast.
1.2.8 Optimierung der Verdichtung von Kalksand-Rohmassen Middendorf, B.; Glaubitt, A. – F4.2 Schmidt, M.; Geisenhanslke, C. – F18.3 Eden, W. – FZ8
Bild 1.2.7-11. Beschleunigungszeitverlauf und Verformungen des Gebudes ber die Zeit
Teil 1: Grundlagen der Verdichtung Kalksandsteine mit hohen Rohdichten fhren zu Mauerwerk-Konstruktionen mit besten Schallschutzwerten. Mit dem ersten Teil dieses Vor-
756
F Forschung
habens wurden die wichtigsten mechanischen Einflussgrçßen des Verdichtungsvorgangs von Kalksand-Rohmassen erstmals genauer untersucht. Es konnten Anstze (z. B. Fließmittel aus der Betontechnologie, Rtteltechnik, Rezepturverbesserung) abgeleitet werden.
Teil 2: Optimierung von Sandsieblinien Das Hauptziel des zweiten Teils dieses Forschungsvorhabens besteht in der weiteren Reduzierung der Produktionskosten und in der Erreichung einer maximal mçglichen Produktqualitt auf der Grundlage der in Kalksandstein-Werken verfgbaren Rohstoffe. Fr betriebsbliche Rohstoffe sollen Rezepturen mit maximalen Packungsdichten fr Kalksandsteine mit hohen Rohdichten berechnet werden. Den Mitgliedern des Bundesverbandes Kalksandsteinindustrie steht nun die aus den Untersuchungsergebnissen entwickelte Packungsdichte-Software zur Verfgung. Mithilfe dieses fr die Produktionspraxis ausgelegten Rechenprogramms kann im Rahmen von Rezepturoptimierungen die Packungsdichte von Mischungen schnell berechnet werden. Das Ziel dieser Berechnungen besteht in den berwiegenden Fllen darin, die Packungsdichte von Kalksandstein-
Bild 1.2.8-1. Optimale Packungsdichten von Kalksandsteinen sollen zuknftig berechnet werden (Quelle: Universitt Kassel, 2006)
Produkten zu steigern und auf diese Weise die Steinrohdichte zu erhçhen. Der Vorteil dieser neuen Mçglichkeit ist, dass sehr aufwendige Versuchsreihen zu Steigerung der Steinrohdichten deutlich eingedmmt werden kçnnen und ein bestimmtes Produktionsziel (z. B. Rohdichteklasse 2,2 und hçher) schneller und evtl. auch kostengnstiger erreicht werden kann.
Bild 1.2.8-2. Beispiel fr eine Packungsdichteberechnung in Abhngigkeit von der Rezeptur: 4-Stoffsystem: maximale Packungsdichte bei 80 M.- % Anteil Sand 0/4 mm und 20 M.- % Kies 1/4 mm
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
Das Forschungsprojekt wurde in enger Zusammenarbeit mit den Universitten Kassel und Dortmund unter Einbeziehung zahlreicher OriginalKalksandstein-Zuschlge aus verschiedenen KSWerken durchgefhrt. Die Anwendung ist einfach: die Eingangsdaten der Berechnung sind die Korngrçßenverteilungen der Zuschlge. Das Ergebnis ist die theoretische Optimalrezeptur. Die Software arbeitet als Excel-Programm und luft auf jedem handelsblichen Rechner. Das Programm ist ausschließlich fr Mitgliedsunternehmen erhltlich. Das Forschungsprojekt wurde von der AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V.) gefçrdert.
757
1.2.9 Entwicklung eines RecyclingMauersteins unter Verwendung von Abbruchmaterial und Baurestmassen und Anwendung der Kalksandstein-Technologie (BBR) Middendorf, B. – F4.2; Eden, W. – FZ8 Mit dieser Arbeit wurde ein neuer RecyclingMauerstein entwickelt, dessen Herstellung unter Verwendung von Original-Mauerwerk-Abbruchmaterial und unter Einsatz der KalksandsteinTechnologie erfolgt. Bei den auf diese Weise hergestellten Mauersteinen handelt es sich nicht um Kalksandsteine, sondern um sogenannte Recycling-Mauersteine.
Bild 1.2.9-1. Forschungsvorhaben Recycling-Mauerstein
Bild 1.2.9-2. Kalksandstein-Recycling-Material, aufgeteilt in Fraktionen
Bild 1.2.9-3. Recycling-Mauersteine, hergestellt unter Verwendung von Recycling-Material aus aufbereitetem Mauerwerk
758
F Forschung
Bild 1.2.9-4. Bei Zugabe von sortenreinem RC-Material aus Mauerwerk kçnnen vergleichsweise hohe Steindruckfestigkeiten erreicht werden
Bild 1.2.9-5. Mithilfe der rçntgenografischen Phasenanalyse werden die Recycling-Materialien stofflich charakterisiert (Bildquelle: Technische Universitt Dortmund)
Die wichtigsten Ergebnisse sind im Folgenden zusammengestellt: • Die Herstellung von Recycling-Mauersteinen unter Anwendung der Kalksandstein-Technologie ist grundstzlich mçglich. • Jedes verwendete RC-Material verhlt sich gemß seinen spezifischen Eigenschaften (Korngrçßenverteilung, Wasseranspruch, che-
misch-mineralische Zusammensetzung, …) unterschiedlich bei der Herstellung von Recycling-Mauersteinen und ebenfalls hinsichtlich seines Einflusses auf deren Eigenschaftswerte. • Bei Zugabe von Recycling-Sanden aus Mauerwerk-Abbruchmaterial treten in den meisten Fllen gegenber den Nullserien (ohne Recycling-Material) Einbußen bei den Qualitts-
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
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1. 2. 10 Numerische Simulation und nichtlineare Analyse des Biegedruckverhaltens von Mauerwerk Vassilev, T.; Jger, W.; Pflcke, T. – F5.1, FZ6
Hintergrnde des Forschungsprojektes
Bild 1.2.9-6. Das Rasterelektronenmikroskop zeigt einen tiefen Einblick in die Mikrostruktur (Bildquelle: Technische Universitt Dortmund)
• •
•
•
kennwerten auf. So werden beispielsweise in den allermeisten Fllen geringere Steinrohdichten und geringere Steindruckfestigkeiten erzielt. Die Qualittseinbußen steigen im Allgemeinen mit zunehmender Zugabemenge an RCMaterial an. Bei Verwendung der grçberen RC-Materialien (2/4 mm) sind grçßere Einbußen als bei den feineren RC-Materialien (0/2 mm) zu verzeichnen. In der Folge ist eine Einschrnkung auf die feine Fraktion 0/2 mm zu empfehlen. Mit verschiedenen produktionstechnischen Maßnahmen kann den Qualittseinbußen in den meisten Fllen entgegengewirkt werden: – Steigerung des Verdichtungsdrucks, – Erhçhung der CaO-Dosis, – Verlngerung der Hrtezeit. Diese unter Verwendung von blichem Mauerwerk-Recycling-Material hergestellten Mauersteine sind – ebenso wie handelsbliche Kalksandstein-Produkte – hinsichtlich ihrer Umweltvertrglichkeit erwartungsgemß als ungefhrlich einzustufen. Eine gesundheitliche Gefhrdung durch die auf diese Weise hergestellten Recycling-Mauersteine ist aus Sicht der Autoren ausgeschlossen. Weitergehende Umweltanalysen sind nicht erforderlich.
Das Projekt ist im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ des Bundesamtes fr Bauwesen und Raumordnung finanziell gefçrdert worden.
Die realittsnahe Simulation des Tragverhaltens von Mauerwerk unter zusammengesetzter Druckund Biegebeanspruchung erfordert die Bercksichtigung von verschiedenen Einflssen, die sich als Quellen von Nichtlinearitten erweisen kçnnen. Es handelt sich in erster Linie um das nichtlineare Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Mauerwerk im Druckbereich. Des Weiteren kommen in Betracht die Spannungsrestriktionen im Zugbereich mit der damit verbundenen strukturellen Nichtlinearitt, gekennzeichnet durch zunehmende Schdigungen bei fortschreitender Rissbildung. Es handelt sich nicht zuletzt um den Einfluss der Systemverformungen und auf das globale Tragverhalten, d. h. um die geometrisch nichtlinearen Effekte nach Deformationstheorie II. Ordnung. Fr den gewçhnlichen Fall der einachsigen Lastabtragung von Mauerwerkswnden wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens Modelle und Algorithmen entwickelt, mit denen das komplex nichtlineare Stoff- und Systemverhalten realittsnah nachgebildet werden kann. Zu diesem Zweck wurde ein geeignetes einaxiales Materialmodell konzipiert und die Reduktionsmethode auf die physikalisch und geometrisch nichtlineare Problematik vom Mauerwerk erweitert. Die einaxiale Spannungs-Dehnungs-Abhngigkeit von Baustoffen wie Mauerwerk lsst sich nicht durch einen konstanten Materialmodul erfassen. Darber hinaus fhrt die geringe Zugfestigkeit zur Rissbildung, die ihrerseits Systemmodifikationen und Spannungsumlagerungen einleitet. Beide Phnomene haben eine vernderliche und zustandsabhngige Biegesteifigkeit zur Folge. Die das Problem kennzeichnende Differenzialgleichung ist nichtlinear und die Lçsung gelingt nur iterativ. Die Spannungsberechnung ist unumgnglich, da die Biegesteifigkeit spannungsabhngig ist und die Analyse nicht mehr auf der Makroebene der Schnittkrfte gefhrt werden kann. Im Rahmen des diskreten Rechenmodells wird ein vertikaler Mauerwerksstreifen als ein Gefge aus kleinen Abschnitten endlicher Lnge (hs) modelliert, siehe z. B. [1, 2]. Fr jeden Abschnitt werden gemittelte Werte der Biegesteifigkeit (Bs = konst.), Normaldruckkraft (Ps = konst.) und Querlast (qs = konst.) angesetzt. Das nichtlineare Problem wird auf diese Weise abschnitts-
760
F Forschung
weise linearisiert und lsst sich damit durch die Differenzialgleichung Bs w0000 þ Ps w00 ¼ qs beschreiben, die geschlossen lçsbar ist. Daraus lassen sich die fr die Systemlçsung nach der Reduktionsmethode bençtigten bertragungsmatrizen herleiten: 2 6 1 6 6 6 6 6 0 6 6 6 6 6 6 0 6 6 6 6 6 0 6 6 4 0
sin ns hs ns
1 cos ns h2s n2s Bs
ns sin ns h3s n3s Bs
sin ns hs ns Bs
1 cos ns h2s n2s Bs
cos ns ns sin ns Bh s
cos ns
sin ns hs ns
0
0
1
0
0
0
s
mit ns ¼ hs
3 n2s 2ð1 cos ns Þ qs h4s Bs 7 2n4s 7 7 7 7 ns sin ns qs h3s 7 7 n3s Bs 7 7 7 7 1 cos ns 2 7 q h s s 7 2 ns 7 7 7 7 qs hs 7 7 5 1
pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Ps =Bs Druckkennzahl des Abschnitts.
Die Genauigkeit der Lçsung wird durch den Grad der Diskretisierung gesteuert, der Mehraufwand bei hçherer Diskretisierungsdichte ist geringfgig und spielt keine nennenswerte Rolle. Das Hauptanliegen der Iteration ist die fortlaufende Przisierung der mittleren Biegesteifigkeit Bs sowie der Spannungen und Verzerrungen der Segmente. Die Systemlçsung nach der Reduktionsmethode ist nur eines der Elemente der Itera-
tionsprozedur (Bild 1. 2. 10-1). Letztere schließt außerdem die Bestimmung des Spannungs- und Verzerrungszustands sowie die fortlaufende Aktualisierung der Parameter ein.
Systemlçsung Mit jedem Iterationsschritt wird eine bessere Nherung des tatschlichen Schnittkraft- und Verschiebungszustands nach der Reduktionsmethode
Bild 1. 2. 10-1. Iterationsschema
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
761
bestimmt. Als Eingangsparameter der Feldmatrizen dienen die zuletzt ermittelten Werte der mittleren Biegesteifigkeit. Zu Beginn der Iteration wird Bs zu E0I angesetzt, mit E0 = Anfangsmodul der Spannungs-Dehnungs-Funktion. Nach der Ermittlung der Biegemomente werden auch die Krmmungen k = M/Bs berechnet, die bei der Bestimmung des Verzerrungszustands bençtigt werden.
Querschnittslçsung Mit den errechneten Schnittkrften und den Krmmungen werden durch das Stoffgesetz und die kinematische Hypothese von Bernoulli/Navier die Verzerrungen und die Spannungen in den entsprechenden Querschnitten ermittelt. Außerdem wird die physikalische Vertrglichkeit der Verzerrungen berprft und eventuell eingetretene Rissbildung erfasst. Dieser Teil der Analyse erfordert ein adquates einaxiales Materialmodell. Fr Baustoffe mit geringfgiger Zugfestigkeit wie Mauerwerk und Beton hat sich ein Spannungsansatz bewhrt, der die Arbeitslinie des Materials realittstreu approximiert und darber hinaus den Vorteil besitzt, explizit integrierbar zu sein. Die Ansatzfunktion fr den Druckbereich lautet e en s ¼ fc c ðc 1Þ n ef ef fc Druckfestigkeit zugehçrige Lngsdehnung ef c, n Ansatzparameter Die Druckfestigkeit und die charakteristischen Werte der Lngsdehnung sind experimentell bestimmbare Materialkennwerte. Die Ansatzparameter c und n werden im Vergleich der
Bild 1. 2. 10-2. Sekanteniteration mit Aktualisierung der Systemparameter
Ansatzfunktion mit experimentell ermittelten s-e-Abhngigkeiten durch Kalibrierung festgelegt.
Parameter Update Der Gleichgewichtszustand ist dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsintegral s · z · dA gleich dem Biegemoment ist. Solange dieser Zustand nicht erreicht ist, werden die Spannungen im Querschnitt eine Approximation der tatschlichen sein und zu einem Spannungsintegral fhren, das dem Gleichgewicht nicht streng gengt. Letzteres ist auf das nichtlineare Materialverhalten zurckzufhren sowie auf den Umstand, dass die als Eingangsparameter dienende Biegesteifigkeit eine Nherung darstellt. Das im letzten Iterationsschritt berechnete Spannungsintegral dient dazu, eine przisere Nherung der mittleren Biegesteifigkeit Bs zu bestimmen, die als Eingangsparameter fr den nchsten Iterationsschritt eingeht (Bild 1. 2. 10-2).
Bild 1. 2. 10-3. Statisches System und Belastung, nichtlineares Materialmodell
762
F Forschung
Bild 1. 2. 10-4. Systemverhalten ohne bzw. mit Zugfestigkeit
Alle Algorithmen wurden programmtechnisch auf der Basis gngiger Software (Kalkulationstabellen) umgesetzt. Als Illustration werden exemplarisch ausgewhlte Ergebnisse der Untersuchung einer Kellerwand gezeigt. Die Eigenlast der Wand fhrt zu einem vernderlichen Druckkraftverlauf. Die Querbelastung resultiert aus dem seitlichen Erddruck und der Verkehrslast des anliegenden Gelndes. Das Materialverhalten im Druckbereich ist stark nichtlinear, die Spannungs-Dehnungs-Funktion hat den Verlauf einer Parabel 6. Grades. Fr die numerische Simulation wurde eine Teilung in 20 Abschnitte vorgenommen und die Berechnung fr einen 1 m breiten Wandstreifen durchgefhrt. Es wurde unter anderem der Einfluss einer (wenn auch geringfgigen) Zugfestigkeit untersucht. Die Unterschiede im Tragverhalten sind anhand der Ergebnisse in Bild 1. 2. 10-4 erkennbar. Das Vorgehen wird erfolgreich bei Untersuchungen zum Knickverhalten sowie zur Analyse von horizontal belasteten Mauerwerkswnden angewendet. Die Algorithmen ermçglichen es, geometrisch nichtlineare Effekte zu erfassen, der spannungs- und verzerrungsabhngigen Biegesteifigkeit Rechnung zu tragen sowie weitgehend beliebige Lagerungsbedingungen zu modellieren.
Literatur [1] Vassilev, T.; Jger, W.: Numerische Simulation des Knickverhaltens von Mauerwerk. Bautechnik 81 (2004) Heft 6, S. 461–467. [2] Vassilev, T.; Jger, W.; Pflcke, T.: Numerical simulation of masonry under combined la-
teral loading and compression. In: 13th International Brick and Block Masonry Conference, Amsterdam 2004. [3] Vassilev, T.: Verformungsverhalten von Kellerwnden unter Bercksichtigung des tatschlichen Materialverhaltens. Mauerwerk 11 (2007) Heft 3, S. 142–148.
1. 2. 11 Einfluss der Fugendicke und Mçrtelfestigkeit auf die Zug- und Biegezugfestigkeit parallel zur Lagerfuge von Mauerwerk Jger, W.; Hoffmann, J.; Schçps, P. – F5.1, FZ6, FZ12
Teil 2: Numerische Untersuchungen Obwohl Bauteile aus Mauerwerk vorrangig fr den Abtrag von Druckkrften ausgelegt werden, treten gleichzeitig stets auch Zugbeanspruchungen auf, z. B. durch das unterschiedliche Verformungsverhalten von Mauersteinen und Mauermçrtel, Ablenkungen von Lastpfaden durch strukturelle Inhomogenitten, Lastausbreitungen, Temperaturdehnungen etc. Ohne eine entsprechende Zugfestigkeit wrde jeglicher Lastabtrag durch Rissbildung unmçglich gemacht werden. Die zentrische Zugfestigkeit von Mauerwerk in Richtung der Lagerfugen wird als Kleinstwert aus den beiden Versagenskriterien Steinzugversagen und Reibungsversagen in den Kontaktflchen zwischen den Lagerfugen und den Steinoberflchen berechnet. Eine Zugspannungsbertragung ber die Stoßfugen wird vernachlssigt. Ebenso wird vereinfachend von einer konstanten
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Spannung ber die Steinhçhe und dem halben Betrag in den Lagerfugen im Bruchzustand ausgegangen. Whrend die erste Annahme plausibel und nachvollziehbar ist, vernachlssigt die zweite die unterschiedlichen Zugfestigkeiten der verschiedenen Mauermçrtel und legt diese pauschal zu 50 % der Steinzugfestigkeit fest. Zudem unterstellt sie bis zum Erreichen der Bruchdehnung ein ideal-plastisches Materialverhalten. Nach dieser Bruchvorstellung ist die Zugfestigkeit des Verbundbaustoffs Mauerwerk gnzlich unabhngig von der Lagerfugendicke. Mithilfe nichtlinearer numerischer Parameterstudien (FEM) wurden die vorhandenen experimentellen Befunde unter Ausschluss der Streuung erweitert und somit ein tieferer Einblick in die Versagensmechanismen erzielt. Der fr die Zug- und Biegezugfestigkeit maßgebende Versagensprozess lsst sich bei Vernachlssigung der Streuung der Materialeigenschaften rumlich auf einen kleinen Bereich begrenzen. Diese Tatsache wurde bei der Erstellung der numerischen Modelle ausgenutzt und nur ein Ausschnitt modelliert. Whrend fr die einaxiale Zugbelastung ein zweidimensionales Modell gengt, ist fr die Untersuchung der Biegzugfestigkeit mit einem dreidimensionalen Modell unter Verwendung von Volumenelementen gerechnet worden. Als Eingangsparameter werden neben den elastischen Eigenschaften, wie E-Modul und Querdehnzahl, vor allem die Zugfestigkeit und die dazugehçrige Bruchenergie fr die Komponenten Stein und Mçrtel bençtigt. Entsprechende Werte wurden, soweit es die Versuchsdokumentation ermçglichte, der Zusammenstellung in [5] entnommen. Fr die Bruchenergie fehlen hier allerdings ausreichende Angaben. Da sie aber in einem direkten Zusammenhang zum Verhltnis der Biegezugfestigkeit zur zentrischen Zugfestigkeit steht, ist in erster Nherung eine Rckrechnung aus den beiden bekannten Festigkeiten mçglich. Dies kann ber vereinfachte analytische Anstze (z. B. [7, 8]) oder numerisch erfolgen. Fr die diskrete Rissmodellierung wurde ein an der TU Dresden entwickeltes Interface-Elemente verwendet. Anhand der numerisch ermittelten Rissbilder konnten drei verschiedene Versagensmechanismen identifiziert werden: • Steinversagen. Rissanstze bilden sich in Steinmitte jeweils an den Wurzeln der Stoßfugen. Die Risse pflanzen sich mit steigender Belastung vertikal in Richtung Steinmitte fort,
763
bis es zum Trennbruch kommt, in dem sich beide Rissspitzen miteinander vereinigen (Bild 1. 2. 11-1 c). • Fugenversagen. Rissanstze bilden sich in den Mçrtelfugen jeweils an der Wurzel der Stoßfugen. Die Risse pflanzen sich nahezu diagonal durch die Lagerfuge fort, bis sich eine vollstndige Scherfuge in den Lagerfugen gebildet hat (Bild 1. 2. 11-1 b). Im Falle einer Auflast senkrecht zu den Lagerfugen werden diese schiefen Hauptzugspannungen teilweise berdrckt. Bei fehlender Auflast ist davon auszugehen, dass die Traglast bereits durch ein mçgliches Haftscherversagen in den Kontaktflchen zwischen Stein und Lagerfugen vorzeitig erreicht wird. • Mischbruch. Risse bilden sich wiederum an den Wurzeln der Stoßfugen in Richtung Steinmitte, werden dann jedoch bogenfçrmig parallel zu den Lagerfugen abgelenkt (Bild 1. 2. 11-1 d). Der Mischbruch tritt vor allem dann auf, wenn sich die mechanischen Eigenschaften von Stein und Mçrtel nur sehr wenig unterscheiden. Generell muss festgestellt werden, dass die Bruchenergie der Mauersteine einen dominierenden Einfluss auf die Grçße der Mauerwerkszugfestigkeit hat. Vergleichsrechnungen mit idealsprçdem Materialversagen fhrten zu Werten, die nur ca. 25 % der Werte mit Bercksichtigung der Bruchenergie erreichten. Im Folgenden sollen exemplarisch an Mauerwerk aus Kalksandstein die Verhltnisse von Mauerwerkszugfestigkeit zu Steinzugfestigkeit und Mçrtelzugfestigkeit zu Steinzugfestigkeit dargestellt werden. Fr eine Zusammenstellung der Ergebnisse fr alle untersuchten Mauersteine sei hier auf den Forschungsbericht [6] und den Beitrag in der Zeitschrift Mauerwerk [9] verwiesen. Fr Mauerwerk aus großformatigen Steinen (geringer Anteil der Lagerfugen am Gesamtvolumen) ergeben sich die geringsten Auslastungsgrade. Eine Erklrung dafr ist u. a. das Auftreten von hohen Spannungskonzentrationen in den Wurzelbereichen der Stoßfugen sowie der nur geringe Anteil des Lagerfugenmçrtels am Lastabtrag. Dies gilt auch fr die Biegezugfestigkeit. Fr alle Steinarten ist zu erkennen, dass mit zunehmender Steingrçße die Biegezugfestigkeit abnimmt. Je dicker eine Wand ist, desto geringer ist der Einfluss der Rissenergie und die Biegezugfestigkeit wird hauptschlich durch die einaxiale Zugfestigkeit bestimmt.
764
F Forschung
a)
b)
c)
d)
Bild 1. 2. 11-1. Versagensbilder unter zentrischer Zugbeanspruchung: a) Geometrie, b) Fugenversagen – KS28/MG IIa, c) Steinzugversagen – P2/MG II, d) Mischbruch – V12/MG III
In Anlehnung an [5] ist die Biegzugfestigkeit des Mauerwerks im Bild 1. 2. 11-3 in Relation zur Biegezugfestigkeit des Steins dargestellt. Bei einem Bezug auf die zentrische Zugfestigkeit, analog der DIN 1053, ergeben sich Verhltniswerte, die um den Faktor 1,1–2,0 grçßer sind. Bei einem „knirsch“ verlegten Mauerwerksverband oder einer Stoßfugenvermçrtelung kann ein Teil der Biegdruckspannungen ber die Stoßfugen bertragen werden. Wie bereits durch analytische Betrachtungen bekannt, ergeben sich dadurch etwas hçhere Biegetragfhigkeiten. Wird allerdings ein Großteil der Biegefestigkeit durch die Lagerfuge realisiert, verringert sich der Gewinn durch den Stoßfugenkontakt.
Die Ergebnisse der beiden durchgefhrten Parameterstudien besttigen die experimentellen Befunde, dass die Fugendicke und die Mçrtelfestigkeit einen signifikanten Einfluss auf die Zug- und Biegezugfestigkeit von Mauerwerk haben. Obwohl verschiedene Einflsse wie Auflaststufen, Reibungsversagen, Lochungen der Mauersteine etc. nicht bercksichtigt werden konnten, lassen sich eine Reihe von Schlussfolgerungen ziehen. Eindeutig ist, dass die Verwendung von kleinformatigen Mauersteinen in Verbindung mit Dickbettmçrtel zu hçheren Zugfestigkeiten fhrt, als die Verwendung von großformatigen Mauersteinen mit Dnnbettmçrtel. Des Weiteren zeigte sich der erhebliche Einfluss der Bruchenergie,
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
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Bild 1. 2. 11-2. Auswertung der zentrischen Zugfestigkeit fr KS12
sowohl bei der Biegezugfestigkeit als auch bei der zentrischen Zugfestigkeit. Mit den in DIN 1053-1 und DIN 1053-100 enthaltenen Nachweisgleichungen wird die Zugfestigkeit von Mauerwerk in weiten Bereichen konservativ abgeschtzt, wenngleich bei großformatigen Steinen in Verbindung mit Dnnbettmçrtel die Zug- und Biegezugfestigkeit bei Maßgeblichkeit des Steinzugkriteriums berschtzt werden kann. Es erscheint daher erstrebenswert, die Zugfestigkeit von Mauerwerk in kommenden Bemessungsnormen genauer abzubilden und ggf. eine separate Biegezugfestigkeit vorzugeben. Bei den beiden durchgefhrten Parameterstudien musste eine Anzahl von Einflussfaktoren ver-
nachlssigt werden, wodurch die generelle Aussagekraft der Ergebnisse naturgemß beschrnkt ist. Eine zuknftige Erweiterung der Parameterstudien auf Lochsteine (inkl. Ziegel), eine berlagerung mit exzentrisch wirkenden Auflasten sowie die Anknpfung der gewonnenen Ergebnisse an reale Versuchsergebnisse erscheint mit Hinblick auf die in diesem Beitrag erzielten Ergebnisse notwendig.
Literatur [1] DIN 1053-100:2007-09: Mauerwerk, Teil 100: Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts. NABau im DIN, Berlin 2007. [2] Backes, H.-P.: Zum Verhalten von Mauerwerk bei Zugbeanspruchung in Richtung der Lagerfugen. Dissertation, TH Aachen, 1985. [3] Stehr, H.: Dehnungsfugenanordnung und Risssicherheit bei Außenschalen zweischaliger Sichtmauerwerkswnde. GCA-Verlag, Herdecke 2002. [4] Meyer, U.: Zur Rissbreitenbeschrnkung durch Lagerfugenbewehrung in Mauerwerkbauteilen. Dissertation, TH Aachen, 1996.
Bild 1. 2. 11-3. Biegezugfestigkeit des Mauerwerks in Abhngigkeit von dem Verhltnis der Lagerfugendicke zur Steinhçhe (PP2, MGIIa)
[5] Glitza, H.: Einfluss von Fugendicke und Mçrtelfestigkeit auf die Zug- und Biegezugfestigkeit parallel zur Lagerfuge von Mauerwerk. Forschungsbericht Dipl.-Ing. Horst Glitza, Beratender Ingenieur fr Wandbaustoffe und Wandbau, Kieselbach, Mai 2006.
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F Forschung
[6] Jger, W.; Schçps, P.; Hoffmann, J.: Einfluss von Fugendicke und Mçrtelfestigkeit auf die Zug- und Biegezugfestigkeit parallel zur Fuge von Mauerwerk. Teil 2: Numerische Untersuchungen. Forschungsbericht. TU Dresden, Lehrstuhl fr Tragwerksplanung, 2007. [7] Bazant, Z. P.; Oh, B.: Crack band theory for fracture of concrete. RILEM Materials and Structures 16 (1983), S. 155–177. [8] Hillerborg, A.; Modeer, M.; Petersson, P.-E: Analysis of Crack Formation and Crack Growth by Means of Fracture Mechanics and Finite Elements. Cement and Concrete Research 6 (1976), S. 773–782. [9] Jger, W.; Hoffmann, J.; Schçps, P.: Nichtlineare Nachstellung von Mauerwerksversuchen am Beispiel von Zug- und Biegezugbeanspruchung. Mauerwerk 11 (2007) Heft 6, S. 335–341.
1. 2. 12 Dauerstandverhalten von Porenbeton-Plansteinen mit kleinen Rohdichten Lohaus, L.; Brummermann, K. – F7.1 Aufgrund aktueller Fachdiskussionen sollen in die Auswertung des formal bereits abgeschlossenen Vorhabens zustzlich die Ergebnisse aus noch laufenden Forschungsvorhaben zur Carbonatisierung und zur Dauerhaftigkeit (s. Liste der laufenden Vorhaben) einbezogen werden, sodass ein abschließender Bericht erst in einer spteren Ausgabe des Mauerwerk-Kalenders abgedruckt werden kann. Bis dahin wird auf den Kurzbericht im Mauerwerk-Kalender 2004 (G I, Abschn. 2.2.8) verwiesen.
1. 2. 13 Schnell-Prfverfahren zur Feststellung der Eignung von KS-Zuschlgen Buhl, J.-Ch.; Eden, W. – F7.2, FZ8 Resultierend aus der Anwendung von großformatigen Mauersteinen mit Dnnbettmçrtel werden hçhere Anforderungen an die Qualitt dieser Baustoffe und an die Ausfhrungstechnik gestellt. In der Folge steigen ebenfalls die Anforderungen an die qualitative Beschaffenheit der Rohstoffe fr die Kalksandsteinproduktion – insbesondere auch an die Zuschlge, die ber 90 % der Kalksandsteinmasse ausmachen. Als Zuschlge fr die KS-Produktion werden natrliche Quarzsande oder auch gebrochenes Natursteinmaterial eingesetzt. In der Kalksandsteinindustrie ist ein zunehmendes Umschwenken von Sanden aus der werkseigenen Sandgrube („Eigensande“ mit ihren fr die Produktionsqualitt bekannten Eigenschaften) auf Zukaufsande („Fremdsande“, Eignung oft unbekannt) zu verzeichnen. Mit dem Ziel einer hohen Produktqualitt bei mçglichst geringen Rohstoffkosten mssen geeignete Zuschlge sicher und schnell erkannt und ungeeignete Zuschlge ebenso sicher und schnell aussortiert werden. Hier lagen bislang jedoch keine kostengnstigen und schnellen Prfverfahren fr die Eignungsbeurteilung von Zuschlgen vor, mit denen deren mineralischer Phasenbestand sicher beurteilt werden kann. Hier setzt das Forschungsvorhaben an. Es wurde ein praxistaugliches SchnellPrfverfahren fr die Eingangskontrolle von Zuschlgen fr die Kalksandsteinproduktion entwickelt. Mithilfe der rçntgenografischen Phasenanalyse – kombiniert mit einer herkçmmlichen Siebanalyse – kçnnen potenzielle Zuschlge jetzt in ausreichendem Maße charakterisiert werden.
Bild 1. 2. 13-1. Einflussgrçßen der KS-Eigenschaften
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
Bild 1. 2. 13-2. Beurteilung von Sanden, Mineralen und Gesteinen. Die Korngrçßenverteilung der Zuschlge ist eine dominierende Einflussgrçße.
Bild 1. 2. 13-3. Wirkung von Mineralen bzw. Gesteinen auf die Steindruckfestigkeit. Jedes Begleitmineral hat eine spezifische Wirkung auf die Steindruckfestigkeit.
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F Forschung
Bild 1. 2. 13-4. Die rçntgenografische Phasenanalyse gibt Aufschluss ber den mineralischen Phasenbestand von Kalksandstein-Zuschlgen (Rçntgendiffraktogramm)
1. 2. 14 Wirtschaftliches Ersatzprfverfahren zur Ermittlung der Steinrohdichte mittels Mikrowellenstrahlung Metje, W.-R.; Dckmann, E.; Naumann, H. – F19; Eden, W. – FZ8 Die zerstçrungsfreie Bestimmung der Trockenrohdichte von großformatigen Kalksandsteinen mit der Darr-Methode ist aufgrund der langen Trocknungszeiten sehr aufwendig. Durch den Einsatz von Mikrowellen-Messgerten kann die Materialfeuchte zerstçrungsfrei und schnell bestimmt werden, sodass eine Abschtzung der Steinrohdichte relativ schnell mçglich ist. Mit diesem Forschungsvorhaben wurden an zahlreichen großformatigen Kalksandstein-Proben vergleichende Feuchtemessungen mit der DarrMethode und der Mikrowellen-Messung durchgefhrt. Die Darr-Methode (massebezogener Feuchtegehalt nach Trocknung bei T = 105 C) liefert definitionsgemß den absoluten Wassergehalt der Kalksandstein-Proben.
Dielektrische Feuchtemessverfahren basieren auf den herausragenden dielektrischen Eigenschaften des Wassers. Wasser ist ein polares Molekl. Die Ladungsschwerpunkte von Wasserstoff- und Sauerstoffionen fallen innerhalb des Molekls çrtlich nicht zusammen, sie bilden einen Dipol. Deswegen richtet sich das Wassermolekl in einem von außen angelegten elektrischen Feld (Mikrowellenfeld) aus, es ist polarisierbar. Wird ein elektromagnetisches Wechselfeld an einen Wasser enthaltenen Kçrper angelegt, dann beginnen die Molekle mit der Frequenz des Feldes zu rotieren. Bei hohen Frequenzen sind lediglich noch die Wassermolekle in der Lage, dem anregenden Feld folgen. Der dielektrische Effekt ist bei Wasser besonders stark ausgeprgt, bei den meisten Feststoffen jedoch sehr viel kleiner. Wegen der großen Differenz zwischen diesen Werten lassen sich mit der Mikrowellenmethode bereits sehr kleine Wassermengen detektieren. Die Gegenberstellung dieser Messergebnisse mit denen des Mikrowellen-Messverfahren zeigt, dass eine Abschtzung der Steinfeuchte mithilfe der Mikrowellenmessung recht gut mçglich ist.
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
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Bild 1. 2. 14-1. Elektromagnetisches Spektrum
1. 2. 15 Untersuchung thermisch bedingter Gefgevernderungen und ihrer Auswirkungen bei Porenbeton hinsichtlich Brandverhalten, Festigkeitsoptimierung und Wiederverwertung Bild 1. 2. 14-2. Wasser ist ein polares Molekl (Dipol)
Malorny, W.; Niedersen, K.-U. – F24, FZ13
Einleitung Gegenstand dieses abgeschlossenen Forschungsprojekts war Porenbeton hinsichtlich seiner thermisch bedingten Gefgevernderungen sowie deren Auswirkungen auf dessen Verhalten im Brandfall. Durch die Aufnahme materialprftechnischer Messreihen an Porenbeton der Sorten P2-0,35, P2-0,4 und P4-0,5 wurden temperaturabhngige Baustoffkennwerte gewonnen, die zur Erlangung eines tieferen Verstndnisses der unter Temperatureinwirkung ablaufenden Gefgevernderungen durch baustoffanalytische Untersuchungen zur Mineralphasenneu- bzw. -umbildung ergnzt wurden. Mit dem Erhalt dieser Untersuchungsergebnisse konnte ein Beitrag zur Schaffung einer systematischen stofflichen Datenbasis geleistet werden, die zur Anwendung von Ingenieurmethoden des baulichen Brandschutzes gemß Eurocode 6 bençtigt wird und Eingangsgrçßen in anzupassenden Berechnungsverfahren fr die sog. Heißbemessung von Wandelementen im Hochbau liefert. Bild 1. 2. 14-3. Beispiel: Feuchteverteilung im Messfeld eines KS XL-RE. Feuchtemessung von Kalksandsteinen, gemessen mittels Mikrowellenstrahlung.
Experimentelle Vorgehensweise Zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften der gewhlten Porenbetonsteinsorten unter Temperatureinfluss stand eine Prfmaschine Z 400
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der Fa. Zwick mit integriertem Dreizonenofen zur Verfgung. Mithilfe dieser Prfeinrichtung wurden an Porenbetonsteinwrfeln mit einer Kantenlnge von 100 mm drei Arten von Versuchen durchgefhrt:
1. Last-Verformungs-Untersuchungen Diese erfolgten als s-e-Untersuchungen an in die Prfmaschine eingebauten, thermisch beanspruchten Porenbetonsteinproben. Mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2 K/min wurde die jeweilige Temperaturstufe 250 C, 350 C, 650 C, 750 C und 850 C angefahren und vor der Prfung ber einen Zeitraum von 120 min gehalten. Anschließend erfolgte unter kontinuierlicher Laststeigerung die Belastung der Proben bis zum Bruch. 2. Thermische Dehnungsmessungen Mithilfe von Wegaufnehmern erfolgte im Temperaturbereich von 20 bis 900 C die Messung und Registrierung der thermischen Dehnung (eth) von unbelasteten Porenbetonsteinprobekçrpern in vertikaler Richtung. 3. Warmkriechversuche Mit der Durchfhrung von Warmkriechversuchen konnte die Gesamtdehnung (eW) des entsprechenden Porenbetonsteinmaterials ermittelt werden. Dabei wurde der eingebaute Probekçrper unter
einer konstanten Last dynamisch bis zum Bruch erwrmt. Die vorgewhlten Lasten entsprachen 25, 50 und 75 % der ermittelten Referenzbruchspannung bei 20 C. Fr die Untersuchungen der thermisch bedingten Gefgevernderungen von Porenbeton wurden vornehmlich die Rçntgendiffraktometrie, die Rasterelektronenmikroskopie und die Thermogravimetrie genutzt. Eine Auswahl der verwendeten Literatur findet sich im Anhang dieses Kurzberichts.
Ergebnisse In Bild 1. 2. 15-1 sind exemplarisch die Ergebnisse der Dehnungsmessungen an der Porenbetonsteinsorte P2-0,35 in Form eines Temperatur-/ Dehnungs-Diagramms dargestellt. Den vorgewhlten Lasten wurde eine Referenzbruchspannung von 2,8 N/mm2 zugrunde gelegt. Die aus allen fnf dargestellten Kurven zu ersehene Zunahme der Stauchung mit steigender Temperatur bis zum Versagen der Porenbetonsteinprobekçrper wird durch Gefgevernderungen – verbunden mit einem kontinuierlichen Masseverlust – verursacht. Aufgrund der Wrmebergangs- bzw. Wrmedurchgangsverhltnisse an bzw. in den Porenbetonsteinprobekçrpern sowie der damit verbundenen Reaktionskinetik der Gefgevernderungen liegen deren
Bild 1. 2. 15-1. Darstellung der gemessenen thermischen Dehnung (eth; ohne Vorlast) und der Gesamtdehnung (eW; mit Vorlast) an Porenbetonstein der Sorte P2-0,35 im Temperaturintervall 20–900 C
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
a)
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b)
Bild 1. 2. 15-2. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen eines Porenbetongefgeausschnitts a) vor und b) nach einer thermischen Behandlung bei 650 C
Initialtemperaturen im Vergleich zu den dargestellten Temperaturen 150–200 C tiefer. Die erste signifikante spezifische Lngennderung der Porenbetonsteinprobekçrper im Temperatursegment von ca. 200–450 C (vgl. Bild 1. 2. 15-1) geht demnach auf Gefgevernderungen zurck, die mit Methoden der instrumentellen Analytik im Temperaturbereich zwischen 50 und 300 C detektiert werden konnten. In diesem Temperaturbereich erfolgt zunchst die Desorption unterschiedlich stark physi- und auch chemisorbierten Wassers, parallel dazu die Umwandlung der Hauptbindephase 11-Tobermorit in 9-Tobermorit sowie die Entwsserung des Gipssteins ber das Halbhydrat bis zum Anhydrit. Bei den Probewrfeln der Porenbetonsteinsorte P2-0,35 unter 75 % Vorlast fhrten die genannten Vernderungen im Gefge in Verbindung mit einer vergleichsweise starken Stauchung bereits zum Versagen der Probekçrper. Thermogravimetrisch ist im nachfolgenden Segment 300–600 C ein ber den gesamten Temperaturbereich anhaltender Masseverlust aufgrund der Abgabe von Wasser aus zeolithischer Umgebung zu detektieren. In bereinstimmung hiermit wurde bei Probekçrpern unter hoher Vorlast im Temperaturfenster von ca. 450–750 C, bei unbelasteten Porensteinkçrpern bis ca. 850 C, eine vergleichsweise geringe aber stetige nderung der Stauchung aufgezeichnet, wobei unter hçherer Vorlast eine strkere Zunahme der Stauchung zu beobachten war. Unmittelbar im Anschluss kommt es nach einer deutlichen Zunahme der Stauchung zum Versagen der Po-
renbetonsteinprobekçrper in der Reihenfolge der aufgebrachten Vorlast (vgl. Bild 1. 2. 15-1). Maßgebliche Ursache des Versagens ist die Zersetzung der Calciumsilicathydratbindephasen im Bereich 600–720 C sowie das vermehrte Auftreten von Mikrorissen (vgl. Bild 1. 2. 15-2), gefolgt von der Entsuerung des Calcits im Temperaturbereich 750–800 C. Mittels Rçntgendiffraktometrie konnte im Temperaturbereich 650 C ber 750 C bis 850 C der vollstndige Abbau der Tobermorit-Phase bei gleichzeitiger Neubildung von Wollastonit und Dicalciumsilicat detektiert werden (vgl. Bild 1. 2. 15-3). Der Gehalt und die Kristallinitt des Wollastonits nehmen mit steigender Temperatur bis 850 C bestndig zu. Mit den ebenfalls neu gebildeten Dicalciumsilicaten verhlt es sich genau entgegengesetzt. Gut kristallines a‘-Dicalciumsilicat (a‘-C2S), detektiert bei 650 C, wandelt sich mit steigender Temperatur in b-Dicalciumsilicat (b-C2S) um bei gleichzeitigem Abbau des gesamten C2S. Mit der Detektion von a‘-C2S bei 650 C ist der Nachweis gelungen, dass mit Blick auf die Wiederverwertung auch aus Porenbetonerzeugnissen hydraulisch hinreichend schnell erhrtende Bindemittel bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen gewonnen werden kçnnen [5].
Dank Fr die Finanzierung des Forschungsvorhabens danken die Autoren dem BMBF, sowie der YTONG AG und der Porensteinwerk Neubran-
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Bild 1. 2. 15-3. Rçntgendiffraktogramme thermisch behandelten Porenbetonsteins P2-0,35 (unten 650 C – Mitte 750 C – oben 850 C). T – Tobermorit, W – Wollastonit, Q – Quarz, C – Calcit, A – Anhydrit, a‘-C2S – a‘-Dicalciumsilicat, b-C2S – b-Dicalciumsilicat
denburg GmbH & Co KG fr die Bereitstellung der Porenbetonsteinmaterialien. Fçrderprogramm: Projektlaufzeit: Kooperationspartner:
FH3 01. 09. 2005 – 31. 12. 2007 Hahn Consult – Ingenieurgesellschaft fr Tragwerkplanung und Baulichen Brandschutz Hamburg – Braunschweig, Porensteinwerk Neubrandenburg GmbH & Co KG und Prof. Dr. -Ing. U. Diederichs, Universitt Rostock, Fachbereich Bauingenieurwesen, Fachgebiet Baustoffe
Literatur [1] Taylor, H. F. W.: Cement Chemistry. Thomas Telford, London 1997. [2] Mçrtel, H.: Mineralbestand, Gefge und physikalische Eigenschaften von Kalksandsteinen. Fortschr. Mineral. 58 (1980), S. 37–67. [3] Schneider, U.: Verhalten von Beton bei hohen Temperaturen. DAfStb Heft 337. Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, Mnchen 1982.
[4] Schneider, U.; Diederichs, U.; Ehm, C.; Hinrichsmeyer, K.: Hochtemperaturverhalten von Festbeton. Sonderforschungsbereich 148, TU Braunschweig. Arbeitsbericht 1981–1983, S. 7–157. [5] Malorny, W.: Modelluntersuchungen zur Wiederverwertung hydraulischer Bindemittel. Beitrge zum 40. DAfStb-Forschungskolloquium, 11./12. 10. 2001, TU Braunschweig. [6] Hosser, D.; Hahn, C.: Zur Ermittlung der Materialeigenschaften von Porenbeton in Verbindung mit Mçrtel nach DIN 1053 unter Hochtemperaturbeanspruchung als Grundlage fr brandschutztechnische Nachweise. Forschungsbericht Nr. 9017/6317. IBMB, TU Braunschweig 1995. [7] Svanholm, G.: Influence of water content on properties. In: Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Ed. by F. H. Wittmann. Elsevier SPC, 1983. [8] Brummermann, K.; Lohaus, L.; Trautmann, J.: Auswirkung der Carbonatisierung auf die Eigenschaften von Porenbeton. IBAUSIL 2006, 2/0889–0896.
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
773
[9] Assal, H. H.: Utilization of demolished concrete in building materials. Silicates Industrials 67 (2002), S. 115–120. [10] Winnefeld, F.; Hoffmann, C.: Mçglichkeiten zur Verwertung der Feinfraktion von Beton- und Mauerwerkabbruch. IBAUSIL 2006, 2/1341–1348.
1. 2. 16 Maßnahmen zur Energieeinsparung bei der KalksandsteinProduktion van Briel, A.; Eden, W.; Mller, H.; Wolfram, S. – FZ8
Bild 1. 2. 16-1. Verteilung des Energieverbrauchs bei der Kalksandstein-Produktion
Sowohl aufgrund der stndig weiter ansteigenden Energiekosten als auch aus çkologischen Grnden hat der Technische Ausschuss des Bundesverbandes Kalksandsteinindustrie eV beschlossen, zur Untersttzung der Entscheidungsfindung in den Produktionssttten eine aktuelle Zusammenstellung aller bekannten technischen und or-
ganisatorischen Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei der Kalksandstein-Produktion zu erarbeiten. Der jetzt vorliegende Bericht fasst die bekannten Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs zusammen. Nach Auffhrung allgemei-
Bild 1. 2. 16-2. Fließschema Wrmeenergiemengenbilanz fr eine Hrtekesselfahrt (Beispiel)
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F Forschung
– Senkung des spezifischen Energieverbrauchs, z. B. durch eine große Wrmedmmung der Hrtekessel, – Verbesserung der Wirkungs- und Nutzungsgrade der eingesetzten Aggregate, z. B. durch eine angepasste Regelung des Dampferzeugers und des Brenners, – Durchfhrung von Maßnahmen zur Energierckgewinnung, z. B. durch Einsatz des Abdampfes zur Speisewasservorwrmung mittels Wrmerckgewinnungsanlagen. Bild 1. 2. 16-3. Eine optimale Einstellung des Dampferzeugers und des Brenners reduziert den Energieverbrauch (Quelle: Saacke GmbH)
ner Informationen zur Energieeinsparung, die mehreren Produktionsschritten zugeordnet werden kçnnen, werden die Produktionsschritte Dosierung, Mischvorgang, Pressen sowie Dampferzeugung und Hrtung nacheinander behandelt. Als Hauptergebnis dieser Studie kann festgehalten werden: • Der fortlaufend durchgefhrte mengenmßige Betriebsvergleich zeigt auf, dass in Kalksandsteinwerken Energieeinsparpotenziale vorliegen. • Es bieten sich sowohl technische als auch organisatorische Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei der KalksandsteinProduktion an. • Folgende technische Maßnahmen sind zur Reduzierung der Energieverbruche grundstzlich geeignet: – Vermeidung unnçtigen Energieverbrauchs, z. B. durch mçglichst hufiges berlassen des erzeugten Dampfes,
Maßnahmen zur Energieeinsparung kçnnen organisatorischer oder technischer Art sein und ggf. eine Investition nach sich ziehen. Im Fall von Investitionen ist im Vorfeld stets eine betriebswirtschaftliche Kalkulation erforderlich, die die anfallenden Kosten ausreichend erfasst und die Amortisationszeit der in Betracht gezogenen Maßnahme ausweist.
2
Laufende Forschungsvorhaben
2.1
bersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen
• Verbundtragverhalten von unbewehrten und bewehrten Wandbauteilen aus mit Normalbeton verfllten Mauerziegeln (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2.2.5) – F1, FZ11 • Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Schubtragfhigkeit von Ziegelmauerwerk (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2.2.4) – F1, FZ11 • Optimierung der Festigkeitseigenschaften von Mauerziegeln (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2.2.5) – F1, FZ11
Bild 1. 2. 16-4. Infrarotaufnahme eines Hrtekessels (Quelle: Rheinkalk GmbH)
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
• Risssicherheit von Außenputzen (MauerwerkKalender 2008, F I, Abschn. 2.2.6) – F1 • Dauerhaftigkeitsuntersuchungen an Mauermçrteln (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2.2.7) – F1 • Verklebung von Plansteinen mittels 1-K PUKleber (Kurzbericht Abschn. 2.2.1) – F1 • Entwicklung eines rechnerischen Nachweisverfahrens zur wirtschaftlichen Bemessung von nichttragenden und ausfachenden Wnden aus Mauerwerk (Kurzbericht Abschn. 2.2.2) – F3.1 • Analyse der maßgebenden Einwirkungskombinationen zur rationellen Bemessung von unbewehrten Bauteilen im blichen Hochbau (Kurzbericht Abschn. 2.2.3) – F3.1 • Bemessungskonzept fr Mauerwerk unter Brandeinwirkung – Anpassung der Ausnutzungsfaktoren a2 bei Bemessung von Mauerwerk nach DIN 1053-100 in Verbindung mit DIN 4102-4 bzw. DIN 4102-22 (Kurzbericht Abschn. 2.2.4) – F3.1, FZ13 • Entwicklung eines exakten Tests fr Huminstoffe in Sanden (AiF) (Kurzbericht Abschn. 2.2.5) – F4.2, F22, FZ8 • Untersuchungen zur Reduzierung der Tragfhigkeit von Mauerwerk bei Schwchung des Querschnittes infolge von Aussparungen und Schlitzen (DIBt) (Kurzbericht Abschn. 2.2.6) – F5.1 • Tragverhalten historischer Bauwerke unter Erdbebenbelastung – Analyse – Ertchtigung – Sanierung – Wiederaufbau (Mauerwerk-Kalender 2002, G I, Abschn. 2. 2. 10) – F5.1, FZ1, F5.3, FX1 • Kritische Bewertung des semiprobabilistischen Bemessungs- und Sicherheitskonzeptes im Mauerwerksbau (Mauerwerk-Kalender 2002, G I, Abschn. 2. 2. 12) – F5.1 u. F5.3 • Eingefasstes Mauerwerk als Mçglichkeit zur Erhçhung der Tragfhigkeit von Aussteifungsscheiben (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 12) – F5.1 • Materialmodelle auf Grundlage der Schdigungsmechanik zur numerischen Simulation von Mauerwerk (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 14) – F5.1 • Schubtragfhigkeit von Mauerwerk aus Porenbeton-Plansteinen und -Planelementen (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 19) – F5.1, F7.1 • Konstruktive Maßnahmen zur Gewhrleistung der Erdbebensicherheit im Mauerwerksbau – Erweiterung fr die Erdbebenzonen 2 und 3
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775
(Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 15) – F5.1 Kollapsanalyse bei historischen Gebuden aus Mauerwerk (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 11) – F5.1 Beurteilung der Tragfhigkeit von geschosshohen Wnden aus Kalksandstein-Planelementen mit Kimmstein-Schichten (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 12) – F5.1 Maßnahmen zur Erdbebenertchtigung von historischem Mauerwerk (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 13) – F5.1 Sanierung von erdbebengeschdigtem historischen Lehmmauerwerk (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 14) – F5.1 Verbesserung des Erdbebensicherheit von Lehmmauerwerk (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 15) – F5.1 Bemessung von Kellermauerwerk nach dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept unter Ansatz des tatschlichen Verhaltens von Mauerwerk und Verfllung (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 26) – F5.1 u. FZ6 Computergesttzte Destruktion komplexer Tragwerke durch Sprengung; Teilprojekt 4: Numerische Simulation von Sprengvorgngen unter Bercksichtigung von Daten- und Modellunschrfe (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 16; 3. Fçrderperiode luft bis 02/09; Infos: http://www.sprengen.de.vu/) – F5.3 Unscharfe Prozess-Simulationsmodelle fr numerisches Tragwerksmonitoring (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 18; Vorhaben luft bis 10/08) – F5.3 Entwicklung eines Vorhersagekriteriums fr die Frostbestndigkeit von Ziegelmaterialien (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 15) – F6 Simulation der Frostbeanspruchung von Ziegelmaterialien (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 16) – F6 Kinetik der Phasenumwandlung von Salzen und resultierende Schdigung kapillarporçser Steinmaterialien (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 17) – F6 Modellierung, Software-Implementierung und experimentelle Verifikation des Feuchte- und Salztransportes, der Salzkristallisation und -schdigung in kapillar-porçsen Mauerwerksbaustoffen (Dr. -Ing. Gernod Deckelmann, Dr. -Ing. Rosa Maria Espinosa) – F6
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F Forschung
• Numerische und experimentelle Validierung der Modellierung von gekoppelten Wrme-, Feuchteund Stofftransportproblemen (Prof. Dr. -Ing. Lutz Franke, Dipl.-Ing. Daniela Bandow) – F6 • Auswirkungen der Carbonatisierung auf die Druckfestigkeit und die Verformungen von Porenbeton (Mauerwerk-Kalender 2005, G I, Abschn. 2. 2. 19) – F7.1 • Ergnzungsuntersuchungen zu den Auswirkungen der Carbonatisierung auf die Druckfestigkeit und die Verformungen von Porenbeton (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 18) – F7.1 • Dauerhaftigkeit von Porenbeton-Plansteinen unter realittsnahen Bedingungen (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 19) – F7.1 • Prfverfahren fr Mauerwerk – Bestimmung der Haftscherfestigkeit (Mauerwerk-Kalender 2006, F I, Abschn. 2. 2. 20) – F7.1 • Prognosemodell fr die Verwitterung von Sandstein bei kombinierter thermisch-hygrischer Beanspruchung (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 21) – F8.1 • Wnde aus unbewehrtem Mauerwerk unter gleichzeitig wirkender Scheiben- und Plattenbeanspruchung (Mauerwerk-Kalender 2002, G I, Abschn. 2. 2. 15) – F8.2 • Anwendung von dreidimensionalen Formfindungsalgorithmen fr rein druckbeanspruchbare rumliche Strukturen zur Beurteilung historischer Mauerwerkskonstruktionen (Mauerwerk-Kalender 2005, G I, Abschn. 2. 2. 20) – F8.2 • Ingenieurwissenschaftliche Untersuchungen an der Hauptkuppel und den Hauptpfeilern der Hagia Sophia in Istanbul (Mauerwerk-Kalender 2005, G I, Abschn. 2. 2. 21) – F8.2 • Historische Sicherungstechniken fr Mauerwerk – Entwicklung der Verfahren im 19. und 20. Jahrhundert (Mauerwerk-Kalender 2005, G I, Abschn. 2. 2. 22) – F8.2 • Erdbebentragverhalten zusammengesetzter Schubwandquerschnitte aus unbewehrtem Mauerwerk (Kurzbericht Abschn. 2.2.7) – F10.1 • Numerische Modellierung von Mauerwerk mit diskreten Elementen auf Basis experimenteller Methoden (Kurzbericht Abschn. 2.2.8) – F10.1, F10.4 • Befestigungen in Mauerwerk: Tragverhalten von Injektionsdbeln in Mauerwerk unter Querlasten (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 17) – F11.1
• Untersuchung und Reduzierung der Treibmineralschden an gipshaltigen Baudenkmalen (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 18) – F14, F15, F16 • Nachtrgliche Hohlraumdmmung des Außenmauerwerks – Anwendung und Dauerhaftigkeit (Kurzbericht Abschn. 2.2.9) – F15 • Experimentelle Untersuchungen zur Druckfestigkeit von Tuffsteinmauerwerk (Kurzbericht Abschn. 2. 2. 10) – F18.1 • Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur nachtrglichen çrtlichen Verstrkung gemauerter Tragwerke mit aufgeklebten Faserverbundwerkstoffen (Kurzbericht Abschn. 2. 2. 11) – F18.1 • Experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Oberflchenzugfestigkeit sprçder Materialien am Beispiel von Beton und Mauersteinen (Kurzbericht Abschn. 2. 2. 12) – F18.1 • Anwendung von Teilsicherheitsbeiwerten auf Bestandsbauten im Hochbau (Mauerwerk-Kalender 2008, F I, Abschn. 2. 2. 22) – F20 • Sensitivittsanalyse, Parameter- und Systemidentifikation an historischen Mauerwerkstrukturen mit Hilfe moderner Optimierungsverfahren (Mauerwerk-Kalender 2007, F I, Abschn. 2. 2. 24) – FZ7
2.2
Kurzberichte
2.2.1 Verklebung von Plansteinen mittels 1-K PU-Kleber Brameshuber, W.; Schmidt, U.; Graubohm, M. – F1 Mauerwerk ist blicherweise ein Verbundwerkstoff aus Mauersteinen und Mauermçrtel. Der Mauermçrtel in der Lagerfuge dient dabei i. W. zur kraftschlssigen Verbindung der Mauersteine. Derzeit bestehen berlegungen, alternativ zu den blicherweise in der Baupraxis eingesetzten mineralischen Mauermçrteln 1-komponentige Polyurethan-Kleber (PU-Schaum), wie man sie auch z. B. fr die Montage und das Ausschumen von Fenster- und Trrahmen seit lngerer Zeit im Bauwesen verwendet, fr die Herstellung von Mauerwerk einzusetzen. Diese Bauweise wird bereits vereinzelt im europischen Ausland angewendet. Umfassende Erkenntnisse ber die in Kontakt zu den Mauersteinen von den Mauermçrteln abweichenden Materialeigenschaften als Grundlage fr eine Anwendbarkeit in Deutschland liegen bislang nicht vor. Die im Rahmen dieses Forschungsprojektes durch-
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
gefhrten Untersuchungen sollen erste Erkenntnisse fr Mauerwerksysteme mit PU-Schaum hinsichtlich der grundlegenden Eigenschaften des Klebers und des Verbundes zwischen Mauerstein und Kleber unter verschiedenen praxisnahen Randbedingungen im Vergleich zu Mauermçrtel liefern. Zur Festlegung der Anwendungsrandbedingungen fr die Praxis und die weiteren Untersuchungen wurden in Voruntersuchungen zunchst am Kalksand-Referenzstein verschiedene mçgliche Einflsse – dies betrifft zunchst den Verarbeitungszeitpunkt und die aufzutragende Menge des PU-Klebers auf die Verarbeitbarkeit und Formbestndigkeit des PU-Klebers – untersucht. Es wurde ermittelt, innerhalb welcher Zeitspanne die Mauersteine auf dem aufgebrachten Kleber verlegbar sind und welchen Einfluss die Auftragsmenge sowie die Auftragsart sowohl auf die Formbestndigkeit des Klebers als auch auf die Verbundeigenschaften zwischen Mauerstein und Kleber haben. Anschließend wurde der Einfluss der Umgebungstemperatur bei der Verarbeitung und whrend der Erhrtung sowie des Feuchtegehaltes der Mauersteine auf die Verbundeigenschaften ber-
a)
777
prft. Hierzu fhrte man Haftscherversuche nach DIN 18555-5 durch. Es wurden drei verschiedene Temperaturstufen (5 C, 20 C, 35 C) bei Verwendung von trockenen und wassergesttigten Steinen untersucht. Dabei konnte ein deutlicher Einfluss der Steinfeuchte auf die Haftscherfestigkeit festgestellt werden. Der Einfluss der Umgebungstemperatur bei der Verarbeitung hat sich dagegen als vergleichsweise gering herausgestellt. In einer weiteren Bearbeitungsstufe war die Verformbarkeit in der Klebefuge zu untersuchen. Hierzu wurden Haftscherversuche ohne Auflast senkrecht zur Lagerfuge nach DIN EN 1052-3 mit Verformungsmessungen im Fugenbereich durchgefhrt. Verwendung fanden hierfr neben Kalksand-Referenzsteinen auch Planhochlochziegel. Um die Ergebnisse besser beurteilen zu kçnnen, wurden vergleichsweise Haftscherversuche mit beiden Steinarten in Kombination mit zwei verschiedenen Dnnbettmçrteln durchgefhrt. Es konnte gezeigt werden, dass die Scherverformungen in der PU-Fuge grundstzlich hçher sind als in der Dnnbettmçrtelfuge. Ferner hat sich in den Versuchen mit Planhochlochziegeln erwiesen, dass die mit PU-Schaum
b)
Bild 2.2.1-1. a) Herstellung der Haftscherprfkçrper nach DIN EN 1052-3 mit PU-Kleber; b) Prfung der Haftzugfestigkeit unter Temperatureinfluss
778
F Forschung
verklebten Verbundkçrper niedrigere Lasten aufnehmen konnten als die mit Dnnbettmçrtel hergestellten 3-Stein-Kçrper. Dies ist auf den strangweisen Auftrag des PU-Schaums zurckzufhren. Zur Beurteilung der Temperaturbestndigkeit der Klebeverbindung fhrte man in der dritten Bearbeitungsstufe Haftzugversuche an Kleinprfkçrpern durch. Dabei wurde die Haftzugfestigkeit des Klebers unter Laborbedingungen und anschließend in einer Klimakammer bei hçherer Temperaturbeanspruchung (50 C, 80 C) bestimmt. Die Untersuchungen zur Temperaturbestndigkeit haben ergeben, dass die Haftzugfestigkeit mit steigender Prftemperatur abnimmt. Ergnzend zu den bereits abgeschlossenen Versuchen werden weitere Untersuchungen zu den Festigkeits- und Verformungseigenschaften des Mauerwerks unter Druckbeanspruchung durchgefhrt. Vorgesehen sind hierfr zentrische Druckversuche an kleinen Mauerwerkprfkçrpern nach DIN EN 1052-1. Die Untersuchungen erfolgen an allen 4 Mauersteinarten – Mauerziegel, Kalksandsteine, Porenbetonsteine sowie Leichtbetonsteine –, jeweils an reprsentativen Mauersteinsorten sowohl mit PU-Kleber als auch vergleichsweise mit fr die jeweilige Steinart handelsblichen Dnnbettmçrteln.
Literatur [1] DIN 18555-5:1986-03: Prfung von Mçrteln mit mineralischen Bindemitteln, Festmçrtel, Bestimmung der Haftscherfestigkeit von Mauermçrteln. NABau im DIN, Berlin 1986. [2] DIN EN 1052-1:1998-12: Prfverfahren fr Mauerwerk, Teil 1: Bestimmung der Druckfestigkeit; Deutsche Fassung EN 1052-1:1998. NABau im DIN, Berlin 1998.
2.2.2 Entwicklung eines rechnerischen Nachweisverfahrens zur wirtschaftlichen Bemessung von nichttragenden und ausfachenden Wnden aus Mauerwerk Graubner, C.-A.; Richter, L. – F3.1 In den derzeit gltigen deutschen Mauerwerksnormen ist eine Bercksichtigung der Zugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge bei der Berechnung von biegebeanspruchten Wnden nicht gestattet. Dies bedeutet, dass zur Aufnahme von Biegebeanspruchungen immer eine Normaldruckkraft entsprechender Grçße erforderlich ist. Fr die
Bemessung von nichttragenden und ausfachenden Mauerwerkswnden, die per Definition ber keine Auflasten verfgen, macht diese Festlegung einen rechnerischen Nachweis der Biegetragfhigkeit unmçglich. Die Bemessung solcher Wnde erfolgt daher bis heute mithilfe von Tabellen, in denen die Tragfhigkeit anhand von Versuchen aus den 1980er-Jahren unter festgelegten Randbedingungen ermittelt wurde. Eine Anwendung dieser Bemessungstabellen gestaltet sich heute jedoch schwierig, da mit der Einfhrung von DIN 1055-4 [1] vernderte Windeinwirkungen zu bercksichtigen sind. Ebenfalls sind bei dem heute verwendeten Mauerwerk mit z. B. unvermçrtelten Stoßfugen die seinerzeit festgelegten Randbedingungen fr die Bemessungstabellen nicht immer eingehalten. Ein alternatives Nachweisformat fr derartige Wnde findet man selten in der Literatur und wenn, dann wird es durch die Bedingungen der DIN 1053-1 [2] ausgeschlossen. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass Mauerwerk ber eine, wenn auch geringe, Zugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge verfgt, wodurch ein allgemeingltiges Berechnungsverfahren zum wirtschaftlichen Nachweis von nichttragenden und ausfachenden Mauerwerkswnden – auch ohne Auflast – mçglich wird. Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht daher darin, auf der Grundlage einer fundierten Analyse der Tragfhigkeitsmechanismen und Materialeigenschaften ein Berechnungsmodell zur Ermittlung der Tragfhigkeit von nichttragenden Wnden zu entwickeln. Die verschiedenen Einwirkungen auf die Wnde, aber auch die unterschiedlichen Materialeigenschaften der Stein-Mçrtel-Kombinationen mssen Bercksichtigung finden, um somit zu einer hçheren Effektivitt bei der Ausfhrung und Flexibilitt bei der Planung von Wohngebuden aus Mauerwerk beizutragen. Der Grundgedanke basiert ebenfalls auf der Bruchlinientheorie, bei der die Rissschdigung in sog. Bruchlinien zusammengefasst wird, die dann als Drehachsen zwischen den einzelnen Plattenanteilen bzw. bei eingespannten Rndern wirken. Entgegen dem ideal-plastischen Materialverhalten im Stahlbetonbau muss im Mauerwerksbau das nur teilweise ausgeprgte plastische Verhalten bercksichtigt werden. Eine wesentliche Aufgabe ist daher, neben der Ermittlung der Querschnittstragfhigkeit das Nachbruchverhalten bzw. Entfestigungsverhalten zu erfassen. Im Hinblick auf das stark ausgeprgte orthotrope Verhalten von Mauerwerk muss eine getrennte Analyse fr eine Beanspruchung senkrecht und
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
parallel zur Lagerfuge erfolgen. Zustzlich muss aufgrund des zweiachsigen Lastabtrages in der Wand der Einfluss der Drillmomente sowie die Interaktion zwischen den Biegebeanspruchungen analysiert und durch geeignete mechanische Modelle beschrieben werden. Auf der Grundlage der Momenten-KrmmungsBeziehung von Mauerwerk mit einer Biegebeanspruchung senkrecht zur Lagerfuge konnte ein Berechnungsverfahren zur Erfassung des Tragverhaltens des gerissenen Querschnitts entwickelt werden. Die Beschreibung des nichtlinearen Tragverhaltens erfolgt mit einem Stab-FederModell, bei dem das nichtlineare Tragverhalten innerhalb der Risszone ber die Eigenschaften der Feder abgebildet und der ungerissene Bereich der Wand durch die elastischen Eigenschaften des Stabs beschrieben wird. Die Eigenschaften der Feder wurden ber die Momenten-Verdrehungs-Beziehung erfasst. Ausgehend von der Krmmung des gerissenen und des ungerissenen Querschnitts konnte der Verdrehwinkel durch die Integration der Krmmungen innerhalb der Prozesszone des Risses berechnet werden. In einem nchsten Schritt wurde das Tragverhalten bei einer Biegebeanspruchung parallel zur Lagerfuge eingehend analysiert. Aufgrund der Stoßfugen und der unterschiedlichen Materialeigenschaften von Stein und Mçrtel besitzt Mauerwerk ein orthotropes Verhalten. Zur Berechnung der Schnittgrçßen einer zweiachsig abtragenden Wand, aber auch zur Bestimmung der Krmmungen und Verdrehungen ist die Kenntnis der Steifigkeit parallel zu den Lagerfugen von besonderer Bedeutung. Fr eine unvermçrtelte Stoßfuge existieren bereits in der Literatur Approximationsgleichungen zur Bestimmung des Verhltnisses der Biegesteifigkeiten. Unter der Annahme einer nur Druckkraft bertragenden Stoßfuge wurden weiterfhrende Analysen auf der Grundlage einer Finiten-Elemente-Berechnung durchgefhrt. Hinsichtlich des Steifigkeitsverhltnisses konnte ein signifikanter Einfluss der Orthotropie des Steins festgestellt werden. Ein maßgebender Einfluss einer gerissenen Stoßfuge wurde fr großformatiges Mauerwerk festgestellt, das jedoch meistens mit unvermçrtelten Stoßfugen ausgefhrt wird. Grundstzlich musste eine Unterscheidung hinsichtlich der Bruchkriterien Steinzugversagen und Lagerfugenversagen getroffen werden. Das Lagerfugenversagen weist nicht nur eine auflastabhngige Biegetragfhigkeit auf, sondern konvergiert ebenfalls nach berschreitung der Querschnittstragfhigkeit gegen eine lastabhngige
779
Resttragfhigkeit. Sowohl fr die maximale Querschnittstragfhigkeit als auch fr die sich plastisch verhaltende Resttragfhigkeit konnte eine mathematische Beschreibung angegeben werden. Zur Abbildung des Entfestigungsverhaltens wurde ein exponentieller Ansatz unter Verwendung einer Bruchenergie gewhlt. Bei einem zweiachsigen Lastabtrag von Wnden aus Mauerwerk liegt eine mehraxiale Beanspruchung vor. Zur Erfassung der Tragfhigkeit des Mauerwerks definierte man daher auf der Grundlage der zuvor hergeleiteten Materialgesetze fr den einachsigen vertikalen bzw. horizontalen Lastabtrag Bruchbedingungen. Zustzlich wurde fr eine wirklichkeitsnahe Erfassung des Tragverhaltens das Entfestigungsverhalten unter Bercksichtigung der Bruchregime Steinzugversagen und Lagerfugenversagen fr die Biegeund Drillmomente der Platte erweitert. Die entwickelten Materialgesetze erlauben eine allgemeine Beschreibung des Tragverhaltens von Mauerwerk hinsichtlich der Querschnittstragfhigkeit und des Nachbruchverhaltens und bildeten die Grundlage fr die Ermittlung der Systemtragfhigkeit der Wand. Unter Verwendung des Stab-Feder-Modells wurde auf Basis der Finite-Elemente-Methode ein Berechnungsmodul entwickelt. Aufgrund der nichtlinearen Federn entsteht ebenfalls ein nichtlineares Gleichungssystem, das mit dem implementierten Newton-Raphson-Verfahren gelçst wurde. Zur Ermittlung der Systemtragfhigkeit wurde ein inkrementell-iteratives Vorgehen gewhlt. Die Last wird dabei schrittweise aufgebracht, wobei innerhalb des Inkrements das Iterationsverfahren zur Anwendung kommt. Anschließend erfolgte eine Verifizierung des Programms mit dokumentierten Versuchen aus der Literatur. Die nachgerechneten Versuche von Jger [3] zeigten eine sehr gute Abschtzung der Traglast von nichttragenden Wnden. Hingegen wurden die von Anstçtz [4] experimentell ermittelten Traglasten unterschtzt. Als Ursache konnte die „weiche“ Versuchseinrichtung identifiziert werden, wodurch zustzliche Lastumlagerungsmçglichkeiten aktiviert wurden. Im Sinne einer praxistauglichen Anwendung musste das Berechnungsverfahren dahingehend aufgearbeitet werden, dass ein einfaches Bemessungskonzept zur Verfgung steht. Im Vordergrund steht dabei die Abschtzung der Traglast der Wand unter gegebenen Randbedingungen, ohne eine aufwendige nichtlineare FE-Berechnung durchfhren zu mssen. In Anlehnung an den bereits eingefhrten bezogenen Traglastfak-
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F Forschung
Bild 2.2.2-1. Bezogener Traglastfaktor fr verschiedene Verhltnisse mt der Biegezugfestigkeit fr eine umlaufend gelenkig gelagerte Wand
tor YW kann der Bemessungswert der aufnehmbaren Last nach folgender Gleichung ermittelt werden: t2 ftk2 Uw qEd qRd mit qRd ¼ Aw g M
ein praxistauglicher Bemessungsvorschlag auf der Grundlage der Biegezugfestigkeiten senkrecht und parallel zur Lagerfuge vorgestellt.
Der Nachweis erfolgt nicht auf Basis der Schnittgrçßen, sondern ber die Bemessungswerte der einwirkenden und der aufnehmbaren Last t unter Bercksichtigung von nichtlinearen Effekten und beinhaltet die Ermittlung der Schnittgrçßen. Der Traglastfaktor wurde mit festgelegten Materialund Systemparametern fr einen ausgewhlten Lagerungstyp anhand einer Parameterstudie bestimmt. Zustzlich erfolgte eine Auswertung fr nichttragende Innenwnde analog zu den Tabellen von Kirtschig und Anstçtz [5], in denen in Abhngigkeit des Einbaubereichs und der Wanddicke bzw. -hçhe die Grenzlngen vertafelt wurden. In Bild 2.2.2-1 ist der Traglastfaktor fr die umlaufend gelenkig gelagerte Ausfachungswand fr verschiedene Verhltnisse der Biegezugfestigkeiten exemplarisch ausgewertet. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass neue Materialgesetze zur Beschreibung des Tragverhaltens von Mauerwerk entwickelt und in einem nichtlinearen Berechnungsmodell umgesetzt werden konnten. Entsprechend der Zielsetzung des Forschungsvorhabens wird fr die ausfachenden Wnde und fr die nichttragenden Innenwnde
[1] DIN 1055-4:2005-03: Einwirkungen auf Tragwerke, Teil 4: Windlasten. Berichtigung 1:2006-03. NABau im DIN, Berlin 2005, 2006.
Literatur
[2] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausfhrung. NABau im DIN, Berlin 1996. [3] Jger, W.: Bemessung von drei- oder vierseitig gehaltenen, flchenbelasteten Mauerwerkswnden. In: Mauerwerk-Kalender 32 (2007), S. 273–328. Hrsg. W. Jger. Ernst & Sohn, Berlin. [4] Anstçtz, W.: Zur Ermittlung der Biegetragfhigkeit von Kalksandstein-Planmauerwerk. Mitteilungen des Instituts fr Baustoffkunde und Materialprfung der Universitt Hannover, Heft 61, Hannover 1990. [5] Kirtschig, K.; Anstçtz, W.: Tragfhigkeit von leichten Trennwnden (nichttragende innere Trennwnde) in Massivbauweise. Forschungsbericht aus dem Institut fr Baustoffkunde und Materialprfung der Technischen Universitt Hannover, Nr. F 1973, Hannover 1984.
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
2.2.3 Analyse der maßgebenden Einwirkungskombinationen zur rationellen Bemessung von unbewehrten Bauteilen im blichen Hochbau Graubner, C.-A.; Brehm, E. – F3.1
Inhalt und Ziel Mit Einfhrung des Teilsicherheitskonzepts werden die bei der Bemessung von Tragwerken zu bercksichtigenden Sicherheitsbeiwerte auf die Einwirkungsseite und den Tragwiderstand verteilt, wobei hinsichtlich der anzusetzenden Teilsicherheitsbeiwerte zwischen stndigen und vernderlichen Einwirkungen unterschieden werden muss. Dies fhrt bei der Analyse von grçßeren Tragsystemen und rahmenartigen Bauteilen – aufgrund der nichtlinearen Momenten-Normalkraft Interaktion – zu einer Vielzahl von zu unter-
LF1
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Bild 2.2.3-1. Beispiel fr ein vereinfachtes statisches System und Mindestanzahl an Einwirkungskombinationen zur Berechnung einer Mauerwerksaußenwand nach DIN 1053-100 [1]. Tabelle: Mindestanzahl der zu untersuchenden Einwirkungskombinationen ohne Bercksichtigung von Kombinationsbeiwerten y gemß DIN 1055-100 [2]
781
suchenden Einwirkungskombinationen fr den Nachweis im Grenzzustand der Tragfhigkeit (Bild 2.2.3-1). Die Anzahl der Kombinationen steigt dabei mit der Anzahl der vorhandenen Einwirkungen berproportional an, insbesondere dann, wenn zustzlich eine gnstige und eine ungnstige Wirkung einzelner Einwirkungen mçglich ist. Außerdem ist zu beachten, dass fr verschiedene Nachweisstellen eines Bauteils unterschiedliche Einwirkungskombinationen maßgebend werden kçnnen. Ein typisches Beispiel fr die geschilderte Problematik im Wohnungsbau stellt die Bemessung von unbewehrten Mauerwerksdruckgliedern nach DIN 1053-100 [1] dar. Dabei sind bei Anwendung des genaueren Berechnungsverfahrens die Bemessungsschnittgrçßen an einem Rahmensystem zu berechnen und ein Tragsicherheitsnachweis am Wandkopf, Wandfuß und in Wandmitte erforderlich. Selbst wenn man – wie im blichen Hochbau gestattet – auf eine Bercksichtigung unterschiedlicher Teilsicherheitsbeiwerte fr das Eigengewicht und die vernderlichen Einwirkungen verzichtet, ergibt sich immer noch eine große Anzahl von theoretisch mçglichen Einwirkungskombinationen, die bei der Bemessung an der jeweiligen Nachweisstelle zu bercksichtigen sind. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Anzahl der theoretisch mçglichen Einwirkungskombinationen fr praxisbliche Flle wissenschaftlich zu analysieren und hinsichtlich ihrer Bemessungsrelevanz zu clustern, um die bemessungsmaßgebenden Kombinationen deutlich zu reduzieren. Dadurch wird ein Beitrag zur Rationalisierung und Kostensenkung in der Planung geleistet und die bersichtlichkeit bei der Berechnung erhçht, was auch zu einer Verringerung der Fehlerwahrscheinlichkeit fhrt.
Vorgehensweise Im ersten Schritt mssen die zu untersuchenden Einwirkungskombinationen definiert werden. Die anzuwendenden Teilsicherheits- und Kombinationsfaktoren sind in DIN 1055-100 [2] geregelt. Da die Kombinationsfaktoren von der Art der vernderlichen Last abhngen, mssen zuerst die Lastarten (Wind-, Schnee-, Nutzlast) festgelegt werden. Weil die Anzahl der beim Nachweis einer Mauerwerkswand zu bercksichtigenden Parameter sehr groß ist, muss eine Formulierung der Problematik gefunden werden, die auf mçglichst wenigen Eingangsparametern beruht. Diese mssen zudem in jeder Einwirkungskombination
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F Forschung
Bild 2.2.3-2. Bezogene Ausnutzungsgrade nR in Abhngigkeit des bezogenen charakteristischen Moments mg,k aus Eigenlast und fr ein Sttzweitenverhltnis l1/l2 = 1,5 im obersten Geschoss am Wandkopf einer Innenwand
gleich sein, damit ein Vergleich der Kombinationen untereinander mçglich ist. Im zweiten Schritt wird eine entsprechende Formulierung hergeleitet. Anschließend wird eine ausgedehnte Parameterstudie durchgefhrt, um Potenzial zur Einschrnkung der Anzahl der zu untersuchenden Einwirkungskombinationen aufzuzeigen. Hierbei muss zwischen den verschiedenen Nachweisstellen der Innen- und Außenwand unterschieden werden. Der letzte Schritt umfasst die Herleitung eines Konzepts, mit dessen Hilfe eine Mçglichkeit zur einfachen Bestimmung der maßgebenden Einwirkungskombination gegeben werden soll. Bei der Herleitung werden die Ergebnisse aus der Parameterstudie als Grundlage verwendet.
Aktueller Stand Die Formulierung der Parameterstudie anhand weniger charakteristischer Grçßen ermçglicht einen Vergleich der einzelnen Einwirkungskombinationen. Es konnten fr alle Einwirkungskombinationen und Nachweisstellen dieselben Parameter herangezogen werden. Letztendlich gelang es in der Parameterstudie, das deutliche Potenzial zur Reduzierung der Anzahl zu untersuchender Einwirkungskombinationen aufzuzeigen. An jeder der untersuchten Nachweisstellen konnte die Anzahl stark reduziert werden. Prinzipiell wurden drei Typen von Einwirkungskombinationen maßgebend. Diese reprsentieren die Lastflle Nmax, Nmin und einen bergangsbereich, der in vielen Fllen stark aus-
geprgt war, wie es in Bild 2.2.3-2 exemplarisch dargestellt ist. Momentan wird das analytische Verfahren zur Bestimmung der maßgebenden Einwirkungskombination erarbeitet.
Literatur [1] 1053-100:2007-09: Mauerwerk, Teil 100: Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts. NABau im DIN, Berlin 2007. [2] DIN 1055-100:2001-03: Einwirkungen auf Tragwerke, Teil 100: Grundlagen der Tragwerksplanung – Sicherheitskonzept und Bemessungsregeln. NABau im DIN, Berlin 2001.
2.2.4 Bemessungskonzept fr Mauerwerk unter Brandeinwirkung – Anpassung der Ausnutzungsfaktoren a2 bei Bemessung von Mauerwerk nach DIN 1053-100 in Verbindung mit DIN 4102-4 [1] bzw. DIN 4102-22 [2] Graubner, C.-A.; Brehm, E. – F3.1 Hahn, C.; Jochims, G. – FZ13 Nach derzeit gltiger Normungssituation erfolgt die Bemessung von Mauerwerk unter Brandeinwirkung im Regelfall unter Verwendung von Tabellenwerken nach DIN 4102-4:1994-03 [1]. Darin sind fr tragende Mauerwerkswnde tabellarisch erforderliche Mindestwanddicken in Ab-
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
hngigkeit der Steinart, der angestrebten Feuerwiderstandsklasse und des Ausnutzungsfaktors a2 der Wnde angegeben. Dieser Ausnutzungsfaktor (a2 = vorh s / zul s) bezieht sich auf die rechnerische Tragfhigkeit, die mit dem vereinfachten Verfahren nach DIN 1053-1:1996-11 [3] ermittelt wird. Im Gegensatz zum vereinfachten Verfahren nach DIN 1053-1 ermçglichen das genauere Verfahren nach DIN 1053-1 sowie die Berechnungsverfahren nach DIN 1053-100 [4] die Ausnutzung zum Teil deutlich grçßerer Tragfhigkeiten und damit wirtschaftlichere Konstruktionen. Diese Potenziale kçnnen momentan jedoch lediglich fr die kalte Bemessung genutzt werden. Ist eine Einstufung in eine bestimmte Feuerwiderstandsklasse erforderlich, ist der Ausnutzungsfaktor jedoch auf Grundlage des vereinfachten Verfahrens nach DIN 1053-1 zu bestimmen und damit die Ausnutzung der hçheren Tragfhigkeiten derzeit nicht mçglich. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Definition von Ausnutzungsfaktoren a2 bezogen auf die Tragfhigkeiten nach DIN 1053-100, die das Potenzial der grçßeren Tragfhigkeiten nach DIN 1053-100 auch unter Brandeinwirkung ausschçpfen. Dazu sollen die umfangreich vorliegenden Ergebnisse von Brandversuchen gezielt auf mçgliche Reserven hin analysiert und hieraus verbesserte Ausnutzungsfaktoren a2 entwickelt werden. Dabei sind auch die im Brandfall zu bercksichtigenden Einwirkungskombinationen und das notwendige Zuverlssigkeitsniveau im Versagensfall zu betrachten. Gleichzeitig soll mit den Untersuchungen zielgerichtet festgestellt werden, bei welchen Stein-Mçrtel-Kombinationen zustzliche Brandversuche notwendig sind, um das Tragfhigkeitspotenzial vollstndig auszuschçpfen. Aktuell findet eine gezielte Analyse der gesammelten Versuchsdaten statt mit dem Ziel, eventuell vorhandenes Potenzial zur Optimierung der Wirtschaftlichkeit aufzudecken. Das Projekt wird gemeinsam mit der Fa. HAHN Consult, Braunschweig/Hamburg durchgefhrt.
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dungsnorm zu DIN 4102-4 auf der Bemessungsbasis von Teilsicherheitsbeiwerten. NABau im DIN, Berlin 2004. [3] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausfhrung. NABau im DIN, Berlin 1996. [4] DIN 1053-100:2007-09: Mauerwerk, Teil 100: Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts. NABau im DIN, Berlin 2007.
2.2.5 Entwicklung eines exakten Tests fr Huminstoffe in Sanden (AiF) Middendorf, B. – F4.2; Niemeyer, J. – F22; Eden, W. – FZ8 Bei der Fertigung von Kalksandsteinen ergeben sich immer wieder spezielle Aufgabenstellungen bei der Verwendung von humusbefrachteten Sanden. Der derzeitige Schnelltest nach POST (Beurteilung ber eine Farbabstufung eines Natronlaugeauszugs) zur Bestimmung des Huminstoffgehalts von Sanden ist wegen zu geringer Aussagekraft noch zu ungenau (Bild 2.2.5-1). Zum einen kann ein merklicher Huminstoffgehalt vorliegen, der nicht erkannt wird. Zum anderen kann eine dunkle Frbung der entstandenen Lçsung vorliegen, ohne dass es zu Schden kommen muss (harmlose Huminstoffe). Regional sind huminstoffhaltige Sande unterschiedlich verteilt. Noch fehlt ein genaueres Prfverfahren zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der Huminstoffbefrachtung von Sanden. Huminstoffe sind im Sinne einer exakten chemischen Analyse sehr uneinheitlich, sie bilden jedoch eine eigene
Literatur [1] DIN 4102-4:1994-03: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile. NABau im DIN, Berlin 1994. [2] DIN 4102-22:2004-11: Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, Teil 22: Anwen-
Bild 2.2.5-1. Der altbekannte NaOH-Test liefert keine ausreichend genauen Ergebnisse.
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Stoffgruppe, sodass eine gruppierende Analyse grundstzlich mçglich erscheint. Eine chemische Differenzierung und Zuordnung zu Eigenschaften ist sinnvoll. Auf den KS-Meisterseminaren wurde der Vorschlag gemacht, zu diesem Problemkreis ein Forschungsvorhaben durchzufhren. Nun wird ein aussagekrftiger, kostengnstiger und praktikabler Schnelltest fr die KS-Werke entwickelt.
Messmethoden zur Charakterisierung von Huminstoffen sind in der Erprobung: • • • •
Spektralphotometrie UV–Vis (Bild 2.2.5-2), Particle-Charge-Detektor, Photonen-Korrelations-Spektrometrie, Rçntgenabsorptions-Spektrometrie (C 1s-NEXAFS in Reflektion, s. Bild 2.2.5-3), • Infrarot-Spektroskopie (FTIR).
Bild 2.2.5-2. Mithilfe der Spektralphotometrie kçnnen Aussagen ber das Verhalten von Huminstoffen gemacht werden.
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Bild 2.2.5-3. Die Rçntgenabsorptions-Spektrometrie liefert Aussagen ber die Struktur von Huminstoffen
2.2.6 Untersuchungen zur Reduzierung der Tragfhigkeit von Mauerwerk bei Schwchung des Querschnitts infolge von Aussparungen und Schlitzen (DIBt) Jger, W.; Reichel, S. – F5.1 Wenn im Mauerwerk Schlitze oder Aussparungen geplant sind, die nicht durch die Vorgaben aus Tabelle 10 in DIN 1053-1:1996-11 erfasst werden, ist ein rechnerischer Nachweis notwendig. Allerdings gibt die Norm keine Auskunft dazu, in welcher Weise der Ingenieur die Querschnittsschwchung bei einer Bemessung zu bercksichtigen hat. Im Allgemeinen wird das geplante Mauerwerk dann so abgendert, dass es den Bedingungen der Tabelle 10 wieder entspricht. Eine Absicherung der normativen Vorgaben ist daher besonders wichtig. Horizontale Schlitze unterhalb von Deckenauflagern sind z. B. nach DIN 1053-1:1996-11, Tabelle 10 ohne einen gesonderten Nachweis zulssig, wenn die dort angegebenen Randbedingungen eingehalten sind. Dabei wird zwar ober- und unterhalb der Decke ein zulssiger Bereich zur Anordnung der Schlitze von 0,4 m vorgegeben – ein Mindestabstand zum Deckenauflager wird jedoch nicht gefordert. Bei einer Randbelastung durch die aufliegenden Decken, insbesondere bei teilaufliegenden Decken oder großen Durchbiegungen, kommt es im geschlitzten Stein durch die Lastkonzentration
zu einem konsolenhnlichen Lastabtrag und es kçnnen erhebliche Spannungsspitzen entstehen. Die auftretenden Querzugkrfte mssen dabei durch die Zugfestigkeit der Steine abgedeckt werden und kçnnen diese ggf. bersteigen. Fr vertikale Schlitze und Aussparungen werden in der Norm keinerlei Angaben zur Lage in der Wand gemacht. Lediglich ein Mindestabstand von ffnungen wird vorgegeben. Bei Wnden mit zweiaxialem Lastabtrag kann es dadurch neben der Verringerung der Biegesteifigkeit in horizontaler Richtung auch zu einer deutlichen Vergrçßerung der Randspannungen im Bereich der Schlitze kommen. Dieser Aspekt verdient besonders bei Kellerwnden, bei denen in Zukunft ein verschrfter Nachweis infolge Erddrucks zu fhren ist, grçßere Aufmerksamkeit. Neben einer analytischen Betrachtung soll eine experimentelle Untersuchung an verschiedenen Mauersteinarten Aufschluss ber den Einfluss von Schlitzen in Auflagernhe bringen. Eine Sonderstellung in den Untersuchungen nimmt dabei Mauerwerk mit horizontal orientierten Hohlrumen (Hochlochsteine und Hohlblocksteine) ein, bei dem die Außenstege teilweise berproportional am Lastabtrag beteiligt sind. Die progressive Verringerung der Nettoquerschnittsflche aufgrund von Schlitzen oder Aussparungen ist fr die Tragwirkung dieser Steine von großer Bedeutung. Bei einer festgelegten Schlitztiefe und Lastexzentrizitt soll der Abstand des Schlitzes zur Lasteinleitungsstelle variiert werden. Als Referenzversuche sind Probekçrper ohne Schlitz mit bzw.
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F Forschung
ohne Lastexzentrizitt vorgesehen. Anhand der Ergebnisse soll festgestellt werden, ob ein gesonderter Nachweis fr in der Nhe von Lasteinleitungsstellen geschlitztes Mauerwerk erforderlich ist, oder ob eine Begrenzung der Lage des Schlitzes ausreichend ist. Die Ergebnisse aus analytischen Betrachtungen und experimentellen Untersuchungen sollen dann mittels einer numerischen Parameterstudie mit aktuellen FEM-Programmen – welche eine detaillierte und umfangreiche Untersuchung der inneren Spannungszustnde erlauben – untermauert und ergnzt werden. Durch Vergleichsrechnungen soll der Einfluss von Schlitzen bzw. Aussparungen auf das statische System von Wnden, fr die in der Nachweisfhrung eine vierseitige Halterung angenommen wurde, ermittelt werden. Daraus sollen Aussagen ber die Zulssigkeit eines mehraxialen Lastabtrags beim Nachweis von geschlitzten Wnden, bzw. Grenzwerte fr die Geometrie und Lage abgeleitet werden. Ein weiterer Aspekt ist die sicherheitstheoretische Behandlung von nachtrglich hergestellten Schlitzen und Aussparungen. Da whrend der Nutzungsphase eines Gebudes hergestellte Schlitze die Tragfhigkeit erheblich beeinflussen kçnnen, sind diese durch eine entsprechende Sicherheit zu bercksichtigen. Hierfr ist es notwendig, den Einfluss zu quantifizieren und in Bezug zur Ereigniswahrscheinlichkeit zu setzen. Dafr sollen die Untersuchungen auch auf Varianten außerhalb der normativ geregelten Schlitze ausgeweitet werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Einfluss von Aussparungen und Schlitzen auf die genannten Beanspruchungen fr das Mauerwerk zu untersuchen sowie Vorgaben zur Herstellung von Mauerwerk vorzuschlagen und mit Fakten zu hinterlegen. Gegebenenfalls ist daraus abschließend ein zustzlicher Nachweis fr das Deckenauflager zu entwickeln.
2.2.7 Erdbebentragverhalten zusammengesetzter Schubwandquerschnitte aus unbewehrtem Mauerwerk Zilch, K.; Grabowski, S.; Scheufler, W. – F10.1 Bei den Erdbebennachweisen unbewehrter Mauerwerksbauten ist in der Regel der Schubnachweis im untersten Geschoss maßgebend. Dabei werden im Verband hergestellte Tragwnde fr Schubbeanspruchung bei der Bemessung meist nicht als zusammenwirkende Querschnitte betrachtet. Dadurch ergeben sich erheblich grçßere
rechnerische Schubspannungen als tatschlich vorhanden, was im Zuge der Nachweisfhrung zu unwirtschaftlichen Ergebnissen fhrt. Im Rahmen dieses vom Bundesamt fr Bauwesen und Raumordnung untersttzen Projekts wurden mehrere Wandsysteme in Form von zusammengesetzten Querschnitten experimentell und numerisch untersucht. Neben T-fçrmigen Wandgrundrissen wurden auch gerade Wnde als Referenzsystem geprft. Der Ansatz mitwirkender Querschnittsanteile bei zusammengesetzten Wandabschnitten ist nach DIN 1053-1 [1] stark eingeschrnkt. Fr großformatige Planelemente darf zulassungsbedingt keinerlei Mitwirkung zusammengesetzter Querschnitte bei Schubbeanspruchung angesetzt werden. Hier stellt sich die besondere Problematik des geometrischen Verhltnisses von berbindemaß zu Steinbreite und Steinhçhe. Jedoch lassen insbesondere partiell klaffende oder schwach berdrckte Querschnittteile ein signifikant duktiles Verhalten unter Schubbeanspruchung erwarten. Einen weiteren Ansatzpunkt stellt die moderne Stumpfstoßtechnik dar, bei der eine zugfeste Verbindung von Flansch und Steg ber in die Lagerfuge eingelegte Stahllaschen erfolgt. In der derzeit gltigen Bemessungsnorm werden Wnde, die mit dieser Technik hergestellt werden, nicht als zusammenwirkender Querschnitt betrachtet. Fr die experimentellen Untersuchungen wurden statisch-zyklische und pseudodynamische Versuche an geschosshohen Wnden durchgefhrt. Es zeigte sich, dass neben einer Erhçhung der Tragfhigkeit auch ein deutlich verbessertes Verhalten unter zyklischer Belastung resultiert. Im Bereich der Steifigkeitsreduktion – wichtig fr die Belastung unter dynamischen Lasten – war ein signifikanter Einfluss der Querwand erkennbar. Gleiches kann in Bezug auf die hysteretische Dmpfung festgestellt werden. Es ist vorgesehen, die Forschungsergebnisse als Grundlage fr eine bessere Beschreibung des Schubtragverhaltens zusammengesetzter Schubwandquerschnitte aus unbewehrtem Mauerwerk unter Erdbebenbelastung sowie allgemein unter Schubbeanspruchung heranzuziehen. Ein vollstndiger Bericht ber die experimentellen Untersuchungen und die Ergebnisse ist fr die nchste Ausgabe des Mauerwerk-Kalenders vorgesehen.
Literatur [1] DIN 1053-1:1996-11: Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausfhrung. NABau im DIN, Berlin 1996.
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
787
2.2.8 Numerische Modellierung von Mauerwerk mit diskreten Elementen auf Basis experimenteller Methoden
2.2.9 Nachtrgliche Hohlraumdmmung des Außenmauerwerks – Anwendung und Dauerhaftigkeit
Zilch, K.; Scheufler, W. – F10.1; Bletzinger, K.-U.; Jordan, J. – F10.4
Wigger, H.; Grotlschen, K. – F15
Das laufende von der DFG untersttzte Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung neuer Anstze zur Beschreibung der mechanischen Gesetze und der numerischen Modellbildung von Mauerwerk auf Basis experimenteller Versuchsergebnisse ab. Anstelle der bisherigen Formulierungen, bei denen die Materialgesetze der numerische Berechnungen auf den Eigenschaften der Einzelbaustoffe (Stein und Mçrtel) basierten, wird im Rahmen dieses Projekts versucht, die Gesetzmßigkeiten direkt am Gesamtbauteil „Mauerwerkswand“ (bzw. einem reprsentativen Ausschnitt davon) zu erfassen. Die experimentellen Untersuchungen und die daraus abgeleiteten mechanischen bzw. numerischen Modelle erfolgen deshalb direkt an konkret ausgewhlten Ausschnitten des Gesamtbauteils und nicht wie bisher an den Einzelbaustoffen. Der Vorteil dieser Betrachtungsweise liegt dabei zum einen in der exakten Erfassung der Interaktion der beiden Baustoffkomponenten fr die Entwicklung eines verbesserten mechanischen Modells, und zum anderen in der genauen bereinstimmung des numerischen Abbilds mit den experimentell untersuchten Prfkçrpern. Fehler in numerischen Berechnungen, die aus der Diskretisierung und einer unzureichenden Kenntnis des Verbundverhaltens der beiden Einzelkomponenten Stein und Mçrtel resultieren, treten bei dieser Vorgehensweise nicht mehr auf. Das Ziel dieses mehrjhrigen Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines robusten Diskretisierungsverfahrens zur rechnerischen Modellierung von Tragwerken aus Mauerwerk. Dabei sollen die charakteristischen Eigenschaften der Mauerwerksbauweise und deren Auswirkungen auf das Tragverhalten von Wandbauteilen entsprechend dem im Versuch beobachteten Verhalten numerisch abgebildet werden kçnnen. Durch die Kooperation der Fachgebiete und den Wissensaustausch zwischen dem Lehrstuhl fr Statik (mit seinem Forschungsschwerpunkt im Bereich der numerischen Modellbildung) und dem Lehrstuhl fr Massivbau (mit dem Schwerpunkt der experimentellen Forschung und Strukturanalyse) ist es mçglich, dieses Forschungsprojekt mit seinen beiden Einzelschwerpunkten optimal zu bearbeiten.
Einfhrung Wachsendes Umweltbewusstsein und steigende Energiepreise fhren zur verstrkten Nachfrage nach Energieeinsparmçglichkeiten. Nur ca. 10 % des heutigen Gebudebestandes wurden nach der Energiekrise der 1970er-Jahre erstellt und gengen somit der 2. Wrmeschutzverordnung von 1982. Etwa 20 bis 25 % der Energieverluste gehen bei Altgebuden durch die Außenwnde verloren. Hier bietet sich die Mçglichkeit einer nachtrglichen Wrmedmmung an. Forschungsziel Ziel ist die Erstellung eines Leitfadens mit Anweisungen und Empfehlungen von Voruntersuchungen am Gebude, vorbereitenden Maßnahmen sowie Ausfhrung und Qualittssicherung einer nachtrglichen Hohlraumdmmung. Der Leitfaden soll Arbeitsgrundlage fr Energieberater, Architekten, Ingenieure sowie Ausfhrende werden, um das Auftreten von Schadensfllen zu vermeiden. Gebudeuntersuchungen An ausgewhlten Bauwerken werden Untersuchungen vorgenommen. Bei der nachtrglichen Hohlraumdmmung liegt der Schwerpunkt auf dem Vorher-Nachher-Vergleich. Des Weiteren werden Schadensflle nher betrachtet, die mit einer nachtrglichen Dmmmaßnahme in Verbindung gebracht werden, um daraus Erkenntnisse zu gewinnen. Zu dieser Datenerfassung gehçren folgende Punkte: – Bauwerksinspektion mit Zustands- und Schadenserfassung und – Ermittlung von Materialdaten durch Probenentnahme und Laboranalyse. Das Vorhaben wird gefçrdert durch agip – Arbeitsgruppe Innovative Projekte beim Ministerium fr Wissenschaft und Kultur des Landes Niedersachsen und untersttzt durch Kooperationsund Beratungspartner aus der regionalen Wirtschaft.
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2. 2. 10 Experimentelle Untersuchungen zur Druckfestigkeit von Tuffsteinmauerwerk Seim, W.; Huster, U.; Rçmer, W. – F18.1 Zur Absicherung und als Grundlage statisch-konstruktiver Nachweise, die im Zusammenhang mit der Sanierung des Herkulesbauwerks in Kassel erforderlich sind, werden an der Universitt Kassel insgesamt 18 Versuche an Prfkçrpern aus Tuffsteinmauerwerk durchgefhrt. Mit jeweils drei Steinreihen lehnen sich die Prfkçrper hinsichtlich ihrer Geometrie an die Rilem-Vorgaben an. Fr die Prfkçrper wurde eine Grçße von 0,6 m · 0,2 m · 0,75 m gewhlt. Variiert werden Mçrtelqualitt, Feuchtegehalt der Steine sowie Herkunft der Steine. Es stehen Steine aus drei Steinbrchen fr die Versuche zur Verfgung. Begleitende Untersuchungen befassen sich mit der Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten und mit der Kalibrierung einer Mikrowellensonde zur Feuchtebestimmung. Druckfestigkeit, zentrische Zugfestigkeit sowie statischer und dynamischer Elastizittsmodul der Steine werden an Bohrkernen bestimmt; fr die speziell entwickelten Mçrtel ist die Ermittlung von Biegezug- und Druckfestigkeit an Prismen geplant. Die Untersuchungen finanziert das Hessische Baumanagement. Die Versuchsplanung wurde gemeinsam mit dem Tragwerksplaner (HAZ Ingenieure, Kassel) ausgearbeitet und frhzeitig mit dem Prfingenieur (Prof. Jger, Dresden) abgestimmt.
2. 2. 11 Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur nachtrglichen çrtlichen Verstrkung gemauerter Tragwerke mit aufgeklebten Faserverbundwerkstoffen Seim, W.; Pfeiffer, U. – F18.1 Die Notwendigkeit zur nachtrglichen Erhçhung oder Sicherung der Tragfhigkeit gemauerter Konstruktionen ergibt sich immer dann, wenn sich durch Eingriffe die Grçße oder Art der Beanspruchung ndern oder wenn Risse bereits auf eine berlastung im Ist-Zustand hindeuten: Dies gilt gleichermaßen fr ebene Wandscheiben als auch fr komplexe gewçlbte Strukturen. In der Praxis haben sich in den vergangenen Jahrzehnten vorgespannte Stahlanker zur Korrektur des Lastflusses und bewehrte Spritzbetonschichten zur flchigen Verstrkung bewhrt. Beide Technologien sind sehr aufwendig und stellen
einen erheblichen Eingriff in die Bausubstanz dar. Dagegen lassen sich faserverstrkte Kunststoffe schnell und einfach auf das Mauerwerk aufkleben. Aus diesem Grund wurden in den vergangenen Jahren bereits verschiedene experimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten von gemauerten Wandscheiben, die mit nachtrglich aufgeklebten kohlenstoff- oder glasfaserverstrkten Kunststoffen verstrkt worden waren, durchgefhrt [1–3]. Allerdings beschrnkt sich ihre Anwendung in diesem Bereich bisher vorwiegend auf flchige Verstrkungen schubbeanspruchter Wnde. Faserverbundwerkstoffe kçnnen jedoch auch sehr effektiv fr çrtliche Verstrkungsmaßnahmen eingesetzt werden, wie sie z. B. bei nachtrglichen Durchbrchen in Mauerwerkswnden [4, 5] oder bei einer Sicherung geschdigter Bauteile erforderlich sind. Das Tragverhalten dieser nachtrglich verstrkten Bauteile wird vor allem von der Verbundtragfhigkeit der Klebverbindung bestimmt. Zum Verbundverhalten zwischen Faserverbundwerkstoff und Mauerwerk liegen bisher keine abgesicherten Erkenntnisse vor. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden die mechanischen Grundlagen fr die Bemessung von nachtrglichen Verstrkungen mit Faserverbundwerkstoffen aufgearbeitet, Konstruktionen erarbeitet und fr die Anwendung in der Praxis aufbereitet. Hierzu gilt es Fragen der Strukturmechanik als auch der Bruchmechanik zu klren. Grundstzlich kann das Tragwerksverhalten mittels dreier Modellierungsstufen erfasst werden: Dem Tragverhalten der Gesamtstruktur, der Einleitung und Umleitung von Krften in den Knotenbereichen sowie dem Verbundverhalten zwischen Verbundwerkstoff und Mauerstein. Der Lastabtrag von Scheibentragwerken kann mit streben- und fcherartigen Spannungsfeldern abgebildet werden. Fr die Einleitung und Umlenkung von Krften aus dem Verbundwerkstoff in die Wandscheibe gilt es, den Besonderheiten des Mauerwerks Rechnung zu tragen. Fr die Verbundcharakteristik zwischen Faserverbundwerkstoff und Mauerstein kann auf den Ansatz des verschieblichen Verbundes zurckgegriffen werden. Abgesichert wird das Verbundmodell durch Endverankerungsuntersuchungen an Kleinkçrpern. Zur Sicherstellung einer breiten Datenbasis werden Kalksandsteine und Mauerziegel unterschiedlicher Druckfestigkeitsklassen, aber auch Sandsteine in die Untersuchungen mit einbezogen. Es werden zwei Epoxidharzklebstoffe unterschiedlicher Viskositt sowie Glas-, Aramid- und Kohlenstofffasergelege verwendet [6]. Zur Verifizierung der Knotenmodelle werden Verbund-
I bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
versuche an Wandknoten durchgefhrt, wobei neben den Gelegegeometrien auch die Gelegedicken variiert werden. Die abschließende Beurteilung des Berechnungsmodells erfolgt an vier geschosshohen und statisch-zyklisch auf Schub beanspruchten Wandscheiben. Versuchsaufbau und Durchfhrung lehnen sich an das Forschungsprojekt ESECMaSE [7, 8] an. Zwei der Wnde werden mit Faserverbundwerkstoffen aus Glasfasergelegen in Kombination mit einem Epoxidharzklebstoff einseitig bzw. beidseitig verstrkt. Die anderen beiden werden unverstrkt getestet [9]. Das Forschungsprojekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen einer Sachbeihilfe ber einen Zeitraum von drei Jahren (2006–2008) gefçrdert (SE 741/8-1 und SE 741/8-2).
Literatur [1] ElGawady, M.: Seismic In-Plane behavior of URM Walls Upgraded with Composites. Dissertation, EPFL, Lausanne 2004. [2] Schwegler, G.: Verstrken von Mauerwerk mit Faserverbundwerkstoffen in seismisch gefhrdeten Zonen. Technischer Bericht, Eidgençssische Materialprfungs- und Forschungsanstalt (EMPA), Dbendorf, Schweiz 1994. [3] Wallner, C.: Erdbebengerechtes Verstrken von Mauerwerk durch Faserverbundwerkstoffe – experimentelle und numerische Untersuchungen. Dissertation, Karlsruhe 2008. [4] Seim, W.: Verstrkung von Mauerwerkskonstruktionen mit Faserverbundwerkstoffen. In: Faserverbundwerkstoffe (Hrsg. Dehn, F. et al.), S. 185–193. Bauwerk-Verlag, Berlin 2005. [5] Seim, W.; Humburg, E.; Strz, J.: Local poststrengthening of masonry walls by use of fiberreinforced polymers (FRP). Composites in Construction, University of Calabria, Rende 2003. [6] Pfeiffer, U., Seim, W.: Local post-strengthening of masonry in-plane loaded walls with fibre-reinforced-polymeres (FRP). 14th Brick and Block Masonry Conference, Sydney 2008. [7] Fehling, E.; Strz, J.: Shear tests on clay unit masonry walls under static-cyclic horizontal loading. 14th Brick and Block Masonry Conference, Sydney 2008. [8] Fehling, E.; Schermer, D.: Esecmase – shear test method for masonry walls with realistic boundary conditions. 14th Brick and Block Masonry Conference, Sydney 2008.
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[9] Pfeiffer, U.: Sicherung der Scheibentragwirkung von Mauerwerkswnden mit Faserverbundwerkstoffen. Dissertation (in Vorbereitung).
2. 2. 12 Experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Oberflchenzugfestigkeit sprçder Materialien am Beispiel von Beton und Mauersteinen Pfeiffer, U.; Seim, W. – F18.1 Die Oberflchenzugfestigkeit wird im Allgemeinen durch das Abreißen eines auf die Bauteiloberfche aufgeklebten Prfstempels ermittelt. Hierbei kann der Prfstempel entweder (1) direkt oder (2) nach dem Bohren einer Ringnut aufgeklebt werden. Anschließend wird dieser, mit einem Prfgert, senkrecht zur Bauteiloberflche abgerissen. Die Oberflchenzugfestigkeit ergibt sich im Anschluss aus der erreichten Zugkraft und der Prfflche. Beide Verfahren (1) und (2) haben Vor- und Nachteile. Beim direkten Aufkleben der Prfstempel ist eine nachtrgliche Flchenbestimmung des Bruchkegels schwierig, da die Bruchkanten ausbrechen. Beim Einbringen einer Ringnut kann es wiederum zu einer Gefgeschdigung im untersuchten Material kommen. Die Oberflchenzugfestigkeitswerte fallen somit geringer aus. Zudem fhrt das Anbohren der Bauteile zu einem erhçhten Arbeitsaufwand und somit zu Mehrkosten. Aus diesen Grnden wurde am Institut fr konstruktiven Ingenieurbau der Universitt Kassel ein neues Prfverfahren zur Bestimmung der Oberflchenzugfestigkeit entwickelt. Hierbei wird die Bruchflche durch eine Druckplatte mit einer kreisrunden Aussparung begrenzt. Der Vorteil besteht im Verzicht auf die Ringnut bei gleichzeitiger Abgrenzung der Bruchflche. Somit kann der Versuchsablauf deutlich beschleunigt und es kçnnen zugleich schdigende Einflsse infolge des Bohrens vermieden werden. Eine umfassende Beschreibung der Versuchseinrichtung und des Versuchsablaufs wird in [1] gegeben.
Literatur [1] Seim W.; Pfeiffer U.: A new way to investigate the surface tensile strength of concrete and masonry structures. 14th Brick and Block Masonry Conference, Sydney 2008.
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II
791
Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele Roger Schlegel, Weimar
1
Einleitung
Numerische Simulationen sind heute sowohl in der praktischen Planung und Konstruktion als auch in der Forschung fest etabliert. Die progressive Entwicklung der Soft- und Hardware ermçglicht dabei immer komplexere (z. B. multiphysikalische) und realittsnahere Simulationen. Der vorliegende Beitrag soll einen berblick ber die Mçglichkeiten der Simulation im Mauerwerksbau geben. Es werden aktuelle Simulationsmethoden anhand praktischer Beispiele vorgestellt und in ihrer Leistungsfhigkeit charakterisiert. Das Anwendungsspektrum reicht dabei von der Sanierung historischer Mauerwerkstrukturen bis hin zur virtuellen Produktentwicklung moderner Mauerwerkbaustoffe. Die Beherrschbarkeit und Kontrollierbarkeit komplexer Simulationen erfordern einen hohen Automatisierungsgrad. Zur Gewhrleistung des gewnschten Sicherheitsniveaus der Strukturauslegung sowie zur berprfung der notwendigen Robustheit der numerischen Analyse wird es not-
wendig, die Abhngigkeit der Strukturantwort einerseits von unvermeidbaren, in der Natur vorkommenden Streuungen von Inputparametern und andererseits von gezielten Variationen von numerischen Parametern und Solvereinstellungen zu untersuchen. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellte CAE-gesttzte Sensitivittsanalyse und CAE-gesttzte Optimierung sind dabei wesentliche Bestandteile.
2
Strategien zur Modellierung und Simulation von Mauerwerk
Von grundlegender Bedeutung bei der Simulation von Mauerwerk ist die Wahl der Modellskala in der der Mauerwerkverband diskretisiert wird. Die Modellskala bzw. Modellierungsstrategie muss auf die zu simulierende Problemstellung abgestimmt sein. Prinzipiell kann zwischen der homogenen Modellierung (Makromodellierung) und der diskreten Modellierung (Mikromodellierung) unterschieden werden (Bild 1).
Bild 1. Modellierungsstrategien fr Mauerwerk [8]
792
2.1
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Makromodellierung
Makromodelle beschreiben das Mauerwerk mit seinen makroskopischen Eigenschaften als verschmiertes Ersatzkontinuum. Die exakte Geometrie der Mauerwerksfugen wird bei der rumlichen Diskretisierung (Netzgenerierung) des Simulationsmodells vernachlssigt. Daraus resultierend wird mit mittleren, homogenen Spannungen und Dehnungen gerechnet. Eine Voraussetzung fr die Zulssigkeit dieser Idealisierung ist, dass die Abmessungen der einzelnen Steine bzw. des Fugenrasters im Verhltnis zur Geometrie der zu untersuchenden Struktur bzw. zur Grçße des Berechnungsausschnitts klein genug sind und somit die auftretenden Diskontinuitten „verschmiert“ werden kçnnen. Makromodelle sind deshalb insbesondere zur Simulation großer Mauerwerkstrukturen (ganzer Bauwerke, s. Abschn. 3) geeignet. Wichtig fr die Qualitt eines Makromodells ist die Verwendung eines leistungsfhigen Materialmodells, das die Orthotropie der Steifigkeit und Festigkeit, die wesentlichen Versagensmechanismen des Mauerwerkverbandes (Steinversagen, Fugenversagen, Versagen des Verbandes, s. Bild 2) und das Ver- und Entfestigungsverhalten beschreiben kçnnen muss. Betonmodelle sind aufgrund ihrer isotropen Formulierung und der fehlenden Fugenversagensmechanismen fr die Simulation von Mauerwerk i. Allg. ungeeignet. Vertiefende Hinweise zur Makromodellierung von Mauerwerk sind in [7] und [8] enthalten. Fr die bei der Rissmodellierung wichtigen Grundlagen wird auf [1] verwiesen.
2.2
Vereinfachte Mikromodellierung
Mikromodelle bercksichtigen durch die Modellierung der einzelnen Steine und Fugen die Struk-
tur des Mauerwerkverbandes. Je nach dem Detaillierungsgrad der Bercksichtigung der Mauerwerksfugen werden vereinfachte und detaillierte Mikromodelle unterschieden. Vereinfachte Mikromodelle bercksichtigen die Fugen mithilfe von Kontakt- oder Interfaceelementen als Diskontinuitten. Der Mauerwerksverband ist dann ein Ensemble unabhngiger Blçcke (Steine), die ber Kontakt miteinander interagieren. Damit ist es mçglich, den Mauerwerksverband in seiner Eigenschaft als Diskontinuum abzubilden und Einflsse aus Steinrotationen oder Verblockungen vollstndig zu bercksichtigen (s. Bild 3). Aufgrund des kontinuumsmechanischen Ansatzes kçnnen derartige Effekte mit Makromodellen nur phnomenologisch bercksichtigt werden [8]. Die Berechnungsergebnisse eines vereinfachten Mikromodells werden durch die Fugenmodelle stark beeinflusst. Fr die Beschreibung der Fugenfestigkeit haben sich Mohr-Coulomb-Modelle durchgesetzt. Nach dem Erreichen der Schuboder Zugfestigkeit wird das Riss- und Schdigungsverhalten der Mauerwerksfugen mithilfe diskreter Rissmodelle beschrieben. Dabei bildet sich ein diskreter Riss unter Dissipation einer Zug-Bruchenergie GF1 und Scher-Bruchenergie GF2 (s. Bild 4 fr das Beispiel Zugrissbildung). Die Haftzugfestigkeit und Haftscherfestigkeit sind nach vollstndiger Dissipation der Bruchenergien jeweils zu null abgebaut. Beide Schdigungsmechanismen sollten gekoppelt sein, sodass realistischerweise entweder durch Zug- oder Schuboder kombiniertes Zug-Schub-Versagen jeweils der Zug-Schub-Verbund in der Fuge zerstçrt wird. Fr die Simulation zyklischer Beanspruchungen kann eine schdigungsinduzierte Steifigkeitsverringerung ber einen Schdigungsparameter a entsprechend Bild 5 beschrieben werden. Damit
Bild 2. Orthotrope Festigkeitsbeschreibung fr Mauerwerk [3, 8]
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
Bild 3. Vereinfachtes Mikromodell: aus den Steinrotationen resultierender getreppter Verlauf der Vertikalspannungen im Mauerwerkverband
Bild 4. Rissmodell, nach Erreichen der Zugfestigkeit ft Rissbildung bei Dissipation der Bruchenergie GF1
Bild 5. DYCOSS-Schdigungsmodell fr Fugenversagen (nach [5])
793
794
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wird es mçglich, ber die reine Entfestigung hinaus auch den Einfluss der Schdigung auf das Hystereseverhalten einer wechselnd beanspruchten Mauerwerkswand zu simulieren. Die Diskretisierung der Steine erfolgt i. d. R. als deformierbare Blçcke mit Kontinuumselementen. Dabei sind je nach Steinart (Vollsteine, Hochlochziegel etc.) isotrope oder orthotrope Steinmaterialmodelle erforderlich [8]. Der Anwendungsbereich vereinfachter Mikromodelle ist zumeist auf bauteilgroße Mauerwerkstrukturen beschrnkt. Bei der Simulation grçßerer Strukturen ist zu bedenken, dass die Ergebnisse vereinfachter Mikromodelle von der Blockbzw. Steingrçße und von der Verbandsausbildung abhngig sind. Daher kann die Wahl eines zu großen Fugenrasters bzw. einer die Steinabmessungen berschreitenden Blockgrçße zu unrealistisch hohen Steifigkeiten und Versagenslasten des Mauerwerks fhren. Vertiefende Hinweise zur vereinfachten Mikromodellierung von Mauerwerk sind in [7] und [8] enthalten.
2.3
Vergleich zwischen Makro- und vereinfachter Mikromodellierung
Ein nachfolgendes Beispiel soll den grundlegenden Unterschied zwischen Makro- bzw. Kontinuumsmodell und vereinfachtem Mikro- bzw. Diskontinuumsmodell verdeutlichen. Hierfr soll die in Bild 6 dargestellte Schubwand untersucht werden. Dabei erfolgt im ersten Lastschritt die Be-
Bild 6. Finite-Elemente-Modell der Schubwand
rechnung des Eigenlastzustandes. Im Anschluss daran wird die obere Lasteinleitungsplatte in vertikaler Richtung fixiert und eine Horizontallast H eingetragen. Die Berechnung wird in folgenden Varianten durchgefhrt: – vereinfachtes Mikromodell mit den Steinformaten 20 cm · 20 cm, 40 cm · 20 cm und 50 cm · 20 cm; – Makromodell aus [8] (s. Bild 2) mit dem Stoßfugenabstand aS = 20, 40, 50 cm und dem Lagerfugenabstand aL = 20 cm. Die wesentlichen Materialkennwerte des Mauerwerks sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Zur Gewhrleistung einer Vergleichbarkeit wurde das elastische Deformationsverhalten beider
Tabelle 1. Materialkennwerte des Diskontinuumsmodells Elastizittskennwerte Steinmaterial
Lagerfuge
Stoßfuge
K (MN/m±)
G (MN/m±)
kn (MN/m )
ks (MN/m )
kn (MN/m )
ks (MN/m )
13440
3300
1413929
456340
71896
48101
Festigkeitskennwerte Lagerfuge
mit K G kn ks
Stoßfuge
c (MN/m±)
j/y ( )
ft (MN/m±)
c (MN/m±)
j/y ( )
ft/ftr (MN/m±)
0,26
45/20
0,05
0
0
0
Kompressionsmodul Schubmodul Normalsteifigkeit Schubsteifigkeit
c Haftscherfestigkeit j/y Reibungswinkel/Dilatanzwinkel ft Haftzugfestigkeit
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
795
Tabelle 2. Materialkennwerte des homogenen Kontinuumsmodells Ex MN/m±
Ey MN/m±
nxy
Gxy MN/m±
ftx MN/m±
j/y
c MN/m±
11600
7750
0,32
3100
0,05
45/20
0,26
mit Ex Elastizittsmodul des Mauerwerks senkrecht zur Lagerfuge Ey Elastizittsmodul des Mauerwerks parallel zur Lagerfuge nxy Querdehnzahl des Mauerwerks
Gxy ftx j/y c
Schubmodul des Mauerwerk Haftzugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge Reibungswinkel/Dilatanzwinkel Haftscherfestigkeit
Modelle in entsprechenden Vorberechnungen abgeglichen [8]. Um den Steinformateinfluss (ohne vorzeitiges Steinversagen) unverflscht untersuchen zu kçnnen, wurde in beiden Modellen ein Versagen des Mauerwerks infolge Steinbzw. Blockversagens ausgeschlossen. Durch das gewhlte Belastungsregime verspannt sich die Schubwand bei steigender Horizontalbelastung zwischen die beiden sehr steif modellierten Plat-
ten am Wandkopf und -fuß. Das Last-Verformungsverhalten der Wand wird damit maßgeblich von der Dilatanz und im Diskontinuumsmodell zustzlich von der Blockrotation bestimmt. In den Bildern 7 und 8 sind die Versagensmuster des vereinfachten Mikromodells und des Makromodells dargestellt. Bild 9 zeigt die zugehçrigen Last-Verschiebungslinien.
Bild 7. Versagensmuster bzw. Rissbildungen des Diskontinuumsmodells; a) 20 · 20, b) 40 · 20, c) 50 · 20
Bild 8. Versagensmuster bzw. plastische Dehnungen des Makromodells; a) 20 · 20, b) 40 · 20, c) 50 · 20
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Bild 9. Last-Verschiebungslinien, Dilatanzwinkel 20
Fr die beiden grçßeren Steinformate 50 · 20 und 40 · 20 zeigt das Makromodell im Last-Verformungsverhalten eine gute bereinstimmung mit dem vereinfachten Mikromodell. Fr das quadratische Steinformat unterschtzt das Makromodell das Lastaufnahmevermçgen der Struktur und weist zu große Verschiebungen aus. Der Vergleich der Versagensmechanismen (Bilder 7 und 8) zeigt ebenfalls eine gute qualitative bereinstimmung. Whrend die Neigung des Rissmusters im vereinfachten Mikromodell klar an das Steinformat gebunden ist, bleibt die Neigung des mit dem Makromodell ermittelten plastischen Bandes weitgehend unbeeinflusst vom Steinformat. Dieses Phnomen resultiert aus dem Unterschied zwischen diskreter und verschmierter Bercksichtigung der Fugenlage und stellt eine typische Auswirkung der Modellierungsstrategie dar. In der Folge davon weichen in Abhngigkeit des Steinformats die Richtungen der resultierenden plastischen Dehnungen des Makromodells von den Richtungen der Verformungen des vereinfachten Mikromodells ab. Dieser Effekt tritt im vorliegenden Fall vor allem bei quadratischen Steinformaten auf. Wie weiterhin aus Bild 9 ersichtlich wird, resultiert aus der Einbeziehung des Fließkriteriums F9 – treppenfçrmiges Schubversagen (s. Bild 2) ein deutlicher Qualittsgewinn bei der Beschreibung des Last-Verformungsverhaltens und der Versagensmechanismen von schubbeanspruchtem Mauerwerk gegenber Makromodellen (ohne F9), welche das Schubversagen mit vom Steinfor-
mat unabhngigen Festigkeitsformulierungen (z. B. Betonmodelle) beschreiben. Da das Last-Verformungsverhalten des Makromodells im vorliegenden Fall maßgeblich von der Dilatanz bestimmt wird, soll in einer weiteren Berechnung am Beispiel des Formats 40 · 20 die Auswirkung eines Dilatanzwinkels von 0 (bzw. aus numerischen Grnden nahe null) untersucht werden. Das Ergebnis dieser Berechnung ist in Bild 10 dargestellt. Im Makromodell nimmt die Verspannung der Wand zwischen den beiden fixierten Platten durch die fehlende Dilatanz drastisch ab und es kommt zu einem vorzeitigen Versagen. Dagegen kann die Wand im Diskon-
Bild 10. Last-Verschiebungslinien, Fall 40 · 20, Dilatanzwinkel 0
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
tinuumsmodell die Verspannung durch Blockrotationen aufbauen und damit die fehlende Fugendilatanz kompensieren. Neben den physikalischen Auswirkungen hat die Verringerung des Dilatanzwinkels erwartungsgemß zu einer deutlichen Verschlechterung der Konvergenz (ca. 6-fache Rechenzeit gegenber y = 20 ) bei dem im impliziten Finite-Elemente-Programm ANSYS implementierten Makromodell gefhrt.
2.4
Detaillierte Mikromodellierung
Im Rahmen der detaillierten Mikromodellierung werden Steine und Mçrtelfugen in ihren vorhandenen geometrischen Abmessungen mit kontinuumsmechanischen Formulierungen separat modelliert (Bild 11). Beide Mauerwerkkomponenten kçnnen so mit ihren spezifischen Eigenschaften bercksichtigt werden. Das feine Diskretisierungsniveau detaillierter Mikromodelle ermçglicht insbesondere die Einbeziehung der Interaktion zwischen Stein und Mçrtel und damit die Nachvollziehbarkeit der inneren Spannungszustnde im Mauerwerkverband. Voraussetzung hierfr ist die Verwendung leistungsfhiger dreidimensionaler Materialmodelle fr Stein, Mçrtel und Haftverbund [8]. Der Anwendungsbereich detaillierter Mikromodelle ist auf Prfkçrpergrçße beschrnkt. Besonders geeignet sind derartige Modelle z. B. zur Bestimmung von Mauerwerkfestigkeiten und
Bild 11. Detailliertes Mikromodell, 3-Stein-Prfkçrper, einaxialer Druckversuch; links: Spannungen, rechts: plastische Dehnungen
797
-steifigkeiten oder zur Simulation des Verhaltens einzelner Steine. Vertiefende Hinweise zur detaillierten Mikromodellierung von Mauerwerk sind in [8] und [10] enthalten.
3
Simulationen zur Bewertung und Sanierung bestehender Mauerwerkstrukturen
Die Motivation fr Simulationen zur Bewertung bestehender Mauerwerkstrukturen besteht in der Regel in – der Einschtzung der vorhandenen Tragfhigkeit und Gebrauchstauglichkeit, – der Identifikation der Ursachen fr vorhandene Schdigungen und – der rechnerischen Untersuchung mçglicher Sanierungs- bzw. Verstrkungsmaßnahmen. Zur Beantwortung dieser Fragestellungen bei Mauerwerkstrukturen sind in nahezu allen Fllen nichtlineares Material- und Strukturverhalten (Lastumlagerungen, Rissbildungen etc.) in die Simulation mit einzubeziehen. Neben regelmßigen Mauerwerkarten, deren Materialmodelle in Abschnitt 2 vorgestellt wurden, sind bei historischen Mauerwerkstrukturen oftmals regellose ein- oder mehrschalige Mauerwerkgefge anzutreffen, zu deren Simulation in Analogie zur Geotechnik multilaminare Makromodelle mit MohrCoulomb-Versagensbedingungen gut geeignet sind [8, 11]. Die wesentlichen Vorteile der numerischen Simulation gegenber einfachen, klassischen Ingenieurmodellen liegen in der Mçglichkeit, ganze Bauwerke im Gesamtmodell oder in reprsentativen Teilmodellen zu berechnen und dabei die Interaktionen verschiedener Strukturbereiche unter Einbeziehung nichtlinearen Verhaltens (materielle und geometrische Nichtlinearitten, Statuswechsel/Kontakt) bercksichtigen zu kçnnen. Darber hinaus bietet leistungsfhige Simulationssoftware die Mçglichkeit, durch Aktivierung/ Deaktivierung von einzelnen Elementen Bauzustnde, Einstrze und Wiederaufbau von Teilbereichen sowie das nachtrgliche Verstrken der Tragstruktur in der realen nichtlinearen Lastgeschichte zu bercksichtigen. Viele Mauerwerksstrukturen werden dadurch erst realittsnah berechenbar. Wie das nachfolgende Beispiel zeigt, sind die Simulationsmçglichkeiten heute nicht allein auf mechanische Berechnungen beschrnkt. Durch
798
F Forschung
multiphysikalisch gekoppelte Simulationen (z. B. thermisch-mechanische oder hygrisch-mechanische Kopplungen) werden auch Einwirkungen genauer erfasst und einige Schdigungsmechanismen (z. B. Feuchte, Temperatur, Treiben) berhaupt erst erfassbar.
3.1
Untersuchung von Rissursachen am Wasserturm Oldenburg
Der 1896 gebaute, heute denkmalgeschtzte Wasserturm der Stadt Oldenburg weist im Turmschaft Rissbildungen und Durchfeuchtungen (Bild 12) auf. Mithilfe numerischer Simulationen sollten die Ursachen der Rissbildungen geklrt werden. Den rechnerischen Analysen gingen eine umfangreiche Schadensaufnahme, Materialbeprobungen und Untersuchungen zur Feuchteverteilung im Bauwerk voraus [4]. Aufgrund dieser Erkenntnisse konnten die Materialkennwerte und die hygrische Dehnungen des Mauerwerks bestimmt werden. Die Simulationen erfolgten als gekoppelte thermisch-mechanische Berechnungen mit dem FEM-
Programmsystem ANSYS. Der Wasserturm wurde als rumliches FE-Modell (Bild 12) mit 1,7 Mio. Freiheitsgraden diskretisiert. Dies entspricht einer heute gut beherrschbaren, praxistauglichen Modellgrçße. Fr die mechanische Berechnung kam das in Abschnitt 2.1 vorgestellte Makromodell zum Einsatz. Zur Erfassung mçglichst realistischer Temperatureinwirkungen wurden mit instationren Temperaturfeldberechnungen des Jahresgangs dreidimensionale Temperaturverteilungen im Bauwerk ermittelt und als Temperaturzustand in die mechanische Berechnung eingelesen. Der fr die Region typische Verlauf der Außentemperatur wurde aus verfgbaren meteorologischen Daten und den Angaben zum Test Reference Year (TRY) in DIN 4108 entnommen. Die Strahlungsanteile in den einzelnen Himmelsrichtungen fanden nach einem Vorschlag von Trabert [16] additiv in den Außentemperaturverlufen Bercksichtigung. Die Jahresgnge der Außentemperaturen sind in Bild 13 dargestellt. Dabei wurden fr die Nord- und Ostseite aufgrund der bereinstimmenden Strahlungsanteile identische Verlufe ermittelt.
Bild 12. Wasserturm Oldenburg [4]; a) Foto, b) Risskartierung, c) Geometriemodell, d) FE-Netz
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
799
Bild 13. Angenommener Jahresgang der Außentemperatur
Bild 14. Temperaturverteilung des Wasserturms; a) im Dezember, b) im Juni
Die Temperaturen im Turminneren sind im Wesentlichen durch die Wassertemperatur im Tank sowie durch die Wrmeleitfhigkeit und Wrmespeicherkapazitt des Turmschaftmauerwerks beeinflusst. Die fr die Monate Dezember und Juni ermittelten Temperaturfelder sind in Bild 14 dargestellt.
Die Feuchtebeanspruchung (hygrische Dehnung) des Turmschaftmauerwerks fand vereinfacht mithilfe einer Temperaturanalogie Bercksichtigung. Dabei wurde die in der Schadensaufnahme [4] am Bauwerk ermittelte Feuchteverteilung auf das FE-Netz bertragen (Bild 15).
800
F Forschung
Bild 15. Feuchteverteilung im Turmmauerwerk [4]; a) Messergebnisse, b) Simulationsergebnis
Bild 16. Plastische Vergleichsdehnungen im Turmfußbereich; a) Lastschritt 1 Eigengewicht, b) Lastschritt 2 Eigengewicht und Wasserlast
Zur Identifikation der Rissursachen wurden nichtlineare Lastgeschichteberechnungen unter Bercksichtigung des Eigengewichts (Lastschritt 1), der Wasserlast (Lastschritt 2), des Temperaturjahresgangs (Lastschritte 3 bis 14) und der Feuchteverteilung (Lastschritt 15) durchgefhrt. Das wesentliche Merkmal einer nichtlinearen Lastgeschichteberechnung ist, dass der jeweils folgende Lastschritt auf den verformten Gleichgewichtszustand des vorherigen Lastschritts aufsetzt und damit Lastumlagerungen durch nicht-
lineares Materialverhalten simuliert werden kçnnen. Superpositionen wie in linear elastischen Berechnungen sind bei nichtlinearen oder transienten Berechnungen nicht mçglich. Die in Bild 16 dargestellten plastischen Dehnungen im Turmfußbereich infolge Eigengewicht und Wasserlast zeigen deutlich die aus der Gewçlbewirkung zwischen den Fenstern herrhrenden Lastumlagerungen an. Diese fhren zu ersten Gefgeauflockerungen und Mikrorissbildungen in diesem Bereich. Die insgesamt nach Lastschritt
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
801
Turmfußbereich durch erste Lastumlagerungen des Vertikallastabtrags (Eigengewicht, Wasserlast) initiiert und durch den Temperaturjahresgang in den Sommermonaten (Mrz bis Juli) weiter ausgeprgt werden. Die Feuchteeinwirkungen am Turmfuß haben den grçßten Einfluss auf die Rissbildungen in diesem Bereich (Bild 18 a) und fhren zu deutlichen Rissvergrçßerungen. Wie aus Bild 18 b deutlich wird, sind die Rissbildungen im Turmschaft auf die Temperatureinwirkungen im Sommer zurckzufhren. Zusammenfassend ist festzustellen, dass es mithilfe von numerischen Simulationen mçglich wurde, die grundlegenden Rissursachen im Mauerwerk als eine wesentliche Grundlage fr die weitere Planung von Sanierungsmaßnahmen zu identifizieren. Außerdem konnten die Spannungen, Verformungen und Auslastungsgrade des Mauerwerks ermittelt und somit auch Aussagen zur aktuellen Standsicherheit des Wasserturms gemacht werden. Bild 17. Plastische Vergleichsdehnungen
3.2 15 berechneten plastischen Dehnungen sind in Bild 17 dargestellt. Es konnten sowohl im Turmfußbereich als auch im Turmschaft Rissbildungen durch plastische Dehnungen nachvollzogen werden. In Bild 18 sind die zeitlichen Verlufe der plastischen Dehnungen fr ausgewhlte Punkte im Turmfuß und Turmschaft angezeigt. Im Ergebnis der Berechnungen wird deutlich, dass die Risse im
Tragfhigkeitsuntersuchung historischer Bogenbrcken
Aufgrund des großen Bestandes historischer Brckenbauwerke sowohl im Bereich der Eisenbahnals auch der Straßenbrcken ist die Problemstellung der realittsnahen Tragfhigkeitsbewertung derartiger Konstruktionen von hoher Aktualitt. Typisch fr gemauerte Bogen- und Gewçlbebrcken ist, dass mit den bisher blichen ver-
Bild 18. Zeitliche Entwicklung der plastischen Vergleichsdehnungen; a) Turmfuß, b) Turmschaft
802
F Forschung
Bild 19. Rumliche Simulationsmodelle von Mauerwerks-Bogenbrcken; a) Ltzeltalbrcke, b) Viadukt Niederwiesa, c) Gçltzschtalbrcke
einfachten Berechnungsannahmen und Berechnungsmethoden (wie z. B. Sttzlinienverfahren, Gleichgewichtsbetrachtungen am Dreigelenkbogen, lineare Stabstatik) keine ausreichende Sicherheit mehr nachgewiesen werden kann. Nicht selten stehen die so ermittelten zulssigen Belastungen in Widerspruch zu den Erfahrungen des Betreibers ber bereits beobachtete ertragbare Einwirkungen. Wie im Folgenden gezeigt wird, ist es dagegen mit modernen Simulationsverfahren mçglich, die Tragfhigkeit dieser Brckenbauwerke realittsnah zu bewerten. Wesentliche Voraussetzungen hierfr sind neben der Erfassung der maßgeblichen Einwirkungen insbesondere die zutreffende Strukturmodellierung und die Verwendung eines geeigneter Materialmodelles. Oftmals werden bei den historischen Viadukten rumliche Tragstrukturen, bestehend aus dem eigentlichen Bogenmauerwerk, der Grndung, der bermauerung bzw. berschttung und der meist in Querrichtung tragenden Fahrbahnkonstruktion, angetroffen. In diesen Fllen kommt der Bercksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Bauwerksbereichen sowie der Interaktion mit der Grndung eine große Be-
deutung zu. In der Regel sind hierfr dreidimensionale Simulationsmodelle (Bild 19) erforderlich, da neben dem Bogen die bermauerung bzw. Hinterfllung und die Grndung infolge einer mittragenden bzw. sttzenden Wirkung einen wesentlichen Beitrag zur Tragfhigkeit des Gesamtbauwerks leisten [8, 12, 13].
Bild 20. Typisches Rissbild in der bermauerung gemauerter Bogenbrcken
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
803
Bild 21. Plastische Dehnungen infolge Eigengewicht
Der Beanspruchungszustand der Bogenbrcken wird wesentlich durch Rissbildungen und Lastumlagerungen geprgt. So passt sich das Bogenmauerwerk durch Rissbildungen der Beanspruchung an. Auch die tragende Mitwirkung der Aufmauerung ist durch Umlagerungen nicht aufnehmbarer Zug- und Schubspannungen gekennzeichnet. Die Nachvollziehbarkeit der aus Spannungsumlagerungen resultierenden Gefgefindung und Aktivierung der Bogentragwirkung unter Eigengewicht ist eine Voraussetzung dafr, den Ausgangszustand fr die weiteren Belastungen zu generieren. Bild 20 zeigt ein typisches Rissbild im Stirnmauerbereich, das aus den genannten Lastumlagerungen resultiert. In Bild 21 sind die zugehçrigen typischen Verteilungen plastischer Dehnungen unter Eigengewicht am Beispiel der Gçltzschtalbrcke dargestellt.
3.2.1 Bercksichtigung vorhandener Strukturschdigungen Grundstzlich sind vorhandene Schdigungen hinsichtlich einer z. B. durch Rissbildungen, Gefgezerstçrungen oder chemische Angriffe ver-
ursachten Reduzierung von Materialkennwerten wie Festigkeit und Steifigkeit zu beachten. Darber hinaus mssen aber auch Strukturschdigungen und Imperfektionen, wie z. B. im vorliegenden Fall bleibende Pfeilerschiefstellungen, im Simulationsmodell bercksichtigt werden. Der Pfeiler 4 des Viadukts Niederwiesa (siehe Bild 19 b) wies erhebliche Schden auf. Es wurde vermutet, dass whrend einer straßenseitigen Baumaßnahme eine Vernderung der Grndungssituation eingetreten ist. Mittels der 3-D-Berechnungen konnte unter Annahme einer Verschieblichkeit im Fundament die vermessene Pfeilerschiefstellung qualitativ nachvollzogen werden (Bild 22). Die daraus resultierende Zwangsbeanspruchung fhrte in der Folge zur Gefgeauflockerung und es stellten sich erhebliche Risse im Pfeiler ein. Der Pfeiler wurde mittels umlaufend verspannter Rundsthle ber die gesamte Pfeilerhçhe gesichert. Eine zustzliche Belastung des Pfeilers 4 sowie der angrenzenden Bçgen infolge der Sttzenverschiebung wurde in den elasto-plastischen Berechnungen zum Standsicherheitsnachweis mit einer entsprechenden Sttzenverschiebung bercksichtigt.
804
F Forschung
Bild 22. Geschdigter, schiefgestellter Brckenpfeiler
3.2.2 Bercksichtigung frherer Sanierungsmaßnahmen und Gefgevernderungen Die bei der nachfolgend betrachteten Eisenbahnbrcke in frheren Sanierungsmaßnahmen im Bogenmauerwerk eingefgten Ziegelplomben wurden im FE-Modell durch entsprechende Materialbereiche bercksichtigt, da davon auszugehen ist, dass sowohl durch den Einbau als auch durch die geringere Steifigkeit der Ziegelplomben Lastumlagerungen zum Natursteinmauerwerk stattgefunden haben. Die Einbeziehung der Ausbesserungen im FE-Modell erfolgt an
Bild 23. Bercksichtigung frherer Sanierungsmaßnahmen (Ausbesserungen) im Mauerwerksverband
einem fiktiven und fr alle Bçgen reprsentativen Ausbesserungsbild (Bild 23). Die vorhandenen Ausbesserungen sind vorwiegend im Auflagerbereich der Bçgen vorzufinden. Alle in Bild 23 als Ziegelplomben gekennzeichneten Elemente werden zunchst im Eigengewichtsfall deaktiviert und danach in einem zustzlichen Lastschritt mit dem Material der Ziegelplomben aktiviert, wodurch die bei der Sanierung eingetretenen Lastumverteilungen bercksichtigt wurden.
3.2.3 Nichtlineare Berechnungen zum Nachweis der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit Laut der gltigen Normung drfen im Mauerwerk Zugspannungen senkrecht zur Lagerfuge nicht und parallel zur Lagerfuge nur in begrenztem Umfang bertragen werden. Ebenso sind auch die bertragbaren Schub- und Druckspannungen begrenzt. Fr die Spannungsermittlung bedeutet das, dass auftretende unzulssige Spannungen iterativ umgelagert werden mssen und ein Gleichgewichtszustand unter Ausschluss unzulssiger Spannungsgrçßen zu ermitteln ist. Genau dieses Vorgehen kann mit nichtlinearen FiniteElemente-Berechnungen unter Zuhilfenahme elasto-plastischer Materialgesetze verfolgt werden. Weiterhin wird in den elasto-plastischen Berechnungen im Fall der berschreitung von Festigkeiten ein ausreichendes Kraftumlagerungsvermçgen des Brckenbauwerks nachgewiesen, wenn die aus den berschreitungen
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
resultierenden Ungleichgewichtskrfte im Gesamttragwerk erfolgreich umgelagert werden kçnnen. Nach erfolgreicher Umlagerung drfen in den Spannungszustnden der konvergierten Gleichgewichtslçsung keine berschreitungen zulssiger Spannungen beobachtet werden. In den Auswertungen der Berechnungen kçnnen die plastische Vergleichsdehnung und die plastische Aktivitt bewertet werden. Die plastische Vergleichsdehnung ist ein quantitatives Maß der plastischen Dehnungen. Die plastische Aktivitt ist ein qualitatives Maß und zeigt an, welche Bereiche in den gefundenen Gleichgewichtszustnden plastisch aktiv sind. Das heißt, hier befinden sich die Spannungszustnde auf der Fließflche und Belastungen kçnnen nicht mehr in alle Richtungen aufgenommen werden. Ein mçgliches Versagen der Brcke (ein nicht ausreichendes Kraftumlagerungsvermçgen) wird durch das Versagen der zentralen Tragglieder identifiziert. Hauptgegenstand der Untersuchungen sind die Mauerwerksbçgen. berbeanspruchungen der Brcken kçnnen anhand von Plastizierungen in den Bçgen identifiziert werden und werden durch folgende Indizien angezeigt: – es kçnnen die Ungleichgewichtskrfte nicht mehr umgelagert werden (es wird keine Konvergenz erreicht – globales Versagen), – es gibt weitrumig starke plastische Dehnungen, – es kann mindestens ein durchgehendes Band plastischer Aktivitten in den Haupttragglie-
805
dern identifiziert werden, bzw. fast der gesamte Bogen ist plastisch aktiv, – die maximalen globalen Verschiebungen im Bogen nehmen stark zu, – ein Versagensmechanismus der Bçgen wird identifiziert (Beispiel: Zuerst bildet sich ein plastisches Gelenk in Bogenmitte heraus, dann bildet sich ein Dreigelenkbogen – z. B. plastische Gelenke in den Fußpunkten –, dann versagt der Bogen infolge zu großer Druckspannungen oder infolge weiterer Gelenkbildung). Zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit werden die auftretenden Verformungen, Randdruckspannungen und die Lage der Resultierenden im Bogenmauerwerk begrenzt. Die Beschrnkung des Druckspannungsniveaus kann auch im Hinblick auf die Materialermdung unter dynamischen Einwirkungen sinnvoll sein. Fr eine ausfhrliche Diskussion der Nachweisfhrung gemauerter Bogenbrcken im Zusammenhang mit den Forderungen der Normung wird auf [8, 12, 13] verwiesen. Charakteristisch fr den Nachweis von Viaduktbrcken ist, dass neben den Eigenlasten und den Verkehrslasten die Temperaturbeanspruchungen als wichtigste Zusatzlast den Spannungs- und Verformungszustand maßgeblich mitbestimmen. In Bild 24 ist exemplarisch die Historie der vertikalen Scheiteldurchbiegungen des Bogens in Feld 5 des Viadukts Niederwiesa (Bild 19 b) dar-
Bild 24. Historie der vertikalen Scheitelverschiebung Feld 5, Viadukt Niederwiesa
806
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Bild 25. Plastische Vergleichsdehnung am Widerlager infolge Haupt- und Zusatzlasten (LF Sommer)
gestellt. Sehr deutlich wird der große Einfluss des Lastfalls Temperatur (Winter, Abkhlung). Fr den Nachweis der Widerlager kann ebenfalls der Lastfall Sommer (Erwrmung) einen großen Einfluss haben. In Bild 25 sind die plastischen Vergleichsdehnungen des Widerlagers Nord der Flutbrcke Braunsdorf, das freistehend ausgebildet ist, dargestellt. Auch wenn durch das Auffinden einer Gleichgewichtslçsung eine globale Standsicherheit nachgewiesen werden konnte, zeigt jedoch das sich ausbildende Schubband vom Bogenauflager bis zum Fundament sehr deutlich an, dass das Schubaufnahmevermçgen des Widerlagers im Lastfall Haupt- und Zusatzlasten nahezu erschçpft ist. Weil eine Verschiebung des Widerlagers die Stabilitt des Randbogens gefhrden wrde, wurden Maßnahmen zur Erhçhung der Gleitsicherheit des Auflagers durch entsprechende Widerlagerverstrkungen vorgenommen.
4
Methoden der Sensitivittsanalyse, Parameter- und Systemidentifikation bei der Untersuchung bestehender Mauerwerkstrukturen
Wie die Beispiele im Abschnitt 3 zeigen, ermçglicht der Einsatz leistungsfhiger Software die Simulation komplexer Strukturen, die unterschiedlichsten Beanspruchungen ausgesetzt sein
kçnnen. Im Folgenden sollen Verfahren vorgestellt werden, mit denen es mçglich ist, komplexe Simulationsmodelle hinsichtlich ihrer Prognosefhigkeit, Robustheit und Abhngigkeit von streuenden Inputparametern zu berprfen. Die Firma Dynardo (Weimar) hat hierfr die Softwareplattform optiSLang fr Sensitivittsanalysen, Robustheitsbewertung, Ein- sowie Mehrzieloptimierung und stochastische Analyse entwickelt [2]. Am Beispiel der Untersuchung bestehender Mauerwerkstrukturen wird gezeigt, wie mithilfe von Sensitivittsstudien die Einflsse einzelner Inputparameter bzw. Inputparametergruppen auf die Ergebnisgrçßen eines numerischen Simulationsmodells ermittelt werden kçnnen. Auf der Basis von Sensitivittsanalysen kçnnen anschließend mithilfe von Parameteridentifikationen gezielt fehlende Werte oder Wertebereiche von Inputparametern (wie z. B. von Materialkennwerten) durch den inversen Abgleich von berechneten Ergebnissen mit gemessenen Werten ermittelt werden. Damit ist es mçglich, sowohl fehlende bzw. auf experimentellem Wege nicht oder nur sehr aufwendig ermittelbare Materialkenngrçßen zu bestimmen als auch die erforderliche Prognosefhigkeit eines Simulationsmodells sicherzustellen. Außerdem lassen sich durch die Kenntnis des Einflusses der einzelnen Inputparameter auf die Ergebnisgrçßen weitere Aussagen, wie z. B. das Erfordernis bzw. die Wirksamkeit von Sanierungsmaßnahmen oder den notwendigen Umfang von Materialbeprobungen ableiten.
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
4.1
Sensitivittsanalysen zur Sanierung eines gemauerten Eisenbahnviadukts
Im Folgenden sollen die zur in Bild 19 a dargestellten Brcke durchgefhrten Sensitivittsanalysen vorgestellt werden. Das Ziel ist dabei, als Grundlage einer mçglichst effizienten Sanierung die wichtigsten Inputparameter im Bezug auf die Gebrauchstauglichkeit und Tragfhigkeit zu ermitteln. Die Lnge des Berechnungsausschnitts betrgt 103 m, die Hçhe ca. 30 m. In Bild 26 a werden die einzelnen Materialbereiche des Bauwerks bzw. des Berechnungsmodells gezeigt. Die fr den Nachweis der Bçgen maßgebliche Verkehrslaststellung ist in Bild 26 b abgebildet. Der Gebrauchlastzustand wurde durch nichtlineare Lastgeschichteberechnungen mit den drei Lastschritten – Lastschritt 1 Eigenlasten, – Lastschritt 2 Temperaturbeanspruchung im Winter und – Lastschritt 3 Verkehrslast berechnet. Zur Berechnung der Traglast wurde anschließend in einem 4. Lastschritt die Verkehrslast bis zum Versagen der Struktur gesteigert. Die Sensitivittsanalysen wurden fr die 21 wichtigsten streuenden, unabhngigen Materialkennwerte der einzelnen Materialbereiche (vgl. Bild 26) durchgefhrt. Dies sind: – die E-Moduli des Bogenmauerwerks ey_1, ey_5, der Stirnwnde ex_2 und der Pfeiler ex_3,
807
– die Mauerwerksdruckfestigkeiten fmx_1, fmx_2, – die Zugfestigkeiten ftx_1, ftx_2, ftx_5, – die Schubfestigkeitskennwerte Reibungswinkel phi und Haftscherfestigkeit c, – die Fugenabstnde der Lagerfugen al_1, al_2, al:5 und der Stoßfugen as_y1, as_y2, as_y5 sowie – die Dichten der einzelnen Materialbereiche roh_1, roh_2, roh_3, roh_5. Fr eine aussagekrftige statistische Auswertung ist es notwendig, den gesamten Designraum, d. h. die Ober- und Untergrenzen aller Inputparameter mçglichst gleichmßig zu belegen. In optiSLang stehen hierfr sehr leistungsfhige Verfahren zur Verfgung. Im vorliegenden Fall wurde als Stichprobenplan (DOE-Schema) das Latin Hypercube Sampling (LHS) verwendet. LHS ist eine geschichtete Stichprobentechnik, bei der die Parameterverteilung in gleich große Wahrscheinlichkeitsintervalle unterteilt wird. Dabei werden die Parameter in den Intervallen zufllig bestimmt. Das LHS-Verfahren versucht, durch Minimierung der Varianz der Abstandsvektoren den Wahrscheinlichkeitsraum gleichmßig abzudecken. Dadurch wird fr die statistische Auswertung eine optimale Stichprobendichte ber den gesamten Parameterraum gesichert. Hinsichtlich der Verteilung der einzelnen Parameter wird eine Normalverteilung angenommen. Fr die Sensitivittsstudie wurden 150 Designs berechnet. Die Bewertung der Sensitivitten erfolgt in optiSLang mithilfe stochastischer Maße [2, 17] durch die Auswertung der linearen und quadratischen Korrelationsmatrizen und der Korrelationskoeffizienten sowie der Bestimmtheitsmaße der einzel-
Bild 26. Links: Materialbereiche, rechts: maßgebende Verkehrslaststellung des UIC71
808
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nen Eingangsparameter zu den beiden Antwortgrçßen. Der lineare Korrelationskoeffizient ist ein Maß fr den Grad eines statistischen linearen Zusammenhangs zwischen den Eingangs- und Antwortgrçßen. Er gibt an, wie sehr zwei Datenstze miteinander linear korrelieren; das bedeutet, inwieweit sie voneinander linear abhngig sind. Der Korrelationskoeffizient ist dimensionslos und kann Werte von –1 bis 1 annehmen. Fr einen Wert von +1 oder –1 besteht ein vollstndiger positiver bzw. negativer linearer Zusammenhang, fr einen Wert von 0 ist berhaupt kein linearer Zusammenhang festzustellen. Der Korrelationskoeffizient kann i. Allg. als ein Maß fr die Abhngigkeit von zwei Variablen angenommen werden. Fr den quadratischen Korrelationskoeffizienten gilt Entsprechendes. Er kann Werte zwischen 0 (keine quadratische Korrelation) und 1 (vollstndige quadratische Korrelation) annehmen. Bestimmtheitsmaße werden in optiSLang aus den Korrelationen der beobachteten Ausgangsgrçßen z und der ber Regression von gefitteten Werten ermittelt [14].
4.1.1 Sensitivittsanalyse zur Gebrauchstauglichkeit Fr den Nachweis im Gebrauchslastzustand sind vor allem Spannungen und Verformungen interessant. Als Antwortgrçßen der Sensitivittsanalyse werden daher die Bogenspannungen und Vertikalverformungen des Bogenmauerwerks, die Horizontaldruckspannungen des Stirnwandmauerwerks sowie als ein Maß fr evtl. Schdigungen bzw. Rissbildungen die plastischen Dehnungen im Bogenmauerwerk gewhlt. Die qualitative Verteilung der Vertikalverformungen ist in Bild 27 a und der Bogen- sowie Horizontalspannungen in Bild 27 b dargestellt.
Tabelle 3. Antwortgrçßen der Sensitivittsanalyse Antwortgrçße Beschreibung z1
maximale totale Vertikalverschiebung der Mauerwerkbçgen
z2
maximale relative Vertikalverschiebung der Mauerwerkbçgen
z3
maximale Bogendruckspannung
z4
maximale Druckspannung in den Stirnwnden
z6
maximale plastische Dehnung in den Mauerwerksbçgen
Die lineare Korrelationsmatrix fr die Sensitivittsanalyse zur Gebrauchstauglichkeit ist in Bild 28 abgebildet. Sie ist eine symmetrische Matrix, welche die linearen Korrelationskoeffizienten enthlt. Aus ihr kçnnen an der Grçße der Korrelationskoeffizienten die relevanten Materialparameter mit großem Einfluss auf die Antwortgrçßen abgelesen werden. In Bild 29 a sind die Korrelationskoeffizienten der Materialparameter fr die vertikale Relativverschiebung des Bogenmauerwerks angegeben. Den grçßten Einfluss auf die vertikale Durchbiegung hat erwartungsgemß der E-Modul des Bogenmauerwerks ey_1. Der lineare Korrelationskoeffizient r betrgt 0,73 und das Bestimmtheitsmaß R2 = 54 %. Das heißt, dass ca. 54 % der Vernderung der Durchbiegung des Bogens durch die Streuung von ey_1 erklrbar sind. Weitere Materialparameter mit relevanter Korrelation sind ex_2 (R2 = 10 %) und phi (R2 = 8 %). In Bild 29 b sind die Korrelationskoeffizienten der Materialparameter fr die maximale Bogendruckspannung angegeben. Auch hier sind die drei wich-
Bild 27. a) Vertikalverformungen (m), b) Bogen- und Horizontalspannungen (kN/m±)
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
809
Bild 28. Lineare Korrelationsmatrix, Gebrauchstauglichkeitsuntersuchung
Bild 29. Histogramm, lineare Korrelationskoeffizienten der Inputparameter, Gebrauchstauglichkeitsuntersuchung; Antwortgrçße a) z2 – vertikale Relativverschiebung des Bogens, b) z3 – maximale Bogendruckspannung
tigsten Materialparameter ex_2 (R2 = 49 %), ey_1 (R2 = 38 %) und phi (R2 ca. 8 %). Damit sind die E-Moduli des Bogenmauerwerks und der Stirnwnde sowie der Reibbeiwert die entscheidenden Materialparameter fr den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit.
4.1.2 Sensitivittsanalyse zur Traglast Die ermittelten Versagensmechanismen beim Erreichen der Traglast sind in Bild 30 dargestellt. Daraus wird deutlich, dass das Versagen des Tragwerks durch ein seitliches Ausweichen des
Bogenauflagers ber dem Pfeiler, durch ein Versagen der Stirnwnde und durch ein Versagen des Bogenmauerwerks beschrieben wird. Bei der statistischen Auswertung der Ergebnisse zeigte sich, dass mit den linearen Korrelationskoeffizienten lediglich 74 % der gesamten Streuung der Versagenslast erklrbar sind, sodass in diesem Fall die quadratischen Korrelationskoeffizienten (Bild 30) herangezogen werden mssen. Es ist erkennbar, dass das Versagen stark durch ex_3 (E-Modul des Pfeilermauerwerks R2 = 23 %) und damit durch das horizontale Verschieben des Pfeilerkopfs beeinflusst wird. Weitere relevante
810
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Bild 30. Plastische Vergleichsdehnungen und Versagensmechanismen im Versagenszustand
Materialparameter fr die Versagenslast der Gewçlbebçgen sind der E-Modul ey_1 (R2 = 16 %) und die Druckfestigkeit fmx_1 (R2 = 14 %) des Bogenmauerwerks sowie ftx_2 und phi. Je nachdem, welche Strukturantwort bei der berprfung der Gebrauchstauglichkeit und Tragfhigkeit des Brckenbauwerks im Grenzbereich liegt, kçnnen die Sensitivittsanalysen Aufschluss darber geben, von welchen Materialkennwerten die Strukturantwort nennenswert abhngt und welche Sanierungsmaßnahmen diesbezglich am effektivsten sind.
Bild 31. Quadratische Korrelationskoeffizienten der wichtigsten Inputparameter
4.1.3 Parameteridentifikation des Stirnwandmauerwerks Basierend auf den Ergebnissen der Sensitivittsstudien kçnnen die wesentlichen Materialkennwerte experimentell genauer bestimmt werden. Im Fall der relativ unregelmßig gemauerten Stirnwnde ist z. B. die Bestimmung des E-Moduls oder eines Reibbeiwerts der Mauerwerksfugen experimentell am bestehenden Bauwerk nicht mçglich. In derartigen Fllen kçnnen Materialparameter indirekt durch eine Parameteridentifikation bestimmt werden. Das Ziel einer Parameteridentifikation ist der Abgleich der berechneten Ergebnisse des numerischen Simulationsmodells mit den durch Messungen am Bauwerk ermittelten Werten. Dieser Abgleich der berechneten Ergebnisse und gemessenen Werte stellt eine Optimierungsaufgabe dar, bei der die Zielfunktion die Minimierung der Differenz zwischen Berechnung und Messung zum Gegenstand hat. Im vorliegenden Fall bieten sich hierfr die Messungen der Vertikalverschiebungen der Bçgen unter Verkehrslast an. Fr eine Verkehrslast von 60 t in mittiger Stellung auf dem Bogen 1 betrgt die (gemessene) maximale Vertikalverschiebung des Bogens 2,5 mm. Die Parameteridentifikation des E-Moduls und des Reibbeiwerts der bermauerung wurde mit evolutionren Optimierungsalgorithmen durchgefhrt. In Bild 32 a ist der Verlauf der Optimierung dargestellt. Wie in Bild 32 b gezeigt, wurde die beste bereinstim-
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
811
Bild 32. a) Verlauf des Optimierers, b) Best Design
mung zwischen Berechnung und Messung (best design) fr den Reibbeiwert phi = 38 und den E-Modul = 1,844 E + 06 kN/m± = 1844 N/mm± gefunden.
4.2
Parameteridentifikation zur dynamischen Untersuchung eines Glockenturms
Oftmals kçnnen unbekannte Inputgrçßen eines Simulationsmodells (z. B. Materialkennwerte, Randbedingungen etc.) nur indirekt aus globalen Messergebnissen an der realen Struktur gewonnen werden. Ein Beispiel hierfr ist die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Glockentrmen. Hufig werden hierbei experimentelle Modalanalysen am Bauwerk selbst durchgefhrt. Da nicht alle Materialeigenschaften und Schdigungsgrade der meist aus historischem Mauerwerk bestehenden Strukturen direkt bestimmbar sind, eignen sich Optimierungen in Form von Parameteridentifikationen sehr gut, um diese fehlenden Inputgrçßen zu ermitteln. Die Bestimmung der Materialparameter sichert zudem eine bestmçgliche Prognosefhigkeit des Simulationsmodells fr weitere Beanspruchungen.
Grundstzlich sollte vor einer Parameteridentifikation eine Sensitivittsanalyse durchgefhrt werden, um einerseits die wesentlichen Inputgrçßen herauszufiltern und andererseits zu berprfen, ob der Messwert im Streubereich der berechneten Strukturantwort liegt. Nur dann ist gewhrleistet, dass das Modell ausreichend genau das nachzuvollziehende Verhalten der realen Struktur abbilden kann. Die Ergebnisse einer derartigen Sensitivittsanalyse sind nachfolgend dargestellt. Bild 34 a zeigt exemplarisch die linearen Korrelationskoeffizienten der wichtigsten 10 Inputparameter und der 2. Eigenfrequenz. Im vorliegenden Fall der Severi-Kirche werden die modalen Strukturantworten vorwiegend durch die E-Moduli des Turmmauerwerks und die Anbindung an das Kirchenschiff beeinflusst. Wie aus dem in Bild 34 b dargestellten Anthillplot entnommen werden kann, sind der E-Modul des Turmmauerwerks mit der ersten Eigenfrequenz weitgehend linear korreliert. Die in der Sensitivittsanalyse berechnete Dichtefunktion bzw. Verteilung der ersten Eigenfrequenz sind in Bild 35 abgebildet. Diese Auswertung ermçglicht vor allem die Aussage, dass der gemessene Wert der ersten Eigenfrequenz von 1,42 Hz im Streubereich des Simulationsmodells liegt und somit
812
F Forschung
Bild 33. Severi-Kirche in Erfurt; a) Foto, b) 3-D-Simulationsmodell
Bild 34. Severi-Kirche, Ergebnisse der Sensitivittsanalyse; a) lineare Korrelationskoeffizienten, b) Anthillplot des Zusammenhangs zwischen der ersten Eigenfrequenz und dem E-Modul des Wandmauerwerks
Bild 35. Dichtefunktion der berechneten 1. Eigenfrequenz
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
in einer Parameteridentifikation erkannt werden kann. Grundstzlich bleibt anzumerken, dass bei der Parameteridentifikation nicht nur die Eigenfrequenzen allein, sondern auch die Eigenwerte (mithilfe von MAC-Werten) und mçglichst die Dmpfungen (Peaks der Frequenzgnge) abzugleichen sind.
5
Simulationen in der virtuellen Produktentwicklung moderner Mauerwerkbaustoffe
Wie in anderen Industriezweigen erzwingt auch im Bauwesen bzw. im Mauerwerksbau der inzwischen internationale Konkurrenzdruck die immer kostengnstigere Herstellung besonders zuverlssiger und çkologisch vertrglicher Produkte. Die Kombination moderner numerischer Simulationsverfahren und CAE-gesttzter Optimierungsmethoden ermçglicht hierbei eine effektivere virtuelle Produktentwicklung und die Erschließung vorhandener Kostenpotenziale. Die Anwendung moderner Simulationsmethoden in der virtuellen Produktentwicklung soll nachfolgend am Beispiel der Optimierung eines Hochlochziegels vorgestellt werden.
5.1
Optimierung des Lochbilds eines Hochlochziegels
Das Lochbild eines Leichthochlochziegels mit HV–Lochung soll durch die Variation der Geometrieparameter und der Wrmeleitfhigkeit des
813
Ziegelscherbens optimiert werden. Da die gleichmßige Struktur des Lochbilds aus n wiederkehrenden Basiszellen besteht, wird im Folgenden die Optimierung auf die Basiszelle (Bild 37) beschrnkt. Das vorrangige Optimierungskriterium ist dabei die Minimierung der quivalenten Wrmeleitfhigkeit der Basiszelle. Als sekundres Optimierungskriterium soll die Maximierung der Ziegelfestigkeit mithilfe einer Trendgrçße in die Untersuchungen mit einbezogen werden. Das hier vorgestellte Pilotprojekt zur Ziegeloptimierung wurde gemeinsam von der MFPA-Weimar und der Dynardo GmbH durchgefhrt [6]. Sowohl fr die thermische Simulation der Wrmeleitfhigkeit mit Gambit/Fluent als auch fr die mechanische Simulation der Ziegelfestigkeit mit ANSYS wurden parametrisierte Finite-Elemente-Modelle der Basiszelle erstellt. Fr die Sensitivittsanalyse und Optimierung generiert die Optimierungsplattform optiSLang [2] die entsprechenden Parametersets (Designs) und steuert die Berechnungen zur Wrmeleitfhigkeit und Festigkeit. In Bild 36 ist der Berechnungsablauf und Datenfluss dargestellt. Die Datenbertragung zwischen OptiSLang und Gambit / Fluent erfolgte mithilfe einer verschlsselten Verbindung ber Internet. Die Geometrie der Basiszelle ist durch sechs unabhngige Parameter beschrieben worden. Neben den sechs Geometrieparametern wird im Optimierungsprozess noch die Wrmeleitfhigkeit des Ziegelscherbens als 7. Modellparameter variiert. Jede Kombination dieser sieben Modellparameter stellt ein Design dar. In Tabelle 4 sind die Parametergrenzen (maximaler und mini-
Bild 36. Berechnungsablauf, Datenfluss
814
F Forschung
Bild 37. Basiszelle des Leichthochlochziegels
Tabelle 4. Modellparameter und Designraum Parameter
Beschreibung
q
Abstand Schnittpunkt
0,5 mm
H1
Hçhe des Rechtecklochs
6 mm
15 mm
H2
Hçhe des Dreiecklochs
8 mm
40 mm
B
Breite der Basiszelle
45 mm
75 mm
sh
Stegdicke der Lngs- und Diagonalstege
3,5 mm
6 mm
sb
Stegdicke der Querstege
3,5 mm
6 mm
lScherben
Wrmeleitfhigkeit des Ziegelscherbens
maler Wert) zusammengestellt. Diese Grenzen definieren den Designraum (bzw. Parameterraum) des Optimierungsproblems. Die thermische Simulation zur Berechnung der quivalenten Wrmeleitfhigkeit des Ziegels bercksichtigt die Strçmung und Strahlung in den Lufthohlrumen. Diese Simulationen haben heute einen abgesicherten Stand erreicht, sodass sie als Standard fr die wrmetechnische Zulassung von Ziegeln eingesetzt werden kçnnen. Fr die mechanische Simulation der Ziegeldruckfestigkeit wurden vorbereitend einaxiale Druckversuche nachgerechnet. Alle Ziegel versagten durch ein Ausknicken der Stege. Bild 38 zeigt ein typisches Versagensbild. Da das Druckver-
Minimalwert
0,25 W/(m K)
Maximalwert 1,5 mm
0,35 W/(m K)
sagen des Hochlochziegels durch ein Stabilittsversagen der Ziegelstege ausgelçst wird, ist es naheliegend, das Ziegelversagen mithilfe einer Beuleigenwertberechnung (Eigenvalue Buckling Analysis) zu beschreiben. Die Beuleigenwertberechnung bestimmt die theoretische Beulfestigkeit einer Struktur. Unter einer Einheitsbelastung gibt der erste (kleinste) Beuleigenwert (L1) die kleinste theoretische Beullast (beim Stab Knicklast) der Struktur an. Die zugehçrige erste Beuleigenform gibt die Verformungsfigur an, unter der die Struktur ausknickt bzw. versagt. Das tatschliche Strukturversagen kann infolge von ungnstigen Imperfektionen auch unterhalb der theoretischen Beullast (1. Beuleigenwert) liegen.
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
815
Bild 38. a) Typisches Versagensbild der Hochlochziegel im einaxialen Druckversuch, b) erste Beuleigenform
Damit reprsentiert der erste Beuleigenwert nicht die Ziegelfestigkeit selbst, sondern eine Trendgrçße der Ziegelfestigkeit. Das heißt, wenn der Beuleigenwert maximiert wird, erreicht auch die Festigkeit des Hochlochziegels den Maximalwert. In Bild 38 ist die erste Beuleigenform des Hochlochziegels dargestellt. Ein Vergleich in Bild 38 a und b zeigt die sehr gute bereinstimmung der gemessenen und berechneten Knickfigur. Damit konnte nachgewiesen werden, dass mithilfe der Beuleigenwertberechnung das Versagen des Hochlochziegels qualitativ sehr gut beschreibbar ist und der erste Beuleigenwert als eine fr die Festigkeit des Hochlochziegels aussagekrftige Trendgrçße angesehen werden kann.
5.1.1 Sensitivittsanalyse Das Ziel der Sensitivittsstudie ist es, die Sensitivitt der beiden Systemantworten quivalente Wrmeleitfhigkeit lequi und erster Beuleigenwert L1 auf die Variation der Eingangsparameter (Tabelle 4) zu untersuchen. Wie bereits in Abschnitt 4.1 beschrieben, erfolgte die Sensitivittsanalyse mithilfe eines stochastischen Samplingverfahrens, dem Latin Hypercube Sampling. Fr die Sensitivittsstudie wurden 100 Designs berechnet. Die Berechnung jedes Designs besteht aus jeweils einer thermischen Berechnung und einer Festigkeitsberechung (s. Bild 36). Die Rechenzeit betrug insgesamt 17 Stunden. Die lineare Korrelationsmatrix ist in Bild 39 dargestellt. Sie zeigt, dass nennenswerte Korrela-
Bild 39. Lineare Korrelationsmatrix
816
F Forschung
Bild 40. Ergebnisse der Sensitivittsanalyse gegenber der quivalenten Wrmeleitfhigkeit; a) lineare Korrelationskoeffizienten, b) quadratische Korrelationskoeffizienten
Bild 41. Zusammenhang zwischen lequi und H2
tionen der Antwortgrçßen Wrmeleitfhigkeit (lequi) und 1. Beuleigenwert (L1) vor allem zu den drei Inputgrçßen H2, B und sh bestehen. In Bild 40 sind die linearen und quadratischen Korrelationskoeffizienten der Modellparameter zur quivalenten Wrmeleitfhigkeit lequi dargestellt. Die einzelnen Werte der relevanten Korrelationskoeffizienten und Bestimmtheitsmaße sind in Tabelle 5 zusammengestellt. Die strkste Korrelation mit lequi zeigt H2. Der Korrelationskoeffizient fr H2 betrgt +0,69 (lineare Korrelation) bzw. 0,70 (quadratische Korrelation). Die zugehçrigen Bestimmtheitsmaße betragen 48 % bzw. 49 %. Das heißt, dass ca. 48 % der Vernderung von lequi aus der Variation von H2 erklrt werden kçnnen. Der Zusammenhang zwischen lequi und H2 ist in Bild 41 abgebildet. Weitere nennenswerte Korrelationen mit lequi zeigen die Modell-
Tabelle 5. Nennenswerte Korrelationskoeffizienten und Bestimmtheitsmaße der Modellparameter mit der quivalenten Wrmeleitfhigkeit Parameter
Lineare Korrelation
Quadratische Korrelation
Trend fr lequi MIN
Korrelationskoeffizient
Bestimmtheitsmaß
Korrelationskoeffizient
Bestimmtheitsmaß
H2
+0,69
48 %
0,70
49 %
verringern
sh
+0,43
18 %
0,43
18 %
verringern
B
–0,33
11 %
0,40
16 %
vergrçßern
lScherben
+0,31
10 %
0,33
11 %
verringern
H1
+0,29
8%
0,29
8%
verringern
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
parameter sh und B, bzw. etwas abgeschwcht lScherben und H1. Die angestrebte Minimierung von lequi geht mit einer Vergrçßerung von B und der Verringerung von H2, sh, lScherben und H1 einher. Die Modellparameter sb und q sind nicht bzw. nur unwesentlich mit lequi korreliert. Die Summe der Bestimmtheitsmaße von SR± = 97 % zeigt an, dass die Vernderung von lequi zu 97 % durch die bercksichtigten Modellparameter beschrieben werden. Damit sind im Modell alle relevanten Einflussgrçßen enthalten. Die als nennenswert korreliert identifizierten Parameter sind sehr plausibel. In Bild 42 sind die linearen und quadratischen Korrelationskoeffizienten der Modellparameter mit dem ersten Beuleigenwert L1 abgebildet. Die einzelnen Werte der relevanten Korrelationskoeffizienten und Bestimmtheitsmaße sind in Tabelle 6 zusammengestellt. Strkere Korrelationen mit L1 zeigen sh und B. Der Korrelationskoeffizient fr sh betrgt –0,73 (lineare Korrelation) bzw. 0,76 (quadratische Korrelation), die zugehçrigen Bestimmtheitsmaße betragen 53 % bzw.
817
58 %. Der Korrelationskoeffizient fr B betrgt +0,58 (lineare Korrelation) bzw. 0,59 (quadratische Korrelation), die zugehçrigen Bestimmtheitsmaße betragen 34 % bzw. 35 %. Das heißt, dass ca. 55 % der Vernderung von L1 aus der Variation von sh und ca. 34 % der Vernderung von L1 aus der Variation von B erklrt werden kçnnen. Alle anderen Modellparameter sind fr L1 nur von untergeordneter Bedeutung. Die angestrebte Maximierung von L1 geht mit einer Vergrçßerung von sh und einer Verringerung von B einher. Dieses Ergebnis ist sehr plausibel, da mit diesem Trend die Neigung der diagonalen Stege zunimmt und damit ein Ausknicken aller Stege reduziert. Aus der Sensitivittsstudie wird weiterhin deutlich, dass die beiden Antwortgrçßen lequi und L1 erwartungsgemß gegenlufiger Trends der Modellparameter verursachen. Sichtbar wird das an den Trends der Modellparameter sh und B. Whrend fr die Minimierung von lequi die Verringerung von sh und die Vergrçßerung von B positive Auswirkungen haben, verhalten sich diese Grç-
Bild 42. Ergebnisse der Sensitivittsanalyse gegenber dem ersten Beuleigenwert; a) lineare Korrelationskoeffizienten, b) quadratische Korrelationskoeffizienten
Tabelle 6. Nennenswerte Korrelationskoeffizienten und Bestimmtheitsmaße der Modellparameter mit dem ersten Beuleigenwert Parameter
Lineare Korrelation
Quadratische Korrelation
Trend fr L1 MAX
Korrelationskoeffizient
Bestimmtheitsmaß
Korrelationskoeffizient
Bestimmtheitsmaß
sh
–0,73
53 %
0,76
58 %
vergrçßern
B
+0,58
34 %
0,59
35 %
vergrçßern
818
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ßen fr die Maximierung von L1 genau entgegengesetzt. Das bedeutet fr die nachfolgende Optimierung, dass zwei konkurrierende Zielfunktionen betrachtet werden mssen und es sich damit um ein Problem der Pareto-Optimierung handelt.
5.1.2 Optimierung OptiSLang [2] enthlt sehr leistungsfhige Verfahren zur Lçsung verschiedenster Optimierungsprobleme. Aufbauend auf den Ergebnissen der Sensitivittsstudie wird im vorliegenden Fall eine Pareto-Optimierung (Mehrzieloptimierung) auf der Basis evolutionrer Strategien durchgefhrt. Bild 43 erlutert das Wesen einer ParetoOptimierung. Die Lçsung einer Pareto-Optimierung ist die Pareto-Front. Die Pareto-Front bildet die Summe der besten (pareto-optimalen) Kompromisslçsungen. Sie enthlt im allgemeinen Fall auch die Optima der einzelnen Zielfunktionen selbst. Pareto-optimal ist eine Lçsung dann, wenn es keine andere Lçsung gibt, die zu einer gleichzeitigen Verbesserung beider Zielkriterien fhrt. Damit fhrt jeder Punkt auf der Pareto-Front gegenber seinem Nachbarn zu einer Verbesserung eines Zielkriteriums bei gleichzeitiger Verschlechterung des anderen Zielkriteriums.
Bild 43. Pareto-Optimierung mit zwei konkurrierenden Zielfunktionen
Jeder Punkt auf der Pareto-Front entspricht einem Design. Mithilfe der berechneten Pareto-Front ist es mçglich, das fr die konkrete Aufgabe beste Kompromissdesign auszuwhlen. Wegen der prioritren Bedeutung der quivalenten Wrmeleitfhigkeit wurde im vorliegenden Fall die Berechnung der Pareto-Front auf den fr die quivalente Wrmeleitfhigkeit relevanten Bereich vom Minimalwert lequi = MIN bis zu einer Obergrenze von lequi = 0,12 W/(m K) begrenzt. Die Startdesigns fr die Pareto-Optimierung entstammen der Sensitivittsstudie sowie einer Voroptimierung. Die Pareto-Optimierung
Bild 44. Berechnete Pareto-Front
II Mçglichkeiten der numerischen Simulation von Mauerwerk heute anhand praktischer Beispiele
wurde mit 144 Designs (d. h. 144 thermischen Berechnungen und 144 Festigkeitsberechnungen) durchgefhrt. Die Rechenzeit betrug insgesamt ca. 20 Stunden. In Bild 44 ist die berechnete Pareto-Front dargestellt. Auf der Ordinate sind die Werte der quivalenten Wrmeleitfhigkeit lequi aufgetragen, die Werte des ersten Beuleigenwerts L1 auf der Abszisse (aus formalen Grnden mit negativem Vorzeichen). Die Pareto-Front zeigt einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen der quivalenten Wrmeleitfhigkeit und dem ersten Beuleigenwert.
6
Zusammenfassung
Auch im Mauerwerksbau kçnnen Simulationen sehr vielseitig sowohl bei der Bewertung bestehender als auch bei der Planung und Entwicklung moderner Mauerwerkstrukturen vorteilhaft eingesetzt werden. Mithilfe von CAE-basierten Sensitivittsanalysen kçnnen die Abhngigkeiten und Trends zwischen Inputparametern und Strukturantworten im Simulationsmodell aufgezeigt werden. Deshalb werden sie hufig zur Kontrolle komplexer Modelle und zur Schrfung des Problemverstndnisses verwendet. Das mçgliche Einsatzspektrum der Optimierung im Mauerwerksbau ist sehr umfangreich und reicht von der Produktoptimierung an sich ber die Optimierung der Konstruktion bis hin zur Parameter- und Systemidentifikation.
7
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819
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821
Stichwortverzeichnis A Abdichtung – Fußpunktabdichtung 296 – Horizontalabdichtung siehe dort – nachtrgliche 649 f. – Normen 398, 688 – Sockelabdichtung 312–315 – vertikale 650 Abluftanlage 646 Abwasserkanal 268 Alkalimethylsiliconate 417 f. Alkalisilikate 417 allgemein anerkannte Regeln der Technik, Definition 372 allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen 29–205, 373, 380, 691–724 – Betonsteine 42–51, 695–698 – – Hohlblocksteine 46–51, 696 – – Vollblçcke 42–45, 695 f. – – Vollsteine 42–45, 695 f. – bewehrtes Mauerwerk 165–181, 720 f. – – Bewehrung 720 – – Hochlochziegel 720 – Bewehrung 165–168 – Dnnbettmçrtel-Mauerwerk 57–122, 699–715 – Ergnzungsbauteile 181–205, 722–724 – Hochlochziegel 720 – Hohlblocksteine 46–51, 696 – – (mit) integrierter Wrmedmmung 47–51, 696 f. – – Leichtbeton-Hohlblocksteine 46–51 – – Planhohlblocksteine 99–102, 711 – Kalksand-Fasensteine 89 f. – Kalksand-Luftkanalsteine 90–92 – Kalksandsteine 40 f., 695 – Leichtmçrtel 698 – Leichtmçrtel-Mauerwerk 30–57, 691–698 – Mauerfuß-Dmmelemente 181–194, 722 – – FOAMGLAS 182–186 – – Isomur-plus-Wrmedmmelement 189 f. – – Kalksand-Wrmedmm-Ausgleichselemente 181 – – Kalksand-Wrmedmmsteine 181 f., 186 – – Kimmsteine 181 f., 186 – – Schçck-Novomur-Wrmedmmelement 186–189 – – Silka-Therm-Wrmedmmstein 191 – Mauermçrtel 56 f., 698 – Mauersteine grçßeren Formats 52–56, 697 f. – – Betonelemente 52–56 – – Ziegel-Blockelemente 52 f.
– Mauerverbinder fr Stumpfstoßtechnik 203–205, 724 – Mauerziegel 39, 691–694, 697 – Mittelbettmçrtel-Mauerwerk 122–126, 716 – Normalmçrtel-Mauerwerk 30–57, 691–698 – Planelemente 110–122, 712–715 – – Beton-Planelemente 118 f., 714 – – drittel- oder halbgeschosshohe Ausfhrung 120–122, 715 – – Kalksand-Planelemente 112–115, 712 f. – – Planziegel-Elemente 110 f., 712 – – Porenbeton-Planelemente 116 f., 714 – Plansteine – – Beton-Plansteine 92–110, 709–712 – – Kalksand-Plansteine 87–92, 708 – – Leichtbeton-Plansteine mit integrierter Wrmedmmung 103–110, 711 f. – – Porenbeton-Plansteine 83–85, 708 – Planverfllziegel 85–87, 707 – Planziegel 57–76, 699–705 – – (mit) integrierter Wrmedmmung 77–85, 706 – Schalungssteine 149–156, 718 f. – Strze 169–181, 721 – – (aus) bewehrtem Mauerwerk 173–177 – – Flachstrze 169–173, 178 – – Kalksandstein-Fertigteilstrze 177 f. – – (aus) Mauerwerk 178–181 – – Wrmedmmstrze 179 – Trockenmauerwerk 156–165, 720 – Verbindungsanker fr Mauerwerksschalen von zweischaligen Wnden 194–203, 723 – – Drahtanker 195–199 – – Gelenkanker 199–203 – – Holzschraubanker 197–199 – – Luftschichtanker 194 f. – Verfllziegel 40, 694 – Wandtafeln – – geschosshohe 144–149, 718 – – Mauertafeln 127–138, 717 – – Porenbeton-Wandtafeln 144–149 – – Verbundtafeln 139–144, 717 – – Vergusstafeln 138 f., 717 – – vorgefertigte 127–144, 717 – Ziegel mit integrierter Wrmedmmung 39 f., 694 Anker – Doppel-Wendelanker 235–237 – Drahtanker siehe dort – Dbelanker 301 – Einschraubanker 301
822
Stichwortverzeichnis
– Gelenkanker 199–203 – geschmiedeter 445 – Holzschraubanker 197–199 – Konsolanker 311 – Luftschichtanker 194 f. – Norm 680 – Spannanker 258 – Verbindungsanker fr Mauerwerksschalen von zweischaligen Wnden 194–203, 723 – (zur) Vorspannung 259 – Zuganker 281 Ankersysteme 300–302 Anpralllast 545 AP siehe Versuerung Arbeitsgerst 356–361, 388 f. – bauliche Durchbildung 385–387 – Bauteile 359 – Berechnung 383–385 – bewegliches 390 – Definition 356 – Eigenschaften 360 f. – Gruppen 359 – (an) Hngebrcke 390, 393 f. – Norm 688 – Prfdiagramm 386 – Unterscheidungskriterien 357 – Verankerung 389 Arbeitszeitrichtwerte 344–347 Ausblhung 451, 578 f., 647 – (am) Mauersockel 314 Ausfachungsflche 513 Auslegergerst 362 Ausschreibung – Ablauf 335 – Planung 333–338 Außenmauerwerk, Regenschutz nach DIN 4108 596 f. Außenputz 22, 24 Außenwnde – Bekleidungen, Norm 689 – energetische Aufwertung 646–469 – energetische Ertchtigung 654–658 – Kellerwnde siehe dort – Wrmedurchgangskoeffizient 651 – zweischalige 291 – – Ausfhrung 308–315 – – Brandschutz 307 f. – – (nach) DIN 1053-1 294–297 – – Feuchteschutz 302–305 – – Schallschutz 307 – – Wrmeschutz 305 f. Außermittigkeiten bei Rohrgerstverbnden 361 Aussparung 785 f. Aussteifung 507 f.
– genaueres Verfahren 523 f. – vereinfachtes Verfahren 508–510 B Backstein 431, 436, 440–442 – Formate 444 – – mittelalterliche 441 f. – Maße 441 Backsteinmauerwerk 440–448 – Dekor 444–447 – Verbandsregeln 443 f. – Wrmedurchlasswiderstand 458 f. Bakterienbefall 580 Balkenplan 326, 332 Bauart – Brandverhaltensklassifizierung, Norm 687 – Definition 374 Bauausfhrung – Planung 319–354 – Terminstruktur 325 Baudenkmal 669 Bauen im Bestand 209 Baugrund, Norm 676 Baukalk, Norm 679 Baulehm 274, 276–278 Baumanagement 319–327 – Handlungsbereiche 321–325 Baumethoden 319–321 BauPG 274 Bauprodukte – Brandverhaltensklassifizierung, Norm 687 – Definition 374 – bereinstimmungsnachweis, Norm 689 Bauproduktengesetz (BauPG) 274 Bauproduktenrichtlinie 373 f. Bauregelliste A 273 – Anforderungen 375 Bauregelliste B, Anforderungen 375 Baustoffe – Brandverhalten, Normen 685 f. – Porengefge 581 f. – Sorptionsverhalten 582–585 Bauteile – Brandverhalten, Normen 685 f. Bauteilsimulation, hygrothermische 668, 671 – Kalibrierung 671 Bauverfahren 319–321 Bauvorschriften, Rangfolge 379 Bauwerksabdichtung siehe Abdichtung Bauwerksbeurteilung, Ablauf 555 Bauwerksdiagnostik 398 f. Belastungsversuch in situ 247–269 – Anwendungsbeispiele 251–269 – Bedingungen 248 – Belastungsgerte 249–251
Stichwortverzeichnis
– – BELFA 249 f., 265–267, 269 – Belastungstechnik 249–251 – hybride Statik 248 f. – Messtechnik 249–251 – Methodik 247 f. – Selbstsicherung 249 – Voraussetzungen 248 Belftungsrçhrchen 403 Belftungssysteme 402 Bemusterung 336 berufsgenossenschaftliche Richtlinien 380 Bestandsanierung 641 Beton 437 – Fllbeton siehe dort – Porenbeton siehe dort – Rçmischer 434 – Zuschlagstoffe 434 Betonelemente, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 52–56 Beton-Planelemente, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 118 f., 714 Beton-Plansteine, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 92–110, 709–712 Betonsteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 42–51, 695–698 – Druckspannungsgrundwerte 44 f., 97–99 – Hohlblocksteine siehe dort – Leichtbetonsteine siehe dort – Schubspannungsgrundwerte 44 f., 97–99 – Wrmeleitfhigkeit 42–44, 93–97 Betonwerksteine, Norm 678 Betonzusatzmittel, Norm 679 bewehrtes Mauerwerk – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 165–191, 720 f. – DIN EN 1996-1-1 465–496 – Schubbelastung, DIN EN 1996-1-1 483–485 Bewehrung – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 165–168, 720 – Lagerfugenbewehrung siehe dort – Norm 676 – – DIN EN 1996-1-1 488–493 – Stçße, DIN EN 1996-1-1 489–492 – Transportbewehrung fr Mauertafeln 131 – Verankerung, DIN EN 1996-1-1 489–492 – Verbundfestigkeit, DIN EN 1996-1-1 469 f. Bewehrungsstahl – DIN EN 1996-1-1 468 – – Dauerhaftigkeit 470–472 – Eigenschaften 468 biegebeanspruchte bewehrte Bauteile, Spannweitenbegrenzung, DIN EN 1996-1-1 475 f.
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Biegebeanspruchung – genaueres Verfahren 527 f. – vereinfachtes Verfahren 512 f. Biegezugfestigkeit – Dnnbettmçrtel-Mauerwerk 15 – Kalksandstein 4 – Lehmmçrtel 279 – Mauersteine 3–5 – Mauerwerk 13–17, 738, 745 f., 762–766 – – Prfnorm 681 – Naturstein 22 – Porenbetonsteine 4 Blecheinschlageverfahren zum Feuchteschutz 608 Blendarchitektur 438, 440 Blitzgerst 365 Blockrotation 795 Bockgerst 362 Bodenverformung, baubedingte 215–217 Bogen – Definition 538 – Einfeldbogen 540 – elliptischer 540 – Formentwicklung 539 – halbelliptischer 541 – irregulrer 540 – Korbbogen 539 – Kreisbogen 539 f. – Mehrfeldbogen 540 – parabolischer 540 – schiefer 540 Bogenbrcke siehe auch Mauerwerksbrcke – Analyseverfahren 547 – Aufbau 559 – – (der) Pfeiler 562 – Begriffe 539 – Berechnungsmodelle 546–550 – – Diskrete-Elemente-Modelle 549 f. – – Finite-Elemente-Modelle 549, 559, 561, 563 – – Prfung 550 f. – – Stabmodelle 548 f. – Beschdigungsgrad 554 – Einteilung 540 – Gebrauchstauglichkeitsberechnungen 804–806 – Gefgefindung 803 – Hinterfllung 539 – Lastabtrag 546 – Lastumlagerungen 804 – Schden 553 – Schema 558 – Simulationsmodell 802 – Stab-Modellierung 563 – Standsicherheitsberechnungen 804–806 – Strukturmodellierung 802
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Stichwortverzeichnis
– Strukturschdigung 803 – Sttzweite-Bogendicke-Verhltnis 547 – Tragfhigkeit – – (in) Lngsrichtung 546–549 – – (in) Querrichtung 549 f. – – Untersuchung 801–806 – Tragverhalten 546 – Verbundquerschnitt 549 Bohrkernverfahren zur Mauerwerksprfung 246 f. Bostagerst 365 Brandeinwirkung – Bemessungskonzept fr Mauerwerk, Ausnutzungsfaktor 782 f. Brandschutz 651 f. Brandverhalten von Bauprodukten und Bauarten, Klassifizierung, Norm 687 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, Normen 685 f. Brandwnde mit Calciumsilikat 663 f. Bremslast 545 Bruchsteinmauerwerk 433–437, 661 Brcke – Bogenbrcke siehe dort – Definition 538 – Eisenbahnbrcke siehe dort – gewichtsbeschrnkt beschilderte 543 – Gewçlbebrcke 264–267, 538 – Hngebrcke siehe dort – Mauerwerksbrcke siehe dort – schiefe, Fugenbilder 541 – Steinbalkenbrcke 563 f. – Steindeckerbrcke 564 – Straßenbrcke siehe dort Brstung 539 C Calciumsilikat 654 f., 663 f. Chromstahlblechverfahren zur Horizontalabdichtung 406 f. COND-Programm zur hygrothermischen Berechnung 656 D Dach auf Passivhaus 633 Dachabfluss, unkontrollierter 609 f. DBU siehe Deutsche Bundesstiftung Umwelt Decken – Deckerdecke 662 – Gewçlbedecke 257 – Handmontage-Ziegeldecke 664–667 – Holzbalkendecke siehe dort – Kriechdecke 662 – Ziegeldecke siehe dort Deckenziegel, Norm 680
Dehnungsfuge 309–312 – horizontale 312 – (im) Verblendmauerwerk 307 – vertikale 310–312 Denkmalfhigkeit 642 Denkmalpflege 211, 658 Denkmalwert 644 Denkmalwrdigkeit 642 Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) 642 deutsche Normen siehe auch DIN 675–689 Developing Innovative Systems for Reinforced Mansonry Walls siehe DISWall Dichtungsbahn 313, 315 – seitlich aufgekantete 303 Diffusionskoeffizient 585 f. Diffusionsverhalten 593 Diffusivitt 588 Dilatanz 795 f. DIN 1053-11 Vereinfachtes Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk 497 – Entwurf 498–515 DIN 1053-13 Genaueres Nachweisverfahren fr unbewehrtes Mauerwerk 497 – Entwurf 516–534 DIN 1072 542 DIN 4108 590, 594–596 DIN 4420 377–380 DIN 18195 398 f. DIN EN 1996-1-1 465–496 DIN EN 12810 380 DIN EN 12811 380 DIN-Fachbericht 101 542 f. DISWall 734–738 Doppel-Wendelanker 235–237 Drahtanker 131, 162, 164, 297–299, 301, 305 f. – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 195–199 – Befestigungsmittel 305 – Durchmesser 298 – Mindestanzahl 298 Drehkupplung 363 Dreifeld-Sporthalle, Laatzen 632–636 Dreigelenkrahmen 233 Druckbeanspruchung – Abminderungsfaktoren 511 f. – exzentrische 525–527 – zentrische 525–527 Druck-E-Modul – Kalksandstein 5 – Mauersteine 5 – Mauerwerk siehe unter Mauerwerk – Naturstein 22 Druckfestigkeit – Dnnbettmçrtel 12 – Lehmmçrtel 279
Stichwortverzeichnis
– Lehmsteine 277 – Leichtmçrtel 12 – Mauermçrtel 12 – Mauersteine 4 f., 10–12 – Mauerwerk siehe unter Mauerwerk – Naturstein 22 – Prfnorm 681 – Putz 22 f. – Tuffsteinmauerwerk 788 Druckinjektion zur Horizontalabdichtung 411–413, 425 drucklose Injektion zur Horizontalabdichtung 410 f., 425 Druckspannungsgrundwerte fr Mauerwerk – Betonsteine 44 f., 97–99 – Hochlochziegel 34–39, 125 f. – Hohlblocksteine – – (mit) integrierter Wrmedmmung 48 – – Leichtbeton-Hohlblocksteine 46 – – Planhohlblocksteine 102 – – – (mit) integrierter Wrmedmmung 105 – Kalksandsteine 41 – Leichtbetonsteine 44 f., 97–99 – Mauersteine grçßeren Formats 54 – Planelemente – – Kalksand-Planelemente 114 f. – – Leichtbeton-Planelemente 119 – – Porenbeton-Planelemente 117 – Plansteine – – Kalksand-Plansteine 88 – – Porenbeton-Plansteine 92 – Planverfllziegel 86 f. – Planziegel 67 – – (mit) integrierter Wrmedmmung 79 f. – Planziegel-Elemente 111 – Schalungssteine 154 f. – Trockenmauerwerk 160 – Verfllziegel 41 – Ziegel-Blockelemente 53 Druckwasserstrçmung 589 Dbel 361, 369 – Beanspruchungsarten 372 – Injektionsdbel 371 – Metallhinterschnittdbel 371 – Metallspreizdbel 370 – Verbunddbel 371 Dbelanker 301 Dnnbettmçrtel – Druckfestigkeit 12 – Haftscherfestigkeit 9 – Querdehnungsmodul 8 Dnnbettmçrtel-Mauerwerk – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 57–122, 699–715 – Biegezugfestigkeit 15
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Durchfeuchtungsgrad 398, 409–411, 414, 416, 418 f., 423, 426 Durchlass, Definition 538 E Einfeldbogen 540 Einschraubanker 301 Einwirkungen – Bemessungswerte 501 f. – Brandeinwirkung siehe dort – Erdbebeneinwirkung siehe dort – Kombinationen, Analyse 781 f. Einzellastnachweis – genaueres Verfahren 532 – vereinfachtes Verfahren 514 Eisenbahnbrcke, Belastungsgert 249 Eislast, Norm 676 Elastizittsmodul – Druck-E-Modul siehe dort – dynamischer von Putz 23 – Leichtmçrtel 8 – Mauermçrtel 7 f. – Normalmçrtel 7 – Verformungskennwerte 507 – Zug-E-Modul siehe dort Energie – Bedarf 617 f. – Bereitstellung 669 – Effizienz 617, 641 – – Berechnung 670 – Einsparung 617, 644 – – Normen 686 f. – gebaute 669 f. – Kosten 617 Enhanced Safety and Efficient Construction of Mansonry Structures in Europe 731–734 Entlastungsbogen 432 f. Entwsserungsçffnung 295, 303, 313 f. Erdbebeneinwirkung, Norm 676 Erdbebenlast 750–755 Erdreichwrmetauscher 624, 635 Erdreichwrmebertrager 624 Ergnzungsbauteile – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 181–205, 722–724 – Prfnormen 684 ESECMaSE 731–734 Eurocode 6 siehe auch DIN EN 1996-1-1 677 Eurocode 8 677 europische Normen siehe auch Eurocode 675–689 F Fachwerk 431 – historisches 284
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Stichwortverzeichnis
Fachwerkwnde 660 Faserlehm 275 Faserverbundwerkstoffe zur nachtrglichen çrtlichen Verstrkung 788 f. Fassade, feuchtegeschdigte – Instandsetzung 611 f. Fassadengerst 357 – Bauteile 359 – Norm 689 Fenster – Kastenfenster 646 – (im) Passivhaus 621, 628 f., 633 Fertigbauteile, Norm 676 Fertigteilsturz 311 f. Feuchteaufnahme, hygroskopische 578 f. Feuchtebilanzierung 590 Feuchtegehaltbestimmung, Norm 685 Feuchtehaushalt 575–615 Feuchtelast 576 f. Feuchteschden 577–581, 649 Feuchteschutz – konstruktiver 280 – Nachweis 590–606 – – (nach) DIN 4108 594–596 Feuchtespeicherfunktion 588 f. Feuchtespeicherungsmechanismen 581–585 Feuchtetransportmechanismen 585–589 Feuchtigkeit, kapillar aufsteigende 397–429 Flachstrze – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 169–173, 178 – DIN EN 1996-1-1 482 f. Flugasche, Norm 679 FOAMGLAS, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 182–186 Formziegel 441 Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau 727–789 – abgeschlossene Vorhaben 730–774 – DISWall 734–738 – ESECMaSE 731–734 – Forschungsstellen 727–730, 774–776 – laufende Vorhaben 774–789 Frost-Tausalz-Beanspruchung 578 Frost-Tau-Wechsel 578 Fuge – Dehnungsfuge siehe dort – Ertchtigung 612 f. – Glattstrichausfhrung 296, 309 – Haustrennfuge 307 – Lagerfuge siehe dort – Manderfuge 310 f. – Stoßfuge siehe dort Fugenbilder in schiefen Brcken 541 Fugenmalerei 435
Fllbeton – DIN EN 1996-1-1 467 f. – Eigenschaften 467 f. Fundament 431, 450, 453 f. Fußpunktabdichtung 296 Fußpunktausfhrung 296 Fußpunktentwsserung 312 Fußspindel 367 G Gebudeecke, ausweichende 254 Gebudesicherung 220 – (durch) Lngsverspannung 220, 222 – (durch) Querverspannung 220 f. Gebudesimulation, hygrothermische 668, 671 – Kalibrierung 671 Gebudesteifigkeit 232 Gebudeverformung, mehrachsige 217 Gebrauchstauglichkeit, Anforderungen 274, 276, 279 Gelenkanker, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 199–203 Gerst 355–395 – Arbeitsgerst siehe dort – Auslegergerst 362 – Außermittigkeiten 361 – Bauteile 357, 361–372 – – Bauregelliste 376 f. – Begriffe 357 – Blitzgerst 365 – Bockgerst 362 – Bostagerst 365 – Einwirkungen 381–383 – – horizontale 382 f. – – vertikale 381 f. – Fassadengerst siehe dort – Fußspindel 367 – Gruppen 381 – Hngegerst 355, 362 – Holzbohlensttzweiten 367 – Imperfektionen 360 – Knoten 365, 368 f. – Konsolgerst 362 – Konstruktionsbeispiele 387–394 – Kupplung siehe dort – Lehrgerst 233–235 – Leichtgerst 365 – Modulgerst 366 – Normen 377–381 – Rahmengerst siehe dort – Rechtsgrundlagen 372–372 – Rohre 357 – Schden 387 – Schnellbaugerst 365
Stichwortverzeichnis
– Schutzgerst siehe dort – Schwerlastgerst 388 – Stahlrohrgerst 362 – Stnderstoß 367 – Stangengerst 361 f. – Systemgerst 357 – Tagesgerst 357 – Technische Regeln 372–381 – Trgergerst 362 – Traggerst 357 – Unflle 387 – Verankerung 369–372, 389 – Verbindungstechnik 361–372 – Verkehrslast 382 – Widerstnde 383 – Windlast 383 Gesteinskçrnungen, Norm 679 f. Gewçlbe 227–230, 533, 660 – (mit) abgeknickter Endsule 260 – Belastungsversuch 252 – Kreuzgratgewçlbe 218, 227–229, 234 f. – Sicherung 232–235 – Spargewçlbe 539 – Tonnengewçlbe siehe dort – Verformungsmessung 261 – Vorkonsolidierung 237–239 Gewçlbebrcke 264–267, 538 Gewçlbedecke 257 Gipskruste 579 Gipsplatten, Norm 680 Gips-Trockenmçrtel, Norm 678 GISOPLAN-Therm Wandsystem 106 f. Gisotherm-Planstein 106 Gisoton-Wrmedmmblock 107 f. Glasbaustein-Wnde, Norm 676 Glassteine, Norm 680 Glattstrich 296, 309 Global Warming Potential (GWP) 653 Graue Energie 652 f. Grauwassernutzungsanlage 646 Grenzzustand – Gebrauchstauglichkeit, DIN EN 1996-1-1 487 f. – Tragfhigkeit, DIN EN 1996-1-1 476–487 Grnling 287 GWP 653 H Haftscherfestigkeit – Dnnbettmçrtel 9 – Normalbettmçrtel 9 – Prfnorm 681 Halbkupplung 362 Handels- und Gesundheitszentrum, Hannover 625–632
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Handmontage-Ziegeldecke 664–667 Handstrichtechnik 442 Hngebrcke, Arbeitsgerst 390, 393 f. Hngegerst 355, 362 Harze, organische 418 f. Hausschwamm 580 – echter 649 Haustechnik, Universalregelungen 646 Haustrennfuge 307 Heizenergieverbrauch 668 Heizflche 646 Heizung im Passivhaus siehe Restheizung Hilfsenergieverbrauch 668 Hochlochziegel – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 720 – Lochbildoptimierung 813–819 – Planhochlochziegel siehe dort – Spannungsgrundwerte 34–39, 125 f. Hohlblocksteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 46–51, 696 – (mit) integrierter Wrmedmmung – – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 47–51, 696 f. – – Spannungsgrundwerte 48 – – Wrmeleitfhigkeit 48 f. – Leichtbeton-Hohlblocksteine siehe dort – Planhohlblocksteine siehe dort – Wrmeleitfhigkeit 46 f. Hohlraumdmmung, nachtrgliche 787 Hohlschicht 295, 304 – (als) Regenschutz 292 f. Holzbalkendecke – Deckerdecke 662 – Feuchteschden 665 – Innendmmung 665 – Kriechdecke 662 – Originalsubstanz 666 – Restaurierung 665 – Schden 662 – Wrmedmm-Verbundsystem (WDVS) 666 Holzschraubanker, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 197–199 Holzstnderwnde 285–287 Holzwolle-Leichtbauplatten, Norm 680 Horizontalabdichtung – nachtrgliche 397–429 – Verfahren – – elektro-physikalische 399, 426–428 – – elektromagnetische 428 – – Injektionsverfahren siehe dort – – mechanische 399, 403–409 Huminstoffe in Sanden, Test 783–782 Httensteine, Norm 678 hygrisches Gleichgewicht 582
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Stichwortverzeichnis
hygroskopischer Effekt 400 Hygroskopizitt 397 f., 402, 418 hygrothermische Berechnung mit Programm COND 656 I Imperfektion 360 Impulsverfahren zur Horizontalabdichtung 414, 425 Injektionsdbel 371 Injektionsmçrtel 235 Injektionsverfahren zum Feuchteschutz 608 f. Injektionsverfahren zur Horizontalabdichtung 399, 409–426 – Druckinjektion 411–413, 425 – drucklose Injektion 410 f., 425 – Durchfhrung 421–426 – Impulsverfahren 414, 425 – Injektionsmittel 409–411, 413, 416–421 – Mehrstufeninjektion 414 f., 425 – Nass-in-Nass-Verfahren 415 f. – Paraffinverfahren 413 f., 421, 425 f. Innendmmung – hygrothermische Betrachtung 598–601 – kapillaraktive diffusionsoffene 645, 654–657 Innenwnde – Mischmauerwerk 659 – Ziegelmauerwerk 660 Instandsetzung 431 – feuchtegeschdigte Fassade siehe unter Fassade – Putz 613 f. – Verfahren 210, 235–237 Isomur-plus-Wrmedmmelement, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 189 f. J Jahresheizwrmeverbrauch 669 K Kalk siehe Baukalk Kalk-Außenputz 284–286, 289 Kalksand-Fasensteine, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 89 f. Kalksand-Luftkanalsteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 90–92 – oberer Abschlussstein 91 – Sockelstein 91 Kalksand-Planelemente – Abmessungen 113 – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 112–115, 715 – KS-Quadro E 112 – Spannungsgrundwerte 114 f.
– Versetzen 112 – Versetzplan 112 f. Kalksand-Plansteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 87–92, 708 – Spannungsgrundwerte 88 – (fr) vorgefertigte Mauertafeln 132 f. Kalksand-Rohmassen, Verdichtung 755–757 Kalksandstein – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 40 f., 695 – Biegezugfestigkeit 4 – Druck-E-Modul 5 – Druckspannungsgrundwerte 41 – Fertigteilstrze, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 177 f. – Norm 678 – Schubspannungsgrundwerte 41 – Produktion, Energieeinsparung 773 f. – Zug-E-Modul 6 – Zugfestigkeit 4 – Zuschlge, Schnell-Prfverfahren 766–768 Kalksand-Wrmedmm-Ausgleichselemente, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 181 Kalksand-Wrmedmmsteine, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 181 f., 186 Kmpfer 541 Kanalgegenstromwrmebertrager 646 Kapazittsplanung 336–336 Kapillartransport 586–589 Kastenfenster mit passivhaustauglicher Komponente 646 Kellerwnde – energetische Aufwertung 646 – genauerer Nachweis 531 f. – Lastannahmen 515 – vereinfachter Nachweis 514 f. Kernbohrverfahren zum Feuchteschutz 608 Kerndmmung 293 Kimmsteine, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 181 f., 186 KLB-Kalopor-Planblock 108 f. Klimatechnik, Universalregelungen 646 Klimaton-SZ 9 Planziegel 84 Klimawandel 641 Klinker 297, 437, 447 – Frostwiderstandsfhigkeit, Prfnorm 682 Klinkerriemchen 629 f. Knapen’sche Rçhrchen 403 Knicklnge – genaueres Verfahren 523 f. – vereinfachtes Verfahren 508–510 Knicksicherheit 527 Knotenmoment 522 Konduktivitt 588
Stichwortverzeichnis
Konsolanker 311 Konsolgerst 362 Korbbogen 539 Kreisbogen 539 f. Kreuzgratgewçlbe 218, 227–229, 234 f. Kriechen – Mauermçrtel 9 – Mauersteine 7 – Mauerwerk 19 – Verformungskennwerte 507 Kristallisationsdruck 579 Khlung im Passivhaus 624 Kulturdenkmal 644 Kunstharzputz, Norm 678 Kunstwerkstein 437 Kuppelschub 229 Kupplung 357, 361–369 – Drehkupplung 363 – Halbkupplung 362 – Normalkupplung 362 f. – Profilkupplung 363 – Reduzierkupplung 364 – Stoßkupplung 362 f. L Lagerfuge 302, 432 – Bewehrung 468 – – Norm 680 Landesbauordnung 373 Langlebigkeit einer Konstruktion 652 Lngsdehnungsmodul von Mauermçrtel 7 Lngsdruckfestigkeit – Mauersteine 6 – Mauerwerk 13 f. Lngsverspannung zur Gebudesicherung 220, 222 Latin Hypercube Sampling (LHS) 807 Lebenszyklus 653 Lehm 431 – Baulehm 274, 276–278 – Faserlehm 275 – Leichtlehm 275, 279 – Recyclinglehm 274, 278 – Stampflehm 275, 279 f. – Stoffkreislauf 274 – Strohlehm 275, 279 – Wellerlehm 275, 279 f. Lehmbau Regeln 273, 284–287, 289 Lehmbaustoffe 273–279 – Austrocknung 280 – Einbaufeuchte 275 – Kennzeichnung 275 – Trockenrohdichte 275 – Verwendung 276–279 – Vorfertigung 275
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– (fr) Wnde 279–290 – Wrmedmmung 284, 286–289 – Wrmeleitzahl 273, 284–287, 289 – Wrmeschutz 273 – Zuschlag 275 Lehmbauteil 274 Lehmbauwerk 274 Lehm-Innenputz 284–287, 289 Lehmmçrtel 275, 278 f. – Aufbereitung 278 – Biegezugfestigkeit 279 – Prfung 278 f. – Rohdichte 279 – Schwindmaß 279 – Trockendruckfestigkeit 279 – Verwendung 278 – wiederverwendeter 274, 278 – Zuschlag 278 Lehmplatten 275, 277–279 – Aufbereitung 277 – Format 277 – Formgebung 277 – Verwendung 278 – Zuschlag 277 Lehmplattentrennwnde 288 Lehmschttung 275, 279 Lehmstein-Ausfachung 283 f. Lehmsteine 275–277, 279, 284–287, 289 – Aufbereitung 276 – Format 276 – Formgebung 276 – Leichtlehm-Steine 285 f. – Prfung 277 – Verarbeitung 282 – Verwendung 276 – Vorsatzschale 288–290 – Zuschlag 276 Lehmstein-Mauerwerk 271–290 Lehmstein-Schale 287 Lehrgerst 233–235 Leichtbeton, pumpfhiger 666 Leichtbetonblçcke, Wrmeleitfhigkeit 54 f. Leichtbeton-Hohlblocksteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 46–51 – Spannungsgrundwerte 46 Leichtbeton-Hohlwandplatten, Norm 680 Leichtbeton-Planelemente – Spannungsgrundwerte 119 – Wrmeleitfhigkeit 118 Leichtbeton-Plansteine mit integrierter Wrmedmmung, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 103–110, 711 f. Leichtbetonsteine – Druckspannungsgrundwerte 44 f., 97–99
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Stichwortverzeichnis
– Querdehnungsmodul 6 – Schubspannungsgrundwerte 44 f., 97–99 – Wrmeleitfhigkeit 42–44, 93–97 – Zug-E-Modul 6 – Zugfestigkeit 4 Leichtgerst 365 Leichthochlochziegel 39 f. Leichtlehm 275, 279 Leichtlehm-Steine 285 f. Leichtmauerwerk – Endkriechzahl 20 – Feuchtedehnung 20 Leichtmçrtel 301 f. – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 698 – Druckfestigkeit 12 – E-Modul 8 Leichtmçrtel-Mauerwerk, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 30–57, 691–698 Leichtzuschlge, Norm 679 LHS 807 Liapor SL-P-Wrmedmmstein 109 Linienverankerung von Vormauerschalen 742–745, 747–749 Liste C 273 – Anforderungen 375 Lcking-MT-Ziegel 130 Luftdichtheit im Passivhaus 623 f., 631, 635 Luftschicht – Anforderungen 293 f. – Mindestdicke 293, 297 Luftschichtanker, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 194 f. Lftungsanlage im Passivhaus 623 Lftungsgitter 313 Lftungsçffnung 293 f., 303 – (in der) Verblendschale 294 Luftziegel 441 M Manderfuge 310 f. Maueraustauschverfahren zum Feuchteschutz 608 Mauerbinder, Norm 679 Mauerfuß-Dmmelemente, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 181–194, 722 Mauermçrtel 431 – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 56 f., 698 – Druckfestigkeit 10 – E-Modul 7 f. – Endschwindwerte 8 – Feuchtedehnung 8 f. – Haftzugfestigkeit mit Mauersteinen 9 f. – Kriechen 9 – Lngsdehnungsmodul 7
– Querdehnungsmodul 8 – Scherfestigkeit 7 – Wasseraufnahme, kapillare 19–21 – Zugfestigkeit 7 Mauersgeverfahren zur Horizontalabdichtung 404–406 Mauersockel, Ausblhung 314 Mauersteine siehe auch Mauerziegel und Ziegel – Biegezugfestigkeit 3–5 – Druck-E-Modul 5 – Druckfestigkeit 4 f., 10–12 – Feuchtedehnung 7 – Haftzugfestigkeit mit Mauermçrtel 9 f. – grçßeren Formats – – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 52–56, 697 f. – – Spannungsgrundwerte 54 – Kriechen 7 – Lngsdruckfestigkeit 6 – Norm 678 – Prfnormen 682 – Quellen 7 – Querdehnungsmodul 5 f. – Querdehnungszahl 6 – Recyclingmauersteine 757–759 – Schwinden 7 – Spaltzugfestigkeit 3–5 – Wrmedehnungskoeffizient 7 – Wasseraufnahme, kapillare 19–21 – Wasseraufnahmekoeffizient 21 – Wasserdampfdurchlssigkeit 21 – Zug-E-Modul 6 – Zugfestigkeit 3–5 Mauertafeln siehe auch Wandtafeln – geschosshohe, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 127 f. – (mit) Porenbeton-Planelementen 137 – Transportbewehrung 131 – vorgefertigte – – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 127–144, 717 – – (aus) Kalksand-Plansteinen 132 f. – Wrmeleitfhigkeit 137 f. – (mit) Ziegeln 134–137 Mauerverband 432, 444 Mauerverbinder fr Stumpfstoßtechnik, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 203–205, 724 Mauerwerk – Abscherfestigkeit 520 – Ausfhrung, Norm 676 – Backsteinmauerwerk siehe dort – Bemessung 497–536 – Berechnung, Norm 676 – Beschichtung, diffusionsdichte 613
Stichwortverzeichnis
– bewehrtes siehe bewehrtes Mauerwerk – Biegedruckverhalten 759–762 – Biegefestigkeit 519 f. – Biegezugfestigkeit 13–17, 738, 745 f., 762–766 – Bruchsteinmauerwerk 433–437, 661 – Dehnung bei Hçchstspannung 17 f. – Druck-E-Modul 16 f. – – parallel zu den Lagerfugen 18 – – senkrecht zu den Lagerfugen 16 f. – Druckfestigkeit – – genaueres Verfahren 517–519 – – parallel zu den Lagerfugen 13 f. – – Rechenanstze 11 – – senkrecht zu den Lagerfugen 9 f. – – vereinfachtes Verfahren 504–506 – Dnnbettmçrtel-Mauerwerk siehe dort – eingefasstes, DIN EN 1996-1-1 486–488 – Endkriechzahl 19 – erdberhrtes, Feuchteschutz 606–609 – Festigkeit 552 – – Einflussfaktoren 552 – – Ermittlung 247 – Festigkeitsklassen, Norm 676 – Feuchtedehnung 19 – Feuchtehaushalt 575–615 – Feuchteschden 449–452 – Feuchteschutz 448 f., 606–614 – – chemische Injektionsverfahren 608 f. – – mechanische Verfahren 607 f. – Feuchteverhalten 589 f. – Fugenertchtigung 612 f. – Gewichtsableitung 433 – hygrothermische Bewertung 596–598 – Kriechen 19 – Lngsdruckfestigkeit 13 f. – Lehmstein-Mauerwerk 271–290 – Leichtmauerwerk siehe dort – mehrschaliges 224 f., 434, 450 – Mischmauerwerk 436, 646, 648, 659 f. – Modellierung von Mauerwerk siehe dort – Natursteinmauerwerk siehe dort – pflanzlicher Bewuchs 450 f. – Polygonalmauerwerk 432 f. – Prfnormen 681 – Prfverfahren siehe dort – Quadermauerwerk 433–437 – Quellen 19 – Querdehnungszahl 17 f. – rissanflliges 659 – – Innenwnde 663 – – Putz 663 f. – Rissspannung 12 f. – Rissursachen 798–801 – Salzschden 452 f.
831
– Sanierung 797–806 – Schiefstellung 455 – Schubversagen 796 – Schwinden 19, 455 – Schwindendzahl 20 – Sensitivittsanalyse von Mauerwerk siehe dort – Setzungsschden 453 f. – Sichtmauerwerk 309, 634 – Simulation von Mauerwerk siehe dort – thermische Spannungen 454 f. – Tragwirkung siehe dort – Trockenmauerwerk siehe dort – Tuffsteinmauerwerk siehe dort – Verblendmauerwerk siehe dort – Verformungen 454 – – (durch) externe Krfte 455 f. – Verformungseigenschaften 470, 506 – verputztes aufgehendes, Feuchteverhltnisse 601–606 – Versagensmechanismen 810 – Vçlligkeitsgrad 17 f. – vorgespanntes, DIN EN 1996-1-1 485–487 – Wrmedehnungskoeffizient 19 – Wrmedurchlasswiderstand 456–459 – Wrmeverhalten 589 f. – Wasseraufnahme, kapillare 19–21 – Wasserdampf-Diffusionswiderstand 21 – Witterungsbeanspruchung 610 – Zug-E-Modul 18 f. – – parallel zu den Lagerfugen 18 f. – Zugfestigkeit 13, 15, 762–766 – zweischaliges 291–317, 432, 742–745, 747 – Zyklopenmauerwerk 432 Mauerwerksbalken, Spannweite – DIN EN 1996-1-1 473 Mauerwerksbau, Forschungsvorhaben siehe dort Mauerwerksbauteile, bewehrte – DIN EN 1996-1-1 – – (bei) Biegung 477–480 – – (bei) Normalkraft 477–480 – – (bei) Schubbeanspruchung 476 Mauerwerksbrcke siehe auch Bogenbrcke – Berechnungsmodelle siehe unter Bogenbrcke – Einwirkungen 542–546 – Schden 553 – Sicherheitsbeurteilung 537–572 – – Beispiele 553–565 – – probabilistische 556–558 Mauerwerksmodell, numerisches 553 Mauerwerksscheiben, DIN EN 1996-1-1 473–475 Mauerziegel siehe auch Mauersteine und Ziegel 440 f.
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Stichwortverzeichnis
– allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 39, 691–694, 697 – Farben 446 – Formate 447 f. – industriell hergestellter 445, 447 – Norm 678 – porosierter 448 – Querdehnungsmodul 6 – Wrmeleitfhigkeit 30–34 – Zugfestigkeit 4 MBO 273 f. Mehrfeldbogen 540 Mehrstufeninjektion zur Horizontalabdichtung 414 f., 425 Metallhinterschnittdbel 371 Metallspreizdbel 370 Mikrozementsuspension 422 Mischmauerwerk 436, 646, 648 Mittelbettmçrtel-Mauerwerk – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 122–126, 716 – Wrmeleitfhigkeit 123 mitwirkende Breite von zusammengesetzten Querschnitten 524 f. Modellierung von Mauerwerk siehe auch Simulation von Mauerwerk 791–820 – Diskontinuumsmodell 794 – Kontinuumsmodell 794 – Makromodellierung 791 f. – Mikromodellierung 791–797 – – detaillierte 797 – – Diskontinuitten 792 – – vereinfachte 792–794 – Strategien 791–797 Modulgerst 366 Mçrtel – Dnnbettmçrtel siehe dort – Gips-Trockenmçrtel siehe dort – Injektionsmçrtel 235 – Lehmmçrtel siehe dort – Leichtmçrtel siehe dort – Mauermçrtel siehe dort – Normalmçrtel siehe dort – Prfnormen 683 f. – Putzmçrtel siehe dort Mçrtelbestandteile, Norm 679 f. Mçrtelinjektion 237 Musterbauordnung (MBO) 273 f. Muster-Hochhaus-Richtlinie 307 Musterliste der Technischen Baubestimmungen 273 N nachhaltiges Bauen 273 f., 284 Nachhaltigkeit, Definition 273
Nass-in-Nass-Verfahren zur Horizontalabdichtung 415 f. Naturstein 21, 431, 436 f., 440 – Biegezugfestigkeit 22 – Dichte 449 – Druck-E-Modul 22 – Druckfestigkeit 22 – Eigenschaften 552 – Norm 678 – Quelldehnung 23 – Porositt 449 – Schleifverschleiß 22 – Schwinddehnung 23 – Wasseraufnahme 449 – Wrmedehnungskoeffizient 23 – Wasseraufnahme bei Atmosphrendruck 23 – Wasserdampf-Diffusionswiderstand 23 Natursteinmauerwerk 21, 431 f., 437 – mehrschaliges 438 – zweischaliges 435, 441 Natursteinwnde, Dekor 437–440 Netzplan 327 Nische 439 Nord-Sd-Stadtbahn, Kçln 211–217 Normalkupplung 362 f. Normalmçrtel – E-Modul 7 – Haftscherfestigkeit 9 Normalmçrtel-Mauerwerk, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 30–57, 691–698 Normen siehe auch DIN und Eurocode – Abdichtung 398 – Ausfhrung 676 f. – Bemessung 676 f. – deutsche 675–689 – Erdbeben 677 – europische 675–689 – Gerste 377–381 – Mauermçrtel 678 – Mauersteine 678 – Mçrtelbestandteile 679 f. – Prfnormen siehe dort – Putzmçrtel 678 Nullemissionsgebude 668 numerische Modellierung mit diskreten Elementen 787 Nutzungszyklus 641 O Oberflchendiffusion 585 Oberflchenzugfestigkeitsermittlung 789 koindex 3 (OI3) 652 Organismenbefall 579–581 Originalsubstanz 642–644
Stichwortverzeichnis
P Paraffine 419 Paraffinverfahren zur Horizontalabdichtung 413 f., 421 Passivhaus 617–640 – Behaglichkeit 619 – Beispiele 625–637 – Berechnungsverfahren 620 – Dach 633 – Definition 619 f. – Fenster 621, 628 f., 633, 646 – Fçrdermittel 638 – Gebudehlle 621–623 – Gebudetechnik 623–625 – Grundlagen 618–621 – Kriterien 619 – Khlung 624 – Luftdichtheit 623 f., 631 – Luftqualitt 623 – Lftungsanlage 624, 631, 635 – rechnerische Festsetzungen 620 – Restheizung 624, 635 – Schallschutz 631 – Tren 633 – Validierung 620 f. – Wrmebrcken 621 f., 637 – Wrmedmmung 621, 629 f., 634 f. – Wrmerckgewinnung 623 f. – Wrmeschutz, sommerlicher 623 f., 630, 636 – Warmwasserbereitung 625, 635 – Wirtschaftlichkeit 637–640 – – Berechnungssoftware 638 f. Passivhaus Projektierungspaket (PHPP) 620 PEI 652 f. Personaleinsatz – (nach) Bauablauf 337 – optimierter 337 – Planung 338 Pfeilergeschoss 439 Phenolharz-Hartdmmstoff 306 PHPP 620 Pilzbefall 580 Planelemente – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 110–122, 712–715 – Beton-Planelemente siehe dort – drittel- oder halbgeschosshohe Ausfhrung 120–122, 715 – Druckspannungsgrundwerte 114 f., 117, 119 – Kalksand-Planelemente siehe dort – Leichtbeton-Planelemente siehe dort – Planziegel-Elemente siehe dort – Porenbeton-Planelemente siehe dort – Schubspannungsgrundwerte 114 f., 117, 119 – unipor-Planelement siehe dort
Planhochlochziegel, Wrmeleitfhigkeit 56–67 Planhohlblocksteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 99–102, 711 – Druckspannungsgrundwerte 102 – (mit) integrierter Wrmedmmung – – Druckspannungsgrundwerte 105 – – Schubspannungsgrundwerte 105 – – Wrmeleitfhigkeit 103 f. – Schubspannungsgrundwerte 102 – Wrmeleitfhigkeit 100 f. Plansteine – Beton-Plansteine siehe dort – Kalksand-Plansteine siehe dort – Leichtbeton-Plansteine siehe dort – Porenbeton-Plansteine siehe dort – Verklebung 776–778 Planung – (der) Ausfhrung 338–352 – – Ablaufplanung 340–342 – – Baustelleneinrichtung 340 – – Bauverfahren 338–340 – – Leistungskontrolle 342–352 – – Vertragsregelung 338 – Balkenplan 326, 332 – Netzplan 327 – (der) Planung 327–338 – – Ausfhrungsplanung 329, 331 f. – – Ausschreibungen 333–338 – – Bemusterung 336 – – Beteiligte 329 f. – – Kapazittsplanung 336–338 – – Kontrolle 333 – – Personaleinsatz 337 f. – – Planungsdauer 328 f. – – Planungsphasen 328 – – Vergaben 333–338 – – Vorbereitung 327 f. – Terminplanung 326 f. – Terminstruktur 325 Planverfllziegel – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 85–87, 707 – Spannungsgrundwerte 86 f. Planziegel – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 57–76, 699–705 – Druckspannungsgrundwerte 67 – (mit) integrierter Wrmedmmung – – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 77–85, 706 – – Spannungsgrundwerte 79 f. – – Wrmeleitfhigkeit 77 f. – Schubspannungsgrundwerte 67
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Stichwortverzeichnis
Planziegel-Elemente – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 110 f., 712 – Spannungsgrundwerte 111 plastische Aktivitt 805 plastische Vergleichsdehnung 801, 805, 810 Plattenbalken, zusammengesetzte bewehrte – DIN EN 1996-1-1 480 f. Plattenbau 437 Plattenmomente bei Biegebeanspruchung 525 Plusenergiehaus 636 Polygonalmauerwerk 432 f. Porenbeton, Gefgevernderungen, thermisch bedingte 769–773 Porenbeton-Bauplatten, Norm 680 Porenbeton-Planelemente – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 116 f., 714 – Spannungsgrundwerte 117 – Versetzen 117 – Wrmeleitfhigkeit 116, 122 Porenbeton-Plansteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 83–85, 708 – Dauerstandverhalten 766 – Spannungsgrundwerte 92 – Wrmeleitfhigkeit 93 Porenbetonsteine – Biegezugfestigkeit 4 – Dehnung bei Hçchstspannung 7 – Norm 678 – Zugfestigkeit 4 Porenbeton-Wandtafeln – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 144–149 – Aussteifungsanforderungen 146 – Druckspannungen, zulssige 148 – Mindestdicke 146 POROTON S11 82 f. POROTON-T7-Planziegel 84 POROTON-T8-Planziegel 83 f. POROTON-T9-Planziegel 80–82 Portal, gotisches 439 Primrenergieinhalt (PEI) 652 f. – Ziegel 670 Produktentwicklung, virtuelle 813–819 Profilkupplung 363 Prfnormen – Abdichtungen 688 – Bauphysik 685–687 – Ergnzungsbauteile 684 – Mauersteine 682 – Mauerwerk 681 – Mçrtel 683 f.
– Wrmeschutzprfverfahren 684 f. Prfverfahren fr Mauerwerk – Biegezugfestigkeit, Prfnorm 681 – Druckfestigkeit, Prfnorm 681 – Haftscherfestigkeit, Prfnorm 681 Prfzeichen 374, 380 PUMIX (P)-thermolith-MD 110 Putz – abgesprengter 452 – Außenputz siehe dort – Druckfestigkeit 22 f. – dynamischer E-Modul 23 – Instandsetzung 613 f. – Kalk-Außenputz 284–286, 289 – Kunstharzputz siehe dort – Lehm-Innenputz 284–287, 289 – Norm 676 – Quellen 24 – Regenschutzkriterien 597 – (fr) rissanflliges Mauerwerk 663 – Sanierputz 611 – Schwinden 24 – Verschleißputz 612 – Wrmedmmputz siehe dort – Zugbruchdehnung 23 – Zug-E-Modul 23 – Zugfestigkeit 23 – Zugrelaxation 24 Putzbinder, Norm 679 Putzmçrtel – Endschwindwerte 24 – Norm 678 – Quellwerte 24 Putzsysteme, Norm 676 Q Quadermauerwerk 433–437 Quellen 578 – Mauersteine 7 – Mauerwerk 19 – Naturstein 23 – Putz 24 Querdehnungsmodul – Dnnbettmçrtel 8 – Leichtbetonsteine 6 – Mauerbettmçrtel 8 – Mauersteine 5 f. – Mauerziegel 6 Querdehnungszahl – Mauersteine 6 – Mauerwerk 17 f. Querkraftbeanspruchung 528–531 – Plattenschub 531 – Seitenschub 528–530 – vereinfachtes Verfahren 514
Stichwortverzeichnis
Querschnitte, zusammengesetzte, mitwirkende Breite 524 f. Querschnittstragfhigkeit – genaueres Verfahren 526 f. – vereinfachtes Verfahren 510–512 Querverspannung zur Gebudesicherung 220 f. Querwnde 281 R Rahmengerst 365 – Knoten 365 Randdehnungsnachweis 532 Recyclinglehm 274, 278 Recyclingmauersteine 757–759 Reduzierkupplung 364 Restaurierung 667 Restheizung im Passivhaus 624, 635 Ringanker, Definition 501 Ringbalken, Definition 501 Rissursachenuntersuchung 798–801 Rissweitenmessung, elektrische 261 Rollschicht 303 Rçmischer Beton 434 S Sgeverfahren zum Feuchteschutz 608 Salze, bauschdigende 397 Salzsprengung, kristalline 578 f. Sanierputz 611 Sanierung – (des) Bestandes 641 – Definition 431 – Konzept 644–646 Sattellage 217 Sttigungswassergehalt 588 Schalldmmmaß, bewertetes, zweischaliges Verblendmauerwerk 308 Schallschutz 651 – (im) Hochbau, Normen 687 – (im) Passivhaus 631 – (im) Stdtebau, Normen 687 Schalungssteine – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 149–156, 718 f. – Spannungsgrundwerte 154 f. Schaumglasschotter 637 Schaumkunststoffe, Norm 680 Scherfestigkeit – Haftscherfestigkeit siehe dort – Mauermçrtel 7 Schildbauweise 214 Schimmelpilz 452 – Bildung 580 – Vermeidung 590–592
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Schlagregenabwehr 292, 302 Schlitz 510, 524, 785 f. Schneelast 545 – Norm 676 Schneideverfahren zum Feuchteschutz 608 Schnellbaugerst 365 Schnittgrçßenermittlung, vereinfachtes Verfahren 506–510 Schçck-Novomur-Wrmedmmelement, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 186–189 Schubspannungsgrundwerte fr Mauerwerk – Betonsteine 44 f., 97–99 – Hochlochziegel 34–39, 125 f. – Hohlblocksteine – – (mit) integrierter Wrmedmmung 48 – – Leichtbeton-Hohlblocksteine 46 – – Planhohlblocksteine 102 – – – (mit) integrierter Wrmedmmung 105 – Kalksandsteine 41 – Leichtbetonsteine 44 f., 97–99 – Mauersteine grçßeren Formats 54 – Planelemente – – Kalksand-Planelemente 114 f. – – Leichtbeton-Planelemente 119 – – Porenbeton-Planelemente 117 – Plansteine – – Kalksand-Plansteine 88 – – Porenbeton-Plansteine 92 – Planverfllziegel 86 f. – Planziegel 67 – – (mit) integrierter Wrmedmmung 79 f. – Planziegel-Elemente 111 – Schalungssteine 154 f. – Trockenmauerwerk 160 – Verfllziegel 41 – Ziegel-Blockelemente 53 Schubversagen 796 – treppenfçrmiges 796 Schubwandquerschnitte, zusammengesetzte – Erdbebentragverhalten 786 Schutzgerst 356–358 – Definition 356 f. – Eigenschaften 360 f. – Norm 688 – Prfdiagramm 386 Schweißbahn 314 Schwerlastgerst 388 Schwinden 578 – Mauersteine 7 – Mauerwerk 19, 455 – Naturstein 23 – Putz 24 – Verformungskennwerte 507 Schwindriss 455
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Stichwortverzeichnis
Sensitivittsanalyse von Mauerwerk 806–813 – 3-D-Simulationsmodell 812 – (zur) Gebrauchstauglichkeit 808 f. – Korrelationsmatrix 808 – Lastgeschichteberechnung 807 – Parameteridentifikation 806, 810–813 – Prognosefhigkeit 806 – Robustheitsbewertung 806 – (zur) Traglast 809 f. Setzung 231, 546 Setzungsmulde 215 f., 231 Setzungsriss 454 Severinsviertel, Kçln 217–219 Sicherheitskonzept, Klassifizierung 556 Sichtmauerwerk 309, 634 Sieblinienoptimierung 756 f. Silane 419 f. Siliconmikroemulsion (SMK) 420 f. Silka-Therm-Wrmedmmstein, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 191 Siloxane 419 f. Simulation von Mauerwerk siehe auch Modellierung von Mauerwerk 791–820 SMK 420 f. Sockel – Abdichtung 312–315 – Ausblhung 314 – Feuchteschaden 577 Solaranlage 635 f., 646 Sommerkondensation 644, 647, 650 – Vermeidung 663 Sondierung 226 Sorptionsisotherme 582 f. Spannanker 258 Spannstahl, DIN EN 1996-1-1 469 – Dauerhaftigkeit 472 f. Spannweitenbegrenzung biegebeanspruchter bewehrter Bauteile, DIN EN 1996-1-1 475 f. Spargewçlbe 539 Sparverblender 299 Sperrschicht 452 Sporthalle, Vetschau 636 f. Stadtumbau 642 Stahlrohrgerst 362 Stampflehm 275, 279 f. Stand der Technik, Definition 372 Stand von Wissenschaft und Technik, Definition 373 Stnderstoß 367 Standsicherheit 664 Stangengerst 361 f. Steinbalkenbrcke 563 f. Steindeckerbrcke 564 Steinergnzung 613
Steinersatz 613 Steinmetzzeichen 442 Steinrohdichte, Ersatzprfverfahren 768 f. Stoßfuge 432 – offene 313, 315 – – (im) Verblendmauerwerk 303–305 Stoßkupplung 362 f. Straßenbrcke, Belastungsgert 249 Strohlehm 275, 279 Strze – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 169–181, 721 – Flachstrze siehe dort – Kalksandstein-Fertigteilstrze siehe unter Kalksandstein – Norm 680 – Wrmedmmstrze 179 Systemgerst 357 – Unterscheidungskriterien 358 T Tagesgerst 357 Taupunkttemperatur 590 Tauwasserbildung 590 f. – (nach) Glaser 592–596 Tauwasserebenenbestimmung 595 TBM 214 Teilflchenbeanspruchung – genaueres Verfahren 532 – vereinfachtes Verfahren 514 f. Temperaturnderung, Verformungskennwerte 507 Temperaturfaktor 591 Terminkontrolle 327 Terminmanagement 319–354 Terminplanung 326 f. Thermografie 223 f. ThermoPlan MZ8 Planhochlochziegel 77–80 THERMY-Sockel 138 Tonhohlplatten, Norm 680 Tonnengewçlbe 218, 228, 233 f., 256 – Belastungsversuch 256 – Bruchsteinmauerwerk 661 Trgergerst 362 Tragfhigkeit 651 f. – Grenzzustand, DIN EN 1996-1-1 476–487 – Reduzierung 785 f. Traggerst 357 Tragwerkanalyse, Horizontallast 750–755 Tragwerke, Einwirkungen, Norm 676 Tragwiderstand, Bemessungswerte 502 f. Tragwirkung von Mauerwerk 243–245 – 2-Stoffsystem Mauerwerk 243 f. – Kennwertanalyse 244 f.
Stichwortverzeichnis
Trasszement, Norm 679 Treibhauspotential 653 Trennwnde – (aus) Lehmplatten 288 – nichttragende innere, Norm 688 Trinkwassererwrmung 668 Trockenmauerwerk – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 156–165, 720 – Spannungsgrundwerte 160 Tuffsteinmauerwerk, Druckfestigkeit 788 Tunnelbau 212 f. Tunnelbohrmaschinen (TBM) 214 Tren im Passivhaus 633 Typenprfung 374, 380
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U bereinstimmungsnachweis fr Bauprodukte, Norm 689 Unfallverhtungsvorschriften (UVV) 380 unipor-Blockelement 52 unipor-NE-D-Planziegel 84 unipor-NE-Ziegel 123 unipor-Planelement 110 f. – Versetzen 111 unipor-WH-Planziegel 85 UVV siehe Unfallverhtungsvorschriften
Vergabe – Ablauf 335 – Planung 333–338 Vergusstafeln, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 138 f. Verkehrslast 542–545 – (nach) DIN 1072 542 – (nach) DIN-Fachbericht 101 542 f. – Eisenbahn 544 f. – Straßenverkehr 543 Vernadelung 235 Versagenswahrscheinlichkeit, zweidimensionale 556 Versuerung (AP) 653 Verschleißputz 612 Verwendbarkeitsnachweis 273 Verwitterung, chemische 579 Vollschnitt-Tunnelbohrmaschine 214 Vollziegel 441 Vorkonsolidierung von Gewçlben 237–239 Vormauerschale 304 – linienhafte Verankerung 742–745, 747–479 Vormauerziegel 297 – Frostwiderstandsfhigkeit, Prfnorm 682 Vorsatzschale aus Lehmsteinen 288–290 Vorspannung 240 – (durch) Anker 259
V Vakuum-Isolationspaneele 634 f. Verankerung – flchenhafte 297–299 – linienhafte 299 f. Verbindungsanker fr Mauerwerksschalen von zweischaligen Wnden, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 194–203, 723 Verblender siehe auch Klinker 160 – Sparverblender 299 Verblendmauerwerk 292, 304 f., 313 – Dehnungsfuge 307 – Musterflchen 308 – Schalldmmmaß, bewertetes 308 Verblendschale 306 – Lftungsçffnungen 294 Verbunddbel 371 Verbundtafeln – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 139–144, 717 – HELM-Wandtafel 139–144 – Wrmeleitfhigkeit 144 Verformungsermittlung, vereinfachtes Verfahren 506–510 Verformungskennwerte 507 Verfugung, nachtrgliche 309 Verfllziegel, Spannungsgrundwerte 41
W Wanddekor 439 Wnde – ausfachende, Bemessung 778–780 – Außenwnde siehe dort – aussteifende, Definition 500 – Brandwnde 663 f. – Fachwerkwnde 660 – Glasbaustein-Wnde siehe dort – Holzstnderwnde 285–287 – Kellerwnde siehe dort – (aus) Lehmbaustoffen 279–290 – Natursteinwnde siehe dort – nichttragende 283–290 – – Bemessung 778–780 – – Definition 500 f. – Querwnde 281 – tragende 280–283 – – Abstnde 281 – – Aussparungen 282 – – baubegleitende berwachung 283 – – Deckenauflager 281 – – Definition 500 – – Hçhe 280 f. – – Konstruktion 283 – – Mindeststrke 280 f. – – Mischbauweisen 282
838
Stichwortverzeichnis
– – Schlitze 282 – – Steinfestigkeitsklassen 282 – – Wandauflager 281 – – Zuganker 281 – Trennwnde siehe dort – zweischalige siehe auch Mauerwerk, zweischaliges und unter Außenwnde 159–165, 291 – – Ecke 163 – – Horizontalschnitt 162 – – Vertikalschnitt 161 Wandheizung 657 Wandmoment 522 Wandscheibe, DIN EN 1996-1-1 481 f. Wandtafeln siehe auch Mauertafeln – geschosshohe – – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 144–149, 718 – – Porenbeton-Wandtafeln siehe dort – – Wrmeleitfhigkeit 149 – Verbundtafeln siehe dort – Vergusstafeln siehe dort Wrmebrcke 663, 666 – (im) Passivhaus 621 f., 637 Wrmedmmputz 654, 657 – mineralischer 655 Wrmedmmstein 50 f. Wrmedmmstoffe – kapillaraktive 598–601 – Norm 681 Wrmedmmstrze, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 179 Wrmedmmung – (im) Passivhaus 621, 629 f., 634 f. – wasserabweisende 295 Wrmedmm-Verbundsystem (WDVS) 645, 657 f., 666 – Denkmalpflege 658 – (mit) Klinkerriemchen 629 f. – mineralischer Leichtputz 658 – speicherwirksame Baumasse 658 – Veralgung 658 Wrmedurchgangskoeffizient – Außenwnde 651 – Norm 687 Wrmedurchlasswiderstand – Bestimmung, Norm 684 f. – Norm 687 Wrmeleitfhigkeit – Betonsteine 42–44, 93–97 – Hohlblocksteine 46 f. – – (mit) integrierter Wrmedmmung 48 f. – – Planhohlblocksteine 100 f. – – – (mit) integrierter Wrmedmmung 103 f. – Leichtbetonblçcke 54 f.
– Leichtbetonsteine 42–44, 93–97 – Mauertafeln 137 f. – Mauerziegel 30–34 – Mittelbettmçrtel-Mauerwerk 123 – Planelemente aus Leichtbeton 118 – Planhochlochziegel 56–67 – Planziegel mit integrierter Wrmedmmung 77 f. – Porenbeton-Planelemente 116, 122 – Porenbeton-Plansteine 93 – Verbundtafeln 144 – Wandtafeln, geschosshohe 149 Wrmerckgewinnung im Passivhaus 623 f. Wrmeschutz – (im) Hochbau, Norm 686 – Prfverfahren, Norm 684 f. – sommerlicher 642, 650 f. – – (im) Passivhaus 622 f., 630, 636 – winterlicher 642, 650 f. Wrmeschutzrechenwerte, Norm 687 Wrmetauscher 623 Warmwasserbereitung im Passivhaus 625, 635 Wasseraufnahme, kapillare 586–589 Wasseraufnahmekoeffizient 586 – Bestimmung, Norm 685 Wasserdampfdiffusion 585 f. Wassereindringkoeffizient 586 Wasserkapazitt 587 Wasserturm, Oldenburg 798–801 WDVS siehe Wrmedmm-Verbundsystem Wehrmauer 230 Wellerlehm 275, 279 f. Werkstein 431 Werkstoffeigenschaften, Prfung – Bohrkernverfahren 246 f. – Festigkeitsermittlung 247 – zerstçrungsfreie 245 f. Wetterschutz whrend Bauausfhrung 280 Widerlager 539, 541 Widerlagerkammer 565 Windlast 545, 750–755 – Norm 676 Z Zeichnung, Herstellungsdauer 329 Zellulosefaserdmmung 286 Zement – Norm 679 – Trasszement siehe dort Ziegel siehe auch Mauersteine und Mauerziegel – Deckenziegel siehe dort – Formziegel 441 – Hochlochziegel siehe dort – (mit) integrierter Wrmedmmung, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 39 f., 694
Stichwortverzeichnis
– Leichthochlochziegel 39 f. – Luftziegel 441 – Mauerziegel 441 – Planhochlochziegel siehe dort – Planverfllziegel siehe dort – Planziegel siehe dort – Primrenergieinhalt 670 – Verfllziegel siehe dort – Vollziegel 441 – Vormauerziegel siehe dort Ziegel-Blockelemente – allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 52 f. – Spannungsgrundwerte 53 Ziegeldecke 664–667 – Norm 676 – pumpfhiger Leichtbeton 666 Zielsicherheitsindex nach JCSS 557 f. – Teilsicherheitsfaktor 558 ZTV 374
Zuganker 281 Zug-E-Modul – Kalksandsteine 6 – Leichtbetonsteine 6 – Mauersteine 6 – Mauerwerk 18 f. – Putz 23 Zugfestigkeit – Kalksandsteine 4 – Leichtbetonsteine 4 – Mauersteine 3–5 – Mauerwerk 13, 15, 762–766 – Putz 23 Zuluftanlage 646 zustzliche technische Vorschriften (ZTV) 374 Zustimmung im Einzelfall 374, 380 Zwngung 508 Zyklopenmauerwerk 432
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