Part A: Baustoffe / Bauprodukte: I. Eigenschaften von Mauersteinen, Mauermörtel, Mauerwerk und Putzen
Der Beitrag wird als ständiger Beitrag des Mauerwerk-Kalenders jährlich aktualisiert. Die aufgeführten Eigenschaftswerte beziehen sich auf das tatsächliche Verhalten von Mauersteinen, Mauermörtel, Mauerwerk und Putzen, womit deutlich wird, dass aufgrund der vielfältigen Materialien und Kombinationen eine große Bandbreite von Eigenschaften entsteht. Anforderungen aus Normen, Richtlinien und allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen sind Mindesteigenschaften. Die hier genannten Eigenschaftswerte gehen über Normanforderungen hinaus und sollen bei gesonderten Fragestellungen helfen, eine fachlich fundierte Antwort zu finden, wie beispielsweise bei der Beurteilung der Risssicherheit von Mauerwerk, bei einer Schadensdiagnose, bei genaueren Nachweisen für die Tragfähigkeit bestehender Bauwerke oder aber auch bei der Forschungs- und Entwicklungsarbeit. In Grenzfällen kann ein ingenieurmäßig überdachter Ansatz geeigneter Kennwerte zusätzliche Sicherheit bieten.
II. Neuentwicklungen beim Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung (abZ)
Aufgabe des Beitrages ist es, über Neu- und Weiterentwicklungen im Mauerwerksbau zu berichten, deren Verwendbarkeit durch allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen (abZ) nachgewiesen ist. Eine abZ kann für nicht geregelte Bauprodukte oder nicht geregelte Bauarten erteilt werden.
Der Zulassungsgrund kann sich dabei aus folgenden Bereichen ergeben: Mauersteine, Mauermörtel, Mauerwerksbauart, Anwendungsbereich der Bauart. Art und Umfang der Untersuchungen, aber auch der daraus folgenden Zulassung richten sich nach Art und Umfang der wesentlichen Abweichungen von den technischen Regeln.
Neben der Bemessung nach Eurocode 6 ermöglichen die meisten vorgestellten Zulassungen ebenfalls eine Bemessung nach DIN 1053-1.
Für die im Beitrag behandelten Zulassungen wurden die wesentlichen Zulassungsinhalte zusammengestellt und mit Bildern der Hersteller zum Zulassungsgegenstand und zur Anwendung ergänzt (soweit vorhanden).
Part B: Konstruktion / Bauausführung / Bauwerkserhaltung: I. Bauphysikalische und befestigungstechnische Anforderungen an die Montage von Fenstern und Türen
Durch neue Normen, die rasante Entwicklung moderner Baustoffe – mit fast jährlich besseren Wärmedämmeigenschaften und daraus oft resultierender Zunahme der Porosität und damit in der Regel auch einer Reduzierung der Tragfähigkeiten für Befestigungsmittel – ist die Fensterbefestigung in den letzten Jahren immer mehr zur Herausforderung geworden. Auch die Entwicklung der Fensterprofile mit immer größeren Bautiefen oder die Zunahme der Glasgewichte sorgt für ständig neue (Befestigungs-)Situationen in der Praxis.
Eine detaillierte Regelung, wie Fensterbefestigungen in den verschiedenen Untergründen ausgeführt werden müssen, gibt es derzeit (noch) nicht. Auch die Ausbildung der Anschlussfuge wirft immer wieder Fragen auf. Aus diesem Grund kann der Beitrag zwar keine „Patentrezepte“ bieten, doch werden aktuelle Erfahrungen aus Versuchen, der Literatur und der täglichen Praxis zusammengestellt, um dem Planenden und dem Ausführenden eine Unterstützung bei der Festlegung der Fenstermontage zu geben.
II. Ev.-Luth. Hauptpfarrkirche Zwickaus – seit 1935 Dom St. Marien Zwickau – Stand der Bauerhaltung von Kirchenschiff und Chorraum
Der Dom St. Marien zu Zwickau gehört zum Typus der obersächsischen Hallenkirchen. Sein derzeitiger Grundriss ist durch ständige Erweiterungen des Baukörpers entstanden. Darum stellt jedes einzelne Fundament ein Unikat hinsichtlich Baujahr, Bauweise, Qualität der Bauausführung, Gestaltung der Gründungssohle, verwendeter Baumaterialien dar.
Es besteht ein deutliches Missverhältnis zwischen den Ausmaßen des Baukörpers und seiner vorhandenen Längs- bzw. Queraussteifung. Es wird deshalb von Bauschäden bereits im 14. Jahrhundert berichtet. Dieses Bauwerk wurde dann im 20. Jahrhundert massiven Verformungen durch untertägigen Steinkohleabbau ausgesetzt. Diese Überzugserscheinungen und Bergsenkungen vollzogen sich über den Gebäudegrundriss völlig unterschiedlich, vor allem geschuldet den Verwerfungen und tektonischen Störungen des Deckgebirges.
Nach dem Auflassen der Grubenwasserhaltung ist das hydrologische Gleichgewicht instabil. Besonders die horizontale Beanspruchung der Pfeilerreihen des Kirchenschiffs hat aufwendige Abstützungen erfordert, um eine weitere gefahrlose Nutzung der Kirche und Sanierungsmaßnahmen an den Fundamenten der Strebepfeiler zu ermöglichen.
III. Versuchsgestützte Kalibrierung von Teilsicherheitsbeiwerten im Lehmmauerwerksbau – Empfehlungen für die Erarbeitung eines Bemessungskonzepts
Ziel der vorliegenden Untersuchung war es zu überprüfen, inwiefern eine Bemessungsvorschrift auf Basis von Teilsicherheitsbeiwerten im Lehmmauerwerksbau möglich ist. Bemessungsvorschriften im konventionellen Mauerwerksbau und im Lehmmauerwerksbau waren aufgrund des prinzipiell gleichen Tragverhaltens stets eng miteinander verknüpft. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Druckversuche an Lehmmauermörtel, Lehmsteinen und Lehmmauerwerk konnten zeigen, dass die Streuungen der Festigkeiten von Lehmbaustoffen aufgrund der industriellen Herstellung sehr gering sind. Es konnte festgestellt werden, dass eine Bemessung auf Grundlage des semiprobabilistischen Bemessungskonzepts in Anlehnung an den konventionellen Mauerwerksbau möglich ist. Neben einem ersten Vorschlag des Teilsicherheitsbeiwerts für den Lastzustand Druck werden Vorschläge für Prüfvorschriften im Lehmbau bzw. deren Modifikation unterbreitet und künftige Forschungsschwerpunkte herausgearbeitet.
IV. Modellierung des mechanischen Verhaltens von Lehmsteinmauerwerk unter statischer Druck- und Schubbeanspruchung
Der Beitrag behandelt die Ermittlung von zuverlässigen numerischen Modellen für Lehmsteinmauerwerksprüfkörper unter Druck- und Schubbeanspruchung. Experimentelle Untersuchungen wurden mit einem nichtlinearen Modell simuliert. Die numerische Simulation sollte unter anderem das Rissverhalten beschreiben. Der vereinfachte Ansatz, der auf einer Makro-Modellierung beruhte, zeigte eine zufriedenstellende Genauigkeit bei geringem Rechenaufwand. Die Modellergebnisse für einachsigen Druck stimmen gut mit dem Bruchverhalten in den experimentellen Druckversuchen überein. Der Mikro-Modellierungsansatz führte bei allerdings hohem Rechenaufwand zu einer guten Übereinstimmung zwischen berechnetem und experimentell geprüftem Scherverhalten. Es zeigte sich, dass das gewählte Mikro-Modell ein geeignetes Werkzeug darstellt, um das Mauerwerksversagen unter Schubbeanspruchung zu prognostizieren.
V. Lehmmauerwerk – Entwurfs- und Konstruktionsprinzipien für den Wohnbau
Lehm hat eine durchaus höhere Leistungsfähigkeit, als dem Baustoff allgemein bisher zugetraut wird. Um das Vertrauen in die Standsicherheit von Wohngebäuden aus Lehmmauerwerk zu fördern, entstehen zurzeit mithilfe des Forschungsprojekts „Lehmmauerwerk: Entwurfs- und Konstruktionsgrundsätze für eine Breitenanwendung im Wohnbau unter Berücksichtigung klimatischer Bedingungen gemäßigter Zonen am Beispielstandort Deutschland“ am Lehrstuhl Tragwerksplanung an der TU Dresden die Grundlagen für einen Beispieldetailkatalog wichtiger konstruktiver Anschlüsse eines Wohngebäudes. Mit dem folgenden Bericht werden erste Hypothesen für Entwurfs- und Konstruktionsgrundsätze skizziert. Maßnahmen zum Schutz vor Durchfeuchtung des tragenden Lehmmauerwerks und Vorschläge für Grundprinzipien zum Entwerfen und Konstruieren von Wohngebäuden werden zusammengefasst.
Part C: Bemessung:I. Mauerwerk unter (hoch-)dynamischen Einwirkungen Theoretische, numerische und experimentelle Untersuchungen
Dieser Beitrag befasst sich mit der Materialmodellierung von Mörtel und Mauerwerkssteinen unter dynamischen Einwirkungen mit einem diskreten Modellierungsansatz (Mikromodellierung). Es werden zwei Materialmodelle vorgestellt, eines für Mörtel und eines für Mauerwerkssteine. Die Besonderheiten des Verbundmaterials Mauerwerk werden zusammengestellt und bereits vorhandene Modellierungsansätze diskutiert. Als Grundlage für die zwei neuen Materialmodelle wird eine Materialdatenbasis für Mörtel und Mauerwerkssteine erstellt und mit eigenen Versuchsreihen ergänzt. Es wird ausführlich auf die Abbildung der dynamischen Materialeigenschaften wie den Verzerrungsrateneinfluss, die Erfassung aller möglicher Spannungszustände und die Abbildung des Nachbruchverhaltens (Restfestigkeit nach Bruch) eingegangen. Als Anwendungsbeispiel für die Materialmodelle wird eine Simulation einer Mauerwerkswand, welche durch eine Luftstoßwelle beansprucht wird, vorgestellt.
II. Tragverhalten und Bemessung von Injektionsdübeln in Mauerwerk
Verankerungen mit Injektionsdübeln in Mauerwerk gehören zu den nachträglichen chemischen Befestigungen, die auch als Verbunddübel bezeichnet werden.
Die Beurteilung und Bemessung von sicherheitsrelevanten Befestigungen mit Injektionsdübeln in Mauerwerk wurde erstmals im Juni 2010 mit der Leitlinie ETAG 029 europäisch einheitlich geregelt. Darauf basierend konnten ab diesem Zeitpunkt europäische technische Zulassungen erteilt werden. Derzeit erfolgt die Umstellung auf ein europäisches Bewertungsdokument. Bei der Bemessung wurden bisher nur vereinzelt rechnerische Ansätze integriert. Viele Parameter müssen daher anhand von Versuchen ermittelt werden. Mit diesem Beitrag soll der aktuelle Stand der Forschung im Bereich der Befestigungen in Mauerwerk mit Injektionsdübeln aufgezeigt werden.
III. Nachrechnung gemauerter Bogenbrücken
Obwohl Brücken aus Mauerwerk zu den ersten leistungsfähigen Brücken der Menschheit zählen und weltweit auf eine lange Tradition verwiesen werden kann, sind sie im Vergleich zu anderen Bauweisen heute im Brückenneubau nicht mehr anzutreffen. Dennoch sind Gewölbebrücken vielfach im Netz der Bundesfernstraßen, Landes- und Staatsstraßen, Straßen von Kreisen oder Kommunen oder auch der Eisenbahn enthalten, werden nach wie vor genutzt und stellen nicht selten einen Teil des kulturellen Erbes dar. Viele Gewölbebrücken, insbesondere größere Gewölbe oder auch Brücken als Gewölbeketten, stehen deshalb unter Denkmalschutz. Aus diesem Grunde ist es nicht nur Aufgabe der Erhaltung, sondern auch die Pflicht eines engagierten, planerisch tätigen Ingenieurs gegenüber dem Erbe, sich mit den Materialien, der Herstellung und den Tragmechanismen von Brücken aus Mauerwerk zu befassen. Hierzu will dieser Beitrag informieren.
IV. Knicken von Mauerwerk – Kritische Anmerkungen zum empirischen Verfahrenund neuer Vorschlag für den EC 6
In den letzten Jahren wurden mehrere empirische Formeln für die Berechnung der Tragfähigkeit von Mauerwerk unter zentrischer oder exzentrischer vertikaler Belastung, mit Berücksichtigung der Schlankheit der Wand vorgeschlagen. Im Beitrag werden die aktuellen empirischen Methoden bezüglich der Grenzen und der Widersprüchlichkeit kritisch analysiert. Genauigkeit, Mängel und Plausibilität der aktuell vorhandenen empirischen Formeln werden intensiv untersucht und mit einer numerischen Referenzlösung verglichen. Viele der heutigen empirischen Methoden können zu unrealistischen Ergebnissen führen, was wiederum zu einer konservativen Bemessung führen würde. Die Ursache hierfür kann insbesondere in den auf dem Regressionsmodell basierenden Formeln gesehen werden.
Deshalb wird der Begriff „äquivalenter Elastizitätsmodul“ eingeführt und eine neue empirische Methode unter Berücksichtigung der Nichtlinearität des Materials hergeleitet. Diese Methode liefert genauere Ergebnisse im Vergleich zur Referenzlösung, infolge dessen konnte eine Formel für den Eurocode 6 vorgeschlagen und erhebliche Reserven der Materialfestigkeit ausgenutzt werden.
V. Zum Nachweis der Mindestauflast nach DIN EN 1996-3/NA
Über die Frage einer Mindestauflast von normalkraftbeanspruchten Wänden oder Pfeilern mit Momenteneinfluss ist in der Vergangenheit viel diskutiert worden. Das Problem an sich betrifft die untere Nachweisgrenze eines Mauerwerkbauteils unter exzentrischem Druck bei Betrachtung der Wand als Stab. Da Mauerwerk keine Zugspannungen senkrecht zur Lagerfläche der Steine übertragen kann bzw. dies nicht angesetzt werden darf, ist zur Übertragung eines Moments immer eine gewisse Auflast erforderlich. Es wird auf den Stand in DIN EN 1996-3 mit dem zugehörigen nationalen Anhang Bezug genommen.
Der Beitrag soll eine Grundlage für eine Neubewertung der Problematik und ihrer Abbildung in der Norm liefern. Dies erscheint im Sinne der Nutzerfreundlichkeit, Stringenz und Klarheit dringend erforderlich.
Part D: Bauphysik / Brandschutz:I. Praktischer Schallschutz mit Mauerwerk
Mauerwerk ist traditionell diejenige Bauweise mit den ältesten und umfangreichsten Beziehungen zum Schallschutz. Die 24 cm dicke Wohnungstrennwand, zweischalige Mauerwerkswände mit Dämmschicht als Reihenhaustrennwände und leichte, schlanke Mauerwerkswände mit Vorsatzschalen zählen zum Standardwerkzeug des Planers, zumal die notwendigen Details ebenso bekannt sind wie die zu erwartenden Kosten. Der vorliegende Beitrag macht deutlich, dass die zweckmäßige Festlegung der zu stellenden Schallschutzanforderungen am Anfang der Planung stehen muss, wobei nicht nur die bauaufsichtlichen Mindestanforderungen, sondern vor allem die zivilrechtlich zu vereinbarenden, nutzungsabhängigen Anforderungen sorgfältig mit dem Nutzer abzustimmen sind. Der Auftraggeber ist auch ausführlich darüber in allen Konsequenzen zu informieren, ob DIN-Normen, die offensichtlich nicht (mehr) den allgemeinen Regeln der Technik (aaRdT) entsprechen, anzuwenden sind. Für die Planung zeigt der Beitrag die schalltechnischen Eigenschaften der unterschiedlichen Materialien, sofern dies für die Praxis von Bedeutung ist, und erläutert in Kurzform die theoretischen Grundlagen. Auch selten vorkommende Mauerwerkskonstruktionen werden kurz angeschnitten. Schallschutzmängel infolge von Planungs- oder Ausführungsfehlern werden anhand von messtechnischen Untersuchungen des Autors beispielhaft dargestellt.
Part E: Normen / Zulassungen / Regelwerk: I. Geltende Technische Regeln für den Mauerwerksbau (Deutsche, Europäische und Internationale Normen) (Stand 31.10.2016)
Der Beitrag enthält eine Auflistung der Technischen Regeln im Fachbereich Mauerwerksbau. Dabei sind insbesondere sowohl nationale, europäische als auch internationale Normen berücksichtigt. Die Zusammenfassung der geltenden Vornormen und Normen erfolgte in tabellarischer Form und deckt dabei folgende Bereiche ab:
– Bemessung und Ausführung
– Mauersteine, Mauermörtel und Putzmörtel
– Mörtelbestandteile
– Weitere Baustoffe
– Prüfnormen
– Bauphysik
– Bauwerksabdichtungen
– Weitere Normen, die für den Mauerwerksbau von Bedeutung sind
Darüber hinaus sind die Übergangsregeln die aus dem EuGH-Urteil vom 16. Oktober 2014 (Rs. C-100/13) resultieren, und die Auswirkungen auf die Bauregellisten und die Musterbauordnung kurz abgebildet.
II. Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen für den Mauerwerksbau(Stand 31.7.2016)
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen werden mit Gültigkeit für alle Länder der Bundesrepublik Deutschland durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt), Berlin erteilt. Sie stellen eine Beurteilung der Verwendbarkeit des Zulassungsgegenstandes im Hinblick auf die bauaufsichtlichen Anforderungen dar, wenn dieser noch nicht die CE-Kennzeichnung nach der Bauproduktenverordnung hat und auch nicht durch deutsche Normen oder Vorschriften geregelt ist.
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen werden i. d. R. für eine Frist von fünf Jahren erteilt. Auf Antrag können sie ergänzt, geändert und/oder verlängert werden. Mit Stand vom 31.07.2016 waren beim DIBt 332 gültige Zulassungen im Bereich des Mauerwerkbaus registriert.
Im Beitrag erfolgt eine Darstellung der wichtigsten Kenngrößen im Hinblick auf die Bemessung in tabellarischer Form, gegliedert nach den unterschiedlichen Mauerstein-Mörtel-Kombinationen. Ergänzt wird die Zusammenstellung durch eine Übersicht/Register, geordnet nach der Zulassungsnummer, zum leichteren Auffinden der Angaben im Mauerwerk-Kalender.
III. Ausführung von Mauerwerk nach Eurocode 6
Der Mauerwerksbau ist eine der ältesten und traditionsreichsten Bauweisen und seit jeher Inbegriff des Bauens. Die Bemessung und Ausführung von Mauerwerk erfolgt in Deutschland nach den europaweit geltenden Regelungen des Eurocodes 6 mit den zugehörigen Nationalen Anwendungsdokumenten (Nationaler Anhang, NA) für Deutschland. Das Regelwerk besteht aus vier Teilen:
– DIN EN 1996-1-1 (+NA),
– DIN EN 1996-1-2 (+NA),
– DIN EN 1996-2 (+NA),
– DIN EN 1996-3 (+NA).
Der Teil 2 regelt die Planung, die Auswahl der Baustoffe und die Ausführung von Mauerwerk im Allgemeinen.
Im Beitrag werden die grundsätzlichen Konstruktionsregeln des Mauerwerksbaus nach DIN EN 1996-2 (+NA) erläutert und ihre Anwendung bei der Detailausbildung von Mauerwerkswänden und bei der Verbindung mit Bauteilen aus anderen Bau- oder Werkstoffen (Decken und Bodenplatten aus Stahlbeton, hölzernen Dachstühlen u. Ä.) vertieft. Es wird der Bezug zum Anwendungsbeispiel eines Musterhauses hergestellt.
Part F: Forschung: I. Übersicht über abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau
Themen der Forschungsvorhaben:
– Untersuchungen zur Reduzierung der Tragfähigkeit von Mauerwerk bei Schwächung des Querschnittes infolge von Aussparungen und Schlitzen
– Energetische und mechanische Optimierung des Anschlusses der Decke an monolithische Außenwände aus Mauerwerk mit Passivhausstandard
– Untersuchung der zivil- und baurechtlichen Situation zur Nutzung der Eurocodes in anderen europäischen Ländern – Nachhaltigkeit von Mauerwerk im Geschosswohnungsbau
– EU-Projekt INSYSME
– Entwicklung einer zementfreien Injektionstechnologie auf Kalkbasis für historisch wertvolles, gipshaltiges Mauerwerk
– Umsetzung einer optimierten Prüfung der Haftscherfestigkeit
– Einsatz von Ankern und Nadeln aus Faserwerkstoffen bei der Sanierung historischer Bauwerke
– Textile Bewehrung in der Lagerfuge von gemauerten Kellerwänden
– Faserbewehrtes Kellermauerwerk
– Mauerwerksbauten an der Hochhausgrenze
– Teilsicherheitsbeiwerte auf Materialseite im Lehmmauerwerksbau
– Niedrigstenergiehäuser
