Mauerwerk 01/2015 free sample copy (kurz) by Ernst & Sohn

Volume 19 February 2015 ISSN 1432-3427 A 43283

Mauerwerk

European Journal of Masonry

Zeitschrift für Technik und Architektur

– Masonry panel system with two-component polyurethane adhesive Mauertafeln mit Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff – The bending strength of masonry Biegezugfestigkeit von Mauerwerk – Load-carrying capacity of masonry with textile reinforced rendering Tragfähigkeit von Mauerwerk mit textilbewehrtem Putz – A proposal for the restructuring of the Eurocode EN 1996-1-1 Ein Vorschlag zur Neustrukturierung des Eurocode EN 1996-1-1 – Influencing factors on the energy demand of walling systems Einflussfaktoren auf den Energiebedarf von Wandsystemen – Classification of SIM infill panels Klassifikation von SIM-Ausfachungswänden

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Lässt jede gut aussehen. Mit dem bewährten HALFEN Konsolanker HK4 hält Ihre Fassadenverblendung dauerhaft und optimal.

ie Verblendung von Fassaden ist attraktiv und wirtschaftlich. Damit eine solche Fassade auch langfristig standfest bleibt, muss das Eigengewicht der Verblendmauerschalen in die Gebäudekonstruktionen weitergeleitet werden. Dafür haben wir das HK4-Prinzip entwickelt: Konsolanker mit der Sicherheit und Perfektion, die eine moderne Montage von Verblendmauerwerk benötigt.

Viele Typen Alle Typen des HALFEN Konsolankers HK4 sind je nach Kundenwunsch in variablen Abmessungen lieferbar. Die wichtigsten Typen sind ständig lagermäßig verfügbar.

Viele Ergänzungen Zusätzlich bieten wir ein vielfältiges Ergänzungsprogramm, z.B. Einmörtelkonsolen für eine nachträgliche Verblendung, Attika-Verblendanker für rissgefährdete Attika-Konstruktionen sowie reichhaltiges Zubehör wie Gerüstanker, Maueranschlussanker und Luftschichtanker und eine anwenderfreundliche Bemessungssoftware.

Viele Anwendungsgebiete Der bewährte HALFEN Konsolanker HK4 bietet ein umfangreiches Lieferprogramm mit großer Typenvielfalt rund um das Verblendmauerwerk. Er ist in Edelstahl A4 erhältlich und für nahezu alle Arten von Abfangungen geeignet.

Viel Erfahrung In der bewährten Technik, den ausgereiften Konstruktionen und der hochwertigen Qualität des HALFEN Konsolankers HK4 zeigt sich das Know-How aus über 70 Jahren Befestigungstechnik und vielen tausend Projekten in der Herstellung von Abfangkonstruktionen.

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Konsolanker Typ HK4-U

Typengeprüfte Laststufen Mit der Unterteilung in die drei Laststufen 3,5 kN, 7,0 kN und 10,5 kN ist der HALFEN Konsolanker HK4 in Verbindung mit Halfenschienen, Betonschrauben oder Dübeln eine typengeprüfte und extrem wirtschaftliche Verankerung für verschiedene Anwendungen bei Verblendmauerwerk.

Auszug Übersicht HK-Typen

Viele Argumente, ein Fazit: Die Produkte von HALFEN bedeuten Sicherheit, Qualität und Schutz – für Sie und Ihr Unternehmen.

Viele Justiermöglichkeiten Der HALFEN Konsolanker HK4 bietet Ausgleichsmöglichkeiten von +/- 3,5 cm in der Höhe und ist somit bestens geeignet, vorhandene Rohbautoleranzen oder Einbau-Ungenauigkeiten von Dübeln auszugleichen. Eine optional erhältliche Druckschraube ermöglicht die Tiefenjustierung.

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Inhalt

With the Burdenko residential and business building, Russian architect Sergey Skuratov has created a communicative clinker brick sculpture in the historic centre of Moscow. The textured façade design using clinker bricks specifically developed for the project determines the overall appearance, especially with reference to the sculptural effect created by the protrusion of various clinker bricks in the façade (cf. pages A5 and A6). Der russische Architekt Sergey Skuratov inszeniert mit dem Wohn- und Geschäftshaus Burdenko eine kommunikative Skulptur aus Klinker im historischen Zentrum von Moskau. Die Fassadengestaltung mit eigens für das Projekt entwickelten Klinkern prägt das Erscheinungsbild, besonders die Relieffierung mit einzelnen hervorstehenden Klinkern (s. S. A5 und A6). Foto: Hagemeister

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Editorial 1

Wolfgang Brameshuber The Masonry journal is becoming international Die Zeitschrift Mauerwerk wird international Articles – Fachthemen

19. Jahrgang Februar 2015, Heft 1 ISSN 1432-3427 (print) ISSN 1437-1022 (online)

Wolfgang Brameshuber, Markus Graubohm Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesive Vorgefertigte Mauertafeln mit Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff

Ulf Schmidt, Wolfram Jäger, Wolfgang Brameshuber, Tammam Bakeer The bending strength of masonry Biegezugfestigkeit von Mauerwerk

Catherine (Corina) Papanicolaou, Thanasis Triantafillou, Pere Roca Fabregat Increase of load-carrying capacity of masonry with textile reinforced rendering Erhöhung der Tragfähigkeit von Mauerwerk mit textilbewehrtem Putz

Wolfgang Brameshuber A proposal for the restructuring of the Eurocode EN 1996-1-1 Ein Vorschlag zur Neustrukturierung des Eurocode EN 1996-1-1

Dariusz Alterman, Adrian Page, Behdad Moghtaderi, Congcong Zhang Contribution of thermal resistance and thermal mass to the energy demand of walling systems Beitrag des Wärmedurchlasswiderstandes und der thermischen Masse zum Energiebedarf von Wandsystemen

Yuri Z. Totoev Classification of SIM infill panels Klassifikation von SIM-Ausfachungswänden

Bitte beachten: Die gedruckten Jahresinhaltsverzeichnisse 2014 erhalten unsere Abonnenten mit dieser Ausgabe. Oder online unter: www.ernst-und-sohn.de/artikeldatenbank

Reports – Berichte 80

Sustainable Buildings for Future Project: “Innovative insulation technology for reducing the heat losses in masonry construction, with the aim of ensuring 0-energy standards” Zukunft durch nachhaltiges Bauen Projekt: „Innovative Dämmtechnik zur Reduzierung der Transmissionswärmeverluste im Mauerwerksbau, mit dem Ziel der Gewährleistung des 0-Energie-Standards“

Ulrich Finsterwalder Structural Engineering Award 2015 Impressions from the judging panel’s meeting on 21.11.2014 Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015 Impressionen von der Jurysitzung am 21.11.2014 Regular Features – Rubriken

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Companies and associations – Firmen und Verbände (s. a. 88) Events – Veranstaltungen

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Anbieterverzeichnis

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Multipor boasts natureplus credentials

Multipor setzt Zeichen mit natureplus

The Multipor mineral insulation board continues to carry the “natureplus” quality mark for particularly environmentally compatible healthy building products. Another production facility, in KölnPorz, has now also obtained certification. The insulation board produced at the Stulln factory has passed the obligatory repeat examination for the second time. Production of the board in the KölnPorz facility has now also been audited and successfully certified. This solid insulation board keeps its shape and the only materials required in its production are sand, lime, cement and water. It thus complies with the very strict requirements of the independent natureplus quality mark in all areas, including ecological and sustainable production, as well as in terms of recycling suitability. Offcuts that are not mixed with other materials can be returned to the production cycle; demolition material can either be recycled or disposed of in landfill sites without any problem. In the interest of health protection, natureplus demands particularly low emissions of noxious substances. Multipor complies with this requirement without any difficulty. Multipor can be used universally in almost all situations in a building – both as internal insulation and as a compound system for the external insulation of walls, for the insulation of flat and sloping roofs and the insulation of basement ceilings. Its structure allows diffusion, thereby preventing moisture-induced mould or construction defects; in applications as external insulation it is “woodpecker-proof”. The insulation material is fully mineral-based and non-combustible (construction material class A) and does not produce any smoke or poisonous vapours in the case of fire. It also limits the spread of flame.

Die mineralische Dämmplatte Multipor trägt weiterhin das natureplus-Qualitätszeichen für besonders umweltfreundliche und gesunde Bauprodukte. Neu zertifiziert wurde ein weiteres Herstellungswerk in Köln-Porz. Bereits zum zweiten Mal haben die Dämmplatten aus dem Werk Stulln die obligatorische Wiederholungsprüfung bestanden. Neu geprüft und erfolgreich zertifiziert wurde die Herstellung im Werk in Köln-Porz. Die massive Dämmplatte ist formstabil und wird lediglich aus Sand, Kalk, Zement und Wasser hergestellt. Die strengen Anforderungen des unabhängigen natureplus-Qualitätszeichens erfüllt sie in allen Bereichen. Sowohl was die Vorgaben für eine ökologische und nachhaltige Produktion betrifft, als auch für das Recycling. Sortenreine Reste können dem Produktionskreislauf wieder zugeführt werden, Abbruchmaterialien werden problemlos deponiert oder wiederverwertet. Zum Schutz der Gesundheit fordert natureplus besonders niedrige Emissionen an Schadstoffen. Auch diese Disziplin meistert Multipor ohne Probleme. Multipor ist universell einsetzbar an nahezu allen Bauteilen eines Gebäudes: Sowohl als Innendämmung als auch Verbundsystem zur Außendämmung der Wände, bei der Dämmung von Flach- und Schrägdächern sowie zur Dämmung von Kellerdecken. Seine diffusionsoffene Struktur verhindert feuchtebedingte Schimmel- und Bauschäden und ist als Außenwanddämmung „spechtsicher“. Der vollmineralische Dämmstoff ist nicht brennbar (Baustoffklasse A) und entwickelt im Brandfall keinen Rauch oder giftige Dämpfe. Zudem hemmt er die Weiterleitung der Flammen.

For further information, please visit www.natureplus.org, www.multipor.de

Weitere Informationen unter www.natureplus.org, www.multipor.de

Hrsg.: Wolfram Jäger Mauerwerk-Kalender 2015 Schwerpunkte: Bemessung, Bauen im Bestand 2015. ca. 700 Seiten ca. € 144,– Fortsetzungspreis ca. € 124,– ISBN: 978-3-433-03106-3 Erscheinungstermin: Frühjahr 2015 Auch als erhältlich

Mauerwerk-Kalender 2015 Die bauaufsichtliche Einführung des Eurocode 6 ist für 2015 geplant. Der diesjährige Mauerwerk-Kalender befasst sich deshalb ergänzend zu den Ausgaben von 2012 und 2014 mit vertiefenden Fragestellungen der Bemessung. Einen weiteren Schwerpunkt bildet entsprechend seiner zunehmenden Bedeutung das Bauen im Bestand. Anspruchsvolle Instandsetzungsprojekte werden vorgestellt und das Tragverhalten historischer Bausubstanz wird erörtert.

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Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

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Confident dialogue – clinker bricks dominate the Burdenko residential and business complex With the Burdenko residential and business building, the Russian architect Sergey Skuratov has created a communicative clinker brick sculpture in the historic centre of Moscow (Figure 1). The guiding idea was the design of a harmonious, expressive urban space composition that suits the location and offers comfortable, upmarket housing. Covering a total area of 12,740 m2, the complex consists of three succinct parts. Using clever staggering of the building volume, Skuratov has succeeded in accommodating 33 apartments with floor areas of between 100 and 250 m2, without restricting the view of, and daylight to, the opposite buildings. Owing to the textured façade that consists of the multicoloured and faceted Hagemeister clinker brick of the specially produced “Burdenko” assortment, the prestigious new building enjoys respect and appreciation in the neighbourhood.

Fig. 2. Colourful façade using clinker bricks in different colour finishes Bild 2. Vielfarbige Fassade durch changierende Klinker

Fig. 1. Burdenko residential and business building in Moscow Bild 1. Wohn- und Geschäftshaus Burdenko in Moskau

Fig. 3. The relief image of the façade is created by the protrusion of selected bricks Bild 3. Lebendigkeit durch Relieffierung einzelner hervorstehender Klinker

The demolition of a historic four-storey brick building prompted Skuratov to design a building with a predominant brick clinker feature that links the place with its history. From a certain angle, the residential and business building links up with the residential Belgravia complex dating from 2000, which was also built to plans by Skuratov. However, the focus of the new residential and business building at Burdenko Street is on itself and its immediate neighbourhood. The complex consists of three elements: a five-storey apartment building, which borders the given building line and is in perfect keeping with the surroundings. A twelve-storey tower block, which provides a landmark in the skyline of the city centre. An independent two-storey town residence in a terraced garden completes the ensemble. Together, these three distinct building volumes enter into a confident dialogue with their historic environment. On the outside, the textured façade design using Hagemeister clinker bricks of the “Burdenko” assortment specifically developed for the project determines the overall appearance (Figure 2). “In European architecture, this detailing is a common feature” reasons Skuratov with reference to the sculptural effect created by the protrusion of various clinker bricks in the facade (Figure 3). “It makes it possible to enliven the façade and gives it additional complexity and density, which is necessary in order to be able to compete with historic architectural pattern systems.” Overall, there is an area of 4,000 m2 of clinker face bricks, which were produced in a special firing for the project using the non-standard format of 210 × 100 × 48 mm. In total, 280,000 clinker bricks and 20,000 special-shaped clinker bricks were used. The ani-

mated appearance of even larger parts of the elevation has been created by harmonious changes in the colouring of the bricks, which includes earthy shades in the range from red-brown to sand-coloured – similar to the play of light and shadow in the surrounding deciduous trees. “Clinker bricks in combination with the sculptural façade design and the space composition have created a unique and unforgettable facade, which enhances and enlivens the street elevation overall”, says the architect. Brick-faced beams at oriels and projecting elements, vertical joints with a strong structuring effect and large asymmetrical win-

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Fig. 4. Large asymmetrical window reveals give additional depth to the façade (Photos: Hagemeister) Bild 4. Zusätzliche Fassadentiefe durch großflächige, asymmetrische Fensterlaibungen (Fotos: Hagemeister)

dow reveals give the building a sculptural character (Figure 4). Decorative rhythms and sub-divisions are part of the design scheme, which shines forth through the façade material. The window reveals that taper towards the inside give the building the necessary depth and visual variation, depending on the changing light conditions. In this way, the Burdenko residential and business complex succeeds in establishing its own presence as an interesting and varied brick structure in a historic neighbourhood.

Selbstbewusster Dialog – Klinker prägen Wohn- und Geschäftskomplex Burdenko Der russische Architekt Sergey Skuratov inszeniert mit dem Wohn- und Geschäftshaus Burdenko eine kommunikative Skulptur aus Klinker im historischen Zentrum von Moskau (Bild 1). Leitende Idee war die Gestaltung einer harmonischen, zum Ort passenden und ausdrucksstarken baustädtischen Raumkomposition, die gleichzeitig komfortables und gehobenes Wohnen bietet. Auf einer Gesamtfläche von 12 740 m2 gliedert sich der Komplex in drei Baukörper. Mit einer geschickten Staffelung der Volumen gelingt es Skuratov, 33 Wohnungen mit 100 bis 250 m2 Grundfläche zu realisieren, ohne Aussicht und Belichtung der gegenüberliegenden Bauten einzuschränken. Durch die texturierte Fassade aus vielfarbig changierendem Hagemeister Klinker der speziell angefertigten Sortierung „Burdenko“ verschafft sich der repräsentative Neubau in seiner Umgebung Respekt und Ansehen. Der Abbruch eines historischen vierstöckigen Ziegelhauses veranlasste Skuratov zu den Plänen einer prägenden Klinkerarchitektur, die an die Geschichte des Ortes anknüpft. Aus dem Augenwinkel nimmt das Wohn- und Geschäftshaus Kontakt mit dem Wohnkomplex Belgravia auf, der im Jahr 2000 ebenfalls nach den Plänen Skuratovs gebaut wurde. Seinen Fokus richtet das neue Wohn- und Geschäftshaus an der Burdenko Street aber auf sich selbst und seine unmittelbare Nachbarschaft. Der Komplex besteht aus drei Elementen: Ein fünfgeschossiges Wohnhaus, das die vorgegebene Baulinie einhält, passt sich perfekt der Umgebung an. Ein zwölfgeschossiges Hochhaus stellt mit seiner Silhouette einen Orientierungspunkt im Stadtzentrum her. Eine zweigeschossige, eigenständige Stadtvilla in einem terrassenförmig angelegten Garten ergänzt das Ensemble. Gemeinsam treten diese drei Baukörper in einen selbstbewussten Dialog mit ihrer historischen Umgebung.

Nach außen prägt eine texturierte Fassadengestaltung mit Hagemeister Klinker der eigens für das Projekt entwickelten Objektsortierung „Burdenko“ das Erscheinungsbild (Bild 2). „Diese Technik ist bekannt in der europäischen Architektur“, begründet Skuratov die Relieffierung mit einzelnen hervorstehenden Klinkern (Bild 3). „Sie ermöglicht, die Fassade zu beleben, verleiht ihr zusätzliche Komplexität und Dichte, die notwendig ist, um gegen die historischen Ordnungssysteme in der Architektur in Wettbewerb zu treten.“ Die verklinkerte Fläche beträgt insgesamt 4 000 m2 und besteht aus einem speziellen Objektbrand im Sonderformat 210 × 100 × 48 mm. Insgesamt wurden 280 000 Klinker und 20 000 Formklinker verarbeitet. Zur Lebendigkeit auch großflächiger Partien trägt zudem die harmonisch changierende Farbigkeit der Klinker in abwechslungsreichen rotbraunen bis sandfarbenen Erdtönen bei – ähnlich dem Licht- und Schattenspiel der umgebenden Laubbäume. „Klinker in Verbindung mit der plastischen Fassadengestaltung und der Raumkomposition hat ein einzigartiges und unvergessliches Fassadenbild erzeugt, das die Straße insgesamt belebt und verschönert“, so der Architekt. Gemauerte Unterzüge von Erkern und Konsolen, stark gliedernde vertikale Fugen und großflächige, asymmetrische Fensterlaibungen verleihen dem Gebäude einen skulpturalen Charakter (Bild 4). Dekorative Rhythmen und Unterteilungen sind der Bauplan, der durch den Stoff der Fassade durchscheint. Die sich nach innen verjüngenden Fensterlaibungen geben dem Gebäude zusätzlich die notwendige Tiefe und Vielfalt von Bildern, abhängig von den wechselnden Lichtverhältnissen. So gelingt es dem Wohnund Geschäftskomplex Burdenko, sich als abwechslungsreich gemauerte Skulptur in seiner historisch geprägten Nachbarschaft zu etablieren. www.hagemeister.de

Unipor offers new products for energy aware building With its latest range of products, the Unipor Group considers itself to be well prepared for 2015: Both in the detached building as well as in the multi-storey housing sector, Unipor offers an optimum wall building material solution for virtually every construction project. Since the need for housing continues to be high especially in conurbations, the demands on the building structure and on wall building materials are changing. Statutory and economic demands on new builds also require ever higher quality and sustainable building materials. The Unipor Group has also reacted to these developments with the new “Unipor WS08 Coriso” brick (Figure 1). It is suitable for building detached, semi-detached and townhouses as well as for multi-storey housing and is thus considered to be a “solid allrounder”. From a wall thickness of 30 cm, the solid brick pro-

Fig. 1. Fulfils the demands for energetic construction projects: The Unipor WS08 Coriso brick. Bild 1. Erfüllt die Ansprüche an energetische Bauvorhaben: der Mauerziegel „Unipor WS08 Coriso“

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vides a high sound-absorbing value Rw,Bau,ref of at least 48.2 dB. It exceeds the current demands of the Energy Saving Directive (EnEV) and thus creates the preconditions for the construction of KfW funded efficiency houses. With a thermal conductance of just 0.08 W/(mK), the Unipor WS08 Coriso already has outstanding thermal insulation from a wall thickness of 30 cm. In addition, in time for BAU Fig. 2. Wood fibre filled brick Unipor 2015 in Munich, the Unipor Silvacor (Photos: UNIPOR, Munich) Group had developed a comBild 2. Holzfasergefüllten Mauerziegel „Unipor Silvacor“ (Fotos: UNIPOR, Münpletely new type of brick. It is chen) known as the “Unipor Silvacor”, and the special feature is that the brick is provided with an integrated filling of insulating material consisting of pure wood fibres (Figure 2). The Unipor Group is thus the first supplier throughout Germany of solid bricks, which are filled with a 100 % renewable raw material. The new Silvacor bricks achieve the best construction values and are proving to be exceptional where healthy living is concerned. They are of particular interest for experts and employers who place particular emphasis on ecology and sustainability. As the first brick of its kind, the “Unipor W07 Silvacor” is entering the market. It is designed for the construction of detached, semi-detached and townhouses and is outstanding due to its very high thermal insulation. With it, KfW financed efficiency houses can thus be built in a monolithic design – without additional external insulation of the walls (WDVS). Further information: UNIPOR Ziegel Gruppe Fax: +49 (0)89 – 74 98 67 11 marketing@unipor.de, www.unipor.de

Deutschlands

Ziegel Nr.1

Nahezu jeder zweite Ziegel in Deutschland ist ein POROTON®-Ziegel. Damit werden Energiewände für die Energiewende gebaut. Und die bestehen aus Feuer, Wasser, Luft und Erde. Plus Vulkangestein Perlit als eingebaute Wärmedämmung. Besser kann man Häuser nicht bauen.

Unipor bietet neue Produkte zum energiebewussten Bauen Für 2015 sieht sich die Unipor-Gruppe mit ihrem aktuellen Produktangebot sehr gut aufgestellt: Sowohl im Sektor des Einfamilienhauses als auch im mehrgeschossigen Wohnungsbau bietet Unipor für praktisch jedes Bauvorhaben eine optimale Wandbaustoff-Lösung. Da der Bedarf an Wohnraum besonders in den Ballungszentren weiterhin hoch ist, verschieben sich die Ansprüche an Gebäudestruktur und Wandbaustoffe. Gesetzliche und wirtschaftliche Anforderungen an Neubauten verlangen zudem immer hochwertigere und nachhaltigere Baustoffe. Die Unipor-Gruppe reagiert auf diese Entwicklungen unter anderem mit dem neuen „Unipor WS08 Coriso“-Mauerziegel (Bild 1). Er eignet sich sowohl für den Bau von Einfamilien-, Reihen- und Doppelhäusern als auch für den mehrgeschossigen Wohnungsbau und gilt daher als „massiver Alleskönner“. Bereits ab einer Wanddicke von 30 cm bietet der massive Mauerziegel einen hohen Schallschutzwert Rw,Bau,ref von mindestens 48,2 dB. Er übertrifft zudem die aktuellen Anforderungen der Energie-Einsparverordnung (EnEV) und schafft damit die Voraussetzungen für den Bau von KfW-geförderten Effizienzhäusern. Mit einem Wärmeleitwert von nur 0,08 W/(mK) weist der Unipor WS08 Coriso bereits ab einer Wanddicke von 30 cm eine hervorragende Wärmedämmung auf.

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Products & Projects – Produkte & Objekte Darüber hinaus hat die Unipor-Gruppe – pünktlich zur BAU 2015 in München – eine komplett neue Mauerziegel-Gattung entwickelt. Sie trägt den Namen „Unipor Silvacor“ und hat die Besonderheit, dass die Mauerziegel mit einer integrierten Dämmstoff-Füllung aus sortenreinen Holzfasern versehen sind (Bild 2). Damit ist die Unipor-Gruppe der bundesweit erste Anbieter von massiven Mauerziegeln, deren Füllung aus einem 100 % nachwachsendem Rohstoff besteht. Die neuen Silvacor-Ziegel erreichen bauphysikalische Bestwerte und erweisen sich als äußerst wohngesund. Sie sind speziell für Fachleute und Bauherren interessant, die besonderen Wert auf Ökologie und Nachhaltigkeit legen. Als erster Ziegel der neuen Gattung kommt der „Unipor W07 Silvacor“ auf den Markt. Er ist für den Bau von Einfamilien-, Doppel- und Reihenhäusern konzipiert und überzeugt durch seine sehr hohe Wärmedämmung. Mit ihm lassen sich daher auch KfW-geförderte Effizienzhäuser in monolithischer Bauweise errichten – ohne zusätzliche Außendämmung der Wände (WDVS). Weitere Informationen: UNIPOR Ziegel Gruppe Fax: 089 – 74 98 67 11 marketing@unipor.de, www.unipor.de

The two-piece plastic insulating material clip from EJOT is suitable for insulating material thicknesses of 60 to 300 mm and reduces the packaging volume by up to 80 %. It consists of two components, the shank as well as a separate disk element. The EJOT insulating material clip DH provides many benefits by comparison to standard plastic insulating material clips. Through the separate packaging of the shank and disc element, the packaging volume is reduced by up to 80 % when compared with one-piece insulating material clips. The insulating material clip has a setting depth restriction. This permits a precise fitting position with a setting depth of 30 mm both for brickwork as well as for concrete. High-grade plastic ensures proper installation even with large insulating material thicknesses and prevents the shank from buckling when it is being driven into the subsurface. Subsequent positioning of the disk element solved an additional problem: Customary insulating material clips are occasionally driven too deep into the subsurface, since they do not have a setting depth restriction. As a result, the disk elements fixed on the shank compress the soft insulating material at this point. An

Sie wünschen Sonderdrucke von einzelnen Artikeln aus einer Zeitschrift unseres Verlages? Bitte wenden Sie sich an: Janette Seifert Verlag Ernst & Sohn Rotherstraße 21, 10245 Berlin Tel +49(0)30 47031-292 Fax +49(0)30 47031-230 E-Mail Janette.Seifert@wiley.com www.ernst-und-sohn.de/sonderdrucke 1009106_dp

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unwanted quilting effect occurs, which has a negative effect on the insulating characteristic and can cause the butt joints of the insulating material to gape open. Further information: EJOT HOLDING GmbH & Co. KG info@ejot.de www.ejot.de

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Fig. 1. The new insulating material clip consists of two components, the shank as well as a separate disk element Bild 1. Der neue Dämmhalter besteht aus zwei Einzelteilen, dem Schaft sowie einem separaten Tellerelement

Zweiteiliger Dämmstoffhalter aus Kunststoff Der zweiteilige Dämmstoffhalter aus Kunststoff von EJOT eignet sich für Dämmstoffdicken von 60 bis 300 mm und reduziert das Verpackungsvolumen um bis zu 80 %. Er besteht aus zwei Einzelteilen, dem Schaft sowie einem separaten Tellerelement. Der EJOT Dämmhalter DH bietet viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Kunststoffdämmhaltern.

Fig. 2. After installing the shank, the disk element is pushed onto the shank up to the insulating material Bild 2. Nach Einbau des Schaftes wird das Tellerelement auf den Schaft bis zur Dämmung aufgeschoben

Durch die separate Verpackung von Schaft und Tellerelement reduziert sich das Verpackungsvolumen im Vergleich zu einteiligen Dämmhaltern um bis zu 80 %. Der Dämmhalter verfügt über eine Setztiefenbegrenzung. Dadurch wird eine exakte Einbausituation von 30 mm Setztiefe sowohl für Mauerwerk als auch für Beton ermöglicht. Hochwertiger Kunststoff garantiert eine prozesssichere Montage auch bei großen Dämmstoffdicken und verhindert das Ausknicken des Schaftes beim Eintreiben in den Untergrund. Die nachträgliche Positionierung des Tellerelements löst ein weiteres Problem: Herkömmliche Dämmstoffhalter werden manchmal zu tief in den Untergrund eingetrieben, da sie über keine Setztiefenbegrenzung verfügen. Dadurch drücken die am Schaft befestigten Tellerelemente die weiche Dämmung an dieser Stelle ein. Es entsteht ein unerwünschter Steppdeckeneffekt, der sich negativ auf das Dämmverhalten auswirkt und die Stoßfugen der Dämmung sogar zum Aufklaffen bringen kann. Weitere Informationen: EJOT HOLDING GmbH & Co. KG info@ejot.de www.ejot.de

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Produkte & Dienstleistungen Abfangungen

Befestigungstechnik

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Fassadenbefestigungen

Mauerwerksabfangungen

Zweischaliges Mauerwerk

Abt. Fassadenbefestigungen für Mauerwerk + Beton Eggeweg 2a 32139 Spenge Tel. (0 52 25) 87 99-0 Fax (0 52 25) 67 10 E-Mail: info@modersohn.de Internet: www.mfixings.de MOSO-Fassadenbefestigungen MOSO-Fertigteilsturzbefestigungen MOSO-Lochband Mauerwerksbewehrung Luftschichtanker Gerüstverankerungen MOSO-MBA-CE Ankerschienen MOSO-Fertigteilbefestigungen Konsolanker bis 25 kN Fassadenplattenanker bis 56 kN

Fassadenbefestigungen

Abt. Mauerwerksbefestigungen HALFEN Vertriebsgesellschaft mbH Katzbergstraße 3 D-40764 Langenfeld Tel. (0 21 73) 9 70-0 Fax (0 21 73) 9 70-2 25 E-Mail: info@halfen.de Internet: www.halfen.de BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme

Fassadenbefestigungen

Recticel Dämmsysteme GmbH Hagenauer Straße 42 65203 Wiesbaden Tel.: (06 11) - 92 76-7 Fax: (06 11) - 92 76-444 E-Mail: info@recticel-daemmsysteme.de Internet: www.recticel-daemmsysteme.de PUR/PIR-Hochleistungsdämmstoffe für die Kerndämmung

Fachliteratur

Abt. Fassadenbefestigungen für Mauerwerk + Beton

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Mauerwerk 19 (2015), Heft 1

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Editorial Wolfgang Brameshuber

The Masonry journal is becoming international Die Zeitschrift Mauerwerk wird international Dear Masonry readers

Liebe Leser der Zeitschrift Mauerwerk,

Here it is now – you have in front of you a proper international version of the Masonry journal in bilingual form. Perhaps you will remember that last summer, on the occasion of the International Masonry Conference in Portugal, we had a trial run. Likewise, issue number 3-4/2014 was already bilingual, including articles by German-speaking authors from Europe, and which had been translated into English. That was the model trial for the pilot issue now in your hands, which also publishes contributions from international authors who are not German speakers. In future, we want international authors from all over the world to contribute reports to Masonry on the latest findings in masonry construction. Because it is currently in the news, this issue reports on prefabricated masonry components which are produced using a polyurethane adhesive instead of thin-bed mortar. This system will shortly be given general technical approval. The production facility recently opened in Plattling/Bavaria is reminiscent, in some details, of the production of vehicles. Another contribution describes the current status regarding the flexural tensile and bearing capacity of masonry walls. The importance of a realistic assessment of the overall system and the factors influencing the strength become particularly apparent. The contribution by our southern-European partners on the subject of reinforcement of masonry / shear force capacity and buckling illustrates the status of research on this subject, and also what the development potential is for the reinforcement of the masonry walls of existing buildings. I myself have, in the context of the initiative for the simplification of standards (PRB), attempted to clarify the issues relating to structural design, execution and building materials in order to obtain a clear picture of the respective responsibilities. The article illustrates the principle and includes proposals for implementation. This is potentially explosive, but also stimulates the debate on various subjects. We have two articles from Australia; one of them addresses the analysis of thermal insulation and specific thermal capacity as they affect comfort levels and energy requirements, taking the walls in four residential buildings as examples. The other discusses the performance of dry

nun ist es vollbracht, vor Ihnen liegt eine richtig internationale Fassung der Zeitschrift Mauerwerk in zweisprachiger Ausfertigung. Vielleicht erinnern Sie sich: Einen Probelauf hat es im Sommer anlässlich der internationalen Mauerwerkkonferenz in Portugal gegeben. Das Heft 3-4/2014 war ebenfalls schon zweisprachig, gefüllt mit Artikeln deutschsprachiger Autoren aus Europa, deren Beiträge ins Englische übersetzt wurden. Das war der Modellversuch zu dem nun vorliegenden Pilotheft, in dem auch Beiträge von internationalen, nicht deutschsprachigen Autoren veröffentlicht werden. In der Zukunft soll erreicht werden, dass die Beiträge zum Mauerwerk von internationalen Autoren aus der ganzen Welt über neueste Erkenntnisse zum Mauerwerkbau in den Heften berichten. Aus aktuellem Anlass wird zunächst über Mauerwerkfertigteile, die mit einem PU-Kleber anstelle von Dünnbettmörtel hergestellt werden, berichtet. Hier wird in Kürze eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erteilt werden. Die jüngst in Plattling/Bayern eröffnete Fertigungshalle erinnert in manchen Details an die Produktion von Fahrzeugen. Ein weiterer Beitrag beschreibt den aktuellen Stand zur Biegezug- und Biegetragfähigkeit von Mauerwerkwänden. Die Bedeutung einer realitätsnahen Betrachtung des Gesamtsystems und der Einflussfaktoren auf die Festigkeit werden hier besonders deutlich. Der Beitrag von unseren südeuropäischen Partnern zum Thema Verstärken von Mauerwerk bzgl. Schubtragverhalten und Knicken zeigt, wie weit hier die Forschung bereits ist, und macht auch deutlich, wo die Entwicklungspotentiale für die Verstärkung von Mauerwerkwänden im Bestand ist. Ich selbst habe im Rahmen der Initiative zur Vereinfachung von Normen (PRB) versucht, die Fragen der Bemessung, Ausführung und Baustoffe zu entzerren, um hier klare Verantwortlichkeiten zu erhalten. Der Beitrag zeigt das Prinzip, und bringt auch Vorschläge für eine Umsetzung. Das birgt viel Sprengstoff, aber regt auch die Diskussion zu verschiedenen Themen an. Aus Australien kommen zwei Artikel: Der eine befasst sich mit der Analyse der Wärmedämmung und der spezifischen Wärmekapazität auf die Behaglichkeit und den Energiebedarf, betrachtet an Wänden in vier Wohngebäuden. Der andere befasst sich mit dem Trocken-

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Editorial

masonry consisting of perforated or dowelled bricks in relation to earthquake-resistance. I would be very pleased if you would tell your international partners and friends that the Masonry journal is now also available for non-German speakers. One or other of them will surely be wanting to read the very interesting contributions, and purchase an issue. That would be the best reward for the effort that such an issue obviously requires.

Yours – Ihr

mauerwerk aus perforierten oder verdübelten Ziegeln in Bezug auf den Widerstand gegen Erdbebenbeanspruchung. Ich würde mich sehr freuen, wenn Sie Ihren internationalen Partnern und Freunden mitteilen, dass die Zeitschrift Mauerwerk nun auch für den nicht deutschsprachigen Bereich zugänglich gemacht wird. So wird der eine oder andere die sicher sehr interessanten Beiträge lesen wollen und sich ein Heft kaufen. Das wäre der beste Erfolg für die Mühe, die ein solches Heft natürlich auch erfordert.

Wolfgang Brameshuber

ibac – Institut für Bauforschung Institute of Building Materials Research RWTH Aachen University

Call for Papers Masonry building of all types, brought together in a specialist journal for all Europe. Technical developments, the latest research results and the practical application of masonry products are accompanied by specialist articles, reports and supplementary information and innovations. Mauerwerk is also the only journal that covers this entire range.

Mauerwerksbau in allen Façetten, zusammengeführt in einer Fachzeitschrift für Europa. Technische Entwicklungen, neueste Forschungsergebnisse und die praktische Anwendung von Mauerwerksprodukten werden mit Fachaufsätzen, Berichten und ergänzenden Informationen begleitet. Mauerwerk ist die einzige unabhängige Zeitschrift, die diese gesamte Bandbreite abdeckt.

Mauerwerk is seeking original papers of the highest quality for publication. Papers will cover all aspects of the design, construction, performance in service, sustainability, strengthening of masonry structures, including papers on research.

Mauerwerk ist stets auf der Suche nach aktuellen Fachbeiträgen. Die Fachartikel sollten Aspekte der Entwicklung, Konstruk tion, Nachhaltigkeit, Anwendungen von Mauerwerksprodukten sowie Forschungsergebnisse abdecken.

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Articles – Fachthemen Wolfgang Brameshuber Markus Graubohm

DOI: 10.1002/dama.201500644

Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesive Vorgefertigte Mauertafeln mit ZweikomponentenPolyurethanklebstoff Building with factory-prefabricated masonry panels made of clay units meanwhile has become a long-established, field-proven construction method. The advantages are shorter construction time for shell constructions, lower construction costs and uniform level of quality as well as high dimensional accuracy of the masonry panels and a production that is independent of weather influences. An innovation in the field of prefabricated masonry is the dry bonding method for prefabricated masonry panels made of clay units whereby, instead of a conventional thin layer mortar, a two-component polyurethane adhesive (2C-PUR) is applied by machine to the flat ground surface of the clay unit. In mid 2013, the Institute of Building Materials Research (ibac) in Aachen was commissioned by Redbloc Deutschland GmbH to carry out tests on masonry prefabricated with 2C-PUR adhesive, to establish the necessary basis for obtaining a general technical approval (abZ) for masonry panels built according to the Redbloc system and thereby lay the foundations for using this new construction method in Germany. This article shall firstly give a survey of the test programme for the approval procedure agreed with the German building authority , Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), and present the key results obtained from the tests carried out in Aachen. Furthermore the individual steps from planning via production in the prefabrication plant right through to transport and assembling of the masonry panels at the building site will be presented, taking the example of the first prefabrication factory of Redbloc Elemente GmbH opened at Plattling in Germany in the meantime.

Das Bauen mit werksmäßig vorgefertigten Mauertafeln aus Ziegeln ist eine inzwischen langjährig in der Praxis bewährte Bauart. Vorteile sind kürzere Rohbauzeiten, niedrigere Baukosten sowie gleichmäßiges Qualitätsniveau und hohe Maßgenauigkeit der Mauertafeln und die von Witterungseinflüssen unabhängige Produktion. Eine Neuerung im Bereich des vorgefertigten Mauerwerks stellt das Trockenklebeverfahren für Ziegelfertigteilwände dar, bei dem anstelle eines herkömmlichen Dünnbettmörtels ein Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff (2K-PUR) maschinell auf die plangeschliffene Ziegeloberfläche aufgetragen wird. Mitte des Jahres 2013 wurde das Institut für Bauforschung Aachen (ibac) von der Redbloc Deutschland GmbH mit Untersuchungen an mit 2K-PUR-Klebstoff vorgefertigtem Mauerwerk beauftragt, um die nötigen Grundlagen für die Erlangung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (abZ) für Mauertafeln nach dem Redbloc-System und damit die Voraussetzungen für eine Anwendung dieser neuen Bauart in Deutschland zu schaffen. Der vorliegende Beitrag soll zunächst einen Überblick über das für das Zulassungsverfahren mit dem Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) abgestimmte Versuchsprogramm geben und die im Rahmen der Bearbeitung des Projektes in Aachen erzielten wesentlichen Untersuchungsergebnisse vorstellen. Weiterhin werden die einzelnen Schritte von der Planung über die Produktion im Fertigteilwerk bis hin zum Transport und zur Montage der Mauertafeln auf der Baustelle anhand der ersten zwischenzeitlich in Deutschland eröffneten Fertigteilfabrik der Redbloc Elemente GmbH in Plattling beispielhaft vorgestellt.

1 Introduction

1 Einleitung

Building with factory-prefabricated masonry panels made of clay units meanwhile has become a long-established, field-proven construction method which, as a consequence of the growing cost pressure on building sites, is now being used not only in the construction of detached, semi-detached and terrace houses but also increasingly for larger residential complexes as well as commercial and industrial buildings. The advantages of construction with prefabricated elements are many and various. Besides shorter construction times for shell constructions and related lower construction costs resulting from efficient prefabrication of the masonry panels, one also ought to mention the uniform quality and high dimensional accuracy of masonry panels achieved by automated production that is independent of manual skills and weather influences.

Das Bauen mit werksmäßig vorgefertigten Mauertafeln aus Ziegeln ist eine inzwischen langjährig in der Praxis bewährte Bauart, die infolge des wachsenden Kostendrucks auf den Baustellen mittlerweile nicht nur im Einfamilien-, Doppel- und Reihenhausbau, sondern immer häufiger sowohl für größere Wohnanlagen als auch im Gewerbe- und Industriebau eingesetzt wird. Die Vorteile der Elementbauweise sind dabei vielfältig. Neben den infolge der rationellen Vorfertigung der Mauertafeln kürzeren Rohbauzeiten und damit verbunden niedrigeren Baukosten sind hier u. a. auch das gleichmäßige Qualitätsniveau und die hohe Maßgenauigkeit der Mauertafeln zu nennen, die durch die automatisierte, von handwerklicher Geschicklichkeit und Witterungseinflüssen unabhängige Produktion erreicht werden. Bei den in der Vergangenheit verwendeten Herstellungstechniken wurden die Mauertafeln im Fertigteilwerk

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W. Brameshuber/M. Graubohm · Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesive

With the manufacturing techniques used in the past, masonry panels were prefabricated in the factory like conventional masonry on a building site, standing upright with masonry units in comination with mineral masonry mortar, by the use of semi- or fully automated factory. An innovation in the field of prefabricated masonry is the patented dry bonding method for prefabricated masonry walls made of clay units developed collaboratively between an American technology group and the Austrian-based firm of Redbloc, whereby, instead of a conventional thin layer mortar, a two-component polyurethane adhesive (2C-PUR) is applied by machine to the flat ground surface of the clay unit. Overall construction time is further shortened significantly by the dry bonding method and the innovative sawing technology, since no moisture is added during the production of the masonry panels and thus lengthy drying out phases can be dispensed with. In mid 2013, the Institute of Building Materials Research (ibac) in Aachen was commissioned by Redbloc Deutschland GmbH to carry out tests on masonry prefabricated with 2C-PUR adhesive, to establish the necessary basis for obtaining a general technical approval (abZ) for masonry panels built according to the Redbloc system and thereby lay the foundations for using this new construction method in Germany.

2 Tests for suitability 2.1 Test programme for the approval procedure

wie konventionelles Baustellenmauerwerk aufrecht stehend aus Mauersteinen in Kombination mit mineralischen Mauermörteln im Verband durch den Einsatz von halboder vollautomatisierten Fertigungsanlagen vorgefertigt. Eine Neuerung im Bereich des vorgefertigten Mauerwerks stellt das von der in Österreich ansässigen Firma redbloc in Zusammenarbeit mit einem amerikanischen Technologiekonzern entwickelte, patentierte Trockenklebeverfahren für Ziegelfertigteilwände dar, bei dem anstelle eines herkömmlichen Dünnbettmörtels ein Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff (2K-PUR) maschinell auf die plangeschliffene Ziegeloberfläche aufgetragen wird. Durch das Trockenklebeverfahren und eine neuartige Sägetechnik verkürzt sich die Gesamtbauzeit nochmals deutlich, da bei der Herstellung der Mauertafeln keine Feuchtigkeit zugeführt wird und so längere Austrocknungsphasen entfallen können. Mitte des Jahres 2013 wurde das Institut für Bauforschung Aachen (ibac) von der Redbloc Deutschland GmbH mit Untersuchungen an mit 2K-PUR-Klebstoff vorgefertigtem Mauerwerk beauftragt, um die nötigen Grundlagen für die Erlangung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (abZ) für Mauertafeln nach dem Redbloc-System und damit die Voraussetzungen für eine Anwendung dieser neuen Bauart in Deutschland zu schaffen.

2 Untersuchungen zur Eignung 2.1 Versuchsprogramm für das Zulassungsverfahren

The test programme comprised tests on masonry units, composite test specimens and masonry walls. First of all, the basic standard properties of the high precision hollow clay units chosen for the approval procedure (see section 2.2.1) were determined. In the second step, tests were carried out on small test specimens to determine the bonding behaviour under shear and tensile load as well as the strength development and durability of the 2C-PUR adhesive (see section 2.3). In the final step, tests were conducted on masonry walls to determine the flexural, compressive and shear load bearing behaviour (see section 2.4). As a rule, reference test specimens were also made and tested with a customary thin layer mortar in order to better classify and assess the results of the test specimens bonded with 2C-PUR adhesive. Owing to the very elaborate wall tests under the unified test procedure of the DIBt, only tests on masonry with 2C-PUR adhesive were carried out when investigating solely the shear behaviour.

Das Versuchsprogramm umfasste Untersuchungen an Mauersteinen, an Verbundprüfkörpern und an Wandprüfkörpern. Als Eingangsprüfung wurden zunächst die wesentlichen Normeigenschaften der für das Zulassungsverfahren ausgewählten Planhochlochziegel bestimmt (s. Abschn. 2.2.1). Im zweiten Schritt erfolgten Untersuchungen an Kleinprüfkörpern zur Bestimmung des Verbundverhaltens unter Scher- und Zugbeanspruchung sowie der Festigkeitsentwicklung und der Dauerhaftigkeit des 2K-PURKlebstoffs (s. Abschn. 2.3). Im letzten Schritt wurden Untersuchungen an Wandprüfkörpern durchgeführt, um die Biege-, Druck- und Schubtragfähigkeit des Mauerwerks zu bestimmen (s. Abschn. 2.4). In der Regel wurden auch Referenzprüfkörper mit einem handelsüblichen Dünnbettmörtel hergestellt und geprüft, um die Ergebnisse der mit 2K-PUR-Klebstoff verklebten Prüfkörper besser einordnen und beurteilen zu können. Lediglich bei der Untersuchung des Schubtragverhaltens wurden aufgrund der sehr aufwändigen Wandversuche nach dem vereinheitlichten Prüfverfahren des DIBt lediglich Versuche mit verklebtem Mauerwerk durchgeführt.

2.2 Applied materials and material characteristics 2.2.1 Masonry units

2.2 Verwendete Materialien und deren Eigenschaften 2.2.1 Mauersteine

For the majority of the tests, the following high precision hollow clay units stipulated in the general technical approvals were used: – High precision hollow clay units (PHLz 6-0.65-248×365×249) acc. to Z-17.1-890 [1] – High precision hollow clay units (PHLz 6-0.60-248×365×249) acc. to Z-17.1-1057 [2] – High precision hollow clay units (PHLz 12-0.9-372×240×249) acc. to Z-17.1-715 [3]

Für den überwiegenden Teil der Untersuchungen wurden die folgenden, in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen geregelten Planhochlochziegel verwendet: – PHLz 6-0,65-248×365×249 (12DF) nach Z-17.1-890 [1] – PHLz 6-0,60-248×365×249 (12DF) nach Z-17.1-1057 [2] – PHLz 12-0,9-372×240×249 (12DF) nach Z-17.1-715 [3]

Mit der ersten Steinart (Hochlochziegel nach [1]) wurde das vollständige Versuchsprogramm durchgeführt. An den

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W. Brameshuber/M. Graubohm · Vorgefertigte Mauertafeln mit 2K-Polyurethanklebstoff

Fig. 1. Hollow clay units Bild 1. Hochlochziegel

The complete test programme was carried out using the first unit type (hollow clay units acc. to [1]). The tests carried out on the remaining two unit types (hollow clay units acc. to [2] and [3]) were less extensive in their scope. The hollow clay units used are shown in Figure 1. In addition, the calcium silicate reference unit KS 122,0-NF (without perforation or handle opening) was used to investigate the strength development and durability of the 2C-PUR adhesive that is normally used and considered as unfavourable for evidence of shear bond strength according to DIN V 18580 [4]. First of all, the dimensions according to DIN EN 77216 [5] as well as the gross dry density according to DIN EN 772-13 [6] were determined on the clay units selected for the approval procedure. The percentage of voids of the masonry units was determined according to DIN EN 772-9 [7]. The requirements on perforation geometry and web thickness were also checked for compliance with the relevant general technical approvals. On the test specimens for determining the unit compressive strength, also the flatness of the bed faces according to DIN EN 772-20 [8] and plane parallelism of the bed faces were measured according to DIN EN 772-16 [5]. The compressive strength of the masonry units was tested in an air dry state according to DIN EN 772-1 [9]. With regard to dimensions, density and strength class, the clay units corresponded to the properties stated in the manufacturer’s short term.

übrigen beiden Steinarten (Hochlochziegel nach [2] und [3]) erfolgten nur noch Untersuchungen mit einem reduzierten Umfang. Die verwendeten Hochlochziegel sind in Bild 1 dargestellt. Weiterhin kamen im Rahmen der Untersuchungen zur Festigkeitsentwicklung und zur Dauerhaftigkeit des 2K-PURKlebstoffs auch der beim Nachweis der Verbundfestigkeit nach DIN V 18580 [4] üblicherweise verwendete und hierfür als ungünstig angesehene Kalksand-Referenzstein KS 12-2,0NF (ohne Lochung bzw. Grifföffnung) zum Einsatz. An den für das Zulassungsverfahren ausgewählten Ziegeln wurden zunächst die Maße nach DIN EN 772-16 [5] sowie die Trockenrohdichte nach DIN EN 772-13 [6] bestimmt. Die Bestimmung des Lochanteils der Ziegel erfolgte nach DIN EN 772-9 [7]. Zusätzlich wurden die Anforderungen an die Lochgeometrie sowie die Stegdicken nach den jeweiligen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen überprüft. An den Prüfkörpern zur Bestimmung der Druckfestigkeit wurden die Ebenheit nach DIN EN 772-20 [8] und die Planparallelität nach DIN EN 772-16 [5] bestimmt. Die Prüfung der Steindruckfestigkeit erfolgte im lufttrockenen Zustand nach DIN EN 772-1 [9]. Die untersuchten Ziegel entsprachen hinsichtlich der Maße sowie der Rohdichte- und Festigkeitsklasse den vom Hersteller in der Kurzbezeichnung der Mauersteine angegebenen Eigenschaften.

2.2.2 Adhesive The two-component polyurethane adhesive used is a reactive PUR adhesive consisting of an adhesive component and a hardener component. The adhesive component and hardener are pumped from separate storage tanks into a work vessel, where they are then warmed up to a temperature of around 35 °C and fed via dosing units to a mixing head. The reaction mixture is discharged from the mixing head and reacts on the bed joint area of the masonry units.

Bei dem verwendeten Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff handelt es sich um einen reaktiven PUR-Klebstoff, der aus einer Klebstoffkomponente und einer Härterkomponente im Fertigteilwerk hergestellt wird. Die Klebstoffkomponente und der Härter werden aus separaten Lagertanks in Arbeitsbehälter gepumpt, dort auf eine Temperatur von etwa 35 °C erwärmt und über Dosieraggregate dem Mischkopf zugeleitet. Die Reaktionsmischung wird aus dem Mischkopf ausgetragen und reagiert auf der Lagerfugenfläche der Mauerziegel aus.

2.2.3 Masonry mortar

2.2.3 Mauermörtel

A customary thin layer mortar for use with high precision hollow clay units was provided for production of the refer-

Für die Herstellung der Referenzprüfkörper war ein handelsüblicher Dünnbettmörtel für die Verwendung mit Plan-

2.2.2 Klebstoff

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W. Brameshuber/M. Graubohm · Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesive

ence test specimens. The fresh and hardened mortar characteristics were determined on each of the mortar mixes used for the reference series. The fresh mortar mix was tested according to DIN EN 1015-6 [10]. The hardened mortar characteristics were determined according to DIN EN 1015-10 [11] (dry density) and DIN EN 1015-11 [12] (flexural tensile strength and compressive strength). The compressive strength of the thin layer mortar used met the requirement of DIN V 18580 [4] on thin layer mortar of class M10 according to DIN EN 998-2 [13] (mean value βD,mo ≥ 10 N/mm2).

hochlochziegeln vorgesehen. An jeder zur Herstellung der Vergleichsserien verwendeten Mörtelmischung wurden die Frisch- und Festmörtelkennwerte bestimmt. Die Prüfung der Frischmörtelrohdichte erfolgte nach DIN EN 1015-6 [10]. Die Festmörteleigenschaften wurden nach DIN EN 1015-10 [11] (Trockenrohdichte) und DIN EN 1015-11 [12] (Biegezug- und Druckfestigkeit) bestimmt. Die Druckfestigkeit des verwendeten Dünnbettmörtels entsprach nach DIN V 18580 [4] der Anforderung an einen Dünnbettmörtel der Mörtelklasse M10 nach DIN EN 998-2 [13] (Mittelwert βD,mö ≥ 10 N/mm2).

2.3 Tests on small test specimens 2.3.1 Initial shear strength without load perpendicular to the bed joint according to DIN EN 1052-3

2.3 Untersuchungen an Kleinprüfkörpern 2.3.1 Haftscherfestigkeit ohne Auflast nach DIN EN 1052-3

To determine the bonding properties under shear load, shear tests were carried out according to DIN EN 1052-3 [14] without load perpendicular to the bed joint. For this purpose, initially test series with air dry and slightly wet hollow clay units according to [1] were manufactured using 2C-PUR adhesive at a prefabrication plant in the Netherlands. Further test specimens with air dry hollow clay units according to [2] and [3] were bonded using 2C-PUR adhesive at prefabrication plants in Belgium and in Austria. In parallel, one reference series with each of the aforementioned unit types in combination with thin layer mortar was prepared in the laboratory of ibac. Prior to the preparation of the three-unit test specimens, the units were first cut in half by dry sawing. Then, the tongue on one face of each masonry unit was cut off also by dry sawing. The half masonry units prepared in this way were then transported to the relevant prefabrication plant. In the prefabrication plant, the lower half masonry units were set manually onto a base carrier of the production line. The 2C-PUR adhesive components brought to the right temperature in work vessels were then fed via dosing units to the mixing head, which then applied the reaction mixture to the bed joint area. After this, the middle units of the subsequent three-unit test specimens were placed, aligned and pressed in firmly by a few blows with a rubber hammer. Next, the 2C-PUR adhesive was applied via the mixing system to the next bed joint area and the upper half masonry units were placed, aligned and pressed in firmly. The separate steps in the production of the three-unit test specimens in the prefabrication plant are illustrated in Figure 2. Along with the wall test specimens, the three-unit test specimens were transported on a special low loader to ibac in Aachen at a later time. Before testing the three-unit test specimens, the bearing surfaces of both outer half masonry units and the load application surface of the middle half masonry unit were equalised with cement mortar. The prepared test specimens were stored in the laboratory at around 20 °C and 65 % relative humidity until testing. A conventional mason’s trowel was used to apply the thin layer mortar when manufacturing the reference series. The remaining procedure corresponds largely to what was described earlier. The test setup and measuring point arrangement are illustrated schematically in Figure 3. In the test facility, the

Zur Bestimmung der Verbundeigenschaften unter Scherbeanspruchung wurden Haftscherversuche nach DIN EN 1052-3 [14] ohne Auflast senkrecht zur Lagerfuge durchgeführt. Hierfür wurden zunächst Versuchsserien mit lufttrockenen und feuchten Hochlochziegeln nach [1] in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff in einem Fertigteilwerk in den Niederlanden hergestellt. Weitere Versuchsserien wurden bei einem gesonderten Termin mit lufttrockenen Hochlochziegeln nach [2] und [3] in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff in Fertigteilwerken in Belgien und Österreich verklebt. Parallel dazu wurde jeweils eine Referenzserie mit den zuvor genannten Steinarten in Kombination mit Dünnbettmörtel im Labor des ibac hergestellt. Vor der Herstellung der 3-Steinkörper wurden die Ziegel zunächst durch Trockensägen halbiert. Anschließend erfolgte das Entfernen der Feder an jeweils einer Stirnseite der Mauersteine durch Trockensägen. Die so vorbereiteten Steinhälften wurden dann zum jeweiligen Fertigteilwerk transportiert. Im Fertigteilwerk wurden die unteren Steinhälften händisch auf einen Grundträger der Produktionsanlage gesetzt. Anschließend wurden die in Arbeitsbehältern vortemperierten Komponenten des 2K-PUR-Klebstoffs über Dosieraggregate dem Mischkopf zugeleitet und die Reaktionsmischung über diesen auf die Lagerfugenfläche aufgebracht. Danach wurden die mittleren Steine der späteren 3-Steinkörper aufgesetzt, ausgerichtet und mit einigen Schlägen mit einem Gummihammer festgedrückt. Anschließend wurde der 2K-PUR-Klebstoff über die Mischanlage auf die nächste Lagerfugenfläche aufgebracht und die oberen Steinhälften aufgesetzt, ausgerichtet und mit dem Gummihammer festgedrückt. Die einzelnen Schritte bei der Herstellung der 3-SteinPrüfkörper im Fertigteilwerk sind in Bild 2 dargestellt. Die 3-Steinkörper wurden zu einem späteren Zeitpunkt zusammen mit den Wandprüfkörpern mit einem Spezialtieflader zum ibac nach Aachen transportiert. Vor der Prüfung der 3-Steinkörper wurden die Auflagerflächen der beiden äußeren Steinhälften und die Lasteinleitungsfläche der mittleren Steinhälfte mit Zementmörtel abgeglichen. Die vorbereiteten Prüfkörper wurden bis zur Prüfung im Labor bei rd. 20 °C und 65 % rel. Luftfeuchte gelagert. Bei der Herstellung der Referenzserie mit Dünnbettmörtel erfolgte der Mörtelauftrag mit einer herkömmlichen Maurerkelle. Die übrige Vorgehensweise entspricht weitestgehend der zuvor beschriebenen. In Bild 3 sind der Versuchsaufbau und die Messstellenanordnung schematisch dargestellt. Bei der Versuchsein-

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W. Brameshuber/M. Graubohm · Vorgefertigte Mauertafeln mit 2K-Polyurethanklebstoff

Fig. 2. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, manufacturing of test specimen Bild 2. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Herstellung der Prüfkörper

lower load platens are supported on a horizontally moveable roller bearing and a sliding-tilting bearing. The test specimens were placed onto the lower load platens and the shear load was applied to the middle unit of the test specimen via an upper load platen and rollers. The load was applied in a force-controlled way. The rate of loading was chosen such that the maximum loads were reached after about 60 to 90 seconds. During the test of two series, the deformations in the joints were measured in loading direction with two inductive displacement transducers W1 placed on each side of the test specimen in the middle of the overlap length, to allow a comparison of the deformability in the joint between test specimens with 2C-PUR adhesive and those with thin layer mortar. In Figure 4 the ascertained deformations in loading direction for the test series with air dry hollow clay units according to [1] in combination with 2C-PUR adhesive (series U9-tr-PU) and thin layer mortar (series U9-tr-DM) are shown as mean values of the measuring points of a joint. A survey of the test results is illustrated in Figure 5. Shown are the mean values of the initial shear strength fvo between the masonry units listed in section 2.2.1 and 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively, as well as the scattering of the single tests. On the basis of the comparison tests with the units according to [1] it is evident that the values of the initial shear strength in combination with thin layer mortar are significantly higher than those of the test specimens with 2C-PUR adhesive. However at this point it should be mentioned that, after manufacturing in the prefabrication plant, in deviation from DIN EN 1052-3 [14] the test specimens were not preloaded with a uniformly distributed compressive load. The application of a preload, as it actually occurs in masonry due to the dead load of the upper

richtung sind die unteren Lasteinleitungsplatten auf einem horizontal verschieblichen Rollenlager und einem GleitKipplager gelagert. Die Prüfkörper wurden auf die unteren Lasteinleitungsplatten gelegt und die Scherbelastung am mittleren Mauerstein des Prüfkörpers über eine obere Lasteinleitungsplatte und Rollen aufgebracht. Die Belastung erfolgte kraftgeregelt. Die Belastungsgeschwindigkeit wurde dabei so gewählt, dass die Höchstlasten nach ca. 60 bis 90 s erreicht wurden. Während der Prüfung wurden bei zwei Versuchsserien die Verformungen in den Fugen in Richtung der Belastung mit jeweils zwei induktiven Wegaufnehmern W1 auf beiden Seiten der Prüfkörper in der Mitte der Überbindelänge gemessen, um einen Vergleich der Verformbarkeit in der Fuge zwischen Prüfkörpern mit 2K-PUR-Klebstoff bzw. mit Dünnbettmörtel zu ermöglichen.

Fig. 3. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, test specimen and test setup Bild 3. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Prüfkörper und Versuchsaufbau

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W. Brameshuber/M. Graubohm · Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesive Shear stress t in N/mm2 / Schubspannung t in N/mm2

Initial shear strength fv0 in N/mm2 / Anfangsscherfestigkeit fv0 in N/mm2

2C-PUR adhesive / 2K-PUR-Klebstoff Thin layer mortar / Dünnbettmörtel

Displacement Dv in mm / Verschiebung Dv in mm

Fig. 4. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, shear stress-displacement curves Bild 4. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Schubspannungs-Verschiebungslinien Initial shear strength fv0 in N/mm2 / Anfangsscherfestigkeit fv0 in N/mm2

Fig. 5. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, test results (mean values and range of dispersion) Bild 5. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)

unit layers, has a positive effect on the bonding properties especially for walls with 2C-PUR adhesive. In subsequent tests it was possible to show that higher bonding strength values can be obtained by applying a slight preload after manufacturing of the three-unit test specimens with 2C-PUR adhesive (Figure 6). Thus, the required value of the bond strength according to DIN V 18580 [4], that a thin layer mortar in accordance with DIN EN 998-2 [13] has to fulfil when tested according to DIN EN 1052-3 [14] (fvok ≥ 0.20 N/mm2), was clearly observed both in the test series with 2C-PUR adhesive and in the reference series with thin layer mortar.

2.3.2 Shear strength with load perpendicular to the shear joint according to DIN EN 1052-3 To determine the frictional behaviour, additional shear tests were carried out in accordance with the European test procedure (DIN EN 1052-3 [14]) with three different loading stages perpendicular to the shear joint (σH = 0.1 N/mm2, σH = 0.3 N/mm2 and σH = 0.5 N/mm2). To this end, a test series of air dry hollow clay units according to [1] was manufactured using 2C-PUR adhesive at the prefabrication plant in the Netherlands. As a reference, a further test series was manufactured at ibac with the same units in combination with thin layer mortar. The proce-

Fig. 6. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3 (post-test), test results (mean values and range of dispersion) Bild 6. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3 (Nachversuche), Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)

In Bild 4 sind die bei den Versuchsserien mit lufttrockenen Hochlochziegeln nach [1] in Kombination mit 2KPUR-Klebstoff (Serie U9-tr-PU) bzw. Dünnbettmörtel (Serie U9-tr-DM) in Richtung der Belastung bestimmten Verformungen als Mittelwerte der Messstellen einer Fuge dargestellt. Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse ist in Bild 5 dargestellt. Gezeigt sind die Mittelwerte der Anfangsscherfestigkeit fvo zwischen den in Abschnitt 2.2.1 aufgeführten Mauersteinen und 2K-PUR-Klebstoff bzw. Dünnbettmörtel sowie die Streubreite der einzelnen Versuche. Es zeigt sich anhand der Vergleichsversuche mit dem Ziegel nach [1], dass die Werte der Anfangsscherfestigkeit in Kombination mit Dünnbettmörtel deutlich höher sind als die der Prüfkörper mit dem 2K-PUR-Klebstoff. Allerdings muss an dieser Stelle erwähnt werden, dass die Prüfkörper nach der Herstellung im Fertigteilwerk abweichend von DIN EN 1052-3 [14] nicht mit einer gleichmäßig verteilten Drucklast vorbelastet wurden. Das Aufbringen einer Vorlast, wie sie im Mauerwerk durch das Eigengewicht der oberen Steinlagen in der Realität auftritt, wirkt sich insbesondere bei Wänden mit 2K-PUR-Klebstoff positiv auf die Verbundeigenschaften aus. In Nachversuchen konnte nachgewiesen werden, dass durch das Aufbringen einer geringen Vorlast nach der Herstellung der 3-Steinkörper mit 2KPUR-Klebstoff höhere Verbundfestigkeitswerte erreicht werden (Bild 6). Somit wurde der Anforderungswert an die Verbundfestigkeit nach DIN V 18580 [4], den ein Dünnbettmörtel gemäß DIN EN 998-2 [13] bei Prüfung nach DIN EN 1052-3 [14] zu erfüllen hat (fvok ≥ 0,20 N/mm2), sowohl bei den Versuchsserien mit 2K-PUR-Klebstoff als auch bei der Referenzserie mit Dünnbettmörtel deutlich eingehalten.

2.3.2 Scherfestigkeit mit Auflast nach DIN EN 1052-3 Zur Bestimmung des Reibungsverhaltens wurden zusätzlich Scherversuche nach dem europäischen Prüfverfahren (DIN EN 1052-3 [14]) mit drei unterschiedlichen Auflaststufen (σH = 0,1 N/mm2, σH = 0,3 N/mm2 und σH = 0,5 N/mm2) senkrecht zur Scherfuge durchgeführt. Hierfür wurde eine Versuchsserie mit lufttrockenen Hochlochziegeln nach [1] in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff im Fertigteilwerk in den Niederlanden hergestellt. Als Referenz wurde eine zusätzliche Versuchsserie mit den

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W. Brameshuber/M. Graubohm · Vorgefertigte Mauertafeln mit 2K-Polyurethanklebstoff Shear stress t in N/mm2 / Schubspannung t in N/mm2 Single values without horizontal load / Einzelwerte ohne Auflast Mean value without horizontal load / Mittelwert ohne Auflast Single values with horizontal load / Einzelwerte mit Auflast Mean values with horizontal load / Mittelwerte mit Auflast Regression line / Regressionsgerade

Horizontal load σH in N/mm2 / Horizontale Auflast σH in N/mm2

Fig. 7. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, test specimen and test setup Bild 7. Scherversuche mit Auflast nach DIN EN 1052-3, Prüfkörper und Versuchsaufbau

dure for manufacturing the three-unit test specimen corresponded to that described in section 2.3.1. Figure 7 shows the test setup and measuring point arrangement for determining the deformation in the joint. In the test facility, the lower load platens are supported on a horizontally moveable roller bearing and a sliding-tilting bearing. The test specimens were placed onto the lower load platens and then loaded with a constant stress applied via a horizontal piston and two vertical load platens. The shear load was applied at the middle unit of the test specimen via an upper load platen and roller bearings (a horizontally moveable roller bearing and a sliding-tilting bearing). The load was applied in a deformation-controlled way at constant crosshead speed. During the test, the deformations were measured in the joints in shear loading direction with two inductive displacement transducers W1 placed on each side of the test specimen in the middle of the overlap length (cf. section 2.3.1). Figure 8 shows the maximum shear stresses as a function of the horizontal loading σH of the test specimens with 2C-PUR adhesive. The initial adhesive shear strength determined by linear regression and extrapolation analogous to DIN EN 1052-3 [14] is 0.22 N/mm2 (the tests without loading were disregarded here). At 0.21 N/mm2 the mean value of all tests without load perpendicular to the shear joint corresponds almost to this value. The friction coefficient (static friction) in the tests with 2C-PUR adhesive comes out at 0.45. For comparison, Figure 9 shows the results of the test series with thin layer mortar. Here the extrapolated initial adhesive shear strength according to [14] is 0.37 N/mm2. At 0.53 N/mm2, the mean value of the tests without load perpendicular to the shear joint is significantly higher than this value. The friction coefficient yielded by the regressions is 0.79.

2.3.3 Tensile bond strength To determine the bonding properties under tensile load, centric tensile bond tests were carried out on two-unit test

Fig. 8. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, hollow clay units/two-component polyurethane adhesive, maximum shear stress depending on the horizontal load Bild 8. Scherversuche mit Auflast nach DIN EN 1052-3, Hochlochziegel/2K-PUR-Klebstoff, maximale Schubspannung in Abhängigkeit der horizontalen Auflast Shear stress t in N/mm2 / Schubspannung t in N/mm2

Single values without horizontal load / Einzelwerte ohne Auflast Mean value without horizontal load / Mittelwert ohne Auflast Single values with horizontal load / Einzelwerte mit Auflast Mean values with horizontal load / Mittelwerte mit Auflast Regression line / Regressionsgerade

Horizontal load σH in N/mm2 / Horizontale Auflast σH in N/mm2

Fig. 9. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, hollow clay units/thin layer mortar, maximum shear stress depending on the horizontal load Bild 9. Scherversuche mit Auflast nach DIN EN 1052-3, Hochlochziegel/Dünnbettmörtel, maximale Schubspannung in Abhängigkeit der horizontalen Auflast

gleichen Ziegeln in Kombination mit Dünnbettmörtel im Labor des ibac hergestellt. Die Vorgehensweise bei der Herstellung der 3-Steinkörper entsprach der in Abschnitt 2.3.1 beschriebenen. In Bild 7 sind der Versuchsaufbau und die Messstellenanordnung zur Bestimmung der Verformungen in der Fuge dargestellt. Bei der Versuchseinrichtung sind die unteren Lasteinleitungsplatten auf einem horizontal verschieblichen Rollenlager und einem Gleit-Kipplager gelagert. Die Prüfkörper wurden auf die unteren Lasteinleitungsplatten gelegt und anschließend mit einer konstanten Spannung, die über einen horizontalen Kolben und zwei vertikale Lasteinleitungsplatten aufgebracht wurde, belastet. Die Scherbelastung wurde am mittleren Mauerstein des Prüfkörpers über eine obere Lasteinleitungsplatte und Rollenlager (ein horizontal verschiebliches Rollenlager und ein Gleit-Kipplager) aufgebracht. Die Belastung erfolgte verformungsgeregelt mit konstanter Traversengeschwindigkeit. Während der Prüfung wurden die Verformungen in den Fugen in Richtung der Scherbelastung mit jeweils zwei induktiven Wegaufnehmern W1 auf beiden Seiten der Prüfkörper in der Mitte der Überbindelänge gemessen (vgl. Abschn. 2.3.1).

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Bild 8 zeigt die maximalen Schubspannungen in Abhängigkeit der horizontalen Auflast σH der Prüfkörper mit 2K-PUR-Klebstoff. Die analog zu DIN EN 1052-3 [14] durch lineare Regression und Extrapolation bestimmte Anfangshaftscherfestigkeit – die Versuche ohne Auflast wurden hierbei nicht berücksichtigt – beträgt 0,22 N/mm2. Der Mittelwert aller Versuche ohne Auflast entspricht mit 0,21 N/mm2 nahezu diesem Wert. Der Reibungskoeffizient (Haftreibung) ergibt sich bei den Versuchen mit 2K-PUR-Klebstoff zu 0,45. In Bild 9 sind zum Vergleich die Ergebnisse der Versuchsserie mit Dünnbettmörtel dargestellt. Die nach [14] extrapolierte Anfangshaftscherfestigkeit beträgt hier 0,37 N/mm2. Der Mittelwert der Versuche ohne Auflast ist mit 0,53 N/mm2 deutlich höher als dieser Wert. Der Reibungskoeffizient ergibt sich aus den Regressionen zu 0,79. Fig. 10. Tensile bond tests, test specimen and test setup Bild 10. Zentrische Haftzugversuche an 2-Stein-Prüfkörpern, Prüfkörper und Versuchsaufbau Tensile bond strength βHZ in N/mm2 / Haftzugfestigkeit βHZ in N/mm2

U9 with PU U9 mit PU

U9 with TLM U9 mit DM

T7 with PU T7 mit PU

Klimaton with PU Klimaton mit PU

Fig. 11. Tensile bond tests, test results (mean values and range of dispersion) Bild 11. Zentrische Haftzugversuche an 2-Stein-Prüfkörpern, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)

specimens with 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively. A total of four test series were manufactured for this. The manufacturing of the test specimens was carried out with hollow clay units according to [1], [2] and [3] using 2C-PUR adhesive at prefabrication plants in the Netherlands and Belgium respectively. The procedure for manufacturing the two-unit test specimens in the prefabrication plant was as described in section 2.3.1. In addition, as a reference, a further test series was manufactured in the laboratory of ibac with hollow clay units according to [1] using thin layer mortar. The chosen setup for carrying out the tests is shown in Figure 10. A survey of the test results is shown in Figure 11 with the mean values of the adhesive tensile strength with 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively as well as the scattering of the single tests. The mean value of the tensile bond strength for the test specimens manufactured with 2C-PUR adhesive was between βHZ = 0.19 N/mm2 and βHZ = 0.44 N/mm2. The comparison tests on the test specimens manufactured with thin layer mortar yielded a mean value of βHZ = 0.38 N/mm2. A required value on the tensile bond strength between ma-

2.3.3 Haftzugfestigkeit Zur Bestimmung der Verbundeigenschaften unter Zugbeanspruchung wurden zentrische Haftzugversuche an mit 2K-PUR-Klebstoff bzw. mit Dünnbettmörtel vermörtelten 2-Steinkörpern durchgeführt. Hierfür wurden insgesamt vier Versuchsserien hergestellt. Die Herstellung erfolgte mit Hochlochziegeln nach [1], [2] und [3] in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff im Fertigteilwerk in den Niederlanden bzw. in Belgien. Die Vorgehensweise bei der Herstellung der 2-Steinkörper im Fertigteilwerk entsprach der in Abschnitt 2.3.1 beschriebenen. Zusätzlich wurde als Referenz eine weitere Versuchsserie mit Hochlochziegeln nach [1] in Kombination mit Dünnbettmörtel im Labor des ibac hergestellt. Der für die Versuchsdurchführung gewählte Versuchsaufbau ist in Bild 10 dargestellt. Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse zeigt Bild 11 mit den Mittelwerten der Haftzugfestigkeit mit 2KPUR-Klebstoff bzw. mit Dünnbettmörtel sowie den Streubreiten der einzelnen Versuche. Der Mittelwert der Haftzugfestigkeit der mit 2K-PURKlebstoff hergestellten Prüfkörper betrug zwischen βHZ = 0,19 N/mm2 und βHZ = 0,44 N/mm2. Die Vergleichsversuche an den mit dem Dünnbettmörtel hergestellten Prüfkörpern ergaben einen Mittelwert βHZ = 0,38 N/mm2. Ein Anforderungswert an die Haftzugfestigkeit zwischen Mauerstein und Mauermörtel existiert nicht, da es sich um keinen genormten Versuch handelt. Die Biegezugfestigkeit rechtwinklig zur Lagerfuge ist als Anforderungswert im Nationalen Anhang zum Eurocode 6 [15] zu 0,2 N/mm2 festgelegt. Dieser Wert wird gemäß den vorliegenden Untersuchungen mit einer Ausnahme deutlich überschritten.

2.3.4 Festigkeitsentwicklung des 2K-PUR-Klebstoffs (Haftscherfestigkeit nach DIN 18555-5) Um ein geeignetes Mindestprüfalter für die Untersuchungen festlegen zu können, wurde die Festigkeitsentwicklung des 2K-PUR-Klebstoffs mithilfe von Haftscherversuchen nach DIN 18555-5 [16] bestimmt. Die Untersuchungen erfolgten mit dem beim Nachweis der Verbundfestigkeit nach DIN V 18580 [4] verwendeten und hierfür als ungünstig angesehenen Kalksand-Referenzstein in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff. Insgesamt wurden hierfür drei Versuchsserien im Fertigteilwerk in Belgien hergestellt.

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sonry unit and masonry mortar does not exist since the test concerned is not standardised. In the National Annex to Eurocode 6 [15], the flexural tensile strength perpendicular to the bed joint is defined as a required value of 0.2 N/mm2. With one exception this value is clearly exceeded according to the present tests.

2.3.4 Strength development of the 2C-PUR adhesive (adhesive shear strength according to DIN 18555-5) In order to define an appropriate minimum testing age for the tests, the strength development of the 2C-PUR adhesive was determined in shear bond tests according to DIN 18555-5 [16]. The tests were carried out with the calcium silicate reference unit (in combination with 2C-PUR adhesive) as used in, and considered as unfavourable for, evidence of shear bond strength in accordance with DIN V 18580 [4]. A total of three test series were manufactured for this at the prefabrication plant in Belgium. Prior to the manufacturing of the test specimens at the prefabrication plant, the calcium silicate reference units were preconditioned at ibac to a moisture content of 4.0 % by mass by immersion in a water basin, and were then packed air-tight for a duration of at least two weeks in plastic bags in order to ensure a uniform distribution of moisture over the cross section of the unit. On the day of manufacturing, the conditioned units were transported to the prefabrication plant, removed from their plastic bags and in turn were placed onto a base carrier of the production line. Before the adhesive was applied, the bearing faces of the units were thoroughly swept with a hand brush to remove any loose pieces and dust layers. The application of the 2C-PUR adhesive was carried out in the same way as in the manufacturing of the rest of the composite test specimens (see section 2.3.1). The test specimens were delivered to ibac roughly 24 hours after manufacturing and the 1 day strength values of the first test series were determined immediately after delivery. The remaining two test series were tested at an age of 2 days and 7 days. Figure 12 shows a two-unit test specimen built into the testing device used. The load was applied in a force-controlled way at a rate such that fracture occurred after about 60 to 90 seconds. A survey of the test results is illustrated in Figure 13. Shown are the mean values of test series as well as the scattering of the single tests. The tests have shown that the 2C-PUR adhesive is already fully cured after one day. Both series of tests, which were carried out at ages of 2 days and 7 days, yielded no further increase in bond strength. Since no significant differences in strength were to be observed between the separate test ages, an age as young as possible was generally chosen for testing in order to keep the overall duration of tests to be carried out as short as possible.

Vor der Herstellung der Prüfkörper im Fertigteilwerk wurden die Kalksand-Referenzsteine im ibac durch Eintauchen in ein Wasserbecken auf einen Feuchtegehalt von 4,0 M.-% vorkonditioniert und anschließend für eine Dauer von mindestens zwei Wochen luftdicht in Kunststoffbeuteln verpackt, um eine gleichmäßige Feuchteverteilung über den Steinquerschnitt gewährleisten zu können. Am Tag der Herstellung wurden die konditionierten Steine zum Fertigteilwerk transportiert, dort aus den Kunststoffbeuteln entnommen und auf einen Grundträger der Produktionsanlage hintereinander gelegt. Vor dem Auftrag des Klebstoffs wurden die Lagerflächen der Steine gründlich mit einem Handfeger abgekehrt, um lose Teile und Staubschichten zu entfernen. Der Auftrag des 2K-PUR-Klebstoffs erfolgte analog zur Herstellung der übrigen Verbundprüfkörper (s. Abschn. 2.3.1). Ungefähr 24 Stunden nach der Herstellung wurden die Prüfkörper zum ibac geliefert und unmittelbar nach Anlieferung die 1d-Festigkeitswerte der ersten Versuchsserie bestimmt. Die übrigen beiden Versuchsserien wurden im Alter von 2d und 7d geprüft. Bild 12 zeigt einen in die verwendete Prüfeinrichtung eingebauten 2-Stein-Prüfkörper. Die Belastung erfolgte kraftgeregelt, die Belastungsgeschwindigkeit wurde so eingestellt, dass der Bruch nach rd. 60 bis 90 s eintrat.

Fig. 12. Shear strength tests according to DIN 18555-5, test specimen and test setup Bild 12. Haftscherversuche nach DIN 18555-5, Prüfkörper und Versuchsaufbau Shear bond strength βHS,DIN in N/mm2 / Haftscherfestigkeit βHS,DIN in N/mm2

2.3.5 Durability To assess the long-term behaviour of the adhesive, various tests have already been carried out within the framework of [17]. In detail these were test series on ageing resistance, alternating climate resistance , hydrolysis resistance of the adhesive components as well as endurance tests on the

1d-values 1d-Werte

2d-values 2d-Werte

7d-values 7d-Werte

Fig. 13. Shear strength tests according to DIN 18555-5, test results (mean values and range of dispersion) Bild 13. Haftscherversuche an 2-Stein-Prüfkörpern nach DIN 18555-5, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)

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Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse enthält Bild 13. Gezeigt sind die Mittelwerte der Versuchsserien sowie die Streubreite der einzelnen Versuche. Die Versuche haben gezeigt, dass der 2K-PUR-Klebstoff bereits nach einem Tag vollständig ausgehärtet ist. Die beiden Versuchsserien, die im Alter von 2d und 7d geprüft wurden, haben keine weitere Steigerung der Verbundfestigkeit ergeben. Da zwischen den einzelnen Prüfaltern keine deutlichen Festigkeitsunterschiede zu beobachten waren, wurde als Prüfalter in der Regel ein möglichst junges Alter gewählt, um die Gesamtdauer der durchzuführenden Untersuchungen möglichst gering zu halten.

2.3.5 Dauerhaftigkeit

Fig. 14. Tensile bond tests, test specimen and test setup Bild 14. Zentrische Haftzugversuche an Zylindern, Prüfkörper und Versuchsaufbau Tensile bond strength βHZ in N/mm2 / Haftzugfestigkeit βHZ in N/mm2

Reference / Referenz

28d

56d

Fig. 15. Tensile bond tests, test results (mean values and range of dispersion) Bild 15. Zentrische Haftzugversuche an Zylindern, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)

flexural tensile strength perpendicular to the bed joint. Independent of this, additional tests described below were carried out at ibac as part of the approval procedure to check the durability of the 2C-PUR adhesive. For this, a total of four test series each comprising five two-unit test specimens according to DIN 18555-5 [16] were manufactured at a prefabrication plant in Austria. Cylinders with a diameter of about 50 mm were then bored out of the two-unit test specimens in direction of the unitheight, on which centric tensile bond tests were carried out after accelerated ageing in a climatic chamber at 50 °C and 80 % relative humidity. Steel stamps were bonded to the load introduction surfaces of the cylinders with the two-component adhesive Akepox at least 24 hours prior to carrying out the tensile bond tests. The connection to the testing machine was done articulated. The chosen setup for carrying out the tests is shown in Figure 14. The load was applied in a displacement-controlled way. A survey of the test results is illustrated in Figure 15. Shown are the mean values of test series as well as the scattering of the single tests. As shown in Figure 15, the tests were able to show that the accelerated ageing has no negative influence on the level of the tensile bond strength values.

Zur Einschätzung des Langzeitverhaltens des Klebstoffs wurden im Rahmen von [17] bereits diverse Untersuchungen durchgeführt. Im Einzelnen waren dies Versuchsreihen zur Alterungsbeständigkeit, Wechselklimabeständigkeit und zur Hydrolysebeständigkeit des Klebstoffs sowie Dauerstandversuche zur Biegezugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge. Unabhängig davon wurden im Rahmen des Zulassungverfahrens zusätzliche Untersuchungen zur Überprüfung der Dauerhaftigkeit des 2K-PUR-Klebstoffs am ibac durchgeführt, die nachfolgend beschrieben werden. Hierfür wurden insgesamt vier Versuchsserien à jeweils fünf 2-Steinkörper nach DIN 18555-5 [16] in einem Fertigteilwerk in Österreich hergestellt. Anschließend wurden aus den 2-Steinkörpern Zylinder mit einem Durchmesser von ca. 50 mm in Richtung Steinhöhe ausgebohrt, an denen nach einer beschleunigten Alterung in einer Klimakammer bei 50 °C und 80 % relativer Luftfeuchte zentrische Haftzugversuche durchgeführt wurden. Mindestens 24 h vor Durchführung der Haftzugversuche wurden auf die Lasteinleitungsflächen der Zylinder Stahlstempel mit dem Zweikomponenten-Kleber Akepox geklebt. Der Anschluss an die Prüfmaschine erfolgte gelenkig. Der für die Versuchsdurchführung gewählte Versuchsaufbau ist in Bild 14 dargestellt. Die Belastung erfolgte weggeregelt. Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse ist in Bild 15 dargestellt. Gezeigt sind die Mittelwerte der Haftzugfestigkeit sowie die Streubreite der einzelnen Versuche. Wie in Bild 15 zu erkennen, konnte durch die Versuche kein negativer Einfluss der beschleunigten Alterung auf die Höhe der Haftzugfestigkeitswerte gezeigt werden.

2.4 Untersuchungen an Wandprüfkörpern 2.4.1 Allgemeines Die Festigkeitseigenschaften des Mauerwerks wurden in Großversuchen an Wandprüfkörpern bestimmt, da diese in jedem Fall für die Angabe von charakteristischen Festigkeitswerten (Druck, Biegung, Schub) in der angestrebten bauaufsichtlichen Zulassung benötigt werden. Zunächst wurden Druckversuche an geschosshohen Mauerwerkwänden nach DIN EN 1052-1 [18] mit den in Abschnitt 2.2.1 aufgeführten Hochlochziegeln in Kombination mit 2K-PUR-Klebstoff und mit Dünnbettmörtel durchgeführt. Zusätzlich wurde bei der ersten Steinart [1] eine Versuchsserie als Trockenmauerwerk hergestellt. Die Herstellung der Wände mit 2K-PUR-Klebstoff erfolgte im

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2.4 Tests on wall specimens 2.4.1 General The strength properties of masonry were determined in large-scale tests on wall specimens, since these are needed in any case to specify characteristic strength values (compressive strenght, flexural strength and shear strength) in the technical approval sought. Initially, compressive tests were carried out on storey-high masonry walls according to DIN EN 1052-1 [18] with the hollow clay units listed in section 2.2.1 in combination with 2C-PUR adhesive and with thin layer mortar. In addition, a test series was manufactured as dry masonry with the first unit type [1]. The manufacturing of the walls with 2C-PUR adhesive took place at the prefabrication plant. The test specimens with thin layer mortar and the dry masonry mentioned earlier were manufactured at ibac. The masonry compressive tests are described in more detail in section 2.4.2. The load-bearing capacity of the masonry under flexural load was determined by flexural tests parallel and perpendicular to the bed joint on small walls in accordance with DIN EN 1052-2 [19]. Solely the first type of unit [1] was used in this instance. The tests on the flexural load bearing capacity are explained in section 2.4.3. Furthermore, tests on the shear load bearing behaviour were required in order to create the necessary basis for specifying the characteristic values of shear strength. To this end, two storey-high masonry walls (2.50 m long and high) of hollow clay units according to [1] were manufactured in combination with the 2C-PUR adhesive at the prefabrication plant and then transported to Aachen, where they were tested according to the unified test procedure of the DIBt with a low and a high load. The shear tests are described in detail in section 2.4.4.

Fertigteilwerk. Die Prüfkörper mit Dünnbettmörtel und die zuvor erwähnten trocken aufgemauerten Wände wurden am ibac hergestellt. Die Untersuchungen zur Drucktragfähigkeit sind in Abschnitt 2.4.2 näher beschrieben. Die Tragfähigkeit des Mauerwerks unter Biegebeanspruchung wurde mithilfe von Biegezugversuchen parallel und senkrecht zur Lagerfuge an kleinen Wänden in Anlehnung an DIN EN 1052-2 [19] bestimmt. Hierbei kam ausschließlich die erste Steinart [1] zum Einsatz. Die Untersuchungen zur Biegetragfähigkeit sind in Abschnitt 2.4.3 erläutert. Weiterhin waren Untersuchungen zum Schubtragverhalten gefordert, um die für eine Festlegung von charakteristischen Werten der Schubfestigkeit erforderliche Grundlage zu schaffen. Hierfür wurden zwei geschosshohe, 2,50 m lange und hohe Mauerwerkwände mit Hochlochziegeln nach [1] in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff im Fertigteilwerk hergestellt, anschließend nach Aachen transportiert und dort nach dem vereinheitlichten Prüfverfahren des DIBt mit geringer und mit hoher Auflast geprüft. Die Untersuchungen zur Schubtragfähigkeit sind in Abschnitt 2.4.4 detailliert beschrieben.

2.4.2 Mauerwerkdruckfestigkeit Zur Bestimmung der Spannungs-Dehnungslinien unter Druckbeanspruchung wurden Druckversuche an geschosshohen Mauerwerkwänden nach DIN EN 1052-1 [18] durchgeführt. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die verschiedenen Versuchsserien zur Bestimmung der Spannungs-Dehnungslinien unter Druckbeanspruchung. Die einzelnen Schritte bei der Herstellung der geschosshohen Mauerwerkwände mit 2K-PUR-Klebstoff im Fertigteilwerk sind beispielhaft in Bild 16 dargestellt.

Table 1. Masonry compressive strength tests according to DIN EN 1052-1, test series Tabelle 1. Zentrische Druckversuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Versuchsserien Series no. / Serie Nr.

Masonry unit / Mauerstein

Execution of bed joints / Ausführung der Lagerfugen PU2)

×1)

Hollow clay unit acc. to [1] / Ziegel nach [1]

TLM3)

6 7 8 1) 2)

DM4) Manufacturing in the Netherlands / Herstellung in den Niederlanden

× ×

4 5

Hollow clay unit acc. to [2] / Ziegel nach [2]

Hollow clay unit acc. to [3] / Ziegel nach [3]

Remarks / Bemerkungen

Manufacturing at ibac / Herstellung im ibac Manufacturing in Austria / Herstellung in Österreich

× ×

Manufacturing at ibac / Herstellung im ibac Manufacturing in Belgium / Herstellung in Belgien

× ×

Manufacturing at ibac / Herstellung im ibac

with factory-drilled vertical holes for the transport system / mit im Werk eingebrachten vertikalen Bohrungen für das Transportsystem 2C-PUR adhesive / 2K-PUR-Klebstoff, 3) Thin layer mortar / Dünnbettmörtel, 4) Dry masonry / Trockenmauerwerk

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2.4.2 Masonry compressive strength To determine the stress-strain curves under compressive load, compressive tests were carried out on storey-high masonry walls according to DIN EN 1052-1 [18]. Table 1 gives a survey of the different test series for determining the stress-strain curves under compressive load. The single steps in the manufacturing of storey-high masonry walls with 2C-PUR adhesive at the prefabrication plant are shown as an example in Figure 16. A few days after manufacturing, the wall test specimens were transported to ibac on special low loaders, where finally the masonry compressive strength was determined according to DIN EN 1052-1 [18]. Two vertical measurement sections of around 750 mm in length were placed on each side of the test specimens to determine the stress-strain curves in the compression test. Before testing the masonry compressive strength, a thin layer of cement mortar was first applied manually to the upper side of the test specimens to prevent moisture being sucked out of the gypsum adjustment layer too quickly. After the cement mortar has cured, the actual adjustment of the load introduction surfaces with gypsum is done in the test machine.

Einige Tage nach der Herstellung wurden die Wandprüfkörper auf speziellen Tiefladern zum ibac transportiert, wo schließlich die Druckfestigkeit der Wände nach DIN EN 1052-1 [18] bestimmt wurde. An den Wandprüfkörpern wurden auf den Seitenflächen je zwei vertikale Messstrecken von rd. 750 mm Messlänge zur Bestimmung der Spannungs-Dehnungslinien im Druckversuch angebracht. Vor der Prüfung der Mauerwerkdruckfestigkeit wurde die Oberseite der Wandprüfkörper zunächst händisch mit einer dünnen Schicht Zementmörtel versehen, um ein zu schnelles Absaugen des Wassers aus der GipsAbgleichschicht zu verhindern. Nach dem Erhärten des Zementmörtels erfolgte das eigentliche Abgleichen der Lasteinleitungsflächen mit Gips in der Prüfmaschine. Die abgeglichenen Wandprüfkörper wurden in einem Alter von mindestens 7 Tagen in die Prüfeinrichtung eingebaut und die Vertikallast zentrisch aufgebracht. Bild 17 zeigt beispielhaft einen in die Druck-Prüfmaschine eingebauten Wandprüfkörper. Die Druckversuche wurden grundsätzlich kraftgeregelt durchgeführt. Die Mauerwerkwände wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit belastet, so dass die Höchstlast nach ca. 5 Minuten erreicht wurde. An den

Fig. 16. Masonry compressive strength tests according to DIN EN 1052-1, manufacturing of test walls Bild 16. Zentrische Druckversuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Herstellung der Wandprüfkörper

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At an age of at least 7 days, the adjusted test specimens were installed in the testing device and the vertical load was applied centrically. Figure 17 shows an example of a wall test specimen installed in the testing machine. The compressive tests were generally carried out in a force-controlled manner. The masonry walls were loaded at a constant rate so that the maximum load was achieved after approximately 5 minutes. The stress-strain curves were determined on each of the masonry walls until the maximum load was reached. The longitudinal deformations were measured with inductive displacement transducers W10. The deformations, the piston travel and the applied load were continuously recorded with a measuring computer. The results of the compressive tests on the storey-high masonry walls according to DIN EN 1052-1 [18] are summarised in Table 2. The test series show that there is no major difference in the compressive strength between dry- and PUR adhesive masonry (series 1, 2 and 4) and in comparison thin layer mortar masonry achieves 50–70 % higher values (series 3 and 6). Solely for the internal wall clay unit according to [3] a factor of 1.16 arises (TLM/PUR). This can be attributed to greater sensitivity of the relatively robust unit to stress peaks, which thin layer mortar is able to even out.

2.4.3 Masonry flexural tensile strength The flexural tensile strength parallel and perpendicular to the bed joint was determined on small masonry walls in dependence on DIN EN 1052-2 [19]. For both test directions, three test specimens each of the first unit type (hollow clay unit according to [1]) in combination with 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively, were manufac-

Fig. 17. Masonry compressive strength tests according to DIN EN 1052-1, test specimen and test setup Bild 17. Zentrische Druckversuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Prüfkörper und Versuchsaufbau

Prüfkörpern wurden jeweils die Spannungs-Dehnungslinien bis zur Bruchlast ermittelt. Die Längsverformungen wurden mit induktiven Wegaufnehmern W10 gemessen. Die Verformungen, der Kolbenweg und die aufgebrachte Last wurden mit einem Messrechner kontinuierlich registriert. Die Untersuchungsergebnisse der Druckversuche an den geschosshohen Mauerwerkwänden nach DIN EN 1052-1 [18] enthält Tabelle 2. Die Versuchsserien zeigen, dass zwischen Trockenund PUR-Mauerwerk kein großer Unterschied in der

Table 2. Masonry compressive strength tests according to DIN EN 1052-1, test results (mean values) Tabelle 2. Zentrische Druckversuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Ergebnisse (Mittelwerte) Series no. / Serie Nr.

Description / Beschreibung

fmean / βD,mw

εl,33 / εl,33,mw

N/mm2

1) 2)

εl,66 / εl,66,mw

εl,u / εl,u,mw

Ec,33 / ED,33 N/mm2

mm/m

Hollow clay unit acc. to [1] with 2C-PUR / Hochlochziegel nach [1] mit 2K-PUR

2.3

0.53

0.89

1.28

1426

Hollow clay unit acc. to [1] with 2C-PUR1) / Hochlochziegel nach [1] mit 2K-PUR1)

2.4

0.44

0.82

0.87

1779

Hollow clay unit acc. to [1] with TLM / Hochlochziegel nach [1] mit DM

3.7

0.33

0.71

1.24

3654

Hollow clay unit acc. to [1] dry2) / Hochlochziegel nach [1] trocken2)

2.2

0.55

0.86

1.20

1318

Hollow clay unit acc. to [2] with 2C-PUR / Hochlochziegel nach [2] mit 2K-PUR

2.6

0.46

1.00

1.47

1848

Hollow clay unit acc. to [2] with TLM / Hochlochziegel nach [2] mit DM

4.5

0.41

0.88

1.51

3681

Hollow clay unit acc. to [3] with 2C-PUR / Hochlochziegel nach [3] mit 2K-PUR

6.8

0.67

1.14

1.65

3378

Hollow clay unit acc. to [3] with TLM / Hochlochziegel nach [3] mit DM

7.9

0.39

1.28

2.19

6782

with factory-drilled vertical holes for the transport system and fabric insert in the lowest bed joint / mit im Werk eingebrachten vertikalen Bohrungen für das Transportsystem und Gewebeeinlage in der untersten Lagerfuge Dry masonry / Trockenmauerwerk

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tured and tested. The wall specimens bonded with 2C-PUR adhesive were manufactured in the client’s production hall in the Netherlands. The reference wall specimens with thin layer mortar were manufactured at the Institute of Building Materials Research in Aachen (ibac). The test specimens for determining the flexural tensile strength parallel to the bed joint were manufactured with an overlap dimension o = 0.4 × h = 100 mm (where h = unit height). With the test specimens for determining the flexural tensile strength perpendicular to the bed joint, the overlap dimension was o = 0.5 × l = 122.5 mm (where l = unit length). The wall specimens and test setup used for determining the flexural tensile strength for both loading directions are shown by way of example in Figures 18 and 19. The dimensions of the test specimens were chosen for both test directions such that adequate flexural slenderness of the walls (flexural tensile strength parallel to the bed joint: λ = lS/d = 5.2 and flexural tensile strength perpendicular to the bed joint: λ = 6.2) was guaranteed. The masonry specimens were loaded in a deformation-controlled way via the piston travel. The loading rate was chosen such that the maximum load was reached after

Fig. 18. Flexural tests parallel to the bed joint on small masonry walls according to DIN EN 1052-2, test specimen and test setup Bild 18. Biegezugversuche parallel zur Lagerfuge an Wänden nach DIN EN 1052-2, Prüfkörper und Versuchsaufbau

Druckfestigkeit besteht (Serien 1, 2 und 4) und Dünnbettmauerwerk im Vergleich um 50 bis 70 % (Serien 3 und 6) höhere Werte erreicht. Lediglich für den Innenwandziegel nach [3] ergibt sich ein Faktor von 1,16 (DM/ PUR). Zurückzuführen ist dies auf eine größere Unempfindlichkeit des relativ robusten Ziegels gegen Spannungsspitzen, die vom Dünnbettmörtel ausgeglichen werden.

2.4.3 Biegezugfestigkeit Die Biegezugfestigkeit parallel und senkrecht zur Lagerfuge wurde an kleinen Mauerwerkwänden in Anlehnung an DIN EN 1052-2 [19] bestimmt. Für beide Prüfrichtungen wurden jeweils drei Prüfkörper mit der ersten Steinart (Hochlochziegel nach [1]) in Kombination mit dem 2KPUR-Klebstoff und drei Prüfkörper mit den gleichen Steinen in Kombination mit Dünnbettmörtel hergestellt und geprüft. Die Herstellung der Biegezugwände mit 2K-PURKlebstoff erfolgte in der Produktionshalle des Auftraggebers in den Niederlanden. Die Referenzwände mit Dünnbettmörtel wurden am Institut für Bauforschung Aachen (ibac) hergestellt.

Fig. 19. Flexural tests perpendicular to the bed joint on masonry walls according to DIN EN 1052-2, test specimen and test setup Bild 19. Biegezugversuche senkrecht zur Lagerfuge an Wänden nach DIN EN 1052-2, Prüfkörper und Versuchsaufbau

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Fig. 6. An example of modules temperature under controlled autumn conditions Bild 6. Temperaturbeispiel der Versuchsmodule unter geregelten Herbstbedingungen Cooling Power (MJ) / Kühlleistung (MJ) Heating Power (MJ) / Heizleistung (MJ)

kühleren Tage auftraten). Das CB-Modul erforderte zusätzliche Energie am Abend für die Kühlung des Innenraums, da die Sonnenenergie die Wand durchdringt und später am Abend und in der Nacht wieder in den Raum abgegeben wird.

4.3 Energiebedarfe der vier Module unter Herbstbedingungen

Fig. 7. Total energy consumption in autumn Bild 7. Gesamtenergieverbrauch im Herbst

(see Figure 7). The InsBV module was the most energy intensive requiring more than 200 % more energy than InsCB due to lack of thermal mass in the internal side of the enclosure wall; the insulation layer reduced the incoming heat from the solar radiation and did not have any ability to store the incoming heat through the window. Both modules, InsBV and InsRBV required almost similar amounts of heating, yet cooling requirements differed. The CB module tended to suffer once heating was required and experienced more heating cycles for extended period of times due to the energy absorption by the bricks, but overall the energy requirements were much less than the InsBV and InsRBV modules for the autumn conditions.

4.4 Energy demands of the four modules in winter conditions The winter results were obtained for a 4 week period from 09/07/2009 to 06/08/2009. Peak daytime external temperatures during the collection rarely reached 19 °C with only several days exceeding 20 °C. Night temperatures consistently dipped below 5 °C. The typical behaviour of the modules for a 3 day period under controlled conditions is shown in Figure 8, together with the corresponding variations in external temperature. Heating was the predominant source of energy consumption during winter. However a slight cooling requirement was needed for the InsBV to maintain the internal space within the comfort zone (see Figure 9). This was due to the tendency of these modules to overheat from solar

Zur Beobachtung der Lufttemperatur unter Herbstbedingungen wurden Daten über einen Zeitraum von vier Wochen vom 16. 04. 2009 bis 14. 05. 2009 gesammelt. Die Außentemperaturen erreichten oft Höchstwerte von 22 bis 23 °C; aufgrund des flachen Sonneneinstrahlwinkels war jedoch künstliche Kühlung notwendig, um die Innentemperatur unter 24 °C zu halten (Bild 6). Das InsCB-Modul erwies sich erneut als das energieeffizienteste Modul und benötigte bei Herbstbedingungen ausschließlich Kühlung (Bild 7). Am energieintensivsten war hingegen das InsBV-Modul, das aufgrund der fehlenden thermischen Masse auf der Innenseite der Gebäudewand über 200 % mehr Energie als das InsCB-Modul benötigte; die Dämmschicht verminderte die durch die Sonneneinstrahlung eintretende Wärme und war in keiner Weise in der Lage, die durch das Fenster eintretende Wärme zu speichern. Beide Module, InsBV und InsRBV, benötigten fast die gleichen Mengen an Heizenergie, die Kühlerfordernisse waren jedoch unterschiedlich. Das CB-Modul erwies sich bei bestehendem Heizbedarf als weniger leistungsfähig und benötigte aufgrund der Energieabsorption der Mauerziegel mehr Heizzyklen über längere Zeiträume, insgesamt jedoch waren bei diesem Modul die Energiebedarfe unter Herbstbedingungen weit geringer als bei den InsBV- und InsRBV-Modulen.

4.4 Energiebedarfe der vier Module unter Winterbedingungen Die Winterergebnisse wurden über einen Zeitraum von vier Wochen vom 09. 07. 2009 bis 06. 08. 2009 ermittelt. Die Tagesspitzen der Außentemperaturen erreichten während der Datensammlung selten 19 °C und die Temperatur stieg nur an einigen wenigen Tagen über 20 °C. In der Nacht fielen die Temperaturen durchweg unter 5 °C. Bild 8 zeigt das typische Verhalten der Versuchsmodule während

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D. Alterman/A. Page/B. Moghtaderi/C. Zhang · Beitrag des Wärmedurchlasswiderstandes und der thermischen Masse zum Energiebedarf von Wandsystemen Comparison of External and Internal Temperature Vergleich der Außen- und Innentemperatur

Fig. 8. An example of modules temperature under controlled winter conditions Bild 8. Temperaturbeispiel der Versuchsmodule unter geregelten Winterbedingungen

ingress through the opening in the northern wall (due to the lack of thermal mass), and it was necessary for the air conditioning system to compensate. In contrast, the internal thermal mass of the InsCB, InsRBV and CB provided enough inherent absorption of the solar gain to avoid the need for additional cooling to keep temperatures from rising above the preset 24 °C. This was also evident under the previously described free floating conditions [1]. The winter sun was low and was therefore the primary driving factor for the behaviour of the modules. Heating requirements between the InsCB and InsBV modules were very similar. However, the InsBV module often required more heating cycles which occurred earlier in the evening. The InsRBV module appears to suffer in both cases with earlier heating activation than the InsCB module and prolonged heating periods. The CB module experienced this to an even further extreme under these conditions with the lack of cavity insulation producing a continual flow of heat out into the cool cavity. It has to be highlighted that under cold weather conditions the InsCB module had the lowest energy requirements for both heating and cooling. In contrast to the heavy walling modules, the InsBV module (without internal thermal mass) had limited capacity for self-regulation, with the heat flows being driven purely by the external conditions. The lack of internal thermal mass resulted in higher daytime temperatures and artificial cooling was required to offset the solar heat gain. Towards the end of the day internal temperatures dropped with the external conditions at a faster rate compared to the CB and InsCB modules as little heat was released back into the room from the walling system. During the day, heating of the interior from the low winter sun was offset by the ability of the internal thermal mass of the CB and InsCB walls to absorb heat. This prevented the day-time overheating which was observed in the InsBV modules. The primary basis for the superior performance of the InsCB module was the contribution of the internal brick skin in combination with the cavity insulation which limited heat flow to the exterior of the wall. This illustrates the beneficial effects in these circumstances of the effective combination of thermal mass and thermal resistance.

Cooling Power (MJ) / Kühlleistung (MJ) Heating Power (MJ) / Heizleistung (MJ) Total Power (MJ) / Gesamtleistung (MJ)

Fig. 9. Total energy consumption in winter Bild 9. Gesamtenergieverbrauch im Winter

eines 3-Tages-Zeitraums unter geregelten Bedingungen mit den entsprechenden Veränderungen der Außentemperatur. Im Winter war der Heizbedarf die primäre Quelle des Energieverbrauchs. Beim InsBV-Modul bestand jedoch auch ein leichter Kühlbedarf, um den Innenraum innerhalb der Komfortzone zu halten (siehe Bild 9). Ursächlich hierfür war, dass diese Module aufgrund der Sonneneinstrahlung durch die Öffnung in der Nordwand zum Überhitzen tendieren (wegen mangelnder thermischer Masse) und dies durch die Klimaanlage ausgeglichen werden musste. Im Gegensatz dazu sorgte die interne thermische Masse der InsCB-, InsRBV- und CB-Module für eine ausreichende inhärente Absorption des Solareintrags und verhinderte, dass eine zusätzliche Kühlung notwendig wurde, um die Temperaturen nicht über die festgelegten 24 °C steigen zu lassen. Das gleiche Ergebnis zeigte sich auch bei frei schwankenden Bedingungen, wie sie in einer früheren Publikation beschrieben wurden [1]. Die Wintersonne stand tief und war somit der primäre treibende Faktor für das Verhalten der Versuchsmodule. Der Heizbedarf der InsCB- und InsBV-Module war sehr ähnlich. Das InsBV-Modul benötigte jedoch oft mehr Heizzyklen und diese waren früher am Abend notwendig. Das InsRBV-Modul scheint in beiden Fällen schlechter abzuschneiden, da im Vergleich zum InsCB-Modul sowohl die Heizung früher aktiviert wurde als auch längere Heizperioden notwendig waren. Das gleiche Verhalten in noch extremerer Ausformung zeigte auch das CB-Modul, das aufgrund

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5 Conclusions The two alternative extreme cases of high thermal mass with no insulation (the CB module), and insulation with external thermal mass (the InsBV module), both required higher energy consumption for every season. Despite the InsBV module having an R-value of 14 % higher than the InsCB, the InsBV module required 20 % more energy for all seasons (each consist of 4 weeks period). The worst performing module was the CB with energy demand 60 % higher than its counterpart InsCB module. Note that a similar trend was observed in a parallel study of the performance of the modules under free floating internal conditions [1]. This again confirms that there is no direct correlation between building performance and wall R-value alone; the best solution lies with an appropriate combination of wall insulation and thermal mass. Investigations into the heat flow through the walls indicated that the additional external thermal mass provided increased dampening of the external conditions and also helped to decrease the environmental impact on the cavity surface of the internal thermal mass. Externally clad insulation alone did not provide this form of cavity dampening and the thermal mass of the internal masonry leaf was the only contributor to minimize temperature variation and reduce the capacity to lessen the temperature rise from the solar gain. This could also be one factor why under driven conditions the InsRBV module used more energy than the InsCB module. This did not mean that the InsRBV module cannot provide a comfortable passive living space; it was a definite improvement over other constructions however the assembly itself was in no way perfect and appears to possibly lack a degree of thermoregulation in comparison to the InsCB module under higher solar gain. Nevertheless, the InsRBV module performed strongly during the summer and winter observation periods. The results clearly showed that internal comfort levels and energy demands are influenced by both the thermal resistance of the walls as well as the extent and location of the thermal mass. The best thermal performance will therefore be obtained by an appropriate combination of both, thermal mass and resistance, rather than focussing on the wall thermal resistance (R-value) alone. Work is continuing on the development of a single measure for wall performance which reflects the contribution of both thermal mass and thermal resistance under the dynamic temperature conditions of a diurnal temperature cycle [6].

Acknowledgements This research has been supported by Think Brick Australia and the Australian Research Council. Their support and the assistance of the Civil Engineering laboratory staff and the past and present members of the Thermal Research Group are gratefully acknowledged. References − Literatur [1] Page, A. W., Moghtaderi, B., Alterman, D., Hands, S. (2011) A Study of the Thermal Performance of Australian Housing Systems. Priority Research Centre, The University of New-

der fehlenden Dämmung des Hohlraums einen kontinuierlichen Wärmestrom in den kalten Hohlraum erzeugt. Hervorzuheben ist, dass das InsCB-Modul unter kalten Witterungsbedingungen den niedrigsten Energiebedarf sowohl für Heizung als auch Kühlung aufwies. Im Gegensatz zu den schweren Wandmodulen verfügte das InsBVModul (ohne interne thermische Masse) über eine nur begrenzte Selbstregulierungsfähigkeit, da die Wärmeströme ausschließlich durch die äußeren Bedingungen angetrieben werden. Das Fehlen einer internen thermischen Masse führte zu höheren Tagestemperaturen, so dass künstliche Kühlung notwendig wurde, um die Erwärmung durch den Solareintrag auszugleichen. Gegen Ende des Tages fielen die Innentemperaturen in Entsprechung zu den äußeren Bedingungen schneller im Vergleich zu den CB- und InsCB-Modulen, da nur wenig Wärme vom Wandsystem zurück in den Raum abgegeben wurde. Während des Tages wurde die durch die niedrig stehende Wintersonne bedingte Erwärmung des Innenraums dadurch ausgeglichen, dass die interne thermische Masse der CB- und InsCBWände in der Lage war, die Wärme zu absorbieren. Somit wurde eine Überhitzung während des Tages, wie sie bei den InsBV-Modulen festzustellen war, vermieden. Der wichtigste Grund für die höhere Leistungsfähigkeit des InsCB-Moduls war der thermische Beitrag der inneren Mauerschale in Verbindung mit der Dämmung des Hohlraums, wodurch der Wärmestrom zur Außenseite der Wand begrenzt wurde. Dies zeigt die positiven Auswirkungen, welche die effektive Kombination von thermischer Masse und Wärmedurchlasswiderstand unter diesen Umständen erzielt.

5 Schlussfolgerungen Die zwei alternativen Extremfälle von hoher thermischer Masse mit keinerlei Dämmung (das CB-Modul) und Dämmung mit externer thermischer Masse (das InsBV-Modul) verursachten beide zu jeder Jahreszeit einen höheren Energieverbrauch. Obwohl das InsBV-Modul einen um 14 % höheren R-Wert als das InsCB-Modul aufwies, erforderte das InsBV-Modul in allen Jahreszeiten (jeweils bestehend aus einem Zeitraum von 4 Wochen) 20 % mehr Energie. Das am schlechtesten abschneidende Modul war das CBModul, dessen Energiebedarf um 60 % höher lag als bei seinem Gegenpart, dem InsCB-Modul. Ein ähnlicher Trend war auch in einer Parallelstudie zur Ermittlung der Wärmeleistung der Versuchsmodule unter frei schwankenden Innenraumbedingungen festzustellen [1]. Dies bestätigt erneut, dass es keine direkte Korrelation zwischen Gebäudeleistung und R-Wert der Wand allein gibt; die beste Lösung liegt in einer angemessenen Kombination aus Wanddämmung und thermischer Masse. Untersuchungen des Wärmestroms durch die Wände machten deutlich, dass die zusätzliche externe thermische Masse die äußeren Bedingungen besser abfedern konnte und außerdem dazu beitrug, den Einfluss der Umweltfaktoren auf die Hohlraumoberfläche der internen thermischen Masse zu mindern. Die Außendämmung allein konnte diese Form der Hohlraumdämpfung nicht leisten und die thermische Masse der inneren Mauerschale war der einzige Faktor, der zur Minimierung der Temperaturveränderungen und zur Reduzierung der Fähigkeit, den Tempera-

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D. Alterman/A. Page/B. Moghtaderi/C. Zhang · Beitrag des Wärmedurchlasswiderstandes und der thermischen Masse zum Energiebedarf von Wandsystemen

castle, Australia, (available at: http://www.thinkbrick.com. au/thermal-performance-and-climate-design) [2] ASTM C 1363 – 97 Standard Test Method for the Thermal Performance of Building Assemblies by Means of a Hot Box Apparatus. American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA, 1997. [3] AS/NZS 4859.1:2002 Materials for the Thermal Insulation of Buildings – General Criteria and Technical Provisions. Standards Australia, North Sydney, Australia, 2002. [4] Burch, D. M., Remmert, W. E., Krintz, D. F., Barnes, C. S.: A field study of the effect of wall mass on the heating and cooling loads of residential buildings. In: Proceedings of the Building Thermal Mass Seminar, Knoxville, Tennessee, NBS, pp. 265–312, USA., 1982. [5] Olesen, B. W., Brager, G. S.: A better way to predict comfort: the new ASHRAE Standard 55-2004. ASHRAE Journal, Aug. 2004, pp. 20–26. [6] Alterman, D., Moffiet, T., Hands, S., Page, A., Luo, C., Moghtader, B.: A Concept for a Potential Metric to Characterise the Dynamic Thermal Performance of Walls. Energy and Buildings 54 (2012) 52–60.

Authors − Autoren: Dariusz Alterman, Research Fellow dariusz.alterman@newcastle.edu.au Adrian Page, Professor Emeritus adrian.page@newcastle.edu.au Behdad Moghtaderi, Professor behdad.moghtaderi@newcastle.edu.au all: The University of Newcastle, Priority Research Centre For Energy, NSW, 2308, Australia Congcong Zhang, Research Associate congcong.zhang@newcastle.edu.au The University of Newcastle Discipline of Civil Engineering, NSW, 2308, Australia

turanstieg durch den Solareintrag zu mindern, beitrug. Dies könnte auch einer der Faktoren sein, weshalb das InsRBV-Modul unter von außen beeinflussten Bedingungen mehr Energie verbrauchte als das InsCB-Modul. Dies bedeutete jedoch nicht, dass das InsRBV-Modul kein komfortables passives Wohnraumklima bieten konnte; es stellte eine entscheidende Verbesserung gegenüber anderen Bauweisen dar, sein Aufbau war jedoch keinesfalls perfekt und möglicherweise mangelte es ihm bei höherem Solareintrag im Vergleich zum InsCB-Modul an einer gewissen Wärmeregulierung. Dennoch zeigte das InsRBVModul eine gute Leistung während der untersuchten Sommer- und Winterperioden. Aus den Ergebnissen geht klar hervor, dass Innenraumkomfort und Energiebedarf sowohl durch den Wärmedurchlasswiderstand der Wände als auch durch Anteil und Lage der thermischen Masse beeinflusst werden. Die beste Wärmeleistung erhält man somit durch eine angemessene Kombination beider Einflussfaktoren, thermische Masse und Widerstand, statt sich ausschließlich auf den Wärmedurchlasswiderstand (R-Wert) der Wand zu konzentrieren. Die Arbeiten an der Entwicklung einer einzigen Messgröße für die Bewertung der thermischen Leistungsfähigkeit von Wänden, die den Beitrag sowohl der thermischen Masse als auch des Wärmedurchlasswiderstands unter dynamischen Temperaturbedingungen eines Tagestemperaturzyklus widerspiegelt, werden fortgesetzt [6].

Danksagung Dieses Forschungsprojekt wurde unterstützt durch Think Brick Australia und den Australian Research Council. Wir danken für ihre Unterstützung und die Mithilfe des Laborpersonals für Bauingenieurwesen und der früheren und jetzigen Mitglieder der Forschungsgruppe für thermische Leistungsfähigkeit.

Companies and associations – Firmen und Verbände Approvals adapted in line with Eurocode 6

Zulassungen auf Eurocode 6 angepasst

The German Institute for Civil Engineering (DIBt) has re-issued the national technical approvals of the German Association for the Sand-Lime Brick Industry. The reason being that the approvals concerning the execution and dimensioning had to be expanded according to Eurocode 6. In particular these are: Z-17.1-575: Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen mit Zentrierhilfe Z-17.1-332: Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen Z-17.1-878: Mauerwerk aus Kalksandsteinen mit besonderer Lochung im Dickbettverfahren Z-17.1-893: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit besonderer Lochung im Dünnbettverfahren Z-17.1-921: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit besonderer Lochung

Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) hat die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen des Bundesverbands Kalksandsteinindustrie neu ausgestellt. Grund ist, dass die Zulassungen um die Ausführung und Bemessung nach Eurocode 6 erweitert werden mussten. Im Einzelnen sind es: Z-17.1-575: Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen mit Zentrierhilfe Z-17.1-332: Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen Z-17.1-878: Mauerwerk aus Kalksandsteinen mit besonderer Lochung im Dickbettverfahren Z-17.1-893: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit besonderer Lochung im Dünnbettverfahren Z-17.1-921: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit besonderer Lochung

The customized documents are available in the download section of the German Association for the Sand-Lime Brick Industry in the “Zulassungen” (approvals) section.

Die angepassten Dokumente sind im Downloadbereich des Bundesverband Kalksandsteinindustrie unter der Rubrik „Zulassungen“ zu finden.

Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV Entenfangweg 15, D-30419 Hannover info@kalksandstein.de, www.kalksandstein.de

Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV Entenfangweg 15, 30419 Hannover info@kalksandstein.de, www.kalksandstein.de

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Articles – Fachthemen Yuri Z. Totoev

DOI: 10.1002/dama.201500642

Classification of SIM infill panels Klassifikation von SIM-Ausfachungswänden SIM is an innovative building system for mortar-less walls. It utilises a special method of interlocking SIM bricks that allows relative sliding of brick courses in-plane of a wall and prevents out-of-plane relative movement of bricks. One of its structural applications is in multistorey frame buildings as earthquake resistant masonry infill panels. It improves energy dissipation of frame structures during earthquakes. The energy dissipation occurs through friction between bricks as they engage in relative sliding by the frame vibrating during earthquake. This paper explains the novelty of SIM and offers classification of SIM panels based on the gap width between the frame and the top of the panel.

1 Introduction and definition of SIM Masonry is one of the most popular building materials. It has many excellent material properties and proven durability. Over time masonry structures have evolved from massive walls, which work mainly in compression, to more slender walls, which could also experience tension and shear. Earthquake induced tensile and shear stresses often exceed capacity of traditional unreinforced masonry resulting in substantial damage and failure. Reinforced masonry has better earthquake resistance, however, is more expensive and requires expertise not always available in developing countries. The design of practical masonry with improved earthquake resistance still presents a challenge for structural engineers. A new masonry system has been developed by the author. It is called semi interlocking masonry (SIM). It has reduced stiffness and susceptibility to damage and increased capacity to dissipate earthquake energy compared with traditional masonry. Two different methods of semi interlocking have been developed: – using specially shaped bricks – “topological SIM” – using conventionally shaped bricks with special perforations and dowels – “mechanical SIM” (see Figure 1). Traditional brick moulding technology can be easily adopted for making topological SIM units. Mechanical SIM units are designed to utilise existing brick extrusion technology. The structural performance of these two SIM types is essentially identical [1]. Topological SIM, however, appears to have better resistance to water penetration [2].

SIM ist ein innovatives Bausystem für mörtellose Wände. Es verwendet ein spezielles Verfahren für die Verzahnung von SIMMauerziegeln, das relative Gleitbewegungen von Ziegellagen in der Wandebene gestattet und Relativbewegungen der Mauerziegel außerhalb der Wandebene verhindert. Eines der baulichen Anwendungsgebiete sind mehrstöckige Gebäude in Rahmenbauweise mit erdbebenresistenten Mauerwerksausfachungen. SIM verbessert die Energiedissipation von Rahmenkonstruktionen während eines Erdbebens. Die Energiedissipation erfolgt durch Reibung zwischen den Mauerziegeln, indem diese durch den während des Erdbebens vibrierenden Rahmen in eine relative Gleitbewegung versetzt werden. Dieser Aufsatz erklärt die Neuheit des SIM-Systems und schlägt eine Klassifizierung von SIMAusfachungen auf der Grundlage des Spalts zwischen dem Rahmen und der Oberkante der Ausfachung vor.

1 Einleitung und Definition von SIM Mauerwerk ist eines der am häufigsten verwendeten Baumaterialien. Es verfügt über viele hervorragende Materialeigenschaften und eine erwiesene Dauerhaftigkeit. Im Laufe der Zeit entwickelte sich der Mauerwerksbau weiter von Massivwänden, die hauptsächlich Druckbelastungen abtragen, hin zu schlankeren Wänden, die auch Zug- und Schubkräfte aufnehmen können. Erdbebeninduzierte Zug- und Schubbelastungen übersteigen oft das Aufnahmevermögen von herkömmlichem unbewehrtem Mauerwerk, was zu erheblichen Schäden und Versagen führen kann. Bewehrtes Mauerwerk weist eine bessere Erdbebenfestigkeit auf, ist jedoch kostenaufwändiger und erfordert Fachwissen, das in Entwicklungsländern nicht immer vorhanden ist. Die Entwicklung von Mauerwerk mit verbesserter Erdbebenfestigkeit ist für Bauingenieure noch immer eine große Herausforderung. Der Autor ist Entwickler eines neuen Mauerwerk-Bausystems, bezeichnet als „semi interlocking masonry“ (SIM) (Semiverbund-Mauerwerk). Es weist im Vergleich zu herkömmlichem Mauerwerk eine reduzierte Steifigkeit und Schadensanfälligkeit auf und verfügt über eine höhere Kapazität zur Dissipation von Erdbebenenergie. Es wurden zwei verschiedene SIM-Verfahren entwickelt: – mit Verwendung speziell geformter Mauerziegel – bezeichnet als „topologisches SIM-System“ – mit Verwendung konventionell geformter Mauerziegel mit speziellen Lochkammern und Dübeln – bezeichnet als „mechanisches SIM-System” (s. Bild 1).

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Y. Z. Totoev · Klassifikation von SIM-Ausfachungswänden a)

Fig. 1. Different methods of semi interlocking: a) topological, b) mechanical Bild 1. Verschiedene SIM-Verfahren: a) topologischer Typ, b) mechanischer Typ

Several possible structural and non-structural applications of SIM include: – infill panels in multistorey frame structures – walls in confined masonry structures – masonry skins of a reverse brick veneer systems – robotically prefabricated masonry walls – DIY masonry. This paper, however, will be on the use of SIM as infill panels in multistorey frame structures.

2 Novelty of SIM and comparison to other interlocking masonry systems There are many different interlocking brick/block masonry systems on the market. They all developed to build structural or non-structural walls without mortar. Some of them are dry set like SIM; others use various adhesives to bond units into a monolithic wall. The main difference of SIM is that unlike all of these systems it avoids connecting units into a monolith. Its purpose is quite the opposite; it makes walls pliable and deformable. To better explain the novelty of SIM let us recall the definitions of a structure and a mechanism. A structure is a body or an assembly of bodies to form a system capable of supporting loads. A mechanism is an assembly of moving parts capable of performing a complete functional motion. SIM is designed for relative motion of bricks without necessarily supporting loads. Therefore, some SIM walls, including infill panels, are not structures but energy dissipating mechanisms.

3 Origin of SIM and historical background The author invented the system in 2010 [3] and first introduced it in print in 2011 [4]. Various elements of it are not new. In fact, one could trace their heritage to the dry set stone masonry of Mesolithic era with elements of interlocking such as mortise-and-tenon joints of Stonehenge. Another ancient example of topologically interlocking masonry is multifaceted stones of Machu Picchu. Ancient Egyptians, Romans, Incas and Khmers used metal masonry block connectors. Slotted holes are very common in steel construction for relative sliding of connected parts.

Um topologische SIM-Elemente herzustellen, können die traditionellen Verfahren der Ziegelformung verwendet und mit einfachen Mitteln angepasst werden. Mechanische SIM-Elemente sind so konzipiert, dass zu ihrer Herstellung bestehende Strangpressverfahren eingesetzt werden können. Die Tragfähigkeiten dieser zwei SIM-Typen sind im Wesentlichen identisch [1]. Es scheint jedoch, dass topologische SIM-Elemente über eine bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber Wassereindringen verfügen [2]. Mögliche Anwendungen von SIM-Elementen für tragende und nichttragende Konstruktionen sind beispielsweise: – Ausfachungen in mehrgeschossigen Gebäuden in Rahmenbauweise – Wände in eingefassten Mauerwerkskonstruktionen – Mauerschalen mit innenliegendem Verstärkungssystem – mit Robotertechnik hergestellte Ziegelfertigwände – Selbstbau-Mauerwerk Dieser Aufsatz beschäftigt sich jedoch nur mit der Verwendung von SIM-Elementen als Ausfachungen in mehrgeschossigen Rahmenkonstruktionen.

2 Neuartigkeit des SIM-Systems und Vergleich mit anderen Verbundmauerwerk-Systemen Es sind sehr viele verschiedene Mauerwerkssysteme mit Verbundsteinen/Verbundblöcken auf dem Markt. Sie wurden alle entwickelt, um tragende oder nicht-tragende Wände ohne Mörtel zu errichten. Einige werden wie SIM trocken versetzt, andere verwenden verschiedene Klebstoffe, um die Elemente zu einer monolithischen Wand zu verbinden. Der hauptsächliche Unterschied besteht darin, dass das SIM-Verfahren im Gegensatz zu allen diesen Systemen vermeidet, die Elemente zu einem Monolith zu verbinden. Sein Ziel ist genau das Gegenteil, nämlich Wände nachgiebig und verformbar zu machen. Um die Neuartigkeit von SIM besser zu erklären, soll kurz auf die Definitionen für Tragwerk und Mechanismus eingegangen werden. Ein Tragwerk ist ein Körper oder eine Gruppe von Körpern, der bzw. die ein System bildet, das in der Lage ist, Lasten abzutragen. Ein Mechanismus ist eine Gruppe von beweglichen Teilen, die in der Lage ist, eine vollständige

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Y. Z. Totoev · Classification of SIM infill panels

The concept of a masonry wall designed not as a monolith structure but as a mechanism where bricks slide against each other is entirely new, however.

4 Structural application of SIM as infill panels SIM is an innovative building system that uses engineered mortar-less masonry panels to improve energy dissipation of frame structures during earthquakes. The energy dissipation occurs through friction between bricks as they engage in relative sliding by the frame vibrating during earthquake. The more earthquake energy friction diverts to heating the structure, the less would remain to cause structural vibration and damage. SIM panels are suitable for inclusion in new earthquake resistant structures as well as seismic rehabilitation or retrofitting of existing structures. The frame could be of reinforced concrete, steel or other structural materials. SIM bricks could be pressed or extruded of concrete or structural clay. SIM panel could be single-skin, double brick, or cavity wall within the plane of the frame. SIM panel could be an unreinforced dry stack wall with the running bond masonry pattern or it could also be post-tensioned through aligned vertical perforations in SIM bricks.

5 The novelty of SIM infill panels Traditional masonry infills are either architectural walls or structural panels designed to brace frame structures. They are not intended for energy dissipation. Energy dissipation in these infills during earthquakes mostly relates to the micro and macro structural cracking and plastic behaviour of material. The capacity of traditional infills to dissipate energy in this way before failing is quite limited. The novel purpose of SIM infill panels is to provide frame structures with artificially added damping. In SIM panels energy dissipation occurs mostly through friction between bricks of the panel. SIM is a unique system, which utilises masonry infills as effective energy dissipation devises (EDD) to improve earthquake resistance of frame structures. Superficially, a SIM infill looks like any other masonry infill panel. However, it is conceptually different from all other masonry infill types. Let us consider the classical equation of motion for a structure under earthquake load to demonstrate this difference: . ku + cu + mü = –müg(t) where u is the vector of dynamic displacements (vibra. tions); u is the vector of velocities, ü is the vector of accelerations, üg(t) is the acceleration of the ground, k is the stiffness matrix, c is the damping matrix, and m is the mass matrix. All common types of masonry infills structurally are various forms of frame bracing. They minimise vibrations mainly by increasing the stiffness of the structure represented in the above equation by the stiffness matrix. Often this is achieved at the expense of lowering the yield displacement and displacement ductility of the structure. SIM infills also aim to minimise frame vibrations but in a different way. Being energy dissipation devices, they achieve

funktionelle Bewegung zu vollziehen. SIM ist für Relativbewegungen von Mauerziegeln und nicht notwendigerweise zum Abtragen von Lasten konzipiert. Einige SIMWände, wozu auch Ausfachungen gehören, sind deshalb keine Tragwerke, sondern energiedissipierende Mechanismen.

3 Ursprung des SIM-Systems und historischer Hintergrund Der Autor erfand das System im Jahr 2010 [3] und stellte es erstmals in einer Publikation in 2011 vor [4]. Verschiedene Elemente des Systems sind nicht neu. Man könnte seinen Ursprung im Grunde bis auf die Trockensteinmauerwerke der Mittelsteinzeit zurückführen mit Verzahnungselementen wie beispielsweise den Schlitz- und Zapfenverbindungen in Stonehenge. Ein anderes historisches Beispiel von topologischem Verbundmauerwerk sind die facettenreichen Mauersteine in Machu Picchu. Die alten Ägypter, Römer, Inkas und Khmer nutzten Metallverbinder, um Mauerblöcke miteinander zu verbinden. Langlöcher kommen im Stahlbau sehr häufig für gleitende Relativbewegungen von verbundenen Teilen zum Einsatz. Das Konzept einer Mauer, die nicht als monolithische Struktur angelegt ist, sondern als ein Mechanismus, bei dem die Mauersteine gegeneinander gleiten, ist jedoch völlig neu.

4 Baupraktische Anwendung der SIM-Systeme als Ausfachungen SIM ist ein innovatives Mauerbausystem, das vorgefertigte mörtellose Mauertafeln verwendet, um die Energiedissipation von Rahmenstrukturen während eines Erdbebens zu verbessern. Die Energiedissipation erfolgt durch Reibung zwischen den Mauerziegeln, indem diese durch den während des Erdbebens vibrierenden Rahmen in eine relative Gleitbewegung versetzt werden. Je mehr erdbebeninduzierte Reibungsenergie in die Erwärmung des Tragwerks abgeleitet wird, desto weniger bleibt übrig, um Schwingungen und Schäden am Bauwerk zu verursachen. SIM-Ausfachungen eignen sich für den Einbau in neue erdbebenresistente Bauwerke sowie zur seismischen Nachrüstung bzw. Verstärkung von bestehenden Bauwerken. Der Rahmen könnte aus bewehrtem Beton, Stahl oder anderen Baumaterialien bestehen. SIM-Mauersteine könnten aus Beton oder Tonwerkstoff gepresst oder extrudiert werden. SIM-Ausfachungen könnten einschalige oder zweischalige Ziegelwände oder Hohlraumwände innerhalb der Rahmenebene bilden. SIM-Ausfachungen könnten als unbewehrte, trocken geschichtete Mauer im Läuferverband errichtet oder auch mithilfe von vertikal ausgerichteten Lochkammern in SIM-Mauerziegeln nachgespannt werden.

5 Die Neuartigkeit von SIM-Ausfachungen Bei traditionellen Mauerwerksausfachungen handelt es sich entweder um Fassadenwände oder Bauplatten zur Aussteifung von Rahmenkonstruktionen. Sie dienen nicht zur Energiedissipation. Die Energiedissipation in diesen Ausfachungen während eines Erdbebens ist hauptsächlich auf strukturelle Mikro- und Makrorisse und das plastische Verhalten des Materials zurückzuführen. Die Fähigkeit

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this objective by changing the damping matrix without detrimental effect on the yield displacement and displacement ductility of the structure.

6 Types of SIM infill panels A narrow gap between the top of SIM panel and the frame girder is difficult to avoid during construction of panels within the frame. Special packing should be used when this gap is undesirable. The presence of this gap and its width play a key role in the structural response of SIM panel to earthquake-induced vibrations. There are three main types of SIM panels: – SIM with open gap This type of SIM panel is built hard against the columns, however, has the gap between the top of the panel and the girder as shown in Fig. 3a. The frame interacts with the SIM panel only trough columns. The gap does not close

Fig. 2. Estimation of the critical gap width above SIM infill panel Bild 2. Schätzung der kritischen Spaltweite oberhalb der SIM-Ausfachung

herkömmlicher Ausfachungen, auf diese Weise vor dem Versagen Energie zu dissipieren, ist jedoch ziemlich begrenzt. Der innovative Zweck von SIM-Ausfachungen ist es, Rahmenkonstruktionen mit künstlich hinzugefügter Dämpfung auszustatten. In SIM-Ausfachungen erfolgt die Energiedissipation überwiegend durch Reibung zwischen den Steinen der Ausfachung. SIM ist ein einzigartiges System, das Mauerwerksausfachungen als effektive energiedissipierende Einrichtungen (energy dissipation devices, EDD) einsetzt, um die Erdbebenwiderstandsfähigkeit von Rahmenkonstruktionen zu verbessern. Oberflächlich gesehen sieht eine SIM-Ausfachung wie jede andere Mauerwerksausfachung aus. Konzeptionell unterscheidet sie sich jedoch von allen anderen Arten von Mauerwerksausfachungen. Um diesen Unterschied zu demonstrieren, wird die klassische Bewegungsgleichung für ein Tragwerk unter Erdbebenbelastung betrachtet: . ku + cu + mü = –müg(t) dabei sind u der dynamische Verschiebungsvektor (Schwin. gungen); u der Geschwindigkeitsvektor, ü der Beschleunigungsvektor, üg(t) die Bodenbeschleunigung, k die Steifigkeitsmatrix, c die Dämpfungsmatrix und m die Massenmatrix. Alle üblichen Arten von Mauerwerksausfachungen sind strukturell gesehen unterschiedliche Formen von Rahmenaussteifungen. Sie minimieren Schwingungen hauptsächlich dadurch, dass sie die Steifigkeit des Tragwerks – in der obigen Gleichung dargestellt durch die Steifigkeitsmatrix – erhöhen. Oft wird dies auf Kosten der Reduzierung der Fließverschiebung und der Verschiebungsduktilität des Tragwerks erreicht. SIM-Ausfachungen dienen ebenfalls dazu, Rahmenschwingungen zu minimieren, wirken aber auf eine andere Art und Weise. Als energiedissipierende Einrichtungen erreichen sie dieses Ziel, indem sie die Dämpfungsmatrix ohne nachteilige Auswirkung auf die Fließverschiebung und Verschiebungsduktilität des Tragwerks verändern.

6 Arten von SIM-Ausfachungen

Fig. 3. Different types of SIM panels: a) “with open gap”, b) “without gap” Bild 3. Verschiedene Typen von SIM-Ausfachungen: a) mit offenem Spalt, b) ohne Spalt

Während des Aufbaus von Ausfachungen innerhalb des Rahmens lässt sich nur schwer vermeiden, dass ein enger Spalt zwischen der Oberkante der SIM-Ausfachung und dem Rahmenträger bleibt. Es sollte deshalb eine spezielle Anordnung verwendet werden, wenn ein solcher Spalt nicht gewünscht wird. Das Vorhandensein dieses Spalts und die Spaltweite spielen eine entscheidende Rolle in der strukturellen Reaktion von SIM-Ausfachungen auf erdbebeninduzierte Schwingungen. Es gibt drei Haupttypen von SIM-Ausfachungen: – SIM mit offenem Spalt Diese SIM-Ausfachung wird hart anliegend an den Säulen errichtet, weist aber zwischen der Oberkante der Ausfachung und dem Rahmenträger einen Spalt auf, wie in Bild 3a gezeigt. Der Rahmen interagiert mit der SIM-Ausfachung nur über die Säulen. Der Spalt schließt sich während erdbebeninduzierten Schwingungen nicht. Unter der Annahme einer sinusförmigen Verformung der Säulen kann die kritische Spaltweite dgap entsprechend der Darstellung in Bild 2 berechnet werden.

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during earthquake-induced vibrations. Assuming sin shape for deforming columns, the critical gap width dgap can be calculated as illustrated in Fig. 2.

(

)

(

)

45 3 x x+ sin 2x − ; 37 29 4796

π 45 ≈ π+0− ≈ 3.82; 37 4796

d gap = lab − hab = 3.82

∆ ult 2

−π

∆ ult 2

≅ 0.34 ∆ ult ,

where Δult is the ultimate storey drift, lab is the length of distorted column ab, and hab is its height. For SIM infill panel with the gap always open its width must conform to the following condition dgap ≥ 0.34Δult Frame girders never clamp SIM panel of this type in vertical direction. It provides mainly energy dissipation to the structure. Its strengthening effect is limited to the maximum friction force developed on the bead joints of the panel due to self-weight. – SIM without gap There is no gaps between this type of SIM panel and the frame. It is in contact with the girder as well as columns (Figure 3b). dgap = 0 Therefore, panels are clamped between girders at all amplitudes of vibrations. This has dual effect of i) providing some bracing to the frame through the diagonal clamping zone and ii) providing higher level of energy dissipation compared to the previous type of SIM panel due to higher compression/friction on the bead joints. – SIM with closing gap This is a combination of the first two types. It has a very narrow gap between the top of the panel and the girder 0 < dgab < 0.34Δult This type of SIM panel provides mainly energy dissipation to the structure during small amplitude vibrations when the gap remains open. However, as the amplitude increases, the gap closes, the clamping is activated, and the panel begins to provide additional bracing to the frame as well as higher energy dissipation.

7 Conclusions This paper introduced a conceptually new building system – semi interlocking masonry. It focused on its application in multistorey frame buildings as earthquake resistant masonry infill panels. The novelty of SIM and this structural application was explained and classification of SIM panels based on the gap width between the frame and the top of the panel was proposed.

)

45 3 x x+ sin 2x − ; 37 29 4796

(

)

π 45 π+0− ≈ 3,82; 37 4796

l sin0→π ≈

l sin0→ x ≈ l sin0→π

(

l sin0→ x ≈

d gap = lab − hab = 3,82

∆ ult 2

−π

∆ ult 2

≅ 0, 34 ∆ ult ,

dabei ist Δult die Verschiebung des obersten Stockwerks, lab die Länge der deformierten Säule ab und hab deren Höhe. Für SIM-Ausfachungen, deren Spalt stets offen ist, muss die Spaltweite folgender Bedingung genügen: dgap ≥ 0,34Δult SIM-Ausfachungen dieses Typs werden von den Rahmenträgern nie in vertikaler Richtung eingespannt. Sie sorgen nur für die Energiedissipation in das Bauwerk. Ihre Verstärkungswirkung beschränkt sich auf die maximale Reibungskraft, die an den profilierten Lagerfugen der Ausfachung aufgrund des Eigengewichts entwickelt wird. – SIM ohne Spalt Bei dieser Art von SIM-Ausfachung bestehen keine Spalte zwischen der Ausfachung und dem Rahmen. Sie befindet sich in Kontakt sowohl mit dem Rahmenträger als auch den Säulen (Bild 3b). dgap = 0 Die Ausfachungen werden deshalb bei allen Schwingungsamplituden zwischen den Rahmenträgern eingespannt. Dies hat den doppelten Effekt, dass i) eine gewisse Aussteifung des Rahmens mittels des diagonalen Einspannbereichs erreicht wird und ii) aufgrund der höheren Kompression/Reibung an den profilierten Lagerfugen ein höherer Grad an Energiedissipation im Vergleich zum vorherigen Typ von SIM-Ausfachung erzielt wird. – SIM mit sich schließendem Spalt Es handelt sich um eine Kombination aus den beiden oben genannten Typen. Bei dieser SIM-Art ist der Spalt zwischen der Oberkante der Ausfachung und dem Rahmenträger sehr gering. 0 < dgap < 0,34Δult Diese Art von SIM-Ausfachung bewirkt hauptsächlich eine Energiedissipation in das Tragwerk während Schwingungen kleiner Amplitude, wenn der Spalt offen bleibt. Bei steigender Amplitude schließt sich jedoch der Spalt, die Einspannung wird wirksam und die Ausfachung beginnt, eine zusätzliche Aussteifung des Rahmens sowie eine höhere Energiedissipation zu erzielen.

7 Schlussfolgerungen In diesem Aufsatz wurde ein konzeptionell neues Bausystem vorgestellt – Semi Interlocking Masonry (SIM) (Semiverbund-Mauerwerk). Sein Schwerpunkt lag auf der Anwendung des Systems in mehrstöckigen Gebäuden in

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References – Literatur [1] Wang, Z., Totoev, Y. Z., Lin, K.: Experimental study on RC and steel frames with SIM infill. Proc. 9th Int. Masonry Conference, Guimaraes, Portugal, July 2014. [2] Forghani, R., Totoev, Y. Z., Kanjanabootra, S.: Experimental investigation of the water penetration through semi interlocking masonry (SIM) walls. Proc. Annual Meeting of Architectural Institute of Japan, Kobe, Japan, September 2014. [3] Mortarless Masonry. Australian Patent Application No. 2010905681, (filing date Dec. 24, 2010) (Newcastle Innovation Limited, applicant. Totoev, Yuri Z., inventor). [4] Lin, K., Totoev, Y. Z., Hong Jun, Li: In-plane cyclic test on framed dry-stack masonry panel. Advanced Material Research Journal, Vol. 163–167 (2011), pp. 3899–3903.

Rahmenbauweise als erdbebenresistente Mauerwerksausfachungen. Es wurde die Neuartigkeit des SIM-Systems und seine bauliche Anwendung erläutert und eine Klassifizierung von SIM-Ausfachungen auf der Grundlage der Spaltweite zwischen dem Rahmen und der Oberkante der Ausfachung vorgeschlagen.

Author: Yuri Totoev University of Newcastle University Drive Callaghan, NSW 2308 Australia

Events – Veranstaltungen “Detailed and sustainable construction” series of workshops successfully concluded

Workshop-Reihe „Detail und nachhaltige Konstruktion“ erfolgreich abgeschlossen

In November 2014, the Kalksandsteinindustrie Nord e.V. once again held its series of sand-lime brick workshops. Under the heading “Detailed and sustainable construction”, participants gained information on the structure of buildings at nine event locations last year. Based on the principles of structural engineering for the dimensions, fitness for purpose and crack resistance, the lecturer Dr.-Ing. Frank Purtak showed for typical buildings the structure in detail for sustainable buildings. The effects of the structural components on the associated brickwork were explained for a possibly fault-free total structure. Dr. Purtak also explained that the support conditions of masonry have to be planned in detail especially where wide span reinforced concrete roofing is concerned. Supporting as well as non-supporting external and internal wall structures must be optimized for economic implementation in view of the building dimensions. Possibilities for forming both basement as well as free-standing walls were shown. Dr. Purtak made it clear that the dimensions of the supporting components, in accordance with the latest generation of standards, only serves as a modern aid in the design and execution process on the route towards stable and functional buildings and consequently has to be specifically applied where special questions arise. The seminar documents from the Kalksandstein DetailWorkshop (sand-lime brick detail workshop) (7.0 MB) can be downloaded as a PDF from the website of KS-Nord.

Der Kalksandsteinindustrie Nord e.V. hat im November 2014 wieder seine Kalksandstein Workshop-Reihe durchgeführt. Unter dem Titel „Detail und nachhaltige Konstruktion“ informierten sich die Teilnehmer im vergangenen Jahr an neun Veranstaltungsorten zum Thema Gebäudekonstruktion. Aufbauend auf den Grundlagen der Tragwerksplanung zu Bemessung, Gebrauchstauglichkeit und Risssicherheit hat der Referent Herr Dr.-Ing. Frank Purtak für typische Gebäude die Konstruktion im Detail für nachhaltige Bauwerke aufgezeigt. Die Einflüsse der mit dem Mauerwerk verbundenen Konstruktionsteile wurden für eine möglichst mängelfreie Gesamtkonstruktion dargelegt. Herr Purtak verdeutlichte unter anderem, dass speziell bei weit spannenden Dachdecken aus Stahlbeton die Auflagerbedingungen aus Mauerwerk detailliert geplant werden müssen. Tragende sowie nichttragende Außen- und Innenwandkonstruktionen müssen im Hinblick auf die Gebäudeabmessungen für eine wirtschaftliche Umsetzung optimiert werden. Möglichkeiten zur Ausbildung sowohl von Kellerwänden als auch von freistehenden Wänden wurden aufgezeigt. Herr Dr. Purtak machte deutlich, dass die Bemessung der tragenden Bauteile nach aktueller Normengeneration im Planungs- und Ausführungsprozess lediglich als modernes Hilfsmittel auf dem Weg zu standsicheren und gebrauchstauglichen Gebäuden dient und daher bei speziellen Fragestellungen gezielt angewendet wird. Die Seminarunterlage zum Kalksandstein-Detail-Workshop (7.0 MB) können als PDF auf der Homepage von KS-Nord heruntergeladen werden.

KS-Nord e.V. Tel.: +49 (0)4161/743360 Fax: +49 (0)4161/743366 info@ks-nord.de www.ks-nord.de

KS-Nord e.V. Tel.: 04161/743360 Fax: 04161/743366 info@ks-nord.de www.ks-nord.de

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Reports – Berichte DOI: 10.1002/dama.201300540

Sustainable Buildings for Future Project: “Innovative insulation technology for reducing the heat losses in masonry construction, with the aim of ensuring 0-energy standards”

Zukunft durch nachhaltiges Bauen Projekt: „Innovative Dämmtechnik zur Reduzierung der Transmissionswärmeverluste im Mauerwerksbau, mit dem Ziel der Gewährleistung des 0-Energie-Standards“ 1 BAU Munich 2015 fair

1 Messe BAU München 2015

The world´s leading trade fair for architecture, materials and systems The joint research initiative of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety and the Federal Institute for Research on Building, Urban Affairs and Spatial Development presented technologies, tools and methods for a sustainable and cost-efficient design and construction at the construction fair BAU 2015 in Munich. Visitors were invited to learn more about the latest results of this research initiative between 19th and 24th of January on the booth 202 in hall B 0. One of the most respected exhibits was this one of the research team of the Chair for Structural Design of TU Dresden (Dresden University of Technology) dealing with efficient thermal insulation of masonry walls.

Weltleitmesse für Architektur, Materialien und Systeme Die Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit und des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung präsentierte auf der Messe BAU 2015 in München Technologien, Werkzeuge und Verfahren für das nachhaltige und kostengünstige Planen und Bauen. Besucher waren eingeladen, sich vom 19. bis 24. Januar am Messestand 202 in der Halle B 0 über Ergebnisse der Forschungsinitiative zu informieren. Eines der Exponate, das entsprechende Beachtung fand, war das des Forscherteams vom Lehrstuhl Tragwerksplanung der TU Dresden zur effizienten Dämmung von Mauerwerk.

2 Research objectives

Der Klimawandel infolge zu hohen CO2-Ausstoßes erfordert ein Umdenken in der Gebäudedämmung, da man mit traditionellen Dämmtechniken an Grenzen stößt, wenn man sicherstellen will, dass durch die Gebäudehülle keine Transmissionswärmeverluste verursacht werden. Es besteht bereits derzeit bei der Erfüllung der Anforderungen der EnEV ein erheblicher Bedarf an hocheffektiver Dämmung. Es handelt sich bei dem vorgestellten Forschungsvorhaben um die Lösung der vorgenannten Problematik durch die Entwicklung einer innovativen Dämm- und Verbindungstechnik für den Einsatz beim zweischaligen Mauerwerk, das aus einer tragenden Hintermauerung, einer Vormauerschale und einer dazwischenliegenden Kerndämmung aus Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP) besteht. Durch die modulare Struktur der Vakuum-Paneele ist eine funktionssichere Kombination mit neuartigen, thermisch entkoppelten Ankern möglich.

The climate change caused by the high CO2 output leads to a rethinking in the thermal insulation of buildings. Limits will be reached with common insulation techniques and materials if the transmission losses should be zero. An enormous demand for high efficient thermal insulation systems is arising already now due to the Energy Saving Regulations (EnEV) in Germany. The research focuses on developing an innovative insulation system and connection technology that can be applied for the double-leaf masonry walls with high efficient core insulation made by vacuum panels. This requires a low thermal conductivity of the anchors and consoles. The new insulation system should achieve different essential requirement in term of geometry, bearing capacity, flexibility and demountability of building items in addition of considering the special thermal requirements to meet the 0-energy standards.

3 Exhibited mockup This mockup (Fig. 2) is to present the recent research results mainly the results related to developing special inno-

2 Ziel des Forschungsprojektes

3 Erläuterungen zum Exponat Mit dem Exponat (Bild 2) sollte das entwickelte innovative Dämmsystem, bestehend aus modular vorgefertigten Vakuum-Isolation-Paneelen mit spezieller Randausbildung und einem thermisch optimierten Verankerungssystem,

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Reports – Berichte

Fig. 1. Project manager Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger (TU Dresden) explains the project to the Federal Minister for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety Dr. Barbara Hendricks during the Munich fair BAU 2015. MinR Hans-Dieter Hegner, Head of Division B I 5 „Civil Engineering, Sustainable Construction, Building Research“ (centre of picture), follows the explanations (source: StudioLoske, München) Bild 1. Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger (TU Dresden) erläutert auf der Messe BAU München 2015 der Bundesministerin für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Dr. Barbara Hendricks das Projekt; Ministerialrat Hans-Dieter Hegner, Leiter des Referats B I 5 „Bauingenieurwesen, Nachhaltiges Bauen, Bauforschung“ (Bildmitte), folgt den Ausführungen interessiert (Bildquelle: StudioLoske, München)

vative insulation system that can be applied for double-leafed masonry walls using the vacuum panels as medial insulation core in order to achieve the different thermal, geometry and easy installation requirements as well as to guarantee the longevity. The model presents a complete part of a double-leaf wall where the new insulation system is applied which fulfils all the current demands of thermal insulation, geometrical precision and bearing resistance. It consists of interior load bearing wall leaf, exterior covering brick veneer and medial insulation core of vacuum panels. The vacuum panels are fixed with anchors and consoles made of integrated synthetic-stainless steel parts that fit the special

gezeigt werden. Es ist speziell für den Einsatz bei zweischaligem Mauerwerk vorgesehen. Die im Exponat bemusterte zweischalige Wand stellt die Vorgehensweise für den kompletten Außenwandaufbau dar, der die gesamten Anforderungen an den Mauerwerksbau bauphysikalisch, geometrisch und ingenieurtechnisch erfüllt. Die Vakuum-Isolation-Paneele werden über eine mehrteilige, aus Kunststoffmaterial und rostfreiem Stahl hergestellte Verbindungstechnik gehalten. Zu dem Verbindungssystem gehören ein speziell entwickelter Anker und eine Konsole. Beide bestehen aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit in Kombination mit Teilen aus rostfreiem Stahl. Die speziell entwickelten modularen VIP haben eine stabile Abdeckung und Randausbildung mit abgeschrägten Ecken und sind mit einer Gummidichtung versehen, die bei der Befestigung mit dem Durchsteckanker aktiviert wird.

4 Ergebnisse

Fig. 2. As built model a double leaf masonry wall applying the proposed insulation system (system consists of modular parts with anchoring system) Bild 2. Aufgebaute zweischalige Wand mit der entwickelten Dämm- und Verbindungstechnik (System mit modularen Paneelen mit dem Verankerungssystem)

Im Rahmen des Forschungsvorhabens war es möglich, die Vakuumdämmung für den zweischaligen Mauerwerksbau anwendbar weiter zu entwickeln und durch eine optimierte Verbindungstechnik bauphysikalisch und statisch funktionssicher zu gestalten. Die Vakuum-Isolations-Paneele besitzen einen Vakuumkern und eine spezielle Randausbildung, sind vor Beschädigungen geschützt und somit baustellentauglich. An den abgeschrägten Ecken werden die Anker hindurchgeführt, über die dann die Gummidichtungen der Paneele angedrückt werden, sodass die Luftdichtheit des Systems gewährleistet ist. Es hat sich gezeigt, dass der Anker und die Konsole durch die Einführung der mittleren Kunststoffteile den Wärmedurchgang unterbinden und den Temperaturverlauf innerhalb der Stoßstelle an den Vakuum-Isolations-Paneelen positiv verändern (Bild 3). Durch Verzicht auf das Verbundprinzip ist das System vollständig montierbar und sortenrein am Ende des Lebenszy-

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Reports – Berichte chamfered panel corners, which are in turn provided with rubber profiles at the interior edges.

4 Results Within this research work it was possible to present a new insulation system which consists of sandwich vacuum panels that can be fixed by special anchors. The modular structure of the panel allows the prefabrication with two protection layers and special edges so that the functionality of the vacuum will be guaranteed over the life time. The anchors and consoles were especially designed for this aim and optimized to achieve an efficient decrease of thermal bridge formation by introducing parts made by synthetic materials at certain points (Fig. 3). In addition the new system provides special installation flexibility and demountable properties with abdication of the composite principle. The new anchoring system achieve the following points: – Reducing the energy loss 5 times in comparison with traditional thermal insulation materials and systems, – Reducing the energy loss through the anchor 16 times by using the new system in comparison to traditional steel anchors, – Reducing the energy loss through the load bearing consoles 9 times by applying of the optimized consoles instead of the traditional steel consoles, – Achieving slimmer walls by reducing the distance between the interior and exterior walls to 6.5 cm, achieving more usable area. – high mounting flexibility considering tolerances and different possible dimensions of the brick veneer, – The new system is demountable and sorted recyclable.

5 Acknowledgement For their support in providing the necessary model material and for their financial and kind support, the research team would like to deeply thanks to: – Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG for the manufacturing and providing the metal parts of the anchors and consoles, – VARIOTEC GmbH & Co. KG for manufacturing and providing the VIP panels, – Hagemeister GmbH & Co. KG Klinkerwerk, for providing the Clinker of the veneer bricks, – Otto Quast, Coswig, providing the reinforced concrete beams, – Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH in cooperation with Xella Germany GmbH, for providing the lime-sandstone of the load bearing leaf, – BBSR, EVONIK, HALFEN, ZIEGEL Nord

Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger TU Dresden, Fakultät Architektur 01062 Dresden

Fig. 3. Comparison between the temperature distribution of the VIP panels when using integrated Synthetic-Stainless steel anchoring system (left) instead of using steel anchoring System (right) Bild 3. Temperaturverläufe in der Wand mit VIP-Paneelen bei Anwendung unterschiedlicher Verankerungssysteme: Integriertes System aus Kunststoff-Edelstahl-Teilen (links), Verankerungssystem aus nur Stahlteilen (rechts)

klus rückführbar. Folgende Hauptergebnisse lassen sich aus dem Einsatz des neuen Verankerungssystems zeigen: – Absenkung von Transmissionswärmeverlusten bis zum 5fachen im Vergleich zu den herkömmlichen Dämmvarianten, – Reduzierung des Energieverlustes an den Stoßpunkten bis zum 16fachen im Vergleich zu den herkömmlichen Stahlankern, – Reduzierung des Energieverlustes im Konsolenbereich bis zum 9fachen im Vergleich zu den herkömmlichen Stahlkonsolen, – Reduzierung der Wandgesamtdicke durch Verringerung des Abstands zwischen der Hinter- und Vormauerschale von üblicherweise 20 cm auf 6,5 cm, damit größere Nutzfläche, – hohe Flexibilität bei der Montage und einfacher Toleranzausgleich mit der Vormauerschale, – Die Montierbarkeit sichert die Demontierbarkeit und sortenreine Rückführung im Sinne der Nachhaltigkeit.

5 Dank Für die Unterstützung bei Planung und Bau dieses Exponates sei an dieser Stelle den Projektpartnern und zusätzlichen Förderern gedankt: – Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG für die Bereitstellung der Metallteile für die Konsolen und Anker, – VARIOTEC GmbH & Co. KG die Bereitstellung der speziell gefertigten Vakuum-Isolations-Paneele, – Hagemeister GmbH & Co. KG Klinkerwerk, für die Bereitstellung vom Klinkern für die Vormauerschale, – Otto Quast, Coswig, für die Bereitstellung der Stahlbetonbalken, – Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH in Kooperation mit Xella Deutschland GmbH für die Kalksandstein-Planelemente, – BBSR, EVONIK, HALFEN, ZIEGEL Nord

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Reports – Berichte DOI: 10.1002/dama.201520649

Ulrich Finsterwalder Structural Engineering Award 2015 Impressions from the judging panel’s meeting on 21.11.2014

Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015 Impressionen von der Jurysitzung am 21.11.2014 Tensions were running high right up until the closing date for Ernst & Sohn’s 14th Structural Engineering Award. One reason was that, as publisher, we were very eager to see the response to the change of name to the Ulrich Finsterwalder Engineering Award, dedicating the award to one of the most influential structural engineers of the 21st century. The second reason lay in the fact that, up until 19 September 2014, the closing date, only one project had been entered. Yet any concerns were dispelled that day and at the start of the following week for the publisher was thrilled to receive a record number of entries with a total of 46 projects submitted from nine countries and all areas of structural engineering. 45 submissions met the entry criteria.

Bis zum Einsendeschluss zur 14. Auslobung des Ingenieurbaupreises von Ernst & Sohn war die Anspannung groß. Ein Grund dafür war die Umbenennung in den „Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis“ und damit die Widmung des Preises an einen der bedeutendsten Bauingenieure des 21. Jahrhunderts, auf deren Resonanz wir als Verlag sehr gespannt waren. Der zweite Grund lag in der Tatsache, dass bis zum Tag des Einsendeschlusses, dem 19. September 2014, nur ein einziges Projekt vorlag. Doch an diesem Tag und mit dem Beginn der darauffolgenden Woche wurden alle Bedenken zerstreut, denn der Verlag darf sich über eine Rekordbeteiligung von insgesamt 46 eingereichten Projekten aus neun Ländern und allen Bereichen des Ingenieurbaus freuen. 45 Einreichungen erfüllten die Teilnahmebedingungen.

The judging panel (from left to right): Prof. Viktor Sigrist, Hamburg-Harburg Technical University, Nicolas Janberg, Verlag Ernst & Sohn, Rainer Spitzer, Doka Group Engineering & R&D, Prof. Cengiz Dicleli, HTWG Konstanz, Prof. Norbert Gebbeken, Bavarian Chamber of Civil Engineers, Dr. Karl-Eugen Kurrer, Verlag Ernst & Sohn, Dr. Heiko Trumpf, BuroHappold Engineering, Prof. Hartwig Schmidt, formerly RWTH Aachen, Prof. Steffen Marx, Leibniz University Hannover, Dr. Klaus Stiglat, Dr. Dirk Jesse, Verlag Ernst & Sohn, Dr. Dirk Bühler, Deutsches Museum Munich Die Jury (v. l. n. r.): Prof. Dr. Viktor Sigrist, TU Hamburg-Harburg, M.Sc. Eng. Nicolas Janberg, Verlag Ernst & Sohn, Dipl.-Ing. Rainer Spitzer, Doka Group Engineering & R&D, Prof. Cengiz Dicleli, HTWG Konstanz, Prof. Dr.-Ing. habil. Norbert Gebbeken, Bayrische Ingenieurekammer-Bau, Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer, Verlag Ernst & Sohn, Dr.-Ing. Heiko Trumpf, Happold Ingenieurbüro, Prof. Dr.-Ing. Hartwig Schmidt, ehem. RWTH Aachen, Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx, Leibniz-Universität Hannover, Dr.-Ing. Klaus Stiglat, Dr.-Ing. Dirk Jesse, Verlag Ernst & Sohn, Dr.-Ing. Dirk Bühler, Deutsches Museum München

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Reports – Berichte The majority of projects submitted come from Germany, Austria and Switzerland; however, there are also interesting structures built in Belgium, Brazil, China, France, Saudi Arabia and the USA. For the past two years projects constructed throughout the world but where the engineering work was carried out in Germany, Austria and Switzerland have been eligible. This change in the entry criteria has contributed significantly to the huge diversity in this year’s civil engineering projects. The submissions include 18 bridges, three stadiums, numerous building projects and some interesting special structures. The twelve-strong judging panel, put together afresh before each award by the publisher Ernst & Sohn from notable representatives from academia and professional practice, public authorities and associations, was faced with a mammoth task. For, despite a preliminary inspection on the day before the meeting, the panel had just one day to choose an award winner from the variety of civil engineering achievements. The meeting of the judging panel for the 14th Structural Engineering Award took place on 21 November 2014 in the German Physical Society’s Magnus House in Berlin. Magnus House is a meeting place for promoting interdisciplinary debate between physics and other scientific and technical fields and provided a worthy setting for the discussions which lasted just under 8 hours. Following lengthy discussions, at times heated, the panel voted unanimously for the award winner, Kaeng Krachan Elephant Park at Zurich Zoo, submitted by Swiss consulting engineers Walt + Galmarini AG. The building’s freely shaped shell structure in cross-laminated timber construction is impressive not just from an architectural viewpoint but also from a technical engineering perspective. The panel also decided to commend the Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, California, construction excavations for the extension of the Rhine power station at Iffezheim, Grubental railway bridge on the new Ebensfeld−Erfurt line, Goldisthal in the Thuringian Forest and the repair and refurbishment of the bridge over the Saar at Mettlach. This selection demonstrates admirably the wide diversity and range of fields in which civil and structural engineers operate. The awards ceremony for the 2015 Ulrich Finsterwalder Structural Engineering Award was held on 30 January 2015 in the impressive surroundings of the Hall of Fame of the Deutsches Museum in Munich. Obviously the publisher Ernst & Sohn is once again devoting a special publication to the structural engineering award featuring the award winner, the commended projects, not forgetting all the other submissions naturally. This publication is expected to be distributed to subscribers together with issue 3/2015 (March) of Bautechnik but will also be available direct from the publishers.

Award winner – Kaeng Krachan Elephant Park, Zurich Zoo Engineers: Architects:

Client:

Walt + Galmarini AG dipl. Ing. ETH SIA USIC (CH) Markus Schietsch Architekten GmbH (CH) Lorenz Eugster Landschaftsarchitektur und Städtebau GmbH (CH) Zoo Zürich AG (CH)

Die Mehrzahl der eingereichten Projekte stammt aus Deutschland, Österreich und der Schweiz; hinzu kommen interessante Bauwerke, die in Belgien, Brasilien, China, Frankreich, Saudi Arabien und den USA realisiert wurden. Seit zwei Jahren dürfen auch weltweit realisierte Projekte, bei denen die Ingenieurleistungen in Deutschland, Österreich oder der Schweiz erbracht wurden, eingereicht werden. Diese Änderung der Einreichungsbedingungen trägt auf beeindruckende Weise zur Darstellung der großen Vielfalt heutiger Ingenieuraufgaben bei. Unter den Einreichungen befinden sich unter anderem 18 Brücken, drei Stadien, zahlreiche Hochbauprojekte und einige interessante Sonderbauwerke. Der zwölfköpfigen Jury, welche vom Verlag Ernst & Sohn vor jeder Auslobung des Preises neu aus namhaften Vertretern aus Wissenschaft und Praxis, Behörden und Verbänden zusammengestellt wird, stand eine Mammutaufgabe bevor. Denn trotz einer Vorbesichtigung am Vortag der Jurysitzung, galt es, innerhalb nur eines Tages aus der Vielfalt des Wirkens von Bauingenieuren einen Preisträger zu küren. Die Jurysitzung zum 14. Ingenieurbaupreis fand am 21. November 2014 im Magnus-Haus der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin statt. Das Magnus-Haus ist eine Begegnungsstätte zur Förderung der interdisziplinären Gespräche zwischen Physik und anderen technischwissenschaftlichen Bereichen und bot den würdigen Rahmen für die knapp 8-stündige Diskussionsrunde. Am Ende vieler, teils leidenschaftlich geführter, Diskussionen votierte die Jury einstimmig für den Preisträger, den „Kaeng Krachan Elefantenpark im Züricher Zoo“, eingereicht durch das Büro Walt + Galmarini AG aus der Schweiz. Das Bauwerk besticht sowohl architektonisch als auch ingenieurtechnisch durch seine aufgelöste Schalenkonstruktion in Brettsperrholz-Bauweise. Darüber hinaus beschloss die Jury, den „Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, Kalifornien“, die „Baugruben zur Erweiterung des Rheinkraftwerks Iffezheim“, die „Grubentalbrücke im Zuge der Neubaustrecke Ebensfeld–Erfurt“, Goldisthal im Thüringer Wald sowie die „Sanierung und Instandsetzung der Saarbrücke in Mettlach“ mit einer Auszeichnung zu würdigen. Diese Wahl belegt die enorme Vielseitigkeit und Bandbreite des Betätigungsfeldes für Bauingenieure eindrucksvoll. Die Preisverleihung des Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreises 2015 fand in festlichem Rahmen am 30. Januar 2015 im Festsaal des Deutschen Museums in München statt. Selbstverständlich widmet der Verlag Ernst & Sohn dem Ingenieurbaupreis auch dieses Mal wieder eine eigenständige Dokumentation, in welcher der Preisträger, die ausgezeichneten Projekte und natürlich auch alle weiteren Einreichungen vorgestellt werden. Die Dokumentation wird voraussichtlich zusammen mit dem Heft 3/2015 (März) der Bautechnik an die Abonnenten verteilt und kann alternativ auch direkt über den Verlag bezogen werden.

Preisträger – Kaeng Krachan Elefantenpark, Zoo Zürich Walt + Galmarini AG dipl. Ing. ETH SIA USIC (CH) Architekten: Markus Schietsch Architekten GmbH (CH) Lorenz Eugster Landschaftsarchitektur und Städtebau GmbH (CH) Ingenieure:

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Reports – Berichte Bauherr: Zoo Zürich AG (CH) Ausführung: ARGE Elefantenpark Holzbau: Implenia Schweiz AG – Holzbau (CH) und Strabag AG, Holzbau (CH)

(Photo/Foto: Walt + Galmani AG)

Execution:

ARGE Elefantenpark Holzbau: Implenia Schweiz AG – Holzbau (CH) and Strabag AG, Holzbau (CH)

Judging panel’s rationale The brief was to create an elephant park for Zurich Zoo whose structure and landscaping mimicked the elephants’ natural environment. The elephant park designed by consulting engineers Walt + Galmarini AG is impressive not just from an architectural viewpoint but also from a technical engineering perspective with its freely shaped shell structure in cross-laminated timber construction. Nailing together the layers of roof panels was also technically extremely exacting. Using advanced engineering technology, the shell with its wide span and skylights arranged in irregular formation is connected to the prestressed ring beam which takes up the forces from the shell transferring them into the foundations. The hybrid overall structure is a huge challenge for numerical modelling and for non-linear analysis. The shell roof and facade represent an integrative approach which meets the requirements as regards structural engineering, lighting and ventilation admirably. The construction and materials contribute to sustainability as the structure can be dismantled by type of material. In the judging panel’s opinion the criteria are met in impressive fashion as regards design, innovation, interdisciplinarity, aesthetics and sustainability.

Begründung der Jury Im Zoo Zürich sollte ein Elefantenpark gebaut werden, der durch die Konstruktion und die Landschaftsgestaltung den natürlichen Lebensraum von Elefanten nachbildet. Der durch das Ingenieurbüro Walt + Galmarini AG realisierte Elefantenpark besticht sowohl architektonisch als auch ingenieurtechnisch durch die aufgelöste Schalenkonstruktion in Brettsperrholz-Bauweise, die auch handwerklich als Nagelkonstruktion sehr anspruchsvoll ist. Die weit gespannte Schale mit ihren geometrisch unterschiedlich angeordneten Lichtöffnungen wird ingenieurtechnisch anspruchsvoll mit dem vorgespannten Ringbalken verbunden, der die Kräfte aus der Schale aufnimmt und in die Gründung leitet. Die hybride Gesamtkonstruktion ist eine große Herausforderung für die numerische Modellbildung und für die nichtlineare Analyse. Das Schalendach und die Fassade stellen einen integrativen Ansatz dar, der den Anforderungen an Bauphysik, Beleuchtung und Belüftung auf hervorragende Weise gerecht wird. Die Konstruktion und die Materialien stellen einen Beitrag zur Nachhaltigkeit dar, weil sie u. a. sortenrein rückbaubar ist. Nach Meinung der Jury werden die Kriterien Konstruktion, Innovation, Interdisziplinarität, Ästhetik und Nachhaltigkeit eindrucksvoll erfüllt.

Projektvorstellungen: Ausgezeichnete Projekte – ohne Rangfolge Auszeichnung – Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, Kalifornien (USA) Ingenieure: Architekten: Bauherr: Ausführung:

schlaich bergermann und partner (D) schlaich bergermann und partner (D) Flabeg FE GmbH (D) Solarel Enerji Ltd. Izmir (Stahlbaufertigung) (TR), Tradewinds Construction, Las Vegas (Montage) (USA)

Project presentations: Commended projects – no ranking implied Commended – Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, California (USA) Engineers: Architects: Client: Execution:

schlaich bergermann und partner (D) schlaich bergermann und partner (D) Flabeg FE GmbH (D) Solarel Enerji Ltd. Izmir (steel manufacture) (TR), Tradewinds Construction, Las Vegas (assembly) (USA)

Judging panel’s rationale To develop a new and more cost-effective generation of parabolic-trough collectors to generate solar electricity, consulting engineers schlaich bergermann und partner

(Photo/Foto: schlaich, bergermann und partner)

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Reports – Berichte used an integral approach to optimise the overall structure. The new collectors should be 25 % more cost-effective than the current standard. Adopting an integral interdisciplinary approach, all the cost factors (cabling, foundations, installation, operation, etc.) were considered to achieve the optimum in large collector design. Horizontal wind loads combined with extremely low permissible deformation are critical when designing a suitable collector structure. A hollow box profile, 24 m long, was chosen as the torsion-resistant support structure. By using a high precision assembly jig it was possible to meet the stringent geometric requirements despite the individual steel components’ minimal tolerance specifications. The designers dispensed with the usual closed surface for the mirrors in the Ultimate Trough Test Loop. Instead pressure relief gaps were inserted lengthwise to reduce wind load. The anchoring of the mirrors was also modified to compensate the structural steelwork’s tolerance. Three-dimensional tolerance compensation in an adhesive joint allows a more precise parabola shape than was previously possible. This also improves optical performance. The Ultimate Trough Test Loop project in Harper Lake, California clearly demonstrates the wide range of roles played by civil and structural engineers. Working together with engineers from other branches of the profession in an interdisciplinary approach was crucial for creating a new generation of solar collectors, necessitating utmost precision due to the scale of the structure. Commended – Construction excavations for the extension of the Rhine power station at Iffezheim Engineers: Architects: Client: Execution:

Kempfert + Partner Geotechnik (D) RMD-Consult GmbH (Vorplanung) (D) Rheinkraftwerke Iffezheim GmbH (D) (Project management: EnBW AG (D)) ARGE RKW Iffezheim: Schleith GmbH (D) and Implenia AG (CH)

Judging panel’s rationale As part of the work to extend the Rhine power station at Iffezheim, it was necessary to excavate three pits, all located within an embankment on an island in the Rhine next to the existing power station. Due to the shape of the main exca-

(Photo/Foto: EnBW AG)

Begründung der Jury Bei der Entwicklung einer neuen und kostengünstigeren Generation von Parabolrinnenkollektoren zur solaren Stromerzeugung nutzte das Ingenieurbüro schlaich bergermann und partner einen integralen Ansatz zur Optimierung der Gesamtkonstruktion. Die neuen Kollektoren sollten gegenüber dem aktuellen Standard 25 % kosteneffizienter sein. Durch den integralen und interdisziplinären Ansatz konnten alle Kostenfaktoren (Verkabelung, Fundamente, Montage, Betrieb etc.) berücksichtigt werden, um das Optimum bei großen Kollektorkonzepten zu erreichen. Die horizontalen Windbelastungen gekoppelt mit den extrem geringen zulässigen Verformungen sind für den Entwurf einer geeigneten Kollektorstruktur maßgeblich. Als torsionssteife Tragstruktur wurde ein aufgelöster Kastenquerschnitt mit einer Länge von jeweils 24 m gewählt. Durch die Verwendung hochpräziser Montagevorrichtungen können trotz geringer Toleranzanforderungen an die einzelnen Stahlbauteile die hohen geometrischen Anforderungen erreicht werden. Beim Ultimate Trough Test Loop wurde erstmalig keine geschlossene Spiegeloberfläche gewählt, sondern Druckentlastungsschlitze in Längsrichtung eingefügt, um die Windlasten zu reduzieren. Weiterhin wurde die Fixierung der Spiegel modifiziert, um Toleranzen des Stahlbaus auszugleichen. Ein dreidimensionaler Toleranzausgleich in einer Klebefügestelle ermöglicht eine präzisere Parabolform als bisher. Dadurch wird der optische Wirkungsgrad erhöht. Das Projekt „Ultimate Trough Test Loop“ in Harper Lake, Kalifornien, zeigt deutlich, welch großes Aufgabenspektrum durch Bauingenieure abgedeckt wird. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit anderen Ingenieurberufen war ausschlaggebend für die Erstellung einer neuen Generation von Sonnenkollektoren, bei denen aufgrund der Dimension höchste Präzision erforderlich wird. Auszeichnung – Baugruben zur Erweiterung des Rheinkraftwerks Iffezheim Ingenieure: Kempfert + Partner Geotechnik (D) Architekten: RMD-Consult GmbH (Vorplanung) (D) Bauherr: Rheinkraftwerke Iffezheim GmbH (D) (Projektabwicklung: EnBW AG (D)) Ausführung: ARGE RKW Iffezheim: Schleith GmbH (D) und Implenia AG (CH) Begründung der Jury Im Zuge der Erweiterung des Rheinkraftwerks Iffezheim wurde die Herstellung von drei Baugruben erforderlich, die sich sämtlich innerhalb eines an das bestehende Kraftwerk anschließenden Inseldamms innerhalb des Rheins befinden. Aufgrund der Form der Hauptbaugrube, der asymmetrischen Belastungsrandbedingungen sowie der gegenseitigen Interaktion der Baugruben während der verschiedenen Bauphasen war eine vereinfachte Berechnung unter Verwendung von Strukturmodellen aus dem Konstruktiven Ingenieurbau nicht möglich. Grundlage der Modellierung war, dass neben den Bauteilen zusätzlich der umgebende Boden in einem dreidimensionalen Kontinuumsmodell erfasst wurde.

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Reports – Berichte vation, the asymmetrical load constraints and the interaction between the excavations during the various construction phases it was not possible to perform a simplified calculation using structural models from civil and structural engineering. A basic principle of the modelling was that, not only the structural elements, but the surrounding soil had to be included in a three-dimensional continuum model. This approach by consulting engineers Kempfert + Partner shows in exemplary fashion how the excavation work was managed through the particular skills of an interdisciplinary team of engineers. The judging panel awarded this project a commendation to recognise the importance of the construction site as an innovation hub and to illustrate that construction is a process which requires creative engineering solutions at every stage. Commended – Saar bridge at Mettlach, repair and refurbishment Engineers: Client: Execution:

Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D) Landesbetrieb für Straßenbau (LFS) Saarland (D) Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D)

Judging panel’s rationale The sandwich plate system (SPS), in which steel and elastomer are bonded together as a composite, is an innovative development by Stephen J. Kennedy (Canada) which has found its way into various engineering disciplines (shipbuilding, offshore, civil and structural engineering). Due to problems with the fatigue resistance of orthotropic decks and concrete and steel composite decks, Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (Hannover) designed and further developed the SPS system to meet local needs and standards. This creative adaption was the result of collaboration with renowned research centres and elaborate testing. Following on from early prototypes, the technique was successfully deployed to repair and reinforce the existing bridge over the Saar at Mettlach. The SPS system considerably reduced the weight of the concrete deck and the work could be carried out without interrupting bridge traffic. The existing supporting cables could be retained without strengthening and the load bearing capacity for traffic significantly increased (upgrade). The ingenious assembly concept deserves particular mention. This superb structure has strategic importance as a model project for maintaining and reinforcing existing bridges.

Dieses Vorgehen des Ingenieurbüros Kempfert + Partner zeigt beispielhaft, wie das Management der Baugruben durch die besondere Ingenieurleistung eines interdisziplinär aufgestellten Ingenieurteams getragen wird. Die Jury würdigt das Projekt mit einer Auszeichnung, um die Bedeutung der Baustelle als Innovationspool zu würdigen und das Bauen als Prozess zu veranschaulichen, der in allen Phasen nach kreativen Ingenieurlösungen verlangt. Auszeichnung – Saarbrücke Mettlach, Sanierung und Instandsetzung Ingenieure:

Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D) Bauherr: Landesbetrieb für Straßenbau (LFS) Saarland (D) Ausführung: Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D) Begründung der Jury Das SPS-System als sandwichförmige Stahl-KunststoffVerbundplatte (Integralplatte) ist eine innovative Entwicklung von Stephen J. Kennedy (Kanada), die in verschiedenen Ingenieurdisziplinen Eingang gefunden hat (Schiffbau, Offshore, Ingenieurbau). Aufgrund der Betriebsfestigkeitsprobleme von orthotropen Fahrbahnplatten und Beton- bzw. Stahlverbundfahrbahndecks hat Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (Hannover) das SPS-System auf die hiesigen Anforderungen und Normen ausgelegt und weiterentwickelt. Diese kreative Adaption erfolgte in Zusammenarbeit mit namhaften Forschungsstellen und durch aufwendige Versuchsreihen. Nach ersten Prototypen wurden nun mit der Saarbrücke Mettlach im Bestand eine Sanierung und Ertüchtigung erfolgreich umgesetzt. Unter laufendem Verkehr wurde die Betonfahrbahn durch das SPS-System signifikant geleichtert. Dadurch konnten die bestehenden Tragkabel ohne Verstärkung erhalten und somit die Tragfähigkeiten für Verkehrslasten wesentlich erhöht werden (Hochstufung). Hervorzuheben ist das intelligente Montagekonzept. Das ausgezeichnete Bauwerk hat als Modellprojekt strategische Bedeutung zur Erhaltung und Ertüchtigung von Bestandsbrücken.

Commended – Grubental railway bridge on the new Ebensfeld–Erfurt line, Goldisthal in the Thuringian Forest (D) Engineers: schlaich bergermann und partner (D) Architect: schlaich bergermann und partner (D) Awarding authority: DB ProjektBau GmbH (D) Client: DB Netz AG (D) Execution: Ed. Züblin AG, Direktion Brückenbau, Bereich Brückenbau Süd-Ost (D)

(Photo/Foto: Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH)

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Reports – Berichte / Companies and assosiations – Firmen und Verbände Auszeichnung – Eisenbahnüberführung Grubentalbrücke, VDE 8.1 Neubaustrecke Ebensfeld–Erfurt, Goldisthal im Thüringer Wald (D) Ingenieure: Architekt: Auftraggeber: Bauherr: Ausführung:

(Photo/Foto: schlaich, bergermann und partner)

Judging panel’s rationale The Grubental bridge is part of the new railway line between Nuremberg and Berlin. It was erected as a semi-integral bridge using a new type of construction for highspeed rail traffic. A monolithic structure, it spans a total length of 215 m, with a striking centre span of 90 m. Only at the ends of the bridge are expansion joints and bearings fitted. The structure, which is unusually delicate for a highspeed bridge, is impressive for its clean lines, meticulous detailing and the way it blends into its surroundings beautifully. The design by engineering contractor schlaich bergermann und partner fulfils the technical specifications perfectly with rigidity and vibration behaviour coordinated in optimum fashion. The balanced structural geometry enabled the rails to be laid over the joints without the need for expansion devices. This guarantees a high degree of passenger comfort and combines maximum safety with minimum maintenance. With this design the Grubental bridge builds on the great tradition of concrete arched bridges and develops it further, making it fit for the future.

schlaich bergermann und partner (D) schlaich bergermann und partner (D) DB ProjektBau GmbH (D) DB Netz AG (D) Arbeitsgemeinschaft Bogenbrücken Goldisthal Bickhardt Bau AG/ Ed. Züblin AG

Begründung der Jury Die Grubentalbrücke ist Teil der neuen Eisenbahnstrecke Nürnberg–Berlin. Sie wurde in einer für den Hochgeschwindigkeitsverkehr neuen Bauart als semiintegrale Brücke errichtet. Sie überspannt monolithisch eine Gesamtlänge von 215 m und weist eine markante Mittelöffnung von 90 m auf. Nur an den Brückenenden sind Bewegungsfugen und Lager vorhanden. Das für eine Hochgeschwindigkeitsbrücke außergewöhnlich filigrane Tragwerk besticht durch seine klare Gliederung, die sorgfältige Detailgestaltung und die herausragende Einpassung in die Umgebung. Der Entwurf des Ingenieurbüros schlaich bergermann und partner erfüllt die bahntechnischen Anforderungen in idealer Weise, indem Steifigkeit und Schwingungsverhalten optimal aufeinander abgestimmt sind. Aufgrund der ausgewogenen Tragwerksgeometrie konnten die Gleise ohne Schienenauszüge über die Fugen geführt werden. Dies garantiert den besten Fahrkomfort und vereint größtmögliche Sicherheit mit geringem Instandhaltungsbedarf. In ihrer Bauform knüpft die Grubentalbrücke an die große Tradition der Betonbogenbrücken an und entwickelt diese zukunftsfähig weiter.

Companies and associations – Firmen und Verbände Successful trade fair appearance of IBU at the BAU

Erfolgreicher Messeauftritt des IBU auf der BAU

Numerous companies and associations, from the diverse sectors of building materials and building products manufacture, received EPDs (environmental product declarations) for their products from the Institute for Construction and the Environment (IBU) at the BAU 2015 (Figure 1). With the EPDs, they demonstrate the environmental effects of their building materials and thus contribute towards transparency, which thus promotes sustainability in the building industry. The 50 EPDs clearly indicate the topicality of the ecological sustainability aspects in the building industry, since EPDs are incorporated worldwide with their quantitative data over the life cycle of the products in the building certification systems. In addition to long-standing IBU members, such as Xella and the Industrieverband Hartschaum e.V., the new member companies Lindner Group, DW Systembau and Erlus were able to receive their first environmental product declarations. The IBU also presented at BAU 2015 the new building materials database ÖKOBAUDAT of the Federal Institute for Research on Building, Urban Affairs and Spatial Development (BBSR). An interface was created between the ÖKOBAUDAT

Zahlreiche Firmen und Verbände aus den verschiedenen Bereichen der Baustoff- und Bauproduktherstellung erhielten auf der BAU 2015 EPDs (Umwelt-Produktdeklarationen) für ihre Produkte vom Institut für Bauen und Umwelt (IBU) überreicht (Bild 1). Mit den EPDs weisen sie die Umweltwirkungen ihrer Baustoffe aus und leisten so einen Beitrag zur Transparenz, wodurch Nachhaltigkeit im Bauwesen gefördert wird. Die fast 50 überreichten EPDs verdeutlichen die Aktualität von ökologischen Nachhaltigkeitsaspekten im Bausektor, denn EPDs fließen mit ihren quantitativen Daten über den Lebenszyklus der Produkte weltweit in die Gebäudezertifizierungssysteme ein. Neben langjährigen IBU-Mitgliedern wie Xella oder der Industrieverband Hartschaum e.V. konnten auch die neuen Mitgliedsunternehmen Lindner Group, DW Systembau und Erlus ihre ersten Umwelt-Produktdeklarationen in Empfang nehmen. Das IBU präsentierte auf der BAU 2015 auch die neue Baustoffdatenbank ÖKOBAUDAT des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR). Zwischen der ÖKOBAUDAT und dem IBU-Datenbanksystem (EPD-Online) wurde

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Companies and associations – Firmen und Verbände and the IBU database system (EPD-Online), with which the IBU member companies can transfer the EPD data of their products, free-of-charge and with just a few clicks to the ÖKOBAUDAT. This enables designers, architects and auditors unlimited access to sustainability relevant product information for the building rating. In addition, visitors to the IBU stand were able to get to know the new component editor (www.bauteileditor.de) of the Federal Institute for Research on Building, Urban Affairs and Spatial Development (BBSR), which was activated in time for the fair. This web-based tool enables anyone to generate ecological balance sheets for complete components from individual building materials and components freeof-charge. Aspects of resource efficient and sustainable building can be incorporated early on in their project planning by designers, architects and employers. An additional highlight for the IBU was the signing for mutual recognition of EPD programs with the Danish EPD program operator DTI (Danish Technological Institute). Through this mutual recognition, it is possible to place Danish EPDs on the German market. At the same time, German EPDs from IBU will be published in Denmark in the EPD Danmark System so as to promote the EPDs throughout Europe (Figure 2). At the BAU 2015, the IBU agreed with the Turkish building materials association IMSAD on a declaration of intent to set up a Turkish EPD program, which the IBU intends to support through its experience. This cooperation will be an important step both for the Turkish market as well as for the whole of Europe, so as to further strengthen the environmental product declarations and the EN 15804 standard on which it is based. The IBU is the only organization in Germany that operates a multidisciplinary EPD program for building products on the basis of the ISO and CEN standards. European standard EN 15804, published in April 2012, provides the basis for EPDs valid throughout Europe, and is recommended by the German Building Products Directive (BauPVO). The pertinent require-

Fig. 1. IBU Managing Director Dr. Burkhart Lehmann (2nd from the left) and Undersecretary Hans-Dieter Hegner (right) handed out three EPDs for EPS HR-foam products to Dr. Hartmut Schönell, Managing Director of the Industrieverband Hartschaum e.V. (2nd from the right) and Ulrich Meier, Technology Division (left) Bild 1. IBU-Geschäftsführer Dr. Burkhart Lehmann (2. v. l) und Ministerialrat Hans-Dieter Hegner (r.) überreichen drei EPDs für EPS-Hartschaum-Produkte an Dr. Hartmut Schönell, Geschäftsführer des Industrieverband Hartschaum e.V. (2. v. r) und Ulrich Meier, Referat Technik (l.)

eine Schnittstelle geschaffen, mit der IBU-Mitgliedsfirmen die EPD-Daten ihrer Produkte kostenfrei und mit nur wenigen Klicks an die ÖKOBAUDAT übertragen können. Das ermöglicht Planern, Architekten und Auditoren für die Gebäudebewertung uneingeschränkten Zugriff auf die nachhaltigkeitsrelevanten Produktinformationen. Außerdem konnten Besucher am IBU-Stand den neuen Bauteileditor (www.bauteileditor.de) des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung BBSR kennenlernen, welches pünktlich zur Messe freigeschaltet wurde. Dieses webbasierte Tool ermöglicht es jedermann kostenfrei, aus einzelnen Baustoffen und Baukomponenten Ökobilanzen für ganze Bauteile zu generieren. So können Planer, Architekten und Bauherren Aspekte des ressourcenschonenden und nachhaltigen Bauens frühzeitig in ihre Projektplanung einbeziehen. Ein weiteres Highlight für das IBU war die Unterzeichnung zur gegenseitigen Anerkennung von EPD-Programmen mit dem dänischen EPD-Programmhalter DTI (Danish Technological Institute). Durch die gegenseitige Anerkennung besteht die Möglichkeit, dänische EPDs auf dem deutschen Markt zu platzieren. Gleichzeitig werden deutsche EPDs vom IBU in Dänemark im EPD Danmark System veröffentlicht, um so die EPDs europaweit voranzubringen (Bild 2). Mit dem türkischen Baustoffverband IMSAD vereinbarte das IBU auf der BAU 2015 eine Absichtserklärung zum Aufbau eines türkischen EPD-Programms, für das das IBU mit seinen Erfahrungen unterstützend zur Seite stehen will. Diese Zusammenarbeit wird sowohl für den türkischen Markt als auch für ganz Europa ein wichtiger Schritt sein, um die Umwelt-Produktdeklarationen und die zugrundeliegende Norm EN 15804 weiter zu stärken. Das IBU betreibt als einzige Organisation in Deutschland ein branchenübergreifendes EPD-Programm für Bauprodukte auf Basis der ISO- und CEN-Normung. Die im April 2012 veröffentlichte europäische Norm EN 15804 liefert die Grundlage für europaweit gültige EPDs und wird von der Bauproduktenverord-

Fig. 2. Signing the mutual recognition between the EPD programs of the Institut Bauen und Umwelt e.V. and EPD Danmark from the Danish Technological Institute, from left to right: IBU Managing Director Dr. Burkhart Lehmann, IBU President Prof. Dr. Horst Bossenmayer, Mathias Sehested Høeg Kemner, Consultant Sustainable Building, DTI, Dr. Eva Schmincke, IBU Expert and Peter Holm Ishøy, Sustainable Building Director, DTI. Bild 2. Unterzeichnung der gegenseitigen Anerkennung zwischen den EPD-Programmen des Institut Bauen und Umwelt e.V. und dem EPD Danmark vom Danish Technological Institute, v. l. n. r.: IBU-Geschäftsführer Dr. Burkhart Lehmann, IBU-Präsident Prof. Dr. Horst Bossenmayer, Mathias Sehested Høeg Kemner, Consultant Sustainable Building, DTI, Dr. Eva Schmincke, IBU-Sachverständige und Peter Holm Ishøy, Sustainable Building Director, DTI

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Companies and associations – Firmen und Verbände ments will be implemented by IBU as the first EPD program in Europe.

nung (BauPVO) empfohlen. Die entsprechenden Vorgaben wurden vom IBU als erstes EPD-Programm in Europa umgesetzt.

Information: Institut Bauen und Umwelt, Ms Anita Kietzmann Tel.: (+49) – (0) 30-3087748 4, Fax: (+49) – (0) 30-308774829 kietzmann@bau-umwelt.com

Informationen: Institut Bauen und Umwelt, Frau Anita Kietzmann Tel.: (+49) – (0) 30-3087748 4, Fax: (+49) – (0) 30-308774829 kietzmann@bau-umwelt.com

Latest “Energy Saving Manual” from KLB

Aktuelles „Energiespar-Handbuch“ von KLB

The latest “Energy Saving Manual” from Klimaleichtblock (KLB) informs designers and building contractors in an understandable manner about the most important innovations in the German Energy Savings Directive (EnEV) 2014/2016. The clear allocation of the individual KLB wall systems to the pertinent energy saving standard also enables a rapid selection of the appropriate lightweight concrete block. The brochure covers the whole range – from the standard house according to EnEV up to the KfW passive and energy-surplus house. Initial innovations in the Energy Savings Directive (EnEV) have been in force since 1 May 2014. More will follow at the start of 2016. Reduced primary energy requirement, stricter heat insulating values and their precise controllability are the objectives aimed for. KLB-Klimaleichtblock (Andernach) offers with its updated “Energy Saving Manual”, the possibility to obtain detailed information about various brickwork constructions of lightweight concrete. The brochure arranges the products from the KLB range according to the required energy saving objectives and also provides information about funding programmes. To find the right wall building material for a new build, the KLB brochure explains precisely the specific products that are suitable for the planned construction projects: Thus the latest EnEV 2014/2016 for new builds continues to specify a thermal coefficient of U ≤ 0.28 W/(m2K) as the reference value for external walls. To achieve this specification, various lightweight concrete blocks can be used in line with the required wall thickness. With a low block width of, e. g. 30 cm, the KLB Kalopor is available, which ensures with a maximum thermal conductance of 0.09 W/(mK) the specified thermal coefficient, and does so even without composite heat insulating systems (WDVS). This lightweight concrete block can also be flexibly employed in various construction sectors. In strength category 4 and with a wall thickness of 36.5 cm, this product is suitable not only for the construction of detached, semi-detached and town houses but also for multi-storey housing. KLBQUADRO has also been designed for multi-storey buildings. This custom-fit lightweight concrete transverse element is very thick and is especially suitable for designs with thermal insulating systems. Thanks to the external WDVS, whose width depends on the required energy efficiency, the KLBQUADRO is suitable for the implementation of all energy saving requirements. With it, new builds in accordance with the EnEV 2014 standard can be implemented, such as KfW passive and energy-surplus houses. The updated Energy Saving Manual can be obtained directly by architects, designers and building contractors from KLB-Klimaleichtblock GmbH – by Fax +49 (0)2632/2577770 or by email info@klb.de.

Das aktualisierte „Energiespar-Handbuch“ von Klimaleichtblock (KLB) informiert Planer und Bauunternehmer verständlich über die wichtigsten Neuerungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) 2014/2016. Die übersichtliche Zuordnung der einzelnen KLB-Wandsysteme zum jeweiligen Energiesparstandard ermöglicht zudem eine schnelle Auswahl des passenden Leichtbetonsteins. Dabei deckt die Broschüre das ganze Spektrum ab – vom Standardhaus nach EnEV bis zum KfWPassiv- und Plusenergiehaus. Erste Neuerungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) sind seit dem 1. Mai 2014 in Kraft. Weitere folgen zu Jahresbeginn 2016. Weniger Primärenergiebedarf, strengere Wärmedämmwerte und deren genaue Überprüfbarkeit sind die angestrebten Ziele. Das Unternehmen KLB-Klimaleichtblock (Andernach) bietet mit seinem aktualisierten „Energiespar-Handbuch“ die Möglichkeit, sich detailliert über verschiedene Mauerwerkskonstruktionen aus Leichtbeton zu informieren. Die Broschüre ordnet die Produkte aus dem KLB-Sortiment dabei den gewünschten Energiesparzielen zu und gibt auch Auskunft über Förderprogramme. Um bei einem Neubau den richtigen Wandbaustoff zu finden, erläutert die KLB-Broschüre genau, welche Produkte zu den geplanten Bauprojekten passen: So gibt die aktuelle EnEV 2014/2016 für Neubauten weiterhin einen Wärmedurchgangskoeffizienten von U ≤ 0,28 W/(m2K) als Referenzwert für die Außenwände vor. Um diese Vorgabe zu erreichen, können, je nach gewünschter Wanddicke, verschiedene Leichtbetonsteine verwendet werden. Bei einer geringen Steinbreite von beispielsweise 30 cm bietet sich der „KLB Kalopor“ an, der mit einem Wärmeleitwert von höchstens 0,09 W/(mK) den vorgeschriebenen Wärmedurchgangskoeffizienten gewährleistet – und das ohne Wärmedämmverbundsystem (WDVS). Dieser Leichtbetonstein ist zudem flexibel auf verschiedene Baubereiche anwendbar: In der Festigkeitsklasse 4 und mit einer Wanddicke von 36,5 cm eignet sich dieses Produkt nicht nur für den Bau von Einfamilien-, Reihen- und Doppelhäusern, sondern auch für den mehrgeschossigen Wohnungsbau. Ebenfalls für mehrgeschossige Bauten wurde der „KLBQUADRO“ entworfen. Dieses passgenaue Leichtbeton-Planelement ist sehr dick und kommt besonders für Konstruktionen mit Wärmedämmverbundsystem in Frage. Dank des außenliegenden WDVS, dessen Breite sich nach gewünschter Energieeffizienz richtet, eignet sich der KLBQUADRO für die Umsetzung sämtlicher Energiespar-Anforderungen. So werden mit ihm Neubauten nach EnEV 2014-Standard ebenso realisiert wie KfW-Passiv- und Plusenergiehäuser. Das aktualisierte Energiespar-Handbuch erhalten Architekten, Fachplaner und Bauunternehmer direkt bei der KLBKlimaleichtblock GmbH – per Fax 02632/2577770 oder per E-Mail (info@klb.de).

Further information: KLB-Klimaleichtblock GmbH, Lohmannstraße 31, D-56626 Andernach

Weitere Informationen: KLB Klimaleichtblock GmbH, Lohmannstraße 31, 56626 Andernach

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Imprint The journal “Mauerwerk” brings together scientific research, technological innovation and architectural practice in all its facets to improve the image of, and gain greater acceptance for, masonry construction. It publishes articles and reports about masonry from research and development, European standardisation and technical regulations, building inspectorate approvals and new developments and also historical and current constructions in theory and practice. The articles published in the journal are protected by copyright. All rights, particularly those of translation into foreign languages, are reserved. No part of this journal may be reproduced in any form, including photocopies, microfilm or any other method, or transmitted in a language used by machinery, especially data processing systems, without the written approval of the publisher. The rights for reproduction by lecture, radio or television broadcast, or through magnetic sound or similar methods are reserved. Product names, trade names or common names published in the journal are not to be considered free under the terms of the brand and trademark protection legislation, even if they are not expressly marked as registered trademarks. Current subscription prices The journal “Mauerwerk” has 6 issues per year. In addition to “Mauerwerk print”, the PDF version “Mauerwerk online” is available on subscription through the online service Wiley Online Library. Subscription prices

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Rubriken??? Preview –

Vorschau

Masonry 2/2015 M1 Energy Plus house at the end of the monitoring phase The calculations of Plus Energy houses were carried out on the basis of the current DIN 18599. Following the construction of these houses, the actual consumption figures and their contributing factors were measured during a monitoring phase. This article explains the results and how these can be used in future.

Energieeffizienzhaus Plus „M1“ nach dem Monitoring Die Berechnung von Plusenergiehäusern erfolgte auf der Basis der aktuellen Ausgabe der DIN 18599. Für diese Häuser wurden in der Monitoringphase der tatsächliche Verbrauch und dessen Einflussgrößen ermittelt. Welche Ergebnisse vorliegen und wie diese für die Zukunft genutzt werden können, zeigt dieser Beitrag.

The effect of interior insulation on the longitudinal propagation of sound in buildings How does the sound insulation within the building change when, for example, the internal walls of the building are replaced by lightweight partitions following the stripping-out process? How does the connection detail of the internal insulation affect the overall construction? How are these special issues covered in the future standard?

Einfluss der Innendämmung auf die Schalllängsleitung in Gebäuden Wie wird die Schalldämmung im Gebäude verändert, wenn z. B. nach Entkernung des Gebäudes die Innenwände mit Leichtwänden errichtet werden? Wie wirken sich die Anschlussarten der Innendämmung an die Konstruktion aus? Wie sind die Besonderheiten in der künftigen Norm abgebildet?

Status of DIN 4109 and the European approach to the standardisation of sound insulation/noise abatement The article covers the current status of the standard, objections raised and a possible time schedule for its introduction as a building control instrument. In addition, the article will review European efforts to achieve standardisation.

Stand der DIN 4109 und der europäische Ansatz zur Normierung der Schalldämmung/des Schallschutzes Der Beitrag befasst sich mit dem aktuellen Stand der Norm, ihren Einsprüchen und dem möglichen Zeitplan für die bauaufsichtliche Einführung. Ferner wird über die europäischen Anstrengungen zur Normierung berichtet.

Calculation of the fire behaviour of building components The rigging up of tests to ascertain the fire behaviour of masonry involves considerable expense. The limited capacity of the test institutes is often a reason for delaying tests. The article investigates the Multiplas programme as a means of calculating the fire behaviour of masonry.

Brandverhalten von Bauteilen berechnen Versuche zum brandschutztechnischen Verhalten von Mauerwerk sind oft mit hohen Kosten verbunden oder eingeschränkte Kapazitäten der Prüfinstitute verhindern eine zeitnahe Prüfung. Der Beitrag zeigt Berechnungsmöglichkeiten des brandschutztechnischen Verhaltens von Mauerwerk mit dem Programm Multiplas.

Assessment of the sustainability of small residential buildings Assessment criteria for small residential buildings have been developed and tested as part of a research project. The first results have been presented during the Bau 2015 exhibition in Munich. Using examples, the article looks at the criteria and how they are applied.

Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden im Kleinhausbau Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden Kriterien für den Kleinhausbau entwickelt und getestet. Erste Ergebnisse sind im Rahmen der Messe Bau 2015 in München vorgestellt worden. Der Beitrag beschäftigt sich mit den Kriterien und deren Anwendung anhand von Beispielen.

The calculation of thermal bridging caused by components in contact with the ground Whether one applies proof of equivalence or proof in detail – it is difficult to interpret the standard and choose the correct application of boundary conditions for components in contact with the ground. The article sets out the boundary conditions in a clear and concise way, and explains them using examples. Characterization of uncertainty (probabilistic models) in verification of unreinforced masonry shear wall

Die Berechnung von Wärmebrücken an erdberührten Bauteilen Ob Gleichwertigkeitsnachweis oder detaillierter Nachweis − die Anwendung der richtigen Randbedingungen für erdberührte Bauteile ist schwierig aus dem bestehenden Normwerk zu entnehmen. Der Beitrag stellt übersichtlich die Randbedingungen zusammen und erläutert sie anhand von Beispielen. Sicherheitsbetrachtungen beim Nachweis von unbewehrten Mauerwerkswandscheiben (Wahrscheinlichkeitsmodelle)

(subject to change)

(Änderungen vorbehalten)

Zeitschrift: Mauerwerk

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Mauerwerk 18 (2014), Heft 6

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Abb. vorläufig

Fachliteratur zum Thema Mauerwerk und Holzbau

NEU Bemessung, Bauen im Bestand

Bemessen, Bewehren, Befestigen

Abb. vorläufig

Nachhaltige Bauprodukte und Konstruktionen

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Statische Beurteilung historischer Tragwerke Band 1 Mauerwerkskonstruktionen

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Theory of Structures – Past and Present With short biographies of over 175 important engineers This book traces the evolution of theory of structures and strength of materials – the development of the geometrical thinking of the RenaisKarl-Eugen Kurrer The History of the Theory of Structures From Arch Analysis to Computational Mechanics 2008. 848 pages € 125,–* ISBN 978-3-433-01838-5 Also available as

sance to become the fundamental engineering science discipline rooted in classical mechanics. Starting with the strength experiments of Leonardo da Vinci and Galileo, the author examines the emergence of individual structural analysis methods and their formation into theory of structures in the 19th century.

A work of reference for a multitude of problems This book provides the reader with a consistent approach to theory of structures on the basis of applied mechanics. It covers framed structures as well as plates and shells using elastic and plastic theory, and emphasizes the historical Peter Marti Theory of Structures Fundamentals, Framed Structures, Plates and Shells 2013. 680 pages € 98,–* ISBN 978-3-433-02991-6 Also available as

background and the relationship to practical engineering activities. This is the first comprehensive treatment of the school of structures that has evolved at the Swiss Federal Institute of Technology in Zurich over the last 50 years.

Also available in German: Baustatik

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