Mauerwerk-Kalender 2013 by Ernst & Sohn

VII

Inhaltsverzeichnis Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III Autoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIX Beitr ge fr herer Jahrg nge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXI A

Baustoffe · Bauprodukte

Eigenschaften von Mauersteinen, Mauermçrtel, Mauerwerk und Putzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Wolfgang Brameshuber, Aachen

Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1

Eigenschaftskennwerte von Mauersteinen . . Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . L ngsdruckfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zugfestigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . Elastizit tsmodul senkrecht zur Lagerfuge unter Druckbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . Elastizit tsmodul in Steinl ngsrichtung unter Zugbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . Spannungs-Dehnungs-Linie . . . . . . . . . . . . . . Querdehnungsmodul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dehnung aus Schwinden und Quellen, thermische Ausdehnungskoeffizienten . . . . .

3 3 3 3 5

Eigenschaftswerte von Mauermçrteln . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . Zugfestigkeit bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Scherfestigkeit bS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . E-Modul (L ngsdehnungsmodul) E . . . . . . . Querdehnungsmodul Eq . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtedehnung (Schwinden es) . . . . . . . . . . Kriechen (Kriechzahl j) . . . . . . . . . . . . . . . .

7 7 7 7 7 7 7 7 8 9

2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.5.1

5 6 6 6 7

Verbundeigenschaften zwischen Stein und Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Haftscherfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Haftzugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Eigenschaftswerte von Mauerwerk . . . . . . . Druckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen Zugfestigkeit und -tragf higkeit . . . . . . . . . Biegezugfestigkeit und -tragf higkeit . . . . . Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13 13 20 20 20 24 24

5.5.2 5.5.2.1 5.5.2.2 5.5.2.3 5.5.3 5.5.3.1 5.5.3.2 5.5.4

5.5.5

Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druck-E-Modul ED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Querdehnungszahl mD und Dehnung bei Hçchstspannung eu,D . . . . . . . . . . . . . . . Vçlligkeitsgrad a0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druckbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druck-E-Modul ED,p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dehnung bei Hçchstspannung eu,D,p . . . . . . Zug-E-Modul EZ (Zugbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtedehnung ef, (Schwinden es, irreversibles Quellen eq), Kriechen (Kriechzahl j), W rmedehnungskoeffizient aT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24 24 26 26 26 26 26

6.1 6.2

Feuchtigkeitstechnische Kennwerte von Mauersteinen, Mauermçrtel und Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Kapillare Wasseraufnahme . . . . . . . . . . . . . 28 Wasserdampfdurchl ssigkeit . . . . . . . . . . . . 29

Natursteine, Natursteinmauerwerk . . . . . . . 29

8 8.1 8.2 8.2.1 8.2.1 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.4

Eigenschaftswerte von Putzen (Außenputz) Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . Druckfestigkeit bD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zugfestigkeit bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . . Zug-E-Modul EZ, dynamischer E-Modul dyn E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zugbruchdehnung eZ,u . . . . . . . . . . . . . . . . . Zugrelaxation y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schwinden es, Quellen eq . . . . . . . . . . . . . . . Eigenschaftszusammenh nge . . . . . . . . . . .

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

29 29 31 31 31 31 31 31 31 31 31

VIII

Inhaltsverzeichnis

Neuentwicklungen beim Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung (abZ) . . . . . 35 Wolfram J ger, Dresden und Roland Hirsch, Berlin Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Trockenmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmçrtel 36

Mauerwerk mit PU-Kleber . . . . . . . . . . . . . 49

Mauerwerk mit D nnbettmçrtel . . . . . . . . . 36

Bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Mauerwerk mit Mittelbettmçrtel . . . . . . . . 49

Erg nzungsbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Vorgefertigte Wandtafeln . . . . . . . . . . . . . . 49

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Geschosshohe Wandtafeln . . . . . . . . . . . . . 49

Bildnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Schalungsstein-Bauarten . . . . . . . . . . . . . . . 49

III

Instandsetzung verwitterter Natursteinoberfl chen an historischen Bauwerken . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Heiner Siedel, Dresden

Einf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Strategien zur Erhaltung historischer Originaloberfl chen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Denkmalpflegerische Strategien und Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Praktische Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . 66

2.1 2.2 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.5 4

Natursteinverwitterung und Verwitterungsbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Physikalische Verwitterung . . . . . . . . . . . . Thermische Beanspruchung . . . . . . . . . . . . Frost-Tau-Wechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtewechsel und hydrische / hygrische Dehnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Salzsprengung und hygroskopische Salze . Chemische Verwitterung . . . . . . . . . . . . . . . Lçsung und Umwandlung von Karbonaten Oxidationsverwitterung . . . . . . . . . . . . . . . . Mineralumwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Biologische Verwitterung . . . . . . . . . . . . . . Verwitterungsbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

68 68 69 69 71 73 74 76 77 78 78 79 80

5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3

Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reinigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . Chemische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . Laserstrahlreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bewertung der Reinigungsergebnisse . . . .

87 88 88 90 90 91

6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

Entsalzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kompressenentsalzungen . . . . . . . . . . . . . . Entsalzung im Wasserbad . . . . . . . . . . . . . . Elektrokinetische Verfahren . . . . . . . . . . . . Weitere Methoden und Erfolgskontrolle . .

92 92 92 94 94 95

7 7.1 7.2

Steinfestigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorzustand und Ziel der Festigung, Voruntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wirkstoffsysteme und Applikation . . . . . . . Bewertungskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

95 95

7.3 7.4

96 97 97

8 8.1 8.2

Steinerg nzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Steinerg nzung in Naturstein . . . . . . . . . . . 98 Steinerg nzung mit Steinerg nzungsmçrteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

9 9.1 9.2

4.5 4.6 4.7

Naturwissenschaftliche Vor- und Begleituntersuchungen . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dokumentation der Sch den / Kartierung . . Untersuchungen zur Salzbelastung . . . . . . . Messung der Wasseraufnahme mit dem Karsten-Pr frçhrchen . . . . . . . . . . . . . Messung des Bohrwiderstandes . . . . . . . . . Messung der Ringbiegezugfestigkeit . . . . . Weitere Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

84 85 86 86

9.3 9.4

Hydrophobierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ziel der Hydrophobierung, Wirkstoffsysteme und Applikation . . . . . . Bewertungskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dauerhaftigkeit und Risiken . . . . . . . . . . .

Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Steinreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.1 4.2 4.3 4.4

81 81 82 83

100 100 100 101 101

Inhaltsverzeichnis

Mineralische Mçrtel und Putze zur Sanierung historischer Mauerwerksbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Petra Egloffstein, Mainz

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

2 2.1

Mçrtel und Putze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Historischer berblick ber die Bindemittelentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geologischer berblick der Rohstoffe f r die Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bindemittel heute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kalk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gesteinskçrnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.5 3 3.1 3.2 3.3 3.4 4 4.1 4.1.1 4.1.2

Untersuchungen historischer Mauerwerksbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gesteinsmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mçrteluntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . Salzuntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtetechnische Untersuchungen . . . . .

107 107 108 108 108 108 110 112 112 112 113 115 115 116 116 116

5.3 5.3.1 5.3.2 5.4

Maschinelle Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . Nassspritz- und Kartuschenverfahren . . . . Trockenspritzverfahren . . . . . . . . . . . . . . . Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.2

Auswahl geeigneter Reparaturmaterialien anhand von beispielhaften Objekten . . . . . Gipsgebundene Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . Kalkgebundene Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . Mçrtel mit Luftkalken als Bindemittel . . . Sumpfkalk- und Luftkalkputz . . . . . . . . . . Dolomitkalkputz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mçrtel mit nat rlichen hydraulischen Kalken als Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . Fugenmçrtel und Schl mme . . . . . . . . . . . Kartuschenmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trocken gespritzte Mçrtel . . . . . . . . . . . . . Mçrtel mit hydraulischen Kalken als Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauerkronenmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . Putzmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zementgebundene Mçrtel . . . . . . . . . . . . . Sanierputze und Feuchteregulierungsputze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Injektions- und Verpressmçrtel . . . . . . . . .

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

6.1 6.2 6.2.1 6.2.1.1 6.2.1.2 6.2.2 6.2.2.1 6.2.2.2 6.2.2.3 6.2.3

119 119 120 122 123 123 123 123 123 124 125 125 125 127 128 128 129 130

4.2

Mçrtel und Putze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauer- und Fugenmçrtel . . . . . . . . . . . . . . Injektionsmçrtel, Verpressmçrtel und Verf llmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Putze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 5.1 5.2

Applikation von Mçrtel und Putzen . . . . . 118 Vorbehandlung des Untergrundes . . . . . . . 118 Manuelle Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . 118

Konstruktion · Bauausf hrung · Bauwerkserhaltung

Mauerwerksbr cken – Untersuchen und Ert chtigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Wilhelm Wilmers, Wetzlar mit Beitr gen von Ingo Schultz, Wetzlar zur Statik ausgef hrter Beispiele

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.3 2.4

138 138 138 138 139 140 140 140

2.4.1 2.4.2

Vorgehen bei der Br ckenpr fung . . . . . . Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Visuelle Bemusterung . . . . . . . . . . . . . . . . Bohrprogramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bohrlochspiegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verf llen der Bohrlçcher . . . . . . . . . . . . . . Untersuchung am Bohrkern . . . . . . . . . . . . Zerstçrungsfreie Pr fverfahren . . . . . . . . . Untersuchung von Druckfestigkeit und Elastizit tsmodul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchungsmethode . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . .

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.1.1

Mauerwerk und seine Ert chtigung . . . . . Grunds tzliches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reinigen des Mauerwerks . . . . . . . . . . . . . Steinersatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Steinfestiger und Hydrophobierung . . . . . Steinfestiger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

142 142 142 142 142 142 142

117 117

140 140 141

6.2.3.1 6.2.3.2 6.3 6.3.1

3.4.1.2 3.4.2 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.6

130 131

Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrophobierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fugenmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ausf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spritzmçrtel zur Fugenf llung . . . . . . . . . F llung des Mauerwerks durch Injektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ausf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Injektionssuspension . . . . . . . . . . . . . . . . .

142 143 143 143 143 144

Vorhandene Konstruktion der Br cken . . Gr ndung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konstruktionsprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . Typische Sch den Untersp lung / Aussp lung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3.1 Gr ndung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3.2 Fundamentmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.4 Ert chtigung der Gr ndung . . . . . . . . . . . .

145 145 145

3.6.1 3.6.2 3.6.3 4 4.1 4.1.1 4.1.2

144 144 144 144

146 146 146 146 146

Inhaltsverzeichnis

4.1.4.1 Erhçhung der Tragf higkeit der Gr ndung 146 4.1.4.2 Kolksicherung durch Umspundung . . . . . 147 4.1.4.3 Kolksicherung durch Betonkragen/Betonsch rze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 4.1.4.4 Kolkschutz durch Sohlsicherung . . . . . . . 147 4.1.4.5 Stabilisierung des Fundamentmauerwerks bei einer Sohlsicherung . . . . . . . . . . . . . . . 148 4.2 Aufgehendes Mauerwerk in Widerlagern und Pfeilern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 4.2.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 4.2.2 Typische Sch den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 4.2.3 Untersuchungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . 149 4.3 Stirnring und Stirnmauer . . . . . . . . . . . . . . 149 4.3.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 4.3.2 Typische Sch den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4.3.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4.3.4 Sicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4.4 Gewçlbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4.4.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4.4.2 Bogenunterseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.4.2.1 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.4.2.2 Sicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.4.3 Bogenoberseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.4.3.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.4.3.2 Typische Sch den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.4.3.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.4.3.4 Schadensbehebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.5 Fl gelmauern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.5.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.5.2 Typische Sch den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.5.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.5.4 Sicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.6 Br stungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.6.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.6.2 Typische Sch den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4.6.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 4.6.4 Sicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 4.7 Gel nder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 4.7.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 4.7.2 Typische Sch den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 4.7.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.7.4 Schadensbehebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.8 Br ckenauff llung und Abdichtung . . . . . 154 4.8.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.8.2 Schadensbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.8.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.8.4 Schadensbehebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.9 Abdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 4.9.1 Br cke mit aufgelegter auskragender Betonplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 4.9.2 Br cke mit Br stungen . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.9.3 Fahrbahnaufbau auf der Abdichtung . . . . 156 4.10 Verst rkungsgewçlbe . . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.11 Fahrbahn und Gehweg . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.11.1 Konstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.11.2 Typische Sch den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.11.3 Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 4.11.4 Schadensbehebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 4.12 Erdkçrper im Anschluss an die Br cke . . 157

4.12.1 4.12.2 4.12.3 4.13

Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schadensbehebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pflanzenwuchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

157 157 157 157

5 5.1

Ausgef hrte Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . Elbbachbr cke Niederhadamar – St. Wendelinsbr cke . . . . . . . . . . . . . . . . . berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geometrie und Ansicht . . . . . . . . . . . . . . . Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gr ndung und Fundamente . . . . . . . . . . . . Zustand vor der Ert chtigung . . . . . . . . . . Widerlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pfeiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stirnringe und Bogen . . . . . . . . . . . . . . . . Stirnmauern und Br stung . . . . . . . . . . . . Br ckenauff llung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ert chtigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tragsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kolksicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abdichtung und Fahrbahn . . . . . . . . . . . . . Beobachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zustand M rz 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lahnbr cke Runkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geometrie und Ansicht . . . . . . . . . . . . . . . Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gr ndung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zustand vor der Ert chtigung . . . . . . . . . . Widerlager und Pfeiler . . . . . . . . . . . . . . . Stirnmauern und Br stungen . . . . . . . . . . Bçgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Auff llung und Fahrbahnaufbau . . . . . . . . Laboruntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . Ert chtigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zustand der Br cke im M rz 2012 . . . . . Statik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lahnbr cke Weilburg . . . . . . . . . . . . . . . . berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geometrie und Ansicht . . . . . . . . . . . . . . . Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gr ndung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zustand vor der Ert chtigung . . . . . . . . . . Baustoffkennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gr ndung, Widerlager und Pfeiler . . . . . . Stirnmauern und Br stungen . . . . . . . . . . Bçgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fahrbahnaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ert chtigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zustand im April 2012 . . . . . . . . . . . . . . . Statik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Die Dillbr cke Aßlar – Klein-Altenst dten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchung vor der Ert chtigung . . . . . Beschreibung der Ansicht . . . . . . . . . . . . .

157

5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.5.1 5.1.5.2 5.1.5.3 5.1.5.4 5.1.5.5 5.1.6 5.1.6.1 5.1.6.2 5.1.6.3 5.1.6.4 5.1.6.5 5.1.7 5.1.8 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.5.1 5.2.5.2 5.2.5.3 5.2.5.4 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.5.1 5.3.5.2 5.3.5.3 5.3.5.4 5.3.5.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.2.1

157 157 158 158 158 159 159 159 160 160 161 161 161 161 162 162 162 163 163 163 163 164 166 166 167 167 167 167 167 167 168 169 170 171 171 171 171 173 173 173 173 174 174 175 175 175 175 176 176 176 176

Inhaltsverzeichnis

5.4.2.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.5.5.1 5.5.5.2 5.5.5.3

Innerer Aufbau und Zustand . . . . . . . . . . . Ausgef hrte Arbeiten zur Ert chtigung . . Zustand am 25. 3. 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . Statik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lahnbr cke Dutenhofen . . . . . . . . . . . . . . . berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geometrie und Ansicht . . . . . . . . . . . . . . . Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gr ndung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Widerlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pfeiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stirnringe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Instandsetzung von gerissenem Mauerwerk mit Spiralankern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Thomas Jahn, Leipzig und Heinz Meichsner, Altenbach

Einf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

6.4

Spiralanker als System und ihre Einsatzgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

6.5

Eigenschaften von Mauerwerksrissen und Auswirkungen auf die Instandsetzung . . . 192

4.3

Funktionsweise der Spiralanker und die Bedeutung des Verbundes zwischen Mauerwerk und Spiralankern . . . . . . . . . . Wirkprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verbund zwischen Spiralanker und Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pr fkçrper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2

Schlitze im Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abmessungen der Schlitze . . . . . . . . . . . . . Vertikale Schlitze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Horizontale Schlitze . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1 4.2

177 178 181 181 181 181 182 183 183 183 183 183 183

194 194 195 196 198 198 198 198 199

Bogenunterseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stirnmauern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Br ckenauff llung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Br ckenoberfl che und Fahrbahn . . . . . . . Ert chtigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Statik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Behandlung von Mauerwerk . . . . . . . . . . . Br ckenauff llung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abdichtung und Fahrbahn . . . . . . . . . . . . . Kolkschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

6.6 6.7

Eingangsgrçßen f r die Berechnung und Berechnungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . Formeln zur Berechnung der Einleitungsl nge les, der Stahlspannung sSpir,R, der rechnerischen Rissbreite wk und der Mauerwerksdehnung eM . . . . . . . . . . . Zahlenbeispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hinweise zur Absch tzung der Dehnl nge L des Mauerwerks . . . . . . . . . . . . . .

184 184 184 184 184 185 187 187 188 188 188

202

203 203 206

7 7.1 7.2 7.3

Materialeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . Spiralanker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ankermçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

207 207 208 208

8 8.1 8.2

209 209

8.3 8.4 8.5

Konstruieren mit Spiralankern . . . . . . . . . Mindestwanddicke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verlegerichtung der Spiralanker in Richtung der Zugkraft . . . . . . . . . . . . . . Spiralanker in einspringenden Ecken . . . . Einzel- oder Gruppenrisse . . . . . . . . . . . . . Ist eine Mindestbewehrung erforderlich? .

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

210 210 211 212

6 6.1 6.2 6.3

Bemessung der Spiralanker . . . . . . . . . . . . Ausgangsgrçßen und Ablauf . . . . . . . . . . . Schematisierte Bemessungslastf lle . . . . . Bemessungsansatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

III

Untersuchungen zur Erhçhung der Schubfestigkeit und der Erdbebensicherheit von Lehmmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Jçrg Braun, Dresden

Einf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

Die Zitadelle in Bam und das Erdbeben vom 26. Dezember 2003 . . . . . . . . . . . . . . 213

Erhçhung der Schubfestigkeit von Lehmmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Einf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Bruch- und Materialmodelle f r Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

3.1 3.2

199 199 200 200

5.5.5.4 5.5.5.5 5.5.5.6 5.5.5.7 5.5.6 5.5.7 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4

3.3 3.3.1

Faserarmierte Lehmsteine . . . . . . . . . . . . . Ermittlung geeigneter Naturfaserarten f r die Armierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.1 Herstellung faserarmierter Lehmpr fkçrper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.2 Versuchsdurchf hrung und Ergebnisauswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.3 Bestimmung der Eigenschaften der Naturfasern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

219 219 220 220 226

XII

Inhaltsverzeichnis

3.3.2

3.5 3.5.1

Anwendung faserarmierter Lehmsteine bei der Sanierung der historischen Zitadelle in Bam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verbesserung der Scher- und Haftzugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erhçhung der Scherfestigkeit . . . . . . . . . . Scherversuche mit variierten Lehmsteinoberfl chen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Scherversuche mit variierten Mçrtelzusammensetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . Erhçhung der Haftzugfestigkeit . . . . . . . . Versuchsdurchf hrung und Ergebnisauswertung Zugversuche mit variierten Lehmsteinoberfl chen . . . . . . . . . . . . . . . . Versuchsdurchf hrung und Ergebnisauswertung Zugversuche mit variierten Mçrtelzusammensetzungen . . . . . . . . . . . . Optimierung der Scher- und Haftzugfestigkeit auf Grundlage der Versuchsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bestimmung der Druckfestigkeit . . . . . . . Versuchsdurchf hrung . . . . . . . . . . . . . . . .

Bemessung

Analyse des Tragverhaltens von bauphysikalisch optimierten Anschlussdetails einschaliger Wandkonstruktionen – Entwicklung eines passivhaustauglichen monolithischen Ziegelsystems f r sterreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Wolfram J ger und Stephan Reichel, Dresden; Renate Hammer, Krems

Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

2 2.1 2.2

Konstruktive Erl uterungen . . . . . . . . . . . 262 Verwendete Materialien . . . . . . . . . . . . . . 262 System und Geometrie . . . . . . . . . . . . . . . 262

3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

Anschlussdetails . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Deckenanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stand der Technik und Optimierung . . . . Normative Festlegungen . . . . . . . . . . . . . . Nachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wand berstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stand der Technik und Optimierung . . . . Normative Festlegungen . . . . . . . . . . . . . . Konstruktion und Bemessung . . . . . . . . . . Ausf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

263 263 263 264 265 266 266 266 267 268

4 4.1 4.2 4.3 4.4

Numerische Untersuchungen . . . . . . . . . . Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lastannahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spannungs- und Schnittkraftermittlung . . Vorschlag zur Bestimmung des Abminderungsfaktors am Wandkopf . . . . . . . . . . Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorbereitung der experimentellen Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

268 269 270 271

3.4 3.4.1 3.4.1.1 3.4.1.2 3.4.2 3.4.2.1

3.4.2.2

3.4.3

4.5 4.6

3.5.2 3.6

Ergebnisauswertung Druckfestigkeit . . . . 240 bertragung der Versuchsergebnisse auf das Schubbruchmodell von Mann/M ller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

4.3.4 4.4

Untersuchungen zur Erdbebensicherheit von Lehmmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . Einf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erdbebenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zyklische Schubversuche an W nden aus Lehmmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . Versuchsdurchf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . Versuchsergebnisse Wand 1 – „traditionelles“ Lehmmauerwerk . . . . . . . Versuchsergebnisse Wand 2 – „optimiertes“ Lehmmauerwerk . . . . . . . . . Auswertung der Versuchsergebnisse . . . . Statische Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . .

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

230 231 231 232 235 236

236

4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3

237

238 240 240

5 5.1 5.2 5.3

243 243 244 244 244 246 247 248 251

5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3

Experimentelle Untersuchungen . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Materialversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Versuche am Wand-Decken-Knoten ohne Ber cksichtigung der Deckenverdrehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Versuche am Wand-Decken-Knoten mit Ber cksichtigung der Deckenverdrehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Versuchsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Versuchsdurchf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit . Vergleich mit einwirkenden Lasten . . . . . Versuche zum Wand berstand . . . . . . . . . Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

272 274

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

Fazit und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

277

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

5.4

280 280 280

282

285 285 285 286 287 289 291 292 292 293 293

Inhaltsverzeichnis

XIII

Bauphysik · Brandschutz

Elbphilharmonie Hamburg: Statisch-konstruktive und bauphysikalische Untersuchungen am Bestandsmauerwerk des Kaispeichers A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Toralf Burkert, Weimar und Rudolf Plagge, Dresden

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.2.1 2.3.2.2 2.3.2.3 2.3.2.4 2.3.2.5 2.3.3 2.3.3.1

Bauwerkserkundungen . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Bestandsaufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Schadensaufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 Materialuntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . 304 Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Ermittlung von Materialkennwerten . . . . . 305 Druckfestigkeit Ziegel . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Druckfestigkeit Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . 306 Frostwiderstand Vormauerziegel . . . . . . . . 307 Salzanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Stahlanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Druckfestigkeit und Rohdichte der Ziegelsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Frostwiderstand der Vormauerziegel . . . . 308 Druckfestigkeit von Mauer- und Verfugmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Salzanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Stahlanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 Schadens- und Bauzustandsanalyse der Mauerwerkskonstruktion . . . . . . . . . . . 310

2.3.3.2 2.3.3.3 2.3.3.4 2.3.3.5 2.4 3

3.1 3.2 3.2.1 3.2.1.1 3.2.1.2 3.2.2 3.2.2.1 3.2.2.2 3.2.2.3 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.5 3.5.1 3.5.2

Geplante Nutzung des Speichers, Bauablauf und sich daraus ergebende Problemstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Entkernung des Speichergeb udes und Anbindung der neuen Decken . . . . . . . . . . Zustimmungen im Einzelfall . . . . . . . . . . . Querkraftverankerung mittels Verbundd bel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beschreibung des Antragsgegenstandes . . Experimentelle Untersuchungen . . . . . . . . Ausf hrung des Verblendmauerwerks – Nachweis der Kopfverzahnung . . . . . . . . . Beschreibung des Antragsgegenstandes . . Nachweise der bestehenden Konstruktion (Kopfverzahnung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Experimentelle Untersuchungen . . . . . . . . Nachverd belung der zweischaligen Mauerwerksbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . Absch tzung der Verformungsbegrenzung des Abfangtr gers an der Ostfassade . . . . Berechnungsannahmen . . . . . . . . . . . . . . . Berechnungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . Schlussfolgerungen aus den Berechnungsergebnissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Umsetzung der Pr ventivmaßnahmen am Bau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verankerung der Ziegel-Vorhangschale im neu errichteten 7. OG . . . . . . . . . . . . . . Auflagerkonsole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verankerung der Vormauerschale . . . . . . .

3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.3.1 4.1.3.2 4.1.4

4.1.4.1 4.1.4.2 4.1.5 4.2

310 310 313

4.2.1 4.2.2

313 313 313 315 315

4.2.2.1 4.2.2.2 4.2.3 4.2.3.1 4.2.3.2

316 316

4.2.3.3 4.2.4

319 4.2.4.1 321 322 323

4.2.4.2

327 4.2.4.3 329 329 329 331

Fenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dehnfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lagerfugenbewehrung der Vormauerschale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Auflagerkonsole f r das Ziegelfertigteil der Attika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

333 334 334 336

Bauphysikalisches Konzept . . . . . . . . . . . . 337 Beurteilung des Bestandsmauerwerks . . . . 337 Feuchtezustand der Konstruktion . . . . . . . 338 Feuchtegehalt der Mauerwerksw nde . . . . 338 Adaptive hydrophobe Impr gnierung . . . . 338 Untersuchung von Bestandsziegeln des Kaispeichers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 Ergebnisse der Ziegeluntersuchungen . . . . 339 Beurteilung zur Wahl eines Innend mmsystems im Hinblick auf die Austrocknung des Mauerwerkes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Vergleichende Betrachtung zu unterschiedlichen Innend mmsystemen . . . . . . 341 Simulationsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Zusammenfassende Bemerkungen zu den bauphysikalischen Untersuchungen . . 342 Stochastische hygrothermische Simulation zur Absicherung der gew hlten Konstruktionsvariante . . . . . . . 342 Beschreibung der unterschiedlichen Varianten des Wandaufbaus . . . . . . . . . . . 343 Beschreibung der stochastischen Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Verwendete Zufallsvariablen . . . . . . . . . . . 344 Evaluationskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Hygrothermisches Verhalten der Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Hygrothermisches Modell zur Vorhersage von Schimmelwachstum . . . . . . . . . . . . . . 346 Hygrothermische Belastungskennzahlen . 347 Ergebnisse der stochastischen Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Sanierter Wandaufbau mit Calciumsilikat-Innend mmung . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Sanierter Wandaufbau mit Calciumsilikat-Innend mmung und adaptiver hydrophober Impr gnierung mit Funcosil Elbphilharmonie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 Vergleich der hygrothermischen Performance einer sanierten, innen ged mmten Wand mit Calciumsilikat ohne Schlagregenschutz und mit adaptiver hydrophober Impr gnierung (Funcosil Elbphilharmonie) . . . . . . . . . . . . 357

XIV

Inhaltsverzeichnis

4.2.5

Schlussfolgerungen aus den stochastischhygrothermischen Simulationsrechnungen 358

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

Feuchteschutz von Mauerwerk durch hygrothermische Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Hartwig M. K nzel, Holzkirchen

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

Auswirkungen von Feuchte in Baukonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Feuchtebedingte Erhçhung des Heizenergieverbrauchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Sch den durch physikalische Prozesse, z. B. Frost-Tau-Wechsel, Salzkristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Sch den durch chemische Reaktionen, z. B. Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Sch den in Form von mikrobiellem Wachstum auf Baustoffen . . . . . . . . . . . . . 366 Alterung oder Entfestigung durch Feuchtewechsel- (Quell- und Schwindvorg nge) sowie Temperaturwechselbeanspruchung 366

4.1 4.2 4.3

2.1 2.2

2.3 2.4 2.5

3 3.1 3.2 3.3

Instation re Feuchte- und Temperaturbeanspruchung von Außenw nden . . . . . . Schlagregen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tauwasser von außen . . . . . . . . . . . . . . . . Einbaufeuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

367 369 370 371

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

Bildnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 5

Grundlagen des instation ren W rmeund Feuchtetransports . . . . . . . . . . . . . . . . W rmespeicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . W rmeleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W rmetransport durch Enthalpiestrçme mit Phasen nderung . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtespeicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchtetransportph nomene . . . . . . . . . . . Gekoppelte Transportgleichungen . . . . . . Durchf hrung einer hygrothermischen Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anwendungs- und Validierungsbeispiel . .

372 372 373 375 375 376 381 381 382

5.1 5.2 5.3

Normen und Richtlinien zur rechnerischen Feuchteschutzbeurteilung . . . . . . . . . . . . . 385 Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser 385 Hygrothermische Simulation . . . . . . . . . . 387 Vergleich der Ergebnisse von GlaserBerechnung und hygrothermischer Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

III

Brandschutztechnische Beurteilung historischer Mauerwerkskonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 Gerd Geburtig, Weimar

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

2 2.1 2.2

Brand- und Bestandsschutz . . . . . . . . . . . . Auslegungen des Bestandsschutzes . . . . . Ganzheitliche brandschutztechnische Bestandsaufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rettungswege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Baulicher Bestand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Brandschutztechnische Anlagentechnik . . Betrieblich-organisatorische Regelungen .

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.5

Beurteilung bestehender Konstruktionen aus Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grunds tzliches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beurteilung historischer Konstruktionen anhand bauzeitlicher Regeln und Normen W nde, Pfeiler und St tzen . . . . . . . . . . . Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W nde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pfeiler und St tzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Decken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Treppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

393 393 394 394 394 395 395 395 395 395 398 398 398 400 403 403

3.6 3.7 4 4.1 4.2 4.3 4.4 5 5.1 5.2 5.3 6

Durchdringungen und ffnungsabschl sse in Mauerwerksw nden . . . . . . . . . . . . . . . 404 Gegenw rtige Nachweismçglichkeiten . . 404 Geeignete Nachr stungsmaßnahmen . . . . Rahmenbedingungen f r Nachr stungen . Verbesserungen durch Putzbeschichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellen des Raumabschlusses . . . . . . . Erforderliche Dokumentation von Nachr stungsmaßnahmen . . . . . . . . . Brandschutzkonzepte f r Bestandsgeb ude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einbeziehen der vorgenommenen Bestandsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Umgang mit Abweichungen und Erleichterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

405 405 405 406 408 408 408 409 409

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

Inhaltsverzeichnis

Tragwerksbemessung f r den Brandfall nach Eurocode 6 – Erl uterungen zum Nationalen Anhang zu DIN EN 1996-1-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 Christiane Hahn, Hamburg/Braunschweig

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Wesentliche Merkmale zum Brandverhalten von Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . 414

3.1 3.2 3.3 4

4.1 4.2 4.3 5

5.1

Brandpr fungen national nach DIN 4102-2 bzw. -3 sowie europ isch nach DIN EN 1365-1 bzw. DIN EN 1364-1 . . . 414 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 Nichttragende Mauerwerksw nde . . . . . . . 415 Tragende Mauerwerksw nde . . . . . . . . . . . 415 Gegen berstellung der nationalen und europ ischen Bemessungsgrundlagen im Brandfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DIN 4102-4 und DIN 4102-4/A1 sowie DIN 4102-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DIN EN 1996-1-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3

5.3.4

416

5.3.5

416 416 416

5.4 5.5

Tragwerksbemessung im Brandfall nach DIN EN 1996-1-2 in Verbindung mit dem Nationalen Anhang DIN EN 1996-1-2/NA 416 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

Bemessungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . Brandschutznachweise in Abh ngigkeit von der Steinart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ziegelmauerwerk nach DIN EN 771-1 in Verbindung mit DIN 20000-401 . . . . . . Kalksandsteinmauerwerk nach DIN EN 771-2 in Verbindung mit DIN 20000-402 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leichtbetonmauerwerk nach DIN EN 771-3 in Verbindung mit DIN 20000-403 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Porenbetonmauerwerk nach DIN EN 771-4 in Verbindung mit DIN 20000-404 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rechenverfahren – Ingenieurmethoden . . Konstruktionsdetails . . . . . . . . . . . . . . . . . .

418 421 421 421

426

434

440 444 444

Schlussfolgerungen, weiteres Vorgehen und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

Zukunftssicher bauen – Wie die Energiewende das Bauen ver ndert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447 Hans-Dieter Hegner, Berlin und Torsten Schoch, Kloster Lehnin

Politische Zielsetzungen, Rahmenbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

Neue Anforderungen an das energiesparende Bauen durch die EU-Richtlinie ber die Gesamtenergieeffizienz von Geb uden . . 448

Die EnEV 2012/2013, Fçrdermittel . . . . . 449

Forschungsinitiative Zukunft Bau . . . . . . . 449

Entwicklung der Effizienzhaus-Marke . . . 450

Effizienzhaus Plus mit Elektromobilit t des BMVBS in Berlin . . . . . . . . . . . . . . . . 452

Fçrderprogramm f r Effizienzh user Plus 455

bertragung des Standards Effizienzhaus Plus auf Massivbauten: M1-Haus der Firmen Xella und Elbehaus . . . . . . . . . 458

Optimierung im Detail: W rmebr cken . . 466

Welche TGA-Anlage passt zum Haus? . . 471

Wie nachhaltig ist ein massives Haus? . . . 473

Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

Normen · Zulassungen · Regelwerk

Geltende Technische Regeln f r den Mauerwerksbau (Deutsche, Europ ische und Internationale Normen) (Stand 30. 9. 2012) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 Immo Feine, Berlin

Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479

Erl uterungen zur Anwendung des Eurocodes 6: „Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten“ vor der Bekanntmachung als Technische Baubestimmung . 480 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

2.1

2.2 2.3 2.4 3

Tragwerksbemessung f r allgemeine Lastf lle (Kaltbemessung) . . . . . . . . . . . . . 480 Tragwerksbemessung f r den Brandfall . . 480 Endg ltige bauaufsichtliche Einf hrung des Eurocodes 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 Regelwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481

XVI

Inhaltsverzeichnis

Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen f r den Mauerwerksbau (Stand 31. 8. 2012) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 Wolfram J ger, Dresden und Roland Hirsch, Berlin

Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Mauersteine blichen Formates . . . . . . . . 1.1.1 Mauerziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Ziegel mit integrierter W rmed mmung . 1.1.3 Verf llziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4 Kalksandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5 Betonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5.1 Vollsteine und Vollblçcke . . . . . . . . . . . . 1.1.5.2 Hohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5.3 Hohlblocksteine mit integrierter W rmed mmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.6 Sonstige Mauersteine . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Mauersteine grçßeren Formates . . . . . . . . 1.2.1 Mauerziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Betonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Mauermçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Leichtmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Sonstige Mçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 496 496 496 506 507 508 509 509 514 515 515 516 516 516 517 517 517

2 2.1

Mauerwerk mit D nnbettmçrtel . . . . . . . . 517 Plansteine blichen Formates und daf r zugelassene D nnbettmçrtel . . . . . . . . . . . 517 2.1.1 Planziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 2.1.2 Planziegel mit integrierter W rmed mmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536 2.1.3 Planverf llziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544 2.1.4 Kalksand-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . 547 2.1.5 Porenbeton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . 550 2.1.6 Beton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblçcke . . . . . . 553 2.1.6.2 Planhohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter W rmed mmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565

2.4

Planelemente und daf r zugelassene D nnbettmçrtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Planziegel-Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . Kalksand-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . Porenbeton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . Beton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wandbauart aus Planelementen in drittel- oder halbgeschosshoher Ausf hrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Weitere D nnbettmçrtel . . . . . . . . . . . . . .

Mauerwerk mit Mittelbettmçrtel . . . . . . . 585

4 4.1 4.2 4.3

Vorgefertigte Wandtafeln . . . . . . . . . . . . . Geschosshohe Mauertafeln . . . . . . . . . . . . drittel- oder halbgeschosshohe Mauertafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verguss- und Verbundtafeln . . . . . . . . . . .

Geschosshohe Wandtafeln . . . . . . . . . . . . 590

Schalungsstein-Bauarten . . . . . . . . . . . . . . 591

Trockenmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592

Mauerwerk mit PU-Kleber . . . . . . . . . . . . 593

9 9.1 9.2 9.3

Bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . Bewehrung f r bewehrtes Mauerwerk . . . Hochlochziegel f r bewehrtes Mauerwerk St rze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

594 594 594 594

10 10.1 10.2

Erg nzungsbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mauerfuß-D mmelemente . . . . . . . . . . . . Anker zur Verbindung der Mauerwerksschalen von zweischaligen Außenw nden Sonstige Erg nzungselemente . . . . . . . . .

596 596

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3

10.3

573 573 574 580 581

583 584

587 587 589 590

596 598

Anhang Zulassungs bersicht . . . . . . . . . . 599

Forschung

bersicht ber abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau . . . . . . . . . 617 Anke Eis und Sebastian Ortlepp, Dresden

Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

1.2.3

Forschungsstellen (F). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2

Abgeschlossene Forschungsvorhaben . . . bersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kurzberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Risssicherheit von Außenputzen . . . . . . . . berpr fung der ansetzbaren Verbundspannungen f r die Verankerung der Bewehrungsst be in Mauerwerk nach DIN 1053-3 und DIN EN 1996-1-1 . . . . .

620

1.2.4

620 621 621

1.2.5

1.2.6 623

Anwendung der Kapazit tsspektrumMethode zum Nachweis von Mauerwerksbauten unter Erdbebenbelastung . . . Nachtr gliche Hohlraumd mmung des Außenmauerwerks – Anwendung und Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorschlag f r ein neues Verfahren zur Pr fung der Druckfestigkeit von bestehendem Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . Charakterisierung von Lehmmauerwerk unter statischer Druck- und Schubbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

625

626

629

Inhaltsverzeichnis

2 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4

2.2.5

Laufende Forschungsvorhaben . . . . . . . . . bersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kurzberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Standsicherheit horizontal belasteter Mauerwerkw nde unter geringer Auflast . Risssicherheit von nichttragenden Trennw nden aus Porenbeton . . . . . . . . . . SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau (Gesamtprojekt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau – Vegetationssubstrate aus rezyklierten Gesteinskçrnungen aus Mauerwerk (AiF-Nr.: 17319-N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau – Verwertungsoptionen f r rezyklierte Gesteinskçrnungen aus Mauerwerk in der Steine- und Erden-Industrie (AiF-Nr.: 17251-N) . . . . . . . . . . . . . . . . . .

633 633 634 634 634 635

636

SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau – Ganzheitliche Eignungsbewertung potenzieller Recyclingwege f r Mauerwerksrestmassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.7 SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau – Nachhaltigkeitsanalyse f r das Mauerwerksrecycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.8 Entwicklung eines Pr fverfahrens f r Huminstoffe – Teil 2 (AiF-Nr.: 17339-N) 2.2.9 Energetische und mechanische Optimierung des Anschlusses der Decke an monolithische Außenw nde aus Mauerwerk mit Passivhausstandard . . . . . 2. 2. 10 Leichtgranulate aus Mauerwerkbruch f r die Betonherstellung . . . . . . . . . . . . . . 2. 2. 11 Kalksandstein-Recycling-Material f r den Deponiebau – Methanox II (AiF) . . .

XVII

2.2.6

637

641 645

646 648 653

637

Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Biegezugfestigkeit von Mauerwerk . . . . . . . . 655 Ulf Schmidt, Neuwied und Wolfgang Brameshuber, Aachen

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655

Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einflussgrçßen und bisherige Berechnungsans tze . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einflussgrçßen und Tragverhalten . . . . . . Berechnungs- und Bemessungsans tze . . . Eigene Untersuchungen zum Biegetragverhalten parallel zu den Lagerfugen . Untersuchte Materialien und deren Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchte Materialien . . . . . . . . . . . . . . . Materialkennwerte der Mauersteine und Grçßeneffekt auf die Biegezugfestigkeit . Materialkennwerte des Verbundes unter Scherbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchungen an Mauerwerkw nden . . Experimentelle Untersuchungen . . . . . . . . Numerisches Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . Kalibrierung des Modells und weitere experimentelle Untersuchungsergebnisse . Durchf hrung von Parameterstudien und Herleitung von Berechnungsgleichungen .

2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.2 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 2.2.3

656 656 656 657 659 659 659 659 662 664 664 665 666 669

2.2.3.1 Steinversagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669 2.2.3.2 Fugenversagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674 2.2.3.3 Vergleich mit eigenen und fr heren Versuchsergebnissen . . . . . . . . . . . . . . . . . 677 3

Biegezugfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Einflussgrçßen und bisherige Berechnungsans tze . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Einflussgrçßen und Tragverhalten . . . . . . 3.1.2 Berechnungs- und Bemessungsans tze . . . 3.2 Eigene Untersuchungen zum Biegetragverhalten senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Untersuchte Materialien und deren Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1.1 Untersuchte Materialien . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1.2 Materialkennwerte der Verbundfugen und Grçßeneffekt auf die Biegezugfestigkeit . 3.2.2 Experimentelle Untersuchungen an Mauerwerkw nden . . . . . . . . . . . . . . . .

680 680 680 681

683 683 683 683 684

Zusammenfassung und Ausblick . . . . . . . . 686

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689

B Konstruktion · Bauausf hrung · Bauwerkserhaltung

137

Mauerwerksbr cken – Untersuchen und Ert chtigen Wilhelm Wilmers, Wetzlar mit Beitr gen von Ingo Schultz, Wetzlar zur Statik ausgef hrter Beispiele

Einleitung

Mauerwerksbr cken pr gen das Bild einer Stadt oder Landschaft. Sie sind Zeugen der Ingenieurs- und Handwerkskunst fr herer Generationen. Viele haben Jahrhunderte berdauert und kçnnen auch weitere Jahrhunderte bestehen, wenn sie angepasst ert chtigt und unterhalten werden. Was bedeutet „angepasst“ in diesem Falle? Die gew hlte Bauweise muss mit den physikalischen Eigenschaften des Mauerwerks und dem statischen System kompatibel sein und sie muss unserer Technik entsprechen, was die Arbeitsweise und das verwendete Material betrifft. Mit Ert chtigung ist gemeint, dass das Ergebnis der Arbeiten nicht nur der urspr ngliche Zustand sein soll, sondern dass die Br cke den heutigen Anforderungen an die Belastbarkeit gerecht werden muss (Lastklasse entsprechend der Bedeutung des Verkehrswegs). Grundlage einer Ert chtigung ist eine gr ndliche Untersuchung des Bestands und eventueller Sch den. Als Bestand wird die Geometrie und die Konstruktion sowie die materielle Zusammensetzung und der Zustand verstanden. Sch den kçnnen ußerlich erkennbar, aber auch im Inneren verschlossene Defizite sein. H ufig erschließen sich diese erst w hrend der Arbeiten zur Ert chtigung.

Im Folgenden werden Grunds tze diskutiert und bauteilbezogen Konstruktionsprinzipien der untersuchten Br cken dargestellt, Untersuchungsmethoden geschildert, typische Sch den an Beispielen erçrtert und anschließend die im Einzelfall gew hlte Ert chtigungsmethode gezeigt. Abschließend wird die Vorgehensweise bei der Ert chtigung von f nf Br cken erl utert und die dabei gewonnene Erfahrung dargestellt. F r die Bemessung wird auf die Abschnitte 5.2.9, 5.3.8, 5.4.5 und 5.5.7 von Dipl.-Ing. Ingo Schultz zur Statik von ausgef hrten Beispielen hingewiesen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass Gewçlbebr cken eine hohe Tragreserve haben. Br cken, die ber Jahrzehnte oder Jahrhunderte den Verkehr ohne Belastungssch den getragen haben, sind daf r ein Beweis (Abschn. 5.5.7). Ein besonders deutliches Beispiel daf r war eine Br cke, die von Lastwagen und Panzern schadlos befahren wurde, obwohl die Mçrtelfugen in der Gewçlbeunterseite bis zur halben Gewçlbehçhe leer waren. Nach verschiedenen Untersuchungen [1, 2] sind gravierende Sch den in den letzten Jahrzehnten nie am Tragsystem aufgetreten. Die vereinzelt aufgetretenen Sch den und Teilzerstçrungen von Bogenbr cken beruhten auf der Untersp lung von Fundamenten, sind also auf eine nicht ausreichende Kolksicherheit zur ckzuf hren. Das gilt auch f r die in [3] zitierten Einst rze der Westminister

Bild 1. Lahnbr cke Runkel (15. Jahrhundert)

Mauerwerk-Kalender 2013: Bauen im Bestand. Herausgegeben von Wolfram J ger 2013 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published 2013 by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.

138

B Konstruktion · Bauausf hrung · Bauwerkserhaltung

Bridge in Humberside County und Wilson Bridge in Tours (nach Recherche im Internet). Die Beispiele dieses Beitrags sind das Ergebnis der Besch ftigung der Baustoff- und Bodenpr fstelle Wetzlar der Hessischen Straßen- und Verkehrsverwaltung (heute Hessen Mobil – Straßen- und Verkehrsmanagement Wetzlar, Dezernat Straßenbautechnik, Erhaltungs- und Entsorgungsmanagement) mit der Untersuchung und technischen Beratung bei der Sanierung und Ert chtigung von ber 30 Steinbr cken in Mittelhessen. Die Bauzeit der Bauwerke reicht vom 13. bis ins 20. Jahrhundert. Das lteste Beispiel, die Elbbachbr cke Niederhadamar, ist vermutlich die lteste noch bestehende Br cke in Hessen und z hlt zu den ltesten erhaltenen Br cken in Deutschland berhaupt [4]. Wo nicht anders angegeben, sind alle Bilder und Skizzen vom Verfasser. Die Verçffentlichung des Bildes 59 wurde von der Verlagsgruppe Lahn-Dill in Wetzlar genehmigt, die der Bilder 46, 52, 53, 65, 68, 69 bis 71, 77, 78 und 79 vom Ingenieurb ro Ingo Schultz, Wetzlar. Die Verçffentlichung ist nur mçglich durch die freundliche Genehmigung durch die Leitung von Hessen Mobil – Straßen- und Verkehrsmanagement. Die Wiedergabe von Unterlagen und die Beschreibung der Ert chtigung der Dillbr cke Aßlar – Klein-Altenst dten erfolgt mit Zustimmung der Stadt Aßlar, die der Lahnbr cke Dutenhofen mit Genehmigung durch die Stadt Wetzlar.

Vorgehen bei der Br ckenpr fung

2.1

Grundlagen

Grundlage aller Untersuchungen ist die Erfassung der Geometrie des Bauwerks und, so weit wie mçglich, seiner bautechnischen Vorgeschichte. Die Skizzen im Bauwerksbuch sind eine erste Orientierung. F r eine umfangreiche Untersuchung und Sanierungsplanung reichen diese meist nicht aus und sollten durch Pl ne in kleinen Maßst ben (1 : 100 / 1 : 50) erg nzt werden. Besonders gut gelang dies mit terrestrischer Photogrammetrie. Damit sind auch Ansichtspl ne mit Darstellung des Mauerwerkgef ges bis zu einzelnen Steinen herzustellen. In den meisten F llen wurden die Bauwerke tachymetrisch aufgenommen. Immer wurden Fotografien zur Unterst tzung und zur Dokumentation herangezogen. F r die einfache Erstellung eines Ansichtsplanes kann ein gutes Foto, zur Vermeidung von Verzerrungen mit horizontalem Blick aufgenommen und zur maßst blichen Darstellung auf dem Objekt mit Messmarkierungen versehen, genutzt werden. Heute stehen Laserscanverfahren f r die Planherstellung zur Verf gung [5]. Sch den wurden in Fotos oder Ansichtspl ne einkartiert. Die Lage von Bohrungen und sonstigen Aufschl ssen wurde nach Koordinaten eingemessen und in die Pl ne bertragen. Die Schichtenbeschreibungen der Bohrungen wurden in die Bauwerksschnitte eingezeichnet.

Die Geschichte des Bauwerks kann wichtige Informationen bieten. Die Kenntnis, welche Bauteile z. B. durch Sprengung bei Kriegsende oder durch Bomben zerstçrt bzw. besch digt wurden, lenkt die Aufmerksamkeit auf Unterschiede in der Konstruktion innerhalb einer Br cke (Abschn. 5.3). Pl ne von Aus- oder berbauten in den letzten Jahrzehnten sind ebenso wichtig. Dazu gehçren auch Informationen ber verwendete Baustoffe und Konstruktionen, z. B. ber ausgef hrte Abdichtungen. Diese sollten aus dem Br ckenbuch hervorgehen. Der innere Aufbau, die Struktur und der Zustand wurden mit Kernbohrungen erkundet. Die Druckfestigkeit von Gestein und Mçrtel wurde durch Messungen mit dem R ckprallhammer nach Schmidt am Bauwerk und am Bohrkern abgesch tzt. An daf r geeigneten Bohrkernen sowie an Mauerwerksprismen vom Abbruch einer Br cke wurden Druckfestigkeit und Elastizit tsmodul von Mçrtel und Steinen im Labor bestimmt. 2.1.1

Visuelle Bemusterung

Die Br ckenpr fung am Objekt beginnt mit einer bersichtsbemusterung die mindestens folgende Punkte erfassen muss: – Geometrie des Bauwerks einschließlich Br stung/ Gel nder, – Zahl der Bçgen, – Form der Bçgen (Halbkreis, Kreissegment, Korbbogen), – Art von Widerlagern und St tzen, – Art des Mauerwerks, – sp tere Erg nzungen: z. B. Ein- oder berbauten aus Beton, – berbaubreite und Fahrbahnbreite, – Gehwege, – Befestigung/Belag von Fahrbahn und Gehwegen, – bergang in den anschließenden Straßenkçrper (Damm und Fahrbahn), – Abdichtung der Fugen in der Fahrbahn zwischen berbau und anschließender Straße. Bei der Beschreibung der Br cken wurde immer der Blick in Fließrichtung gew hlt (linkes Widerlager / linker Pfeiler), auch wo Pl ne das Bauwerk mit Blick gegen die Fließrichtung wiedergeben. 2.1.2

Bohrprogramm

Das Bohrprogramm f r eine Br cke muss den Aufbau strukturell und stofflich erkennen lassen. Folgendes System hat sich bei den Untersuchungen bew hrt, ließ sich aus unterschiedlichen Gr nden aber nicht berall vollst ndig realisieren: – eine Vertikalbohrung in jedem Widerlager und jeder St tze bis 2 m unter Fundamentunterkante; – eine Vertikalbohrung in jedem Bogenscheitel; – je eine Vertikalbohrung im 1/3-Punkt vor den Widerlagern, um festzustellen, ob die Bçgen zum K mpfer hin dicker werden; – je eine Horizontalbohrung durch jeden Pfeiler;

I Mauerwerksbr cken – Untersuchen und Ert chtigen

Bild 2. Untersuchungsprogramm

– je zwei hçhenversetzte Horizontalbohrungen durch jedes Widerlager, die zeigen, ob das Widerlager nach hinten senkrecht abgeschlossen ist oder ob es sich nach unten verbreitert, was besonders bei Gr ndungen auf weniger tragf higem Untergrund vorkommt; – je eine Sch rfe neben den Fundamenten, um die Gr ndungsohle zu sehen; – Baugrundaufschlussbohrungen neben der Br cke, die den Untergrund so tief erkennen lassen, wie f r die Gr ndungsbeurteilung nçtig, wenn die Bohrungen durch Widerlager und Pfeiler daf r nicht ausreichen. Vertikale Kernbohrungen f r die Mauerwerkserkundung wurden grunds tzlich mit Sp lbohrungen im Dop-

pelkernrohrverfahren mit Diamantkronen ausgef hrt. Je grçßer der Durchmesser, umso besser das Ergebnis. Gefordert wurde ein Mindestkerndurchmesser von 100 mm, was nicht immer erreicht worden ist. Dabei musste aber auch auf das Verh ltnis von der Breite der Kronenlippe zum Innendurchmesser der Krone geachtet werden. Je dicker die Lippe, umso grçßer die Beanspruchung des Mauerwerks und des Bohrkerns, was die Qualit t des Bohrergebnisses stark beeintr chtigen kann. Gute Ergebnisse sind mit der Craelius-Garnitur 116 D und grçßer gemacht worden. Die K-Garnituren haben eine zu dicke Kronenlippe. Beim horizontalen Bohren braucht man keine Kernfangeinrichtung. Hier brachten Einfachkernrohre mit d nner Lippe (ca. 5 mm) mit einem Kerndurchmesser von 150 mm, wie sie auch f r Straßendeckenbohrungen blich sind, die besten Ergebnisse. Bei einem besonders lockeren Mauerwerk konnten aber erst mit einem Durchmesser von 200 mm aussagekr ftige Bohrkerne erzielt werden. Vertikale Bohrungen f r die Verpressung sollten nach Auff llung der Br cke mit Leichtbeton, aber vor Auflegen einer Abdichtung und einer Betonplatte, durch die Auff llung hindurch bis auf die Gr ndungssohle, ebenfalls mit Doppelkernrohren, ausgef hrt werden. Hierf r ist die Craelius-T-Garnitur mit Anfangsdurchmesser 86 mm und eventuelles Absetzen auf 76 mm (T 86 bzw. T 76 nach DIN EN ISO 22475-1 [6]) g nstig. Soll auch von Pfeilerkçpfen aus mit einem kleinen Ger t gebohrt werden, ist die Garnitur T 76 zu empfehlen. Doppelkernrohrbohrungen schonen das Mauerwerk mehr als Einfachkernrohrbohrungen und lassen den Bohrkern leichter gewinnen. Außerdem wird der Bohrkern weniger beansprucht, das Bohrergebnis ist also besser. Im Doppelkernrohr wird der Bohrkern in das feststehende Innenrohr (das sich nicht mitdreht) geschoben und ist dann vor dem Sp lwasser und der mechanischen Beanspruchung durch das sich drehende Außenrohr gesch tzt. Im Einfachkernrohr wird dagegen der Bohrkern voll umsp lt und von den Drehungen des Außenrohrs beansprucht. Kernbohrungen haben gegen ber Vollbohrungen im Drehschlagbohrverfahren den Vorteil, dass sie das Mauerwerk insgesamt bedeutend weniger beanspruchen. Die Sp lung mit Wasser macht zudem die Kl fte im Mauerwerk frei. Bei Luftsp lung, wie sie beim Drehschlagbohren blich ist, wird Bohrklein in die offenen Fugen geblasen und diese abgedichtet, wonach eine Injektion nicht mehr mçglich ist. Daher wurden Bohrverfahren mit Luftsp lung f r die Mauerwerksverpressung nach ersten Negativerfahrungen ausgeschlossen. 2.1.3

Bild 3. Skizze: Doppel- und Einfachkernrohr

139

Bohrlochspiegel

In Bohrlçchern wurde das aufgeschlossene Mauerwerk nach Mçglichkeit mit Bohrlochspiegeln oder mit entsprechenden Endoskopen direkt untersucht. Bei tieferen Bohrungen kann es interessant sein, die Bohrlochfernsehsonde einzusetzen, was bei unseren Untersuchungen

140

B Konstruktion · Bauausf hrung · Bauwerkserhaltung

nicht genutzt worden ist. Bei kurzen Bohrungen gen gten das Ausleuchten mit einer Lampe und die fotografische Aufnahme mit einem Makroobjektiv, besonders g nstig war dies bei der Beurteilung von Horizontalbohrungen. 2.1.4

Verf llen der Bohrlçcher

Die Bohrlçcher der Erkundungsbohrungen im Mauerwerk und im Untergrund bilden eine Schw chung. Sie m ssen kraftschl ssig verf llt werden. Daf r wurden gießf hige zementgebundene Vergussmçrtel verwendet. Das Einbringen erfolgte durch eine bis auf die Bohrlochsohle aufgestellte Verrohrung, die mit dem Mçrtel gef llt wurde. Beim langsamen Ziehen der Verrohrung und gleichzeitigen Nachf llen des Mçrtels tritt dann wie beim Kontraktorverfahren der Mçrtel unten aus und verdr ngt das Wasser. Wenn die chemische Analyse des im Bauwerk enthaltenen Mçrtels die Anwesenheit von wasserlçslichen Sulfatverbindungen nachgewiesen hat, wurde ein entsprechender Spezialzement verwendet. 2.2

Untersuchung am Bohrkern

Die Bohrkerne wurden visuell beschrieben: Mauerwerksgef ge, Form und Grçße der Mauerwerksteine, Gesteinsart und Verwitterungszustand, Fugenart, Abstand von Mçrtelfugen, Zusammensetzung des Mçrtels, Festigkeit und Erhaltungszustand des Mçrtels, F llung der Fugen, Art und Festigkeit des Mauerwerkverbandes. F r die Absch tzung der Festigkeit wurde ein R ckprallhammer nach Schmidt verwendet [7]. F r Bohrkerne hat sich f r Festigkeiten ber ca. 10 N/mm± der leichtere L-Hammer bew hrt, f r geringere Festigkeiten, z. B. bei Mçrteluntersuchungen, wurden die Pendelh mmer verwendet. Unter g nstigen Bedingungen konnten aus Bohrkernen Probekçrper f r die Druckfestigkeits- und E-Modulbestimmung gewonnen und untersucht werden. Der Chemismus des Bindemittels im Mçrtel wurde immer untersucht, vor allem auf einen lçslichen Sulfatgehalt. 2.3

Zerstçrungsfreie Pr fverfahren

Folgende Verfahren standen zur Verf gung: – Lupe mit Rissbreitenmessskala oder Rissbreitenvergleichsmessstreifen, – R ckprallhammer nach Schmidt [7]: L-Hammer f r Mauerwerkssteine und Mçrtel hçherer Festigkeit und Pendelhammer f r Mçrtel geringerer Festigkeit (Modell P oder PM). Messeinrichtung f r Bewegungs- und Temperaturmessungen: – fest eingebaute Thermometer (elektrische Widerstandsmessf hler), – Dehnungsmessstreifen auf Bewehrung und im Beton,

– Messpunkte f r Setzdehnungsmesser zur Messung von Ver nderungen mit der Zeit, – induktive Weggeber zur Messung von Verformungen oder Fugenbewegungen unter Temperatur oder Verkehr. Inzwischen sind mehrere geophysikalische Verfahren f r die zerstçrungsfreie Untersuchung von Mauerwerk weiterentwickelt worden [8]. 2.4

Untersuchung von Druckfestigkeit und Elastizit tsmodul

2.4.1

Untersuchungsmethode

Die Untersuchungen der Baustoff- und Bodenpr fstelle Wetzlar der hessischen Straßen- und Verkehrsverwaltung (heute Hessen Mobil – Straßen- und Verkehrsmanagement Wetzlar, Dezernat Straßenbautechnik. Erhaltungs- und Entsorgungsmanagement) wurden in den Jahren zwischen 1982 und 1995 an verschiedenen Gewçlbebr cken in Mittelhessen durchgef hrt. Es wurden die Betonpr fnormen DIN 1048-1 [9] und DIN 1048-3 [10] sinngem ß zugrunde gelegt. Druckfestigkeit und Elastizit tsmodul von Mauerwerk sind wichtige Ausgangswerte f r die Absch tzung von Sicherheit und Tragf higkeit von Gewçlbebr cken mit statischen Berechnungsverfahren. Ihre Bestimmung ist aus verschiedenen Gr nden schwierig. Einmal ist es kaum mçglich, Bohrkerne aus einem Gewçlbe in Druckrichtung zu gewinnen. Man ist auf Bohrkerne angewiesen, die vertikal oder horizontal aus Widerlagern oder St tzen entnommen worden sind, um wenigstens die Eigenschaften des Mçrtels und des verwendeten Gesteins f r sich zu bestimmen. Aber beim Abriss einer Bogenbr cke konnten geschlossene Mauerwerksblçcke aus einem Bogen gewonnen werden und standen dann f r die Untersuchung zur Verf gung. Aus Bohrkernen m ssen f r die Untersuchung Zylinder oder Prismen ges gt werden. Normgem ß sollte eine Zylinderprobe die Schlankheit 2 £ h/d £ 4 haben. Wegen der extremen Heterogenit t der Verteilung von Steinen, Zuschlagstoffen und Mçrtel im Bohrkern ist es selten mçglich, Probekçrper herzustellen, die deutlich hçher sind als ihr Probendurchmesser. Die weitere Vorstellung, dass der Grçßtkorndurchmesser ca. 20 % des Probendurchmessers nicht berschreiten soll, ist in den meisten F llen illusorisch. Bei der Druckpr fung musste sehr darauf geachtet werden, ob das Druckbild dem eines quasihomogenen Kçrpers entsprach, die Bruchfl chen also durch Mçrtel und Zuschlagstoffe verliefen, folglich einen Wert f r das Mauerwerk lieferten, oder ob der Bruch nur im Mçrtel auftrat. Wenn die Probe auf Grenzfl chen zwischen Mçrtel und Stein abgeschert ist, wurden die dabei gewonnenen Werte ausgeschieden. Wo in einem Bohrkern dickere Mçrtelpartien ohne Steine vorlagen, wurden aus dem Mçrtel Prismen oder auch Platten ges gt und dann f r sich gepr ft. Nur sehr selten standen Bohrkerne zur Verf gung, die eine Mauerwerksfuge l ngs erfassten. Diese wurden mit

I Mauerwerksbr cken – Untersuchen und Ert chtigen

141

der Versuchsanordnung des Spaltzugversuchs mit Druckrichtung normal zur Fuge gepr ft und zun chst damit ein Verformungsmodul und dann die Spaltzugfestigkeit bestimmt. An zwei Br cken wurde eine grçßere Anzahl von Bohrkernen aus der Auff llung mit Leichtbeton und mit Normalbeton gewonnen, an denen ebenfalls Druckfestigkeit und Elastizit tsmodul, vereinzelt auch die Spaltzugfestigkeit, bestimmt worden ist. 2.4.2

Untersuchungsergebnisse

Die gemessenen Werte f r Druckfestigkeit und Elastizit tsmodul schwanken stark. Das liegt einerseits an der G te des jeweiligen Mçrtels, andererseits an dem Anteil des Mçrtels am Bruchbild. An den Großprismen aus dem Br ckenabriss und Bohrkernen der Br cke stellt sich folgende Relation dar: – Druckfestigkeit an Mçrtel- und Mauerwerksprobe aus Bohrkernen 13,4 N/mm± im Mittel aus 44 Proben. – Druckfestigkeit an Großprismen 29,0 N/mm± im Mittel aus 4 Proben. – Der Mçrtelanteil quer zur Druckrichtung lag in den Prismen bei ca. 20 % bis ca. 40 %. – Die Druckfestigkeit des Sandsteins im Mittel aus 18 Proben betrug 72,2 N/mm±. – Der Elastizit tsmodul der Blçcke lag im Mittel aus 4 Proben bei 10200 N/mm±. – Der Elastizit tsmodul von Bohrkernproben mit hohem Mçrtelanteil wurde zwischen 360 N/mm± und 2900 N/mm± bestimmt, bei einer mittleren Druckfestigkeit von 8,5 N/mm±. Das Ergebnis kann man als Hinweis ansehen, dass die berlegung, die Druckfestigkeit von Mauerwerk h nge von dem Mengen- und Festigkeitsverh ltnis von Mçrtel zu Stein ab, gerechtfertigt ist. Im Gewçlbe dieser Br cke sind berwiegend unregelm ßig begrenzte St cke eines gebankten, kieselig gebundenen Grauwackensandsteins verbaut worden, mit der Bankfl che quer zur Druckrichtung, dessen Druckfestigkeit im Mittel bei 72,2 N/mm± gemessen worden ist. F r die Sanierung wichtig ist das Verh ltnis des physikalischen Verhaltens von Mauerwerk gegen ber Beton. Zur Auff llung der Br cken zwischen Bogenr cken und Stirnmauern wurde bei den allerersten Sanierungen Magerbeton, sp ter dann Leichtbeton aus Leichtstoffzuschl gen verwendet. Bei zwei Br cken wurden Bçgen aus bewehrtem Normalbeton, in einer anderen Br cke aber aus bewehrtem Leichtbeton, eingebaut. Im Bereich von Dehnungsfugen der Normalbetonbçgen wurden teilweise Risse in das angrenzende Mauerwerk eingepr gt (Abschn. 5.1 und 5.2). Der Vergleich der gemessenen Werte von Druckfestigkeit und Elastizit tsmodul an Mauerwerk mit charakteristischen Werten von Normal- und Leichtbeton brachte folgendes Ergebnis (Bild 4): Dargestellt sind die sich aus den Richtwerten der DIN 1045-1 [11] ergebenden Kurven f r das Verh ltnis von Druckfestigkeit zu Elastizit tsmodul f r Leicht- und Normalbe-

Bild 4. Materialkennwerte

ton und gemessene Werte aus Proben von Mauerwerk mehrerer Br cken sowie f r Leicht- und Normalbeton von zwei Br cken. In Bild 4 ist zu sehen, dass der Elastizit tsmodul von Leichtbeton nahe an dem von Mauerwerksproben liegt. Man kann also davon ausgehen, dass die Vertr glichkeit einer Leichtbetonauff llung mit dem Mauerwerk hoch ist, w hrend bei dem starken Sprung zum Normalbeton eher Schwierigkeiten zu erwarten sind. Auch beim Thermischen Ausdehnungskoeffizient ist Leichtbeton nahe am Mçrtel und am Naturstein, wie aus Tabelle 1 hervorgeht.

Tabelle 1. Kennwerte [12] Probe

Trockenrohdichte (g/cm )

Druckfestigkeit (N/mm±)

Linearer W rmeausdehnungskoeffizient (aT,L 10–6/K)

Beton

2,341

13,0

Leichtbeton (Leichtzuschl ge)

1,877

7,3

Buntsandstein

2,128

6,8

Basaltlava

2,341

4,7

Schalstein (Tuff)

2,693

3,8

Massenkalk

2,696

124

2,3

142

B Konstruktion · Bauausf hrung · Bauwerkserhaltung

Mauerwerk und seine Ert chtigung

3.1

Grunds tzliches

Das Besondere am Mauerwerk ist das Gef ge aus Steinen hoher Festigkeit, verbunden mit einem Mçrtel, der demgegen ber eine geringe Festigkeit hat. Spannungen durch Temperatur nderungen gleichen sich innerhalb dieses Gef ges aus. Nur Spannungskonzentrationen, z. B. beim Aneinanderstoßen unterschiedlich breiter Teile (Fl gel an Widerlager), unterschiedlich steifer Teile (Stirnring und Stirnmauer gegen ber dem Bogen) oder durch Betonan- und -einbauten aufgepr gte Spannungen, kçnnen eventuell nicht ausgeglichen werden und f hren dann zu Rissen. Das muss bei der Anpassung einer Br cke an die heutigen Erfordernisse ber cksichtigt werden. 3.2

Reinigen des Mauerwerks

Die Reinigung einer Mauerwerksoberfl che sollte so schonend wie mçglich erfolgen. Lockere Fugenf llungen wurden mit dem Hammer oder Kratzeisen von Hand, manchmal unterst tzt durch leichte Presslufth mmer und Pressluftlanzen, entfernt. F r die Reinigung der Steinoberfl che haben sich Wasserstrahlger te mit einem Wasserdruck bis 120 bar bew hrt. Bei hartn ckigen Moos- oder Algenbel gen kçnnen entsprechende chemische Mittel eingesetzt werden, sofern sie umweltvertr glich und biologisch abbaubar sind. Das Reinigen mit Sandstrahlen, Wassersandstrahlen oder anderen Verfahren, bei denen Partikel eingesetzt werden, sollte grunds tzlich nicht angewendet werden, weil dadurch die Gesteinsoberfl che ver ndert wird: Es entstehen feine oder grobe Rauigkeiten, Kanten und andere Strukturen werden gerundet bzw. abgeschliffen und eine nat rliche unsch dliche Oberfl chenpatina wird entfernt. Schwarze Basalte werden grau. 3.3

Steinersatz

Fehlstellen im Mauerwerk durch fehlende oder verwitterte Steine wurden mçglichst durch einen Naturstein gleicher Art ausgeglichen. In den F llen, wo die urspr nglichen Steinbr che nicht mehr zur Verf gung standen, wurden zu dem Mauerwerk passende andere Gesteine eingesetzt. Steinersatzsysteme waren teilweise bei lteren Sanierungen verwendet worden. Daraus ergab sich folgende Feststellung: Steinersatzsysteme m ssen sehr sorgf ltig an die vorhandenen Steine angepasst werden. Sie sollten nicht h rter/sprçder sein als der nat rliche Stein und die Farbgebung sollte durch nat rliche Pigmente, z. B. Steinmehl gegeben werden. K nstliche Pigmente kçnnen mit der Zeit ihre Farbe ndern und dann das Bild verf lschen. Auch kann die Verwitterung von Steinersatz anders verlaufen als die des Natursteins, was dann die Ansicht beeintr chtigen kann. Dichte Steinersatzsysteme kçnnen die Oberfl che abdichten und da-

mit den nat rlichen Austausch von Feuchtigkeit aus dem Mauerwerk behindern, wodurch ein Fortschreiten der Verwitterung mçglich wird. Wir haben uns daher auf die Verwendung von Natursteinen beschr nkt. 3.4

Steinfestiger und Hydrophobierung

3.4.1

Steinfestiger

3.4.1.1 Grundlagen Steinfestiger auf der Basis von Kiesels ureester kçnnen die Festigkeit von verwitterten Gesteinen und Mçrtel wieder erhçhen, wenn sie in das Porengef ge tief eindringen. Im Grunde wird dadurch eine Verkieselung bewirkt. Zur Anwendung muss das Gestein gut durchgetrocknet sein. Das Ziel ist, eine gleichm ßige Festigkeit im gesamten Querschnitt des Steins, ohne Festigkeitsspr nge, zu erreichen. Es muss verhindert werden, dass sich eine harte Schale bildet, die dann abplatzen kann. Steinfestiger sollten daher nur nach gr ndlichen Voruntersuchungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann dazu eine Bohrkernprobe auf einen getr nkten Filz aufgestellt und das kapillare Saugvermçgen visuell gepr ft werden. Nach mehrmaliger Tr nkung in dieser Weise kann der Festigkeitsverlauf an der Außenseite durch eine Ritzpr fung, besser aber im Zentrum der Probe durch eine Bohrung, bei der der Bohrwiderstand gemessen wird, gepr ft werden. Alternativ kann die Probe in Scheiben geschnitten und ber die Bestimmung der Festigkeit dieser Scheiben ein Festigkeitsprofil erstellt werden. Auch Ultraschallmessungen quer zur Kernachse kçnnen Hinweise auf den Festigkeitsverlauf geben. 3.4.1.2 Anwendung Gute Erfahrungen wurden besonders in folgenden F llen gemacht: – In der Elbbachbr cke Niederhadamar (Abschn. 5.1) waren die Steine des lteren Bogens, ein geschieferter Schalstein und der Mçrtel in nahezu voller Bogendicke m rbe aufgewittert. Dort wurde der Steinfestiger mit Gießkannen von oben auf den Bogen aufgestreut, bis er unten durchtropfte. Erg nzend wurde Steinfestiger mit Handspritzen auf die Unterseite aufgetragen. Die Tr nkung wurde mehrfach wiederholt, bis Steine und Mçrtel nichts mehr aufgenommen haben und hart geworden sind. – Bei der Lahnbr cke Runkel (Abschn. 5.2) aus dem 15. Jahrhundert wurden die Unterbçgen in mehreren berg ngen spritzgetr nkt. – Bei einer Br cke aus dem 19. Jahrhundert waren Konsolen aus Sandstein tiefgr ndig verwittert. Sie wurden in Wannen ber mehrere Tage tauchgetr nkt. Die Behandlung zur Tr nkung muss mehrmals erfolgen, wobei eine Behandlung aus mehreren Zyklen besteht: Durch Spritzger te wird die Festigerlçsung auf die Mauerwerksoberfl che so aufgetragen, nicht aufgespr ht, sondern geflutet, dass diese voll benetzt wird. Der Vorgang wird vor dem Abtrocknen so lange wiederholt, bis

I Mauerwerksbr cken – Untersuchen und Ert chtigen

das Mauerwerk nichts mehr aufnimmt. Dann werden die Festigerreste mit Alkohol von der Oberfl che abgewaschen, um zu verhindern, dass eine Haut entsteht, die die Oberfl che abschließt. Nach dem vollst ndigen Abtrocknen, d. h. nach mehreren Tagen, kann der Vorgang wiederholt werden und das so oft, bis das Mauerwerk nichts mehr aufnimmt. Da die Festigerlçsung einen hohen Anteil an Lçsemittel hat, verbleiben nach dessen Verdunstung entsprechende Porenr ume im Mauerwerk. Dieses bleibt also diffusionsoffen [13, 14]. 3.4.2

Hydrophobierung

Eine Hydrophobierung kann sinnvoll sein, um die Oberfl che gegen Regen zu sch tzen. Die Oberfl che muss beim Aufbringen trocken sein, damit das Hydrophobierungsmittel eindringen kann. Die Hydrophobierung verwittert und muss nach ca. 5 bis 7 Jahren erneuert werden. Hydrophobierungen sollen aber erst aufgebracht werden, wenn alle anderen Arbeiten, Maurerarbeiten, Fugenf llung und eventuelle Steinfestigung abgeschlossen sind, da eine Hydrophobierung die Benetzbarkeit der Oberfl che nicht nur f r Wasser, sondern auch f r einen Mçrtel herabsetzt. Es gilt folgender Grundsatz: Ausf hrung der Steinfestigung nach Reinigung des Mauerwerks – aber vor dem Verfugen, die Ausf hrung der Hydrophobierung nach dem Verfugen – aber beides bei gut abgetrocknetem Mauerwerk. Bei einer Hydrophobierung ist sehr darauf zu achten, dass diese die Feuchtediffusion aus dem Mauerwerk nach außen nicht verhindert.

143

puzzolane Wirkung eine relativ hohe Festigkeit und Best ndigkeit verleihen. Versuche an solchen Mçrteln der Lahnbr cke Runkel aus dem 15. Jahrhundert haben Festigkeiten zwischen 2 und 7 N/mm± ergeben. Immer haben die Mçrtel eine wesentlich geringere Festigkeit als das vermauerte Gestein. Beim Bau der Lahnbr cke Weilburg (Abschnitt 5.3) aus dem 18. Jahrhundert wurde nach den Bauunterlagen dem Bindemittel Kalk noch Trassmehl aus der Eifel zugegeben [15]. Die Mçrtelproben haben Festigkeiten von 7 N/mm± im Mittel aus 10 Proben erreicht. Mçrtel f r den Neuaufbau bzw. die Fugenf llung m ssen sich chemisch mit dem vorhandenen Mçrtel vertragen. Bei lçslichem Sulfatgehalt muss ein angepasstes Bindemittel, also reiner Kalk oder ein kalziumaluminathydratfreier Zement verwendet werden. Der Mçrtel muss aber auch physikalisch vertr glich sein. Er darf nicht wesentlich h rter und sprçder sein als das Gestein und der tiefer liegende Mçrtel, weil es sonst zu Abplatzungen aus den Fugen und auch an Gesteinsecken im Fugenbereich kommen kann bzw. die Fugenf llung sich nach begrenzter Zeit wieder lçst. Als Bindemittel haben sich z. B. Trasskalke oder Trasszemente bew hrt. Es gibt speziell auf sulfathaltige Bindemittel im Mauerwerksmçrtel abgestimmte Bindemittel, Fertigmçrtel und Verpresssuspensionen [16]. 3.5.2

Ausf hrung

In den historischen Mçrteln wurde bis zum Ende des 19. Jahrhunderts als Bindemittel Kalk verwendet. Die Zuschlagstoffe sind Sande bis Feinkiese aus der Gegend des Bauwerks. In der Bergbau- und H ttenregion des Lahn-Dillgebietes sind auch Schlackensande verwendet worden, die dem Mçrtel durch die latenthydraulische,

Beste Ergebnisse wurden mit Fertigmçrteln gemacht, die speziell f r das Mauern oder Verfugen von Naturstein geliefert werden. Ihr Vorteil ist die gute Kornabstufung der Zuschl ge, dadurch eine gute Verarbeitbarkeit und das Erzielen einer wasserdichten Fuge. Die Fuge sollte „steinsichtig“ so gef llt werden, dass einerseits die Steine in der Ansicht nicht berdeckt werden, andererseits auf der unteren Fugenflanke kein Wasser stehen bleibt, das dann auf der Grenze Mçrtel/ Stein eindringen kçnnte. Der Mçrtel kann mit einer Mçrtelpumpe ber eine Rohrt lle in die Fuge eingebracht und dann mit dem

Bild 5. Fugenf llung steinsichtig

Bild 6. Fugenf llung mit der Fugenkelle

3.5

Fugenmçrtel

3.5.1

Grundlagen

144

B Konstruktion · Bauausf hrung · Bauwerkserhaltung

Fugeisen von Hand eingedr ckt, gegl ttet und anschließend mit einem nassen Schwamm oder Pinsel abgezogen werden. Insbesondere bei heißen Außentemperaturen muss die Oberfl che bis zum vollen Abbinden des Mçrtels feuchtgehalten werden.

Ein F llen von Fugen mit Spritzmçrtel ist prinzipiell mçglich, hat aber nicht immer gute Ergebnisse gebracht. Das grçßte Problem ist die anschließende Reinigung des berspritzten Mauerwerks, die blicherweise mit Sandstrahlen oder Wassersandstrahlen erfolgt. Dabei wird die Oberfl che der Steine stark ver ndert, was nicht nur einen Einfluss auf die F rbung hat (schwarze Basalte werden grau), sondern auch Konturen verwischt. Das Verf llen mit Spritzmçrtel von tief ausgefallenen und breiten Fugen in Bogenuntersichten kann sinnvoll sein, weil das F llen von Hand schwierig ist und andererseits gewisse Restmçrtelmengen auf der Oberfl che nicht stçren. Die Unterbçgen sind auch im Ursprungszustand nicht immer voll steinsichtig, denn bei manchen Br cken sind noch die Reste des beim Aufmauern des Bogens ausgetretenen und von der Schalung aufgefangenen Mçrtels zu sehen. Nach dem Verf llen der Fugen in Unterbçgen mit Spritzmçrtel ist eine Reinigung mit Sandstrahlen daher verzichtbar. Bei den ersten Sanierungen wurde die Bogenunterfl che geschlossen mit einer bewehrten Spritzbetonschale abgedeckt. Dies hat sich nicht durchgehend bew hrt: Der Zustand des Mauerwerks kann nicht mehr kontrolliert werden und das Mauerwerk kann nach unten nicht mehr austrocknen. Dadurch wird die Verwitterung von Stein und Mçrtel infolge von Frost-Tau-Wechseln erleichtert. Eine Spritzbetonschale sollte daher allenfalls als tragendes Gewçlbe vorgesehen und entsprechend verst rkt werden, wenn die Tragf higkeit der Br cke nicht auf andere Weise zu gew hrleisten ist.

niedergebracht. Als Nebeneffekt liefert die Bohrung eine gute Kontrolle der vorher ausgef hrten Maßnahme. Voraussetzung f r die Verpressung ist nat rlich, dass die Mauerwerksfugen vorher von außen verschlossen worden sind. Die Bohrungen kçnnen je nach Hohlraumgehalt des Bauteils Abst nde von ca. 1 bis 3 m haben. Sie sollten in einer oder bei breiteren Bauteilen in 2 Reihen angeordnet werden. Es sollten mindestens 3 Bohrungen je Bauteil sein. Die Injektion erfolgt drucklos ber bis auf die Sohle frei eingestellte Rohre. In das Rohr wird die Suspension eingepumpt, die so zusammengesetzt ist, dass sie weitgehend ohne Wasser berstand erstarrt. Das Mischen sollte mit einem Hochtourenmischer erfolgen, um eine hohe Viskosit t zu erreichen. Die Verwendung einer Misch- und Pumpeinheit f r das Verpressen von Spanngliedern ist mçglich. Es hat sich bew hrt, bei der mittleren Bohrung zu beginnen. Sobald die Suspension durch den hydrostatischen Druck der Suspension im Rohr unten austritt, verdr ngt sie das Wasser in den Fugen und verl uft im Bauwerk. Der Verlauf und der Anstieg im Bauteil kann im Normalfall in den Nachbarbohrungen beobachtet werden. Mit dem Ansteigen des Spiegels kann das Rohr allm hlich gezogen werden, muss aber immer in die Suspension eintauchen. Wenn die Suspension in den Nachbarbohrungen nicht ausreichend ansteigt, muss dort in gleicher Weise nachgef llt werden. Es kann Zementbr he aus Fugen austreten. F r den Fall sollte eine Mçglichkeit, das Mauerwerk sofort zu reinigen, vorgesehen werden. Wenn unter dem Bauwerk ein Fischgew sser l uft, ist der hohe pH-Wert des Zementwassers zu ber cksichtigen, d. h. das ablaufende Wasser muss gegebenenfalls neutralisiert werden. Wenn nicht sofort abgewaschen wird, bildet sich ein grauer Schleier aus Kalkhydrat, das dann unter dem Einfluss der Kohlens ure aus der Luft in Kalziumkarbonat umgewandelt wird und erfahrungsgem ß nach wenigen Jahren abwittert und damit verschwindet.

3.6

F llung des Mauerwerks durch Injektionen

3.6.3

3.6.1

Grundlagen

Bei der Wahl des Bindemittels f r die Injektionen ist der Chemismus des vorhandenen Mçrtels zu ber cksichtigen. Das bedeutet die Verwendung von sulfatvertr glichen Bindemitteln, wenn Sulfat im Mçrtel nachgewiesen ist. Es gibt fertig formulierte Injektionssuspensionen, die speziell f r die F llung von sulfathaltigem Mauerwerk geeignet sind [16]. Die Festigkeit der ausgeh rteten Suspension sollte die Festigkeit des Mçrtels nicht wesentlich bersteigen. Insofern sind Suspensionen z. B. auf Basis von reinem Portlandzement nicht g nstig. Bessere Alternativen werden auf Basis von Trasskalk oder -zement angeboten. Die Verpressmasse ist auf die Grçße der Hohlr ume abzustellen. Bei großen Hohlr umen kommen Feinmçrtel infrage. Fugen und Risse von weniger als ca. 5 mm sollten mit einer Suspension verf llt werden.

3.5.3

Spritzmçrtel zur Fugenf llung

Die meisten Mauerwerkskçrper haben erhebliche Hohlr ume, nicht nur durch Aussp lung, sondern auch als Folge der Mauertechnik. W hrend bei den Sichtschalen die Fugen normalerweise gut gef llt sind, wurden im F llmauerwerk vieler Br cken zwischen die Steine nur einzelne Kellenw rfe von Mçrtel eingebracht. Durch R ckrechnung von Injektionsmengen wurden Hohlr ume von 15 Vol.-% und mehr festgestellt. 3.6.2

Ausf hrung

Es hat sich bew hrt, das Mauerwerk ber senkrecht eingebrachte Bohrungen zu verf llen. Diese werden als Doppelkernrohrbohrung von oben durch die bereits fertiggestellte Auff llung bis zur Fundamentunterkante

Injektionssuspension

I Mauerwerksbr cken – Untersuchen und Ert chtigen

Vorhandene Konstruktion der Br cken

4.1

Gr ndung

4.1.1

Konstruktionsprinzip

Keine der untersuchten Br cken zeigte Setzungssch den oder andere Sch den durch eine ungen gend tragf hige Gr ndung. Dies mag daran liegen, dass ungen gend gegr ndete Br cken nicht lange gestanden haben. Der Hauptgrund d rfte sein, dass der Bau so langsam vor sich ging, dass selbst ein setzungsempfindlicher Untergrund sich nach jedem Belastungsschritt der Last entsprechend setzen konnte und damit durch die bei der Konsolidierung eintretende Erhçhung der Scherfestigkeit in der Lage war, die Bauwerkslast zu bernehmen. In der Literatur wird von massiven Sch den an Br ckenpfeilern durch Untersp lung der Fundamente bei Extremfluten infolge ungen gender Kolksicherung berichtet [1, 2]. Die bei weitem h ufigste Gr ndungsart ist die Flachgr ndung. Dabei wurde, mit einer Ausnahme, immer ein Balkenrost gefunden, auf dem aufgemauert worden ist. Selbst auf Fels- oder Kiesuntergrund sind zun chst Balken gelegt worden. In wenigen Beispielen liegt der Balkenrost auf Holzpf hlen. Beim Abriss einer Br cke (Baujahr 1838) wurde folgender Aufbau festgestellt (Bild 7) – von oben nach unten: – Mauerwerk: außen Quader, dazwischen ein F llmauerwerk aus unregelm ßigen St cken Diabas und Kalkstein; – Bohlenlage geschlossenfl chig; – Balkenrahmen, zimmermannsm ßig verschr nkt, die Zwischenr ume mit Kies und Splitt/Schotter dicht aufgef llt; – darunter bei einigen Fundamenten Flusskies, bei anderen Fels. F r die Gr ndung einer Br cke aus dem 16. Jahrhundert war ein Rost aus Eichenbalken auf den organischen

Bild 7. Fundament auf Balkenrahmen mit Bohlenabdeckung

145

Boden der Talaue gelegt, nachdem in die Fl che dicht an dicht angespitzte Eichenpf hle von ca. 1,5 m L nge geschlagen worden waren. Es waren Rundhçlzer von ca. 10 cm bis ca. 15 cm Durchmesser. Da diese nicht bis auf den tragf higen Untergrund niedergebracht waren, stellten sie eine Bodenverbesserung durch Verdr ngen des wenig tragf higen Bodens dar. F r mehrere, leider in den 1960er-Jahren abgerissene, Br cken im Niddatal, vermutlich aus dem 18. Jahrhundert, waren die Fundamente auf einer Steinsch ttung aufgemauert. Auf der Sch ttung lag ein Balkenrahmen. Die Sch ttung lag auf wenig tragf higen organischen Schluffen. Balkenlagen auf Kies oder Fels wurden bei vielen Br cken festgestellt. Im Fall der Elbbachbr cke Niederhadamar (Abschnitt 5.1) war besonders interessant, dass die Fundamente des lteren der beiden Bçgen (13. Jahrhundert) direkt dem anstehenden Kalkstein aufgemauert waren, w hrend bei dem sp ter angebauten Bogen (15. Jahrhundert) sowohl unter der Pfeilerverbreiterung als auch unter dem neuen Widerlager ein Balkenrost lag. Warum das Holz unter dem Mauerwerk auch dort lag, wo die Br cke nicht auf Pf hlen gegr ndet worden ist? Einen Hinweis gibt es in [17]: Leupold zitiert auf S. 50 die Beschreibung von Blondel ber die Gr ndung der Br cke ber die Charante bei Xantes, wo ein Eichenrost auf „lettigtem Boden“, also einem vermutlich organischen Schluff, verlegt worden ist, und zwar nicht nur ber den Pfahlkçpfen, sondern auch ber die gesamte Grundfl che der Br cke hinweg einschließlich unter den Bçgen. Der Rost wurde mit Steinen ausgef llt. Es ging vermutlich sowohl um einen Ausgleich als auch um die Aufnahme von Spreizkr ften. Vorstellbar ist auch, dass man das Balkenwerk wie eine „Sauberkeitsschicht“, ein ebenes Auflager, betrachtet hat. Vielleicht spielt aber auch die Erfahrung eine Rolle, dass es g nstig ist, zwischen zwei starren/harten Bauteilen ein weiches, ausgleichendes Element anzuordnen, so bei einer Gr ndung auf Fels. Perronet [18] hat 1782 dargestellt, dass bei der Gr ndung von Br cken in Frankreich als Standardbauweise ein mit Kies und Steinen ausgef llter Balkenrahmen ber Pfahlkçpfen gelegt und dieser mit einer Bohlenlage abgedeckt worden war. Auch die Steinauff llung f r eine Gr ndung ohne Pf hle wurde so abgeschlossen. Die unteren Lagen des Mauerwerks in der Wasserstreichzone sind in den meisten F llen aus großen Quadern gesetzt (Bild 7). Dies gilt nur f r die Außenfl chen. Der Kern des Mauerwerks besteht meist aus einer F llung unregelm ßiger Steine, wobei deren Zwischenr ume mehr oder weniger intensiv mit Mçrtel gef llt sind. Bei mehreren Br cken ist festzustellen, dass die Fundamentunterkanten auf Hçhe der Flusssohle oder nur wenig tiefer liegen. Traditionelle Kolksicherungen durch Umspundung mit Holzdielen wurden nur in einem Fall nachgewiesen. Am h ufigsten sind Sohlpflaster, die dann auch um

146

B Konstruktion · Bauausf hrung · Bauwerkserhaltung

die Fundamente und die Pfeilerkçpfe herumgezogen wurden. In zwei F llen war das Sohlpflaster mit Holzbalken umschlossen. Die Fundamente der Lahnbr cke Weilburg (Abschn. 5.3) aus dem 18. Jahrhundert wurden mit senkrecht gestellten Basalts ulen eingefasst, wobei die Zwischenr ume mit Mçrtel ausgegossen worden sind. 4.1.2

Typische Sch den Untersp lung / Aussp lung

Untersp lungen wurden mehrfach, gl cklicherweise aber nur partiell, festgestellt (Abschn. 5.2). Die Untersp lungen betreffen h ufig zun chst die Pfeilervorlagen (Bild 8). Bei fast allen Br cken sind die Mçrtelfugen unterhalb des regelm ßigen Wasserspiegels teilweise oder weitgehend ausgesp lt. Im Bohrkern sind dann auch umgekehrt Einsp lungen von feinkçrnigen Bçden an der Verschmutzung zu erkennen. Bei fortschreitendem Angriff kçnnen Blçcke ganz oder teilweise ausgebrochen oder ausgefallen sein. Unterst tzt wird diese Zerstçrung durch Gefrier- und Auftauvorg nge, die sich vor allem in der Wasserwechselzone auswirken. Vor allem durch Eisgang werden die Pfeilerkçpfe, aber auch die Seitenfl chen, beansprucht. Typische Sch den: – Untersp lungen wurden mehrfach partiell festgestellt, – durch Aussp lung fehlender Fugenmçrtel, – in Fugen eingesp lter Schluffboden, – verwitterte Steine, – fehlende Steine. 4.1.3

Untersuchung

Bild 8. Untersp lte Pfeilervorlage

Bild 9. Ausgesp lte Mauerwerksfugen und Steinverlust

Untersuchungsverfahren und besonders auff llige Punkte sind folgend aufgef hrt. 4.1.3.1 Gr ndung – Sch rfen neben dem Fundament zur Freilegung der Gr ndungssohle; diese sind meist erst in der Bauphase in trockener Baugrube mçglich; – Unterwasserinspektion durch Taucher; – Kernbohrungen durch die aufgehenden Widerlager und Pfeiler bis in den Untergrund; – Kernbohrungen neben dem Fundament bis in den sicheren tragf higen Untergrund, wenn dieser bei den Bohrungen durch das Bauwerk nicht erreicht worden ist. 4.1.3.2 Fundamentmauerwerk Visuelle Untersuchung der Sichtfl chen, besonders zu beachten die Pfeilervorlagen: – Zustand des Mauerwerkgef ges; – Mauerwerksverband: aus dem Verband verr ckte, besch digte, fehlende Steine; – Fugen: geschlossen, oberfl chlich ausgesp lt, tief ausgesp lt, Sedimentf llung – Wasser strçmt durch die Fugen;

– Art und Zustand eines Kolkschutzes; – ist das Fundament untersp lt; – gibt es Hinweise auf Setzungen, ggf. unterschiedliche Setzungen. Mauerwerk innen: – Endoskop durch offene Fugen, – Endoskop durch Kleinbohrungen in Fugen, – Kernbohrungen vertikal und horizontal, – Endoskop im Bohrloch oder das Bohrloch ausspiegeln, – Untersuchung der Bohrproben im Labor (Gef ge, Gestein, Mçrtel, Zustand und Festigkeit). 4.1.4

Ert chtigung der Gr ndung

4.1.4.1 Erhçhung der Tragf higkeit der Gr ndung Eine Erhçhung der Tragf higkeit wurde nur an einer Br cke notwendig. Zur Verbesserung der Gradiente der Straße musste die Br cke um 1,5 m aufgehçht werden. Um die dadurch entstehende Mehrbelastung abzufangen, wurden durch Widerlager und Pfeiler Kleinbohrpf hle niedergebracht und in die Betonauff llung der Br cke eingebunden.

I Mauerwerksbr cken – Untersuchen und Ert chtigen

147

– oberhalb des Betonkragens / der Betonsch rze Verfugen von außen, – abschließend Verpressung des Mauerwerks durch Kernbohrungen von oben. 4.1.4.3 Kolksicherung durch Betonkragen/Betonsch rze

Bild 10. Fundamenttragf higkeitserhçhung durch Kleinbohrpf hle

4.1.4.2 Kolksicherung durch Umspundung Die bei der Ert chtigung zweier Br cken ausgef hrte Umspundung ist bestimmt der sicherste Schutz gegen Untersp lung. Wenn die Hçhe unter der Br cke f r das Einrammen der Spundbohlen nicht ausreichte, wurde ein Graben gezogen, in den die Bohlen eingestellt und dann auf die Endtiefe eingedr ckt oder eingerammt worden sind. Der Vorgang lief wie folgt ab: – Einbringen der Spundbohlen, – Ausr umen des Bodens zwischen Spundwand und Mauerwerk bis zur Fundamentunterkante, – Reinigen von Mauerwerk und Fugen, – Ersatz fehlender Steine durch dazu passenden Naturstein oder unterhalb der Spundwandoberkante auch durch die Betonauff llung, – Einstellen der Bewehrung, – Ausbetonieren des freigelegten Raumes zwischen Fundament und Spundwand bis oberhalb eines regelm ßigen Wasserspiegels, – Abdecken von Beton und Spundwand durch eine Steinlage,

Diese Methode wurde bei mehreren Br cken durchgef hrt (Abschn. 5.4). Hierf r wurde ein Graben um das Fundament herum bis in kolksichere Tiefe hergestellt und mit Beton gegen die Grabenwand und das Fundament ausgegossen. Der Beton wurde bewehrt. Der Kragen wurde am Fundament wenigstens bis zum regelm ßigen Wasserspiegel hochgezogen. Zum Angleichen an das aufgehende Mauerwerk wurden in einzelnen F llen Steine als Verblendung eingesetzt. Vorgehensweise: – Ausheben des Grabens in trockener Baugrube, – Reinigen des Mauerwerks, – Verfugen von außen, – Ersatz fehlender Steine durch dazu passenden Naturstein, – Einstellen der Bewehrung, – Einbringen des Betons, – evtl. Einsetzen von Naturstein zur Verblendung, – abschließend Verpressen des Mauerwerks durch von oben eingebrachte Bohrungen.

Bild 12. Kolksicherung durch Betonkragen (Prinzipskizze)

4.1.4.4 Kolkschutz durch Sohlsicherung Die Sicherung der Fundamente gegen Untersp len wurde alternativ auch durch eine Sicherung der Fließsohle gegen Erosion durchgef hrt: – Bachpflaster, – Gabionensicherung, – Betongegengewçlbe.

Bild 11. Kolksicherung durch Umspundung (Prinzipskizze)

Bachpflaster Wo es mçglich war, wurde das vorhandene Bachpflaster erg nzt bzw. erneuert. Eine gute Lçsung war dabei das Verlegen des Pflasters in Beton. Das Pflaster wurde

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