Mauerwerk-Kalender 2015 - Jäger, Wolfram (Hrsg.) by Ernst & Sohn

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13.03.15 10:53

Inhaltsverzeichnis

VII

Inhaltsverzeichnis Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III Autoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII

A Baustoffe J Bauprodukte I

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

1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 Eigenschaftskennwerte von Mauersteinen . 3 2.1 Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1 Längsdruckfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.2 Zugfestigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . 6 2.2.1 Elastizitätsmodul senkrecht zur Lagerfuge unter Druckbeanspruchung . . . . . . . . . . . 6 2.2.2 Elastizitätsmodul in Steinlängsrichtung unter Zugbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . 6 2.2.3 Spannungs-Dehnungs-Linie . . . . . . . . . . . 7 2.2.4 Querdehnungsmodul . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.3 Dehnung aus Schwinden und Quellen, thermische Ausdehnungskoeffizienten . . . 7 3 Eigenschaftswerte von Mauermörteln . . . 7 3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2 Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2.1 Zugfestigkeit bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2.2 Scherfestigkeit bS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.3 Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . 9 3.3.1 E-Modul (Längsdehnungsmodul) E . . . . 9 3.3.2 Querdehnungsmodul Eq . . . . . . . . . . . . . . 9 3.3.3 Feuchtedehnung (Schwinden es) . . . . . . . . 9 3.3.4 Kriechen (Kriechzahl ϕ) . . . . . . . . . . . . . . 9 Verbundeigenschaften zwischen Stein und Mörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.2 Haftscherfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.3 Haftzugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4

5 5.1 5.2 5.3 5.4

Eigenschaftswerte von Mauerwerk . . . . . . 13 Druckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Zugfestigkeit und -tragfähigkeit . . . . . . . . 20 Biegezugfestigkeit und -tragfähigkeit . . . . 21

5.5 Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . 24 5.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.5.2 Druckbeanspruchung senkrecht zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.5.2.1 Druck-E-Modul ED . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.5.2.2 Querdehnungszahl µD und Dehnung bei Höchstspannung eu,D . . . . . . . . . . . . . . 26 5.5.2.3 Völligkeitsgrad a0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.5.3 Druckbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.5.3.1 Druck-E-Modul ED,p . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.5.3.2 Dehnung bei Höchstspannung eu,D,p . . . . 26 5.5.4 Zug-E-Modul EZ (Zugbeanspruchung parallel zu den Lagerfugen) . . . . . . . . . . . 27 5.5.5 Feuchtedehnung ef, (Schwinden es, irreversibles Quellen eq), Kriechen (Kriech zahl ϕ), Wärmedehnungskoeffizient aT . . 27 Feuchtigkeitstechnische Kennwerte von Mauersteinen, Mauermörtel und Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 6.1 Kapillare Wasseraufnahme . . . . . . . . . . . . 28 6.2 Wasserdampfdurchlässigkeit . . . . . . . . . . . 29 6

Natursteine, Natursteinmauerwerk . . . . . 29

Eigenschaftswerte von Putzen (Außenputz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 8.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 8.2 Festigkeitseigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 31 8.2.1 Druckfestigkeit βD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 8.2.1 Zugfestigkeit bZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 8.3 Verformungseigenschaften . . . . . . . . . . . . 31 8.3.1 Zug-E-Modul EZ, dynamischer E-Modul dyn E . . . . . . . . . . 31 8.3.2 Zugbruchdehnung eZ,u . . . . . . . . . . . . . . . . 31 8.3.3 Zugrelaxation y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 8.3.4 Schwinden es, Quellen eq . . . . . . . . . . . . . . 31 8.4 Eigenschaftszusammenhänge . . . . . . . . . . 31 9 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

VIII Inhaltsverzeichnis II

Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung (abZ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Wolfram Jäger, Dresden und Roland Hirsch, Berlin

Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1

Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.1 Mauerziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.2 Verfüllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1.3 Kalksandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.4 Betonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.4.1 Vollsteine und Vollblöcke . . . . . . . . . . . . . 50 1.4.2 Hohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 1.4.3 Hohlblocksteine mit integrierter Wärmedämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Sonstige Mauersteine . . . . . . . . . . . . . . . . 55 1.5 Mauerwerk mit Dünnbettmörtel . . . . . . . 55 Plansteine üblichen Formates und dafür zugelassene Dünnbettmörtel . . . . . . . . . . . 55 2.1.1 Planziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.1.2 Planziegel mit integrierter Wärmedämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 2.1.3 Planverfüllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 2.1.4 Kalksand-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2.1.5 Porenbeton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . 102 2.1.6 Beton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblöcke . . . . . . 105 2.1.6.2 Planhohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter Wärmedämmung . . . . . . . . . . 114 2.2 Planelemente und dafür zugelassene Dünnbettmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 2.2.1 Planziegel-Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 2.2.2 Kalksand-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . 132 2.2.3 Porenbeton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . 138 2.2.4 Beton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 2.3 Wandbauart aus Planelementen in dritteloder halbgeschosshoher Ausführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 2.4 Weitere Dünnbettmörtel . . . . . . . . . . . . . . 143 2 2.1

Mauerwerk mit Mittelbettmörtel . . . . . . . 145

4.3

Vorgefertigte Wandtafeln . . . . . . . . . . . . . 146 Geschosshohe Mauertafeln . . . . . . . . . . . . 146 Drittel- oder halbgeschosshohe Mauertafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Verguss- und Verbundtafeln . . . . . . . . . . . 156

Geschosshohe Wandtafeln . . . . . . . . . . . . 159

4 4.1 4.2

6 Schalungsstein-Bauarten . . . . . . . . . . . . . . 163 6.1 Konstruktion und Baustoffe . . . . . . . . . . . 163 6.1.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 6.1.2 Steine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 6.1.3 Mörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6.1.4 Füllbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6.2 Herstellung des Mauerwerks auf der Baustelle, Konstruktion . . . . . . . . 166 6.3 Entwurf und Berechnung . . . . . . . . . . . . . 167 6.4 Wärmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 6.5 Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 6.6 Sonderfälle von Schalungsstein-Bauarten . 168 7 Trockenmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Mauerwerk mit PU-Kleber . . . . . . . . . . . . 176 8 8.1 Planziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 8.2 Planverfüllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 8.3 Porenbeton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Bewehrung für bewehrtes Mauerwerk . . . 192 Hochlochziegel für bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 9.3 Stürze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 9 9.1 9.2

10 Ergänzungsbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 10.1 Mauerfuß-Dämmelemente . . . . . . . . . . . . 214 10.2 Anker zur Verbindung der Mauerwerks schalen von zweischaligen Außenwänden . 219 10.3 Sonstige Ergänzungselemente . . . . . . . . . . 229 11 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 12 Bildnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

B Konstruktion J Bauausführung J Bauwerkserhaltung I

Statisch-konstruktive Instandsetzung am Tuffsteinmauerwerk des Herkulesmonuments in Kassel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Ulrich Huster, Kassel

1 Baugeschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 1.1 Erbauung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 1.2 Instandsetzungsgeschichte . . . . . . . . . . . . 238 1.2.1 Ertüchtigungs- und Instandsetzungsphase 1 zwischen 1714 und 1850 . . . . . . . 239 1.2.2 Ertüchtigungs- und Instandsetzungsphase 2 zwischen 1864 und 1870 . . . . . . . 240

1.2.3 1.2.4 1.2.5

Ertüchtigungs- und Instandsetzungsphase 3 zwischen 1923 und 1939 . . . . . . . 240 Ertüchtigungs- und Instandsetzungsphase 4 zwischen 1951 und 1971 . . . . . . . 240 Aktuelle Instandsetzungsphase . . . . . . . . . 241

2 Konstruktionsbeschreibung . . . . . . . . . . . 242

Inhaltsverzeichnis

2.1 Wände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 2.2 Pfeiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 2.3 Bögen und Gewölbe . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 3

Baustoff Tuffstein: Eigenschaften und Ressourcen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

Bestands- und Schadensuntersuchungen . 247

Schäden und Schadensursachen . . . . . . . . 248

6 6.1

Statische Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . 249 Modellierung Hofinnenwand . . . . . . . . . . 250

Druckfestigkeitsversuche an nachgestellten Mauerwerkskörpern als Grundlage zur Minimierung des statisch begründeten Ertüchtigungsbedarfs . . . . . . . . . . . . . . . . 251 7.1 Versuchsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 7.2 Versuchsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 7.2.1 Versuchsergebnisse Kuhberg . . . . . . . . . . . 252 7.2.2 Versuchsergebnisse Steine aus anderen Brüchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

7.3

Nachberechnung der Versuche . . . . . . . . . 253

Verwendung von mängelbehafteten Tuff steinen durch differenzierte Qualitäts einstufung in niedrig beanspruchten Bauwerksbereichen als Beitrag zur Ressourcenschonung und Beschleunigung des Bauablaufs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

Entwicklung von Kunsttuff als Beitrag zur Ressourcenschonung . . . . . . . . . . . . . . 258

Instandsetzung und Ertüchtigung: Verankerung und Vernadelung des Felsenmauerwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

Einbau eines Speichenrades als Ertüchtigungselement . . . . . . . . . . . . . . . . 260

Zusammenfassung und Ausblick . . . . . . . 261

Grundsätzliche technische Regeln und Stand der Baupraxis in Norddeutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Zweischaliges Verblendmauerwerk . . . . . . 264 2.1 2.2 Tragende Innenschale . . . . . . . . . . . . . . . . 266 2.3 Verblendschale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 2.4 Schalenzwischenraum . . . . . . . . . . . . . . . . 270 2

Dauerhaftigkeit der Verblendschale . . . . . 272

Energiesparender Wärmeschutz . . . . . . . . 273

Eindringen von Feuchte durch Schlagregen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

14 Bildnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

6 Hinweise zur Ausführung . . . . . . . . . . . . . 280 6.1 Mauersteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 6.2 Mörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 6.3 Dehnungsfugen und Lüftungsöffnungen . 282 6.4 Schalenzwischenraum: Abdichtung . . . . . 283 6.5 Schalenzwischenraum: Kerndämmung und Drahtanker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 6.6 Tragschale und Abfangungen . . . . . . . . . . 285 6.7 Reinigung und Beschichtung der Verblendschale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 6.8 Nachhaltigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 7 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 8 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

Verpressanker für den Erdbebenschutz von Gebäuden aus Mauerwerk – experimentelle Untersuchungen des Verbundverhaltens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 Lorenzo Miccoli, Berlin; Sara Paganoni, Bath, UK; Patrick Fontana, Berlin und Dina D’Ayala, London, UK

1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 2

13 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

Zweischaliges Verblendmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Birger Gigla, Lübeck

1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

III

Ankersysteme und Prüfkörperherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 2.1 Ankersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 2.2 Prüfkörperherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . 296 2.2.1 Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 2.2.2 Herstellung der Anker . . . . . . . . . . . . . . . . 296

3 Ankerauszugversuche . . . . . . . . . . . . . . . . 298 3.1 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 3.2 Versuchsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 4

Zusammenfassung und Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

X Inhaltsverzeichnis IV

Bautechnische Instandsetzungen der Dresdner Frauenkirche in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Teil 1: 1918–1932 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Hans-Joachim Jäger und Wolfram Jäger, Dresden

Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 1.1 Ausgangssituation ab 1918 . . . . . . . . . . . . 311 1.2 Anlass für nun notwendige Arbeiten 1924 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 1.3 Wichtige Voraussetzung: Einwerbung finanzieller Mittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 2 2.1 2.2

Bauzustands- und Schadenserfassung, Analysen und abgeleitete Maßnahmen . . 317 Restaurierung der Laterne 1924/25 . . . . . 323 Instandsetzungen an Kuppel, Kuppelanlauf, Gesimsen, Außenwänden und Erdgeschosssockel 1926–1929 . . . . . . . . . . 325

2.3 2.4 2.5 2.6 3

Sanierung der Emporen 1929–1931 . . . . . 329 Ertüchtigung der Pfeiler 1931/32 . . . . . . . 331 Zur Wiederherstellung des Innenraums und der Raumfarbigkeit sowie die Wiederweihe 1932 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 Dokumentation der Leistungen . . . . . . . . 335 Zusammenfassende Beurteilung von Befundergebnissen und Restaurierungs maßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

4 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

Tragverhalten und Berechnung gemauerter Bögen, Gewölbe und Strebepfeiler . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Berthold Alsheimer, Herrieden

1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

4.2

2 2.1

Tragverhalten von Mauerwerk . . . . . . . . . 343 Der Traglastansatz von Heyman als einfaches Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Grundsätzliche Fragestellungen . . . . . . . . 344 Stützlinie versus Seillinie . . . . . . . . . . . . . . 347

4.3

Tragverhalten von gemauerten Gewölbe konstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

Normative Festlegungen in DIN 1053 bzw. DIN EN 1996‑1‑1 (EC6) . . . . . . . . . 350

Stützlinienverfahren zur Beurteilung gemauerter Bogen (Tonnengewölbe) . . . . 350 Berechnungen unter Anwendung einer zulässigen Ausmitte und eines Spannungsnachweises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Zur Tragfähigkeit und Sicherheit gemauerter Strebepfeiler . . . . . . . . . . . . . . 365 Tragverhalten des lotrechten rechteckigen Strebepfeilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 Tragverhalten des geneigten rechteckigen Strebepfeilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

2.2 2.3

4.1

6.1 6.2

Berücksichtigung des Teilsicherheitskonzeptes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 Einfluss der Hinterfüllung auf die Tragfähigkeit gemauerter Bogen konstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

Historische Stützmauern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 Berthold Alsheimer, Herrieden

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 2 Schadensbilder und -mechanismen . . . . . 374 2.1 Innere und äußere Standsicherheit . . . . . . 374 2.2 Ausbauchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 2.3 Überhänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 2.4 Rissbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 2.5 Versagensmechanismus unter Annahme einer starren Mauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 2.6 Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 2.6.1 Stadtmauer in Fritzlar – Verlust der äußeren Standsicherheit . . . . . . . . . . . . . . 377 2.6.2 Starkenburg (Odenwald) – Verlust der inneren Standsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . 378 2.6.3 Schloss Lichtenberg (Odenwald) – Verlust der inneren Standsicherheit . . . . . 378

3 Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 3.1 Kartierung der Schadensbilder und Erkundungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 3.2 Einstufung von Stützmauern in Geotechnische Kategorien . . . . . . . . . . . . 380 Erddruckbelastung und Nachweise nach DIN EN 1997‑1 mit DIN 1054 . . . . 380 4.1 Erddruckbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 4

4.2

Nachweise nach DIN EN 1997‑1:2009‑09 in Verbindung mit DIN 1054:2010‑12 . . . 383

5 5.1 5.2 5.3

Grundsätzliche Sanierungsmöglichkeiten . 383 Stabilisierung historischer Stützmauern . . 383 Entlastung historischer Stützmauern . . . . 386 Verringerung der Wandhöhe . . . . . . . . . . 386

Inhaltsverzeichnis

5.4

Festlegen eines Sanierungskonzeptes . . . . 387

Ansätze zur Beurteilung der inneren Standsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 6.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 6.2 Gleichgewichtsmethode (Limit equilibrium method) . . . . . . . . . . . 389 6.3 Discontinuity layout optimization (DLO) als numerische Methode für den Grenz zustand der Tragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . 392

6.4

VII

Neue Empfehlungen für Trockenmauern aus Naturstein in Deutschland . . . . . . . . . 394

7 Entwässerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 8 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 9 Bildnachweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

Trockenmauerwerk – Renaissance einer traditionellen Bautechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 Ingrid Schegk, Haimhausen

1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 2

Geschichtliche Entwicklung und Bedeutung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 2.1 Die Ursprünge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 2.1.1 Megalithkultur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 2.1.2 Rundbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 2.2 Bedeutung in der Baukunst der Hochkulturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 2.2.1 Natursteinbaukunst der vorrömischen Zeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 2.2.2 Römische Innovationen . . . . . . . . . . . . . . . 399 2.3 Trockenmauern in der Kulturlandschaft . 399 2.3.1 Vernakuläre Baukultur . . . . . . . . . . . . . . . 399 2.3.2 Trockenmauern und Weinbau . . . . . . . . . 399 2.4 Trockenmauern als Infrastrukturelement und Ingenieurbauwerk . . . . . . . . . . . . . . . 400 2.4.1 Trockenmauern und Eisenbahn . . . . . . . . 400 2.4.2 Trockenmauern im Straßenbau . . . . . . . . 402 2.5 Trockenmauern in der Landschaftsarchitektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 2.6 Verlust und Renaissance . . . . . . . . . . . . . . 403 2.6.1 Landschaftswandel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 2.6.2 Landschaftsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 Trockenmauern als Forschungsgegenstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 3.1 Historische Ansätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 3.1.1 Antike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 3.1.2 Weinbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 3.1.3 Militär . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 3.1.4 Verkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 3.1.5 Kulturwissenschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 3

3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.2

Europäische Entwicklungen . . . . . . . . . . . 404 Transnationale Projekte . . . . . . . . . . . . . . 405 Internationale Kongresse der SDS . . . . . . 405 Wissenstransfer durch die Stiftung Umwelt-Einsatz Schweiz . . . . . . . . . . . . . . 406 Projekte in Deutschland . . . . . . . . . . . . . . 406 Historische Weinberge . . . . . . . . . . . . . . . . 406 Praxisnahe Publikationen . . . . . . . . . . . . . 408

4 Trockenmauern in der Praxis . . . . . . . . . . 408 4.1 Umweltwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 4.1.1 Energiebilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 4.1.2 Lebensraumfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 4.2 Regelwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 4.2.1 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 4.2.2 Bautechnische Informationen des DNV . 409 4.2.3 Empfehlungen der FLL . . . . . . . . . . . . . . 409 4.3 Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 4.3.1 Abmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 4.3.2 Mauerwichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 4.3.3 Bemessungshilfen der FLL . . . . . . . . . . . . 411 4.4 Handwerksgerechte Bauausführung . . . . . 413 4.4.1 Steintypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 4.4.2 Gründung und Entwässerung . . . . . . . . . 413 4.4.3 Mauerwerksverband . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 4.5 Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 4.5.1 Inspektion und Wartung . . . . . . . . . . . . . . 415 4.5.2 Instandsetzung und Verbesserung . . . . . . 416 5

Fazit und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 7 Bildquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

C Bemessung I

Druckfestigkeit von Mauerwerk – zur statistischen Auswertung von Versuchsdaten mithilfe von Potenzfunktionen als Grundlage für den Eurocode 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 Wolfram Jäger, Dresden und Anton Pech, Wien

1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 2

Bestimmung der charakteristischen Druckfestigkeit von Mauerwerk nach EN 1996‑1‑1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

Generelle Anmerkungen zur Bestimmung der K-Faktoren und freien Exponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

Auswertung einer Datenbasis . . . . . . . . . . 424

XII Inhaltsverzeichnis 4.1

Sichtung und ggf. Korrektur der Versuchswerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424 4.2 Direkte Ermittlung von K, α und β aus Versuchswerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 4.2.1 Allgemeine Beschreibung der Mauerwerksfestigkeit mittels Potenzfunktion . . . 427 4.2.2 Näherungsfunktion für den Mittelwert der Wandfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 4.2.3 Streuungsfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 4.2.4 Funktion der Quantilwerte . . . . . . . . . . . . 429 4.3 Empirische Ermittlung aus Versuchswerten unter Zugrundelegung der Zusammenhänge aus der Statistik . . . . . . 429

2 Kritik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

3.1 3.2

Konsequenzen aus der Forderung nach einer Mindestauflast . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 Erhöhung der Anzahl der Nachweisstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 Konsequenzen aus der Nichteinhaltung nach dem vereinfachten Verfahren . . . . . . 462

Genauere Hintergründe zum Tragverhalten und dessen Beschreibung . . . . . 463 4.1 Tragfähigkeit gemauerter Wände unter Normalkraft und Moment aus Wind . . . 463 4.1.1 Allgemeiner Ansatz eines Abminderungsfaktors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 4.1.2 Der Wand-Decken-Knoten und die Bestimmung der inneren Momente . . . . . 463 4.1.3 Rücksetzregel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 4.1.4 Am Kopf und Fuß der Wand . . . . . . . . . 465 4

Vorgehen bei festen Exponenten . . . . . . . 429 Vorgehen bei variablen Exponenten . . . . . 430 Umgang mit Grenzwerten . . . . . . . . . . . . 430

Häufigkeit der Prüfwerte und deren Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

6 Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 6.1 Direkte Ermittlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 6.2 Empirische Ermittlung mit festen Exponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 7

Diskussion der Ergebnisse . . . . . . . . . . . . 433

8 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

Tragfähigkeit von normalkraftbeanspruchten Wänden unter Berücksichtigung geringer Auflasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 Wolfram Jäger, Dresden

1 Ausgangspunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 1.1 Normenlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 1.1.1 DIN EN 1996‑3 und NA . . . . . . . . . . . . . 449 1.1.2 DIN EN 1996‑1‑1 und NA . . . . . . . . . . . . 451 1.2 Nachweis einer Mindestauflast nach DIN EN 1996‑3/NA‑A2 . . . . . . . . . . . . . . 456 1.3 Beanspruchung von Außenwänden aus Wind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 1.4 Rückblick auf die Entwicklung des vereinfachten Nachweises nach DIN EN 1996‑3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 1.4.1 Ausarbeitungen von Beuker . . . . . . . . . . . 458 1.4.2 Ausarbeitungen von Reeh/Schlundt sowie Jäger/Baier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 1.4.3 Jäger/Baier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 1.4.4 Abminderungsfaktoren für das vereinfachte Verfahren nach Mann in DIN 1053‑1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460

4.3.1 4.4 4.5

4.1.5

In der Mitte der Wand mit der Knick abminderung nach DIN EN 1996‑1‑1/NA Anhang NA.G (bilineare Kurvenschar) . . 466 4.1.6 In Wandmitte mit der Knickabminderung nach DIN EN 1996‑1‑1, Anhang G (Glockenkurve) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 4.1.7 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 4.2 Tragverhalten von Wänden unter nicht ausreichender Auflast und Momenten beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 4.2.1 Bei Vorhandensein von Stahlbetondecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 4.2.2 Beim Fehlen einer Massivdecke . . . . . . . . 475 5 Parameterstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476 5.1 Lastkombinationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476 5.2 Einfluss von Winddruck und Windsog . . 476 5.3 Rücksetzregel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 5.4 Bogenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 5.5 Materialkombinationen und Ansätze . . . . 481 5.5.1 Mit Knickformel nach NA . . . . . . . . . . . . 481 5.5.2 Mit Knickformel nach EC 6 . . . . . . . . . . . 481 5.6 System und Geometrie . . . . . . . . . . . . . . . 482 5.7 Voll aufliegende Deckenplatte . . . . . . . . . 482 5.7.1 Windlast-Nr. 3 – Winddruck . . . . . . . . . . 482 5.7.1.1 Wind als Leiteinwirkung, Wandhöhe h = 2,75 m . . . . . . . . . . . . . . . 483 5.7.1.2 Wind als Leiteinwirkung, Wandhöhe h = 12 · t . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 5.7.1.3 Wind als Begleiteinwirkung . . . . . . . . . . . 507 5.7.2 Windlast-Nr. 3 – Windsog . . . . . . . . . . . . 509 5.7.2.1 Wind als Leiteinwirkung . . . . . . . . . . . . . . 509 5.8 Teilweise aufliegende Deckenplatte . . . . . 519 5.8.1 Windlast-Nr. 3 – Winddruck . . . . . . . . . . 519 5.8.1.1 Wind als Leiteinwirkung . . . . . . . . . . . . . . 519 5.8.2 Windlast-Nr. 3 – Windsog . . . . . . . . . . . . 527 5.8.2.1 Wind als Leiteinwirkung, h = 2,88 m . . . 527 5.8.2.2 Wind als Leiteinwirkung, h = 12 t . . . . . . 538

Inhaltsverzeichnis

5.8.2.3 Wind als Begleiteinwirkung . . . . . . . . . . . 546 5.8.3 Nachweis ohne Wind . . . . . . . . . . . . . . . . 550 5.9 Nachweis eines kritischen Falles mit dem Bogenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . 553 III

XIII

5.9.1 Windsog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 5.9.2 Winddruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 5.10 Auswertung und Schlussfolgerungen . . . . 554 6

Quellen und Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . 555

Wirtschaftliche Potenziale bei der Bemessung von Mauerwerksgebäuden – Wie sicher ist sicher genug? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559 Eric Brehm, Bensheim

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559

4.3

Auswertung der Versuchsdatenbank . . . . 567

Zuverlässigkeit von Gebäuden . . . . . . . . . 559

Stochastisches Modell . . . . . . . . . . . . . . . . 567

Tragverhalten von Aussteifungsscheiben aus unbewehrtem Mauerwerk . . . . . . . . . 561

Durchführung der Zuverlässigkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569

Vorhersage der Querkrafttragfähigkeit und Modellunsicherheiten . . . . . . . . . . . . 562 4.1 Statisches System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562 4.2 Vorhersagemodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563 4.2.1 Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563 4.2.2 Bemessungsmodell nach DIN 1053‑1 und DIN 1053‑100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 4.2.3 Bemessungsmodell nach DIN EN 1996‑1‑1/NA (Entwurf) . . . . . . . . . . . 565 4.2.4 Berechnungsmodelle nach Mann und Müller und nach Kranzler . . . . . . . . . . . . . 566 4.2.5 Anmerkungen zu den unterschiedlichen Traglasten nach DIN 1053‑1 und DIN 1053‑100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 4

7 Auswertung der Ergebnisse . . . . . . . . . . . . 571 7.1 Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571 7.2 Theoretischer Wert der vorhandenen Zuverlässigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571 7.3 Realistischer Wert der vorhandenen Zuverlässigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 8

Optimaler Wert der Zuverlässigkeit unter volkswirtschaftlichen Aspekten . . . 574

9 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 10 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577

D Bauphysik J Brandschutz I

Standards der Zukunft: Verschärfung der EnEV, Förderung und Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581 Hans-Dieter Hegner, Berlin

Wirtschafts- und klimapolitische Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581

Neue Standards für energieeffizientes Bauen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591

Die Bauforschung des Bundesbauministeriums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585

Staatliche Förderung der Gebäudeenergieeffizienz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594

Neue ordnungsrechtliche Vorschriften in Kraft: die Energieeinsparverordnung (EnEV) 2014 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586

E Normen J Zulassungen J Regelwerk I

Geltende Technische Regeln für den Mauerwerksbau (Deutsche, Europäische und Internationale Normen) (Stand 30. 9. 2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599 Peter Rauh, Berlin

1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599 2

Erläuterungen zur Anwendung des Eurocodes 6: „Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten“ vor der Bekannt machung als Technische Baubestimmung . 600

2.1 Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600 2.2 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600 2.3 Tragwerksbemessung für Normaltemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600 2.3.1 Es sind folgende Normenteile bei der Anwendung zu berücksichtigen: . . . . . . . . 600

XIV Inhaltsverzeichnis 2.3.2 2.3.3

Bei Anwendung von DIN EN 1996-1-1 in Verbindung mit DIN EN 1996-1-1/NA ist zusätzlich Folgendes zu beachten: . . . . 601 Bei Anwendung der vereinfachten Berechnungsmethoden nach DIN EN 1996-3 in Verbindung mit DIN EN 1996-3/NA ist zusätzlich Folgendes zu beachten: . . . . . . 601

2.4 2.5

Tragwerksbemessung für den Brandfall . . 601 Zur Anwendbarkeit des Eurocode 6 bei der Bemessung von Mauerwerk mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung (Übergangsregeln) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601

3 Regelwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen für den Mauerwerksbau (Stand 31. 8. 2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 Wolfram Jäger, Dresden und Roland Hirsch, Berlin

2.2.4 Beton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697 2.3 Wandbauart aus Planelementen in dritteloder halbgeschosshoher Ausführung . . . . 700 2.4 Weitere Dünnbettmörtel . . . . . . . . . . . . . . 701

Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619 1.1 Mauersteine üblichen Formates . . . . . . . . 619 1.1.1 Mauerziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619 1.1.2 Verfüllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627 1.1.3 Kalksandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628 1.1.4 Betonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629 1.1.4.1 Vollsteine und Vollblöcke . . . . . . . . . . . . . 629 1.1.4.2 Hohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632 1.1.4.3 Hohlblocksteine mit integrierter Wärme dämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633 1.1.5 Sonstige Mauersteine . . . . . . . . . . . . . . . . 633 Mauerwerk mit Dünnbettmörtel . . . . . . . 634 Plansteine üblichen Formates und dafür zugelassene Dünnbettmörtel . . . . . . . . . . . 634 2.1.1 Planziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634 2.1.2 Planziegel mit integrierter Wärmedämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651 2.1.3 Planverfüllziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660 2.1.4 Kalksand-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . 663 2.1.5 Porenbeton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . 666 2.1.6 Beton-Plansteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669 2.1.6.1 Planvollsteine und Planvollblöcke . . . . . . 669 2.1.6.2 Planhohlblocksteine . . . . . . . . . . . . . . . . . 677 2.1.6.3 Plansteine aus Leichtbeton mit integrierter Wärmedämmung . . . . . . . . . . . . . 682 2.2 Planelemente und dafür zugelassene Dünnbettmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689 2.2.1 Planziegel-Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689 2.2.2 Kalksand-Planelemente . . . . . . . . . . . . . . . 690 2.2.3 Porenbeton-Planelemente . . . . . . . . . . . . . 696 2 2.1

III

Mauerwerk mit Mittelbettmörtel . . . . . . . 702

4 4.1 4.2 4.3

Vorgefertigte Wandtafeln . . . . . . . . . . . . . 703 Geschosshohe Mauertafeln . . . . . . . . . . . . 703 dritteloder halbgeschosshohe Mauertafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705 Verguss- und Verbundtafeln . . . . . . . . . . . 706

Geschosshohe Wandtafeln . . . . . . . . . . . . 706

6 Schalungsstein-Bauarten . . . . . . . . . . . . . . 707 7

Trockenmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708

Mauerwerk mit PU-Kleber . . . . . . . . . . . . 709

Bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . 712 Bewehrung für bewehrtes Mauerwerk . . . 712 Hochlochziegel für bewehrtes Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712 9.3 Stürze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712 9 9.1 9.2

10 Ergänzungsbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714 10.1 Mauerfuß-Dämmelemente . . . . . . . . . . . . 714 10.2 Anker zur Verbindung der Mauer werksschalen von zweischaligen Außenwänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715 10.3 Sonstige Ergänzungselemente . . . . . . . . . . 716 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717 Zulassungsübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717

Die Bauproduktenverordnung und ihre Bedeutung für das Inverkehrbringen und die Verwendung von Bauprodukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733 Matthias Springborn, Berlin

1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733 1.1 Hintergrund der europäischen Harmonisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733 1.2 Historie der Bauproduktenverordnung . . 733 1.3 Der Neue Ansatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734 2

Die Bauproduktenverordnung und ihre Besonderheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735

Grundanforderungen und Wesentliche Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735 2.2 Leistungserklärung und CE-Kennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736 2.3 Harmonisierte Spezifikationen nach der Bauproduktenverordnung . . . . . . . . . . . . . 736 2.3.1 Harmonisierte Normen . . . . . . . . . . . . . . . 736 2.3.1.1 Mandate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736 2.1

Inhaltsverzeichnis

2.3.1.2 Der Aufbau harmonisierter Normen nach der Bauproduktenverordnung . . . . 737 2.3.1.3 Einige typische Mängel in harmonisierten Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 737 2.3.2 Europäische Bewertungsdokumente und Europäische Technische Bewertungen . . . 739 2.4 Vollständigkeit der Wesentlichen Merkmale in harmonisierten Spezifikationen . . 740 2.5 Formale Einwände gegen harmonisierte Spezifikationen, Schutzklauselverfahren . 741 2.6 Bewertung und Überprüfung der Leistungsbeständigkeit . . . . . . . . . . . . . . . 742 2.7 Notifizierung von Stellen . . . . . . . . . . . . . 743 2.8 Vereinfachte Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . 743 Der Ständige Ausschuss für das 2.9 Bauwesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744 2.10 Produktinformationsstellen für das Bauwesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744 2.11 Übergangsregelungen . . . . . . . . . . . . . . . . 744 2.12 Andere für Bauprodukte relevante Harmonisierungsrechtsakte . . . . . . . . . . . 744 Europäisches Bewertungsdokument und Europäische Technische Bewertung . . . . . 745 3.1 Funktion der Europäischen Technischen Bewertung und Verfahren zu ihrer Erarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745 3.1.1 Die Funktion der Europäischen Technischen Bewertung . . . . . . . . . . . . . . 745 3.1.2 Das Verfahren zur Ausstellung einer Europäischen Technischen Bewertung . . . 746 3.1.3 Grundlagen und Bedeutung der Europäischen Technischen Bewertung . . . 747 3.1.3.1 Für welche Bauprodukte kann eine Europäische Technische Bewertung ausgestellt werden? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747 3.1.3.2 Charakter der Europäischen Technischen Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747 3.2 Funktion der Europäischen Bewertungs dokumente und das Verfahren für ihre Erstellung und Annahme . . . . . . 748 3.2.1 Funktion des Europäischen Bewertungs dokuments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748 3.2.2 Zuschnitt und Inhalt eines Europäischen Bewertungsdokuments . . . . . . . . . . . . . . . 749 3.2.3 Wesentliche Elemente des Verfahrens nach der Bauproduktenverordnung . . . . . 750 3

3.2.4

Die weitere Konkretisierung des Verfahrens durch die EOTA . . . . . . . . . . . 751 3.2.5 Vertraulichkeit, Wahrung des Geschäfts geheimnisses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755 3.2.6 Verfahrensänderungen und ‑anpassungen . 755 3.2.7 Wie ist der Stand der Beratung hinsichtlich Befristung, Zurückziehung, Änderung von Europäischen Bewertungsdokumenten und Europäischen Technischen Bewertungen? . . . . . . . . . . . . 755 3.3 Die Europäische Organisation für Technische Bewertung . . . . . . . . . . . . . 756 3.3.1 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756 3.3.2 Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757 3.3.2.1 Organisationsform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757 3.3.2.2 Mitglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757 3.3.2.3 Kompetenzen im Rahmen der Mitgliedschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758 3.3.3 Die Gremien der EOTA . . . . . . . . . . . . . . 758 3.3.3.1 General Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758 3.3.3.2 Executive Board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759 3.3.3.3 Technical Board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759 3.3.3.4 Working Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759 3.3.4 Die Finanzierung der EOTA . . . . . . . . . . 759 3.3.5 Die Situation zum 1. Juli 2013 . . . . . . . . . 760 4 4.1 4.2 4.3

4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5

Vorgehensweise bei der Umsetzung harmonisierter technischer Spezifikationen in Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 760 Klage der Kommission gegen die Bundesrepublik Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . 760 Baurechtliche Instrumente . . . . . . . . . . . . 760 Anpassung nationaler Vorschriften zur Verwendung von Bauprodukten an harmonisierte europäische technische Spezifikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 760 Anwendungsnormen und ‑zulassungen . . 760 Restnormen und ‑zulassungen . . . . . . . . . 761 Bauregelliste A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762 Bauregelliste B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762 Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen (Muster-LTB) . . . . . . . . . . 763

5 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763 6

Verzeichnis relevanter Abkürzungen . . . . 764

7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764

F Forschung I 1 1.1

Übersicht über abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau . . . . . . . . . . . 767 Anke Eis und Sebastian Ortlepp, Dresden

Abgeschlossene Forschungsvorhaben . . . 771 Übersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771 1.2 Kurzberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771

1.2.1 1.2.2

Standsicherheit horizontal belasteter Mauerwerkwände unter geringer Auflast . 771 Risssicherheit von nichttragenden Trenn wänden aus Porenbeton . . . . . . . . . . . . . . 773

XVI Stichwortverzeichnis 1.2.3

DIMEBRA: Digitales Mauerwerk – Erfahrungsbasierte Bewertungskonzepte und Risikoanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775 1.2.4 Kalksandstein-Recycling-Material für den Deponiebau – Methanox II (AiF-Nr.: 16637-N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 777 Laufende Forschungsvorhaben . . . . . . . . . 778 Übersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 778 2.2 Kurzberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779 2.2.1 EU-Projekt INSYSME: Innovative Techniken für erdbebensichere Ausfachungswände aus Ziegelmauerwerk in Stahl betonrahmentragwerken . . . . . . . . . . . . . . 779 2.2.2 Innovative Dämmtechnik zur Reduzierung der Transmissionswärmeverluste im Mauerwerksbau mit dem Ziel der Gewährleistung des 0-EnergieStandards – 0-EneMau . . . . . . . . . . . . . . . 780 2.2.3 Energetische und mechanische Optimierung des Anschlusses der Decke an monolithische Außenwände aus Mauerwerk mit Passivhausstandard . . . . . . . . . . 781 2.2.4 Sicherung neugotischer Gewölbe konstruktionen (SNG) . . . . . . . . . . . . . . . 785 2.2.5 Entwicklung eines textilen Flächengebildes zur Vorbeugung und Sanierung von Setzungsschäden an Bauwerken . . . . 787 2.2.6 MULTITEXCO – High Performance Smart Multifunctional Technical Textiles for the Construction Sector . . . . . . . . . . . 788 2.2.7 Experimentell gestützte Tragsicherheits bewertung von Mauerwerk – Entwicklung eines praxisorientierten Konzepts zur Substanzerhaltung von Brücken und Durchlässen (ExTraM) . . . . . . . . . . . . . . . 790 2.2.8 Mauerwerksbauten an der Hochhausgrenze – Entwicklung und Anwendung eines neuen Rechenmodells für vertikal exzentrisch belastete Schubwände . . . . . . 791

2.2.9

2.2.10

2 2.1

2.2.11

2.2.12 2.2.13 2.2.14 2.2.15

2.2.16

2.2.17

Optimierung des rheologischen Verhaltens von Kalk-Sand-Rohmischungen zur Steigerung der Scherbenrohdichte und der Festigkeit von Kalksandsteinen (AiF-Nr.: 17692-N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791 SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau – Vegetationssubstrate aus rezyklierten Gesteinskörnungen aus Mauerwerk (AiF-Nr.: 17319-N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792 SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau – Verwertungsoptionen für rezyklierte Gesteinskörnungen aus Mauerwerk in der Steine- und Erden-Industrie (AiF-Nr.: 17251-N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792 Optimierung des Mischvorgangs bei der Kalksandsteinproduktion . . . . . . . . . . 794 Beschleunigung der Härtereaktionen durch CSH-Phasen – Teil 2 (AiF-Nr.: 16468-N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795 Entwicklung eines Prüfverfahrens für Huminstoffe – Teil 2 (AiF-Nr.: 17339-N) . 795 Entwicklung einer Methodik zur ressourcenorientierten Steuerung der Werksprozesse in der KalksandsteinIndustrie (AiF-Nr.: 17544-N) – Numerische Simulation des Produktionsprozesses im Kalksandsteinwerk – Optimierung der Kalksandsteinherstellung . . . . . . . . . . . . . 796 Einsatz von natürlichen Schwermineralsanden zur Steigerung der Rohdichte von Kalksandsteinen für einen hohen baulichen Schallschutz (AiF-Nr.: 17798-N) . . 796 Vorwettbewerbliche Untersuchungen und Entwicklungen zur Funktionalisierung natürlicher (Bims) und synthetischer (Blähton) Rohstoffe im Hinblick auf bauphysikalisch verbesserte Leichtbeton anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 797

Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799

Vorwort

III

Vorwort Der Mauerwerk-Kalender 2015 hat in seiner 40. Ausgabe schwerpunktmäßig die beiden Themen Bemessen von Mauerwerk und Bauen im Bestand zum Inhalt. Damit dem Leser dieses traditionsreichen Standardwerkes eine abwechslungsreiche Lektüre geboten wird, behandelt er wie immer auch weitere interessante Themen des Fachgebietes, bildet den aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik ab und schreibt diesen fort. • Im Bereich Baustoffe · Bauprodukte finden Sie den jährlich aktualisierten Grundlagenbeitrag Eigenschaftswerte von Mauersteinen, Mauermörtel, Mauerwerk und Putzen. Der bekannte Beitrag über den Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung umfasst in dieser Ausgabe erstmals seit 2012 wieder alle erteilten Zulassungen des Fachgebietes als vollständige aktuelle Übersicht. Die Umstellung auf den Eurocode 6 ist in diesem Bereich noch nicht vollständig vollzogen, das heißt, ein Großteil der Zulassungen muss demnächst noch vom DIBt angepasst werden. Der Leser wird mit diesem Beitrag auf dem Laufenden gehalten. • Die Abteilung Konstruktion · Bauausführung · Bauwerkserhaltung fällt der diesjährigen Schwerpunkt setzung des Mauerwerk-Kalenders entsprechend mit insgesamt 7 Beiträgen besonders umfangreich aus. Das 300 Jahre alte Herkulesbauwerk in Kassel besteht aus Tuffsteinmauerwerk und gehört zum Weltkulturerbe der UNESCO. Die statisch-konstruktive Bau- und wechselvolle Sanierungsgeschichte ist für den Leser sicher ebenso interessant wie die Beschreibung ausgewählter Maßnahmen der aktuellen Instandsetzung. Ein weiteres Thema ist das Verblendmauerwerk, das die Stadtbilder vieler nordeuropäischer Küstenstädte prägt. Der Beitrag zur zweischaligen Ausführung dieser Mauerwerksart gibt geeignete Handlungsempfehlungen zur fachkundigen Planung und sachgerechten handwerklichen Ausführung. Weitere Beiträge in dieser Rubrik befassen sich mit experimentellen Untersuchungen an Verpressankern in Ziegel- und Lehmsteinmauerwerk sowie der praxisgerechten Aufbereitung von Modellen für gemauerte Bögen, Gewölbe und Strebepfeiler. Die traditionelle Bautechnik der Trockenmauern ist Thema gleich zweier Beiträge, wobei einer den Schwerpunkt auf die technisch-statische Seite und die Berechnungsmodelle legt und und ein weiterer eher die handwerkliche Seite betont. Der Beitrag zur Sicherung und Instandsetzung der Frauenkirche Dresden in der Zeit von 1918 bis 1932 bewertet und würdigt die Baumaßnahmen aus heutiger Sicht. Die aus dieser Zeit vorliegenden Erkenntnisse zum Bauwerk haben wesentlich die Planungen zu dessen Wiederaufbau beeinflusst bzw. dessen fachgerechte Ausführung unterstützt. Der Aufsatz ist auch eine Anerkennung des Mutes und der vollbrachten fachlichen Leistungen der Erbauer dieses einmaligen Bauwerkes sowie der an der Sanierung Beteiligten.

• Das Kapitel Bemessung bietet das Hintergrundwissen zur Entstehung der Druckfestigkeitswerte im EC6 und ermöglicht die europäische Fortschreibung bzw. Aktualisierung im Zuge der vor uns liegenden Revision des Normenpaketes. Ein weiterer Aufsatz diskutiert eine umfangreiche, erstmals durchgeführte Parameterstudie zur Tragfähigkeit von normalkraftbeanspruchten Wänden unter Berücksichtigung geringer Auflasten. Er stellt einen Beitrag zur aktuellen Diskussion um die Notwendigkeit des Nachweises dar und zeigt Wege auf, wie mit alternativen Modellen ggf. vorhandene Nachweislücken gefüllt werden können. Außerdem gibt er einen Einblick in das Zustandekommen der Forderungen im EC6 nach einer Mindestauflast von durch Wind beanspruchten Wänden und soll helfen, die bisher einfache Nachweisführung nach dem vereinfachten Verfahren für die wesentlichen Anwendungsgebiete beizubehalten. Auch der daran anschließende Beitrag widmet sich den wirtschaftlichen Potenzialen bei der Bemessung von Mauer werk, jedoch auf einer anderen Grundlage – der vollprobabilistischen Zuverlässigkeitsanalyse. • Die Rubrik Bauphysik · Brandschutz schildert aus ministerialer Sicht, wie die Energiestandards der Zukunft aussehen werden und welche unterstützenden Maßnahmen hierfür geplant sind. • Im Bereich Normen · Zulassungen · Regelwerk stehen wie gewohnt die tabellarischen Übersichten zu den geltenden technischen Regeln für den Mauerwerksbau sowie das aktuelle Verzeichnis der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (mit Angabe der wichtigsten statischen Werte sowie der Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit) zur Verfügung, welches nach dem Einsatzgebiet der jeweiligen Produkte gegliedert ist. Dem Verzeichnis folgt eine Liste, geordnet nach Zulassungsnummern und mit Verweisen auf die entsprechenden Seiten dieses Beitrags sowie auf die des Beitrags A II „Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung“ aus dem Kapitel Baustoffe · Bauprodukte. Ein dritter Aufsatz behandelt die europäischen und nationalen rechtlichen Rahmenbedingungen für das Inverkehrbringen und die Verwendung von Bauprodukten sowie die Vorgehensweise bei der Umsetzung von harmonisierten Normen in das nationale Regelwerk. • Mit dem Kapitel Forschung und dem jährlichen Überblick über die aktuelle Forschungssituation im Mauerwerksbau schließt wie gewohnt der Mauerwerk-Kalender. Ich bedanke mich bei allen Beteiligten – sowohl bei den Autoren als auch beim Verlag – für die zuverlässige Mitarbeit und wünsche den Lesern eine spannende Lektüre der interessanten Beiträge des 40. Mauerwerk-Kalenders. Dresden, im Februar 2015

Wolfram Jäger ji@jaeger-ingenieure.de

C Bemessung

449

Tragfähigkeit von normalkraftbeanspruchten Wänden unter Berücksichtigung geringer Auflasten Wolfram Jäger, Dresden

1 Ausgangspunkt 1.1 Normenlage 1.1.1 DIN EN 1996‑3 und NA

a) Eigentliche Norm Das Vereinfachte Verfahren nach DIN EN 1996‑3 beruht auf dem Ansatz, dass man für Wände und Decken in den Grenzen des Verfahrens alle tragfähigkeits

mindernden Einflüsse in einem Abminderungsfaktor zusammenfasst, der mit Bezug auf die volle Querschnittstragfähigkeit anzuwenden ist.

Tabelle 1. Anwendungsgrenzen nach DIN EN 1996‑3 [3] 1. Gebäudehöhe (Mittel zwischen First- und Traufhöhe) h ≤ hm in Abhängigkeit der Festlegungen im Nationalen Anhang 2. Stützweite der aufliegenden Decken lf ≤ 7,0 m leichtgewichtige Fachwerkdächer lf ≤ 14,0 m 3. qk ≤ 5,0 kN/m2 4. Wände sind rechtwinklig zur Wandebene durch Decken und Dach in horizontaler Richtung gehalten 5. Wände der verschiedenen Geschosse stehen übereinander

 0,4 ⋅ t 6. Auflagertiefe der Decken und des Daches auf der Wand a ≥  75 mm 7. Endkriechwert φ∞ ≤ 2,0 8. Bei Wänden, die als Endauflager für Decken wirken lf ≤ 7,0 m für NEd ≤ kG ⋅ t ⋅b ⋅ fd oder 4,5 + 10 t bei fd > 2,5 N/mm² lf ≤   7,0 m 4,5 + 10 t bei fd ≤ 2,5 N/mm² lf ≤   6,0 m

9. Bei Wänden, die als Endauflager für Decken oder Dächer wirken und durch Windlast beansprucht sind

t≥

c1 ⋅ q Ewd ⋅b ⋅h² NEd + c2 ⋅h mit a = NEd t ⋅b ⋅ fd

450

C Bemessung

Wandhöhe, also Wandfuß, Wandmitte und Wandkopf. Da in Wandmitte Stabilitätseinflüsse mit eingehen, ist es sinnvoll, zwischen den Abminderungsfaktoren für Wandkopf bzw. -fuß und Wandmitte zu unterscheiden.

Damit wird der Nachweis sehr einfach. Bei der Ableitung besteht die Herausforderung darin, alle diese tragfähigkeitsmindernden Einflüsse zahlenmäßig zu fassen und auch den ungünstigsten Fall mit abzudecken. Das betrifft alle maßgebenden Nachweisstellen über die

Tabelle 2. Nachweis für normalkraftbeanspruchte Wände nach DIN EN 1996‑3 [3] Bemessungswert des Tragwiderstandes

NRd = ΦS ⋅ fd ⋅ A Anwendungsbedingungen nach Tabelle 1 erfüllt. Abminderungsfaktoren vereinfacht 2

h  Innenwände ΦS = 0,85 − 0,0011⋅  ef   tef  Wände als einseitiges Endauflager ΦS = 1,3 − Dach

lf,ef ≤ 0,85 8

ΦS = 0,4

Nachweis bei zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung NEd ≤ NRd

b) Nationaler Anhang Tabelle 3. Voraussetzungen für die Anwendung des vereinfachten Bemessungsverfahrens [4] 1. Gebäudehöhe (Mittel zwischen First- und Traufhöhe) h ≤ 20 m 2. Stützweite der aufliegenden Decken lf ≤ 6,0 m4)  0,2⋅hu 0,4 ⋅hu 3. lol ≥  ; Elementmauerwerk lol ≥  125 mm 45 mm  0,45⋅ t  0,5⋅ t 4. a ≥  ; bei t = 365 mm a ≥  100 mm 100 mm

5. Lichte Wandhöhe in Abhängigkeit von der Wanddicke und der Nutzlast nach folgender Tafel Bauteil

Wanddicke t [mm]

lichte Wandhöhe h [m]

Nutzlast qk [kN/m2]1)

tragende Innenwände

≥ 115 < 240

≤ 2,75

≤5

tragende Außenwände und zweischalige Haustrennwände

≥ 240

–

≥ 1152) < 1502)

≤ 2,75

≤3

≥ 1503) < 1753) ≥ 175 < 240 ≥ 240

≤5 ≤ 12 t

1) Einschließlich Zuschlag für nicht tragende innere Trennwände. 2) Als einschalige Außenwand nur bei eingeschossigen Garagen und vergleichbaren Bauwerken, die nicht zum dauernden Aufenthalt von Menschen vorgesehen sind. Als Tragschale zweischaliger Außenwände und bei zweischaligen Haustrennwänden bis maximal zwei Vollgeschosse zuzüglich ausgebautes Dachgeschoss; aussteifende Querwände im Abstand ≤ 4,50 m bzw. Randabstand von einer Öffnung ≤ 2,0 m. 3) Bei charakteristischen Mauerwerksdruckfestigkeiten fk < 1,8 N/mm² gilt zusätzlich Fußnote 2). 4) Sofern die Biegemomente aus dem Deckendrehwinkel nicht durch konstruktive Maßnahmen, z. B. Zentrierleisten, begrenzt werden.

II Tragfähigkeit von normalkraftbeanspruchten Wänden unter Berücksichtigung geringer Auflasten

451

Tabelle 4. Nachweis normalkraftbeanspruchter Wände nach DIN EN 1996‑3/NA nach [31] Bemessungswert des Tragwiderstandes

NRd = Φ ⋅ t ⋅ fd

fd = ζ⋅

fk gM

ζ = 0,85 Dauerstandsfaktor

Anwendungsbedingungen nach Tabelle 3 erfüllt. Abminderungsfaktoren vereinfacht  lf a 1,6 − ≤ 0,9 ⋅ für fk ≥ 1,8 N/mm2 6 t   Wände als einseitiges Endauflager Φ = Φ1 = 1,6 − lf ≤ 0,9 ⋅ a für fk < 1,8 N/mm2  5 t 0,333 für Dachdecken   2

bei Knickgefahr

 a h  Φ = Φ2 = 0,85 ⋅   − 0,0011⋅  ef  t  t 

Nachweis bei zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung NEd ≤ NRd

Im Unterschied zu DIN EN 1996‑3 geht die Windlast bei der Lösung nach deutschem NA nicht ein. Es wird darin auch keine Mindestauflast im Gegensatz zum Original gefordert. Für Dachdecken oder Wände mit geringer Auflast wird ein pauschaler Abminderungsfaktor angegeben, der auf dem Phänomen des Rücksetzens der Resultierenden beruht.

1.1.2 DIN EN 1996‑1‑1 und NA DIN EN 1996‑1‑1 enthält im genaueren Verfahren die ausführlichen Abminderungsfaktoren, die hier auch über die Grenzen des Vereinfachten Verfahrens hinaus gelten.

Tabelle 5. Nachweis normalkraftbeanspruchter Wände nach DIN EN 1996‑1‑1 [1] Bemessungswert des Tragwiderstandes

NRd = Φ ⋅ t ⋅ fd Anwendungsbedingungen nach Tabelle 3 erfüllt. Abminderungsfaktoren

ei t

Wandkopf/Wandfuß

Φ = Φi = 1− 2⋅

Wandmitte (nach Anhang G)

Φ = Φm = A1 ⋅ e

emk =

−

u2 2

Mmd + ehm + einit + ek ≥ 0,05 t Nmd

Nachweis bei zentrischer und exzentrischer Druckbeanspruchung NEd ≤ NRd

ei =

Mid + ehe + einit ≥ 0,05 t Nid

A1 = 1− 2⋅

hef fk λ − 0,063 emk , u= und λ = tef E emk t 0,73 − 1,17 t

452

C Bemessung

Bei der Knickabminderung gibt es beim genaueren Verfahren Unterschiede zwischen DIN EN 1996‑1‑1 und dem NA. Der Abminderungsfaktor ist nach Anhang G (informativ) nach DIN EN 1996‑1‑1 definiert. Deutschland hat hier eine etwas einfachere Formulierung eingeführt, die im NA unter Anhang NA.G zu finden ist. Der Grund dafür war eine einfachere Handhabung. Tabelle 6. Knickabminderung nach Anhang G von DIN EN 1996‑1‑1/NA [2] Abminderungsfaktor Wandmitte (nach Anhang NA.G) h 2⋅ e  2⋅ e  Φ = Φm = 1,14 ⋅ 1− mk  − 0,024 ⋅ ef ≤ 1− mk tef  tef tef 

Die Momente in der Wand werden nach Anhang NA.C bestimmt. Auf den Algorithmus und das tatsächliche Tragverhalten soll hier nicht weiter eingegangen werden. Es wird hierzu auf Jäger und Baier [56–58] verwiesen. Der Passus in Anhang NA.C unterscheidet sich dahingehend zu Anhang C von DIN EN 1996‑1‑1, dass die Grenze für die Rücksetzung der Resultierenden gegenüber dem Normentext nach [1] vergrößert worden ist auf 0,333 t (Bild 1).

Bei geringen Auflasten darf die Resultierende im Falle des Aufliegens von (Stahlbeton-)Decken in den Querschnitt zurückgeholt werden. In diesem Falle darf die resultierende Last über einen am Rand des Querschnittes angeordneten Spannungsblock mit der Ordinate fd abgetragen werden. Das System reguliert sich sozusagen selbst. Wird die Decke soweit verdreht, dass die Platte eigentlich nur noch auf der Kante aufliegt, dann wird diese „theoretisch“ solange zusammengedrückt, bis schließlich die Bemessungsspannung erreicht ist. Das bedeutet dann aber auch, dass das Mittenmoment neu berechnet werden muss (Bild 2). Die Frage nach einer Mindestauflast steht mit der Regelung nach Tabelle 5 nicht, da hier die Resultierende am Kopf bzw. am Fuß der Wand zurückgesetzt werden kann. Bedingung ist natürlich, dass die entsprechenden Voraussetzungen dafür vorliegen (Stahlbetondecke). Sollte sich aus den Exzentrizitäten am Kopf und Fuß der Wand ergeben, dass die Resultierende in Wandmitte unzulässig weit hinaus wandert, gelingt der Nachweis nicht mehr. Im Genaueren Verfahren ist ein einfaches Verfahren angegeben worden, wie mit teilweise aufliegenden Decken zu verfahren ist. Dieses Verfahren ist mechanisch nicht weiter begründet, liefert aber unter Beachtung des tatsächlichen Verhaltens des Knotens einigermaßen zufriedenstellende Ergebnisse [33]. Es hat sich vor allem als praktikabel erwiesen. Dabei bleibt jedoch der Deckenabmauerungsstein unberücksichtigt. Die Anwendung ist ausführlich in [34] erläutert worden.

Bild 1. Rücksetzregel nach Anhang NA.C aus DIN EN 1996‑1‑1/NA [2]; a) Lage der Resultierenden nach Schnittkraftermittlung, b) Korrektur des Fehlers durch Rückholen der Resul tierenden

Bild 2. Momentenneuberechnung in der Mitte der Wandhöhe bei Anwendung der Rücksetzregel nach [2]

II Tragfähigkeit von normalkraftbeanspruchten Wänden unter Berücksichtigung geringer Auflasten

Bild 3. Wand zwischen zwei teilweise aufliegenden Deckenplatten; a) mit gleicher Deckenauflagertiefe o und u, b) mit unterschiedlicher Deckenauflagertiefe o und u

Tabelle 7. Algorithmus zur Schnittkraftermittlung und Nachweisführung für teilweise aufliegende Deckenplatten nach DIN EN 1996-1-1/NA [2] Ersatzsystem in Anlehnung an Anhang C zu DIN EN 1996‑1‑1/NA

a) tatsächliche Konstruktion ohne Vormauerstein und Dämmung

453

b) idealisiertes statisches System

c) zweimalige Anwendung des Einknotensystems

454

C Bemessung

Tabelle 7. Algorithmus zur Schnittkraftermittlung und Nachweisführung für teilweise aufliegende Deckenplatten nach DIN EN 1996-1-1/NA [2] (Fortsetzung) Eingangswerte für die Rahmenberechnung ao = au I2a =

ao ≠ au

1⋅ a32a 1⋅ a3 1⋅h3 ; I1a = 1a ; I4a = D4a 12 12 12

a2a,cal = I2a =

o M1a

u ao2a + a2a;

1⋅ a 32a,cal 12

o a1a + au1a 2

; a1a,cal =

; I1a =

3 1⋅ a 1a,cal

; I4a =

n1a ⋅E1a ⋅I1a  q4a ⋅l2a4  h1a = − n1a ⋅E1a ⋅I1a n2a ⋅E2a ⋅I2a n4a ⋅E4a ⋅I4a  4 (n4a − 1)  + + h1a h2a la4

n4a ⋅E4a ⋅I4a la4 kma = n1a ⋅E1a ⋅I1a n2a ⋅E2a ⋅I2a + h1a h2a  k  ηa = 1− m   4 o o M1a,red = ηa ⋅M1a

Analog für Einknotensystem bei b) wiederholen

Mo2b,red = ηb ⋅Mo2b Ausmitten ao= au= a

ao ≠ au

Wandkopf i = o eo,d =

o M1a,red,d

No,d

+ ehe ≥ 0,05⋅ ao

Wandmitte m Versatz der Systemlinien der realen und der idealisierten Außenwand

em = eˆ m + ea ≥ 0,05⋅ t ea =

eˆ m =

t−a 2

ea = ea,cal =

o M1a,red,d +

(to,V+D − to,F + tu,V+D )

o Mu2b,red,d − M1a,red,d

Nm,d

emk = eˆ m + ek heff ⋅ t ⋅ eˆ m t sofern die Grenzschlankheit λc nach Tabelle NA.17 NDP zu 6.1.2.2 (2) überschritten wird (s. [2])

mit der Kriechausmitte ek = 0,002⋅φ∞ ⋅

Wandfuß i = u eu,d =

Mu2b,red,d Nu,d

+ ehe ≥ 0,05⋅ au

3 1⋅h D4a 12

II Tragfähigkeit von normalkraftbeanspruchten Wänden unter Berücksichtigung geringer Auflasten

In NCI Anhang NA.C wird im Absatz (5) darauf hingewiesen, dass bei Anwendung desselben die Berechnung bei teilweise aufliegender Deckenplatte mit der rechnerischen Wanddicke a durchzuführen ist. Für die Nachweisführung sind die effektiven Querschnitte der Wand am Kopf und Fuß Aeff,o,u, das heißt die tatsächliche Auflagertiefe (ao, au), heranzuziehen, da bei dieser Vorgehensweise davon ausgegangen wird,

dass kein Deckenabmauerungsstein vorhanden ist und die Dämmung vor der Decke nicht zum Tragen herangezogen werden kann (NCI zu 6.1.1 „Allgemeines“ zu 6 „Grenzzustand der Tragfähigkeit“, (NA.3)). In der Mitte der Wand darf der Nachweis auf Knicken vereinfachend mithilfe des gesamten Wandquerschnittes, d. h. mit der Dicke t der Wand geführt werden.

Tabelle 8. Nachweis bei teilweise aufliegender Deckenplatte nach DIN EN 1996‑1‑1, Abschn. 6.1.1 und 6.1.2 sowie NA, NCI Anhang NA.G Tragwiderstand und Nachweise Nachweisschnitte und zugehörige Querschnittsflächen

455

Abminderungsfaktoren, Tragwiderstände und Nachweisgleichungen

oben e   Φo = 1− 2 o  ao  

NoR,d = Φo ⋅ ao ⋅ fd NoE,d ≤ NuR,d

Mitte e  h e  Φm = 1,141− 2 m,k  − 0,024 eff ≤ 1− 2 m,k t  t t 

NmR,d = Φm ⋅ t ⋅ fd NmE,d ≤ NmR,d

unten e   Φu = 1− 2 u  au  

NuR,d = Φu ⋅ au ⋅ fd NuE,d ≤ NuR,d

456

C Bemessung

Tabelle 9. Ermittlung des Versatzes der Schwerachsen bei ungleichem Deckenauflager am Kopf und am Fuß der Wand Tragwiderstand und Nachweise Lage der Schwereachsen o, m, u

Versatz der Schwerachsen o, m, u

oben a  t  eao =  tR + o  − 2 2 

Mitte eam =

(eau + eao ) 2

unten a  t  eau =  tR + u  − 2 2 

Die Frage nach einer Mindestauflast reguliert sich damit im genaueren Verfahren mit dem Erfolg der Nachweisführung. Sofern bei der Schnittkraftermittlung die Resultierende aus dem Querschnitt wandert, kann sie unter Annahme des selbstregulierenden Effektes bei Massivdeckenauflagern zurückgeholt werden. Für die Wandmitte trifft das nicht zu. Hier ist in jedem Falle mit einer Mindestexzentrizität von 5 % der Wanddicke zu rechnen. Im Falle einer zusätzlichen Windbeanspruchung wird diese i. d. R. immer eingehalten und ist nicht bemessungsmaßgebend.

1.2

Nachweis einer Mindestauflast nach DIN EN 1996‑3/NA‑A2 [6]

In der Musterliste der Technische Baubestimmungen März 2014 [5] sowie nach DIN EN 1996‑3/NA‑A2 vom Januar 2015 [6] ist für die Einführung der DIN EN 1996‑3 zusammen mit DIN EN 1996‑3/NA folgendes zu beachten: Für Wände, die als Endauflager für Decken oder Dächer dienen und durch Wind beansprucht werden, darf der Nachweis der Mindestauflast der Wand vereinfacht wie folgt geführt werden, sofern kein genauerer Nachweis vorgenommen wird:

3 ⋅ qEwd ⋅ h2 ⋅ b (1) N hm ≥ h   16 ⋅  a −   300  mit h lichte Geschosshöhe qEwd Bemessungswert der Windlast je Flächeneinheit NEd Bemessungswert der kleinsten vertikalen Belastung in Wandhöhenmitte im betrachteten Geschoss b Breite, über die die vertikale Belastung wirkt a Deckenauflagertiefe

Der Nachweis einer Mindestauflast ist damit in jedem Falle zu führen, sofern er nicht offensichtlich entfallen kann. Genau genommen sind somit alle Wände durchzuprüfen, ob sie diese Forderung erfüllen. Das bedeutet einen Mehraufwand gegenüber der bisher üblichen Praxis und der Fassung des NA von 2012 [4]. Der Sinn dieser Fassung war, die Forderung nach der Überprüfung der Auflast nach Gl. (4.2) von DIN EN 1996‑3 [3] entfallen zu lassen. Begründet wurde die Forderung nach der Mindestauflast, dass ggf. in Wandmitte unter Windbeanspruchung die Lage der Resultierenden die bekannten Grenzen überschreitet und damit der Nachweis nicht erfüllt ist.

II Tragfähigkeit von normalkraftbeanspruchten Wänden unter Berücksichtigung geringer Auflasten

Es ergibt sich daraus, dass bei Nichterfüllung der Forderung nach einer Mindestauflast gem. Gl. (1) nach DIN EN 1996‑3/NA ein genauer Nachweis nach DIN EN 1996‑1‑1 zusammen mit dem zugehörigen NA zu führen ist. Sie ist in der Mehrzahl der Fälle erfüllbar. Nur in wenigen Konstellationen kommt es dazu, dass diese Forderung maßgebend wird. Das sind im Wohnungs- und Gewerbebau i. d. R. die letzten Geschosse unter dem Dach oder Dachgeschoss oder auch Wand ecken in darunterliegenden Geschossen. Insofern stellt die Forderung nach dem Nachweis einer Mindestauf last in der jetzigen Form eine Verunsicherung und einen Mehraufwand dar.

1.3

457

Beanspruchung von Außenwänden aus Wind

Bei der Frage der Windbeanspruchung ist die Zeitfolge der Entwicklung der Windlastnorm zu beachten. Die DIN EN 1996‑3 wurde etwa 2003 abgeschlossen. Die neuen Windlastnormen wurden verbindlich in Deutschland 2006 als deutsche Norm eingeführt und als europäische Normen 2012, wobei die Unterschiede marginal sind und die Entwicklung der Windlastnorm i. W. 2005 abgeschlossen war. Vgl. hierzu [35]. Der Ansatz der erhöhten Windbeanspruchung an den Ecken eines Baukörpers erscheint bei gemauerten Gebäuden für die Rohkonstruktion als überflüssig. Inso-

Tabelle 10. Bestimmung des Winddrucks auf Oberflächen Winddruck auf Oberflächen we = qp (ze ) ⋅ cpe Einteilung der Wandflächen bei vertikalen Wänden nach [22]

Außendruckbeiwerte für vertikale Wände rechteckiger Gebäude nach [26] entsprechend [23]

Tabelle 11. Windlastwerte nach dem vereinfachten Ansatz nach [23], Anhang NA.B, die zweite Spalte der qp-Werte interpoliert für bis h= 20 m

458

C Bemessung

fern werden hier nur die Flächen B und D betrachtet. In Tabelle 11 ist die zweite Spalte mit den Geschwindigkeitsdrücken linear bis 20 m, der Grenze des vereinfachten Verfahrens nach DIN EN 1996‑3/NA und früher DIN 1053‑1 bzw. DIN 1053‑100, interpoliert worden, um hier mit den für das vereinfachte Verfahren relevanten Grenzen arbeiten zu können.

1.4

Rückblick auf die Entwicklung des verein fachten Nachweises nach DIN EN 1996‑3

Wesentliche Entwicklungsschritte von DIN EN 1996‑3 sind in [7] und weiteren Forschungsberichten beim DIBt dokumentiert.

1.4.1 Ausarbeitungen von Beuker [9] Ziel der Bemühungen um ein vereinfachtes Verfahren war es, auf die aufwendige Rahmenrechnung zur Ermittlung der Wandendmomente zu verzichten und lediglich in Wandmitte einen Nachweis gegen Knicken zu führen. Beuker wollte hier die in die Wand eingeleiteten Momente begrenzen, weshalb ihm eine gewisse Wanddicke und eine gewisse Auflast erforderlich schien. Andererseits sollte in Wandmitte unter Windbeanspruchung gesichert werden, dass die Exzentrizität der Normalkraft nicht größer als 0,45 t wird, wobei man davon ausging, dass die Exzentrizität aus der Deckenverdrehung in Wandmitte annähernd 0 ist, was bei den normalerweise zu untersuchenden Lastspreizungen i. d. R. nicht der Fall ist. Das heißt, dass zur Aufnahme der Windlast der Bereich von der ungewollten Exzentrizität bis hin zu 0,45 t zur Verfügung steht. Dabei sind die Effekte nach Theorie II. Ordnung berücksichtigt worden. Das sollte gewährleisten, dass die aus dem Stabilitätsnachweis für den Windanteil verbleibende Reserve in Wandmitte nicht überschritten wird.

Daraus ist dann Gl. (4.2) in EN 1996‑3 abgeleitet worden. c q bh2 (2) t ≥ 1 Ewd + c2 h NEd

mit h lichte Geschosshöhe qEwd Bemessungswert der Windlast je Flächeneinheit NEd Bemessungswert der kleinsten vertikalen Belastung am Wandkopf im betrachteten Geschoss b Breite, über die die vertikale Belastung wirkt t tatsächliche Dicke der Wand oder der tragenden Schale einer zweischaligen Wand, die als Endauflager wirkt NEd α a = t ⋅ b ⋅ fd c1, c2 Konstanten nach Tabelle 1, Ende Das Problem wurde nur bei Wänden, die einseitig als Endauflager von Decken dienen, gesehen. In [7] ist die Herleitung von Beuker [9] in einer früheren Form der Gl. (2) besprochen worden. Beuker ging bei der Ableitung so vor, dass er Mm,d = 0 (3)

angenommen hat und sich dann die Frage stellte, wieviel an Tragfähigkeit noch zur Verfügung steht, wenn der Abminderungsfaktor nicht unter den Wert

N Φm = a = Ed (4) t ⋅ b ⋅ fd absinken darf, damit die Tragfähigkeit der Wand gerade noch nachgewiesen werden kann. Über das Diagramm nach Bild 4 ist für die Auslastungsgrade ohne Berücksichtigung des Knickens nach Gl. (4) die Abhängigkeit der Ausmitte von der Schlankheit ermittelt worden.

Bild 4. Traglastfaktor Φm als Funktion der Schlankheit mit Darstellung der berücksichtigten Auslastungsfaktoren α nach [9] (gestrichelte Linien markieren die Aus lastungsgrade, für die eine Approximation durchgeführt worden ist)

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