Mauerwerk-Kalender 2021 E-Book

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 919

Veröffentlichungsjahr: 2021

Beschreibung

In seinem 46. Jahrgang begleitet der Mauerwerk-Kalender die erfolgreiche Bauart als verlässliches Nachschlagewerk mit den Eigenschaftswerten von Mauersteinen, Mauermörtel, Mauerwerk und Putzen, mit der aktuellen Übersicht über die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen bzw. allgemeinen Bauartgenehmigungen dieses Fachgebietes und mit der Zusammenstellung der geltenden technischen Regeln für den Mauerwerksbau. In diesem Zusammenhang wird in einem gesonderten Kapitel auf die Besonderheiten bei bauhabenbezogenen Bauartgenehmigungen (Zustimmungen im Einzelfall) eingegangen. Zwei weitere Beiträge widmen sich der Bemessung von Mauerwerkskonstruktionen. Hierin werden Tragfähigkeitstafeln zur vereinfachten Bemessung unbewehrten Mauerwerks und der Beitrag zur Erdbebenbemessung von Mauerwerksbauten aus dem Jahre 2010 wurde vollständig überarbeitet und aktualisiert. In einem Praxisbeitrag werden die Aspekte bei Planung und Ausführung von umfangsreichen Eingriffen in die Tragstrukturen von historischen Mauerwerksgewölben in einer denkmalgeschützten Festungsanlage vorgestellt. Für die richtige Bemessung von Befestigungen wird das notwendige Hintergrundwissen über die Ermittlung der Tragfähigkeit von Kunststoff- und Injektionsdübeln durch Versuche am Bauwerk dargestellt sowie auf die DIBt Richtlinien zur praxisbezogenen Anwendung eingegangen. Weitere Beiträge widmen sich dem Bau mit Fertigteilen sowie der Digitalisierung und den daraus resultierenden Herausforderungen aus der Sicht eines Baustoffherstellers sowie innovativen Entwicklungen wie dem 3D-Druck und der Robotik im Mauerwerksbau. Über den Einsatz eines neu entwickelten reversiblen Wandsystems aus mörtellos verlegten Betonhohlblocksteinen für sog. informelle Siedlungen berichtet ein Autorenteam.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Cover

Titelblatt

Urheberrechte

Vorwort

Autoren

A Baustoffe ▪ Bauprodukte

I Eigenschaften und Eigenschaftswerte von Mauersteinen, Mauermörtel und Mauerwerk

1 Einleitung

2 Eigenschaftswerte von Mauersteinen

2.1 Festigkeitseigenschaften

2.2 Verformungseigenschaften

2.3 Kapillare Wasseraufnahme

3 Eigenschaftswerte von Mauermörteln

3.1 Festigkeitseigenschaften

3.2 Verformungseigenschaften

4 Eigenschaftswerte von Mauermörtel im Mauerwerk

5 Verbundeigenschaftswerte zwischen MauersteinundMauermörtel

5.1 Allgemeines

5.2 Haftscherfestigkeit

5.3 Haftzug- und Biegehaftzugfestigkeit

6 Eigenschaftswerte von Mauerwerk

6.1 Allgemeines

6.2 Festigkeitseigenschaften

6.3 Verformungseigenschaften

7 Literatur

II Neuentwicklungen im Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung (abZ) bzw. mit allgemeiner Bauartgenehmigung (aBG)

0 Allgemeines

0.1 Gesonderte Regelungen zu Schlitzen

1 Mauerwerk mit Normal- oder Leichtmauermörtel

2 Mauerwerk mit Dünnbettmörtel

3 Mauerwerk mit Mittelbettmörtel

4 VorgefertigteWandtafeln

5 Geschosshohe Wandtafeln

6 Schalungsstein-Bauarten

7 Trockenmauerwerk

8 Mauerwerk mit PU-Kleber

9 Bewehrtes Mauerwerk

10 Ergänzungsbauteile

11 Literatur

12 Bildnachweis

B Konstruktion ▪ Bauausführung ▪ Bauwerkserhaltung

I Ermittlung der Tragfähigkeit von Kunststoffdübeln und Metall-Injektionsankern durch Versuche am Bauwerk

1 Einleitung

2 Grundlagen für Versuche am Bauwerk im Verankerungsgrund Mauerwerk

2.1 Dübel-Systeme

2.2 Bauaufsichtlich relevanter Bereich

2.3 Zustimmung im Einzelfall/vorhabenbezogene Bauartgenehmigung

2.4 Europäische Zulassungen bzw. Bewertungen für Kunststoffdübel

2.5 Europäische Zulassungen bzw. Bewer tungen für Metall-Injektionsanker zur Verankerung im Mauerwerk

2.6 Systematik für den vorliegenden Beitrag

3 Verantwortlichkeiten

3.1 Allgemeines

3.2 Fachplaner

3.3 Versuchsleiter

3.4 Sachkundiges Personal

4 Technische Regel Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Kunststoffdübel in Beton und Mauerwerk mit ETA

4.1 Gliederung/Allgemeines

4.2 Anwendungsbereich für Kunststoffdübel

4.3 Versuche für Kunststoffdübel

4.4 Prüfbericht

5 Praxisbeispiel 1: Zugversuche für Kunststoffdübel (Bruchversuche) - Befestigung einer Fassadenunterkonstruktion

5.1 Einleitung

5.2 Durchführung und zugehörige Dokumentation der Versuche am Bauwerk

5.3 „Zwischenfazit“: Aufgabentrennung

5.4 Auswertung der Zugversuche (Bruchversuche)

5.5 Bemerkungen und Hinweise

5.6 Unterschriften

5.7 Bemessung der Verankerung (Befestigung der Unterkonstruktion)

6 Praxisbeispiel 2: Querlastversuche für Kunststoffdübel (Bruchversuche) - Absturzsicherndes Fensterelement mit untererFestverglasung

6.1 Einleitung

6.2 Durchführung und zugehörige Dokumentation der Versuche am Bauwerk

6.3 „Zwischenfazit“: Aufgabentrennung

6.4 Auswertung der Versuchsergebnisse .

6.5 Bemessung der Verankerung (Befestigung des absturzsichernden Fensterelements)

7 Technische Regel Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Injektionsankersysteme im Mauerwerk mitETA

7.1 Gliederung/Allgemeines

7.2 Anwendungsbereiche für Injektionsanker

7.3 Versuche

7.4 Prüfbericht

8 Praxisbeispiel 3: Zugversuche für Injektionsanker (Bruchversuche) - Befestigung eines Französischen Balkongeländers

8.1 Einleitung

8.2 Durchführung und zugehörige Dokumentation der Versuche am Bauwerk

8.3 „Zwischenfazit“: Aufgabentrennung

8.4 Auswertung der Versuchsergebnisse

8.5 Bemessung der Verankerung (Befestigung des Französischen Balkongeländers)

9 Zusammenfassung

10 Literatur

II Mauerwerk aus Fertigteilen

1 Einleitung

1.1 Allgemeines

1.2 Geschichtliches

1.3 StandderTechnik

2 Arten von Wandelementen

2.1 Vergusstafeln

2.2 Hochlochtafeln

2.3 Rippentafeln

2.4 Ziegel-Fertigteildecken

2.5 Mauertafeln

3 Mauertafeln aus Mauersteinen

3.1 Mauertafeln aus Normziegeln (Mauertafelziegeln)

3.2 Mauertafeln aus Zulassungsziegeln

3.3 Aufhängungen mit Hebebändern .

3.4 Aufhängungen mit Tragbolzen

3.5 Mauertafeln aus Kalksandsteinen

3.6 MauertafelnausPorenbeton

4 Vertikale Stoßfugen zwischen Einzeltafeln

4.1 Konstruktive Vertikalfuge

4.2 Statische Nachweise für vertikale Stoßfugen zwischen Einzeltafeln

5 Ausfachungsmauerwerk für Stahlbetonskelettkonstruktionen .

6 Brandschutz

7 Transport

8 Montage

9 Überwachung

9.1 Fremdüberwachung [26]

9.2 Qualitätssicherung

10 Literatur

III Veränderung der Tragstrukturen von historischen Mauerwerksgewölben am Beispiel der Erschließung Wilhelmsburg in Ulm

1 Einleitung

1.1 Historisches

1.2 Heutige und zukünftige Nutzung der Anlage

1.3 Erforderliche Umbauten

2 Vorgehensweise

2.1 Allgemeines

2.2 Geometrie

2.3 Material

2.4 Baugrund

2.5 Zustand

2.6 Durchgängigkeit der Planung

2.7 Die digitale Baustelle

3 Horizontale Erschließung

3.1 Aufgabenstellung

3.2 Entwurfsfindung

3.3 Brücke über den Burggraben

3.4 Brücke in der Burg

3.5 Gestaltungskonzept

4 Vertikale Erschließung

4.1 Aufgabenstellung

4.2 Entwurfsfindung

4.3 Gewölbeöffnung

4.4 Aufzugschacht mit Treppe

4.5 Herstellung

4.6 Gestaltungskonzept

5 Literatur

IV Erfolgreiche Digitalisierung im Mauerwerksbau – eine multidisziplinäre Unternehmensaufgabe für Baustoffhersteller

1 Einleitung

2 Digital unterstützte Planung im Mauerwerksbau

2.1 Derdigitale Zwilling -erste Produktdaten für die Planung

2.2 Aus Produkten werden Systeme - vom Mauerstein zum Mauerwerk

2.3 Ein Modell, viele Disziplinen -medienbruchfreier Austausch von Produktdaten

2.4 Haftung für die BIM-Produktdaten

3 Von Produktdaten zu Produktionsdaten

3.1 Das digitale Gebäudemodell -die universelle Datenquelle für die Produktion

3.2 Haftung des Mauerwerksherstellers für dasBIM-Modell

3.3 Geistige Eigentumsrechte des Mauerwerksherstellers an dem BIM-Modell

3.4 Projektverwaltung und Produktionsplanung

3.5 Produktion und Kommissionierung

4 Digitalisierung auf der Mauerwerksbaustelle

4.1 Papier oder Tablet – Planbereitstellung fürdieBaustelle

4.2 Hilfsmittel für die effiziente Baustelle - Soll-Ist-Abgleich mit Mixed Reality

4.3 Mensch und Maschine – ein Ausblick auf Robotik im Mauerwerksbau

5 Digitalisierung ist mehr als nur die Bereitstellung von Daten

5.1 Bieten digitale Daten neue Geschäfts felder für Mauerwerkshersteller?.

5.2 An welchen Stellschrauben muss gearbeitet werden, damit Mauerwerk digitaler wird?

5.3 Ausblick in die Zukunft der Digitalisierung im Mauerwerksbau

6 Fazit

7 Literatur

V Ziegel ausdem 3D-Drucker

1 Einleitung

2 GeschichtlicherHintergrund

3 Technologie Additive Herstellung

3.1 Photopolymerisationsverfahren

3.2 Bindemittel-Jetting, 3D-Druck (3DP)

3.3 Material-Extrusion

3.4 Pulverbett-Schmelzung

3.5 Ebenen-Laminierung

3.6 Material-Jetting

3.7 Direct Energy Deposition oder Direkte Energieabscheidung

4 Additive Herstellung von Ziegeln/Ziegelbauteilen in der aktuellen Forschung und Entwicklung

5 Strategien zum Drucken von Ziegeln/Ziegelbauteilen

5.1 Kartesische 3D-Drucker

5.2 Delta-3D-Drucker

5.3 Roboterarm basierende 3D-Drucker

6 Technologieauswahl und Entwicklung des eigenen Druckens für Ziegel

6.1 Aufbau und Konzeption

6.2 Druckversuche

6.3 Druckmaterial

6.4 Druckergebnisse und Fazit zum Projekt .

7 Anwendungsbereich von gedruckten Ziegeln/Ziegelbauteilen

8 Ausblick

9 Weiterführende Literatur

VI Mauerwerksroboter für die Baustelle – internationaler Stand

1 Einleitung

2 AktuellerStand

2.1 HistorieinDeutschland

2.2 Aktuelle Bauroboter

2.3 Vorhandene Mauerwerksroboter

3 Besonderheiten des deutschen Marktes

4 Voraussetzungen und Handlungsbedarf

5 Ansatz der Hochschule Karlsruhe

6 Auswirkungen auf die Baukultur

7 Literatur

VII Standsicherheitsuntersuchungen von Mauerwerkstrukturen mithilfe von stochastischen numerischen Simulationen

1 Einleitung

2 Numerische Modellierung und Simulation von Mauerwerkstrukturen

2.1 Diskretisierung und Materialmodellierung des Mauerwerkverbands

2.2 Nichtlineare Lastgeschichteberechnung

3 Modellvalidierung

3.1 Parametrische Modellierung

4 Stochastische Simulation in der Berechnungspraxis

4.1 Definition von Unsicherheiten

4.2 Varianzbasierte Robustheitsanalyse .

4.3 Zuverlässigkeitsanalyse

5 Stochastische Analysen zur Versagenswahrscheinlichkeit einer historischen Mauerwerkbrücke gegenüber Schiffsstoß

6 Zusammenfassung

7 Literatur

VIII Eine aus der Notwendigkeit geborene Idee - Betonhohlblocksteine für den Mauerwerksbau in informellen Siedlungen und deren bautechnische Umsetzung

1 Einleitung

2 Entwicklung der Geometrie des Betonhohlblocksteins

3 Future Products & Technologies bei PERI

4 Konstruktive Grundlagen und Anforderungen an das Mauerwerk

4.1 Anforderungen an das zu entwickelnde Betonhohlblockstein-Mauerwerk

4.2 Standortspezifische Gegebenheiten im Vergleich

4.3 Anforderungen an Bauwerksaussteifung und Fügekonzept

4.4 Anforderungen an die Stein- und Wandwiderstände

4.5 Zusammenfassung der Grundlagen und Anforderungen an das Mauerwerk

5 Betontechnologie zur Herstellung der Betonholblocksteine und Produktion im Kibera Slum

6 Entwicklung des Wandkonzepts

6.1 Erste Testwand in Kibera

6.2 ErsteBauprojekteinKibera

7 Experimentelle Untersuchung zur Schubtragfähigkeit der Betonhohlblocksteine und daraus hergestellter Wandbauteile

7.1 Allgemeines

7.2 Materialeigenschaften

7.3 Schubversuche am Einzelstein

7.4 Schubversuche an Wänden

8 Bemessung eines Prototyps – Schulbau in Kibera

8.1 Problemstellung bei der Nachweisführung

8.2 Tragkonzept für ein Schulgebäude in Nairobi

8.3 Detailausführung

8.4 NachweisderTragfähigkeit

8.5 Nachweis derGebäudeaussteifung .

8.6 Aussicht – ein generalisiertes Bemessungsverfahren

9 Ausblick – Praxisanwendung

10 Danksagung

11 Literatur

C Bemessung

I Hilfsmittel zur vereinfachten Mauerwerksbemessung

1 Einführung

2 Anwendungsbereich der vereinfachten Berechnungsmethoden von DIN EN 1996-3/NA

3 Wände unter überwiegender Normalkraftbeanspruchung

3.1 Vereinfachte Berechnungsmethode

3.2 Stark vereinfachte Berechnungsmethode

4 Windbeanspruchte Wände unter minimalerAuflast

4.1 Nachweisverfahren

4.2 Bemessungstafeln

4.3 Beispiele – Außenwände im obersten Geschoss

5 Erddruckbeanspruchte Wände

5.1 Nachweisverfahren

5.2 Bemessungstafel

5.3 Beispiele

6 Nichttragende Wände

6.1 Innenwände

6.2 Außenwände

7 Vereinfachter Aussteifungsnachweis .

7.1 Nachweisverfahren

7.2 Beispiel

8 Zusammenfassung

9 Literatur

II Erdbebenbemessung bei Mauerwerksbauten

1 Einleitung

2 Seismische Einwirkung

2.1 Entwicklung der Erdbebenkarten

2.2 Erdbebeneinwirkung nach DIN 4149

2.3 Erdbebeneinwirkung nach DIN EN 1998-1/NA

3 Seismisches Verhalten von Mauerwerksbauten

3.1 Versagensformen von Mauerwerkswänden

3.2 Wand-Decken-Interaktion und Normalkraftumlagerungen

4 Auslegung mit konstruktiven Regeln

4.1 Erforderliche Schubwandquerschnittsflächen: DIN 4149

4.2 Erforderliche Schubwandquerschnittsflächen: DIN EN 1998-1/NA

4.3 Bewertung im Hinblick auf die Anwendung in der Praxis

5 Rechenverfahren

5.1 Lineare kraftbasierte Berechnungen

5.2 Nichtlineare statische Berechnungen

5.3 Berücksichtigung von Torsionseffekten

5.4 Ansatz von Verhaltensbeiwerten für Mauerwerk

6 Praxisbeispiele

6.1 Reihenhaus – Konstruktive Regeln nach DIN 4149

6.2 Reihenhaus – Konstruktive Regeln nach DIN EN 1998-1/NA

6.3 Mehrfamilienhaus – Vereinfachtes Antwortspektrenverfahren

6.4 Mehrfamilienhaus -Nichtlinearer statischerNachweis

6.5 Vergleichsberechnung: Vereinfachtes Antwortspektrenverfahren

6.6 Nichtlinearer statischerNachweis

7 Entwicklung neuer rechnerischer Nachweiskonzepte

8 Zusammenfassung

9 Literatur

D Forschung

I Übersicht über abgeschlossene und laufende Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau

1 Abgeschlossene Forschungsvorhaben

1.1 Übersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen

1.2 Kurzberichte

2 Laufende Forschungsvorhaben

2.1 Übersicht Forschungsprojekte und Forschungsstellen

2.2 Kurzberichte

E Normen ▪ Zulassungen ▪ Regelwerk

I Mauerwerksbau mit vorhabenbezogener Bauartgenehmigung bzw. mit Zustimmung im Einzelfall

1 Einführung

2 Grundlagen

2.1 BauaufsichtlicheRegelungen

2.2 Geltungsbereich der Zustimmung im Einzelfall/vorhabenbezogenen Bauartgenehmigung

2.3 Abgrenzung zum allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis nach §19MBO

2.4 Zuständigkeiten bei der Erteilung von Zustimmungen im Einzelfall/vorhabenbezogenen Bauartgenehmigungen in den Ländern .

3 Anforderungen an Bauprodukte

3.1 Allgemeines

3.2 CE-gekennzeichnete Bauprodukte

3.3 Nationaler Verwendbarkeitsnachweis

3.4 Produkte des Mauerwerksbaus

4 Antragsverfahren zur Erlangung einer Zustimmung im Einzelfall/ vorhabenbezogenen Bauartgenehmigung

4.1 Anlass zur Erlangung einer Zustimmung im Einzelfall nach § 20 MBO

4.2 Erfordernis einer vorhabenbezogenen Bauartgenehmigung

4.3 Antragsteller

5 Zustimmung im Einzelfall/vorhaben- bezogene Bauartgenehmigung für die Ver- und Anwendung von Bauprodukten des Mauerwerksbaus in Sachsen

5.1 Landesbezogene Umsetzung der Musterregelungen

5.2 Allgemeines

5.3 Abgrenzung zum Genehmigungsver fahren und zur allgemeinen Bewährung .

5.4 Antragstellung

5.5 Eigenschaften des Bauprodukts

5.6 Übereinstimmungsnachweis

5.7 RegelungenzurBauart

5.8 Sonderfall Lehmbauweise

5.9 Gebühren

5.10 Bearbeitungszeiten

6 Literatur

II Geltende Technische Regeln für den Mauerwerksbau (Deutsche, Europäische undInternationale Normen)(Stand30.11.2020)

1 Vorbemerkung

2 EuGH-Urteil vom 16. Oktober 2014 (Rs. C-100/13)

3 Regelwerk

4 Literatur

Stichwortverzeichnis

Anbieterverzeichnis

Endbenutzer-Lizenzvereinbarung

Orientierungspunkte

Cover

Table of Contents

Titelblatt

Urheberrechte

Vorwort

Autoren

Fangen Sie an zu lesen

Stichwortverzeichnis

Anbieterverzeichnis

Endbenutzer-Lizenzvereinbarung

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2021 MAUERWERK KALENDER

Kunststoffverankerungen Digitalisierung im Mauerwerksbau

Herausgegeben von

Detleff Schermer, Regensburg Eric Brehm, Karlsruhe

46. Jahrgang

Hinweis des Verlages

Die Recherche zum Mauerwerk-Kalender ab

Jahrgang 1976 steht im Internet zur Verfügung

unter www.ernst-und-sohn.de

Titelbild: Teatro Regio, Turin (Carlo Mollino)

Foto: Tillmann Klein (zurVerfügung gestellt von Koen Mulder, Autor des Buches „Die Beschwingte Fläche“)

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

© 2021 Wilhelm Ernst & Sohn,

Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, 10245 Berlin, Germany

Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden.

All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form – by photoprinting, microfilm, or any other means – nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publisher.

Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind.

Umschlaggestaltung: Sonja Frank, Berlin

Herstellung: pp030 – Produktionsbüro Heike Praetor, Berlin

Satz: le-tex publishing services GmbH, Leipzig

Druck und Bindung: CPI books GmbH, Leck

Printed in the Federal Republic of Germany.

Gedruckt auf säurefreiem Papier.

ISSN 0170-4958

Print ISBN 978-3-433-03293-0

ePDF ISBN 978-3-433-61075-6

ePub ISBN 978-3-433-61074-9

oBook ISBN 978-3-433-61073-2

Vorwort

Liebe Leserinnen und Leser,

seit der Ausgabe des Mauerwerk-Kalenders von 2007 lag die alleinige Herausgeberschaft bei Professor Wolfram Jäger. Bis zu der vorliegenden Ausgabe hat Professor Jäger die Entwicklung dieser Publikation sowie die Entwicklung des Mauerwerksbaus in Deutschland entscheidend geprägt. Wir, als neue Herausgeber, danken ihm herzlich für die geleistete Arbeit und für die Übergabe einer Publikation in sehr gutem Zustand. Wir freuen uns sehr, diese traditionsreiche Publikation weiterführen zu dürfen. Bitte erlauben Sie, dass wir uns kurz vorstellen:

Prof. Dr.-Ing. Eric Brehm lehrt als Professor für Massivbau an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft. Nach seiner Promotion im Mauerwerksbau an der TU Darmstadt war Prof. Brehm in verschiedenen Ingenieurbüros im In- und Ausland tätig. Er unterhält ein Ingenieurbüro im Rhein-Main-Gebiet und ist Mitglied einer Vielzahl von nationalen und internationalen Ausschüssen, u. a. als Obmann des Technischen Ausschusses des Deutschen Ausschusses für Mauerwerksbau e.V.

Prof. Dr.-Ing. Detleff Schermer lehrt als Professor für Bauwerke des Massivbaus und Baustatik an der Ostbayerischen Technischen Hochschule in Regensburg und ist Leiter des Labors für den konstruktiven Ingenieurbau. Er ist Inhaber eines Ingenieurbüros in München und Prüfingenieur für Massivbau. Er arbeitet in zahlreichen nationalen und europäischen Gremien mit, u. a. als Mitglied des Sachverständigenausschusses Wandbauelemente beim Deutschen Institut für Bautechnik und als stellvertretender Obmann des Spiegelausschusses Mauerwerksbau.

Das Jahr 2020 wurde und das Jahr 2021 wird nach wie vor von der Corona-Pandemie geprägt werden. Die Bauwirtschaft ist bisher verhältnismäßig gut durch die damit verbundene Krise gekommen, dadurch sind die Zukunftsaussichten aber nicht weniger ungewiss. Auch die Herausforderungen der jüngeren Vergangenheit, wie z. B. der bestehende Fachkräftemangel und die Auswirkungen des demographischen Wandels, erfordern eine starke Beschäftigung mit und Investition in Techniken der Zukunft. Aus diesem Grund widmet sich diese Ausgabe des Mauerwerk-Kalenders besonders Zukunftsthemen, oft mit Themen der Digitalisierung verbunden.

Aber auch die Erfordernisse der Baupraxis werden natürlich berücksichtigt, sei es durch Hilfsmittel für eine vereinfachte Bemessung oder einen umfassenden Beitrag zur versuchstechnischen Ermittlung der Tragfähigkeit von Dübeln am Mauerwerk. Auch die üblichen aktualisierten Standardbeiträge zu z.B. Mauerwerkeigenschaften, technischen Regeln oder den laufenden Forschungsvorhaben im Mauerwerksbau sind wieder enthalten.

Wir sind uns sicher, dass wir durch die Auswahl der Themen einen Band gestaltet haben, der dem Praktiker nützliche Informationen liefert und zusätzlich Denkanstöße für wichtige Zukunftsthemen bietet.

Mit neuen Herausgebern kommt üblicherweise auch eine Neuausrichtung der Publikation. Diese haben wir uns auch vorgenommen und werden zukünftig wieder verstärkt Themen der Ausführung und Gestaltung mit Mauerwerk sowie interessante Projektbeispiele aufnehmen.

Unser herzlicher Dank gilt allen Mitwirkenden, insbesondere Dr.-Ing. Dirk Jesse, Ernst & Sohn, für die große Unterstützung und hervorragende Vorbereitung der Übergabe. Wir wünschen Ihnen, liebe Leserinnen und Leser, eine ansprechende Lektüre zu spannenden Themen und hoffen, dass diese Ausgabe Ihnen nützliche Impulse und Anregungen für Ihre tägliche Arbeit mit Mauerwerk liefern kann.

Herzliche Grüße

Bensheim und München, Prof. Dr.-Ing. Eric Brehm im Januar 2021 Prof. Dr.-Ing. Detleff Schermer

Autoren

Neben der Nennung von Titulatur und Anschrift wird auf den jeweiligen Beitrag des Autors in diesem Mauerwerk-Kalender in Klammern verwiesen (Rubrik und Ordnungsnummer des Beitrags).

Becker, Rainer, Dipl.-Ing., ISB Block und Becker beratende Ingenieure PartGmbB, Alarichstraße 44f, 44803 Bochum (B I)

Biegholdt, Hans-Alexander, Dr.-Ing., Landesstelle für Bautechnik, Landesdirektion Sachsen, Braustraße 2, 04107 Leipzig (E I)

Bikic, Ivana, M. Eng., LEICHT Structural engineering and specialist consulting GmbH, Tragwerksplanung, St.-Paul-Straße 9, 80336 Munich, Germany (B VIII, 8)

Brehm, Eric, Prof. Dr.-Ing., Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, Moltkestraße 30, 76133 Karlsruhe (A II, B VI)

Brunst, Alexander, Dr., Xella International GmbH, PMO Digital Initiatives, Düsseldorfer Landstraße 395, 47259 Duisburg (B IV)

Butenweg, Christoph, Prof. Dr.-Ing., SDA-engineering GmbH, Kaiserstraße 100, 52134 Herzogenrath (C II)

Dittrich, Gerrit, LEICHT Structural engineering and specialist consulting GmbH, St.-Paul-Straße 9, 80336 Munich, Germany (B VIII, 8)

Egger, Matthias, Dipl.-Ing., Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften, AB für Massivbau und Brückenbau, Technikerstraße 13, A-6020 Innsbruck (B VIII, 4)

Enzweiler, Marcel, Dipl.-Ing., LEICHT Structural engineering and specialist consulting GmbH, St.-Paul-Straße 9, 80336 Munich, Germany (B VIII, 8)

Fehlhaber, Thomas, Dr.-Ing., Unipo-Ziegel Marketing GmbH, Landsberger Allee 392, 81241 München (B V)

Feix, Jürgen, Univ.-Prof. Dr.-Ing., Universität Innsbruck, AB für Massivbau und Brückenbau, Technikerstraße 13, A-6020 Innsbruck und Prof. Feix Ingenieure GmbH, Nymphenburger Straße 5, 80335 München (B VIII, 4)

Figge, Dieter, Dr., Eggestraße 3, 34414 Warburg (B II)

Finckh, Wolfgang, Dr.-Ing., Konstruktionsgruppe Bauen AG, Ingenieurbau, Bahnhofsplatz 1, 87435 Kempten (B III)

Förster, Valentin, Dr.-Ing., KHP König und Heunisch Planungsgesellschaft mbH & Co. KG, Stresemannallee 30, 60596 Frankfurt am Main (C I)

Gellert, Christoph, Dr.-Ing., SDA-engineering GmbH, Kaiserstraße 100, 52134 Herzogenrath (C II)

Graubner, Carl-Alexander, Univ.-Prof. Dr.-Ing., KHP König und Heunisch, Planungsgesellschaft mbH & Co. KG, Stresemannallee 30, 60596 Frankfurt am Main (C I)

Heße, Markus, Xella Baustoffe GmbH, Head of International Product Management, Düsseldorfer Landstraße 395, 47259 Duisburg (B IV)

Hille, Christian Peter Dr., Xella International GmbH, Legal Counsel, Düsseldorfer Landstraße 395, 47259 Duisburg (B IV)

Hirsch Roland, Dr.-Ing., Deutsches Institut für Bautechnik Berlin DIBt, Kolonnenstraße 30 B, 10829 Berlin (A II)

Hu, Nanjie, Dr., Deutsches Institut für Normung e. V., Bereich Bauen und Gebäude, Saatwinkler Damm 42/43, 13627 Berlin (E II)

Ilg, Frank, Dipl.-Ing., PERI GmbH, Head of Innovation / Future Products & Technologies, Rudolf-Diesel-Straße 19, 89264 Weißenhorn (B VIII, 3)

Klein, Jonas, M.Sc., Technische Universität Darmstadt, Institut für Massivbau, Franziska-Braun-Straße 3, 64287 Darmstadt (B VIII, 7)

Knaack, Ulrich, Prof. Dr.-Ing., Technische Universität Darmstadt, ISMD Institut für Statik und Konstruktion, Franziska-Braun-Straße 3, 64287 Darmstadt (B V)

Küenzlen, Jürgen H.R., Dr. Ing., Adolf Würth GmbH & Co. KG, Reinhold Würth Straße 12–17, 74653 Künzelsau (B I)

Kuhn, Thomas, Dipl.-Ing., Adolf Würth GmbH & Co. KG, Reinhold Würth Straße 12–17, 74653 Künzelsau (B I)

Kulle, Sebastian, Xella International GmbH, Digital Building Solutions and Transformation Manager, Düsseldorfer Landstraße 395, 47259 Duisburg (B IV)

Leicht, Michael, Dr., Xella International GmbH, Chief Digital Officer and Head of Human Resources, Düsseldorfer Landstraße 395, 47259 Duisburg (B IV)

Mayer, Jürgen, Dr. rer. nat., PERI GmbH, Future Products & Technologies, Rudolf-Diesel-Straße 19, 89264 Weißenhorn (B VIII, 3, 6)

Meyer, Udo Joachim, Dr.-Ing. ARGE Mauerziegel im BV d. dt. Ziegelindustrie e.V., Reinhardtstraße 12–16, 10117 Berlin (C II)

Meyer-Brötz, Fabian, Dr., PERI GmbH, 3D Construction Printing, Rudolf-Diesel-Straße 19, 89264 Weißenhorn (B VIII,2, 3, 6)

Proske, Tilo, Dr.-Ing., Technische Universität Darmstadt, Institut für Massivbau, Franziska-Braun-Straße 3, 64287 Darmstadt (B VIII, 7)

Purkert, Benjamin, M. Sc., Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e. V., Kochstr. 6–7, 10969 Berlin (C I, E II)

Quantz, Hilmar, Dipl.-Ing. (FH), Konstruktionsgruppe Bauen AG, Hochbau Diagnostik & Instandsetzung, Bahnhofplatz 1, 87435 Kempten (B III)

Radischewski, Andreas, Xella International GmbH, Digital Building Solutions and Transformation Manager, Düsseldorfer Landstraße 395, 47259 Duisburg (B IV)

Raupach, Michael, Univ.-Prof. Dr.-Ing., RWTH Aachen University, Institut für Baustoffforschung, Schinkelstraße 3, 52056 Aachen (A I)

Saenger, Dorothea, Dipl.-Ing., RWTH Aachen University, Institut für Baustoffforschung (ibac), Schinkelstr. 3, 52062 Aachen (A I)

Saxer, Andreas, Ass.-Prof. Dr., Universität Innsbruck, AB Materialtechnologie, Technikerstraße 13, A-6020 Innsbruck (B VIII, 5)

Scheller, Eckehard, Dipl.-Ing. (FH), ISB Block und Becker Beratende Ingenieure PartGmbB, Alarichstraße 44f, 44803 Bochum (B I)

Schlegel, Roger, Dr.-Ing., Dynardo GmbH, an ANSYS Company, Steubenstraße 25, 99423 Weimar (B VII)

Schmalz, Jonathan, M. Eng., Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Konstruktiver Ingenieurbau, Galgenbergstraße 30, 93053 Regensburg (D I)

Strauß, Holger, Dr.-Ing., Christian Bonik GmbH Fassadenberatung, Rodensteinstraße 109, 64625 Bensheim (B V)

von Malm, Oliver, Dipl.-Ing., Start Somewhere gemeinnützige GmbH, Brunnerstraße 3, 80804 München (B VIII, 1, 2, 5, 6, 9)

Waltl, Christoph, Dipl.-Ing., Universität Innsbruck, AB für Massivbau und Brückenbau, Technikerstraße 13, A-6020 Innsbruck (B VIII, 4)

Weininger, Florian, Prof. Dipl.-Ing., Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Baukonstruktion, Galgenbergstraße 30, 93053 Regensburg (B VIII, 8)

Wilfinger, Martin, M. Sc., Technische Universität Darmstadt, ISMD Institut für Statik und Konstruktion, Franziska-Braun-Straße 3, 64287 Darmstadt (B V)

Wingerter, Ludwig, M. Eng., Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, Fakultät Architektur und Bauwesen, Moltkestraße 30, 76133 Karlsruhe (A II, D I)

Winkels, Bernd, Dipl.-Ing., RWTH Aachen University, Institut für Baustoffforschung (ibac), Schinkelstraße 3, 52062 Aachen (A I)

Wurll, Christian, Prof. Dr.-Ing., Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, Institut für Angewandte Forschung, Moltkestraße 30, 76133 Karlsruhe (B VI)

Herausgeber

Brehm, Eric, Prof. Dr.-Ing., Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, Moltkestraße 30, 76133 Karlsruhe

Schermer, Detleff, Prof. Dr.-Ing., Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Galgenbergstraße 30, 93053 Regensburg

Verlag

Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und Technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, 10245 Berlin

ABaustoffe ▪ Bauprodukte

I

Eigenschaften und Eigenschaftswerte von Mauersteinen, Mauermörtel und Mauerwerk

Michael Raupach, Dorothea Saenger und Bernd Winkels, Aachen

II

Neuentwicklungen im Mauerwerksbau mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung (abZ) bzw. mit allgemeiner Bauartgenehmigung (aBG)

Roland Hirsch, Berlin, Ludwig Wingerter, Karlsruhe, und Eric Brehm, Bensheim

IEigenschaften und Eigenschaftswerte von Mauersteinen, Mauermörtel und Mauerwerk

Michael Raupach, Dorothea Saenger und Bernd Winkels, Aachen

1 Einleitung

Der vorliegende Beitrag wurde von Dr. Peter Schubert† am Institut für Baustoffforschung (ibac) der RWTH Aachen University ab dem Jahr 1989 verfasst und ab dem Jahr 2013 durch Prof. Wolfgang Brameshuber† fortgeführt. Die Autoren haben ihn neu aufbereitet. In den nachfolgenden Abschnitten werden die wesentlichen Festigkeits- und Verformungseigenschaften von Mauersteinen, Mauermörtel und Mauerwerk jeweils kurz hinsichtlich Bedeutung und Prüfverfahren beschrieben und – soweit möglich und sinnvoll – Eigenschaftswerte angegeben. Diese beruhen auf Auswertungen von Daten tatsächlich geprüfter Materialien und Materialkombinationen, entstanden in zahlreichen Forschungsvorhaben am ibac bzw. zusammengetragen im Rahmen ergänzender Literaturrecherchen. Es wird deutlich, dass aufgrund der vielfältigen Materialien und Kombinationsmöglichkeiten eine große Bandbreite an Eigenschaftswerten entsteht. In Normen und allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen werden anzusetzende Eigenschaftswerte bzw. Mindesteigenschaftswerte festgelegt. Die hier aufgeführten Eigenschaftswerte gehen über Normanforderungen hinaus und sollen bei gesonderten Fragestellungen helfen, eine fachlich fundierte Antwort zu finden, wie z. B. bei der Beurteilung der Risssicherheit von Mauerwerk (Gebrauchstauglichkeitsnachweis), bei einer Schadensdiagnose oder aber bei genaueren Nachweisen für die Tragfähigkeit von Bauwerken. In Grenzfällen können durch einen ingenieurmäßig überdachten Ansatz geeigneter Kennwerte vorhandene Baustoffreserven ausgenutzt werden.

Nicht Gegenstand dieses Beitrags sind wärme- und schallschutztechnische Eigenschaftswerte sowie Eigenschaftswerte, die regelmäßig im Rahmen von Normen, Zulassungen etc. nachzuweisen sind, wie z. B. die Druckfestigkeit oder die Rohdichte.

2 Eigenschaftswerte von Mauersteinen

2.1 Festigkeitseigenschaften

2.1.1 Druckfestigkeit in Steinhöhe

Die Druckfestigkeit in Richtung Steinhöhe ist eine der wesentlichen Kenngrößen von Mauersteinen. Die Prüfung der Druckfestigkeit erfolgt nach DIN EN 772-1 [16] an ganzen Mauersteinen.

2.1.2 Druckfestigkeit in Steinlänge und -breite

Bei einigen Beanspruchungen von Mauerwerkbauteilen bzw. Bauteilbereichen, wie Scheibenschub, Biegung (Biegedruckzone) oder Teilflächenbelastung senkrecht zur Wandebene, können die Mauersteine in Richtung Steinlänge bzw. -breite auf Druck beansprucht werden. Die Prüfung der Druckfestigkeit in diese Richtungen erfolgt in Anlehnung an DIN EN 772-1 [16] an ganzen Mauersteinen.

Die Druckfestigkeit in Richtung Steinlänge und -breite ist im Allgemeinen kleiner als in Richtung Steinhöhe. Bei Vollsteinen resultiert herstellungsbedingt (Pressen, Strangpressen, Rüttelverdichtung oder Treiben) eine leichte Anisotropie. Die Form der Mauersteine hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Prüfwerte der Steindruckfestigkeit. Bei Lochsteinen resultieren je nach Lochanteil, Form der Lochung, Lochanordnung etc. weitaus kleinere Druckfestigkeitswerte.

Anhaltswerte von Druckfestigkeitsverhältnissen Steinlänge/Steinhöhe sind in [1] angegeben. Nach [1] lassen sich daraus folgende Zusammenhänge ableiten: Unabhängig vom Lochanteil kann für Hochlochziegel und Leichtbetonhohlblöcke kein Zusammenhang zwischen der Druckfestigkeit in Steinhöhe und der Druckfestigkeit in Steinlänge festgestellt werden. Für Mauerziegel, Kalksandvollsteine und Kalksandlochsteine ist das Druckfestigkeitsverhältnis Steinlänge/Steinhöhe von der Steindruckfestigkeit in Steinhöhe weitgehend unabhängig. Für Porenbetonsteine ergibt sich mit zunehmender Steindruckfestigkeit eine Abnahme des Druckfestigkeitsverhältnisses.

2.1.3 Zug- und Spaltzugfestigkeit

Für die Schub- und Biegetragfähigkeit von Mauerwerk kann die Steinzugfestigkeit in Richtung Steinhöhe und -länge maßgebend werden. Bei der Mauerwerkdrucktragfähigkeit ist wegen des entstehenden mehraxialen Spannungszustands die Steinzugfestigkeit in Richtung Steinbreite und -länge eine maßgebende Größe.

Die Prüfung der Zugfestigkeit ist nicht normativ geregelt. Je nach Anisotropie, Form und Lochung unterscheiden sich i. d. R. auch die Zugfestigkeitswerte richtungsabhängig.

Tabelle 1 gibt den Stand der Auswertung nach [2] wieder. Die in Richtung Steinlänge bestimmten Zugfestigkeitswerte sind als Verhältniswerte bezogen auf die in Richtung Steinhöhe geprüften Druckfestigkeitswerte angegeben. In Tabelle 1 sind zudem rechnerische Steinzugfestigkeitswerte bezogen auf die umgerechnete mittlere Steindruckfestigkeit nach DIN EN 1996-1-1/ NA [17] aufgeführt. Bei diesen Werten handelt es sich um charakteristische Werte.

Mithilfe der angegebenen Verhältniswerte fbt,cal/fst kann die rechnerische Steinzugfestigkeit für die Ermittlung der charakteristischen Biegezug- und Schubfestigkeit bei Steinzugversagen abgeschätzt werden, vgl. Abschnitte 6.2.4 und 6.2.5. Um die Verhältniswerte βz,l/βD,st,prüf für den Nachweis der Biegezug- und Schubtragfähigkeit ansetzen zu können, sind die Prüfwerte jeweils noch in charakteristische Werte umzurechnen. In Grenzfällen können durch Ansatz dieser Werte ggf. vorhandene Baustoffreserven ausgenutzt und höhere Biegezug- bzw. Schubfestigkeiten erzielt werden.

In bestimmten Fällen kann das Heranziehen der Spaltzugfestigkeit zur Abschätzung der Zugfestigkeit von Vollsteinen von Vorteil sein. Als Anhaltswert kann näherungsweise ein Verhältnis Spaltzugfestigkeit βsz,l zu Zugfestigkeit βz,l zwischen 1,1 und 1,3 angenommen werden, vgl. [1].

2.2 Verformungseigenschaften

2.2.1 Druck-Elastizitätsmodul

Der Elastizitätsmodul gibt das Verhältnis der einwirkenden Spannung zur resultierenden elastischen Dehnung an und ist allgemein bei Mauerwerk als Sekantenmodul bei einem Drittel der Höchstspannung unter einmaliger Belastung definiert. Der Druck-E-Modul von Mauersteinen wird im Druckversuch in Steinhöhe ermittelt.

Tabelle 1. Mauersteine; Verhältniswerte Steinzug-/Steindruckfestigkeit nach [2]

Steinart

Mauerstein

β

z,l

/β

D,st,prüf

f

bt,cal

/f

st

Mittelwert

Wertebereich

Anzahl Versuchswerte

Hohlblocksteine

Hbl

0,08

0,05 … 0,13

8

0,020

Hbl 2

0,09

0,07 … 0,13

5

Hbl ≥ 4

0,07

0,06 … 0,10

3

Hbn

0,08