KeX System Backsteinmauerwände für zyklische Schubbelastungen

Transkript

1 KeX System Backsteinmauerwände für zyklische Schubbelastungen

2 Einzelkomponenten des KeX Systems Mit jahrhundertealten Komponenten wie Backsteine, Mauermörtel und Maurerkelle, ist es für den Ersteller der KeX Schubwand eine in vielen Hinsichten gewohnte Arbeit. Durch die neuentwickelten KeX Schubelemente und dem vertikal versetzten KeX Verband entsteht ein unbewehrtes, duktiles Backsteinmauerwerk, das in Bezug auf Druckfestigkeit, Schub- und Deformationskapazität unschlagbar ist. Mauerstein: B 17.5 / 14 Calmo bmin = 175 mm Druckfestigkeit fxu N/mm 2 30 Steinquerzugfestigkeit fbqk N/mm 2 15 Elastizitätsmodul Exk kn/mm 2 10 Lochanteil GLAF % ca. 20 Mörtel: SIA Klasse MB 15 Stoss- und Lagerfugen vollfugig vermauert KeX Schubelemente: Abmessung 290/70 mm bmin = 175 mm Schubkapazität nach Bemessung Mauerverband: KeX Mauerwerksverband KeX Verband Calmo Backstein KeX Schubelement Mauermörtel 2

3 Eine Lösung für zyklisch schubbelastete Mauerwerkswände Calmo-Backstein Der Calmo-Backstein wird mit einem geringen Lochflächenanteil sowie mit einer erhöhten Trockenrohdichte produziert. Dies ergibt ein gutes Verhalten für die Aufnahme von grossen Vertikal- wie auch Horizontalkräften. Durch die erhöhte Masse kann sowohl der Luft- als auch der Körperschall wesentlich eingedämmt werden. Das KeX System muss zwingend mit dem Calmo-Backstein ausgeführt werden. Mauermörtel Für das KeX System sind keine speziellen Mauermörtel notwendig. Der Mörtel muss den nach SIA 266 vorgeschriebenen Eigenschaften entsprechen. Es können handelsübliche Produkte verwendet werden. Minimalanforderungen: SIA Klasse MB 15 KeX Verband Der KeX Mauerwerksverband ist ein vertikal versetzter Läufer, wobei jeder zweite Stein um die halbe Höhe versetzt ist. Das KeX System mit den typischen Erdbebeneigenschaften ist nur mit dem KeX Verband garantiert (keine durchlaufenden horizontalen Fugen innerhalb der Wand). Die Horizontal- und Vertikalfugen müssen vollflächig vermauert werden. KeX Schubelemente Das KeX Schubelement ist ein Einbauteil aus hochwertigem Beton, aus Dornen mit hochfestem Federstahl (Echtheit durch Prägung an der Schnittfläche) sowie einer stetig überwachten Verarbeitung. Die ihm zugeordneten hohen Schubkräfte können somit kontrolliert auf die Umgebung übertragen werden. 3

4 Einsatz und Verarbeitung auf der Baustelle Vorbereitungsarbeiten Ausmessen von Stockwerkhöhe und berechnen der Steineinteilung. Die Schubelemente Boden und Decke können auch seitlich verschoben angeordnet werden. Der KeX Verband darf ausser Boden- und Deckenfugen keine durchgehenden horizontalen Fugen aufweisen, siehe unterstes Bild. Deckenanschluss ohne Ausgleichsstein Deckenanschluss mit Ausgleichsstein Versetzen der KeX Schubelemente unten Die KeX Schubelemente werden OK Betondecke in die gereinigten Bohrlöcher versetzt (ø 24 mm, Tiefe 120 mm). Die Bohrlöcher und Fugen müssen mit Mauermörtel gefüllt werden (Alternativ: Dorne im Bohrloch mit Hilti Hit-Hy150 verkleben). Die KeX Schubelemente werden auf ein Mörtelbett versetzt. Versetzen von KeX Schubelementen Mauerwerksverband Der KeX Mauerwerksverband ist ein vertikal versetzter Läufer, wobei jeder zweite Stein um die halbe Höhe versetzt ist. Nach dem Ansetzen kann die Schnur über mehrere Schichten gespannt, und die Steine können analog dem Läuferverband vermauert werden. Sowohl die Horizontal- wie auch Vertikalfugen müssen vollflächig vermauert werden. KeX Mauerwerksverband 4

5 Einsatz und Verarbeitung auf der Baustelle Schubdorne aus hochfestem Federstahl Wandanschluss oben Fertig KeX Schubelement ist gleich OK Backstein. Wenn notwendig müssen die Steine mit der Baufräse sauber geschnitten werden. Ausser Boden- und Deckenfugen dürfen keine durchgehenden horizontalen Fugen ausgebildet werden. Der Mauerwerksverband in der Vertikalen muss immer um einen halben Stein versetzt sein. Die KeX Schubelemente und Calmo-Backsteine dürfen nicht mehr als 25 mm aufgegossen werden. Elektroanschlüsse, Wandaussparungen und Durchbrüche Im Bereich der KeX Schubelemente dürfen keine Elektroanschlüsse geplant und verlegt werden. Leitungsführungen in der Wand sind bis zu einer Schlitztiefe von max. 30 mm zulässig, ebenso notwendige Dosen. Der flächenmässige Anteil von 5 %/m 2 darf nicht überstiegen werden. Wanddurchbrüche und durchgehende Wandschlitze sind nicht zulässig, auch wenn sie nachträglich mit Beton vergossen werden. Geplante Elektroeinlagen in der KeX Wand 5

6 Einsatz bei Erdbebenertüchtigung in bestehenden Gebäuden Gebäude der Bauwerksklassen II und III nach SIA Norm 261, Art müssen bei grösseren Umbauten und Sanierungen der aktuellen Normengebung angepasst werden. Mit der KeX Schubwand können aufwendige Schalungs-, Armierungs- und Betonarbeiten verhindert werden. Die für die Erstellung notwendigen Komponenten können problemlos mit dem Lift an den Einbauort transportiert werden. Erstellen der KeX Wand im bestehenden Raum Der Aufbau der Backsteinmauerwerkswände erfolgt durch den Maurer in gewohnter Arbeitsweise; schnell und effizient sowie ohne Lärmemissionen. KeX Schubelement Deckenanschluss Erstellen einer KeX Wand Versetzen der KeX Schubelemente KeX Schubelement-Dorne werden in den bestehenden Boden resp. in die Decke eingebohrt. Die Bohrlöcher und Fugen müssen mit Mauermörtel gefüllt werden (Alternativ: Dorne im Bohrloch mit Hilti Hit-Hy150 verkleben). KeX Schubelement Bodenanschluss KeX Wand für Erdbebenertüchtigung 6

7 Eine Lösung für zyklisch schubbelastete Mauerwerkswände Mit dem KeX System kann eine altbewährte Bauweise mit Backsteinmauerwerk einfach und schnell erdbebensicher dimensioniert, geplant und gebaut werden. Dank den KeX Schubelementen und dem KeX Verband wird eine hohe Verschiebekapazität bei hoher Sicherheit gewährleistet. Das KeX System hat ein sehr grosses Verformungsvermögen und verhält sich als System duktil und ohne Verlust der Tragfähigkeit. Erdbebenkarte Schweiz Out of plane (das Versagen quer zur Wand) ist mit dem KeX System durch die eingebauten Schubelemente gelöst. Der SIA-Verhaltensbeiwert «q» kann nach Ansicht von Experten von q = 1.5 für Swissmodul- und Seismo-Backsteine (nicht duktil) auf p = 3.5 für das KeX System erhöht werden (Niveau: duktiles tragverhalten ähnlich wie Beton). Backsteinmauerwerkswände im KeX System sichern auch nach der Erdbebeneinwirkung eine sehr hohe Tragfähigkeit (Nachbeben, Rettung usw.) Das KeX Wandsystem wurde ausgiebig am IWB DE-Stuttgart (Prof. Osbold) (FEM-Berechnungen) und am p+f Sursee (Prüfungs- und Forschungsanstalt) geprüft und getestet. p+f Versuch belastet FEM Simulationen p+f Versuch entlastet 7

8 Backsteinmauerwerk mit hoher kontrollierter Verschiebekapazität Im Unterschied zum normalen Läuferschicht Swissmodulund Seismo-Mauerwerk haben KeX Schubwände mit Calmo- Mauerwerk einen grossen, kontrollierten Schubwiderstand. Durch den KeX Verband werden horizontale Beanspruchungen nicht über Reibung der Horizontalfugen übertragen, sondern werden im Mauerwerk von Stein zu Stein abgetragen. Der zwischenliegende Mörtel wirkt als dämpfendes Federelement. Durch die Reduzierung des Hebelarms im Stein (ca. ½ Höhe), ist auch nach extremer Schubbelastung gewährleistet, dass der Backstein nicht zerstört wird. Somit ist auch nach dem Erdbeben gewährleistet, dass die vorhandene Normalkraft übertragen werden kann. Mit dem Einbinden der KeX Schubelemente unten und oben sowie der Mauerstärke von 17.5 cm ist gewährleistet, dass die out of plain Beanspruchung bis zu einer Wandhöhe von 2.60 m nicht nachgewiesen werden muss. Mit den KeX Schubelementen werden die horizontalen Deformationen geplant in den Decken abgetragen. Die hohe Verschiebekapazität der KeX Elemente und dem KeX Verband, in Zusammenwirkung mit den Mörtelfugen, verleihen dem System ein duktiles Verhalten. Lastmodell Einzelstein Läuferverband Lastmodell Einzelstein KeX Verband 8 Versuch p+f

9 Bemessungssoftware für KeX Schubwände Für die Bemessung des KeX Systems steht dem Ingenieur (kostenlos) eine effiziente Bemessungssoftware unter zur Verfügung. Die Bemessung der Schubkräfte ist mit dem gewohnten Ersatzkraftverfahren nach SIA 261, Art möglich (Annahme q = 3.5). Die Erstellung einer Backsteinwand mit dem KeX System ist ebenso einfach und effizient wie eine klassische Backsteinwand. KeX Bemessungssoftware Unterschiedliche statische Modelle Kragarmmodell Typischer auf Erdbeben dimensionierter Gebäudeaufbau. Modell mit globalem Response im Gebäude. Mit Folge: Es entstehen Zugkräfte in den einzelnen Wänden. KeX «BOX» Modell Gebäude, die mit KeX Schubwänden erstellt sind, haben pro Stockwerk mehrheitlich eine lokale Beanspruchung. Die aufeinander gestapelten «Boxen» können sich lokal kontrolliert verschieben. Die Biegung bleibt lokal und auftretende Zugkräfte werden mit der vorhandenen Normalkraft überdrückt. Die Zugkraft aus lokaler Biegung muss kleiner sein als die vorhandene Normalkraft N i N i (3 Vi x hwi ) li 9

10 KeX System Ausschreibungstext 120 KeX System, Keller AG Ziegeleien, 8422 Pfungen.100 Einstein-Mauerwerk zum Verputzen gleichzeitig mit Rohbau erstellen, vollfugig mauern Calmo-Stein im KeX Verband.110 b bis mm h m Tragende Fassadenwände, Zwischenwände m Lieferung und Versetzen von.210 KeX Schubelementen (Lage Wand unten) Lieferant: Keller AG Ziegeleien, 8422 Pfungen inkl. bohren von 2 x Loch ø mm und eingiessen der KeX Elemente mit Vergussmörtel (min. Druckfestigkeit) Wert Stk / m Wand.220 KeX Schubelementen (Lage Wand oben) Lieferant: Keller AG Ziegeleien, 8422 Pfungen Wert Stk / m1 Wand Stk. Stk..200 Mehr- und Ergänzungsleistungen zum KeX System.210 Mehrleistungen für obere Mauerwerkabschlüsse.220 Mörtelüberzug.221 Horizontal.222 zu Mauerwerk d mm 175 bis 200 inkl. sauberes Anschneiden der Backsteine mit Baufräse für Ausgleichsschicht. Die Backsteine dürfen nicht mehr als 0.5 cm aufgegossen werden..230 h m tragende Fassaden- und Zwischenwände.240 Mehrleistung: Verlegen von Lagerbewehrungsmatten z. B. System Dragon (Wert m 1.66 / m 2 Wandfläche) m m Keller AG Ziegeleien Postfach CH-8422 Pfungen ZH Tel Fax