Schubtragfähigkeit von Mauerwerkswänden

Transkript

1 Schubtragfähigkeit von Mauerwerkswänden Teilsicherheitskonzept im Mauerwerksbau - Ein Fortschritt? Dr.-Ing. Markus Hauer EC / 1

2 Eurocode 6 ante portas DIN EN : Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten EC / 2

3 Wohngebäude Frauenkirche Dresden EC / 3

4 Wärmedämmstein Schalldämmmatte EC / 4

5 Tragverhalten Mauerwerk Verhalten unter Druck EC / 5

6 DIN Teilsicherheitskonzept im Mauerwerksbau EC / 6

7 DIN Teilsicherheitskonzept im Mauerwerksbau EC / 7

8 Eurocode-Normen Eurocode Normen Mauerwerksbau Zugeordnete nationale Dokumente DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Deutsche Fassung EN :2005 DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; Deutsche Fassung EN :2005 DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk; Deutsche Fassung EN :2006 DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten; Deutsche Fassung EN :2006 DIN : Mauerwerk - Teil 1: Berechnung und Ausführung DIN : Mauerwerk - Teil 100: Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts DIN : Mauerwerk; Bewehrtes Mauerwerk; Berechnung und Ausführung DIN : Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile DIN : Mauerwerk - Teil 1: Berechnung und Ausführung DIN : Mauerwerk - Teil 1: Berechnung und Ausführung EC

9 Eurocode 6 NA 005 Normenausschuss Bauwesen (NABau) NA Arbeitsausschuss Mauerwerksbau (Sp CEN/TC 125, CEN/TC 250/SC 6) Prof. Jäger, Dresden Prof. Graubner, Darmstadt Prof. Brameshuber, Aachen Prof. Gunkler, Detmold Dr. Hirsch, DIBt Berlin Dr. Biegholt, Landesstelle Bautechnik Leipzig Dipl.-Ing. Schulz, Hannover DIN 1053 NA 005 Normenausschuss Bauwesen (NABau) NA Arbeitsausschuss Rezept- und Ingenieurmauerwerk Prof. Jäger, Dresden Prof. Graubner, Darmstadt Prof. Brameshuber, Aachen Prof. Gunkler, Detmold Dr. Schermer, München Dr. Hirsch, DIBt Berlin Dipl.-Ing. Schulz, Hannover Vertreter der Industrieverbände Dr. Rast, DGfM Dipl.-Ing. Schlundt, Kalksandstein Dr. Kranzler, Bundesverband Ziegelindustrie Dipl.-Ing. Heller, Bundesverband Leichtbeton Dr. Kanig, Mörtelhersteller Dr. Langer, Porenbeton Dr. Riechers, Industrieverband WerkMörtel Vertreter der Industrieverbände Dr. Rast, DGfM Dipl.-Ing. Schlundt, Kalksandstein Dr. Kranzler, Bundesverband Ziegelindustrie Dipl.-Ing. Heller, Bundesverband Leichtbeton Dr. Kanig, quick-mix Mörtelhersteller Dr. Langer, Porenbeton Dr. Riechers, Industrieverband WerkMörtel Ingenieurbüros Dr. Hauer, BVPI Dr. Purtak, Dresden, Bundesingenieurkammer Ingenieurbüros Dr. Hauer, BVPI Dr. Purtak, Dresden, Bundesingenieurkammer EC / 9

10 DIN Handbuch Zusammenfassung von EC 6 und NA EC / 10

11 Nachweisverfahren nach dem Teilsicherheitskonzept Normentwürfe sind fertiggestellt E DIN : Mauerwerk - Teil 11: Vereinfachtes Nachweisverfahren für unbewehrtes Mauerwerk E DIN : Mauerwerk - Teil 12: Konstruktion und Ausführung von unbewehrtem Mauerwerk E DIN : Mauerwerk - Teil 13: Genaueres Nachweisverfahren für unbewehrtes Mauerwerk E DIN : Mauerwerk - Teil 14: Bemessung und Ausführung von Mauerwerk aus Natursteinen Einspruchsfrist endet am ! E DIN bis / 11

12 Sicherheitsbeiwert im Mauerwerksbau DIN :1996 Sicherheitsbeiwert - für Wände γ W = 2,0 - für kurze Wände (Pfeiler) γ P = 2,5 Sicherheitsbeiwert γ ist auf β R bezogen β R ist der 5 % Fraktilwert, einschließlich Abminderungsfaktor 0,85 wegen Langzeitwirkung) Näherungsweise Verhältnis Fraktilwert / Mittelwert = 0,8 Sicherheitsabstand zum Mittelwert des Kurzzeitversuches: Wände γ W = 2,0 / (0,85 * 0,80) = 3,00 Kurze Wände γ P = 2,5 / (0,85 * 0,80) = 3,68 DIN / 12

13 Teilsicherheitskonzept im Mauerwerksbau N Ed N Rd EC 6 / E DIN / 13

14 Teilsicherheitskonzept im Mauerwerksbau E DIN N = Rd N Rk / γ M Teilsicherheitsfaktor für das Material im Grenzzustand der Tragfähigkeit Bemessungssituation ständig und vorübergehend Bemessungssituation außergewöhnlich k 0 γ M = 1,5 η k = 1,3 η 0 γ M Wände mit Bemessungssituation ständig und vorübergehend = 1,5 k0 = 1,5 η 1,0 0,85 = 1,76 E DIN / 14 γ M

15 Zwischenbilanz Teilsicherheitskonzept im Mauerwerksbau Sicherheitsfaktor für Wände nach E DIN : γ = γ F γ M = 1,40 1,76 = 2,46 Zum Vergleich DIN : γ = 2,0 / 0,85 = 2,35 E DIN / 15

16 Zentrische Beanspruchung DIN / 16

17 Lastkombinationen für das genauere Nachweisverfahren Außenwände DIN Abb. aus: Purtak / 17

18 Lastkombinationen für das genauere Nachweisverfahren Innenwände DIN Abb. aus: Purtak / 18

19 Zentrische Beanspruchung DIN / 19

20 Forschungsarbeiten Schubtragverhalten unbewehrtes Mauerwerk TU Darmstadt, Prof. Mann - Müller, Diss ETH Zürich, Prof. Thürlimann -Ganz, Diss Lurati, Mojsilovic, Diss 1995 TU München -Schermer, Diss TU Dresden, Prof. Jäger -Schöps, 2005 TU Darmstadt, Prof. Graubner -Simon, Diss Kranzler, Diss DIN

21 DIN genaueres Verfahren Reibung Zugversagen in der Lagerfuge im Stein Druckversagen im Mauerwerk Scheibenschub Plattenschub γ τ β RHS + µ σ 0,45 β 1+ σ / β R γ σ RZ β RZ γ τ β RHS + µ σ DIN / 21

22 Dehnungen und Spannungen am Scheibenauflager DIN / 22

23 Dehnungen und Spannungen am Scheibenauflager DIN / E DIN / 23

24 Randdehnung DIN Grenzfall 1 max. Spannungsausnutzung Grenzfall 2 Klaffende Fuge bis Schwerpunkt σ D σ 0 σ D zulσ ε D = ε Z σ σ D D ε D E σ 0 σ D 0,3 σ 0 DIN / DIN / 24

25 Schubnachweise mit γ facher Horizontalkraft DIN / 25

26 Vergleich der rechnerischen Schubtragfähigkeit DIN Abb. nach Graubner (2006) / 26

27 Neue Bemessungsgleichungen für Schubtragfähigkeit E DIN Abb. aus: Kranzler / 27

28 Versuchsaufbau Schubtragfähigkeit mit Kopfeinspannung E DIN / 28

29 Fugenversagen durch Klaffen der Lagerfugen Reibungsversagen Steinzugversagen Schubdruckversagen E DIN Abb. aus: Kranzler

30 E DIN Ed s st st st K Rk N h l h l K V + = 2 1 1, ( ) Ed Ed w lin vk R Rk N N t l f c V + + = µ µ µ, 1, W cal bt W Ed cal bt St Rk l t f l t N F F f c V + + = , *2 2,, ( ) Ed sb w k st D Rk N l t f h c ü V =,, Fugenversagen durch Klaffen der Lagerfugen Reibungsversagen Steinzugversagen Schubdruckversagen w w w v Ed Ed w lin w l l e l N V l e l + = 0 0, λ w v Ed Ed w Sb w l N V l e l + = λ 0, 2 1

31 E DIN Abb. aus: Kranzler / 31

32 E DIN Abb. aus: Kranzler / 32

33 E DIN Abb. aus: Kranzler / 33

34 e 0 /L W bei Reibungsversagen und Schubdruckversagen Aussteifungsscheiben sind in Geschossdecken eingespannt!! E DIN Abb. aus: E DIN / 34

35 Die Gleichungen für die Schubnachweise sind aus der Auswertung von FE-Ergebnissen entstanden Wesentliche Parameter sind anhand von Versuchsergebnissen kalibriert worden. Sind die Versuchsabmessungen praxisgerecht? Versuchkörper Versuchskörper Versuchskörper Thürlimann / Ganz ESECMaSE ESECMaSE E DIN / 35

36 Rückblick auf EC 6, Stand 1996 Schubfestigkeit EC 6 (DIN EN : ) Vermörtelte Stoßfugen (3) f vk = f + 0,4σ 0, 065 vko d f b unvermörtelte Stoßfugen (4) f vk = 0,5 f + 0,4 σ 0, 045 vko d f b EC / 36

37 Exkurs: Teilsicherheitskonzept in Großbritannien Schubfestigkeit gemäß BS :2005, Abschnitt f vk = f + 0, 6 vko g A Für unbewehrtes Mauerwerk keine klaffende Fuge zulässig g A = N G A EC / 37

38 Zusammenfassung -Entwurf abgeschlossen für DIN DIN DIN DIN Systematische Praxiserprobung steht aus -Einspruchsfrist endet am Bearbeitung Nationaler Anhang EC 6 wird Ende 2009 abgeschlossen - Für Erprobung EC 6 stehen Finanzmittel aus den DIBt bereit EC / 38

39 Die Entwürfe E DIN bis 13 sind der Fachöffentlichkeit zugänglich, Stellungnahme beim DIN bis zum ist möglich E DIN / 39

40 Verwendete Literatur E DIN / 40

41

42 EC / 42

43 Exkurs Bauproduktenrichtlinie Mauermörtel DIN EN Mörtelklassen M 1, M2,5, M5, M10, M20 Mauermörtel für tragendes Mauerwerk Mörtelgruppen MGI, MGII, MGIIa, MGIII, DBM Mauersteine DIN EN 771 Deklarierter Wert ist in der Regel die mittlere Druckfestigkeit der Mauersteine Mauersteine für tragendes Mauerwerk Steinfestigkeitsklasse als 5% Fraktilwert der Druckfestigkeit der Mauersteine DIN / 43

44 DIN / 44

45 Exkurs: Bauproduktenrichtlinie DIN EN : DIN EN : DIN EN : DIN EN : Festlegungen für Mauersteine, Teil 1: Mauerziegel; Deutsche Fassung EN 771-1: A Festlegungen für Mauersteine, Teil 2: Kalksandsteine; Deutsche Fassung EN 771-1: A Festlegungen für Mauersteine, Teil 3: Betonsteine; Deutsche Fassung EN 771-1: A Festlegungen für Mauersteine, Teil 4: Porenbetonsteine; Deutsche Fassung EN 771-1: A DIN / 45

46 Exkurs: Bauproduktenrichtlinie Bei der Verwendung von Mauersteinen nach DIN EN 771 ist zu beachten: DIN V Regeln für die Verwendung von Mauerziegeln nach DIN EN DIN V Regeln für die Verwendung von Kalksandsteinen nach DIN EN DIN V Regeln für die Verwendung von Mauersteinen aus Beton nach DIN EN DIN V Regeln für die Verwendung von Porenbetonsteinen nach DIN EN DIN / 46

47 Exkurs: Bauproduktenrichtlinie DIN / 47

48 Exkurs: Bauproduktenrichtlinie Bauregelliste A Teil 1 Bauregelliste B Teil 1 DIN / 48

49 Exkurs: Bauproduktenrichtlinie Mörtel EN DIN V Mörtelklassen Mörtelgruppen DIN / 49

50 Beispiel Aufdruck Mörtelsack DIN / 50

51 Beispiel Aufdruck Mörtelsack DIN / 51

52 EC / 52