Belastbarkeit (Druckfestigkeit) Wärmeschutz, Brandschutz, Schallschutz Frostbeständigkeit, Schlagregenschutz

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1 Liersch/Langner 1 Baustoffe: Steine und Mörtel 1.1 Vorbemerkungen Für gemauerte Wände steht eine große Vielfalt klein-, mittel- und großformatiger Mauersteine zur Verfügung. Eine Einteilung kann nach den Steinmaterialien vorgenommen werden: Mauerziegel (gebrannte Mauersteine) nach DIN 105 Kalksandsteine (ungebrannte Mauersteine) nach DIN 106 Gasbetonsteine (Porenbetonsteine) nach DIN 4165 und DIN 4166 Leichtbetonsteine nach DIN , DIN , DIN und DIN Hüttensteine nach DIN 398 Natursteine nach DIN Je nachdem, ob Außen- oder Innenwände hergestellt werden sollen, erfolgt die Auswahl der Steinarten und -qualitäten nach den Kriterien: Belastbarkeit (Druckfestigkeit) Wärmeschutz, Brandschutz, Schallschutz Frostbeständigkeit, Schlagregenschutz Die Wahl der Steinformate wird durch arbeitstechnische, wirtschaftliche und gestalterische Überlegungen bestimmt: Kleinformatige Steine (hauptsächlich Ziegel und Kalksandsteine) für Wände mit komplizierten Grundrissformen, Pfeiler, Stürze und Bögen; auch für unverputztes Sichtmauerwerk. Mauerziegel und Kalksandsteine für Mauerwerk mit höheren Festigkeitsanforderungen. Großformatige Steine (hauptsächlich als Gasbeton- und Leichtbetonsteine) zur Rationalisierung der Arbeitsabläufe für einfache, großflächige Innen- und Außenwände (Festigkeitsgrenzen beachten). Ferner werden Vollsteine und Lochsteine unterschieden, wobei wegen etwaig vorhandener Grifflöcher der Lochanteil von Vollsteinen bis zu 15 % betragen darf. 1

2 Liersch/Langner 1.2 Herstellung von Mauersteinen Ziegel nach DIN 105 Mauerziegel nach DIN 105 werden aus Ton, Lehm oder tonigen Massen mit oder ohne Zusatzstoffe im Nasspressverfahren am Strang geformt und anschließend in langen Tunnelöfen bei 900 bis 1100 gebrannt. Zusatzstoffe, z.b. Sägemehl oder Polystyrolperlen dienen der Herabsetzung der Rohdichte. Mauerziegel, die frostbeständig sind, werden Vormauerziegel genannt. Mauerziegel, die bis zur Sinterung (Aufschmelzung) der Oberfläche bei 1150 bis 1300 gebrannt werden und frostbeständig sind sowie eine Scherbenrohdichte 1,90 kg/dm 3 haben und eine Druckfestigkeit über 28 N/mm 2 haben, werden als Klinker bezeichnet. Klinker zeichnen sich durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und chemische Einwirkungen aus. Frostbeständige Ziegel (Vormauerziegel) erhalten zum Kurzzeichen den Vorsatz V, z.b. VMz. Wärme- und Schallschutzeigenschaften werden wesentlich von der Rohdichte des Steines beeinflusst. Kalksandsteine nach DIN 106 Kalksandsteine nach DIN 106 sind Mauersteine, die aus Kalk und kieselsäurehaltigen Zuschlägen hergestellt, nach intensivem Mischen geformt, verdichtet und unter Dampfdruck gehärtet werden. Kalksandsteine, die frostbeständig sind, werden KS-Vormauersteine (25-facher Frost-Tau-Wechsel) und KS-Verblender (50-facher Frost-Tau-Wechsel) genannt. Kalksand-Vollsteine werden KS, Kalksand-Lochsteine werden KS L genannt. Bei Vormauersteinen ist hinter das Kurzzeichen der Steinart der Buchstabe Vm zu setzen (KS Vm), entsprechend bei Verblendern Vb (KS Vb). Neben den Abweichungen bei den Frost-Tau-Wechseln unterscheiden sich beide Vormauersteinarten durch die Mindestfestigkeit (KS Vm mindestens Festigkeitsklasse 12, KS Vb mindestens Festigkeitsklasse 20) und höheren Anforderungen hinsichtlich Ausblühungen, Verfärbungen und Maßabweichungen. 2

3 Liersch/Langner Gasbetonsteine und -bauplatten nach DIN 4165 und DIN 4166 Gasbetonsteine und Gasbetonbauplatten nach DIN 4165 und DIN 4166 sind aus dampfgehärteten Gasbeton hergestellt. Dies ist ein feinporiger Beton, der aus Zement und/oder Kalk und feingemahlenen oder feinkörnigen, kieselsäurehaltigen Stoffen unter Verwendung von gasbildenden Zusätzen, Wasser und gegebenenfalls Zusatzmitteln und in gespannten Dampf gehärtet wird. Beton- und Leichtbetonsteine, Wandbauplatten aus Leichtbeton nach DIN , DIN , DIN und DIN Steine aus Beton und Leichtbeton sind großformatige Mauersteine mit geschlossenem oder haufwerksporigem Gefüge, hergestellt aus mineralischen Zuschlägen und hydraulischen Bindemitteln. Die Steinrohdichte wird durch die Art der Zuschläge sowie die Anzahl der Kammern beeinflusst. Bei Leichtbeton werden als Zuschläge vorzugsweise Bims und Blähton benutzt. Hüttensteine nach DIN 398 Hüttensteine sind Mauersteine, die aus Hochofenschlacken und mineralischen Bindemitteln nach innigem Mischen geformt, durch Pressen und Rütteln verdichtet und an der Luft oder unter Dampf oder in kohlesäurehaltigen Abgasen gehärtet worden sind. 1.3 Mörtelarten Normalmörtel für Mauerwerk nach DIN 1053 Die Zusammensetzung der Mörtelgruppen für Normalmörtel ergibt sich ohne besondere Nachweise aus Tabelle Mörtel der Gruppe IIIa soll wie der Mörtel der Gruppe III nach Tabelle zusammengesetzt sein. Die größere Festigkeit soll vorzugsweise durch Auswahl geeigneter Sande erreicht werden. MG I Kalkmörtel MG II, IIa Kalkzementmörtel MG III, IIIa Zementmörtel 3

4 Liersch/Langner Tabelle Mörtelzusammensetzung und Mischungsverhältnisse für Normalmörtel (Angabe in Raumteilen) Luftkalk und Wasserkalk Mörtelgruppe Hydraulischer Kalk Hochhydraulischer Kalk, Putz Mauerbinder Zement Sand aus natürlichem Gestein 1) I 1 4 I 1 3 I 1 3 I 1 4,5 II 1,5 1 8 II II II 1 3 IIa IIa III 1 4 IIIa 1 4 1) Die Werte des Sandanteils beziehen sich auf den lagerfeuchten Zustand Leichtmörtel für wärmedämmendes Mauerwerk Leichtmörtel sind Werk-, Trocken- oder Werk-Frischmörtel mit Leichtzuschlagarten nach DIN , gegebenenfalls auch mit Anteilen von Zuschlag mit dichtem Gefüge nach DIN oder Leichtzuschlag, der nach den bauaufsichtlichen Vorschriften aufgrund eines Brauchbarkeitsnachweises verwendet werden darf. Die Trockenrohdichte der Leichtmörtel muss kleiner als 1,5 kg/dm 3 sein. Tabelle zeigt die Wärmeleitfähigkeit von Leichtmörtel LM 21 und LM 36. Tabelle Wärmeleitfähigkeit und Rohdichte von Leichtmörtel LM 21 LM 36 λ R in W/(mK) 0,21 0,36 ρ in kg/dm 3 0,7 1,0 4

5 Liersch/Langner Dünnbettmörtel Dünnbettmörtel sind Werk-Trockenmörtel aus Zuschlag mit dichtem Gefüge nach DIN Größtkorn 1,0 mm Normzement sowie Zusätzen. Sie werden der Gruppe III zugeordnet und dürfen höchstens 2 Masse-% organischer Bestandteile enthalten. Die Trockenrohdichte liegt über 1,5 kg/dm 3. Von der Mörtelgruppe hängt die Druckfestigkeit des Mörtels ab, die in Kombination mit der Steindruckfestigkeit die zulässigen Grundwerte nach Tabelle 3 der DIN 1053 ergibt. 7.2 Steinformate und Steinbezeichnungen Die Steinformate sind genormt und auf die Achtelmeter Maßordnung abgestimmt. Dabei bedeutet die Bezeichnung DF Dünnformat NF Normalformat Abb. 2-1 Mauersteine im Dünnformat und Normalformat Im Zuge der Rationalisierung und des hohen Lohnkostenanteils nimmt die Bedeutung von großformatigen (Block-) Steinen zu. Die für den Mauerwerksbau verwendeten Steine können ungelocht oder gelocht sein. Eine Übersicht gebräuchlicher Steinarten zeigt Abbildung

6 Liersch/Langner Tabelle 2-1 Format-Kurzzeichen (Beispiele) Format- Maße (mm) kurzzeichen l b h 1 DF NF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF DF Abb. 2-2 Steinbezeichnungen 6

7 Liersch/Langner Für Mauerziegel gilt DIN 105, für Kalksandsteine DIN 106. Eine Übersicht der Druckfestigkeiten, Baustoffkurzzeichen und Farbkennzeichnungen nach diesen beiden Normen gibt Tabelle 2-1. Tabelle 2-1 Druckfestigkeiten, Baustoffkurzzeichen und Farbkennzeichnungen nach DIN 105 und DIN 106 Wird ein Mauerstein mit folgender Kurzbezeichnung benannt DIN 106 KS L 12 1,2 2DF So haben die einzelnen Abkürzungen folgende Bedeutung: KS-Norm Steinart Druckfestigkeitsklasse Rohdichteklasse Format DIN KS L ,2-2 DF Kalksand- Lochstein mind. 12 N/mm² 1,01 bis 1,20 kg/dm³ Weitere Bezeichnungen sind in Tabelle 2-2 aufgeführt. Tabelle 2-2 Bedeutung der Stein-Kurzbezeichnungen 240x115x113 Abkürzung KS KS L Bedeutung Kalksand Vollsteine Kalksand Lochsteine 7

8 Liersch/Langner KS Vm KS Vb L Mz HLz KMz VMz Hbl HSV Kalksand Vormauersteine, voll Kalksand Verblender, gelocht Vollziegel Hochlochziegel Vollklinker Vollziegel, frostbeständig Hohlblocksteine, Leichtbeton Hüttensteine, voll 3 Druckfestigkeitsklassen Tabelle 3-1 Rohdichten und Festigkeiten gängiger Kalksandsteine nach DIN 106 Teil 1 und Teil 2 *) Roh- Festigkeitsklasse (N/mm²) GM**) dichte (kn/m³) kg/dm³ N L M M KSL Lochsteine 0, Vorzugs- formate 0,6-1,9 kg/dm³ 0,7 o o DF KSVmL Vormauersteine, 0,8 o o o DF, 20DF gelocht 0, ,0-1,6 kg/dm³ 1,0 12 KSVm Vormauersteine, voll 1,2 14 NF, 2DF, 3DF, 5DF 1,2-2,2 kg/dm³ 1, DF, 12DF, 16DF KSVb Verblender, voll 1,6 17 1,2-2,2 kg/dm³ 1,8 o o o 18 DF, NF, 2DF, 3DF, KS Vollsteine 10DF, 12DF, 16DF 1,2-2,2 kg/dm³ 2,0 o o o 20 DF, NF 2,2 22 Tabelle 3-2 Rohdichte und Festigkeiten gängiger Ziegel nach DIN 105 Teil 1 bis Teil 4 *) Roh- Festigkeitsklasse (N/mm²) GM**) dichte (kn/m³) kg/dm³ N L M M HLz Hochlochziegel 0,6 8 7 Vorzugs- formate 0,6-1,4 kg/dm³ 0, DF, 8DF, 10DF VHLz Hochlochziegel, 0, DF, 16DF, 20DF frostbeständig 0,

9 Liersch/Langner 1,0-1,4 kg/dm³ 1,0 12 Mz Vollziegel 1,2 14 NF, 2DF, 3DF, 5DF 1,6-1,8 kg/dm³ 1,4 15 VMz Vollziegel, 1,6 17 DF, NF, 2DF frostbeständig 1,8 18 1,6-1,8 kg/dm³ 2,0 20 DF, NF KHLz Hochlochklinker 2,2 22 KMz 1,6-1,8 kg/dm³ Vollklinker 2,0-2,2 kg/dm³ *) Darüber hinaus werden weitere genormte, aber weniger gebräuchliche Steine hergestellt. Die örtlich lieferbaren Steinarten und Formate sind den Lieferprogrammen der KS-Vertriebs- und Beratungsstellen zu entnehmen. **) G M Eigenlast des Mauerwerkes nach DIN 1055 mit NM Normalmauermörtel oder LM Leichtmauermörtel häufig verwendet o weniger gebräuchlich 4 Mauerwerksmaße Im Mauerwerksbau findet das Achtelmeter-System nach DIN 4182 Verwendung. Weiteres hierzu in Maß- und Modulordnung (siehe Kapitel 5). Abb. 4-1 Höhenmäßige Abstimmung zwischen Vorsatzschale und tragender Wand 9

10 Liersch/Langner Abb. 4-2 Grundrissvermaßung Tabelle 4-1 Maße in cm nach DIN 4172 Bau-Gesamtmaße Wanddicken, Pfeiler (A) Bau-Vorsprünge freie Mauerenden (P) Raum-Innenmaße Öffnungen (Ö) 11,5 12,5 13, ,5 37,5 38, ,5 62,5 63, ,5 87,5 88, ,5 112,5 113, Man sollte anstreben, möglichst viele Mauerwerksmaße bei der Grundrissplanung zu verwenden. Besonders wichtig ist dies für Verblendmauerwerk (sichtbares Mauerwerk). 5 Verbände Ein Mauerwerk entsteht aus einem Verbund, welcher aus Steinen und Mörtel besteht. Erst durch das Zusammenfügen der Steine im Mörtelbett nach bestimmten Regeln ( Verbandregeln ) entsteht ein Mauerwerkskörper (z.b. Wand, Pfeiler, Gewölbe o.a.) (Abb. 5-1). 10

11 Liersch/Langner Abb. 5-1 Bezeichnungen eines Mauerwerkverbandes Um eine optimale Verbundwirkung zu gewährleisten, müssen Stoß- und Längsfugen übereinanderliegender Schichten seitlich gegeneinander versetzt sein, so wie es in Abbildung 5-2 dargestellt ist. Die Stoß- und Längsfugen aufeinanderfolgender Schichten müssen seitlich versetzt sein und dürfen nicht aufeinander liegen. Abb. 5-2 Richtig gemauerter Verband. Es liegen keine Stoß- und Längsfugen aufeinanderfolgender Schichten übereinander. Neben dem Stein- und Mörtelmaterial hat der Verband (es werden zahlreiche unterschiedliche Verbandarten unterschieden) maßgeblichen Einfluss auf die Tragfähigkeit des Mauerwerks. Erst durch das sinnvolle Zusammenfügen von Steinen und Mörtel entsteht ein tragfähiges Mauerwerk. In DIN 1053 werden folgende Anforderungen an den Verband gestellt: Stoß- und Längsfugen übereinanderliegender Schichten müssen versetzt sein. das Überbindemaß (= Versatzmaß) muss ü 0,4. h 4,5 cm betragen (siehe Abb. 5-3). 11

12 Liersch/Langner Allerdings ist die Minimalforderung ü 0,4. h 4,5 cm nicht gleichzusetzen mit den handwerklichen Verbandsregeln, die in der Regel zur Anwendung kommen und zu einem Überbindemaß von ¼ Stein, d.h. von 5,25 cm, führen. Abb. 5-3 Überbindemaß nach DIN 1053 Im Regelfall sollten in einem Mauerwerk Steine innerhalb einer Schicht die gleiche Höhe aufweisen. Allerdings muss nicht das gesamte Mauerwerk mit einer Steinhöhe gemauert werden. Es kann zu einem Wechsel der Steinhöhe, kommen, um eine vorgegebene Höhe zu erreichen. Unterschiedliche Steinhöhen innerhalb einer Schicht führen dagegen zu einer zusätzlichen Lagerfuge und sind aus diesem Grund unzulässig. Dies wird dadurch begründet, dass die zusätzliche Lagerfuge durch Kriechen zur Lastumlagerung auf den steiferen Wandteil (ohne zusätzliche Lagerfuge) führt. In Schichten mit Längsfugen darf die Steinhöhe nicht größer als die Steinbreite sein. Mit anderen Worten bedeutet dieses: Steine dürfen nur hochkant vermauert werden, wenn die Wanddicke gleich der Steinhöhe ist andernfalls d.h. bei mehreren Steinen hochkant nebeneinander würde in Richtung der Wanddicke das vorgenannte Überbindemaß unterschritten werden Für die Praxis wichtige Verbände aus künstlichen Steinen sind: Läuferverband Dieser Verband ist nur bei Wand ohne Längsfuge, d.h. nur bei 11,5 cm (½ Stein), 17,5 cm oder 30 cm dicker Wand möglich (siehe Abbildung 5-4). Überbindemaß ü = ½ Stein (11,5 cm) 12

13 Liersch/Langner Abb. 5-4 Läuferverband mit einem Überbindemaß von ü = 11,5 cm Binderverband Auch der Binderverband ist ohne Längsfuge ausführbar. Das Überbindemaß ü beträgt 5,25 cm > 4,5 cm. Blockverband Der Blockverband eignet sich für Verbände mit Längsfugen und wird meist aus einer Binderschicht und einer Läuferschicht hergestellt (Abbildung 5-5). Überbindemaß ü = ¼ Stein (5,25 cm) Abb. 5-5 Blockverband mit einem Überbindemaß von ü = 5,25 cm Kreuzverband Neben dem Blockverband ist der Kreuzverband der bei mehr als 1-Stein dicken Wänden am häufigsten ausgeführte Verband. Bei diesem Verband ist jede Läuferschicht gegenüber der vorigen Läuferschicht um ½ Stein versetzt (Abbildung 5-6). 13

14 Liersch/Langner Abb. 5-6 Block- und Kreuzverband. Der Unterschied zwischen beiden entsteht an einem Wandende oder einer Wandecke, indem beim Kreuzverband in jeder 4. Schicht hinter dem ¾-Stein am Ende oder der Ecke ein Binder eingesetzt wird. Zwar wird dem Kreuzverband aus ästhetischen Gründen häufig der Vorzug gegenüber dem Blockverband gegeben, aus statischer Sicht ist aber der Blockverband dem Kreuzverband vorzuziehen, weil die Abtreppung unregelmäßig verläuft (Wechsel von ¼- und ¾-Stein), was die Risssicherheit erhöht. Beim Kreuzverband verläuft die Abtreppung regelmäßig mit ¼-Stein und neigt stärker zu Schrägrissen (vgl. Abb. 5-6). 6 Ausführung von Mauerwerk Es gilt die DIN 1053 Teil 1 (2/90) und Teil 2 (7/84) Verband Es muss im Verband gemauert werden, d.h. die Stoß- und Längsfugen übereinanderliegender Schichten müssen versetzt sein. Abb. 6-1 Stoßfugenausführung nach DIN

15 Liersch/Langner Vermauerung mit Stoßfugenvermörtelung Bei der Vermauerung sind die Lagerfugen stets vollflächig zu vermauern und die Längsfugen satt zu verfüllen bzw. bei Dünnbettmörtel der Mörtel vollflächig aufzutragen. Stoßfugen sind in Abhängigkeit von der Steinform und vom Steinformat so zu verfüllen bzw. bei Dünnbettmörtel der Mörtel vollflächig aufzutragen, dass die Anforderungen an die Wand hinsichtlich des Schlagrege n- schutzes, Wärmeschutzes, Schallschutzes sowie Brandschutzes erfüllt werden können. Vermauerung ohne Stoßfugenvermörtelung Soll bei Verwendung von Normal-, Leicht- oder Dünnbettmörtel auf die Vermörtelung der Stoßfugen verzichtet werden, müssen hierzu die Steine hinsichtlich ihrer Form und Maße geeignet sein. Die Steine sind stumpf oder mit Verzahnung durch ein Nut- und Federsystem ohne Stoßfugenvermörtelung knirsch zu verlegen bzw. ineinander verzahnt zu versetzten. Die Vermauerung von Steinen mit oder ohne Stoßfugenvermörtelung ist in der Abbildung 6-2 in Prinzipskizzen dargestellt. Mauern bei Frost Abb. 6-2 Vermauerung von Steinen A) bei vollflächiger Stoßfuge (Prinzipskizze) B) mit Mörteltaschen durch Auftragen von Mörtel auf die Steinflanken C) ohne Stoßfugenvermörtelung (Prinzipskizze) D) mit Mörteltaschen bei Knirschverlegung (Prinzipskizze) Bei Frost darf Mauerwerk nur unter besonderen Schutzmaßnahmen ausgeführt werden. Frostschutzmittel sind nicht zulässig; gefrorene Baustoffe dürfen nicht verwendet werden. 15

16 Liersch/Langner Mauermörtel Es dürfen nur Mauermörtel verwendet werden, die den Bedingungen des Anhanges A der DIN 1053 Teil 1 entsprechen. Mörtel unterschiedlicher Arten und Gruppen dürfen auf einer Baustelle nur dann gemeinsam verwendet werden, wenn sichergestellt ist, dass keine Verwechslung möglich ist. Es gelten folgende Einschränkungen: a) Mörtelgruppe I Nicht zulässig für Gewölbe und Kellermauerwerk. Nicht zulässig bei mehr als zwei Vollgeschossen und bei Wanddicken kleiner als 240 mm, dabei ist als Wanddicke bei zweischaligen Außenwänden die Dicke der Innenschale maßgebend. Nicht zulässig für Vermauern der Außenschale von zweischaligem Verblendmauerwerk. b) Mörtelgruppen II und IIa Nicht zulässig für Gewölbe. c) Mörtelgruppe III und IIIa Nicht zulässig für Vermauern der Außenschale von zweischaligem Verblendmauerwerk. 16

17 Liersch/Langner 7 Berechnung und Konstruktion von Mauerwerk nach DIN 1053 Teil Anwendungsgrenzen von DIN 1053 Teil 1 Das Verfahren von DIN 1053 Teil 1 ist nur bei einfachen Mauerwerksbauten anzuwenden. Hierzu sind Bauwerke zu zählen, die folgende Voraussetzungen erfüllen: Gebäudehöhe H 20 m über OK Gelände Bei geneigten Dächern darf die Mitte zwischen First- und Traufhöhe zugrunde gelegt werden Verkehrslast p 5,0 kn/m² Nach DIN 1055 Teil 3 betrifft dies alle Wohn- und Geschäftsbauten Deckenstützweiten l 6,0 m Ist die Deckenauflagerkraft durch Zentrierung mittig eingeleitet wird, so dass der Einfluss des Deckendrehwinkels verringert wird, sind auch größere Stützweiten zulässig Innenwände Wanddicke 11,5 cm d < 24 cm: lichte Geschosshöhe h s 2,75 m Einschalige Außenwände Wanddicke 17,5 cm d < 24 cm: lichte Geschosshöhe h s 2,75 m Wanddicke d 24,0 cm: lichte Geschosshöhe h s 12 d Zweischalige Außenwände und Haustrennwände Tragschale 11,5 cm d < 24 cm: lichte Geschosshöhe h s 2,75 m Tragschale d 24,0 cm: lichte Geschosshöhe h s 12 d Zusätzliche Bedingung, wenn d = 11,5 cm: 17

18 Liersch/Langner a) Max. 2 Vollgeschosse zuzüglich ausgebautem Dachgeschoss b) Verkehrslast einschl. Zuschlag für unbelastete Trennwände p 3,0 kn/m 2 c) Abstand der aussteifenden Querwände e 4,50 m bzw. Randabstand 2,0 m Horizontallasten nur Wind oder Erddruck Keine größeren planmäßigen Exzentrizitäten 7.2 Berechnungsverfahren nach DIN 1053 Teil 1 zul. σ = k σo σo k Grundwerte der zul. Druckspannung nach Tabelle Abminderungsfaktor Pfeiler, Wand Knicken Deckendrehwinkel k1 k2 k3 Wände bzw. Pfeiler als Zwischenauflager z.b. Innenauflager von Durchlaufdecken 18 k = k1 k2 Wände als einseitiges Endauflager k = k1 k2 oder k = k1 k3 Der kleinere Wert ist maßgebend. Ermittlung der k-faktoren a) Pfeiler/Wand Pfeiler: k1 = 0,8 A < 1000 cm² bzw. wenn < 2 ungeteilte Steine vorhanden sind A < 400 cm² ist unzulässig

19 Liersch/Langner Beispiel 1: Wände: k1 = 1,0 b) Knicken λ = hk/d 10 k2 = 1,0 10 < λ < 25 k2 = (25 - λ) / 15 hk = β hs Knicklänge (Bild) c) Deckendrehwinkel (nur bei Endauflagern) l 4,20 m k3 = 1,0 4,20 < l 6,00 m k3 = 1,7 - l / 6 Bei 2achsig gespannten Platten ist l die kleinere Stützweite Innenwand Lichte Geschoßhöhe Belastung UK Wand Stahlbetondecke Knicklänge d = 11,5 cm hs = 2,75 m N = 49,6 kn/m a) k1 = 1,0 Wand b) λ = hk/d = 206 / 11,5 = 17,91 > 10 k2 = (25-17,91) / 15 = 0,47 hk = β hs = 0,75 * 2,75 = 2,06 m k1 * k2 = 1,0 * 0,47 = 0,47 Spannungsnachweis: σ = 49,6 / 115 = 0,43 MN/m² gew. HLz 12/II σo = 1,2 MN/m² aus Tabelle zul σ = = k * σo = 0,47 * 1,2 = 0,56 MN/m² > 0,43 Beispiel 2: Außenwandpfeiler b/d = 49/17,5 cm Lichte Geschoßhöhe hs = 2,75 m Stützweite Decke Belastung UK Pfeiler Stahlbetondecke Knicklänge l = 4,80 m N = 68,0 kn hk = β hs = 0,75 * 2,75 = 2,06 m a) k1 = 0,8 da 49 * 17,5 = 857,5 < 1000 cm² b) λ = hk/d = 206 / 17,5 = 11,77 > 10 k2 = (25-11,77) / 15 = 0,88 c) k3 = 1,7 - l/6 = 1,7-4,80/6 = 0,9 k = k1 * k2 = 0,8 * 0,88 = 0,70 ist maßgebend k = k1 * k3 = 0,8 * 0,90 = 0,72 19

20 Liersch/Langner Beispiel 3: < d/3 = 8 cm bis zur 0,083 kn/cm² = 0,83 MN/m² Außenwandpfeiler b/d = 49/24 cm Lichte Geschosshöhe hs = 2,625 m Stützweite Decke l = 4,50 m Belastung Pfeiler N = 35,1 kn (min. Belastung) Biegemoment M = 2,2 knm Holzbalkendecke > d/6 = 4 cm Ausmittigkeit e = M/N = 100*2,2/35,1 = 6,27 cm d.h. Längskraft außerhalb des Kerns, Klaffung der Fuge nicht Schwerachse Knicklänge hk = hs = 2,625 m a) k1 = 0,8 da Pfeiler, 49 * 24 = 1176 cm² b) λ = hk/d = 262,5 / 24 = 10,94 > 10 k2 = (25-10,94) / 15 = 0,94 c) k3 = 1,7 - l/6 = 1,7-4,50/6 = 0,95 k = k1 * k2 = 0,8 * 0,94 = 0,75 ist maßgebend Spannungsnachweis: c = 24/2-6,27 = 5,73 cm σ = (2 * 35,1) / (3 * 5,73 * 49) = = 0,90 MN/m² > 0,83 gew. KS L 12/II σo = 1,2 MN/m² aus Tabelle zul. σ = = k * σo = 0,75 * 1,2 7.3 Standsicheres Konstruieren Es müssen alle auftretenden vertikalen und horizontalen Lasten einwandfrei in den Baugrund eingeleitet werden, so dass eine ausreichende Standsicherheit gegeben ist. Eine ausreichende räumliche Steifigkeit muss vorhanden sein. Auf deren Nachweis kann verzichtet werden, wenn Decken mit Scheibenwirkung verwendet werden, z.b. Stahlbetonplatten oder Stahlbetonrippendecken nach DIN 1045 aus Ortbeton, Holzbalkendecken oder Stahlbetonfertigteildecken haben keine Scheibenwirkung. 20

21 Liersch/Langner Dann müssen statisch nachgewiesene Ringbalken vorhanden sein. In Längs- und Querrichtung müssen eine offensichtlich ausreichende Anzahl von aussteifenden Wänden vorhanden sein. Beim Standsicherheitsnachweis von Wänden sind zweiseitig, dreiseitig und vierseitig gehaltene Wände zu unterscheiden. Einseitig gehaltene, d.h. freistehende Wände sind nach DIN 1053 Teil 2 nachzuweisen. Bei Mauerwerksbauten, bei denen ein rechnerischer Windnachweis erforderlich ist, muss am unverformten System der Nachweis Lotabweichung geführt werden. Die Schrägstellung ist mit dem Winkel 1 ϕ = ± 100 h G zu führen. Hierbei ist hg die Gebäudehöhe in m über OK Fundament, ϕ ist der Winkel im Bogenmaß. Beispiel: H = 20 m, hg = 2, = 22,50 m ϕ = ± 1/( ,5 0,5 ) = 2,11/1000 = 2,11 o / oo 7.4 Ringanker und Ringbalken Ringanker Aufgabe des Ringankers Ringanker sind in Wandebene liegende horizontale Bauteile zur Aufnahme von Zugkräften, die in den Wänden infolge äußerer Lasten oder Verformungsdifferenzen entstehen können. Somit besteht die Aufgabe des Ringankers in der Gewährleistung der Gesamtstabilität des Bauwerkes, nämlich a) Scheibenbewehrung in den vertikalen Mauerwerksscheiben, b) Teil der Scheibenbewehrung der Decke, c) umlaufender Ring zum "Zusammenhalten" der Wände: 21

22 Liersch/Langner Erforderliche Anordnung von Ringankern Ringanker sind nach DIN vorzusehen, wenn a) Bauten mit mehr als zwei Vollgeschosse ausgeführt werden oder länger als 18 m sind, b) Wänden viele und besonders große Öffnungen aufweisen, besonders dann, wenn die Summe der Öffnungsbreiten 60 % der Wandlänge oder bei Fensterbreiten von mehr als 2/3 der Geschosshöhe 40 % der Wandlänge übersteigt, c) die Baugrundverhältnisse es erfordern. Lage der Ringanker Die Ringanker sind in Deckenhöhe oder unmittelbar darunter anzuordnen. Sie können mit Stahlbetondecken oder Fensterstürzen aus Stahlbeton vereinigt werden. Ringanker sind in Außenwänden und durchgehenden Querwänden vorzusehen. Ausführungsmöglichkeiten sind Holzbalken, Stahl- oder Stahlbetonträger sowie bewehrtes Mauerwerk. Möglichkeiten der Ringankerausbildung Ringanker werden als Stahlbetonbalken ausgeführt, wobei häufig U-Schalen Verwendung finden: Mindestbewehrung: Stahlbeton 2 10 Mauerwerk 3 8 bzw Natursteinmauerwerk Natursteinmauerwerk ist das ursprünglichste aller Mauerwerksarten und wurde bereits in den frühen Hochkulturen der Menschheit wie Mesopotamien, Ägypten zum Bau monumentaler Bauwerke angewandt. Bei der Herstellung eines Natursteinmauerwerks werden anstelle der künstlichen Steine Natursteine, wie z.b. Granit, Syenit, Kalkstein oder Sandstein, entweder als Trockenmauerwerk ohne Mörtel oder mit Mörtel für die Lager- und Stoßfugen im Verband verlegt. 22

23 Liersch/Langner Wie aus Abbildung 8-1 zu erkennen ist, reicht die Palette der dabei entstehenden Verbände je nach Grad der Bearbeitung der Steine vom Feldsteinmauerwerk (keine oder nur geringfügige Bearbeitung) bis zum Quadermauerwerk (hoher Bearbeitungsgrad der Steine). Abb. 8-1 Mauerwerksverbände aus Natursteinen Die in Abbildung 8-1 dargestellten Natursteinmauerwerksverbände machen deutlich, dass auch für Natursteinmauerwerk bestimmte Regeln abgeleitet werden können. So darf Trockenmauerwerk für belastete Wände (mit Ausnahme des Eigengewichts) nicht ausgeführt werden und ist lediglich für Stützmauern (Schwergewichtsmauern) geeignet. Dabei ist beim Tragverhalten von Natursteinmauerwerk zu beachten, dass bei den Stützmauern aus Trockenmauerwerk für den Ansatz des Eigengewichtes nur die halbe Rohdichte des Stützmaterials in Ansatz gebracht werden darf. Die beim Feldstein- oder Trockenmauerwerk entstehenden größere Hohl- oder Zwischenräume können mittels kleinerer Steine ausgezwickelt werden, um die größeren Steine zu verspannen und gegenseitig zu stützen. Bei Verbänden aus Bruchstein- und Zyklopenmauerwerk muss nach einer Bauhöhe von maximal 1,50 m eine durchgehende Lagerfuge angeordnet werden. Damit die Natursteinwand in Längsrichtung eine ausreichende Aussteifung erhält, sind an Ecken und Wandenden größere Steine vorzusehen. Dabei müssen auch bei Natursteinmauerwerk Kreuzfugen vermieden werden und Stoßfugen dürfen nicht mehr als über zwei Schichten durchgehen. 23

24 Liersch/Langner Mit zunehmender Gleichmäßigkeit im Format und der Steingeometrie wird auch die Bearbeitungstiefe der Steine größer. So sind beim Quadermauerwerk die Steine auf die volle Breite gleichmäßig bearbeitet. Hinsichtlich des Überdeckungsmaßes sollten bei Natursteinmauerwerk folgende Werte eingehalten werden: bei Schichtenmauerwerk: ü 100 mm bei Quadermauerwerk: ü 150 mm Nach DIN wird Natursteinmauerwerk in die 4 Güteklassen N1 bis N4 gemäß der nachstehenden Tabelle 8-1 eingestuft. Die Parameter h/l, tan α und η sind in der zugehörigen Abbildung 8-2 erläutert. Dabei gilt: Abb. 8-2 Einstufung von Natursteinmauerwerk in Güteklassen nach DIN Tabelle 8-1 Einteilung von Natursteinmauerwerk in Güteklassen nach DIN