Mauerwerk. Bemessung nach DIN Wolfram Jäger, Gero Marzahn

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1 Mauerwerk Bemessung nach DIN Wolfram Jäger, Gero Marzahn

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort VII 1 Einführung Geschichte und Entwicklung I 1.2 Literatur zu Kapitell 5 2 Mauerwerksbauten Übersicht Anforderungen an Wandkonstruktionen aus Mauerwerk Raumabschluss und Schutz des Menschen sowie von Sachwerten Statische Anforderungen Ästhetische und gestalterische Anforderungen Ausführung Nachhaltigkeit Klassifizierung von Wandkonstruktionen Strukturierung Einschaliges Mauerwerk Zweischa1iges Mauerwerk Verbände und Verbandsregeln Gnmd1egende Verbandsregeln Wesentliche Verbände Literatur zu Kapitel Normen und Sicherheitskonzept Entwicklung der Normen für die Berechnung von Mauerwerk I.l Geschichtlicher Überblick Aktueller Stand der Normung Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept Grenzzustände Zuverlässigkeitsbetrachtungen Versagenswahrscheinlichkeit im Bauwesen und ihre Verteilung Das Nachweisformat von DIN Allgemeines Grenzzustand der Tragfahigkeit (GZT) Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) Einwirkungen Tragwiderstand Begrenzung der planmäßigen Exzentrizitäten Normen für Mauerwerk Normen für die Einzelkomponenten Europäische Produktnormen Mauersteine und Mauermärtel Ergänzungsbauteile 73 Mauerwerk: Bemessung nach DIN Wolfram Jäger und Gero Marzahn Copyright (Q 2010 Ernst & Sohn, Berlin ISBN:

3 X Inhaltsverzeichnis Bauaufsichtliche Zulassungen Literatur zu Kapitel Baustoffe und ihre Eigenschaften Einführung Mauersteine Allgemeines Mauerziegel Kalksandsteine Porenbetonsteine Beton- und Leichtbetonsteine Hüttensteine Mauennörtel Allgemeines Nonnalmörtel (NM) Leichtmauennörtel (LM) Mittelbettmörtel (MM) Dünnbettmärtel (DM) Vonnauennärtel (VM) Mauerwerk Aufgaben des Mauerwerks Festigkeitsverhalten von Mauerwerk Verformungsverhalten von Mauerwerk Spannungs-Dehnungs-Beziehung, Elastizitätsmodul Verhalten gegenüber Feuchtigkeit Zwängungen im Mauerwerk Literatur zu Kapitel Mechanische Festigkeit von Mauerwerk I (Zentrische) Druckfestigkeit Bruchmechanismus von zentrisch gedrücktem Mauerwerk Bestimmung der Druckfestigkeit Nonnative Regelungen zur Druckfestigkeit von Mauerwerk Druckfestigkeit paraliel zu den Lagerfugen EinzelIasten und Teilflächenpressung Grundlagen Nonnative Regelungen Zugfestigkeit von Mauerwerk Allgemeines Zugfestigkeit paraliel zur Lagerfuge Zugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge Biegezugfestigkeit Allgemeines Biegezugfestigkeit paraliel zur Lagerfuge Biegezugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge Schubfestigkeit AlIgemeines 164

4 Inhaltsverzeichnis XI Arten der Schubbeanspruchung Bruchmechanismus beim Scheibenschub Bruchmechanismus und Bemessung beim Plattenschub Literatur zu Kapitel Ermittlung der Schnittgrößen und Formänderungen Vorgehen Ingenieurmäßige Modellbildung Komplexe Modellbildung Lastkombinatorik Grundsätze bei der Ermittlung von Schnittgrößen Wandabmessungen und Systemgrößen Schlitze und Öffnungen in Wänden Mitwirkende Breite von zusammengesetzten Querschnitten Begrenzung der planmäßigen Exzentrizität Ermittlung der Schnittgrößen im vereinfachten Nachweisverfahren Autlagerkräfte aus Decken Knotenmomente Wind Ermittlung der Schnittgrößen im genaueren Verfahren Auflagerkräfte aus Decken Knotenmomente Vereinfachte Berechnung der Knotenmomente Begrenzung der Knotenmomente 20 I Wandmomente und Windlasten Grundsätze bei der Berechnung der Formänderungen Literatur zu Kapitel Räumliche Aussteifung Allgemeines Anordnung der vertikalen Aussteifungselemente Aussteifende Wände Horizontale Einwirkungen Horizontale Lasten auf Wandscheiben Räumliche Steifigkeit gemauerter Gebäude Beispiel einer Aussteifungsrechnung Festlegungen Windlasten Schiefstellungslasten Steifigkeitskennwerte des Systems Torsion infolge exzentrischer Windeinwirkung Aufteilung der Windkraft auf die Einzelscheiben,J" je Deckenebene "i" Aufteilung der Horizontalkraft infolge Schiefstellung auf die Einzelscheiben,J" je Deckenebene "i" Ermittlung der Schnittgrößen der Wandscheiben Literatur zu Kapitel 7 230

5 XII Inhaltsverzeichnis Grundlagen der Bemessung 233 Grundlegende Nachweisverfahren 233 Vereinfachtes Nachweisverfahren 233 Genaueres Nachweisverfahren 233 Übergang aufdie Kraftebene 234 Zentrische und exzentrische Druckbeanspruchung 236 Grundlagen 236 Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft 249 Querschnittstragfähigkeit 251 Berücksichtigung von Einflüssen aus Theorie 11. Ordnung 256 Grundlagen zum Knickverhalten 256 Lösung des Knickproblems für Mauerwerk 263 Lösung in DIN : Knicklängen 294 Schubbeanspruchung 299 Grundlagen 299 Nachweisformat 302 Bemessungswert der Schubbeanspruchung 303 Querkrafttragfähigkeit. 303 Zug- und Biegezugbeanspruchung 307 Grundlagen 307 Nachweis 308 Literatur zu Kapitel Vereinfachtes Nachweisverfahren 315 Anwendungsgrenzen 315 Aussteifung und Knicklänge von Wänden 316 Grundlagen 316 Knicklängen 3 16 Zentrische und exzentrische Druckbeanspruchungen 317 Grundlagen 31 7 Abminderungsfaktoren für exzentrische Beanspruchungen und Knicken 318 Außergewöhnliche Einwirkungen aufwände 329 Beispiel Außenwand 331 Einzellasten und Teilflächenpressung 335 Zug- und Biegezugbeanspruchung 336 Grundlagen 336 Charakteristische Zug- und Biegezugfestigkeit 336 Schubbeanspruchung 337 Grundlagen 337 Charakteristische Schubfestigkeit 337 Beispiel Schubwand 338 Literatur zu Kapitel Genaueres Nachweisverfahren 347 Allgemeines 347

6 Inhaltsverzeichnis XIII Aussteifung und Knicklänge 347 Grundlagen 347 Knicklängen 347 Zentrische und exzentrische Druckbeanspruchung 348 Grundlagen 348 Abminderungsfaktor <1>1 bei vorwiegender Biegebeanspruchung 348 Abminderungsfaktor<I> bei geschosshohen Wänden 348 Außergewöhnliche Einwirkungen aufwände 351 Nachweis der Knicksicherheit 351 Beispiel Außenwand 351 Einzellasten und Teilflächenpressung 359 Beispiel Teilflächenpressung 361 Zug- und Biegezugbeanspruchung 363 Grundlagen 363 Charakteristische Zug- und Biegezugfestigkeit 363 Schubbeanspruchung 364 Grundlagen 364 Charakteristische Schubfestigkeit 364 Beispiel Schubwand 366 Literatur zu Kapitel Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit 371 Allgemeines 371 Begrenzung der planmäßigen Exzentrizitäten 371 Nachweis der Randdehnung 372 Literatur zu Kapitel Spezielle Kapitel der Mauerwerksbemessung 375 Knotenmomente am Wand-Decken-Knoten (WDK) 375 Grundlagen zur ModelIierung des WDK 375 Theoretische Ansätze und Modelle 377 Vereinbarungen zur rechnerischen Ermittlung der Knotenmomente 380 Knotenmomente am Dachdecken-Teilsystem 382 Knotenmomente am Zwischendecken-Teilsystem 385 Sonderfall für Kragplatten als Geschossdecken 390 Vereinfachte Berechnung der Knotenmomente 395 Kriecheinfluss aufdie Knotenmomente 402 Knotenmomente bei zweiachsig gespannten Decken 402 Kellerwände ohne Nachweis auf Erddruck 402 Einleitung 402 Kellerwände mit geringer Auflast 403 Kellerwände unter hoher Auflas! Beispiel zur Berechnung einer Kellerwand 412 Giebelwände 417 Konstruktive Grundsätze 417 Nachweisschema 419 Beispiel einer Giebelwand 420

7 XIV Inhaltsverzeichnis Kritische Anmerkungen 422 Gewölbe und Ingenieurmauerwerk 424 Allgemeines 424 Die Stützlinie 426 Der Dreigelenkbogen 428 Stützlinienverfahren 432 Bemessungsgrundlagen flir Gewölbe im Hochbau 436 Gewölbeberechnungen im Ingenieur- bzw. Gewölbebrückenbau 444 Traglasteinfluss von Bogenhinterflillungen und Überschüttungen 448 Traglasteinfluss von Brüstungen und Bogenhintermauerungen 449 Räumliche Gewölbe 450 Literatur zu Kapitel Nachweis von Mauerwerksbauten unter Erdbebeneinwirkung 459 Einführung 459 Normative Regelungen 459 Erdbebenzonen und Untergrund 460 Vereinfachter konstruktiver Nachweis 462 Allgemeine Anforderungen an Hochbauten 462 Spezielle Anforderungen an Hochbauten aus Mauerwerk 462 Rechnerischer Nachweis 464 Allgemeines 464 Rechenmodelle 465 Vereinfachtes Antwortspektrenverfahren 466 Weiterflihrende Informationen 468 Komplexbeispiel Erdbeben 468 Literatur zu Kapitel Natursteinmauerwerk 471 Einleitung 471 Naturstein - Entstehung, Eigenschaften und Einteilung 471 Magmatite 471 Sedimentite 475 Metamorphite 479 Natursteinbearbeitung 481 Mauerwerksverbände 481 Zyklopen- oder Findlingsmauerwerk 482 Bruchsteinmauerwerk 482 Schichtenmauerwerk 483 Quadermauerwerk 484 Trockenmauerwerk 485 Tragverhalten von Natursteinmauerwerk 486 Einleitung 486 Bruchmechanismus von Natursteinmauerwerk 486 Zugversagen der Steine 492 Bemessung von Natursteinmauerwerk. 493 Einteilung in Güteklassen 493

8 Inhaltsverzeichnis xv Zentrische und exzentrische Druckfestigkeit Zug- und Biegezugfestigkeit Schubfestigkeit Beispielrechnung Natursteinmauerwerk Literatur zu KapiteI Komplexbeispiel Ansichten und Pläne Dach Decke Inhaltliche und Bautechnische Erläuterungen Formelzeichen Mauerwerk Pos. 1.1 Pfettendach mit Firstgelenk Material und statisches System Lastannahmen Maßgebende charakteristische Schnittgrößen Pos. 1.2 Zangendecke Material und statisches System Lastannahmen Maßgebende charakteristische Schnittgrößen Pos 1.3 Mittelpfette Süden Material und statisches System Lastannahmen 5) Maßgebende charakteristische Schnittgrößen Auflagerpressung des Plansteins am Mittelauflager Pos. 1.7 Ringbalken unter dem Dach Pos. 1.8 Schubwand Pos. 2.0 Standard-Hohlp1atte Decke EG 5) Material und statisches System (siehe Pos. Plan) Lastannahmen Platte 2.1 (Wohnen) Auflagerlasten Decke EG Pos. 2.6 Außenwand Pos. 4.0 Standard-Hohlplatte Decke KG Material und statisches System Lastannahmen Auflagerlasten Decke KG Pos. 6.1 Kellerwand Hobby Lastannahmen Material und statisches System Charakteristischer Erddruck Vereinfachter Nachweis GenauererNachweis Literatur zu Kapitel Stichwortverzeichnis 535