promur Fachveranstaltung vom 15. März 2017 bei der Hochschule Luzern, Technik & Architektur in Horw (LU)

promur Fachveranstaltung vom 15. März 2017 bei der Hochschule Luzern, Technik & Architektur in Horw (LU)

Referat von Prof. Dr. Hartwig Stempfle Hochschule Luzern, Technik & Architektur

Entwicklungen der angewandten Forschung im Mauerwerksbereich und Anwendungen in der Praxis Bachelor & Master Bauingenieurwesen Prof. Dr. Hartwig Stempfle Dozent Bauingenieurwesen T direkt +41 41 349 34 37 hartwig.stempfle@hslu.ch Horw 16.03.2017

Übersicht - Herausforderungen für das Mauerwerk - Energiedebatte - Erdbebenbeanspruchungen - Produktentwicklungen und Forschung - Mauerwerksprodukte - Softwarelösungen Folie 4, 16.03.2017

Herausforderung Energiedebatte - Backsteinprodukte / Wärmedämmsteine bzw. Grossblocksteine: Jagd nach dem besten U-Wert auf Kosten der statischen Eigenschaften Quelle: Swissbrick AG Folie 5, 16.03.2017

Herausforderung Energiedebatte - Kompaktfassaden: - Umweltverträglichkeit und Dauerhaftigkeit der Dämmstoffe? Folie 6, 16.03.2017

Herausforderung Energie - Graue Energie / Herstellungsprozesse: Quelle: KSV-Dokumentation Beton.org - Problem: Stark politisch geführte Diskussion. Entwicklung für die Zukunft? Folie 7, 16.03.2017

Herausforderung Erdbebenbeanspruchung - Mauerwerk ist ein sehr komplexer Werkstoff im Bauwesen bzgl. den mechanischen Eigenschaften - Im Vergleich zum Beton schlechtere Eigenschaft bzgl. Festigkeit und Duktilität - Grundlagenforschung für Mauerwerk wird weniger betrieben - Geringerer Anteil in der Lehre an den Hochschulen - Planer verwenden eher Beton für Erdbebennachweise als Werkstoff und somit Verlust an Marktanteilen von Mauerwerk Lösungen: 1. Entwicklung von Mauerwerksprodukten zur Verbesserungen bzgl. Erdbebeneinwirkungen mit den unterschiedlichen Zielen: Steigerung des Widerstandes Steigerung des Verformungsvermögens 2. Neuentwicklung von Softwarelösungen Folie 8, 16.03.2017

Bewehrtes Mauerwerk /Neubau Folie 9, 16.03.2017

Bewehrtes Mauerwerk /Neubau Folie 10, 16.03.2017

Bewehrtes Mauerwerk / Neubau Folie 11, 16.03.2017

MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Neubau + Instandsetzung Folie 12, 16.03.2017

MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Neubau + Instandsetzung Wand 1: l=3,89 m; s n =0,8 N/mm 2 Folie 13, 16.03.2017

MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Neubau + Instandsetzung Wand 2: l=3,89 m; s n =0,4 N/mm 2 Folie 14, 16.03.2017

MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Instandsetzung (a) (b) 2990 505 990 990 505 (c) (d) Regler 210 2410 210 (e) (f) (g) (h) Folie 15, 16.03.2017

MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Instandsetzung Folie 16, 16.03.2017

MW-Systeme / Steigerung des Verformungsvermögens Instandsetzung Querkraft V [kn] 250 200 150 100 unverstärkte Referenzwand W1 verstärkte Wand W2 +160.2 kn +178.29 50 0-22.56-10.15 +7.98 +18.07-50 V -100 V u V max -146.4 kn 0.7 V max -150 0.8 V K max eff -200-166.0 w w u -250-25 -20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 Verschiebung w [mm] Folie 17, 16.03.2017

Softwarelösungen Ausgangssituation - Kraftbasierte Nachweise sind eher konservativ mit q=1,5 - Verformungsbasierte Nachweise erzielen günstiger Ergebnisse ABER - Berechnung des Verformungsvermögens von Mauerwerk basiert nur auf empirischen Abschätzformeln. Folie 18, 16.03.2017

Nachweisverfahren Folie 19, 16.03.2017

Verschiebevermögen Folie 20, 16.03.2017

Abschätzformel Folie 21, 16.03.2017

Vergleich Abschätzformeln Folie 22, 16.03.2017

Softwarelösung Nichtlineare Finite-Elemente Entwicklung eines nichtlinearen Finite-Element-Codes mit dem Ziel: - Berechnung von Mauerwerksscheiben/-tragwerken bezüglich Traglast und Verformung auf der Basis von mechanischen Gesetzen (Bruchbedingungen nach Ganz etc.) - Verwendete Eingangsparameter sind die Festigkeiten, Kohäsion und Reibungswinkel Folie 23, 16.03.2017

Nichtlineare Finite-Elemente Werkstoffbeziehung / Tragwirkung Folie 24, 16.03.2017

Nichtlineare Finite-Elemente Werkstoffbeziehung Folie 25, 16.03.2017

Nichtlineare Finite-Elemente Strukturschema und Finites Element (Schalenelement) Shell181 Folie 26, 16.03.2017

Nichtlineare Finite-Elemente Mauerwerksscheibenversuche Ganz / Thürlimann a) Ergebnis Hauptspannungsrichtungen b) Ergebnis Rissverteilung Folie 27, 16.03.2017

Nichtlineare Finite-Elemente Mauerwerksscheibenversuche Ganz / Thürlimann Ergebnis Last-Verformungskurve Folie 28, 16.03.2017

Verdankung Engineering Consulting GmbH Folie 29, 16.03.2017

Referat von Dr. Roland Bärtschi Urech Bärtschi Maurer Consulting AG

PROMUR-Analyse eines bestehenden Hochhauses mit Mauerwerks- und Stahlbetonwänden Dr. Roland Bärtschi, Dr. Fangxia Lu, Safak Arslantürkoglu, Roman Tobler, Urech Bärtschi Maurer Consulting AG

Vorbemerkungen Mauerwerk ist besser als sein Ruf Elastische Methoden für Mauerwerk unbrauchbar da viel zu konservativ Zeigen, dass bestehende Bauwerke gut sind fördert Neubauten Reine Mauerwerksbauten -> PROMUR Mischbauten Beton/Mauerwerk ->???

Hochhaus Ostschweiz, Zone 1 Oben Mauerwerk Mitte Mischbau Unten Beton

Offertanfrage Ertüchtigung

Vorgeschlagene Massnahmen

PROMUR-Berechnung Zone 1 BWK II (>50 Personen) Baugrund E 17 Geschosse

PROMUR: keine Massnahmen!

Wünsche an PROMUR Rahmenwirkung / Plattensteifigkeit Betonwände nichtlinear berücksichtigen Konvergenz verbessern (Versagen unter Vertikallasten) Multicore-Support 64-bit Support Time History statt Pushover (zuverlässiger bei unregelmässigen Gebäuden)

Referat von Peter Curiger Stahlton Bauteile AG

Das Wandsystem Seismur Die Vorteile des Mauerwerks konsequent nutzen

Wandsystem Seismur

Die Wirtschaftlichkeit Überbauung Nollenpark: Mittlere Wandlänge 4.75 m

Wandsystem Seismur, wo Stahlbeton nicht möglich

Seefeldstrasse Zürich

EFH Wunderklingerstrasse, Hallau

Das Wandsystem Seismur bei Umnutzung

Umnutzung Restaurant Adler, Wallbach

Schubbeanspruchung und Schallschutz

In Kombination bei hochbeanspruchten Wandpfeilern

Einsteinmauerwerk: Die Attikaproblematik Es gibt keinen Grund, die Innenwände im Attikageschoss aus Stahlbeton auszuführen Aussenwände aus Homogen-MW

EFH Schulstrasse Windisch

Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Referat von Rolf Bühler ewp AG Effretikon

Fachveranstaltung des Verbands promur Kurzreferat ewp 10 min. - Stand ewp - promur geeignete Objekte - 2 Beispiele aus der Praxis

Team ewp AG Effretikon Brügger Tobias Bühler Rolf Benjamin Hoffmann Amsler Michael Müller Werner Hauser Matthias Häsler Daniel

Anzahl berechneter Objekte durch ewp Stand ewp bis jetzt: ca. 210 promur - Objekte

Geeignete promur - Objekte Gebäude in Zone 1 mit 3-4 Geschossen über Einspannhorizont Gebäude in Zone 2 mit max. 2 Geschossen über Einspannhorizont Generell: Gebäude mit viel und langen Mauerwerkswänden Elastische Erdbeben-Einwirkungen werden mit dem baustoffspezifischen Verhaltensbeiwert q abgemindert Verhaltensbeiwert q = 1.5 (Mauerwerk) gegenüber Beton mit q = 2.0 Generelle Faustformel für den Einsatz von promur Anzahl Stockwerke über Terrain + Erdbebenzone 4

Erdbeben Gefährdungskarte Zone a gd Zone 1 100% Zone 2 167% Zone 3a 217% Zone 3b 267%

Variation Bodenbeschleunigung Baugrundklassen A F Baugrundklasse A Harter Fels mit max. 5m Überdeckung 100% B Vorbelastete oder zementierte Lockergesteine >30m 120% C Normal konsolidierte Lockergesteine >30m 115% D Feinsand, Silt, Ton >30m 135% E 5-30m Lockergestein über Fels 140% F Torf, Seekreide etc. >10m spezielle Abklärungen S

Unterschiedliche Gebäude Beispiel 1: 100% Gewerbegebäude (Bauwerksklasse I) in Erdbebenzone 1 auf Fels (Baugrundklasse A) Beispiel 2: 233% Gewerbegebäude (Bauwerksklasse I) in Erdbebenzone 2 auf 10m Lockergestein über Fels (Baugrundklasse E) Beispiel 3: 523% Werkhof mit Feuerwehr (Bauwerksklasse III) in Erdbebenzone 3b auf 10m Lockergestein über Fels (Baugrundklasse E)

3 Geschosse Bauwerksklasse: BWK I Erdbebenzone: Zone 1, gd = 0.6 m/s 2 Baugrundklasse: E Neubau DEFH in 6105 Schachen Auftraggeber: HKS Hunziker Kalksandstein AG

Erdgeschoss Obergeschoss Untergeschoss Neubau DEFH in 6105 Schachen Auftraggeber: HKS Hunziker Kalksandstein AG 1. Ausgangslage 2. Lösung konventionell

Erdgeschoss Obergeschoss Untergeschoss Neubau DEFH in 6105 Schachen Auftraggeber: HKS Hunziker Kalksandstein AG

Grundriss EG, 1.OG und 2.GO Neubau MFH (ewp) Nachweis mit promur 3 Geschosse Bauwerksklasse: BWK I Erdbebenzone: Zone 1, gd = 0.6 m/s 2 Baugrundklasse: C 1. Ausgangslage 2. Lösung konventionell

Neubau MFH (ewp) Nachweis mit promur

Bemessungsberichte ewp Abgabe Bericht nach Erhalt aller Unterlagen: ca. 7 Tage Richtgrösse Honorar: EFH 1 500 Fr. bis 2 000 Fr. MFH 2 000 Fr. bis 5 000 Fr. Abhängig von Grösse und Schwierigkeiten

Fachveranstaltung des Verbands promur Danke für die Aufmerksamkeit

Referat von Michael Fritsche ZZ Wancor AG

Generalversammlung promur 15. März 2017 Michael Fritsche

Kurze Vorstellung und Agenda Michael Fritsche ZZ Wancor AG CEO Präsident promur Agenda 1. Organisation promur 2. Strategie Mauerwerkslösungen promur 3. Aktivitäten promur 4. Software Cubus

Organisation Mauerwerkspartner Verband Schweizer Kalksandsteinproduzenten KSV Xella Porenbeton Schweiz AG Swissbrick.ch - Verband Schweizerische Ziegelindustrie VSZ Stahlton Bauteile AG Preysin AG Pronouvo AG Neu ab 2017 Vorstand Peter Burkhalter, Ruedi Gasser, Thomas Schmidt, Ernst Gisin, Ernst Seiler, Walter Bruppacher, Ulrich Becker, Michael Fritsche Sekretariat: Sibylle Brunner Fachpartner Prof. Dr. Joseph Schwartz und Prof. N. Mojsilovic beide ETH Zürich Prof. Dr. Katrin Beyer ETH Lausanne Prof. Dr. Hartwig Stempfle Hochschule Luzern Cubus AG, 8052 Zürich Lizenzierte Ingenieurbüros Software promur 1 Aktuell 10 Ing. Büros

Strategie Mauerwerkslösungen für Erdbeben 1. Systemlösungen Seismur Stahlton Bemessung mit Cubus möglich 2.Standardmauerwerk mit Softwarelösung Cubus Ziel: Standardmauerwerk mehr auszunützen Partnerschaft mit promur 3. Bewehrtes MW Kalksandstein KeX Keller Ziegeleien Armo Backsteinmauerwerk Weitere Anbieter Axis 3muri

Aktivitäten promur Gewinnen neuer Mitglieder Pronouvo AG Mauerwerkslager ab Jan. 2017 dabei Kommunikation Homepage promur Promur Broschüre Fachartikel Referenzobjekte Erweiterte GV mit Fachveranstaltung für Fachpartner einmal jährlich Geplant ab 2017: Newsletter Technik Unterstützung bei diversen Forschungsprojekte zum Mauerwerk mit Doktoranden der ETH Zürich Promur kann Inputs zum Vorlesungsstoff Mauerwerk von Prof. H. Stempfle Hochschule Luzern liefern In Arbeitsgruppe zur Erarbeitung der NDP (nationaler Anhang) für Eurocode 8

Software Cubus Promur 1: Läuft stabil Lizenzierte Ing. Büros nutzen dies aktiv Cubus hat dies auch bei Software updates mit gezogen läuft weiter zu bestehenden Bedingungen Promur 2: Prof. Dr. J. Schwartz und Cubus Dr. P. Steffen letzten Sommer nochmals einen Anlauf genommen Software läuft aber o Norm verlangt das die Exzentrizität und die Rotation in der Bemessung berücksichtigt werden müssen o Wenn dies berücksichtigt wird dann ist teilweise Nachweis nicht einmal unter Eigenlasten möglich!! Rechnungsmodell ist somit zu konservativ denn es gibt genügend praktische Beispiele die realisiert sind und somit der Beweis erbracht ist die Tragsicherheit vorhanden ist

Software Cubus Promur 2: Austausch mit Schwartz und Cubus - Idee «rocking» aus Amerika! MW MW MW MW MW- Scheibe MW

Software Cubus Promur 2: Austausch mit Schwartz und Cubus - Idee «rocking» aus Amerika! Messungen 1:1 Spannungen im Mauerwerk Überbauung Altstadtwiese Wil SG

Software Cubus Promur 2: Ziel der 1:1 Messungen am Objekt Altstadtwiese Wil SG Vergleich mit den theoretischen Modellen Auswertung durch Doktoranden Publikation der Resultate - Paper Anpassen Bemessungsmodells Cubus Cubus will eine Lösung Zeitrahmen: Bis 31.12.17 Ziel Software Promur 2 als Software Modul welche wie Cedrus und Statik durch Cubus vertrieben werden kann

Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Lassen Sie es sich schmecken beim gemeinsamen Stehlunch im Foyer!