Schadensfreier Mauerwerksbau Teil 3: Verformungen Mauerwerk und Beton Dipl.- Ing. Rudolf Herz Verein Süddeutscher Kalksandsteinwerke e.v. 1
Inhaltsangabe Formänderungen Dehnungen Schwinden / Quellen Temperatureinwirkungen Deckenverformungen Betoneigenschaften Putz 2
Einflüsse für Bauwerke, Bauteile u. Konstruktionen Belastungen durch : Eigenlasten Verkehrslasten Wind-, Schnee-, Eislasten Temperatur Feuchtigkeit Setzungen dynamische Einflüsse Erdbeben, Verkehr, Maschinen Ausführungsfehler Formänderungen : Dehnungen - Verlängerungen - Verkürzungen Durchbiegungen Winkelverdrehungen Verwölbungen 3
Formänderungen / Verformungen Formänderungen die sich ohne Behinderung entwickeln können, erzeugen keine Spannungen. 4
Formänderungen / Verformungen Freie Formänderungen kommen praktisch nicht vor, da sich Bauteile i. d. R. nicht behinderungsfrei im Bauwerksgefüge verformen können. => Spannungen => Risse! Zug-, Biege-, Schub- und Scherspannungen sind rissgefährlich für Mauerwerk - besonders bei geringer Auflast! 5
Der Tragwerksplaner berechnet die Standsicherheit. Beanspruchungen aus - Formänderungen / Verformungen - Eigenspannungen - unterschiedlichen Materialeigenschaften - Temperatur- und Feuchteeinwirkungen werden nur selten, zu selten, berücksichtigt!! 6
Rissbildungen Verzahnte, vertikale Risse: Schwinden, Abkühlung Abgestufte Schräge, auch horizontale Risse: Schwinden, Quellen, Temperaturverformungen, Decken-, Baugrundverformungen. 7
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Endwerte der Feuchtedehnung alle bindemittelgebundenen Baustoffe schwinden über den Wertebereich hinaus! über den Wertebereich hinaus! 10
Chemisches Quellen von Mauerziegeln Volumenzunahme durch Feuchteaufnahme aus der normalen Raumluft Molekulare Wassereinbindung in das Feststoffgerüst bis zur Sättigung (Volumenkonstanz). Dauer ca. 2 6 Jahre...! 10 1 000 => bleibende Verformung Nur die Kurve 3 ist gefährlich! 11
Ziegel kann chemisch quellen...! Ziegel / KS = 0,0 / - 0,2 => i.o. Z / KS = + 0,3 / - 0,3 => von 1,5 mm / Geschoss 12
Trennschichten einlegen Verformungsdifferenz kann sich dann direkt unter der Decke abbauen! Mauerwerk bleibt rissfrei! 13
Kalksandstein-Mauerwerk Poroton 14 Ohne Trennschicht
Schnitt 15
Ziegelwand KS-Wand L 8 m KS- Flurwand im Mehrfamilienhaus Horizontaler Riss wegen vertikaler Verformungsdifferenz! Ursache : Nichttragende Ziegelwand - oben vermörtelt - Verlängerung durch chemisches Quellen - drückt Decke hoch - übernimmt Tragfunktion - Zeitraum ca. 2 bis 6 Jahre Auswirkung : Horizontaler Riss im Kalksandstein, kein vertikaler Riss über L 8 m erkennbar! 16
Nichttragende Ziegelwand KS-Wand Decken- Durchbiegung 17
Treppenhaus im Reihenhaus W1 - Haustrennwand aus KS Decke Betongurt W1 - schwindet mit der Austrocknung über einen Zeitraum von ca. 2 Jahre W2 - Ziegelwand W2 - kann chemisch Quellen über einen Zeitraum von ca. 2 bis 6 Jahre W2 - drückt Decke + Gurt hoch W1- wird entlastet und reißt horizontal 18
z. B. wenn Bims oder Leichtbeton außen Kalksandstein innen 19
Durchbiegung f von Stahlbetondecken Winkelverdrehung α 1 am Auflager Geringe Auflast P1 - wirkt ungünstig Große Auflast P2 - wirkt günstig Vorsicht: - oberstes Geschoss! 20
Die oberste Decke erfordert besondere Aufmerksamkeit! 21
Zulässige Deckenverformungen Einhaltung der Biegeschlankheit: Beispiel: l i = 5,00 m d l i2 / 150 d 25 / 150 d 0,167 m gew. d = 18 cm l i / d 150 / l i 5,0 / 0,18 150 / 5,0 27,78 < 30 22
Zulässige Deckenverformungen Einhaltung der Biegeschlankheit: Beispiel : l i = 5,00 m d l i2 / 150 d 25 / 150 d 0,167 m gew. d = 18 cm l i / d 150 / l i 5,0 / 0,18 150 / 5,0 27,78 < 30 l i = 6,00 m d 36 / 150 d 0,24 m gew. d = 25 cm 6,0 / 0,25 150 / 6,0 => 24 < 25 Welches 6 m Reihenhaus hat Decke mit d = 25 cm??? 23
Zulässige Deckenverformungen Begrenzung der Deckendurchbiegung f auf 1 / 500 der Stützweite : l i = 5,00 m => f = 1 cm l i = 6,00 m => f = 1,2 cm Auswirkung auf - Wandkopf und Wandfuß, bei geringer Auflast - nicht tragende Innenwände 24
) W 1 Wand 2 W 3 25
Bewegung der Dachdecke Grenzwerte bei fester Auflagerung γ = l / H -1 / 2500 bis + 1 / 2500 Nach DIN 18530 muss für die Dachdecke auf Mauerwerk bei Gebäuden mit l W >6 m ein Nachweis der Unschädlichkeit der Verformungen geführt werden, falls keine verschiebliche Lagerung vorgesehen ist! Verschiebewinkel der Wand im Bogenmaß Dehnungsdifferenz δ E - 0,4 mm/m Verkürzung + 0,2 mm/m Verlängerung 26
Horizontale Risse in Außenwänden Verkürzen der Decken infolge Schwinden gegenüber der Wand - häufiger Fall 27
Vertikale Risse in Außenwänden Verkürzen der Wand infolge Schwinden gegenüber den Decken. 28
Horizontale Risse in Außenwänden Verlängern der Wand durch Erwärmen und ggf. chemisches Quellen gegenüber den Decken erhöhte Rissgefahr. 29
a : Zu großes Schwinden und / oder temperaturbedingtes Verkürzen des Ringbalkens gegenüber dem Mauerwerk b : Zu großes temperaturbedingtes Verlängern ( schieben ) des Ringbalkens gegenüber dem Mauerwerk 30
Flachdecke mit Aufkantung aus Stahlbeton Temperatureinwirkung: - Wärmebrückenwirkung - Bauteilverformung Gleit- und Verformungslager Ringbalken Mauerwerk 31
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Gleit- und Verformungslager - teilweise auch ohne Ringbalken - Hersteller: z.b. Speba, Calenberg Putzprofil oder Kellenschnitt! 33
Außenecke - oberstes Geschoss Auswirkung: stufenförmiger Riss Ursachen: - Schwinden und - Temperaturverkürzung der Dachdecke - erst Innenputz, Wochen später die Dämmung außen - kein Verformungslager 34
Eingeschossige Gebäude 35
Schwindverhalten von Beton in Abhängigkeit von Wasser und Zement mehr Wasser: - leichtere Verarbeitung - größeres Schwindmaß Beispiel: Zementgehalt 350 kg/m³ W/Z-Wert Schwindmaß 0,3 0,25 mm/m 0,5 0,5 mm/m 0,7 0,9 mm/m 36
Beispiel: Betondecke d = 20 cm Nach 2 Jahren sind ca. 85% vom Endschwindmaß erreicht. Dazu noch Verformungen aus Kriechen (unter Lasteinwirkung). 37
Rissweite 1 mm 38
Bewehrungsgehalt von Ringgurt / Ringbalken Ausgelegt für geringes Schwinden! h d = 17,5 cm Querschnitt ( µ ) 5 % d = 24 cm Querschnitt ( µ ) 5 % d h = 12,5 cm Bewehrung 218,75 cm² Bewehrung 300 cm² 10,94 cm² 15 cm² 4 Ø 20 4 Ø 25 39
Bewehrungsgehalt von Ringgurt / Ringbalken Ausgelegt für geringes Schwinden! h d = 17,5 cm Querschnitt d = 24 cm Querschnitt ( µ ) 5 % ( µ ) 5 % d Üblich sind : 2 Ø 12 bis 4 Ø 10!! h = 12,5 cm h = 25 cm Bewehrung 218,75 cm² 10,94 cm² 4 Ø 20 437,50 cm² 21,88 cm² Bewehrung 300 cm² 15 cm² 4 Ø 25 600 cm² 30 cm² 6 Ø 22 8 Ø 22 40