Wandlösungen
Voraussetzungen für die Anwendung der vereinfachten Berechnungsmethoden nach DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang
Aufgrund der genannten Vereinfachungen ist die Anwendung der vereinfachten Berechnungsmethoden nur unter bestimmten Randbedingungen zulässig. Ist eine dieser Anforderungen nicht erfüllt, so ist eine genauere Berechnung mit den Regeln des Teils 1-1 zwingend erforderlich. Die notwendigen Randbedingungen sind in der Tabelle dargestellt. Tabelle 1 Anwendungsgrenzen des vereinfachten Verfahrens nach DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang für übliche Ziegelwandkonstruktionen Bauteil
Innenwände
Einschalige Außenwände
Tragschalen zweischaliger Außenwände sowie zweischaliger Haustrennwände
Wanddicke t [mm]
Lichte Geschosshöhe hs [m]
≥ 115 < 240
≤ 2,75
≥ 240
–
≥ 175 < 2402)
≤ 2,75
≥ 240
≤ 12 ∙ t (3,0) 6)
≥ 115 < 175
≤ 2,75
≥ 175 < 240
≤ 2,75
≥ 240
≤ 12 ∙ t (3,0) 6)
Verkehrslast der Decke p [kN/m2]
Gebäudehöhe H [m]1) 7)
≤ 5,00
< 20 1) (≤ 10) 6)
Deckenstützweite I [m]
≤6 ≤ 3,0 incl. Trennwandzuschlag
≤ 2 Vollgeschosse + ausgebautes Dachgeschoss 3)
≤ 5,0
≤ 20 (≤ 10) 6)
4)
1)
bei geneigten Dächern Mittel zwischen First- und Traufhöhe bei eingeschossigen Garagen und vergleichbaren Bauwerken die nicht zum dauernden Aufenthalt von Menschen bestimmt sind, auch d ≥ 115 mm zulässig 3) Abstand aussteifender Querwände ≤ 4,5 m, Randabstand von einer Öffnung ≤ 2,0 m 4) Sofern nicht die Biegemomente aus dem Deckendrehwinkel durch konstruktive Maßnahmen, z. B. Zentrierung durch Weichfaserstreifen am Wandkopf innen, begrenzt werden. Bei zweiachsig gespannten Decken ist mit der kürzeren der beiden Stützweite zu rechnen (bei Dryfix-Mauerwerk nicht möglich) 5) Einschließlich Zuschlag für nicht tragende innere Trennwände 6) Klammerwerte gelten ausschließlich für Dryfix-Mauerwerk 7) für Dryfix-Mauerwerk max. 3 Vollgeschosse 2)
Das planmäßige Überbindemaß nach DIN EN 1996-1-1 muss mindestens 0,4 ∙ h und mindestens 45 mm betragen. Die Deckenauflagertiefe a muss mindestens die halbe Wanddicke (0,5 ∙ t), jedoch mehr als 100 mm betragen. Bei einer Wanddicke von 365 mm darf die Mindestdeckenauflagertiefe auf 0,45 ∙ t reduziert werden.
96
Technische Informationen
Tragschale zweischaliger Außenwände
einschalige Außenwand
Bei den vereinfachten Berechnungsmethoden brauchen bestimmte Beanspruchungen, z. B.: Biegemomente aus Deckeneinspannung oder -auflagerung ungewollte Ausmitten beim Knicknachweis Wind auf tragende Wände nicht nachgewiesen zu werden, da sie im Sicherheitsabstand, der dem Nachweisverfahren zugrunde liegt, oder durch konstruktive Regeln berücksichtigt sind. Grundsätzlich wird vorausgesetzt, dass in der Wand nur Biegemomente aus der Deckeneinspannung oder -auflagerung und aus Windlasten auftreten.
Innenwand
Einteilung der Poroton-Ziegel nach Anwendungsgrenzen
[cm]
Poroton Ziegel T7-P
36,5 – 49,0
T7-MW
36,5 – 49,0
T8-P
30,0 – 49,0
T8-MW
30,0 – 49,0
24,0
T9-P
36,5
S8-P
36,5 – 49,0
S8-MW
36,5 – 49,0
S9-P
30,0 – 42,5
S9-MW
30,0 – 42,5
S10-P
30,0 – 42,0
S10-MW
30,0 – 42,5
Planziegel-T8
36,5 – 50,0
Planziegel-T9
30,0 – 42,5
Planziegel-T10
30,0 – 36,5
Planziegel-T12
30,0 – 49,0
24,0
Planziegel-T14
30,0 – 36,5
24,0
Planziegel-T16
17,5
Planziegel-T18
17,5 – 24,0
HLz-Plan-T
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
HLz-Plan-T 1,2
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
HLz-Plan-T 1,4
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
Planfüllziegel PFZ-T
17,5 – 30,0
Keller-Planziegel-T16
36,5 30,0 – 36,5
Blockziegel-T14 BlockziegelT18/-T21
17,5 – 24,0
HLz-Block-T
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
HLz-Block-T 1,2
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
HLz-Block-T 1,4
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
Gewerbeziegel-T
24,0 – 36,5
Agrarziegel-T
11,5 – 24,0
24,0 – 36,5
17,5 – 24,0
Kleinformat 0,9
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
Schallschutzziegel
11,5 – 24,0
17,5 – 24,0
Nachweis überwiegend vertikal beanspruchter Wände mit den vereinfachten Berechnungsmethoden nach DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang Nachweis Die Standsicherheit von Wänden bei überwiegender Normalkraft-Beanspruchung wird nach DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang durch den Vergleich der vorhandenen Normalkraft NEd mit der maximal aufnehmbaren Normalkraft NRd nachgewiesen. NEd ≤ NRd
(1)
Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft NEd Bei Wohn- und Bürogebäuden darf angesetzt werden: NEd = 1,35 · NGk + 1,5 · NQk mit NEd NGk NQk
(2)
Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft Charakteristischer Wert der einwirkenden Normalkraft infolge ständiger Lasten (z. B. Eigengewicht) Charakteristischer Wert der einwirkenden Normalkraft infolge veränderlicher Lasten (z. B. Nutzlast)
In Hochbauten mit Stahlbetondecken und charakteristischen Nutzlasten (einschließlich Trennwandzuschlag) qk ≤ 3 kN/m2 darf vereinfacht angesetzt werden: NEd = 1,4 · (NGk + NQk)
Charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fk Die Druckfestigkeit ist eine Materialeigenschaft des Ziegels. Nach der Verarbeitung ergibt sich die charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fk [MN/m²] am fertigen Mauerwerk, die in die statische Bemessung mit eingeht. Mit Einführung der DIN EN 1996 löst die charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fk die nach DIN 1053-1 altbekannte Größe der zulässigen Mauerwerksdruckspannung 0 ab. Während für Normprodukte die charakteristischen Mauerwerksdruckfestigkeiten in Abhängigkeit von der Druckfestigkeit der DIN EN 1996-3 NA entnommen werden können, gilt für die heute zum größten Teil eingesetzten Planziegel die jeweilige bauaufsichtliche Zulassung. Download der Zulassungen unter http://www.wienerberger.de/wandloesungen/Download-Center
(3)
Bei größeren Biegemomenten um die starke Achse (z. B. Windscheiben) ist auch die Lastkombination max M + min N zu analysieren: min NEd = 1,0 · NGk max MEd = 1,0 · MGk + 1,5 · MQk
(4) (5)
DIN EN 1996 (EC6) fk
Bemessungswert der aufnehmbaren Normalkraft NRd NRd = s · A · fd mit s A fd
DIN 1053-1 0
(6)
Abminderungsfaktor, s = min ( 1, 2) = l · t Bruttoquerschnittsfläche des nachzuweisenden Wandabschnitts Bemessungswert der Druckfestigkeit
fd = ·
fk M
Bei Wandquerschnitten < 0,1 m² ist die Bemessungsdruckfestigkeit fd mit dem Faktor 0,8 zu multiplizieren. fk M
charakteristische Mauerwerkdruckfestigkeit Teilsicherheitsbeiwert für Materialeigenschaften, für ständige und vorübergehende Bemessungssituationen = 1,5; für außergewöhnliche Bemessungssituationen (z. B. Erdbeben) = 1,3 Beiwert zur Berücksichtigung von Langzeiteinwirkungen, i. d. R. gilt = 0,85
97
Wandlösungen
Abminderungsfaktoren
N Ed, Kopf
1 bei Traglastminderung am Wandkopf und Wandfuß durch den Deckendrehwinkel bei Endauflagern Bei Decken zwischen Geschossen gilt: für fk < 1,8 N/mm2
(N Ed, Kopf ≤ N Rd =
1; Wandkopf · fd ·
A(
2 · fd ·
(
N Ed, Mitte
(
bzw. für fk ≥ 1,8 N/mm2
N Ed, Mitte ≤ N Rd = N Ed, Fuß ≤ N Rd =
A
1; Wandfuß
· fd · A
N Ed, Fuß
a l 1 = 1,6 − __ ≤ 0,9 · __ 5 t
(7 a)
a l 1 = 1,6 − __ ≤ 0,9 · __ 6 t
(7 b)
Wird die Traglastminderung, infolge Deckendrehwinkel, durch konstruktive Maßnahmen, z. B. durch mittig angeordnete Zentrierleisten oder Lastfreistreifen vermieden, so gilt unabhängig von der Deckenstützweite
1
a 1 = 0,9 · __ t
(8)
Beim Einsatz von Zentrierleisten mittig unter dem Deckenaufleger entstehen Spaltzugkräfte, die durch einen gesonderten Nachweis der Teilflächenpressung nachgewiesen werden müssen. mit a t
1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
1 1 = __ 3
(9)
2 bei Traglastminderung infolge Knickgefahr in halber Wandhöhe
( )
(10)
1
2 3 4 Stützweite lf
5
6
Abminderungsbeiwert 1 in Abhängigkeit der Stützweite lf für verschiedene charakteristische Werte der Druckfestigkeit von Mauerwerk.
2
1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0
für alle Werte der Stützweite l.
a h 2 = 0,85 · __ − 0,0011 · __ef_ t t
2
für f k ≥ 1,8 N/mm 2 für f k < 1,8 N/mm 0
Auflagertiefe der Geschossdecke Wanddicke
Bei Decken über dem obersten Geschoss, insbesondere bei Dachdecken mit geringen Auflasten gilt:
mit hef t
Der Nachweis ist an den Bemessungsstellen Wandkopf, Wandmitte und Wandfuß mit der jeweiligen Belastung NED in Kombination mit dem zugehörigen Abminderungsfaktor zu führen.
a/t=1 a / t = 0,85 a / t = 0,66 a / t = 0,50
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 = h ef / t
Abminderungsbeiwert 2 in Abhängigkeit von hef/t bei verschiedenen Verhältnissen a/t (alle Zeichnungen aus „Der Eurocode 6 für Deutschland“, Verlag Ernst & Sohn und DGfM Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e.V.)
Knicklänge Wanddicke
Für die Bemessung maßgebend ist der kleinere der Werte 1 und 2.
Bei der Vorbemessung kann man zur Abschätzung einer Wand die Knicksicherheit in Wandmitte mit den maximal auftretenden Lasten am Wandfuß nachweisen. max NEd ≤ min NRd Durch die unterschiedlichen Einflüsse der für die Berechnung benötigten Parameter, wird empfohlen an jeder der oben beschriebenen Stellen den Nachweis mit dem entsprechenden Traglastfaktor zu führen.
98
Technische Informationen
Bei flächig aufgelagerten massiven Plattendecken oder Rippendecken nach DIN EN 1992-1 mit nationalem Anhang mit lastverteilenden Balken darf bei 2-seitig gehaltenen Wänden die Einspannung der Wand in den Decken durch eine Abminderung der Knicklänge berücksichtigt werden: hef = 2 · h mit hef h 2
(11)
Knicklänge lichte Geschosshöhe Abminderungsfaktor
2 = 0,75 für Wanddicke t ≤ 175 mm 2 = 0,90 für Wanddicke 175 mm < t ≤ 250 mm 2 = 1,00 für Wanddicke t > 250 mm Eine Abminderung der Knicklänge mit 2 ist nur erlaubt, wenn gleichzeitig gilt: für t < 240 mm: a = t für t ≥ 240 mm: a ≥ 175 mm
(12)
Die Schlankheit hef/t darf nicht größer als 27 sein.
Überprüfung der Mindestauflast Um sicherzustellen, dass die Einwirkungen aus Wind von den Außenwänden auf die angrenzenden Bauteile übertragen werden, ist der Nachweis der Mindestauflast zu führen. Vereinfacht gilt: NEd ≥
3 ∙ qEwd ∙ h2 ∙ b h 16 · a- ____ 300
(
)
Im Diagramm ist die zulässige maximal Wandhöhe h in Abhängigkeit der vorhandenen Bemessungswindlast wd und Wanddicke t für eine bezogene Deckenauflagertiefe a/t = 2/3 aufgetragen.
(13)
Dabei ist: h die lichte Geschosshöhe qEwd der Bemessungswert der Windlast je Flächeneinheit NEd der Bemessungswert der kleinsten vertikalen Belastung in Wandmittenhöhe im betrachteten Geschoss b die Breite, über die die vertikale Belastung wirkt a die Deckenauflagertiefe Für praxisübliche Konstruktionen in den Windlastzonen 1 und 2 kann der Nachweis in aller Regel entfallen (siehe *)
* Graubner, C.-A. / Schmitt, M. / Förster, V.: Hilfsmittel für praxisnahe Bemessung von Mauerwerk, Mauerwerk 2014, S. 176-187
99
Wandlösungen
Nachweis der Querkrafttragfähigkeit nach DIN EN 1996-1-1 mit nationalem Anhang Nachweis der Querkrafttragfähigkeit Auf einen rechnerischen Nachweis der Aussteifung darf nach DIN EN 1996-3 / NA verzichtet werden: wenn die Geschossdecken als steife Scheiben ausgebildet sind bzw. statisch nachgewiesene, ausreichend steife Ringbalken vorliegen und wenn in Längs- und Querrichtung des Gebäudes eine offensichtlich ausreichende Anzahl von genügend langen aussteifenden Wänden vorhanden ist, die ohne größere Schwächungen und ohne Versprünge bis auf die Fundamente geführt sind. Ist bei einem Bauwerk nicht von vornherein erkennbar, dass seine Aussteifung gesichert ist, so ist gemäß DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang, NDP zu 4.1.1(1) ein rechnerischer Nachweis der Schubtragfähigkeit nach dem genaueren Verfahren nach DIN EN 1996-1-1:2010-12, 6.2, in Verbindung mit dem zugehörigen Nationalen Anhang zu führen. Es gilt: VEd ≤ VRdlt mit VEd VRdlt
(14)
Bemessungswert der einwirkenden Querkraft Minimaler Bemessungswert der Querkrafttragfähigkeit (Scheibenrichtung)
t VRdlt = Ical · fvd · __ c t
(15)
Prinzipiell muss unterschieden werden zwischen Querkrafttragfähigkeit in Scheibenrichtung oder in Plattenrichtung
Wanddicke
Schubspannungsverteilungsfaktor c c = 1,0 für h/l ≤ 1,0 = 1,5 für h/l ≥ 2,0 Zwischenwerte dürfen linear interpoliert werden h lichte Wandhöhe l Länge der Wandscheibe
Scheibenschub
Rechnerische Wandlänge lcal Für den Nachweis von Wandscheiben unter Windbeanspruchung gilt: lcal = 1,125 · l bzw. lcal = 1,333 · lc,lin. Der kleinere der beiden Werte ist maßgebend. In allen anderen Fällen ist lcal = l bzw. lc,lin 3 e lc,lin = __ · 1-2 __w_ I < I 2 I
(
lc,lin ew
100
(16)
für die Berechnung anzusetzende überdrückte Länge der Wandscheibe Exzentrizität der einwirkenden Normalkraft in Wandlängsrichtung
ew = MEd NEd
)
Med Ned Bemessungswert des einwirkenden Momentes in Wandlängsrichtung Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft
Technische Informationen
(17)
Plattenschub
Bei der Ermittlung der rechnerischen Wandlänge lcal können sich Werte ergeben, die länger als die geometrische Länge der Wand bzw. die geometrische Länge des überdrückten Bereichs sind.
Bemessungswert der Schubfestigkeit fvd fvd =
fvlt M
=
fvk
8 (17)
M
Teilsicherheitsbeiwert für Materialeigenschaften ( M = 1,5) Charakteristischer Wert der Schubfestigkeit
M fvlt = fvk
Beim Schubnachweis wird kein Beiwert zur Berücksichtigung von Langzeiteinwirkungen verwendet, da es sich in der Regel um kurzzeitige Beanspruchung handelt.
Für Scheibenschub gilt: fvlt = min (fvlt1 ; fvlt2)
(19)
fvlt1 = fvk0 + 0,4 · Dd Reibungsversagen
(20)
fvlt2 = 0,45 · fbt,cal ·
fvk0
Dd
Dd = fbt,cal
fst
D___ d ___ Steinzugversagen fbt,cal
冪1 +
Schubspannungsverteilung für schlanke und gedrungene Wände.
(21)
Haftscherfestigkeit nach Tabelle 2 Wird die Haftscherfestigkeit rechnerisch in Ansatz gebracht, ist zusätzlich ein Randdehnungsnachweis zu führen Bemessungswert der zugehörigen Druckspannung für Rechteckquerschnitte gilt: NEd Ic,lin · t
Schubspannung parabelförmig für:
h ≥2 l
(22)
= 0,020 · fst für Hohlblocksteine = 0,026 · fst für Hochlochsteine und Steine mit Grifflöchern oder Grifftaschen = 0,032 · fst für Vollsteine ohne Grifflöcher oder Grifftaschen umgerechnete mittlere Mindestdruckfestigkeit nach Tabelle 3
Für die Werte fbt,cal und fst ist die jeweilige bauaufsichtliche Zulassung zu beachten!
Schubspannung konstant für:
h ≤1 l
Quelle: Deutsche Poroton GmbH, Technische Information Statik, Ausgabe 1/2015
2
Tabelle 2: Charakteristische Werte fvk0 [MN/m ] der Haftscherfestigkeit Mörtelgruppe
Stoßfugen
NM II
NM IIa LM 21 LM 36
NM III DM
NM IIIa
unvermörtelt
0,04
0,09
0,11*
0,13
vermörtelt
0,08
0,18
0,22
0,26
* für Planziegelmauerwerk mit Stoßfugenverzahnung
Tabelle 3: Rechenwerte für fst in Abhängigkeit von der Druckfestigkeitsklasse Druckfestigkeitsklasse der Mauersteine und Planelemente
4
5
8
10
12
16
20
28
36
48
60
Umgerechnete mittlere Mindestdruckfestigkeit fst N/mm²
5
7,5
10
12,5
15
20
25
35
45
60
75
101
Wandlösungen
Randdehnungsnachweis Sofern der Rechenwert der Haftscherfestigkeit bei der Ermittlung der Schubfestigkeit in Ansatz gebracht wird, ist bei Windscheiben mit klaffender Fuge unter charakteristischen Lasten (ew,k > l/6) zusätzlich die rechnerische Randdehnung R ≤ 10-4 nachzuweisen.* I R = __D_ · ____ -1 ≤ 10-4 E lc,lin
[
]
(22)
Der Elastizitätsmodul für Ziegelmauerwerk kann dabei mit E = 1100 · fk angenommen werden. 2·N 2·N D = _______Ek_ = _______Ek_ Ac,lin lc,lin · t
3 e lc,lin = ___ · 1-2 · __w_,k__ · I ≤ I 2 l
(
)
Bild 1: Spannungs- und Dehnungsverteilung bei exzentrisch belasteten Querschnitten
(23)
(24)
Mit dieser Regelung wird berücksichtigt, dass bei einem Verlust der Haftscherfestigkeit infolge Windbeanspruchung die Dehnung in einem minimalem Bereich bleibt.
Biegedrucktragfähigkeit Bei querkraftbeanspruchten Wandscheiben ist stets auch der Biegedrucknachweis um die starke Achse unter Berücksichtigung der Lastfallkombination max M und min N zu führen. Maßgebliche Kombination ist in der Regel der Wandfuß (2) Es gilt: NEd ≤ NRd NEd NRd
(25)
Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft Bemessungswert der aufnehmbaren Normalkraft
NRd = A · fd · y A= fd
(26)
l · t Bruttoquerschnittsfläche des nachzuweisenden Wandabschnitts Bemessungswert der Druckfestigkeit**
y = yi = 1-2 ·
*ew,k =
ew,i *** I
MEk NEk
(27)
NEd,1
HEd 1
NEd,m
t ** fd = · k ; = 1,0 da Wind nur kurzzeitig einwirkt M
m
ew,m
***ew,i =
NEd,2
max MEd, wi H ∙h 1,5 ∙ HEk ∙ h = Ed = min NEd,i NEd 1,0 ∙ NEk
2
ew,2 Wandlänge l
y x
102
Technische Informationen
h
Kombinierte Beanspruchung Bei einer kombinierten Beanspruchung aus Biegung um die starke und um die schwache Achse ist zusätzlich ein Biegedrucknachweis (Knicknachweis) in halber Wandhöhe zu führen. Vereinfachend dürfen die Abminderungsfaktoren der beiden Achsen multiplikativ kombiniert werden:
Nd
Nd
ey,m
NRd, Mitte = A · fd · x · y, m
x y,m
(28)
Abminderungsfaktor in Wandmitte für Biegung um die schwache Achse ( x = 2 nach Gleichung 10) Abminderungsfaktor in Wandmitte für Biegung um die starke Achse
y,m = 1-2 ·
ex,m
ew,m I
y x Nd
(29)
Nichttragende Außenwände Vorwiegend windbelastete nichttragende Außenwände (Ausfachungsflächen) können bis zu einer Höhe von 20 m ohne gesonderten statischen Nachweis ausgeführt werden, wenn sie vierseitig gehalten sind (z. B. durch Verzahnung, Versatz oder Anker) das planmäßige Überbindemaß lo l ≥ 0,4 · hu ist, die Ausführung mit Normalmauermörtel IIa, III, IIIa oder Dünnbettmörtel erfolgt sie den Bedingungen nach Tabelle 10 genügen. Für nichttragende innere Trennwände, die nicht rechtwinklig zur Wandfläche beansprucht werden, ist DIN 4103-1 maßgebend. Tabelle 4: Größte zulässige Werte der Ausfachungsflächen in [m²] von nichttragenden Außenwänden ohne rechnerischen Nachweis Höhe über Geländer Wanddicke t mm
0 bis 8 m
8 bis 20 m1)
Seitenverhältnis2)
Seitenverhältnis2)
h i / l i = 1,0
h i / l i ≥ 2,0 oder h i / l i ≤ 0,5
h i / l i = 1,0
h i / l i ≥ 2,0 oder h i / l i ≤ 0,5
1153)
12
8
–
–
1503)
12
8
8
8
175
20
14
13
9
240
36
25
23
16
≥ 300
50
33
35
23
1)
In Windlastzone 4 sind die angegebenen Werte für Höhen zwischen 8 und 20 m nur im Binnenland zulässig h i = Höhe der Ausfachungsfläche; l i = Länge der Ausfachungsfläche; Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden 3) Bei Verwendung von Steinen der Festigkeitsklassen ≥ 12 dürfen die Werte dieser Zeile um 33% vergrößert werden 2)
103
Wandlösungen Statik Kellermauerwerk
Kellermauerwerk aus Ziegel Die Nutzung des Kellers hat sich in den letzten Jahren grundlegend gewandelt. Während der Keller früherer Jahre fast ausschließlich zur Lagerung von Vorräten und als Abstellraum diente, wird er heute, insbesondere im Einfamilienhausbau, mehr und mehr in den eigentlichen Wohnbereich mit einbezogen. Man nutzt ihn für Spiel-, Hobby- oder Partyräume, für Hausarbeitsräume, Fitnessräume oder dergleichen mehr. Behaglichkeit und Wohlbefinden durch Ziegelmauerwerk Mit der höherwertigen Nutzung des Kellers steigen auch die Ansprüche an den Wohnkomfort und das Raumklima im Kellerbereich. Ziegelmauerwerk schafft das Raumklima, das für Nutzräume im erdberührten Bereich gewünscht wird. Durch ihre Diffusionsoffenheit und kapillare Leitfähigkeit nehmen PorotonZiegel überschüssige Raumluftfeuchte auf, um diese dann bei Trockenheit kontinuierlich wieder abzugeben.
Keller-Planziegel-T16
Poroton-Keller-Planziegel-T16, 36,5 cm Zulassung
Z-17.1-651
Roh- Wärmeleitfähigkeit DruckDIN 1053-1 DIN EN 1996 dichte- [W/mK] mit DM festigkeits- zul. Mauerwerksdruck- charakteristische Mauerwerksklasse druckfestigkeit fk [MN/m²] klasse spannung 0 [MN/m²] 0,75
0,16
12
1,5
3,9
Vereinfachter Nachweis von Kelleraußenwänden nach DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang Bei Kelleraußenwänden kann nach DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang ein genauerer rechnerischer Nachweis auf Erddruck entfallen, wenn die nachfolgende Bedingungen erfüllt sind und der Bemessungswert der Wandnormalkraft innerhalb bestimmter Grenzen liegt: Wanddicke t ≥ 240 mm (in DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang fälschlicherweise 200 mm) Lichte Höhe der Kellerwand h ≤ 2,60 m Die Kellerdecke wirkt als Scheibe und kann die aus dem Erddruck entstehenden Kräfte aufnehmen Im Einflussbereich des Erddruckes auf die Kellerwand beträgt der charakteristische Wert qk der Verkehrslast auf der Geländeoberfläche nicht mehr als 5 kN/m² Die Geländeoberfläche steigt nicht an Die Anschüttungshöhe he ist he ≤ 1,15 · h Keine Einzellast größer als 15 kN im Abstand von weniger als 1,5 m zur Kellerwand vorhanden Kein hydrostatischer Druck vorhanden (z. B. durch drückendes Wasser)
104
Technische Informationen
Keller-Planziegel-T16 Geeignet für optimalen Auftrag der Vertikalabdichtung, wie z. B. der Dickbeschichtung. Die Oberflächenstruktur dieser speziellen Kellerziegel entspricht einer Hintermaueroptik (kein Sichtmauerwerk) mit den üblichen Farb- und Qualitätsmerkmalen. Eine gleichmäßige Optik kann durch einen kostengünstigen Farbanstrich bzw. eine mineralischen Feinschlämme erzielt werden. U-Schalen – mit glatter Oberfläche als Systemergänzung für die Übermauerung von Türen und Fenstern stehen ebenfalls zur Verfügung.
Wenn diese Bedingungen eingehalten sind, muss der Bemessungswert der jeweils maßgebenden Wandnormalkraft NEd in halber Höhe der Anschüttung innerhalb folgender Grenzen liegen: t · fd · __ f ≥ NEd,max VRd = ___ ___ 3
(30)
·h ·h 2 ·b Vlim,d = __e_______e_____ ≥ NEd,min ·t
(31)
Die waagerechte Abdichtung (Querschnittsabdichtung) besteht aus besandeter Bitumendachbahn R500 nach DIN EN 13969 in Verbindung mit DIN V 20000-202, mineralischer Dichtungsschlämme nach DIN 18195-2 oder Material mit mindestens gleichwertigem Reibungsverhalten. Weiterhin ist sicherzustellen, dass bei der Verfüllung und Verdichtung des Arbeitsraumes nur nichtbindiger Boden nach DIN 1054 [12] und nur Rüttelplatten oder Stampfer mit folgenden Eigenschaften zum Einsatz kommen: Breite des Verdichtungsgerätes ≤ 50 cm Wirktiefe ≤ 35 cm Gewicht ≤ 100 kg, bzw. Zentrifugalkräfte ≤ 15 kN
b t e fd
Bild 1: Randbedingungen für den vereinfachten Nachweis einer Kelleraußenwand
Tabelle 1: Minimale Auflast Nlim,d für Kelleraußenwände bei Auswertung von Gl. (31) Randbedingungen: h = 2,5 m, e = 1800 kg/m³ (Abstand der aussteifenden Querwände ≥ 2 · h)
NRd Nlim,d
Nlim,d in kN/m bei einer Höhe der Anschüttung he
Wanddicke t
NEd
mm
1,0 m
1,5 m
2,0 m
2,5 m
2,875 m
240
9
21
38
59
77
300
8
17
30
47
62
365
6
14
25
39
51
425
5
12
21
33
44
490
5
10
18
29
38
Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. Für die Randbedingungen der Gl. (33) wurde ein Erddruckbeiwert von 0,33 zugrunde gelegt.
bc
he
Wandbreite Wanddicke Wichte der Anschüttung Bemessungswert der Mauerwerkdruckfestigkeit oberer Grenzwert der Wandnormalkraft unterer Grenzwert der Wandnormalkraft Bemessungswert der Wandnormalkraft aus dem Lastfall max N bzw. min N in halber Anschütthöhe = 20 für bc ≥ 2 · h = 60 – 20 · bc/h für h < bc < 2 · h = 40 für bc ≤ h horizontaler Abstand zwischen aussteifenden Querwänden oder anderen aussteifenden Elementen Höhe der Anschüttung
105
Wandlösungen
Bemessung nach Tragfähigkeitstabellen für Kellerwände aus Mauerwerk nach Hammes* Erforderliche Auflast F in kN/m am Wandknopf von Kellermauerwerk unter Erddruck (kein hydrostatischer Druck). Anschütthöhe h0 (m)
Böschungswinkel = 0° Wandicken d in cm 30,0 36,5 49,0
Böschungswinkel = 15° Wandicken d in cm 30,0 36,5 49,0
Böschungswinkel = 30° Wandicken d in cm 30,0 36,5 49,0
Lichte Kellerhöhe hs = 2,26 m Verkehrslast p = 5 kN/m² 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20 2,30
1,66 3,20 4,85 6,60 8,46 10,41 12,43 14,52 16,65 18,82 21,01 23,20 25,37 27,52
– 0,18 2,21 3,69 5,26 6,89 8,58 10,32 12,10 13,90 15,72 17,54 19,34 21,11
– – – – 0,79 2,06 3,38 4,72 6,09 7,47 8,86 10,24 11,61 12,95
2,98 4,80 6,77 8,87 11,09 13,42 15,84 18,34 20,91 23,51 26,14 28,77 31,39 33,97
0,58 2,13 3,79 5,55 7,41 9,36 11,38 13,47 15,60 17,76 19,94 22,12 24,28 26,41
– – – 0,94 2,39 3,90 5,46 7,06 8,69 10,34 12,00 13,65 15,29 16,90
9,64 12,93 16,51 20,34 24,40 28,67 33,13 37,74 42,46 47,27 52,13 57,01 61,86 66,65
6,06 8,81 11,79 14,98 18,36 21,90 25,59 29,41 33,31 37,29 41,30 45,32 49,32 53,27
1,08 3,22 5,52 7,96 10,54 13,25 16,05 18,94 21,89 24,89 27,92 30,94 33,95 36,91
– – – – 0,12 1,49 2,91 4,40 5,93 7,50 9,09 10,71 12,33 13,94
5,37 8,09 11,10 14,39 17,95 21,75 25,78 30,01 34,40 38,94 43,59 48,31 53,08 57,85
2,50 4,78 7,30 10,04 13,01 16,17 19,51 23,01 26,65 30,41 34,25 38,15 42,08 46,02
– 0,12 2,08 4,20 6,47 8,89 11,44 14,10 16,86 19,70 22,61 25,55 28,51 31,46
– – – 0,10 1,78 3,56 5,41 7,35 9,35 11,41 13,53 15,68 17,87 20,07 22,29 24,49 26,69
9,61 13,28 17,30 21,66 26,35 31,35 36,64 42,19 47,98 53,97 60,15 66,47 72,91 79,43 85,99 92,56 99,10
5,63 8,70 12,05 15,68 19,58 23,73 28,11 32,71 37,50 42,45 47,56 52,78 58,09 63,47 68,88 74,29 79,68
0,02 2,40 4,99 7,78 10,76 13,92 17,25 20,74 24,36 28,11 31,96 35,89 39,89 43,93 47,99 52,06 56,10
– – – – – 0,78 2,45 4,20 6,04 7,95 9,93 11,97 14,06 16,19 18,34 20,51 22,69
4,99 7,97 11,31 15,01 19,04 23,41 28,10 33,09 38,35 43,87 49,61 55,56 61,67 67,93 74,28 80,71 87,18
1,78 4,28 7,08 10,16 13,52 17,16 21,05 25,18 29,54 34,11 38,86 43,77 48,82 53,98 59,23 64,53 69,86
– – 1,19 3,57 6,15 8,93 11,90 15,05 18,35 21,81 25,40 29,11 32,92 36,80 40,75 44,73 48,73
Lichte Kellerhöhe hs = 2,26 m Verkehrslast p = 1,5 kN/m² 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20 2,30
– 0,97 2,37 3,89 5,53 7,27 9,10 11,02 13,02 15,07 17,17 19,29 21,44 23,58
– – 0,13 1,42 2,80 4,26 5,80 7,41 9,08 10,79 12,53 14,30 16,08 17,85
– – – – – 0,02 1,23 2,48 3,77 5,09 6,43 7,78 9,13 10,48
0,63 2,14 3,81 5,62 7,57 9,65 11,85 14,15 16,54 19,00 21,52 24,08 26,75 29,62
– – 1,31 2,84 4,48 6,22 8,06 9,98 11,97 14,02 16,11 18,23 20,36 22,49
Lichte Kellerhöhe hs = 2,63 m Verkehrslast p = 5 kN/m² 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 2,60
1,08 2,79 4,65 6,65 8,80 11,08 13,48 15,99 18,61 21,32 24,10 26,95 29,84 32,77 35,71 38,66 41,58
– 0,08 1,65 3,35 5,15 7,07 9,08 11,18 13,36 15,62 17,93 20,29 22,69 25,12 27,55 29,99 32,71
– – – – 0,01 1,51 3,07 4,70 6,39 8,12 9,89 11,70 13,52 15,37 17,21 19,05 20,88
2,49 4,52 6,73 9,13 11,69 14,42 17,29 20,31 23,45 26,70 30,04 33,46 36,94 40,46 44,00 47,54 51,06
– 1,50 3,37 5,38 7,53 9,81 12,21 14,73 17,34 20,04 22,81 25,65 28,53 31,44 34,36 37,29 40,20
Lichte Kellerhöhe hs = 2,63 m Verkehrslast p = 1,5 kN/m² 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 2,60
– 0,35 1,91 3,62 5,47 7,47 9,61 11,88 14,27 16,77 19,36 22,04 24,80 27,61 30,46 33,35 36,65
– – – 0,80 2,37 4,06 5,85 7,75 9,75 11,83 13,99 16,22 18,51 20,84 23,21 25,60 28,00
– – – – – – 0,58 2,06 3,61 5,22 6,88 8,59 10,34 12,12 13,92 15,73 17,55
– 1,61 3,46 5,49 7,71 10,10 12,66 15,38 18,24 21,23 24,35 27,57 30,87 34,25 37,69 41,15 44,64
– – 0,62 2,34 4,21 6,21 8,35 10,62 13,01 15,50 18,09 20,76 23,50 26,30 29,15 32,01 34,90
*Die Tabellen wurden von Dipl. Ing. Hammes, Aachen, aufgestellt und von Prof. Mann, TH Darmstadt, in statischer Hinsicht geprüft.
106
Technische Informationen
Den Tabellen liegen folgende Rechenwerte zugrunde: Einachsig gespannte Kellerwände für Rezeptmauerwerk nach DIN 1053 -1,d.h. mindestens Druckfestigkeitsklasse 6 Bodenwichte 19 kN/m³ Wandreibungswinkel = 0° Ziegelrohdichteklasse ≥ 0,8 Verkehrslast auf dem Gelände p = 5 kN/m² oder p = 1,5 kN/m². Der niedrigere Wert kann z. B. für Terrassen vor großen Fenstern angesetzt werden, wo sichergestellt ist, dass sich keine Fahrzeuge auf der Freifläche bewegen. Mauerwerk im Läuferverband (Einsteinmauerwerk) Mörtelgruppe IIa, III, IIIa und Leichtmauermörtel, bzw. Dünnbettmörtel Eine Aussteifung der Kelleraußenwände ist rechnerisch nicht in Ansatz gebracht. Die Wände sind einachsig gerechnet und dürfen mit verzahnten Ziegeln errichtet werden. Die Bezeichnungen in den folgenden Tafeln sind in der untenstehenden Abb. erläutert.
ho
hs
Statik Überbindemaß/Verband
1. Allgemeines Mauerwerk ist im Allgemeinen ein Verbundwerkstoff aus Mauerziegeln und Mauermörtel. Die Anwendung ist durch DIN 1053, DIN EN 1996 (EC6) oder bauaufsichtlichen Zulassungen geregelt. ≥ 10 cm
2. Mauerverband Mauerwerk muss im Verband ausgeführt werden, d.h. die Ziegel sind schichtweise so zu verlegen, dass die Stoß- und Längsfugen übereinanderliegender Schichten ausreichend gegeneinander versetzt sind. Das Überbindemaß ist in DIN 1053-1, Abschnitt 9.3. »Verband« und im EC 6, 8.1.4 (NCI) angegeben und muss mindestens ≥ 0,4 h und ≥ 4,5 cm sein, wobei h die Ziegelhöhe ist. Durch den Mauerverband können Horizontalkräfte durch Haftung und/oder Reibung zwischen Ziegel und Mörtel übertragen bzw. aufgenommen werden. Der Verband ist deshalb im allgemeinen eine wesentliche Voraussetzung für die Zug- bzw. Biegezugbeanspruchbarkeit von Mauerwerk. Aber auch bei Druck- und Schubbeanspruchung bewirkt der Verband in der Regel eine wesentlich höhere Tragfähigkeit.
Normgerechtes Überbindemaß einhalten
3. Gleichzeitiges Hochführen von Wänden Bei der Bauausführung ist darauf zu achten, dass die der statischen Berechnung zugrunde gelegten rechtwinklig zur Wandebene unverschieblich gehaltenenen Ränder auch tatsächlich realisiert werden. Als unverschiebliche Halterung dürfen horizontal gehaltene Deckenscheiben, aussteifende Querwände oder andere ausreichend steife Bauteile angesehen werden. Unverschiebliche Halterung darf nur dann angenommen werden, wenn die aussteifende Querwand und die auszusteifende Wand aus Baustoffen annähernd gleicher Verformungsverhalten bestehen. die Wände zug- und druckfest miteinander verbunden sind. ein Abreißen der Wände infolge stark unterschiedlicher Verformungen nicht zu erwarten ist. Als zug- und druckfester Anschluss gilt das gleichzeitige Hochführen der Wände im Verband oder durch Stumpfstoß mit Flachstahlankern (s. Stumpfstoßtechnik). Sinn des Überbindemaßes
Überbindung Das Überbindemaß (lol ) muss zur sicheren Lastverteilung innerhalb des Mauerwerksverbandes eingehalten werden. Es lässt sich nach der Formel lol = 0,4 · hu bestimmen. Bei Kleinformaten gilt lol ≥ 4,5 cm. hu = Steinhöhe in cm 1. Beispiel: Poroton-Planziegel mit hu = 24,9 cm lol ≥ 0,4 · 24,9 = 9,96 cm gewählt ü = 10 cm 2. Beispiel: Kleinformat NF, h = 7,1 cm lol ≥ 0,4 · 7,1 = 2,84 cm 2,84 cm 4,5 cm gewählt lol = 4,5 cm
Wandansicht
hu
lol
Lastverteilung bei Einhaltung des Überbindemaßes. Seitliche Halterung des belasteten Bereiches durch Haftverbund der Lagerfuge (60° = idealisierte, rechnerische Lastverteilung)
Wichtig: Unabhängig von Art und Größe der Ziegel ist das Überbindemaß in jedem Fall einzuhalten! Dies gilt auch für alle anderen Wandbaustoffe. Lastverteilung bei „wildem“ Verband. Der hochbelastete Bereich kann seitlich über die kleinen Lagerfugenflächen kaum gehalten werden (Wirkung als Pfeiler in der Wand Rissgefahr)
107
Wandlösungen Statik Monolithische Bauweise in der Außenwand unter statischen und konstruktiven Gesichtspunkten
Die Vorteile einer monolithischen Bauweise gerade aus Sicht der Nachhaltigkeit und der Wertbeständigkeit kommen mehr und mehr zum Tragen. Für die Planung von Gebäuden in monolithischer (einschaliger) Bauweise der Außenwand bietet Wienerberger Planern und Ausführenden ein abgestimmtes und geprüftes System an.
Anzahl der Geschosse
Tabelle 5: Produktempfehlungen für die monolithische Außenwand in Abhängigkeit der Geschossigkeit unter statischen Gesichtspunkten Poroton S8-P
S8-MW
S9-P
S9-MW
S10-P
S10-MW
Plan-T14
36,5 42,5 49,0
36,5 42,5 49,0
30,0 36,5 42,5
30,0 36,5 42,5
30,0 36,5 42,5
36,5 42,5
30,0
6+
5 4 3 2
36,5
Randbedingungen zu Tabelle 5 Bemessung nach DIN EN 1996-3 NA Vereinfachtes Verfahren unter Berücksichtung einer teilweise aufliegenden Decke, Auflast 70 kN/m pro Geschoss, Geschosshöhe 2,75 m, Deckenstützweite 6,0 m. Die Übersicht ersetzt keinen statischen Nachweis! Deckenauflager: verschieblich oder eingespannt Grundsätzlich sollten Stahlbetonteile vom Mauerwerk getrennt werden. Hier empfiehlt sich eine besandete Bitumendachbahn R500. Die Trennung verhindert, dass sich der Frischbeton mit dem darunterliegenden Mauerwerk verkrallt und bei Verformungen der Decke dieses mit sich zieht. Ihr Reibungsbeiwert ist ähnlich dem von Mauerwerk und Mörtel (Gem. DIN EN 1996-3, Abschnit 4.5 wird ein Reibungsbeiwert von 0,6 zu Grunde gelegt). Untersuchungen haben gezeigt, dass der Einbau einer besandeten Bitumendachbahn R500 als Trennschicht durch ihr Fließverhalten rissbeschränkend wirkt [Quelle: Mauerwerk Heft 6, 2006 „Aktuelle Forschungsergebnisse zur Vermeidung von Rißschäden im Bereich des Wand-Decken-Knotens“ Zilch / Schermer / Grabowski / Scheufler]. Ob ein Deckenauflager als Gleitlager wirkt oder nicht hängt in erster Linie von den Lasten der darüberliegenden Geschosse ab. Eine aufgelagerte Dachdecke wirkt i. d. R. immer als Gleitlager, während eine einbindende Geschossdecke eher einen gewissen Einspanngrad aufweist. Tabelle 6 gibt Hinweise auf die erforderlichen Auflasten, mit denen ein Auflager kein Gleitlager ist. Reichen die Auflasten nicht aus, so wirkt das Auflager als Gleitlager. Unter Gleitlagern ist immer ein Ringanker auszubilden. Tabelle 6: Erforderliche Auflasten zur Vermeidung des Gleitens der Geschossdecke auf dem Wandkopf in Abhängigkeit von der Wanddicke und dem gewählten Sichertsheitsbeiwert nach: Trennlage aus Bitumenbahn R 500 – DIN 52128 Auflagertiefe in mm
Sicherheitsbeiwert = 1,5 erforderliche Auflast in kN/m
Sicherheitsbeiwert = 2,0 erforderliche Auflast in kN/m
175
5,6
7,5
240
5,6
7,5
300
7,4
9,8
365
9,0
11,9
Quelle: Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel „Bemessung von Ziegelmauerwerk nach DIN 1053-1“
108 Technische Informationen
Bild 2
Zugstützen im Eckbereich Bei zu geringen Auflasten aus der obersten Geschoßdecke und damit verbundenen abhebenden Kräften sind diese ggf. in den darunterliegenden Geschossen zu verankern. Die auftretenden Zugkräfte können über Zugstützen in den Außenecken abgeleitet werden (Bild 3). Große Deckenspannweiten Durch die Architektur der offenen Bauweise werden gerade im Geschosswohnungsbau große Deckenspannweiten gewünscht. Deckenspannweiten ab 4,2 m sollten mit einem Lastfreistreifen unterhalb der Decke versehen werden. Auch hier gilt es wieder die Folgen aus den Verformungen der Stahlbetondecke, wie z.B. Kantenabplatzungen, möglichst zu vermeiden. Bild 3
Als Lastfreistreifen eignen sich z. B. einseitig selbstklebende Trennwandbänder, Breite 30 – 50 mm, Dicke 5 mm (Verwendung im Trockenbau) aus Filz, aus geschlossenzelligem weichem Polyethylen (PE) oder aus Zellkautschuk (Moltopren, Moosgummi). Attika Eine Attika stellt immer eine besondere Herausforderung dar. Die abschließende Dachdecke wird nicht mehr durch hohe Lasten beansprucht. Aufschüsseln der Decke, Schwinden und Kriechen können zu Rissen im sichtbaren Außenbereich führen. Wichtig ist hier eine durchgehende Trennung zwischen Auflagerung, Decke und aufgehendem Mauerwerk (Bild 4). Überstände des aufgehenden Mauerwerks Überstände im Bereich der Deckenauflager, über Kellergeschossen bzw. Fundamenten stellen eine Schwächung des Mauerwerkes dar. Die DIN EN 1996 bietet hierfür konkrete Lösungsansätze, in dem die Auflagersituation in einem Abminderungsbeiwert berücksichtigt wird. Gemäß dem Vereinfachten Verfahren nach DIN EN 1996-3 und dem nationalen Anhang sind somit Überstände von der halben Wanddicke, bei einer Wandstärke von 36,5 cm sogar bis 20 cm möglich. Unter Berücksichtigung der bauphysikalischen Anforderungen aus Wärme- und Schallschutz, sowie den statischen Aspekten, empfiehlt sich eine Deckenauflagerung bzw. eine Aufstandsfläche von 2/3 der Wandstärke (Bilder 5 und 6).
Bild 4
~2/3 · t
Bild 5
~2/3 · t
Bild 6
109
Wandlösungen
Ringanker und Ringbalken Ringanker sind am Wandkopf angeordnete Zugglieder. Mit Ringankern werden Wandscheiben (Außen- und Innenwände) stabilisiert, die zur Abtragung horizontaler Lasten dienen. Ringanker werden um das Gebäude umlaufend ausgebildet.
Wind
Druckbogen Zug
Ringbalken sind in der Wandebene liegende horizontale Balken, die z. B. Biegemomente aus Windlasten aufnehmen können. Sie müssen stets angeordnet werden, wenn die Decken keine Scheibentragwirkung (z. B. bei Holzbalkendecken oder Pultdächern) aufweisen. Bild 7
Stahlbetonringbalken (schwach bewehrt)
25
12,5
37,5
12,5
Ringbalken aus bewehrtem Ziegelmauerwerk
12,5 24
19
A s = 0,79 cm 2
A s = 3,83 cm 2
¡ s = 0,03 mm/m
¡ s = 0,78 mm/m
4
24
24
Eine Dehnungsfuge hat die Aufgabe, Verkürzungen bzw. Verlängerungen eines Bauteils oder auch zwischen zwei Bauteilen spannungsfrei aufzunehmen. Die Fugendicke wird nach den zu erwartenden Längenänderungen der Bauteile bzw. des Bauteils bemessen. In der Regel sind für einschaliges Ziegelmauerwerk die Dehnungsfugenabstände aus den Stahlbetonbauteilen wie Bodenplatten, Decken etc. maßgebend.
24
20
Dehnungsfugen Mit zunehmender Gebäudegröße werden Formänderungen aus Temperaturunterschieden und materialbedingten Verformungen immer relevanter. Dementsprechend sollten Dehnungsfugen bei der Planung berücksichtigt werden (Tabelle 5).
20
Ringbalken aus Ziegel-U-Schalen (mehr als 5% bewehrt)
Ringbalken aus Ziegel-U-Schalen (schwach bewehrt)
4
Ringanker und Ringbalken sind für eine horizontale Last von 1/100 der vertikalen Last der Wände und gegebenenfalls für Windlasten zu bemessen (DIN EN 1996-1 NA). Im Gebrauchslastzustand müssen die Ringanker gemäß DIN EN 1996-1 eine Zugkraft von 45 kN aufnehmen können. Abgedeckt wird diese Anforderung bei Verwendung eines BSt 500 z. B. mit 4 Ø 6 bzw. 2 Ø 8 mm. Es sind mindestens zwei durchlaufende Rundstäbe einzubauen. Zur Rissbeschränkung sind mehrere Eisen mit kleinerem Durchmesser vorteilhafter, als wenige Eisen mit größerem Durchmesser.
Ringanker
24
Ringanker und Ringbalken in Mauerwerkbauten sollten vorzugsweise aus betonverfüllten und bewehrten Ziegel-U-Schalen / -WU-Schalen hergestellt werden. Diese Ausführungen weisen gegenüber Stahlbetonbalken eine deutlich geringere Schwindverformung auf. Dies ist vor allem bei verputzten einschaligen Außenwänden zu beachten (siehe Bild 8).
Zug
A s = 3,83 cm 2
A s = 17,5 cm 2
¡ s = 0,35 mm/m
¡ s = 0,15 mm/m
Schwindmaße verschiedener Ringbalkenausführungen nach 5-jähriger Lagerung Bild 8
Tabelle 7 Quelle: Bemessung von Ziegelmauerwerk nach DIN 1053-1, Broschüre Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel Mauerwerk aus
aDFV (m)
1
2
3
Mauerziegeln
30
9 bis 12
in Kombination mit ähnlichen Baustoffen
30
in Kombination mit anderen Baustoffen
12 bis 15
Kalksandsteinen
aDFH (m)
7,5 bis 9
6 bis 8
Porenbetonsteinen
6 bis 8
6 bis 8
Betonsteinen
6 bis 8
6 bis 8
Natursteinen
12 bis 15
6 bis 8
Empfohlener Höchstabstand von vertikalen aDFV und horizontalen aDFH Dehnungsfugen in unbewehrten tragenden und nichttragenden monolithischen Außenwänden Quelle: „Richtig bauen mit Ziegel“ von Hans R. Peters
110
Technische Informationen
Möglichkeit zur Vergrößerung der rissfreien Wandlänge bzw. der Rißsicherheit sind: Verwendung von Mauersteinen mit geringem Schwindmaß (Poroton) Einhaltung des Überbindemaßes (lol ≥ 0,4 x Steinhöhe hu) günstige Wand-Geometrie (keine flachen, langen Wände) geringe Verformungsbehinderung am Wandfuß bzw. Wandkopf, Trennschicht durch eine besandete Bitumendachbahn R500 gute Nachbehandlung (Schutz vor Durchfeuchtung und zu schneller Austrocknung bei Stahlbetonbauteilen) Ausführung von Dehnungsfugen Die Mindestbreite einer Dehnungsfuge sollte mindestens 10 mm betragen. Die Dehnungsfuge muss über die gesamte Dicke des entsprechenden Bauteils geführt werden. Auch darf die Dehnungsfuge in einer Mauerwerkswand nicht überputzt werden, sondern muss mit einem entsprechenden Putzprofil fortgeführt werden. Die Dehnungsfuge ist so auszubilden, dass sie dauerhaft dicht gegen Niederschläge und Schlagregen ist. Für die Abdichtung kommen in Frage: Fugendichtstoffe, Dichtungsbänder und Abdeckprofile. Das Abdichten von Fugendichtstoffen ist in DIN 18540-95 geregelt. Bemessungsbeispiel monolithische Außenwand Nach dem Vereinfachten Verfahren nach DIN EN 1996-3 Gebäudehöhe Stützweite Wandstärke Auflagertiefe lichte Wandhöhe
H ~ 12,70 m ≤ 20 m l = 4,90 + 0,5 x 0,24 + 0,667 ∙ 0,365 = 5,26 ≤ 6,0 m t = 36,5 cm a = 2/3 ∙ 36,5 cm = 24 cm ≥ 0,45 ∙ 36,5 cm = 16,4 cm h = 2,97 m ≤ 12 ∙ 0,365 = 4,38
Lastannahmen nach DIN EN 1991-1-1 NA Verkehrslasten für Wohnräume mit ausreichender Querverteilung der Lasten = 1,5 kN/m² + Trennwandzuschlag (≤ 5 kN/m Wandlänge) = 1,2 kN/m² qk,Decke = 2,7 kN/m² ≤ 5,0 kN/m² Decke über EG, 1. OG, 2. OG
= 2,7 kN/m² ∙ 3 = 8,1 kN/m²
Die Randbedingungen zur Anwendung des vereinfachten Berechnungsmethoden sind erfüllt. Schneelast, Zone 2, Flachdach: qk,Schnee = μ1 ∙ sk = 0,8 ∙ 0,85 = 0,68 kN m² Eigenlasten aus Staffelgeschoss (Holzrahmenkonstruktion) inkl. Kiesschüttung: Annahme gK,Staffelgeschoss = 3,75 kN/m² Eigenlasten aus Geschossdecken: Fußbodenbelag, z.B. Fliesen Trittschalldämmung 50 + 30 mm = 80 mm Zementestrich 60 mm Stahlbeton 22 cm Decke über EG, 1. OG, 2. OG gK,Decke
= 0,22 KN/m² = 0,08 KN/m² = 1,32 kN/m² = 5,50 kN/m² = 7,12 kN/m² ∙ 3 = 21,36 kN/m²
111
Wandlösungen
Eigenlast Wände EG, 1. OG, 2. OG Rohdichteklasse 0,75, Dünnbettmörtel, d=36,5cm Innenputz, Gipsputz, 1,5 cm Außenputz, Leichtputz, 2,0 cm gk,Wand = 2,97 ∙ 3,53 ∙ 3
= 3,10 kN/m² = 0,18 kN/m² = 0,25 kN/m² = 3,53 kN/m² = 31,45 kN/m²
Lasteinzugfläche der zu bemessenden Wand = 5,63 m² Länge der Wand = 1,49 m NQk NGk
= qk,Schnee + qk,Decke = (0,68 + 8,1) x 5,63 = gk,Decke + gk,Staffelgeschoss + gk,Wand = (21,36 + 3,75) ∙ 5,63 + 21,45
Vereinfacht darf angesetzt werden: NEd = 1,4 ∙ ( NGk + NQk) = 1,4 ∙ (162,82 + 49,43)
= 49,43 kN/m = 162,82 kN/m
= 297,15 kN/m
Material: POROTON-S10-MW, Zulassung Z-17.1-1101 Rohdichteklasse 0,75 Druckfestigkeitsklasse 10, fk = 5,2 MN/m² fd = ∙ fk/ M = 0,85 ∙ 5,2/1,5 = 2,94 MN/m² hef = 2 ∙ h = 1,0 ∙ 2,97 = 2,97 m 2seitig gehalten, teilaufliegende Decke Traglastminderung infolge der Lastausmitte: Für fk ≥ 1,8 N/mm²: 1 = 1,6 – l/6 < 0,90 ∙ a/t =1,6 – 5,26/6 = 0,73 > 0,90 ∙ 0,24/0,365 = 0,59 1 = 0,59 Traglastminderung bei Knickgefahr: 2 = 0,85 · a/t – 0,0011 (hef/t)² = 0,85 ∙ 0,24/0,365 – 0,0011 ∙ (2,97/0,365)² = 0,49 = min ( 1; 2) = 0,49 NRd = A ∙ fd ∙ = 1,49 ∙ 0,365 ∙ 2,94 ∙ 0,49 = 0,7835 MN/m = 783,5 kN/m Nachweis NEd ≤ NRd 297,15 < 783,5 kN/m Auslastung 297,15 / 783,5 = 0,38 = 38 %
112 Technische Informationen
Bild 9
Statik Bauen in Erdbebengebieten
Für übliche Hochbauten in ausgewiesenen Erdbebenzonen sind die Regeln für die Erdbebenbemessung in der DIN 4149 [2005-04] enthalten. Mit der Einführung des Eurocode-Pakets wird die Bemessung zukünftig nach DIN EN 1998-1 (Eurocode 8) durchgeführt werden. Dieser ist noch nicht eingeführt. Die Norm sowie auch zukünftig der Eurocode 8 ermöglichen durch die Einhaltung konstruktiver Anforderungen bis zu einer bestimmten Anzahl an Vollgeschossen in Abhängigkeit der Erdbebenzone auf einen rechnerischen Nachweis zu verzichten. Für den Einsatz von Ziegelmauerwerk in den deutschen Erdbebengebiete gelten gemäß DIN 4149 folgende Anforderungen an die Ziegelprodukte: 1. Es dürfen grundsätzlich alle Ziegel- und Mörtelprodukte nach DIN 1053-1 verwendet werden, also auch alle bauaufsichtlich zugelassenen Hochlochziegel. 2. In den Erdbebenzonen 0 und 1 bestehen keine zusätzlichen Anforderungen an Mauersteine. 3. In den Erdbebenzonen 2 und 3 müssen Mauersteine entweder in Wandlängsrichtung durchgehende Stege aufweisen oder eine Längsdruckfestigkeit von mindestens 2,5 N/mm² aufweisen. 4. Mauersteine der Festigkeitsklasse 2 sind ohne rechnerischen Nachweis nur in Kombination mit Produkten der Festigkeitsklasse ≥ 4 einzusetzen. Sie dürfen nur verwendet werden, wenn mindestens 50 % der erforderlichen Schubwandquerschnittsflächen aus Steinen der Festigkeitsklasse ≥ 4 bestehen.
Erdbebensicherheit durch in Wandlängsrichtung durchgehende Ziegelstege
Empfehlung für die sichere Einhaltung der Mindestaussteifung: Außenwände: Ziegel der Festigkeitsklasse ≥ 6 Innenwände: Ziegel der Festigkeitsklasse ≥ 12
Produktempfehlungen Unsere Ziegelprodukte für die Erdbebenzonen 0 – 3 weisen alle durchgehende Stege in Wandlängsrichtung auf:
Tabelle 8 Max. Anzahl der Vollgeschosse in Abhängigkeit der Erdbebenzone Bedeutungsmaximale Erdbeben- kategorien ohne Anzahl von zone rechnerischen Vollgeschossen Nachweis 0
keine Einschränkung
1
I – III
4
2
I – II
3
3
I – II
2
Ziegelbauten in deutschen Erdbebengebieten Vereinfachtes Verfahren ohne rechnerischen Nachweis nach DIN 4149 [2005-04]
Beispiel unverfüllte Wärmedämmziegel
Beispiel verfüllte Wärmedämmziegel
Bild 10 Metz
Strasbourg
Mulhouse
Zone 0 Zone 1 Zone 2 Zone 3
ter Download un erger.de rb ne www.wie n ge un £ Wandlös ter en C doa £ Downl n re hü £ Brosc
113
Wandlösungen Statik Grundwerte der zulässigen Mauerwerkdruckspannungen (DIN EN 1053-1) und charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeiten (DIN EN 1996)
Die folgenden Angaben erheben nicht den Anspruch auf Vollständigkeit und sind Auszüge aus technischen Unterlagen, in denen die Informationen ausführlich im Zusammenhang dargestellt sind. Sie sollten lediglich einen Anhalt für wichtige technische Kennziffern bilden. Auf Anfrage senden wir Ihnen gern entsprechende vollständige technische Unterlagen zu.
Statik *) Hinweise zur Bemessung nach DIN EN 1996 (EC 6): Zum Zeitpunkt der Drucklegung lagen die charakteristischen Mauerwerksdruckfestigkeiten (fk-Werte) noch nicht vollständig bestätigt vor. Es ist davon auszugehen, dass das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) die Zulassungsergänzungen für die Bemessung nach DIN EN 1996 mit einer Umrechnung von fk = 2,64 * 0 ansetzen wird. Nähere Auskünfte zu den einzelnen Zulassungsprodukten erhalten Sie in der technischen Bauberatung unter (0511) 61070-115.
Plan-T14 Z-17.1-651 Plan-T16 Z-17.1-651 Plan-T18 Z-17.1-678
1,7
0,65
O
*6
1,8
0,7
O
0,65
6
2,1
0,75
O
0,65
*6
1,8
0,7
O
0,75
10
3,0
1,1
O
1,1
O
1,2
O
1,6
O
0,75
10
0,70
8
3,0
*)
3,1 *)
0,9
10
4,2
0,8
10
4,6
1,6
O
0,75
10
3,6
1,4
O
0,80
12
5,2
1,9
O
0,60
6
1,4
0,55
O
0,65
6/8
1,4 / 1,8
0,55 / 0,7
O
0,65
6/8
1,8*) / 2,3*)
0,7 / 0,9
O
0,70
12
2,6
1,0
O
6
1,8
0,7
O
0,65
8
2,1
0,8
O
10
2,6
1,0
O
0,70
8 / 12
3,1 / 3,9
1,2 / 1,5
O
0,75
12
3,9
1,5
O 4
0,8
8 / 12
3,7 / 4,7
1,4 / 1,8
0,8
8
3,7
1,4
0,9
12
4,7
1,8
O 2/4
1,2 / 1,4
20
6,3
2,4
O 4
HLz-Plan-T 1,2 / 1,4 Z-17.1-1108 HLz-Plan-T 1,4 Z-17.1-1141 Planfüllziegel PFZ-T 1 2,0 Z-17.1-537
20
8,5
3,1
O
20
10,2
3,6
O
8 / 12
4,4 / 5,8
1,7 / 2,2
O
HLz-Plan-T Z-17.1-868
Produkt Zulassung DIBt DIN 105-100 DIN EN 771-1
Block-T14 Z-17.1-673 Block-T18/-T21 Z-17.1-383 HLz-Block-T DIN 105-100 DIN EN 771-1
0,70
0,65
6
0,45
0,65
6/8
0,25 / 0,35
0,65
6/8
0,4 / 0,5
0,8
12
1,0
0,8 / 0,9
8 / 12
0,9 / 1,2
1,2
20
1,6
12
2,2
2,0
1
6
3 4
DIN EN 1996 charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fk [MN / m²]
DIN 1053-1 Zul. Mauerwerksdruckspannung 0 [MN / m²]
II IIa III
LM 36
LM 21
II IIa III
LM 36
LM 21
– 2,1 –
1,8
1,5
– 0,8 –
0,7
0,6
O
3,1 4,2 4,7 2,9
2,3 1,2 1,6 1,8 1,1
0,9
Mörtelgruppe
Leichtmauermörtel
Mörtelgruppe
Leichtmauermörtel
0,8 12 0,9 0,8
8
3,1 3,9 4,4 3,3
2,5 1,0 1,2 1,4 1,0
0,8
0,9
12
3,9 5,0 5,6 3,3
2,8 1,2 1,6 1,8 1,1
0,9
1,2 / 1,4
20
5,3 6,7 7,5
12
3,9 5,0 5,6 3,3
20
5,3 6,7 7,5
Kleinformate 0,9 0,9 Mauerziegel 1,4 / 1,8 / 2,0 1,4/1,8/ DIN 105-100 2,0 DIN EN 771-1
2
Technische Informationen
0,35
Blockziegel
1
114
6
0–3 O 0–1
6
0,60
0,55
geeignet für Erdbebenzonen
0,55
T7-MW Dryfix Z-17.1-1093 T8-MW Dryfix Z-17.1-1092 Plan-T9 Dryfix Z-17.1-1110 (Zulassung beantragt) Plan-T10 Dryfix Z-17.1-1088 Plan-T18 Dryfix Z-17.1-1094 HLz-Plan-T Dryfix Z-17.1-1090 HLz-Plan-T-1,2 Dryfix Z-17.1-1090 Planfüllziegel PFZ-T Dryfix Z-17.1-1091
DIN 1053-1 Zul. Mauerwerksdruckspannung 0 [MN / m²]
O
Druckfestigkeitsklasse
0,5/0,7
Rohdichteklasse [kg / dm³]
1,4/1,9
Druckfestigkeitsklasse
4/6
Produkt Zulassung DIBt
Rohdichteklasse [kg / dm³]
geeignet für Erdbebenzonen 0–3 O 0–1
Plan-T12 Z-17.1-877
DIN 1053-1 Zul. Mauerwerkdruckspannung 0 [MN / m²]
0,55
DIN EN 1996 charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fk [MN / m²]
T7-P Z-17.1-1103 T7-MW Z-17.1-1060 T8-P Z-17.1-982 T8-MW Z-17.1-1041 T9-P Z-17.1-674 S8-P Z-17.1-1120 S8-MW Z-17.1-1104 S9-P Z-17.1-1058 S9-MW Z-17.1-1100 S9-MW Z-17.1-1145 S10-P Z-17.1-1017 S10-MW Z-17.1-1101 Plan-T8 Z-17.1-1085 Plan-T9 Z-17.1-890 Plan-T10 Z-17.1-889 Plan-T10 Z-17.1-890
Produkt Zulassung DIBt
Druckfestigkeitsklasse
Dryfix System Rohdichteklasse [kg / dm³]
Planziegel
–
–
AGZ-T Z-17.1-383 DIN 105-100 DIN EN 771-1
0,9
12
3,9 5,0 5,6 3,3
GWZ-T DIN 105-100 DIN EN 771-1
1,2
20
5,3 6,7 7,5
–
–
1,6 1,9 2,4
–
2,8 1,2 1,6 1,8 1,1 –
1,6 1,9 2,4
–
2,8 1,2 1,6 1,8 1,1
–
1,6 1,9 2,4
Rohdichteklasse verfüllt mit Beton C 12 / 15, Körnung 0–16 mm Wandstärken 17,5 / 24,0 cm in Werk Buldern auf Anfrage Mz ohne Lochanteil für Erdbebenzonen 0–3 gilt nur für die Produkte mit der Bezeichnung EB
–
O 2
– 0,9 –
3
0,9
–
O
Statik Rechenwerte der Eigenlast
Rechenwerte der Eigenlast Planziegel (Dünnbettmörtel) Rohdichteklasse
Rechenwerte für die Eigenlast [kN / m³]
0,55
Eigenlast des Mauerwerkes in kN / m² bei Wanddicken in cm 11,5
17,5
24,0
30,0
36,5
42,5
49,0
6,5
–
–
–
–
2,37
2,76
3,19
50,0 –
0,60
7,0
–
–
–
2,10
2,56
2,98
3,43
3,50
0,65
7,5
–
–
1,80
2,25
2,74
3,19
3,68
–
0,70
8,0
–
–
1,92
2,40
2,92
3,40
–
–
0,75
8,5
–
1,49
2,04
2,55
3,10
3,61
4,17
–
0,8
9,0
1,04
1,58
2,16
2,70
3,29
3,83
–
–
0,9
10,0
1,15
1,75
2,40
3,00
3,65
4,25
–
–
1,2
13,0
1,50
2,28
3,12
3,90
–
–
–
–
1,4
15,0
1,72
2,63
3,60
4,50
–
–
–
–
2,0
20,0
–
3,50
4,80
6,00
–
–
–
–
Für die Lastannahmen gelten die Bestimmungen der jeweiligen Zulassung bzw. DIN EN 1991-1-1 / NA: 2010-12.
Blockziegel und Kleinformate (Leicht- und Normalmörtel) Rohdichteklasse
Eigenlast des Mauerwerkes in kN / m² bei Wanddicken in cm
Rechenwerte für die Eigenlast [kN / m³] LM
0,65
7,5
0,70
8,0
NM
9,0
11,5
17,5
24,0
30,0
36,5
LM
NM
LM
NM
LM
NM
LM
NM
LM
–
–
–
–
–
–
–
–
2,74
NM –
–
–
–
–
1,92
2,16
2,40
2,70
2,92
3,29
0,75
8,5
9,5
–
–
–
–
2,04
2,28
2,55
2,85
3,10
3,47
0,8
9,0
10,0
1,04
1,15
1,58
1,75
2,16
2,40
2,70
3,00
3,29
3,65
0,9
10,0
11,0
1,15
1,27
1,75
1,93
2,40
2,64
3,00
3,30
3,65
4,02
1,2
14,0
–
1,61
–
2,45
–
3,36
–
4,20
–
5,11
1,4
16,0
–
1,84
–
2,80
–
3,84
–
–
–
–
1,8
18,0
–
2,07
–
3,15
–
4,32
–
5,40
–
6,57
2,0
20,0
–
2,30
–
3,50
–
4,80
–
6,00
–
–
Für die Lastannahmen gelten die Bestimmungen der jeweiligen Zulassung bzw. DIN EN 1991-1-1 / NA: 2010-12.
Planziegel (Dryfix) Rohdichteklasse
Rechenwerte für die Eigenlast [kN / m³]
0,55
5,5
Eigenlast des Mauerwerkes in kN / m² bei Wanddicken in cm 11,5
17,5
24,0
30,0
36,5
42,5
–
–
–
–
2,01
2,34 2,76
0,65
6,5
–
–
1,56
1,95
2,37
0,8
8,0
0,92
1,40
1,92
–
–
–
0,9
9,0
–
1,58
2,16
–
–
–
1,2
12,0
1,38
2,10
2,88
–
–
–
2,0
20,0
–
3,50
4,80
–
–
–
Für die Lastannahmen gelten die Bestimmungen der jeweiligen Zulassung bzw. DIN EN 1991-1-1 / NA: 2010-12.
Zuschläge für Putz Dicke cm
Eigenlast kN / m²
Leichtputz
2,0
0,25
Gipsputz
1,5
0,18
Kalkzementputz
1,0
0,20
Wärmedämmputz
5,0
0,40
Putzart
115
WandlÜsungen Statik Formbeständigkeit
Formänderungen Formänderungen von Baustoffen entstehen in Abhängigkeit von Last-, Feuchte- und Temperatureinwirkungen. Dabei verkĂźrzt sich Mauerwerk unter kurz- und langfristiger Belastung sowie durch Austrocknung (Schwinden) und AbkĂźhlung. Durch Feuchtigkeitsaufnahme (Quellen) und Erwärmung verlängert sich Mauerwerk. Deshalb ist es wichtig, Materialeigenschaften und Konstruktion aufeinander abzustimmen und konsequenterweise die AuĂ&#x;en- und Innenwände aus demselben Wandbaustoff herzustellen. FĂźr alle Formänderungsarten sind in der nachfolgenden Tabelle Kennwerte, bestehend aus einem Rechenwert sowie dem Streubereich, angegeben. Die Werte inkl. der Elastizitätsmodule wurden der Norm DIN EN 1996-1-1/NA sowie den allgemein bauaufsichtlichen Zulassungen entnommen. Kriechen Kriechdehnungen bedeuten eine VerkĂźrzung in Lastrichtung und entstehen durch langzeitige Lasteinwirkungen; sie sind bleibende Formänderungen. Sie nehmen anfangs stark zu und nähern sich bei relativ konstanter Belastung und gleichbleibenden klimatischen Bedingungen nach ca. 3 bis 5 Jahren einem Endwert an. Die Verwendung einer Kriechzahl anstelle der Kriechdehnung ist einfacher, da im Bereich der Gebrauchsspannung nahezu konstant, also spannungsunabhängig ist. c ¡
= c = vorh el Endkriechdehnung c und Endkriechzahl sind die unter Bezug auf Versuchsergebnisse rechnerisch extrapolierten Endwerte. Das Kriechen ist im Allgemeinen fĂźr die Risssicherheit von Mauerwerk bedeutend. Es kann Spannungen erhĂśhen oder vermindern. Schwinden Schwinddehnungen s sind lastunabhängige Formänderungen, die bei Wasserabgabe (Austrocknen) zu Volumenminderung bzw. zu LängenkĂźrzungen fĂźhren. Wasseraufnahme wiederum fĂźhrt zur VergrĂśĂ&#x;erung (Quellen q) der Abmessungen. Ziegel besitzen gegenĂźber den mit hydraulischen Bindemitteln hergestellten Baustoffen den entscheidenden Vorteil, dass bei ihnen durch den Trocken- und Brennprozess der Schwindungsvorgang bereits vor ihrer Verwendung beendet ist. Sie bringen somit beste Voraussetzungen fĂźr rissfreies Mauerwerk mit. Kennwerte fĂźr Kriechen, Quellen oder Schwinden und Wärmedehnung, inkl. Elastizitätsmodule MauermĂśrtel
Mauersteine
DIN DIN EN
Art
Mauerziegel
Kalksandsteine 4)
Porenbetonsteine
ƒ š Art
105-100
NM
771-1
LM
105-6
DM
V 106
NM
771-2
DM
V 4165-100
Endwert der Feuchtedehnung (Schwinden, irreversibles Quellen)
DM
Rechenwert
0
-0,2
)
²
[mm /m] Wertebereich
Min
Max
Wärmeausdehnungskoeffizient
Endkriechzahl )
t
[-]
Wertebereich
Rechenwert
Min
Max
1,0
0,5
1,5
-0,13)
+0,3
2,0
1
3
-0,1
+0,1
0,5
-
-
-0,3
-0,1
1,5
1
2
-0,1
-0,2
+0,1
-0,4
-0,6
-0,2
0,5
0,2
0,7
2,0
1,5
2,5
Elastizitätsmodul (Kennzahl) 6) = ¡ ƒ
[10-6 /K]
7)
Wertebereich
[-]
Wertebereich
Rechenwert
Min
Max
Rechenwert
Min
Max
6
5
7
1100
950
1250
950
800
1250
8
7
9 550
500
650
950
800
1100
2400
2050
2700
771-4
Leichtbetonsteine
Betonsteine
V 18151-100
NM
V 18152-100
DM
771-3
LM
-0,5
-0,6
-0,3
NM
-0,2
-0,3
-0,1
V 18153-100 771-3
1)
8 1,0
-
-
Endwert der Feuchtedehnung ist bei Stauchung (Schwinden) negativ und bei Dehnung (Quellen) positiv abgegeben Endkriechzahl = c / mit c als EndkriechmaĂ&#x; und = / FĂźr Mauersteine < 2 DF gilt der Grenzwert -0,2 mm/m 4) Gilt auch fĂźr HĂźttensteine 5) FĂźr Leichtbeton mit Ăźberwiegend Blähton als Zuschlag 6) Ć’ ‌ charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk 7) FĂźr den Nachweis der vertikalen Belastung im Grenzzustand der Tragfähigkeit (Knicksicherheitsnachweis) ist abweichend davon ein E-Modul von 0 = 700 ¡ Ć’ zu verwenden 2)
3)
116
Technische Informationen
10; 85)
10
12
NM: NormalmauermĂśrtel LM: LichtmauermĂśrtel DM: DĂźnnbettmĂśrtel
Rechnerischer Nachweis der Risssicherheit Um die Rissgefährdung aufzuzeigen, wird das Beurteilungsverfahren von Schubert (Mauerwerk-Kalender 1996) zugrunde gelegt. Das Verfahren berßcksichtigt die Steifigkeitsverhältnisse und wird in einem Beispiel dargestellt (siehe auch Mauerwerksbau-Praxis nach Eurocode, 3. Auflage).
GD
Riss
IW
AW
Richtung Zugspannung GD
Verformungsfall V1 – VerkĂźrzung Innenwand AuĂ&#x;enwand (A): Poroton S10-36,5-MW, DM
AW: AuĂ&#x;enwand IW: Tragende Innenwand GD: Geschossdecke
MN m2
Ć’k, = 5,2
= 1100 ¡ ƒk, = 5720
MN m2
l = 4,0 m
AW IW Riss
d = 0,365 m , = 0,5
‍ڣ‏cq ‍ڣ‏el ‍ڣ‏k)
mm ¥ƒ , = 0,0 m 6Z = 10 1 Z = 6 ¡ 10-6
Risse durch Formänderungsunterschiede in vertikaler Richtung – Verformungsfall V1: Innenwand verkĂźrzt sich stärker als AuĂ&#x;enwand
Innenwand (I): Poroton Hochlochziegel-Plan-T 11,5-1,2; DM Ć’k, = 6,3
‍ڣ‏el ‍ڣ‏s ‍ڣ‏k
Ansicht
MN m2
= 1100 ¡ ƒk, = 6930
MN m2
Riss Fenster
Riss Fenster
l = 1,0 m d = 0,115 m
Grundriss Innenwand
= 0,5 ÂĄĆ’ = 0,0
mm m
AuĂ&#x;enwand AW
6Z = 0
IW
1 Z = 6 ¡ 10 -6
Riss
‍ڣ‏cq
ungĂźnstige Randbedingung: – groĂ&#x;e Werte 6ÂĄ Ć’ und 6ÂĄ t – kleiner k1-Wert: A >> I – kleiner k2-Wert: A >> I – kleiner k3-Wert: >> A
‍ڣ‏s ‍ڣ‏T
‍ڣ‏el ‍ڣ‏k
Risse durch Formänderungsunterschiede in vertikaler Richtung – Verformungsfall V2: AuĂ&#x;enwand verkĂźrzt sich stärker als Innenwand (GraďŹ ken aus Mauerwerksbau-Praxis nach Eurocode; 3. Auage; Bauwerk • Beuth-Verlag)
117
Wandlösungen
1) Ermittlung Verformungsunterschied Außenwand ( ) – Innenwand ( ) infolge Feuchtedehnung (ƒ) und Temperaturänderung (Z) 6¡0,ƒ = ¡ƒ , – ¡ƒ , = 0
mm m
3) Ermittlung Abminderungsbeiwert (interpoliert)
k
k
0,45
4,0
0,50
3,0
0,55
2,0
0,70
1,0
0,80
0,5
(0,80–1,00) + 1,00 = 0,962 (0,5–0,0)
5) Vergleich vorhandener und zulässiger Verformungsunterschied zul 6 ¡ = 0,2 vorh 6 ¡ zul 6 ¡
118
mm m
= 0,289
< 1,0
Technische Informationen
wert k1 =
L LA
= 1,212
= d · l = 0,115 m²
¡t, = 6Z · , = 0,06 mm m mm ¡t, = 6Z · , = 0 m mm 6¡0,t = ¡t, – ¡t, = 0,06 m mm 6¡0,f,t = 6¡0,f + 6¡0,t = 0,06 m
k = k ·
2) Bestimmung Steifigkeitsverhältnis-
= d · = 1,46 m² k2 =
I = 0,079 IA
k3 = 1+0,8 · , 1+0,8 · ,
=1
k = k1 · k2 · k3 = 0,095
4) Berechnung des maßgebenden Verformungsunterschiedes vorh 6¡
R =
1 1+0,8 · ,
= 0,714
vorh 6 ¡ƒ = 6 ¡0,ƒ · k · R = 0
mm m
vorh 6 ¡T = 6 ¡0,t · k = 0,058
mm m
vorh 6 ¡ = vorh_6 ¡ƒ+ vorh 6 ¡T = 0,058 mm m
Statik Stumpfstoßtechnik
Grundlagen Stumpfstoßtechnik als Wandanbindung Durch die bauübliche und rationelle Stumpfstoßtechnik ist es möglich, zug- und druckfeste Verbindungen tragender und nichttragender Wandscheiben ohne aufwendige Mauerwerksverzahnungen nach DIN 1053-1 bzw. DIN EN 1996 auszuführen. Hierbei werden Wände ohne Einhaltung der Verbandsregeln stumpf gegeneinander gestoßen. Durch das Einlegen von Flachstahlankern aus V4A-Stahl wird eine zusätzliche Wandhalterung erreicht. Nichttragende Innenwände können so i. d. R. als dreioder vierseitig gehalten angenommen werden. Stumpfgestoßene tragende Wände sind als zweiseitig gehalten zu bemessen (obere und untere Halterung). Voraussetzung für die Anwendung der Stumpfstoßtechnik ist eine rechnerische Ermittlung der erforderlichen Anzahl der Flachstahlanker. Die Grundlagen für die Anwendung und die Bemessung von Stumpfstoßverbindungen können den Normen DIN 1053-1 bzw. DIN EN 1996 entnommen werden.
Vorteile der Stumpfstoßtechnik Verringerter Arbeitszeitbedarf durch Wegfall aufwendiger verzahnter Abmauerungen Freie Verkehrsflächen Problemloser Anschluss bei verschiedenen Steinformaten und -höhen Wegfall von Wärmebrücken bei einbindenden Innenwänden höherer Rohdichten in hochwärmedämmenden Außenwänden Einwandfreie Umsetzung der statischen Annahmen Einsatz bei Plan- und Blockziegel, Schallschutzziegel, Kleinformaten
Aus konstruktiven Gründen wird empfohlen, generell Flachstahlanker einzulegen, auch wenn sie statisch nicht erforderlich sind. Um Verletzungen vorzubeugen, werden die Flachstahlanker bis zum Gegenmauern der Querwände nach oben abgebogen. Der Stumpfstoß ist aus statischen und schallschutztechnischen Gründen mit NM IIa satt zu vermörteln.
Bei der Erstellung von schalltechnisch relevanten Wänden, z. B. Wohnungstrennwände, Treppenhauswände, ist eine Anbindung an angrenzende Außenwände durch Ein- bzw. Durchbindung der Stumpfstoßtechnik vorzuziehen.
119
Wandlösungen
Bemessung
Bild 11 – Grundriss:
Stumpfstoß mit Flachstahlankern (V4A-Stahl, Werkstoffnr. 1.4401) In Ausziehversuchen wurde die Tauglichkeit der Flachstahlanker nachgewiesen. Verwendet wurden 22 mm breite gelochte Flachanker mit einer Dicke von 0,75 mm und einer Länge von 300 mm. [mm]
Unter Ansatz der mindestens 3-fachen Sicherheit bezüglich der mittleren Bruchlast und Einhaltung des zul. Schlupfes 1 mm ergeben sich in Abhängigkeit der jeweiligen Mörtelart die nachfolgend aufgezeigten Ankerlasten.
Zulässige Lasten von Flachstahlankern nach Ausziehversuchen1), 2) und Gutachten3): Mörtelart
Zulässige Ankerlast (kN) Einbindelänge ≥ 15 cm
Normalmörtel ≥ MG II und Dünnbettmörtel
2,0
Leichtmörtel LM 21
0,7
Leichtmörtel LM 36
1,0
In Abhängigkeit von Vertikallast und Wandeinflusslänge kann die Anzahl der notwendigen Flachstahlanker ermittelt werden.
Einflusslänge der mit Stumpfstoß anzuschließenden Querwände
Bild 12 – Schnitt:
Grundlagen für die Ermittlung der erforderlichen Ankerbleche Flachstahlanker sind so zu bemessen, dass sie in den Drittelspunkten der Wandhöhe jeweils 1/100 der vertikalen Last der tragenden Wand übertragen. Ein zusätzlicher Ansatz der Windsogkräfte entfällt, da der Bemessungsansatz (1/100 der Vertikallast je Drittelpunkt) ausreichende Sicherheit bietet. Gemäß nachfolgender Tabellen kann in Abhängigkeit der Vertikallast und somit der sich ergebenden Horizontallast (V/100 je Drittelspunkt), multipliziert mit der Einflusslänge (Bild 11), die Anzahl der Flachstahlanker ermittelt werden. Die Anordnung der Flachstahlanker soll vorzugsweise in den Drittelspunkten erfolgen (siehe Bild 12 ). Sollte dies nicht möglich sein, so kann die Anordnung über die gesamte Wandhöhe verteilt erfolgen.
Lage der Wandanker
1) 2) 3)
Prüfzeugnis Nr.: 1319/91 A/Eg der AMPA Bau Hannover Prüfzeugnis Nr.: 1056/90 Mj/Hi der AMPA Bau Hannover Gutachten zur Tragefähigkeit von Iso-Mauerverbindern, Hannover 1993
120
Technische Informationen
Erforderliche Anzahl von Flachstahlankern je Wand (immer 2 in einer Lagerfuge) Bemessungsbeispiel Stumpfstoßtechnik
Gemittelte Wandlast der auszusteifenden Wand [kN/m]
Einflusslänge [m] 50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
Mörtelart: NM II / DBM 3,0
4
4
4
4
4
4
4
4
4
8
8
8
8
8
8
8
4,0
4
4
4
4
4
4
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
5,0
4
4
4
4
8
8
8
8
8
8
8
8
12
12
12
12
6,0
4
4
8
8
8
8
8
8
8
12
12
12
12
12
12
12
7,0
4
8
8
8
8
8
8
12
12
12
12
12
12
16
16
16
8,0
4
8
8
8
8
8
12
12
12
12
12
16
16
16
16
16
Mörtelart: LM 36 3,0
4
4
8
8
8
8
8
8
8
12
12
12
12
12
12
12
4,0
4
8
8
8
8
8
12
12
12
12
12
16
16
16
16
16
5,0
8
8
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
20
20
20
20
6,0
8
8
12
12
12
12
16
16
16
20
20
20
24
24
24
24
7,0
8
12
12
12
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
28
28
8,0
8
12
12
16
16
16
20
20
24
24
24
28
28
32
32
32
Mörtelart: LM 21 3,0
8
8
4
8
8
12
12
12
12
12
16
16
16
16
20
20
4,0
8
8
8
12
12
12
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
5,0
8
12
12
12
16
16
16
20
20
20
24
24
28
28
28
32
6,0
12
12
12
16
16
20
20
24
24
24
28
28
32
32
36
36
7,0
12
12
16
16
20
20
24
24
28
28
32
32
36
36
40
40
8,0
12
16
16
20
24
24
28
28
32
32
36
40
40
44
44
48
Gegeben:
Abmessungen: Auszusteifende Wand d = 30,0 cm Aussteifende Querwand d =17,5 cm Einflusslänge für die aussteifende Wand l 1 = 6,0 m Einbindelänge der Ankerbleche l E = 15 cm Baustoffe: Poroton-Hochlochziegel-Plan-T Dünnbettmörtel Belastung: Normalkraft der tragenden Wand N = 140 kN/m Gesucht: Anzahl der Flachstahlanker Berechnung: Wandlast = 6,0 m x 140 kN/m = 840 kN Die Ankerbleche sind je Drittelspunkt der Wand für eine horizontale Last von 1/100 der im Einflussbereich vorhandenen Auflast zu bemessen. 840 kN/100 = 8,4 kN (je Drittelspunkt) Die zul. Ankerlast für Dünnbettmörtel DBM beträgt 2,0 kN. Die für den Anschluss der Wand erforderliche Anzahl der Ankerbleche errechnet sich zu: erf. n = 8,4/2,0 x 4,2 gewählt: n = 6 Es müssen also über die Wandhöhe insgesamt 12 Flachstahlanker eingebaut werden (vgl. Tab. Dünnbettmörtel), die vorzugsweise in den Drittelspunkten der Wandhöhe anzuordnen sind.
121
Wandlösungen Statik Verankerungen für zweischaliges Außenmauerwerk
max. 50 cm
Verankerungen Die Mauerwerksschalen sind gem. DIN 1053-1 bzw. DIN EN 1996-2 durch geeignete Luftschichtanker aus nichtrostendem Stahl zu verbinden. Dabei soll der vertikale Abstand der Anker zueinander höchstens 50 cm und der horizontale Abstand höchstens 75 cm betragen (s. Bild 1). Die Mindestanzahl der Anker je m² Wandfläche wird nach DIN EN 1996-2 entsprechend der nachfolgenden Tabelle vorgegeben. Mindestanzahl von Drahtankern je m² Wandfläche (Windzonen nach DIN EN 1991-1-4/NA) Windzone 4 Windzonen 1 bis 3 Windzone 4 Küste der Nord- und Gebäudehöhe Windzone 4 Ostsee und Inseln Inseln der Nordsee Binnenland der Ostsee h ≤ 10 m
7a
7
b
max. 50 cm
tmin
8
10 m < h ≤ 18 m
7
8
9
18 m < h ≤ 25 m
7
8c
nicht zulässig
max. 75 cm Bild 1
a in Windzone 1 und Windzone 2 Binnenland: 5 Anker/m² b in Windzone 1: 5 Anker/m² c ist eine Gebäudegrundrisslänge kleiner als h/4: 9 Anker/m²
Zusätzlich sind drei Anker je lfdm Randlänge an allen freien Rändern anzuordnen, z. B. von Öffnungen, an Gebäudeecken, entlang der Dehnungsfugen und an den oberen Enden von Außenschalen. Neben Drahtankern gem. DIN EN 845-1 mit einem Durchmesser ≥ 4 mm sind auch andere Ankerformen (z. B. geformte Blechanker) und Dübel im Mauerwerk zulässig, wenn deren Brauchbarkeit nach den bauaufsichtlichen Vorschriften nachgewiesen ist. Spezielle Luftschichtanker für Planziegel-Hintermauerwerk (Bild 3) [s. rechts] können mit ihren abgeflachten Enden in Dünnbettfugen eingelegt werden.
Bild 2
Für Planziegelmauerwerk wird empfohlen: Schalenabstand
Verankerung
40 – 150 mm
Wienerberger Luftschichtanker (WB LSA), zweiteilig
100 – 170 mm
Multi-Luftschichtanker (Bever GmbH)
120 – 210 mm
Multi-Plus-Luftschichtanker (Bever GmbH)
Zweiteiliger Wienerberger Luftschichtanker (WB-LSA) im Einbauzustand. Vorteile Sicherer Einbau des geformten Blechteils in die Dünnbettfuge von Planziegelmauerwerk Minimaler Schalenabstand 40 mm möglich Nachträglicher Einbau des gekröpften Ankerdrahts gemeinsam mit dem Dämmstoff möglich
Die Verwendung von Tropfscheiben oder Klemmscheiben mit Abtropfnasen (Bild 5) verhindert, dass Feuchte über den Anker von der Außen- zur Innenschale gelangt.
122
Technische Informationen
Bild 3 Luftschichtanker gibt es in verschiedenen Längen
Bild 5 Klemmscheibe mit Abtropfnase als Dämmstoffbefestigung