Einfluss von Steingeometrie, Mörtel und Feuchte auf die äquivalente Wärmeleitfähigkeit von wärmetechnisch hochwertigem Mauerwerk

Mauerwerk aus kleinformatigen künstlichen Steinen
Edition Bausubstanz, Band 3
Untersuchen und Bewerten der Druckfestigkeit im Bestand.
2023, ca. 94 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Christian Dialer
Rissschäden an Mauerwerkskonstruktionen
Schadenfreies Bauen, Band 7
Reihe begründet von Günter Zimmermann.
2016, 453 S., 527 Abb., 16 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Rainer Oswald, Matthias Zöller, Geraldine Liebert, Silke Sous
Baupraktische Detaillösungen für Innendämmungen (nach EnEV 2009)
Bauforschung für die Praxis, Band 98
2011, 135 S., zahlr., z.T. farb. Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im historischen Gebäudebestand kann bei gestalterisch anspruchsvollen Fassaden der Wärmeschutz der Gebäudehülle häufig nur durch lnnendämmungen verbessert werden. lnnendämmungen sind bei fachgerechter Planung und sorgfältiger Ausführung auch auf hohem Wärmeschutzniveau schadensfrei möglich. Der Einfluss von Wärmebrücken steigt jedoch mit zunehmendem Dämmniveau stark an. Häufig werden bei hohem energetischem Wärmeschutzniveau Lösungen ausgeführt, die sehr aufwändig und entsprechend kostenintensiv sind. Mit der Arbeit wird anhand von Berechnungen und an ausgeführten Beispielen untersucht, ob weniger aufwändige Konstruktionen auch funktionieren. Dabei werden die erforderlichen Maßnahmen ermittelt, die je nach Bauart variieren können. Die Untersuchung beschäftigt sich mit den Grenzen des sinnvollen Wärmeschutzes bei Altbauten und damit, ob energetische Modernisierungen an kritischen Konstruktionen zu Schäden führen können. Im Rahmen der Forschungsarbeit wurden die Angaben zu 28 Objekten ausgewertet, zehn der Gebäude konnten besichtigt werden.

Michael Stegmaier
Untersuchungen zum Tragverhalten von Ziegelmauerwerk bei doppelt exzentrischer Druckbeanspruchung
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3385
2021, 76 S., 33 Abb. u. 38 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für die Festlegung von charakteristischen Werten der Druckfestigkeit von Mauerwerk werden im Rahmen des Zulassungsverfahrens zentrische Wanddruckversuche an diesem Mauerwerk durchgeführt. Bei Mauersteinen mit großen Lochquerschnitten werden zusätzlich üblicherweise doppelt exzentrische Wandversuche durchgeführt. Für die Festlegung von Bemessungswerten wird dabei ein Verhältnis von doppelt exzentrischer zu zentrischer Mauerwerksdruckfestigkeit von 0,9 im Hinblick auf das Sicherheitskonzept als noch akzeptabel erachtet. Ziel dieser Forschungsarbeit war es, eine Datenbasis für die Beurteilung des Tragverhaltens von Mauerwerk aus Mauerziegeln bei doppelt exzentrischer und zentrischer Druckbeanspruchung zu schaffen.

Catherina Thiele, Rainer Becker, Jan Hofmann, Karl-Heinz Lieberum
Bewertung der Tragfähigkeit von Befestigungen im Mauerwerk durch Baustellenversuche
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3370
2019, 162 S., 50 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In dem Forschungsvorhaben "Versuche am Bau" war zu klären, ob eine Belastung durch einen Baustellenversuch eine Vorschädigung der Verankerung zur Folge hat. Des Weiteren sollte gezeigt werden, welcher Einfluss von einer zu eng gewählten Abstützung des Baustellenprüfgeräts auf die Tragfähigkeit der Verankerung ausgeht. Schließlich sollten die Teilsicherheitsbeiwerte auf die Situation der Baustellenversuche diskutiert werden. In sogenannten Stufentests wurden die untersuchten Injektionsankersysteme in den Untergrundmaterialien Kalksand-, Ziegel- und Leichtbetonsteinen durch eine wiederholte Belastung auf mehreren Laststufen geprüft. Durch den Vergleich von Auszugversuchen mit Versuchsaufbauten mit unterschiedlichen Abstützbreiten konnte gezeigt werden, dass bei zu kleiner Abstützbreite die Tragfähigkeit der Befestigung überschätzt wird.

Christoph Sprengard, Max Engelhardt
Einfluss von Steingeometrie, Mörtel und Feuchte auf die äquivalente Wärmeleitfähigkeit von wärmetechnisch hochwertigem Mauerwerk
Bauforschung, Band T 3335
2016, 104 S., 42 Abb. u. 26 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen der Bearbeitung des Forschungsprojektes wurde untersucht, wie sich Art und Abmessungen der Mörtelfugen, Feuchtegehalt, Grifftaschen, Steinabmessungen und Ausrichtung der Hohlräume und Luftkammern auf die äquivalente Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks auswirken. Hierfür wurden umfangreiche Messungen und Berechnungen an Mauerwerk mit verschiedenen Methoden gemacht und die Ergebnisse miteinander verglichen. Aufbauend auf den Ergebnissen für die einzelnen Einflüsse werden Schwellen-U-Werte für das Mauerwerk festgelegt, für die die o.g. Einflüsse das 3 Prozent-Kriterium aus DIN EN ISO 6946 übersteigen. Weiterhin werden die Verfahren zur Bestimmung von wärmetechnischen Nenn- und Bemessungswerten für Mauerwerk in DIN 4108-4 und DIN EN 1745 miteinander verglichen. Einige im europäischen Kontext unklare Aspekte in der DIN 4108-4 werden dargestellt und Empfehlungen zur Anpassung ausgearbeitet. Der verwendete Mörtel und die vorliegende Lagerfugendicke haben einen großen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks. Schon 2 mm Dünnbettmörtel mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,4 W/(m?K) führen zu einer Erhöhung des U-Werts der Wand von ca. 3 Prozent. Da die Einflüsse auf den U-Wert kumuliert werden müssen, wird schnell die 3 Prozent Bagatellgrenze erreicht. Einen großen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit und den U-Wert von Mauerwerk hat auch die durch Sorption aus der Luft aufgenommene Feuchte. Bei numerischen Simulationen ist darauf zu achten, dass für alle beteiligten Materialien der jeweilige Feuchtekorrekturfaktor angesetzt wird. Weitere Untersuchungen zeigen, dass die bisher in numerischen Simulationen vernachlässigten Einflüsse der Anisotropie des Ziegelscherbens unbedingt berücksichtigt werden sollten. Durch die Nicht-Berücksichtigung der Anisotropie liegen die Simulationsergebnisse zwischen 6 und 8 Prozent zu niedrig und damit deutlich zu günstig.

Ludger Lohaus, Thomas Steinborn, Katrin Brummermann, Freddy Lopez, Andrea Hartmann
Dauerhaftigkeit von Porenbeton-Plansteinen unter realitätsnahen Bedingungen. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3293
2013, 152 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die in Vorgängerprojekten unter Laborklima gewonnenen Erkenntnisse in den Kontext realitätsnaher Bedingungen zu stellen. Hierfür wurden Proben sowohl bis zu 5 Jahre ausgelagert als auch für 1-2 Monate einer 1 prozentigen CO2-Atmosphäre ausgesetzt. Es wurde die Festigkeit, der Carbonatisierungsgrad und die Phasenzusammensetzung untersucht. Zusätzlich wurden im Anlieferungszustand Schwinduntersuchungen durchgeführt. In den Ergebnissen der Schwinduntersuchungen konnten die drei im Vorgängerprojekt identifizierten Typen der Schwinddehnungsentwicklung beobachtet werden. Mit Ausnahme der untersuchten Proben aus einem Herstellwerk näherten sich die gemessenen Werte der Schwinddehnung asymptotisch einem Grenzwert an. Die mechanischen und mineralogischen Untersuchungen ergaben bis auf die oben genannte Ausnahme eines Herstellwerks keine nennenswerten Abweichungen. Aufgrund der Ergebnisse dieses Forschungsprojekts und seiner Vorgängerprojekte kann das Risiko für carbonatisierungsbedingte Druckfestigkeitsverluste für die untersuchten Steine eines Herstellwerks unter allen untersuchten Lagerungsbedingungen als gegeben angenommen werden. Ansonsten wird es als eher gering eingeschätzt. Ein Restrisiko kann jedoch vor allem bei niedrigen Rohdichteklassen insbesondere dann gegeben sein, wenn stark erhöhte CO2-Belastungen auftreten (z. B. Sektkeltereien u. dgl.) und ggf. noch weitere Faktoren wie beispielsweise hohe Feuchte oder Dauerbelastung relevant werden können. Weiterhin wurden im Forschungsvorhaben diverse Prüfverfahren diskutiert, mit denen mögliche verbleibende Anwendungsrisiken frühzeitig erkannt bzw. ausgeschlossen werden können. Dabei zeigte sich, dass die Schnellcarbonatisierung unter den eingesetzten Randbedingungen keinen sinnvollen Zeitrafferversuch darstellt. Vielmehr erscheinen Schwinduntersuchungen analog zu DIN EN 880 in Kombination mit einer Auswertung des Verlaufs der Schwindverformungsentwicklung am ehesten geeignet zu sein, als ein erstes Indiz ein potenzielles Carbo

Marc Gutermann, D. Kahl, W. Malgut, C. Schröder
Freischneidetechnik zur Experimentellen Dehnungsermittlung an Mauerwerk zur Bausubstanzerhaltung und Ressourcenschonung (FreD). Abschlussbericht
Wissenschaft, Band 28
2011, 80 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Historische Mauerwerksbauwerke im Bestand haben aufgrund unterschiedlicher Einwirkungen (z.B. aus Eigengewicht, Schädigungen und Baugrundsenkungen) einen unbekannten Dehnungszustand. Seine mathematische Abschätzung muss wegen der vielfältigen Imponderabilien notwendigerweise sehr konservativ erfolgen. Der verfügbare Nutzlastanteil wird entsprechend stark reduziert und ein rechnerischer Nachweis für angestrebte Verkehrslasten gelingt nicht. Durch möglichst zutreffende experimentelle In-Situ-Ermittlung des "eingefrorenen" Dehnungszustands kann die zulässige Nutzlast erheblich gesteigert und manches Bauwerk vor dem (unnötigen) Abriss bewahrt und/oder höher ausgelastet werden. Die durch das Verfahren der Freischneidetechnik gewonnenen Messergebnisse werden in eine statische Berechnung eingeführt, um diese zu stützen und ggf. vorhandene Tragreserven zu erschließen. Die effektive Tragsicherheit historischer Mauerwerksbauten soll so mit vergleichsweise geringem Aufwand und minimalinvasiv zuverlässig bestimmt werden.