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Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der Torsions-Haftscherfestigkeit. Abschlussbericht

Bauforschung, Band T 2925
A. Krechting
TH Aachen, Institut für Bauforschung -ibac-
2000, 20 S., Abb.,Tab.,Lit.
Fraunhofer IRB Verlag

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Inhalt

Die Verbundfestigkeit zwischen Mauerstein und Mauermörtel in der Lagerfuge wird für die Bemessung von Mauerwerk auf Biegezugfestigkeit benötigt. Diese wird bislang ausschließlich als "einachsige" Haftscherfestigkeit im "einschnittigen" Versuch nach DIN 18 555-5 (Zweisteinprüfkörper mit einer Lagerfuge) ermittelt. Dabei wird eine Scherkraft parallel zu den Lagerflächen der Mauersteine aufgebracht. In der EN 1052-3 wird vorzugsweise mit zwei Lagerfugen geprüft. Auch hier wird die Scherkraft parallel zu den Lagerflächen der Mauersteine aufgebracht. Diese Beanspruchungsart ist für den Bemessungsfall Scheibenschub ausreichend zutreffend, jedoch nicht für den Bemessungsfall Biegung parallel zu den Lagerfugen. Bei dieser Beanspruchung kommt es im Versagensfall zu einer gegenseitigen Verdrehung der Mauersteine im Bereich der Lagerfugen. Im Rahmen des Kleinforschungsprojektes wurde eine Prüfeinrichtung entwickelt, mit der ohne und mit stufenweise oder stufenlos einstellbarer Auflast senkrecht zu den Lagerfugen der Verbund in der Lagerfuge bis zum Versagen auf Torsion beansprucht werden kann. Das Prüfverfahren wurde detailliert dargestellt und "normgerecht" beschrieben. Grundprüfkörper ist ein Dreisteinprüfkörper mit zwei Lagerfugen. Auf der Grundlage von Tastversuchen zum Eignungsnachweis des Prüfverfahrens wurden 5 Ansätze zur Herleitung der Torsionshaftscherfestigkeit dargestellt. Weitergehende theoretische oder experimentelle Untersuchungen sind erforderlich, um einen geeigneten Ansatz zur rechnerischen Ermittlung der Biegezugfestigkeit unter Einbezug der Torsionshaftscherfestigkeit und der Biegezugfestigkeit der Mauersteine zu formulieren.

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG 1
2 ZIELSETZUNG 2
3 VERWENDETE MATERIALIEN 2
3.1 Dünnbettmörtel 2
3.2 Mauersteine 2
4 VERSUCHSPROGRAMM 2
5 KONDITIONIERUNG DER MAUERSTEINE 3
6 PRÜFUNGEN UND PRÜFERGEBNISSE 3
6.1 Mauermörtel 3
6.1.1 Mischen 3
6.1.2 Verdichten 3
6.1.3 Lagerung der Probekörper 3
6.1.4 Bestimmung der Frischmörtelkennwerte 3
6.1.5 Bestimmung der Trockenrohdichte 4
6.1.6 Bestimmung der Druckfestigkeit 4
6.2 Mauersteine 4
6.2.1 Maße, Trockenrohdichte, Druckfestigkeit 4
6.3 Stein-Mörtel-Verbundprüfungen 4
6.3.1 Haftscherfestigkeit 4
7 BESCHREIBUNG DER SPANNUNGSZUSTÄNDE MITTELS FINITE ELEMENTE METHODE 5
8 TASTVERSUCHE 5
9 AUSWERTUNG UND BEURTEILUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE 7
10 PRÜFVERFAHREN TORSIONS-HAFTSCHERFESTIGKEIT 12
10.1 Anwendungsbereich und Zweck 12
10.2 Begriff 12
10.3 Geräte und Zubehör 13
10.3.1 Prüfgerät 13
10.3.2 Vorrichtung 13
10.4 Probematerial und Prüfkörper 13
10.5 Mörtel 14
10.6 Prüfkörper 14
10.7 Lagerung der Prüfkörper 14
10.8 Herstellung und Lagerung der Prüfkörper 14
10.9 Lagerung 15
10.10 Durchführung 15
10.11 Auswertung 15
10.12 Prüfbericht 15
11 LITERATUR 16
TABELLEN A1-A7
BILDER B1-B5

Publikationslisten zum Thema:
Torsion, Haftscherfestigkeit, Mauermörtel, Mörtel, Mauerwerk, Mauerstein, Dünnbettmörtel, Versuch, Prüfkörper, Prüfung, Versuchsprogramm,

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Forschungsberichte

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OptiHaP - Umsetzung einer optimierten Prüfung der Haftscherfestigkeit im Mauerwerksbau in Anlehnung an das bisherige europäische Verfahren nach DIN EN 1052-3

Wolfram Jäger, Jürgen Ries, Maik Erler, Peter Schöps
OptiHaP - Umsetzung einer optimierten Prüfung der Haftscherfestigkeit im Mauerwerksbau in Anlehnung an das bisherige europäische Verfahren nach DIN EN 1052-3
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3191
2020, 75 S., 90 Abb. u. 15 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Mit dem Übergang auf die europäischen Prüfnormen wird die Haftscherfestigkeit nach DIN EN 1052-3 geprüft. Die damit erreichbaren Werte sind etwa um die Hälfte geringer als nach dem bisherigen deutschen Prüfverfahren nach DIN 18555-5. Die Ursachen dafür konnten bisher nicht geklärt werden. Es war im Rahmen dieses Forschungsvorhabens ein geeigneter Versuchsaufbau in Anlehnung an das europäische Prüfverfahren zu testen und weiter zu optimieren. Mit dem Forschungsvorhaben konnten die Unterschiede zwischen dem alten Prüfverfahren nach DIN 18555-5 und dem neuen gemäß DIN EN 1052-3 nach eingehenden Untersuchungen mechanisch und experimentell erklärt werden. Die Ursache liegt in den auftretenden Biegezugspannungen, die das Ergebnis verfälschen. Die Ergebnisse werden der Bauaufsicht und den Normungsgremien zur Verfügung gestellt, um eine Praxiseinführung in Angriff zu nehmen.

Christoph Butenweg, Thomas Kubalski, Julia Rosin
Improved seismic design concepts for masonry buildings in Germany
Report WP1: Objectives and basics of linear and nonlinear calculation methods. Report WP2: Selection and definition of representative masonry buildings. Report WP3: Parametric study. Report WP4: Final Report
Bauforschung, Band T 3372
2019, 156 S., partly in German, num. illus. and tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Die Zielstellung des Forschungsprojekts war es die offensichtlich vorhandenen Sicherheitsreserven von modernen unbewehrten Mauerwerksbauten im Rahmen der Anwendung von linearen und nichtlinearen Nachweiskonzepten in den geltenden Normen verfügbar zu machen. Im Projekt wurde ein neuer Verhaltensfaktor erarbeitet, der eine wesentlich bessere Ausnutzung der Tragreserven ermöglicht und ohne Änderungen innerhalb der traditionellen kraftbasierten Berechnung angewendet werden kann, welche für die Ingenieure auch in den kommenden Jahren der Standard bleiben wird. Das vorgeschlagene Konzept steht im Einklang mit dem neuen Entwurf der DIN EN 1998-1-2018.

Überprüfung der ansetzbaren Verbundspannungen für die Verankerung der Bewehrungsstäbe in Mauerwerk nach DIN 1053-3 und DIN EN 1996-1-1. Abschlussbericht

W. Brameshuber, D. Saenger
Überprüfung der ansetzbaren Verbundspannungen für die Verankerung der Bewehrungsstäbe in Mauerwerk nach DIN 1053-3 und DIN EN 1996-1-1. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3295
2013, 180 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

Für den Nachweis der Verankerung der Bewehrung in Mauerwerk werden in DIN 1053-3 bzw. im Eurocode 6 zulässige Grundwerte der Verbundspannungen bzw. charakteristische Verbundfestigkeiten angegeben. Für eine vertikale Bewehrung in Formsteinen bzw. Aussparungen wurden die Werte in Anlehnung an DIN 1045 festgelegt. Grundlage hierfür waren i. W. Untersuchungen an Prüfkörpern aus Mauerziegeln. Neuere Untersuchungen an Prüfkörpern mit KS-Formsteinen liefern deutlich niedrigere Werte, teilweise sogar geringere Verbundfestigkeiten als bei in Lagerfugen eingebetteter Bewehrung. Die geringeren Verbundfestigkeiten im Vergleich zum Beton sind hauptsächlich auf den Einfluss des Wasserabsaugens der Mauersteine sowie hohe w/z-Werte für die Verbesserung der Fließeigenschaften und schlechtere Verdichtungsmöglichkeiten des Mörtels zurückzuführen. Die Übertragung der Bemessungswerte der Verbundspannungen aus DIN 1045 auf in Formsteinen und Aussparungen angeordnete Bewehrung ohne Differenzierung nach Querschnittsgeometrien und Steinarten ist daher nicht abgesichert und stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Auch im Eurocode 6 wird der Einfluss des Wasserabsaugens auf die Verbundfestigkeit von Beton, der von Mauersteinen umschlossen ist, nicht berücksichtigt. Die Verbundfestigkeiten des Mörtels sind unter Beachtung der entsprechenden Anwendungsnormen für Mauermörtel (Zuordnung der Mörtelgruppen nach DIN V 18580) deutlich höher als nach DIN 1053-3. Es besteht daher auch vor dem Hintergrund der bevorstehenden Einführung des Eurocode 6 dringlicher Bedarf, diese Unsicherheiten zu beheben und die entsprechenden Erkenntnislücken zu schließen. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es daher, die in DIN 1053-3 bzw. im Eurocode 6 enthaltenen Werte für die Übertragung von Verbundspannungen, unter Berücksichtigung unterschiedlicher Randbedingungen, zu überprüfen und ggf. neue charakteristische Werte vorzuschlagen. Im ersten Schritt wurden daher der gegenwärtige Erkenntnisstand bzgl. der Verbundspannungen zwischen Mörtel und Bewehrungsstab u

Vergleichsrechnungen zwischen der Mauerwerksnorm Eurocode 6 einschließlich der nationalen Anhänge (NA) mit der DIN 1053-1:1996 anhand von Praxisbeispielen. Abschlussbericht

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Vergleichsrechnungen zwischen der Mauerwerksnorm Eurocode 6 einschließlich der nationalen Anhänge (NA) mit der DIN 1053-1:1996 anhand von Praxisbeispielen. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3282
2012, 48 S., 12 Abb. u. 6 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

Von bauaufsichtlicher Seite gibt es Bedingungen für die Einführung von Eurocodes. Dazu zählen unter anderem: Die nationalen Anhänge zu den Eurocodes müssen vorliegen, es muss eine Anwendungserprobung erfolgt sein und Vergleichsrechnungen müssen vorliegen. In diesem Forschungsvorhaben zum Mauerwerksbau wurde auf der Basis der nationalen Anhänge zum Eurocode 6 eine Anwendungserprobung durchgeführt. Die Vergleichsrechnungen zwischen bestehender Norm DIN 1053-1:1996 und der zukünftigen EC 6-Serie wurden von fünf Ingenieurbüros durchgeführt. Vier Ingenieurbüros führten die Vergleichsrechnungen an bereits bestehenden Gebäuden durch, bei denen die Bauteile normal belastet waren. Ein Ingenieurbüro führte Vergleichsrechnungen an hoch ausgelasteten Bauteilen aus verschiedenen Stein-Mörtel-Kombinationen an drei verschiedenen Gebäudetypen (Einfamilienhaus, Reihenhaus, Mehrfamilienhaus) durch. Ein anderes Ingenieurbüro führte darüber hinaus spezielle Nachweise durch, die nur in Sonderfällen zum Einsatz kommen. Im Gesamtergebnis kann festgehalten werden, dass die Unterschiede von alter Norm zu neuer Norm nicht gravierend sind. Die Vergleichsrechnungen der Ingenieurbüros haben gezeigt, dass der Eurocode 6 mit zugehörigen deutschen Anhängen praxisgerecht anwendbar ist. Einer bauaufsichtlichen Einführung der neuen europäischen Normengeneration stimmen alle Forscher zu.

Analyse der maßgebenden Einwirkungskombinationen zur rationellen Bemessung von unbewehrten Bauteilen im üblichen Hochbau. Abschlussbericht

Carl-Alexander Graubner, Eric Brehm
Analyse der maßgebenden Einwirkungskombinationen zur rationellen Bemessung von unbewehrten Bauteilen im üblichen Hochbau. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung, Band F 2541
2010, 103 S., 69 Abb., 16 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Der Begriff Sicherheit spielt eine zentrale Rolle im Bauingenieurwesen. Die verwendeten Sicherheitssysteme unterliegen dem Fortschritt genauso, wie die Bauweisen und -stoffe. Die momentan noch gültige Norm zur Bemessung von Bauteilen aus Mauerwerk, DIN 1053-1, verwendet noch das globale Sicherheitskonzept, das aktuell nicht mehr als Stand der Technik angesehen werden kann. Bei diesem System wird der Abstand zwischen Einwirkung und Widerstand nur über einen einzelnen (globalen) Sicherheitsbeiwert geregelt. Sämtliche anderen aktuellen Anwendungsnormen, insbesondere DIN 1045-1, sind mittlerweile auf das semi-probabilistische Teilsicherheitskonzept gemäß DIN 1055-100 umgestellt worden. Dieser Ansatz basiert auf dem Konzept der Teilsicherheitsfaktoren und somit können verschiedene Einwirkungen und Festigkeiten auch mit verschiedenen Sicherheitsbeiwerten belegt werden. Dies führt zu einem konstanteren Sicherheitsniveau. Die Tatsache, dass DIN 1053-1 auf einem anderen Sicherheitssystem aufbaut führt oft zu Problemen, da im Hochbau i.d.R. mehrere Baustoffe parallel verwendet werden (z.B. Stahlbetondecken, Mauerwerkswände) und somit eine Umrechnung der Schnittgrößen von einem Bauteil zum anderen notwendig ist. Mit Einführung von DIN 1053-100 wird nun das Teilsicherheitskonzept auch im Mauerwerksbau zur Anwendung gebracht. Dies bedeutet eine einschneidende Veränderung in der bisherigen Bemessungspraxis von Mauerwerksgebäuden. Während im vereinfachten Verfahren weiterhin eine Vorgabe der zu untersuchenden Lastfälle besteht, steht der nach dem genaueren Verfahren nach DIN 1053-100 bemessende Ingenieur vor einer großen Anzahl zu untersuchender Einwirkungskombinationen und somit vor einer großen Anzahl an möglichen Lastfällen. Eine rein anschauliche Betrachtung zur Feststellung des maßgebenden Lastfalls kann hier aufgrund der Vielzahl der Lastfälle und der Interaktion zwischen Einwirkung und Widerstand nur schwer erfolgen. Dies führt zur Notwendigkeit der Untersuchung vieler Lastfälle, was sich in größerem Rechenaufwand und s

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Zeitschriftenartikel

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Trinko, Andreas; Schranz, Christian; Pech, Anton
Tragfähigkeitserhöhung bei Mauerwerk durch textilglasgitterverstärkte Mörtelfugen
Das Mauerwerk, 2020

Förster, Valentin; Graubner, Carl-Alexander; Purkert, Benjamin
Tragfähigkeitstafeln für unbewehrtes Mauerwerk nach DIN EN 1996-3/NA:2019-12
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Mazur, Rene; Purkert, Benjamin; Graubner, Carl-Alexander
Bemessung von Fensterbrüstungen aus Mauerwerk unter Ansatz der Biegezugfestigkeit
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Graubner, Carl-Alexander; Brinkmann, Maximilian; Purkert, Benjamin
Bemessung von Fensterbrüstungen aus Mauerwerk bei teilaufliegender Decke. Optimiertes Nachweisverfahren
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El?Deib, Khaled; Butenweg, Christoph; Klinkel, Sven
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