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Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 1.1
1.1 Anlass und Auftrag 1.1
1.2 Aufgabenstellung 1.2
1.3 Organisation des Berichtes 1,3
2 Bisheriger Stand der Erkenntnisse zur Berechnung des Tragverhaltens von Mauerwerk 2.1
2.1 Allgemeines 2.1
2.2 Grundlagen für ingenieurmäßige Nachweise bei Normaltemperatur 2.3
2.2.1 Allgemeines 2.3
2.2.2 Druckfestigkeit von Mauerwerk 2.3
2.2.3 Zugfestigkeit von Mauerwerk 2.6
2.2.4 Schubfestigkeit von Mauerwerk 2.9
2.2.5 Spannungs-Dehnungs-Beziehungen von Mauerwerk 2.9
2.2.6 Weitere bauphysikalische Grundlagen 2.13
2.3 Grundlagen für ingenieurmäßige Nachweise bei Brandbeanspruchung 2.17
2.3.1 Allgemeines 2.17
2.3.2 Vorliegende Erfahrungen zum Brandverhalten von Mauerwerk 2.18
2.3 .3 Grundlagen der Brandschutz technischen Beurteilung von Mauerwerk nach DIN 4102 Teil 4 2.25
2.3.4 Fehlende Informationen zur systematischen Bewertung von Mauerwerk 2.28
2.4 Schlussfolgerungen, Einflussparameter 2.29
3 Thermische Materialeigenschaften unter Hochtemperaturbeanspruchung 3.1
3.1 Allgemeines zu den Temperatureigenschaften 3.1
3.2 Grundlagen der Wärmeentwicklung durch Brand 3.2
3.3 Zusammenfassung vorliegender Erkenntnisse 3.3
4 Mechanische Materialeigenschaften unter Hochtemperaturbeanspruchung der Einzelbaustoffe 4 .1
4.1 Allgemeines zu den mechanischen Materialeigenschaften 4.1
4.2 Untersuchungsmethoden zur Bestimmung des Hochtemperaturverhaltens 4. 2
4.2.1 σ-ε Versuche 4.4
4.2.2 Thermische Dehnung ε_th und Gesamtdehnungen ε_w, (sog. Warmkriechversuche) 4.5
4.3 Ergebnisse der durchgeführte Untersuchungen zur Bestimmung der Materialeigenschaften unter Hochtemperaturbeanspruchung 4.6
4.3.1 Steine 4.6
4.3.1.1 Untersuchungsergebnisse und Bewertung Porenbeton 4.6
4.3.1.2 Untersuchungsergebnisse und Bewertung Kalksandstein 4.9
4.3.1.3 Untersuchungsergebnisse und Bewertung Leichtbeton 4.12
4.3.1.4 Untersuchungsergebnisse und Bewertung Mauerziegel 4.15
4.3.2 Mörtel 4.18
4.3.2.1 Untersuchungsergebnisse und Bewertung Leichtmörtel 4.18
4.3.2.2 Untersuchungsergebnisse und Bewertung Normalmörtel 4.20
4.3.2.3 Bewertung von Dünnbettmörtel 4.22
4.4 Vergleichende Betrachtungen, Schlussfolgerungen, Wertung 4.22
4.4.1 Vergleichende Betrachtungen 4.22
4.4.2 Schlussfolgerungen und Wertung 4.25
5 Mauerwerksabschnitte unter Hochtemperaturbeanspruchung 5.1
5.1 Allgemeines 5.1
5.2 Durchgeführte Untersuchungen 5.2
5.2.1 Thermische Dehnung ε_th 5.2
5.2.2 Gesamtdehnungen ε_w (sog. Warmkriechversuche) 5.3
5.3 Untersuchungsergebnisse und Bewertung 5.3
5.3.1 Mauerwerksabschnitte aus Porenbeton 5.3
5.3.2 Mauerwerksabschnitte aus Kalksandstein 5.7
5.3.3 Mauerwerksabschnitte aus Leichtbeton 5.12
5.3.4 Mauerwerksabschnitte aus Mauerziegel 5-14
5.4 Vergleichende Betrachtungen, Schlussfolgerungen, Wertung 5.19
5.4.1 Vergleichende Betrachtungen 5.19
5.4.2 Schlussfolgerungen und Wertung 5.23
6 Entwicklung eines allgemeinen rechnerischen Nachweisverfahrens zum Trag- und Verformungsverhalten von Mauerwerk unter Brandbeanspruchung 6.1
6.1 Thermische Analyse 6.1
6.1.1 Grundlagen 6.1
6.1.2 Problemstellung 8.4
6.1.3 Umsetzung der Materialgesetze in das Rechenverfahren 6. 6
6.1.3.1 Thermische Analyse - Porenbeton 6.8
6.1.3.2 Thermische Analyse - Kalksandstein 6.11
6.1.3.3 Thermische Analyse - Leichtbeton 6.14
6.1.3.4 Thermische Analyse - Ziegel 6.17
6.1.4 Verifizierung 6.20
6.1.5 Offene Probleme 6.22
6.2 Mechanische Analyse 6.23
6.2.1 Grundlagen 6.23
6.2.2 Problemstellung 6.26
6.2.3 Umsetzung der Materialgesetze in das Rechenverfahren 6.27
6.2.3.1 Allgemeine Grundlagen 6.27
6.2.3.2 Porenbeton 6.29
6.2.3.3 Kalksandstein 6.37
6.2.3.4 Leichtbeton 6.42
6.2.3.5 Ziegel 6.45
6.2.3.6 Leichtmörtel 6.47
6.2.4 Verifizierung 6.51
6.2.5 Offene Probleme 6.52
7 Vereinfachtes Nachweisverfahren für Mauerwerk unter Hochtemperaturbeanspruchung 7.1
7.1 Grundlagen 7.1.
7.2 Annahmen 7.2
7.3 Erläuterung des Verfahrens 7.4
7.3.1 Allgemeines 7.4
7.3.2 Porenbeton 7.8
7.3.3 Kalksandstein 7.13
7.3.4 Leichtbeton aus Bims 7.16
7.3.5 Ziegel 7.17
7.4 Verifizierung 7.18
7.5 Offene Probleme 7.19
8 Zusammenfassung 8.1
8.1 Schlussfolgerungen und Bewertung der Rechenverfahren 8.1
8.11 Allgemeines 8.1
8.1.2 Allgemeines rechnerisches Nachweisverfahren 8.2
8.1.3 Vereinfachtes Rechenverfahren 8.3
8.2 Empfehlungen zur Umsetzung in die Praxis 8.4
Literatur L.1
[1] bis [27]
Normen und Richtlinien N.1
[N1] bis [N19]
Formelzeichen F.1
Anlagenverzeichnis A.1

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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.

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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.

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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

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Christoph Alfes, Ronald Rast
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.

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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

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Förster, Valentin; Graubner, Carl-Alexander; Purkert, Benjamin
Tragfähigkeitstafeln für unbewehrtes Mauerwerk nach DIN EN 1996-3/NA:2019-12
Das Mauerwerk, 2020

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Mazur, Rene; Purkert, Benjamin; Graubner, Carl-Alexander
Bemessung von Fensterbrüstungen aus Mauerwerk unter Ansatz der Biegezugfestigkeit
Das Mauerwerk, 2020

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Graubner, Carl-Alexander; Brinkmann, Maximilian; Purkert, Benjamin
Bemessung von Fensterbrüstungen aus Mauerwerk bei teilaufliegender Decke. Optimiertes Nachweisverfahren
BauPlaner Special, 2020

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El?Deib, Khaled; Butenweg, Christoph; Klinkel, Sven
Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten
Bautechnik, 2020

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