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Verstärkung von Mauerwerkswänden mit textilbewehrten Betonelementen zur Verbesserung der Trageigenschaften unter Erdbebenbeanspruchung

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[Quelle: http://d-nb.info]

Aussteifende unbewehrte Mauerwerkswände weisen in der Regel über den Maximalwiderstand hinaus Sprödbruchmechanismen mit Tragfähigkeitsrückgang auf. Hier zeigt sich die Notwendigkeit für effektive Verstärkungsmethoden, mit denen die Defizite des vom Sprödbruch charakterisierten Verhaltens von Mauerwerkswänden mit der Sicherstellung eines widerstandsfähigen und duktilen Verhaltens überwunden werden. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen aus den Untersuchungen an unbewehrten und bewehrten Mauerwerkswänden entstand ein Konzept für ein Verbundsystem zur Verstärkung von Mauerwerkswänden. Die Arbeit hat das Ziel die Wirksamkeit des Verstärkungssystems an Wänden aus Kalksandstein aufzuzeigen. Untersucht werden Mauerwerkswände, welche mit Steinen des Formats 2:1 und einem Überbindemaß der halben Steinlänge erstellt wurden. Dieser Läuferverband fand und findet nach wie vor eine breite Anwendung bei der Erstellung von tragendem Mauerwerk. Derart erstellte aussteifende Mauerwerkswände weisen die zuvor erwähnten Sprödbruchmechanismen auf und stellen so eine repräsentative Basis zur Erprobung einer Verstärkungsmaßnahme dar. Die Wirksamkeit des Verstärkungssystems wird mithilfe von experimentellen und numerischen Untersuchungen belegt. Die experimentelle Erprobung in Wandversuchen stellt den ersten wesentlichen Grundstein der Arbeit dar. Die Anwendung erfolgt primär an ungeschädigten Mauerwerkswänden - untersucht wird somit eine Montage vor einem möglichen Schadensereignis. Die zuverlässige Abbildung des verstärkten Wandsystems in einem numerischen Modell bildet den zweiten Grundstein der Arbeit.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Heinz Meichsner, Thomas Jahn
Mauerwerksinstandsetzung mit Spiralankern
Grundlagen, Berechnung, Konstruktion.
2014, 158 S., zahlr. farb. Abb., Tab. u. Diagr., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur Instandsetzung von gerissenem Mauerwerk werden heute häufig Spiralanker aus nicht rostendem Stahl verwendet. Ihr Einsatz ist bisher nicht in Normen geregelt und wird nach konstruktiven Gesichtspunkten und praktischen Erfahrungen ausgeführt. In diesem Buch wird erstmalig eine systematische Bemessungsmethodik für den Einsatz von Spiralankern als rissbreitenbeschränkende Mauerwerksbewehrung vorgestellt. Anhand der mechanischen Grundlagen wird ein Bemessungsverfahren abgeleitet und in Beispielrechnungen erläutert. Für die praktische Handhabung werden Zahlenwerte aus Versuchen und aus der Literatur zusammengestellt, die für die Bemessung der Spiralanker unabdingbar sind. Zahlreiche konstruktive Hinweise, angefangen bei der Mauerwerksschwächung durch das Schlitzen bis hin zur Verlegeart der Spiralanker bei Einzel- oder Gruppenrissen, machen den Band zu einem praxisorientierten Werkzeug bei der Instandsetzung älterer und neuerer Gebäude.

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Wolfram Jäger, Hassan Youssef, Fabian Meyer
Faseranker und -nadeln (FaAnNa) - Einsatz von Ankern und Nadeln aus Faserwerkstoffen bei der Sanierung historischer Bauwerke
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3187
2020, 174 S., 163 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Verankerung und Vernadelung von Mauerwerk mit Stabstahl wird heute bei der Sanierung historischer Bauwerke häufig angewendet. Der Nachteil dabei ist, dass ein Korrosionsschutz bei schwarzem Stahl bzw. Edelstahl zum Einsatz kommen müssen. Verpressmörtel auf Zementbasis führen bei sulfathaltigem Mauerwerk zu Verträglichkeitsproblemen. Der Einsatz von Edelstahl ist mit hohen Kosten verbunden. Faserverstärkte Kunststoffe stellen hier eine Alternative dar. Mit dem Forschungsvorhaben sollten wesentliche Grundlagen für den Einsatz von Faserverbundbewehrung zur Verankerung und Vernadelung von historischem Mauerwerk erforscht und für die Praxis die entsprechenden Daten und Bemessungsalgorithmen bereitgestellt werden. Die Untersuchung wurde bei den wesentlichen Materialien, dem Faserverbundwerkstoff, dem Mauerwerk und dem Injektionsgut begonnen. Aus den Erkenntnissen zum Verhalten von unterschiedlichem historischem Mauerwerk ist das Anforderungsprofil an das Anker- und Nadelmaterial auf der Basis einer umfangreichen Werkstoffanalyse festgelegt worden. Im Anschluss an die theoretischen Untersuchungen sind experimentelle Untersuchungen angeschlossen worden. Die technologische Erprobung erfolgte an zwei konkreten Objekten in der Praxis, dem Schloss Steinort in Polen und der Sicherung des westlichen Iwans in der Weltkulturerbestätte Tahkt-e Soleyman im Iran.

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W. Brameshuber, C.-A. Graubner, U. Schmidt, Lars Richter
Rationellere Herstellung von zweischaligem Mauerwerk durch Linienverankerung von Vormauerschalen. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung, Band F 2520
2009, 214 S., zahlr. Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die zweischalige Wand mit Wärmedämmung ist als Außenmauerwerk eine seit langem bewährte Wandkonstruktion, mit der alle wesentlichen Anforderungen - Tragfähigkeit, Wärme-, Schall- und Witterungsschutz - optimal erfüllt werden können. Die Verbindung der Vormauerschale mit der tragenden Innenschale erfolgt in der Regel durch die flächenhafte Anordnung von Drahtankern. Diese Bauweise ist in DIN 1053-1 geregelt. Durch eine linienhafte Verankerung, beispielsweise geschossweise, die nach DIN 1053-1 grundsätzlich möglich ist, können technische und wirtschaftliche Vorteile erzielt werden, Bemessungs- und Ausführungsregeln unter Bezug auf die relevanten Baustoffeigenschaften fehlen bislang. Ziel des Forschungsvorhabens war daher die Erarbeitung der wesentlichen Grundlagen für eine rationellere Ausführung von zweischaligem Mauerwerk durch linienhafte Verankerung. Zunächst wurden in einer Literaturrecherche grundsätzlich mögliche Traglastmodelle und Berechnungsverfahren für die zweiachsige Biegebeanspruchung der Verblendschalen zusammengestellt. Es folgt eine vergleichende Betrachtung und Bewertung der Verfahren untereinander. Die Literaturrecherche wurde bezüglich Konstruktions- und Ausführungsempfehlungen von linienhaften Vormauerschalen ergänzt. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zur Biegezugfestigkeit von kleinformatigem Ziegelmauerwerk wurden in einer Datenbank erfasst und ausgewertet. Es wurden zahlreiche Biegezugversuche an kleinen Mauerwerkwänden parallel und senkrecht zu den Lagerfugen sowie auch bei gleichzeitiger Normalkraftbeanspruchung durchgeführt. Ferner wurden umfangreiche Untersuchungen an den verwendeten Baustoffen durchgeführt, um u. a. geeignete Ersatzprüfverfahren zur Bestimmung der Mauerwerk-Biegezugfestigkeit bzw. zum Nachweis einer ausreichenden Tragfähigkeit abzuleiten. Die durchgeführten Untersuchungen liefern wesentliche Erkenntnisse über das Biegetragverhalten von Verblendmauerwerk, die für die Herleitung eines zutreffenden Bemessungsmodels, das die Systemtragfähigkeit des Mauerwerks ausnut

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U. Meyer
Rissesicherung und Rißbreitenbeschränkung durch konstruktive Lagerfugenbewehrung in Mauerwerkbauteilen. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung, Band F 2255
1994, 126 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Risse in Mauerwerkbauteilen können durch Zugspannungen infolge behinderter Formänderungen, z.B. infolge Schwinden der Mauerwerkbaustoffe, Temperaturänderungen oder Stützenänderungen oder Stützensenkungen, entstehen. Erfahrungsgemäß ist dies besonders kritisch in wenig oder gar nicht belasteten Mauerwerkbauteilen wie Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk, leichten Trennwänden oder Ausfachungen. Durch die Verwendung einer geeigneten konstruktiven Bewehrung lassen sich Rißschäden in vielen Fällen vermeiden. Ziel des Forschungsvorhabens war daher die Ermittlung von erforderlichen Mindestbewehrungsgehalten zur Beschränkung der Rißbreiten für bewehrtes Mauerwerk in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Mauerwerkbaustoffe. Die maßgebenden Einflußgrößen für die Dimensionierung einer Mindestbewehrung sind die Mauerwerkzugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen und die Stahlspannung am Riß. Aus den Ergebnissen der Verbundversuche wurden unter Verwendung der klassischen Rißtheorie Mindestbewehrungsgehalte für verschiedene Mauerstein-Mauermörtel-Kombinationen abgeleitet. Mit dem vorgeschlagenen Ansatz zur Berechnung der Rißbreiten in bewehrtem Mauerwerk konnten die im Versuch ermittelten Rißbreiten ausreichend genau abgeschätzt werden. (-y-)

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R. Hirsch
Einfluß des Verbandes "Läufer-, Binderverband; Einstein-, Verbandsmauerwerk" auf die Mauerwerksdruckfestigkeit. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2570
1993, 74 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Festlegungen im z.Zt. überarbeiteten Entwurf des EC 6 (Juli 1993) sehen vor, die Mauerwerksfestigkeit bei Verbandsmauerwerk um etwa 15% gegenüber Einsteinmauerwerk abzumindern. Von der TU Prag vorgelegte Versuchsergebnisse geben jedoch Veranlassung, die Druckfestigkeit bei Verbandsmauerwerk um bis zu 50% abzumindern. Darüber hinaus müßte bei Einsteinmauerwerk ein Unterschied gemacht werden zwischen im Läufer- oder Binderverband ausgeführtem Mauerwerk. Von deutscher Seite lagen keine verwertbaren Versuche vor, auch gaben andere Länder an, keine Versuchsergebnisse vorlegen zu können. Es wurden daher entsprechende Untersuchungen durchgeführt. Verwendet wurden 3 Steinarten (1 Hochlochziegel, 1 Kalksandstein-Lochstein, 1 Yali-Stein). Als Mörtel wurde ein Kalk-Zement-Mörtel M5 genommen. Es wurden Mauerwerksprüfkörper in 3 verschiedenen Mauerwerksverbänden hergestellt und auf Druckfestigkeit geprüft: Läuferverband, Binderverband, Kreuzverband. Zwischen Läuferverband und Binderverband ergaben sich keine Unterschiede. Das Verhältnis der Mauerwerksdruckfestigkeiten von Verbands- und Einsteinmauerwerk ergab sich bei Hochlochziegeln zu 0,9. Bei den Yali-Steinen und den Kalksandsteinen ergab sich kein Unterschied zwischen Einstein- und Verbandsmauerwerk. Als Ergebnis der Versuche wird unter Berücksichtigung der aus Prag vorgelegten Versuchsergebnisse ein Wert von K=0,45 für Verbandsmauerwerk aus Steinen der Gruppe 2 des EC 6 vorgeschlagen. (-z-)

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Gert König, Andreas Fischer
Vermeiden von Schäden im Mauerwerk- und Stahlbetonbau. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1991, 116 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war es, dem Anwender einfache Hilfsmittel zum Erkennen von Schwachstellen und zur Vermeidung von Rißschäden im Mauerwerk- und Stahlbetonbau zur Verfügung zu stellen. Dazu sind die möglichen Ursachen (Schwinden, Temperatur, etc.) aufzuzeigen, einfache Berechnungsverfahren zusammenzustellen und Konstruktionshinweise bzw. -regeln anzugeben. Zunächst wurden aus der Literatur und eigener gutachterlicher Tätigkeit die häufigsten Rißschäden zusammengetragen und auf ihre Ursachen hin untersucht. Anschließend werden Berechnungsverfahren entwickelt, von denen einfache Bemessungsvorschläge und Konstruktionsregeln abgeleitet werden. Teilweise bereits bekannte Bemessungsregeln werden erläutert. Risse entstehen unter Zugbeanspruchung beim Überschreiten eines gewissen Verformungsmasses. Als wesentliche Ursachen sind elastische Verformungen und Verformungen infolge von Kriechen, Schwinden bzw. Quellen und Temperaturunterschieden zu nennen, je nach Baustoff sind die Auswirkungen unterschiedlich stark. Die genannten Ursachen bewirken Längenänderungen oder Durchbiegungen. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Becker, Rainer; Scheller, Eckehard; Küenzlen, Jürgen H. R.; Stegmaier, Michael; Kuhn, Thomas
Tragfähigkeiten von Dübel-Systemen mit ETA zur Verankerung in Mauerwerk in Abhängigkeit von dessen Druckfestigkeit
Konstruktiver Ingenieurbau KI, 2022

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Braun, Jörg
Verbesserung der Erdbebensicherheit von Lehmmauerwerk - Teil 1
Konstruktiver Ingenieurbau KI, 2021

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Trümer, André; Loderer, Franz
Eignungsprüfungen an Bauteilen und Bausystemen
Das Mauerwerk, 2021

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Xiao, Weifang; Andrae, Matthias; Gebbeken, Norbert
Untersuchung der Schutzwirkung von auf Gabionenwänden montierten Leitblechen gegen Explosionen
Bautechnik, 2021

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Braun, Jörg
Verbesserung der Erdbebensicherheit von Lehmmauerwerk - Teil 3
Konstruktiver Ingenieurbau KI, 2021

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