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Zum Tragverhalten von Injektionsdübeln in ungerissenem und gerissenem Mauerwerk

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[Quelle: http://d-nb.info]

Verankerungen mit Injektionsdübeln stellen eine universell anwendbare Befestigung im Mauerwerk dar. Ein Bemessungskonzept für die Tragfähigkeit derartiger Befestigungssysteme ist grundsätzlich für Vollsteine vorhanden. Allerdings werden aus den bauphysikalischen Gründen heutzutage meistens Lochsteine im Mauerwerksbau eingesetzt. Die Tragfähigkeit des Injektionsdübels in Lochsteinen hängt wesentlich von der Steinsorte und der Steingeometrie ab. Für eine wirtschaftliche und sichere Bemessung dieser Verankerungen in Lochsteinen sind das Tragverhalten und die Einflussparameter auf die Tragfähigkeit bisher nicht ausreichend untersucht. In der Arbeit wurden umfangreiche experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt, um das Tragverhalten von Injektionsdübeln in Lochsteinen unter Zug- und Querbelastung zu beschreiben. Zuerst wurde eine Versuchseinrichtung für die Untersuchungen von Verankerungen in Einzelsteinen entwickelt, die die zeitaufwendigen Versuche im Mauerwerk ersetzt. Anhand von Vergleichsversuchen im Mauerwerk wurde gezeigt, dass die entwickelte Prüfeinrichtung für Verankerungen in Einzelsteinen vergleichbare Bedingungen wie die direkte Prüfung im Mauerwerk liefert. Weiterhin wurde ein numerisches Modell anhand der Versuche validiert, um detaillierten Einblick in das Tragverhalten des Injektionsdübels in Lochsteinen zu bekommen. Es wurde eine ausführliche Parameterstudie zum Einfluss der Steingeometrie auf die Dübeltragfähigkeit vorgenommen. Darüber hinaus wurde die Verankerung am freien Rand und Einfluss einer Gruppenbefestigung untersucht. Anhand der gewonnen Erkenntnisse wurde ein Bemessungskonzept in Abhängigkeit der Steingeometrie für Injektionsdübel in Lochsteinen (Hochlochziegel und Kalksandlochsteine) vorgeschlagen. Das vorgestellte Bemessungskonzept wurde mithilfe der eigenen Versuche validiert. Es wurde gezeigt, dass die Bemessungsgleichungen für Zug- und Querbelastung gut mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmen. Die Arbeit stellt zusätzlich noch einige wichtige Einflüsse auf die Tragfähigkeit eines Injektionsdübels im Mauerwerk dar. Es handelte sich um Druckbelastung auf Dübel, Dübeltragverhalten bei Abstandsmontage durch eine Wärmedämmung und Verankerung in gerissenen Steinen und Mauerwerksfugen.

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Bücher, Broschüren

Christoph Alfes, Wolfgang Brameshuber, Carl-Alexander Graubner, Wolfram Jäger, Werner Seim
Der Eurocode 6 für Deutschland
Beuth Kommentar
DIN EN 1996: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten mit Nationalen Anhängen. Kommentierte Fassung. Herausgeber: Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau (DGfM), DIN e.V
2013, 190 S., m. 120 Abb. 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

Die drei Teile des Eurocode 6 DIN EN 1996 zur Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten einschließlich der zugehörigen Nationalen Anhänge werden praxisgerecht zu einem durchgängig lesbaren Text zusammengefasst und ausführlich kommentiert. Erläuterungen und Beispiele erleichtern dem Anwender die Einarbeitung in das neue EC6-Regelwerk und die Anwendung in der Praxis. Im Einzelnen werden folgende Teile der Norm mit den jeweiligen Nationalen Anhängen im Volltext abgedruckt und kommentiert: Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk; Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten.

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Wolfram Jäger, Gero Marzahn
Mauerwerk, Bemessung nach DIN 1053-100
Bauingenieur-Praxis
Bemessung nach DIN 1053-100
2010, XVI, 541 S., 293 SW-Abb., 88 Tabellen. 240 mm, Softcover
Ernst & Sohn

 

 

Die Berechnung und Bemessung von Mauerwerk nach dem Teilsicherheitskonzept wurde in dem neuen Normteil DIN 1053-100 festgeschrieben. Dieses Buch gibt umfassende Erläuterungen zur praktischen Anwendung der Bemessungsnorm für Mauerwerk DIN 1053-100 und über die Hintergründe des semiprobabilistischen Sicherheitskonzeptes. Aufbauend auf den mechanischen Eigenschaften von Mauersteinen, Mauermörteln und Mauerwerk werden die Grundlagen für den Tragwerksentwurf und die Bemessung und Nachweisführung detailliert beschrieben. Auch die Erdbebenbemessung und die Berechnung von Natursteinmauerwerk werden behandelt. Der Festigung des Verständnisses dienen zahlreiche Einzelbeispiele sowie ein vollständig durchgerechnetes Komplexbeispiel.

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Alessandro (Herausgeber) Dazio, Thomas (Herausgeber) Wenk
Erdbeben und Mauerwerk. 11. D-A-CH-Tagung 2009
SIA Dokumentation, Band D 0231
Gültig ab: 01.09.2009.
2009, 202 S., Softcover
Verlag SIA

 

 

Die Dokumentation fasst die Referate der gleichnamigen Tagung zusammen. Die Vorträge thematisierten das Erdbebenverhalten, die experimentelle Untersuchung, die numerische Modellierung. Ein weiterer Schwerpunkt wurde auf die Berechnung, die Bemessung und die Überprüfung gesetzt. Im letzten Teil der Dokumentation wird auf die Erdbebenertüchtigung bestehender Gebäude eingegangen.

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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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Annette Jarosch
Ausfachungsflächen windbeanspruchter Mauerwerkswände unter Berücksichtigung der Windlasten nach DIN 1055-4:2005
Bauforschung , Band T 3241
2010, 34 S., 4 Abb. u. 28 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Ziel der Forschungsarbeit beinhaltete die Erstellung von Bemessungshilfsmitteln für windbeanspruchte nichttragende Ausfachungswände aus Mauerwerk. Unter Anwendung eines an der TU Darmstadt entwickelten Berechnungsmodells zur Bestimmung der aufnehmbaren Windlasten im Grenzzustand der Tragfähigkeit konnte ein Bemessungskonzept erarbeitet und maximal zulässige Ausfachungsflächen von Mauerwerkswänden in Abhängigkeit festgelegter Randbedingungen und Materialparametern angegeben werden. Die zulässigen Ausfachungsflächen nichttragender Außenwände unter Windbeanspruchung wurden unter Berücksichtigung des semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzeptes für zwei Lagerungsbedingungen, drei vertikale Biegezugfestigkeiten und vier unterschiedliche Biegezugfestigkeitsverhältnisse abgeleitet. Die angegebenen Ausfachungsflächen wurden unter Annahme konservativer Randbedingungen ermittelt. Ein sich möglicherweise einstellender Membranspannungszustand wurde nicht berücksichtigt, da er sich nicht in allen Anwendungsfällen zweifelsfrei einstellt. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Studie keinerlei Untersuchungen zur notwendigen Zuverlässigkeit von Ausfachungsflächen enthält. In den Bemessungstabellen wurden vielmehr die nach DIN 1055-100 und DIN 1053-100 definierten Teilsicherheitsbeiwerte unverändert übernommen, ohne zu überprüfen, inwieweit diese zur Errechnung des für erforderlich erachteten Zielwertes der Systemzuverlässigkeit angemessen sind. Die Tabellen erlauben jedoch eine Möglichkeit der direkten Berücksichtigung eines reduzierten Teilsicherheitsbeiwertes auf der Einwirkungsseite. Mit den Bemessungstabellen steht der Praxis ein einfaches Hilfsmittel für den Nachweis der Lastabtragung windbeanspruchter Außenwände zur Verfügung.

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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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C.-A. Graubner, Lars Richter
Entwicklung eines rechnerischen Nachweisverfahrens zur wirtschaftlichen Bemessung von nichttragenden und ausgefachten Wänden aus Mauerwerk. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung , Band F 2524
2009, 87 S., 32 Abb., 21 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Bemessung von nichttragenden und ausfachenden Mauerwerkswänden erfolgt derzeit mit Hilfe von Tabellen, in denen die Tragfähigkeit anhand von Versuchen aus den 80er Jahren unter festgelegten Randbedingungen ermittelt wurde. Eine Anwendung dieser Bemessungstabellen gestaltet sich heute jedoch schwierig, da mit der Einführung von DIN 1055-4 veränderte Windeinwirkungen zu berücksichtigen sind. Ebenfalls sind bei dem heute verwendeten Mauerwerk mit z. B. unvermörtelten Stoßfugen die seinerzeit festgelegten Randbedingungen für die Bemessungstabellen nicht immer eingehalten. Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand daher darin, auf der Grundlage einer fundierten Analyse der Tragfähigkeitsmechanismen und Materialeigenschaften ein Berechnungsmodell zur Ermittlung der Tragfähigkeit von nichttragenden Wänden zu entwickeln. Die verschiedenen Einwirkungen auf die Wände, aber auch die unterschiedlichen Materialeigenschaften der Stein-Mörtel-Kombinationen mussten Berücksichtigung finden, um somit zu einer höheren Effektivität bei der Ausführung und Flexibilität bei der Planung von Wohngebäuden beizutragen. Auf Basis der Finiten-Elemente-Methode wurde ein nichtlineares Berechnungsmodul zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Mauerwerkswänden entwickelt. Im Sinne einer praxistauglichen Anwendung wurde das Berechungsverfahren dahingehend aufgearbeitet, dass ein einfaches Bemessungskonzept zur Verfügung steht. Die Grundlage bildet der bezogene Traglastfaktor Y kleiner W, der die Systemtragfähigkeit unter Berücksichtigung von nichtlinearen Effekten beschreibt. Der Traglastfaktor wurde mit festgelegten Material- und Systemparametern für einen ausgewählten Lagerungstyp anhand einer Parameterstudie bestimmt. Zusätzlich erfolgte eine Auswertung für nichttragende Innenwände analog zu den Tabellen von Kirtschig und Anstötz (1984), in denen in Abhängigkeit des Einbaubereiches und der Wanddicke bzw. -höhe die Grenzlängen vertafelt wurden.

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Zeitschriftenartikel

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Naumann, Kai
Bauakustische Bemessung auf hohem Niveau. Mehrgeschossbauten mit Ziegelmauerwerk
Deutsches Ingenieurblatt, 2019

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Kranzler, Thomas
Monolithic lightweight concrete masonry for multi-storey apartment buildings
Das Mauerwerk, 2019

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Erler, Maik; Jäger, Wolfram
Textile reinforcement in the bed joint of basement masonry and infill walls subjected to high wind loads
Das Mauerwerk, 2019

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Bakeer, Tammam; Salehi, Hamidreza
Determination of a model partial safety factor for unreinforced masonry walls under buckling
Das Mauerwerk, 2019

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Gunkler, Erhard
Design aids for unreinforced masonry under bending compression. Part 2: Application of design aids for structural design according to DIN EN 1996-1-1/NA
Das Mauerwerk, 2019

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