Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln

Der Beitrag berichtet über zentrische und exzentrische Schubversuche an Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln. Die Ergebnisse werden mit den aktuell gültigen Bemessungsansätzen in DIN 1053‐1 verglichen. Es wird gezeigt, dass die Versuchsergebnisse immer eine ausreichende Sicherheit gegenüber den Bemessungswerten nach DIN 1053‐1 aufweisen. Auch für Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung können somit die vereinfachten Bemessungsregeln der DIN 4149 ohne Abminderungen angewendet werden. In plane shear resistance of thermal insulating vertically perforated clay brick masonry. In plane shear tests on thermal insulating vertically perforated clay brick masonry are presented. The results are compared with the design rules from DIN 1053‐1. The test results exceeded the design predictions of DIN 1053‐1 by a significant safety margin. The simplified design rules from the German earthquake standard DIN 4149 can be applied to thermal insulating clay unit masonry with technical approvals without any reduction.     

Neue Tragfähigkeitstabellen zur Einstufung von Mauerwerk in Feuerwiderstandsklassen

Im Beitrag wird eine neue Systematik zur Angabe von Tabellenwerten des Feuerwiderstands von Mauerwerkswänden durch Auswertung von Brandversuchen vorgestellt. Für bestimmte definierte Randbedingungen (Stein‐Mörtel‐Kombination, Halterung der Wand) werden die für bestimmte Wanddicken maximal aufnehmbaren zentrisch eingeleiteten Normalkräfte zum Erreichen einer definierten Feuerwiderstandsdauer angegeben. Damit ist die brandschutztechnische Bewertung von Mauerwerkswänden unabhängig von verwendeten kalten Bemessungsverfahren direkt möglich. New tables for the classification of the fire resistance of masonry. A new approach for tabulated data for the definition of the fire resistance of masonry walls on the basis of fire resistance tests is presented. Maximum vertical loads to hit a defined fire resistance are given — depending on additional boundary conditions, such as unit‐mortar‐combination and statical system of the walls — for different wall thicknesses. This approach allows the fire design of walls irrespective of the design method applied in “cold design”.     

Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Porenbeton‐Plansteinen und ‐Planelementen

Mauerwerkswände müssen neben Vertikallasten als platten‐ und scheibenförmige Bauteile auch horizontale Lasten aufnehmen und weiterleiten können. Die Neufassungen der DIN 1055 bzw. der DIN 4149 führten zu einer Erhöhung der anzusetzenden Horizontallasten aus Wind und Erdbeben und damit zu einer Erhöhung der Beanspruchung der aussteifenden Bauteile auf Schub. Im nachfolgend vorgestellten Forschungsvorhaben konnten vorhandene Reserven der Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Porenbeton‐Plansteinen und ‐Planelementen durch Schubversuche an geschosshohen Mauerwerkswänden sowie durch begleitende Materialversuche, numerische Simulationen und Parameterstudien aufgezeigt werden. Durch die Versuche war es ebenfalls möglich, die vorhandene Datenbasis vor allem für Steine kleiner Festigkeiten (PP2) zu ergänzen und zu erweitern. Dadurch ist nun eine bessere statistische Anpassung der Bemessungsgleichung möglich. Für die Normung wurde ein Vorschlag erarbeitet. Sowohl im Versuch als auch in den Begleitrechnungen konnte für Wände mit vermörtelten Stoßfugen im Vergleich zu denen ohne eine Erhöhung der aufnehmbaren Horizontallasten nachgewiesen werden. Shear Loading Capacity of Aerated Autoclaved Concrete (AAC) Flat Block Masonry. Masonry walls should be able to carry and transfer horizontal loads in addition to vertical loads, due to their plate or panel form. The new versions of the DIN 1055 and DIN 4149 have led to an increasing of the assumed horizontal loads caused by wind and earthquakes, and thus to an increase in stress in the stiffening components that are designated for shear. The aim of the research project described below was to investigate the existing reserves in shear capacity of masonry made of aerated autoclaved concrete flat blocks. Therefore shear tests on masonry walls of a storey height were executed accompanied by material tests, numerical simulations and parameter studies. Furthermore it was possible to update and expand the existing data base particularly concerning blocks with lower strengths (PP2). Hence it is now possible to achieve a better statistical adjustment to the design equations. A proposal for standardization was also developed. From the investigations and the accompanying calculations, it was determined that walls with mortared butt joints have a higher horizontal load carrying capacity in comparison with those without.     

Schubtragfähigkeit von Wänden aus Kalksand‐Planelementen mit geringem Überbindemaß — Experiment und rechnerische Simulation

Der Querkraftwiderstand V_R von Mauerwerkswänden, die in ihrer Ebene durch Wind‐ oder Erdbebeneinwirkungen beansprucht werden, hängt auch vom Überbindemaß ü bzw. vom Verhältnis des Überbindemaßes zur Steinhöhe ü/h_st ab. Das nach Norm derzeit zulässige Überbindemaß von ü ≥ 0,4 h_st kann bei der Verwendung von Planelementen in der Praxis nicht immer eingehalten werden. Für diese Fälle ist in den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) für Kalksand‐Planelemente im Bereich 0,4 > ü ≥ 0,2 h_st bzw. 12,5 cm bisher ein verminderter zulässiger Rechenwert der charakteristischen Schubfestigkeit f_vk von 60 % des Wertes nach DIN 1053‐100:2007‐09 (ü ≥ 0,4 h_st ) anzuwenden. Diese, auf Ergebnissen alter Versuche mit überholten Prüfanordnungen beruhenden, hohen Tragfähigkeitseinbußen waren im Zuge der Aufnahme von Planelementen in die Bemessungsnormen für Mauerwerk mit neuem Schubbemessungskonzept zu überprüfen. Daher wurden umfangreiche experimentelle und theoretische Untersuchungen an 17,5 cm dicken, 2,50 m hohen Schubwänden aus Kalksand‐Planelementmauerwerk mit Dünnbettmörtel und unvermörtelten Stoßfugen durchgeführt. Ziel war es, den Einfluss geringer Überbindemaße ü/h_st < 0,4 auf die Schubtragfähigkeit dieser Wände, insbesondere bei statisch‐zyklischen Horizontalverformungen in Wandebene, quantitativ zu bestimmen. Als Versuchsparameter wurden die Wandauflast (σ = 0,5/1,0/1,43 N/mm²), das Überbindemaß (ü/h_st = 0,2/0,4) und die Einspannung am Wandkopf und ‐fuß variiert. Die Untersuchungen ergaben im Bereich der normativ bemessungs relevanten geringen Überbindemaße 0,2 ″ ü/h_st ″ 0,4 keine signifikanten Traglasteinbußen. Bei erweiterten theoretischen FE‐Analysen für das baupraktisch übliche Spektrum vorhandener Überbindemaße 0,2 ″ ü/h_st ″ 1,0 von Wänden mit Auflastspannungen von 0,5 N/mm² bzw. 1,0 N/mm² wurde eine Traglastminderung von maximal 12 bis 16 % berechnet. Der Abtrag der Horizontallast vom Wandkopf zum Wandfuß erfolgt über ein schräges Druckspannungsfeld. Im Überbindebereich der Elemente auftretende Spannungskonzentrationen können zu örtlich begrenzten Rissbildungen führen, ohne dass die Tragfähigkeit der Wand hierdurch beeinträchtigt wird. Diese ist erst dann erschöpft, wenn insbesondere am Wandfuß die vom gerissenen Mauerwerk übertragbaren, schrägen Druckspannungen nicht mehr aufgenommen werden können. Shear load bearing capacity of masonry walls made of calcium silicate element units with a low overlap length — Experimental and numerical simulation analysis. The shear force resistance capacity V_R of masonry walls subjected, in their plane, to loads from winds or earthquakes, amongst other things, depends on the overlap length of the units ü or on the ratio of the overlap length and the height of the unit ü/h_st . The currently permissible overlap length, according to German design standards and norms, of ü ≥ 0.4 h_st can not always be adhered to in building practice, when using element units. In such cases and according to general technical approval code (abZ) of the German Institute for Building Technology (DIBt) for calcium silicate element units within the range 0.4 > ü ≥ 0.2 h_st or 12.5 cm, a reduced permissible calculation value of the characteristic shear strength f_vk of 60 % of the value according to DIN 1053‐100:2007‐09 (ü ≥ 0.4 h_st ) has been used to date. This high loss of load bearing capacity, based on results of older experiments with ob solete test setups, was to be tested in the course of the inclusion of element units in the calculation standards for masonry walls, with a new shear calculation concept. As a result, extensive experimental and theoretical tests were carried out on 17.5 cm thick and 2.50 m high shear walls made of masonry calcium silicate element units and ungrouted butt joints. The objective was to quantatively determine the influence of low overlap length ü/h_st < 0.4 on the shear resistance of these masonry walls and in particular with static‐cyclical horizontal displacement at the wall top. The vertical load pressure (σ = 0.5/1.0/1.43 N/mm²), the overlap length (ü/h_st = 0.2/0.4) and the fixing at the top and bottom of the wall were varied and used as experimental parameters. Within the range of normative calculation with low overlap lengths 0.2 ″ ü/h_st ″ 0.4, the investigations showed no significant load bearing capacity loss. With more extensive theoretical Finite Element analyses for the normal building practice spectrum of overlap lengths 0.2 ″ ü/h_st ″ 1.0 for walls with a vertical load of 0.5 N/mm² or 1.0 N/mm², a reduction of load bearing capacity of maximum 12 % to 16 % was calculated. The transmission of the horizontal shear load from the top of the wall to the bottom of the wall takes place through a diagonal compression stress field. Cracks may occur in the overlap area of the element units as a result of stress concentration, which are limited to the overlap area and do not cause any impairment to the load bearing capacity of the wall. This capacity is only then exhausted when the trans missible, diagonal compression stress can no longer be absorbed, especially at the bottom of the wall with cracked masonry.     

Einfluss des Hellbezugswertes auf die Risssicherheit von Außenwänden aus Porenbeton

Influence of the Light Reflectance Value on the crack safety of AAC masonry The brightness of a surface affects the thermal loading of a coating on the masonry or insulation layer underneath. First of all, dark surfaces with low Light Reflectance Value (LRV) are strongly heating up under solar radiation. When applied on highly heat insulating substrates like aerated concrete, the emerging heat is insufficiently conducted away. This causes thermal stresses between coating and substrate. For this reason, manufacturers recommend a limitation of the Light Reflectance Value. However, investigations of the Xella Technologie‐ und Forschungsgesellschaft mbH show that even dark coatings with very low LRV are neither damaged by extreme climate conditions nor cause damage on the AAC load‐bearing layer. Consequently, the LRV seems to be unsuitable to serve as reference for limitation of thermal stresses. Therefore, for dark surfaces, manufacturers further recommend the consideration of the Total Solar Reflectance value (TSR). In contrast to the LRV, this value records the whole energy spectrum of the sunlight and, hence, is a pigment‐independent parameter for evaluation of the warming potential of a coating. Limit value observations concerning this parameter are subject of current investigations.