Ziegel im Hochbau: Theorie und Praxis [2., erw. Aufl.] 9783035616163, 9783035616156

Table of contents :
Vorwort früherer Auflagen
Vorwort zur 2. Auflage
Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN
Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau
1 Ziegelarchitektur
2 Baustoffe, Produkte
3 Bauphysik
4 Gebäudephysik
5 Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff
6 Mauerwerksbemessung
7 Ausführung, Verarbeitung, Details
8 Nachhaltigkeit
9 Ausführungsbeispiele
Quellennachweis
Literaturverzeichnis
Sachverzeichnis

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Birkhäuser

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Baukonstruktionen Sonderband

Herausgegeben von Anton Pech

300-0-20180815

Anton Pech Hans Gangoly Peter Holzer Peter Maydl

Ziegel im Hochbau Theorie und Praxis Zweite, erweiterte Auflage unter Mitarbeit von Franz Zach Rudi Ecklmayr Mario Kubista Norbert Prommer Andreas Jäger Gottfried Stimmeder

Birkhäuser Basel

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Dipl.-Ing. Dr. techn. Anton Pech Dipl.-Ing. Dr. techn. Peter Holzer Wien, Österreich

Architekt Dipl.-Ing. Hans Gangoly Dipl.-Ing. Dr. techn. Peter Maydl Graz, Österreich unter Mitarbeit von

Dipl.-Ing. Dr. techn. Franz Zach, Dipl.-Ing. Mario Kubista, Dipl.-Ing. Dr. techn. Andreas Jäger Wien, Österreich

Rudi Ecklmayr, Dipl.-Ing. Norbert Prommer, Dipl.-Ing. Gottfried Stimmeder Linz, Österreich

Acquisitions Editor: David Marold, Birkhäuser Verlag, Wien, Österreich Project and Production Editor: Angelika Heller, Birkhäuser Verlag, Wien, Österreich Korrektorat: Monika Paff, Langenfeld, Deutschland Layout und Satz: Dr. Pech Ziviltechniker GmbH, Wien, Österreich Reihencover: Sven Schrape, Berlin, Deutschland Druck und Bindearbeiten: BELTZ Bad Langensalza GmbH, Bad Langensalza, Deutschland Library of Congress Control Number: 2018945957 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar. Der Abdruck der zitierten ÖNORMen erfolgt mit Genehmigung des Austrian Standards Institute (ASI), Heinestraße 38, 1020 Wien. Benutzungshinweis: ASI Austrian Standards Institute, Heinestraße 38, 1020 Wien. Tel.: +43-1-21300-300, E-Mail: [email protected] Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts.

ISBN 978-3-0356-1615-6 (2. Auflage, Birkhäuser) ISBN 978-3-0356-0606-5 (1. Auflage, 2015)

ISSN 1614-1288 e-ISBN (PDF) 978-3-0356-1616-3

© 2018 Birkhäuser Verlag GmbH, Basel Postfach 44, 4009 Basel, Schweiz Ein Unternehmen der Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

98765432

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www.birkhauser.com

Vorwort früherer Auflagen zur 1. Auflage Ziegel spielen in der österreichischen Kultur seit Jahrhunderten eine wesentliche Rolle. Kein Wunder, denn der gebrannte Ton ist einer der ältesten Baustoffe der Menschheit. Ziegel prägen seit jeher große Architektur, Alltagsbauten, Dachlandschaften sowie Plätze und verleihen Städten ihre ganz besondere historische Identität. Der Ziegel ist also einer der langlebigsten Baustoffe. Er ist aber auch einer der versatilsten und zukunftsfähigsten. Mittlerweile sind Ziegel ein hochmodernes Baumaterial geworden, das jedoch seine ureigenste Charakteristik nie verloren hat, nämlich Menschen ein gesundes und lebenswertes Leben, Wohnen und Arbeiten zu ermöglichen. Dank seiner hohen Energieeffizienz hat der Naturbaustein Ziegel die Nase nach wie vor ganz weit vorne. Und bei einem Lebenszyklus von vielen Jahrzehnten bieten Gebäude in Ziegelbauweise enorme Vorteile. Das sehen nicht nur renommierte Architekten so, sondern auch Gebäudenutzer. Zahlreiche Studien zeichnen den Ziegel immer wieder als „Sympathicus“ unter den Baumaterialien aus. Blickt man um sich, so belegen unterschiedlichste Projekte die Bedeutung des Baustoffs in der Architektur. Zeugnis dafür geben architektonische Wahrzeichen wie die Wiener Ringstraße, die 2015 ihren 150-jährigen Geburtstag feiert, aber auch inspirierende und innovative Gebäude wie das Bürohaus 2226 in Lustenau. Der Ziegel für Wand, Decke und Dach stellt also seine Qualitäten immer wieder unter Beweis: die Verfügbarkeit, die Veränderbarkeit, die Dauerhaftigkeit, die optimale Feuchtigkeitsregulierung, die Schadstofffreiheit, die Speicherwirkung, die Natürlichkeit, die Individualität, die Haptik, die Atmosphäre genauso wie die vielfältigen ästhetischen, funktionalen und architektonischen Möglichkeiten. Der vorliegende, österreichweit und vermutlich im deutschsprachigen Raum einzigartige Sonderband „Ziegel im Hochbau“ der Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN trägt all dem Rechnung und fasst das notwendige technische Wissen sowie spezielle Anwendungen für die Errichtung von Ziegelbauwerken für alle interessierten Fachgruppen zusammen. Ich wünsche allen Lesern viel Freude mit dem Buch. Dr. Heimo Scheuch, Vorstandsvorsitzender der Wienerberger AG

Vorwort früherer Auflagen | V

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Vorwort zur 2. Auflage Dem Wunsch der österreichischen Ziegelindustrie, das 2015 erschienene Buch zu überarbeiten und in einer zweiten Auflage herauszugeben, sind wir gerne mit unserer Unterstützung nachgekommen. Unter Beibehaltung der bisherigen Struktur des Buches erfolgten nicht nur die notwendigen Aktualisierungen und Korrekturen, sondern wurden auch umfangreiche inhaltliche Ergänzungen vorgenommen. Und es gilt mehr denn je – Ziegelarchitektur ist lebendig und vielfältig. Betrachten wir die Anfänge – seit ungefähr sechs Jahrtausenden werden gebrannte Ziegel als Baumaterial verwendet –, so ist die Wertschätzung für ihre unzähligen Anwendungsmöglichkeiten, die konstruktiven Qualitäten und die Nachhaltigkeit bis heute ungebrochen. Darum entstand ein neues Kapitel 9 mit vielen aktuellen Beispielen von Gebäuden, welche in den letzten Jahren errichtet wurden. Der Ziegel ist zuerst einmal ein sehr praktisches und regionales Baumaterial: hinsichtlich seiner Verfügbarkeit, seiner Herstellung, seiner Handhabung, seiner Wertbeständigkeit, seines modularen Charakters und seiner bauphysikalischen Eigenschaften. Viele konkrete Berechnungsbeispiele in den Bemessungskapiteln ergänzen den praktischen Fokus dieses nach wie vor einzigartigen Buches im deutschen Sprachraum, um dem Praktiker und interessierten Nutzer zusätzliche Informationen und Sicherheit bei der Anwendung des Ziegel-Mauerwerksbaus zu geben. In diesem Sinne wünschen wir allen Lesern viel Freude mit der erweiterten zweiten Auflage. Initiative Ziegel

VI | Vorwort zur 2. Auflage

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Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN Band 1:

Bauphysik 010|1 010|2 010|3 010|4 010|5 010|6 010|7

Band 1/1:

Bauphysik — Erweiterung 1

Band 2:

Tragwerke

3. Auflage 2018 Energieeinsparung und Wärmeschutz, Energieausweis — Gesamtenergieeffizienz 011|1 Grundlagen 011|2 Heizwärmebedarf 011|3 Beleuchtungsenergiebedarf 011|4 Kühlbedarf 011|5 Heiztechnikenergiebedarf 011|6 Raumlufttechnikenergiebedarf 011|7 Befeuchtungsenergiebedarf 011|8 Kühltechnikenergiebedarf 011|9 Bilanzierung 011|10 Energieausweis und Energiekennzahlen 011|11 Tabellen 020|1 020|2 020|3 020|4 020|5 020|6 020|7 020|8

Band 3:

Band 5:

Band 6:

1. Auflage 2006 Grundlagen Gemauerte Wände Homogene Wände Pfeiler und Stützen Holzwände Trennwände

Decken 050.1 050.2 050.3 050.4 050.5 050.6

1. Auflage 2006 Grundlagen Massivdecken Holzdecken Verbunddecken Balkone und Loggien Unterdecken

Keller 060.1 060.2 060.3 060.4 060.5

1. Auflage 2006

Baugrund Erddruck Flachgründungen Tiefgründungen

Wände 040.1 040.2 040.3 040.4 040.5 040.6

2. Auflage 2018

Grundlagen Einwirkungen Sicherheit Linientragwerke Flächentragwerke Raumtragwerke Bauwerke Tabellen

Gründungen 030.1 030.2 030.3 030.4

Band 4:

2. Auflage 2018

Grundlagen Winterlicher Wärmeschutz Tauwasserschutz Sommerlicher Wärmeschutz Schallschutz Brandschutz Tabellen

1. Auflage 2006 Funktion und Anforderung Konstruktionselemente Feuchtigkeitsschutz Detailausbildungen Schutzräume

Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN | VII

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Band 7:

Dachstühle 070|1 070|2 070|3 070|4 070|5

Band 8:

Steildach 080|1 080|2 080|3 080|4 080|5 080|6

Band 9:

Band 10:

Band 11:

Band 12:

Band 13:

1. Auflage 2014 Grundlagen und Anforderungen Putzfassaden Wärmedämmverbundsysteme Leichte Wandbekleidung Massive Wandbekleidungen Selbsttragende Fassaden Glasfassaden

Fußböden 140|1 140|2 140|3 140|4 140|5

Grundlagen Konstruktionen und Materialien Bodenbeläge Fußbodenaufbauten und Details Sportböden

VIII | Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN

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1. Auflage 2007

Grundlagen Funktionen und Anforderungen Materialien Beschläge und Zusatzbauteile Türkonstruktionen Torkonstruktionen

Fassaden 130.1 130.2 130.3 130.4 130.5 130.6 130.7

Band 14:

1. Auflage 2005 Grundlagen Typenentwicklung Funktionen und Anforderungen Verglasungs- und Beschlagstechnik Baukörperanschlüsse

Türen und Tore 120.1 120.2 120.3 120.4 120.5 120.6

1. Auflage 2005

Grundlagen Entwurfskriterien Barrierefreie Erschließungen Konstruktionsformen Aufzüge

Fenster 110.1 110.2 110.3 110.4 110.5

1. Auflage 2011

Grundlagen Konstruktionsschichten und Materialien Nicht belüftete Dächer Zweischaliges Dach Genutzte Dachflächen Dachentwässerung

Treppen/Stiegen 100.1 100.2 100.3 100.4 100.5

1. Auflage 2015

Grundlagen Dachdeckungen und Materialien Ungedämmte Dachflächen Gedämmte Dachflächen Metalldeckungen Dachentwässerung

Flachdach 090.1 090.2 090.3 090.4 090.5 090.6

2. Auflage 2017

Dachformen und Holztechnologie Beanspruchungen und Bemessung Verbindungsmittel Dachstuhlarten Sonderformen

1. Auflage 2016

Band 15:

Heizung und Kühlung 150.1 150.2 150.3 150.4 150.5 150.6 150.7

Band 16:

Lüftung und Sanitär 160.1 160.2 160.3 160.4 160.5 160.6 160.7 160.8

Band 17:

3. Auflage 2018 Problematik Verkehr Planungsprozess Gesetzliche Rahmenbedingungen Entwurfsgrundlagen Garage Entwurf Bauwerk Mechanische Parksysteme Oberflächengestaltung Technische Ausrüstung Benützung und Betrieb Ausführungsbeispiele Entwurfsschablonen PKW

Ziegel im Hochbau 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sonderband:

1. Auflage 2007

Grundlagen der Elektrotechnik Erdungs- und Blitzschutzanlagen Stromversorgung Schalter, Steckgeräte, Leuchten, Lampen Messwertgeber und Stellgeräte Mess-, Steuer- und Regelanlagen Kommunikationsanlagen Planung Elektro- und Regelanlagen

Garagen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Sonderband:

1. Auflage 2006

Grundlagen der Lüftungs- und Klimatechnik Lüftungs- und Klimaanlagen Wärmerückgewinnung Planung von Lüftungs- und Klimaanlagen Begriffsbestimmungen zur Sanitärtechnik Wasserversorgung Entwässerung Planung von Sanitäranlagen

Elektro- und Regeltechnik 170.1 170.2 170.3 170.4 170.5 170.6 170.7 170.8

Sonderband:

1. Auflage 2005

Grundlagen Wärmeversorgungsanlagen Abgasanlagen Kälteversorgungsanlagen Wärme- und Kälteverteilung Planung von Heizungs- und Kühlungssystemen Nachhaltigkeit

2. Auflage 2018

Ziegelarchitektur Baustoffe, Produkte Bauphysik Gebäudephysik Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff Mauerwerksbemessung Ausführung, Verarbeitung, Details Nachhaltigkeit Ausführungsbeispiele

Holz im Hochbau 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1. Auflage 2016

Holzarchitektur Holztechnologie – Baustoffe und Produkte Bauphysik Gebäudephysik Konstruktionen des Holzbaus Bemessung von Holzbauten Bauteile, Aufbauten und Details Ausführung und Vorfertigung Verarbeitung und Qualitätssicherung Ausschreibung Nachhaltigkeit

Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN | IX

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Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau 1  Ziegelarchitektur ......................................................................................................................... 1  1|1  Katz und Maus ................................................................................................................................ 1  1|2  Die Anfänge..................................................................................................................................... 2  1|3  Mittelalter und Neuzeit ............................................................................................................... 3  1|4  Ziegelarchitektur des 20. und 21. Jahrhunderts ................................................................... 4  1|5  Ziegel in der zeitgenössischen Architektur ............................................................................ 7  1|6  Außereuropäische Ziegelarchitektur ...................................................................................... 11  1|7  Zeitlos Ziegel ................................................................................................................................. 13  2  Baustoffe, Produkte ................................................................................................................. 15  2|1  Mauerziegel ................................................................................................................................... 15  2|1|1  Anforderungen an Mauerziegel ............................................................................... 15  2|1|1|1  2|1|1|2  2|1|1|3 

Maßeigenschaften.................................................................................................. 16  Physikalische Eigenschaften ............................................................................... 18  Sonstige Eigenschaften ........................................................................................ 20 

2|1|2|1  2|1|2|2  2|1|2|3  2|1|2|4 

Vollmauerziegel ....................................................................................................... 20  Hochlochziegel, Planziegel .................................................................................. 21  Zusammengesetzte Mauerziegel – Füllziegel ................................................ 24  Langlochziegel ......................................................................................................... 25 

2|1|3|1  2|1|3|2  2|1|3|3  2|1|3|4 

Eckziegel .................................................................................................................... 25  Erkerziegel................................................................................................................. 26  Anschlagziegel, Leibungsziegel .......................................................................... 26  Rostziegel .................................................................................................................. 26 

2|1|4|1  2|1|4|2 

Klinker ........................................................................................................................ 27  Sichtziegel ................................................................................................................. 28 

2|1|2  Mauerziegel für geschütztes Mauerwerk (P-Ziegel) .......................................... 20 

2|1|3  Ergänzungsziegel .......................................................................................................... 25 

2|1|4  Mauerziegel für ungeschütztes Mauerwerk (U-Ziegel)..................................... 27  2|2 

2|3  2|4  2|5 

2|6 

2|7 

Mauermörtel ................................................................................................................................. 28  2|2|1  Ausgangsstoffe und Herstellung.............................................................................. 28  2|2|2  Mauermörtelarten nach Herstellungskonzept ..................................................... 29  2|2|3  Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung ................................................... 30  2|2|4  Mörtelarten nach Verwendungszweck ................................................................... 30  Mauerkleber .................................................................................................................................. 31  2|3|1  Feuchtigkeitshärtender Einkomponenten-PUR-Klebstoff (1K-PUR-K) ........ 31  2|3|2  Zweikomponenten-PUR-Klebstoff (2K-PUR-K)................................................... 32  Ziegelfertigteile ............................................................................................................................ 32  2|4|1  Anforderungen an Ziegelfertigteile ........................................................................ 32  2|4|2  Ziegelfertigteilarten..................................................................................................... 33  Putzmörtel ..................................................................................................................................... 33  2|5|1  Ausgangsstoffe und Herstellung.............................................................................. 33  2|5|2  Anforderungen an Putzmörtel ................................................................................. 33  2|5|3  Mörtelarten nach Herstellungskonzept ................................................................. 34  2|5|4  Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung ................................................... 34  2|5|5  Mörtelarten nach Verwendungszweck ................................................................... 35  Wärmedämmverbundsysteme .................................................................................................. 36  2|6|1  Ausgangsstoffe und Herstellung.............................................................................. 36  2|6|2  Anforderungen .............................................................................................................. 36  2|6|3  Arten von Wärmedämmverbundsystemen............................................................ 37  Ergänzungsbauteile für Mauerwerk ....................................................................................... 37  2|7|1  Maueranker .................................................................................................................... 37  2|7|2  Zugbänder....................................................................................................................... 40  2|7|3  Balkenauflager .............................................................................................................. 40 

X | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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2|8 

2|7|4  Konsolen.......................................................................................................................... 41  2|7|5  Stürze ............................................................................................................................... 42  2|7|6  Rollladenkästen ............................................................................................................. 43  2|7|7  Lagerfugenbewehrung ................................................................................................ 44  Ziegeldecken ................................................................................................................................. 45  2|8|1  Deckensysteme .............................................................................................................. 45  2|8|1|1  2|8|1|2  2|8|1|3  2|8|1|4 

2|9  2|10 

2|11 

2|12 

Ziegel-Rippendecke ............................................................................................... 45  Ziegel-Balkendecke ................................................................................................ 46  Ziegel-Plattendecke ............................................................................................... 46  Ziegel-Massivdach .................................................................................................. 46 

2|8|2  Deckenträger ................................................................................................................. 46  2|8|3  Keramische Zwischenbauteile, Einhängeziegel, Deckenziegel ........................ 47  Ziegelkamin ................................................................................................................................... 47  Dachziegel ...................................................................................................................................... 48  2|10|1  Biberschwanzziegel und Taschenziegel.................................................................. 48  2|10|2  Hohlpfannen und Hohlziegel .................................................................................... 49  2|10|3  Falzziegel......................................................................................................................... 49  Ziegel-Fassadenplatten .............................................................................................................. 50  2|11|1  Anforderungen an Fassadenplatten........................................................................ 50  2|11|2  Fassadenplattentypen ................................................................................................. 50  2|11|3  Unterkonstruktion ........................................................................................................ 51  Ziegelboden ................................................................................................................................... 51 

3  Bauphysik ................................................................................................................................... 61  3|1  Wärme ............................................................................................................................................. 61  3|1|1  Wärmeleitfähigkeit ...................................................................................................... 61  3|1|1|1  3|1|1|2  3|1|1|3 

Wärmeleitfähigkeit des Ziegelmaterials.......................................................... 63  Wärmeleitfähigkeit der Ziegel — Hochlochziegel ........................................ 63  Wärmeleitfähigkeit des Ziegelmauerwerks .................................................... 63 

3|1|2|1  3|1|2|2 

Wärmedurchgangskoeffizient einschaliger Ziegel-Außenwände ........... 65  Wärmedurchgangskoeffizient von Ziegel-Außenwänden mit Zusatzdämmung ..................................................................................................... 65  Wärmedurchgangskoeffizient von zweischaligen ZiegelAußenwänden .......................................................................................................... 65 

3|1|2  Wärmedurchgangskoeffizient und Wärmeschutz .............................................. 64 

3|1|2|3 

3|1|3  Wärmekapazität und Wärmespeicherung ............................................................. 66  3|1|3|1  3|1|3|2  3|1|3|3 

Spezifische Wärmekapazität ............................................................................... 66  Periodische Eindringtiefe ..................................................................................... 67  Flächenbezogene wirksame Wärmekapazität ............................................... 67 

3|1|4|1  3|1|4|2 

Thermografie ............................................................................................................ 68  Wärmestromdichtemessung ............................................................................... 69 

3|2|3|1  3|2|3|2  3|2|3|3 

Feuchtetransport durch Konvektion ................................................................ 72  Feuchtetransport durch Flüssigwassertransport .......................................... 72  Feuchtetransport durch Wasserdampfdiffusion .......................................... 72 

3|2|4|1  3|2|4|2 

Diffusionswiderstand............................................................................................. 75  Baustofffeuchtigkeit ............................................................................................. 76 

3|1|4  Thermische Prüfverfahren ......................................................................................... 68  3|2 

Feuchte ........................................................................................................................................... 69  3|2|1  Thermisch-hygrische Randbedingungen ............................................................... 70  3|2|2  Feuchtespeicherung ..................................................................................................... 71  3|2|3  Feuchtetransport und Feuchteschutz..................................................................... 72 

3|2|4  Feuchtetechnische Prüfverfahren und Nachweise ............................................. 75  3|3 

Schall ............................................................................................................................................... 77  3|3|1  Physikalische Grundlagen .......................................................................................... 78  3|3|2  Kenngrößen .................................................................................................................... 79  3|3|3  Anforderungen .............................................................................................................. 84  3|3|4  Berechnung und Nachweisführung ........................................................................ 86 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | XI

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3|3|4|1  3|3|4|2  3|3|4|3  3|3|4|4  3|3|4|5  3|3|4|6 

Außenwände aus einschaligem Ziegelmauerwerk ....................................... 86  Außenwände aus Ziegelmauerwerk mit Zusatzdämmung ........................ 88  Außenwände aus zweischaligem Ziegelmauerwerk .................................... 88  Trennwände aus Ziegelmauerwerk ................................................................... 89  Vorsatzschalen vor Ziegelmauerwerk .............................................................. 89  Ziegeldecken............................................................................................................. 90 

3|3|5|1  3|3|5|2  3|3|5|3 

Bewertetes Schalldämm-Maß ............................................................................ 92  Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz ..................................................... 92  Bewerteter Standard-Trittschallpegel ............................................................. 92 

3|3|5  Schalltechnische Prüfverfahren und Nachweise ................................................. 92 

3|4 

Brandschutz................................................................................................................................... 92  3|4|1  Brandtechnische Eigenschaften der Baustoffe.................................................... 93  3|4|2  Brandwiderstand der Bauteile .................................................................................. 95 

4  Gebäudephysik .......................................................................................................................... 97  4|1  Thermischer Komfort .................................................................................................................. 97  4|1|1  Mechanismen der menschlichen Wärmeabgabe ................................................. 97  4|1|2  Definition thermischer Komfortmodelle ............................................................... 98  4|1|3  Einflussgrößen des thermischen Komforts ........................................................... 99  4|1|4  Anforderungen an den thermischen Komfort ..................................................... 99  4|1|5  Berechnung und Nachweis des thermischen Komforts ................................. 100  4|2  Vermeidung sommerlicher Überwärmung ........................................................................ 100  4|2|1  Definition thermischer Sommertauglichkeit ..................................................... 101  4|2|2  Ermittlung des Tagesverlaufes der Empfindungstemperatur ....................... 101  4|2|3  Vereinfachtes Nachweisverfahren der ÖNORM B 8110-3 ............................ 103  4|3  Wärmebrücken .......................................................................................................................... 105  4|3|1  Berechnung des Wärmestroms durch Wärmebrücken ................................... 106  4|3|2  Beurteilung des Kondensationsrisikos an Wärmebrücken ............................ 107  4|3|3  Wärmebrückenkatalog ............................................................................................. 108  4|4  Luftdichtheit .............................................................................................................................. 109  4|4|1  Anforderungen an die Luft- und Winddichtheit ............................................. 109  4|4|2  Maßnahmen zur Sicherstellung der Luft- und Winddichtheit .................... 109  4|4|3  Prüfverfahren zur Bestimmung der Luftdichtheit ........................................... 110  4|4|4  Bauanschlussfugen Fenster und Türen................................................................ 111  4|5  Energieeffizienz ......................................................................................................................... 112  4|6  Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen........................................ 113  4|6|1  Definition von 2 Gebäudebeispielen.................................................................... 113  4|6|1|1  4|6|1|2  4|6|1|3  4|6|1|4 

Geometrie................................................................................................................113  Technische Gebäudeausrüstung ......................................................................114  Bauphysik der Hüllbauteile ...............................................................................114  Nutzung und Klimastandort .............................................................................116 

4|6|2|1  4|6|2|2 

Einfamilienhaus .....................................................................................................116  Mehrfamilienhaus ................................................................................................119 

4|6|2  Vermeidung sommerlicher Überwärmung – Ergebnisse ................................ 116  4|6|3  Wärmebrückenoptimierung – Ergebnisse .......................................................... 121  4|6|4  Energiebedarf – Ergebnisse .................................................................................... 128  5  Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff ................................................................................... 129   5|1  Beanspruchungen und Tragmodelle.................................................................................... 129  5|1|1  Druckbeanspruchung ............................................................................................... 130  5|1|2  5|1|3  5|1|4  5|1|5  5|1|6 

5|1|1|1 

Historische Bemessungsformeln Druckfestigkeit .......................................131 

5|1|6|1 

Scheibenschub .......................................................................................................137 

Druckbeanspruchungen auf Teilflächen ............................................................. 133  Scherbeanspruchung ................................................................................................ 134  Biegebeanspruchung ................................................................................................ 135  Zugbeanspruchung ................................................................................................... 136  Kombinierte Beanspruchungen ............................................................................. 136 

XII | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

300-0-20180815

5|2 

5|3 

5|1|6|2 

Plattenschub und Plattenbiegung ..................................................................140 

5|2|2|1  5|2|2|2  5|2|2|3 

Wand-Decken-Knoten ........................................................................................143  Die vertikal lastabtragende Wand...................................................................145  Horizontalkraftweiterleitung Decken auf Wand........................................146 

5|3|5|1  5|3|5|2  5|3|5|3  5|3|5|4 

Feuchte und Temperatur ....................................................................................153  Arbeitslinien der Komponenten – Ziegel und Mörtel...............................154  Mauerwerk – Arbeitslinien unter Druckbeanspruchung .........................155  Mauerwerk – Arbeitslinie unter Horizontalbeanspruchung...................156 

5|3|7|1  5|3|7|2 

Verfüllziegel mit Beton .......................................................................................161  Planziegel mit Wärmedämmfüllung ..............................................................163 

5|4|1|1  5|4|1|2 

Mauerstein ..............................................................................................................166  Mörtel .......................................................................................................................167 

5|4|2|1  5|4|2|2  5|4|2|3  5|4|2|4  5|4|2|5  5|4|2|6  5|4|2|7 

Druckversuche .......................................................................................................169  Schub-/Scherversuche ........................................................................................170  Biegezugprüfungen .............................................................................................171  Zugversuche Mauerwerk ....................................................................................173  Einbruchhemmung ...............................................................................................173  Absturzsicherungen .............................................................................................174  Beschusshemmung ...............................................................................................175 

5|4|3|1  5|4|3|2  5|4|3|3 

Dynamische In-situ-Untersuchungen............................................................176  Shaker .......................................................................................................................176  Pseudodynamische Versuche ............................................................................177 

5|4|4|1  5|4|4|2 

Mauerwerksdruckfestigkeit ...............................................................................179  Komponentenfestigkeiten .................................................................................181 

Mauerwerk als Teil der Gesamtstruktur ............................................................................. 142  5|2|1  Spannungsverteilungen im Mauerwerk .............................................................. 142  5|2|2  Zusammenwirken Wand und Decke..................................................................... 143 

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände ................................................ 147  5|3|1  Unter Normalkraftbeanspruchung – f .............................................................. 147  5|3|2  Unter Schubbeanspruchung – f ........................................................................ 150  5|3|3  Unter Biegebeanspruchung – f , f ............................................................. 152  5|3|4  Unter Zugbeanspruchung ....................................................................................... 152  5|3|5  Verformungseigenschaften .................................................................................... 153 

5|3|6  Geklebtes Mauerwerk ............................................................................................... 158  5|3|7  Füllziegel ...................................................................................................................... 160 

5|4 

5|3|8  Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk ............................................................ 165  Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen................................................................... 166  5|4|1  Baustoffprüfungen ................................................................................................... 166  5|4|2  Bauteilprüfungen ...................................................................................................... 168 

5|4|3  Bauwerksversuche – Großversuche...................................................................... 176 

5|4|4  Untersuchungen Bestandsmauerwerk – Güteprüfung ................................... 178 

6  Mauerwerksbemessung ......................................................................................................... 185   6|1  Beanspruchungen und Tragmodelle.................................................................................... 187  6|1|1  Anwendungsbereiche EC6 und EC8 ..................................................................... 187  6|1|2  Gebäudeklassen OIB.................................................................................................. 187  6|1|3  ÖNORM EN 1990 – CC-Klassen ............................................................................. 188  6|1|4  ÖNORM EN 1990 – Überwachungsmaßnahmen .............................................. 190 

6|2 

6|3 

6|1|4|1  6|1|4|2  6|1|4|3 

Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL) ...................................190  Überwachungsmaßnahmen bei der Herstellung (IL) ................................190  Veränderung der Teilsicherheitsbeiwerte .....................................................191 

Sicherheitskonzepte ................................................................................................................. 191  6|2|1  Handwerkliche Regeln ............................................................................................. 191  6|2|2  Deterministisches Sicherheitskonzept ................................................................. 191  6|2|3  Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept ......................................................... 192  6|2|4  Probabilistisches Sicherheitskonzept ................................................................... 192  Einwirkungen ............................................................................................................................. 192  6|3|1  Eigengewichtslasten ................................................................................................. 193 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | XIII

300-0-20180815

6|3|2  6|3|3  6|3|4  6|3|5  6|3|6 

6|4 

6|5 

Nutzlasten.................................................................................................................... 195  Windkräfte................................................................................................................... 196  Schneelasten ............................................................................................................... 197  Erddruck ....................................................................................................................... 198  Erdbeben ...................................................................................................................... 199  6|3|6|1  6|3|6|2  6|3|6|3 

Grundlagen der Nachweisverfahren ..............................................................200  Quasistatische Erdbebenersatzkräfte .............................................................203  Erdbebenbeanspruchung nach nichtlinearen Methoden ........................205 

6|4|3|1  6|4|3|2  6|4|3|3 

Ständige oder vorübergehende Bemessungssituationen (Grundkombinationen) .......................................................................................209  Außergewöhnliche Bemessungssituationen ................................................210  Bemessungssituationen bei Erdbebeneinwirkungen.................................210 

6|5|5|1  6|5|5|2 

Roste .........................................................................................................................212  Deckenauflager von Hohldielen ......................................................................213 

6|5|6|1  6|5|6|2  6|5|6|3 

Durchbrüche...........................................................................................................215  Vertikale Schlitze und Aussparungen ............................................................215  Horizontale und schräge Schlitze ...................................................................216 

6|5|7|1  6|5|7|2 

Zweischalige Wände mit Luftschicht .............................................................217  Zweischalige Wände ohne Luftschicht ..........................................................217 

6|6|3|1  6|6|3|2 

Berechnung eines Rahmenknotens ................................................................220  Ausmitte der Bemessungslast bei nur teilweiser Deckenauflagerung 222 

6|7|1|1  6|7|1|2  6|7|1|3  6|7|1|4  6|7|1|5  6|7|1|6 

Effektive Wanddicke ............................................................................................224  Wirksame Deckenspannweite ...........................................................................225  Knicklänge...............................................................................................................225  Bedingungen für aussteifende Bauteile ........................................................227  Schlankheit von Mauerwerkswänden ............................................................228  Auf Stürze entfallende Lastanteile .................................................................228 

6|7|2|1  6|7|2|2  6|7|2|3 

Konstruktive Regeln – ÖNORM B 1996-3 ....................................................229  Vereinfachter Nachweis – ÖNORM EN 1996-3 ..........................................230  Vereinfachte Berechnungsmethode – ÖNORM EN 1996-3 ....................231

6|3|7  Außergewöhnliche Einwirkungen......................................................................... 206  6|3|8  Temperatureinwirkungen ........................................................................................ 206  6|3|9  Horizontalkräfte auf Zwischenwände und Absturzsicherungen ................. 207  6|3|10  Einwirkungen während der Bauausführung...................................................... 207  Einwirkungskombinationen — Bemessungswerte ........................................................... 208  6|4|1  Teilsicherheitsbeiwerte Widerstand ..................................................................... 208  6|4|2  Teilsicherheitsbeiwerte Einwirkung ...................................................................... 209  6|4|3  Einwirkungskombinationen .................................................................................... 209 

Konstruktionsbedingte Vorgaben ........................................................................................ 210  6|5|1  Mindestwanddicken .................................................................................................. 210  6|5|2  Mindestwandfläche, Pfeiler .................................................................................... 210  6|5|3  Mauerwerksverband ................................................................................................. 211  6|5|4  Mörtelfugen ................................................................................................................ 212  6|5|5  Anschluss von Wänden an Decken und Dächern ............................................. 212  6|5|6  Durchbrüche, Aussparungen und Schlitze in tragenden Wänden .............. 214 

6|5|7  Zweischalige Wände ................................................................................................. 216 

6|6 

6|7 

6|5|8  Konstruktionsbedingte Anforderungen bei seismischen Einwirkungen.... 217  Ermittlung der Schnittkräfte ................................................................................................. 218  6|6|1  Imperfektionen........................................................................................................... 219  6|6|2  Theorie II. Ordnung ................................................................................................... 219  6|6|3  Vereinfachtes Verfahren zur Berechnung der Lastausmitte bei Wänden – ÖNORM EN 1996-1-1 .............................................................................................. 219  6|6|4  Berechnung der Ausmitte eines Stabilisierungskerns – ÖNORM EN 1996-1-1 ............................................................................................................... 223  Bemessung in vertikaler Richtung ....................................................................................... 223  6|7|1  Tragmodelle ................................................................................................................. 224 

6|7|2  Nachweisformate nach EUROCODE 6.................................................................. 229 

XIV | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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6|7|2|4  6|7|2|5 

Nachweis unbewehrter Mauerwerkswände unter vorwiegend vertikaler Belastung – ÖNORM EN 1996-1-1 .............................................233  Berechnungsbeispiele bei vertikaler Beanspruchung ...............................235 

6|7|3|1  6|7|3|2  6|7|3|3 

Vereinfachte Berechnungsmethode nach ÖNORM EN 1996-3 .............239  Nachweise nach ÖNORM EN 1996-1-1 ........................................................240  Berechnungsbeispiele Teilflächenpressung ..................................................241 

6|7|4|1  6|7|4|2  6|7|4|3 

Vereinfachter Nachweis für Kellerwände ÖNORM EN 1996-3..............243  Kellerwand nach genauem Nachweisverfahren nach ÖNORM EN 1996-1-1 .........................................................................................244  Berechnungsbeispiel Kelleraußenwand .........................................................246 

6|8|1|1  6|8|1|2  6|8|1|3  6|8|1|4  6|8|1|5  6|8|1|6 

Schubbeanspruchte Aussteifungswände ......................................................247  Querbelastete Mauerwerkswände ...................................................................249  Kraftangriffszentrum, Steifigkeitszentrum ..................................................251  Regelmäßigkeit und Torsion .............................................................................253  Horizontalkräfte auf Aussteifungselemente – schubsteife Decken .....255  Horizontalkräfte auf Aussteifungselemente – schubweiche Decken ..258 

6|8|2|1  6|8|2|2  6|8|2|3  6|8|2|4  6|8|2|5  6|8|2|6  6|8|2|7 

Konstruktive Regeln Gesamtstabilität – ÖNORM B 1996-3 ...................259  Konstruktive Regeln Erdbeben – ÖNORM B 1998-1 ................................260  Horizontaler Bemessungswiderstand – ÖNORM EN 1996-3 ..................261  Horizontaler Bemessungswiderstand – ÖNORM EN 1996-1-1 .............262  Quasistatischer Nachweis Erdbeben – ÖNORM EN 1998-1....................262  Pushover-Verfahren Erdbeben – ÖNORM EN 1998-1 ..............................266  Berechnungsbeispiele bei horizontaler Beanspruchung..........................271 

6|10|2|1  6|10|2|2  6|10|2|3 

Bemessungsmodell – Rechenverfahren.........................................................285  Tabellenverfahren .................................................................................................287  Berechnungsbeispiele Brandbemessung .......................................................290 

6|7|3  Teilflächenpressungen.............................................................................................. 239 

6|7|4  Kellerwände................................................................................................................. 241 

6|8 

Bemessung in horizontaler Richtung.................................................................................. 247  6|8|1  Trag- und Bauwerksmodelle .................................................................................. 247 

6|8|2  Nachweisformate nach EUROCODE ..................................................................... 258 

6|9 

6|10 

6|11 

6|12  6|13 

Nichttragende Wände ............................................................................................................. 277  6|9|1  Vereinfachte Berechnungsmethode für begrenzt horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 ...................................... 277  6|9|2  Vereinfachte Berechnungsmethode für gleichmäßig horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 ...................................... 279  6|9|3  Berechnungsbeispiele nichttragende Wände .................................................... 280  Bemessung Brand ..................................................................................................................... 282  6|10|1  Einwirkungen Brand ................................................................................................. 283  6|10|2  Widerstände nach ÖNORM B 1996-1-2 ............................................................. 284 

Sonderfälle der Bemessung für Bauteile aus Ziegel ....................................................... 291  6|11|1  Bemessung Ziegelfertigteile ................................................................................... 291  6|11|2  Bemessung Füllziegel ............................................................................................... 292  6|11|3  Bemessung Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung ................... 292  6|11|4  Bemessung von Mauerwerk mit Mauerkleber .................................................. 293  6|11|5  Bemessung Lehmziegel ............................................................................................ 293  Ziegeldecken .............................................................................................................................. 294  Stürze und Überlagen ............................................................................................................. 295 

7  Ausführung, Verarbeitung, Details ...................................................................................... 297   7|1  Anforderungen .......................................................................................................................... 297  7|1|1  Grundlegende Anforderungen............................................................................... 297  7|1|2  Umweltbedingungen und Baustoffwahl ............................................................ 298  7|1|3  Ausführung von Mauerwerkskonstruktionen ................................................... 301 

7|2 

7|1|3|1  7|1|3|2  7|1|3|3 

Dehnungsfugen .....................................................................................................302  Zulässige Abweichungen ....................................................................................302  Überwachungsmaßnahmen der Bauausführung (IL) ................................303 

Wandsysteme ............................................................................................................................. 306 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | XV

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7|2|1  Begriffe und Definitionen von Wandsystemen ................................................ 306  7|2|2  Einschalige (monolithische) Ziegelwand mit Putz ........................................... 307  7|2|2|1  7|2|2|2  7|2|2|3 

Monolithische Außenwand mit Putzfassade ...............................................307  Tragende Ziegel-Innenwände ...........................................................................309  Nichttragende Ziegel-Innenwände .................................................................310 

7|2|4|1  7|2|4|2 

Ziegel-Zweischalenwand mit Luftschicht und Wärmedämmung .........313  Ziegel-Zweischalenwand mit Kerndämmung..............................................314 

7|3|1|1  7|3|1|2 

Regeln für die Vermauerung.............................................................................316  Verarbeitung von Mauermörtel .......................................................................319 

7|3|7|1  7|3|7|2  7|3|7|3  7|3|7|4  7|3|7|5 

Deckenauflager, Roste ........................................................................................330  Deckenanschluss von nichttragenden Wänden ..........................................331  Bodenanschluss von nichttragenden Wänden............................................332  Wandanschluss von nichttragenden Wänden.............................................332  Einbindung von tragenden Wänden ..............................................................333 

7|3|9|1  7|3|9|2  7|3|9|3 

Kunststoffdübel.....................................................................................................335  Kunststoff-Rahmendübel ..................................................................................335  Injektionsdübel ......................................................................................................336 

7|4|1|1  7|4|1|2 

Untergrundprüfung .............................................................................................339  Untergrundvorbereitungen ...............................................................................340 

7|2|3  Ziegelwand mit Wärmdämmverbundsystem ..................................................... 311  7|2|4  Ziegel-Zweischalenwand – mehrschalige Ziegelwand ................................... 312 

7|3 

7|2|5  Ziegelmauerwerk mit vorgehängter hinterlüfteter Ziegelfassade .............. 315  Verarbeitung von Ziegelmauerwerk .................................................................................... 316  7|3|1  Konventionelles Mauerwerk ................................................................................... 316  7|3|2  7|3|3  7|3|4  7|3|5  7|3|6  7|3|7 

Planziegelmauerwerk ............................................................................................... 321  Zweischalenmauerwerk ........................................................................................... 323  Vorgehängte hinterlüftete Ziegelfassaden ........................................................ 325  Ziegelfertigteile .......................................................................................................... 327  Stürze und Überlagen .............................................................................................. 328  Anschlüsse ................................................................................................................... 330 

7|3|8  Einbindung von tragenden Wänden in Stumpfstoßtechnik ......................... 334  7|3|9  Befestigungstechnik – Dübelsysteme .................................................................. 335 

7|4 

7|5 

7|6  7|7 

Verarbeitung Putzsysteme ..................................................................................................... 337  7|4|1  Mauerwerk als Putzgrund ....................................................................................... 337  7|4|2  Luftdichtheit bei Ziegelmauerwerk ...................................................................... 342  Deckensysteme — Ziegeldecken ........................................................................................... 343  7|5|1  Montage und technische Ausführung ................................................................ 343  7|5|2  Abtragung höhere Lasten ....................................................................................... 346  7|5|3  Verlegeplan.................................................................................................................. 346  Ziegeldach ................................................................................................................................... 347  Ziegelboden ................................................................................................................................ 350  7|7|1  Ungebundene Bauweise – Splittbettverlegung ................................................ 350  7|7|2  Gebundene Bauweise – Mörtelbettverlegung .................................................. 352 

8  Nachhaltigkeit ......................................................................................................................... 361   8|1  Einführung .................................................................................................................................. 361  8|1|1  Was bedeutet nachhaltiges Bauen? ..................................................................... 363  8|1|2  Das Drei-Säulen-Modell .......................................................................................... 363  8|1|3  Der Lebenszyklusgedanke........................................................................................ 364  8|2  Die ökologische Dimension der Nachhaltigkeit ............................................................... 366  8|2|1  Grundsätze der Bewertung ..................................................................................... 367  8|2|2  Abbildung von Umweltwirkungen mittels Indikatoren.................................. 369 

8|3 

8|2|2|1  8|2|2|2  8|2|2|3 

Inputorientierte Indikatoren .............................................................................369  Outputorientierte Indikatoren .........................................................................370  Sonstige Umweltwirkungen ..............................................................................372 

Die ökonomische Dimension: Lebenszykluskosten und Wertstabilität ..................... 374  8|3|1  Lebenszykluskosten ................................................................................................... 374 

XVI | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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8|4  8|5 

8|3|2  Wertstabilität und Wertentwicklung................................................................... 377  Soziokulturelle Nachhaltigkeit ............................................................................................. 378  Rahmenbedingungen für nachhaltiges Bauen ................................................................ 380  8|5|1  Politische und rechtliche Rahmenbedingungen .............................................. 380  8|5|1|1  8|5|1|2 

Rahmenbedingungen auf europäischer Ebene ...........................................380  Rahmenbedingungen auf nationaler Ebene ................................................383 

8|5|2|1 

Normenreihe EN 15643-1 bis EN 15643-4 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der Nachhaltigkeit von Gebäuden (2010– 2012).........................................................................................................................384  ÖNORM EN 15804:2012: Nachhaltigkeit von Bauwerken — Umweltproduktdeklarationen — Grundregeln für die Produktkategorie Bauprodukte .......................................................................................385  CEN/TR 15941:2010 Nachhaltigkeit von Bauwerken — Umweltproduktdeklarationen — Methoden für Auswahl und Verwendung von generischen Daten .............................................................387  ÖNORM EN 15942:2011: Nachhaltigkeit von Bauwerken — Umweltproduktdeklarationen — Kommunikationsformate zwischen Unternehmen .........................................................................................................387  ÖNORM EN 15978:2012: Nachhaltigkeit von Bauwerken — Bestimmung der Umweltleistung von Gebäuden — Berechnungsmethode .........................................................................................388  ÖNORM EN 1990:2003: Eurocode. Grundlagen der Tragwerksplanung ....................................................................................................................388 

8|5|2  Europäische Normung zum nachhaltigen Bauen ............................................ 384 

8|5|2|2  8|5|2|3  8|5|2|4  8|5|2|5  8|5|2|6 

8|6 

Nachhaltigkeitsbewertung von Bauprodukten und Gebäuden................................... 388  8|6|1  Bewertung des Umweltverhaltens (ökologische Nachhaltigkeit) ............... 389  8|6|1|1  8|6|1|2  8|6|1|3  8|6|1|4 

8|7 

8|8 

Offenlegung des Umweltverhaltens von Bauprodukten mittels EPDs (Umweltproduktdeklarationen, Environmental Product Declarations) ..........................................................................................................389  Struktur der Bewertung .....................................................................................392  Beispiel einer vereinfachten vergleichenden Bewertung von Außenwänden mit unterschiedlichem Aufbau ...........................................392  Vergleich der Umweltwirkungen eines Einfamilienhauses in unterschiedlichen Bauweisen und Haustechnikkonzepten (HdZProjekt 51/2014, Kurztitel Innovative Gebäudekonzepte)......................395 

8|6|2  Bewertung der ökonomischen Qualität .............................................................. 396  Gebäudezertifizierung ............................................................................................................. 396  8|7|1  ÖGNI/DGNB ................................................................................................................. 397  8|7|2  TQB – Total Quality Building .................................................................................. 399  8|7|3  klima:aktiv ................................................................................................................... 400  8|7|4  BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) ........................................................................................................................ 401  8|7|5  LEED (Leadership in Environmental and Energy Design) ............................... 402  Beispiel TQ-Bewertung ............................................................................................................ 402  8|8|1  Sieglanger – Innsbruck (2010)............................................................................... 402  8|8|2  Seestadt Aspern – Wien (2018) ............................................................................. 403 

9  Ausführungsbeispiele ............................................................................................................. 405   9|1  Wohnhausanlage „Sieglanger“, Innsbruck (A).................................................................. 406  9|2  Villa Menti Plaza, Feldkirch (A) ............................................................................................. 408  9|3  Wohnanlagen Villenviertel, Dornbirn (A)........................................................................... 410  9|4  Terrassen und Atriumhäuser, Graz (A) ................................................................................ 412  9|5  Bürohaus 2226, Lustenau (A) ................................................................................................ 414  9|6  Kulturhaus, Kals am Großglockner (A) ............................................................................... 416  9|7  Familiendorf Nußdorf-Debant (A) ....................................................................................... 418  9|8  Haus mabi&mibi, Wien (A) ..................................................................................................... 420  9|9  Hof Himmelreich, Eggenburg (A) ......................................................................................... 422  9|10  Wohnbau Penzinger Straße, Wien (A) ................................................................................ 423 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | XVII

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9|11  9|12  9|13  9|14  9|15  9|16  9|17 

Einfamilienhaus, Dornbirn (A) ............................................................................................... 424  Franziskanerkloster, Güssing (A)........................................................................................... 426  Seestadt Aspern D22, Wien (A) ............................................................................................. 428  Interpark FOCUS 40, Röthis (A) ............................................................................................ 430  Cura Cosmetic, Innsbruck (A) ................................................................................................ 431  Pflegeheim Birkenwiese, Dornbirn (A) ................................................................................ 432  Pflegewohnhaus Simmering, Wien (A) ............................................................................... 434 

Quellennachweis ............................................................................................................................ 435   Literaturverzeichnis ...................................................................................................................... 437   Sachverzeichnis ............................................................................................................................. 448  

XVIII | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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1

Ziegelarchitektur

1

1|1

Katz und Maus

1|1

Das Bertelsmann Handlexikon von 1975 definierte den Begriff „Ziegel“ als „ein

aus Lehm, Ton oder tonigen Massen geformter und gebrannter künstlicher Stein“. Im Neuen Lexikon aus demselben Verlag heißt es dreißig Jahre später: „Ziegel ist der Oberbegriff für Baustoffe aus gebranntem Ton: Mauer-Z., DachZ., Bodenplatten, auch Klinker.“ Kurze Einträge, die jedoch wenig darüber preisgeben, was ein Ziegel wirklich ist. Im Jahr 1913 erschien im New York Journal zum ersten Mal der tägliche Comicstrip Krazy Kat, gezeichnet und geschrieben von George Herriman, einem 1880 in New Orleans geborenen Karikaturisten. Bis zu seinem Tod 1944 entstanden unzählige Varianten der heute noch geläufigen Geschichte: Die Katze Krazy Kat liebt Mäuserich Ignatz, der sie jedoch verachtet und ihr bei jeder Gelegenheit Ziegel an den Kopf wirft, um ihr seine Abneigung zu verdeutlichen. Krazy Kat missversteht die Attacken und deutet sie als Liebesbeweis. Eine Endlosschleife. Wir lernen daraus einiges über die Liebe – und über den Ziegel: Er ist immer und überall verfügbar, hat ein handliches Format und ein Gewicht, das ihn – schwer, aber nicht zu schwer – als Wurfgeschoss geeignet erscheinen lässt und – alle Ziegel sind gleich. Diese grundlegenden Eigenschaften sind es, die den Ziegel seit seiner Erfindung ausmachen. Denn für das Bauwesen bedeuten sie, dass Ziegel an nahezu jedem Ort der Welt hergestellt werden können, dass man einen Ziegel mit einer Hand anheben, an den Maurerkollegen weitergeben bzw. -werfen sowie verarbeiten kann und dass der Ziegel ein kleines, genormtes Modul ist, dessen Abmessungen eine additive Bauweise erlauben.

Ziegel ist ein aus Lehm, Ton oder tonigen Massen geformter und gebrannter künstlicher Stein.

Bild 1-01: Ziegelstapel, Ziegelofen / Lanxi Curtilage, CN

Katz und Maus | 1

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Die Anfänge Neben Stein, Holz und pflanzlichen Fasern gehören Ziegel zu den ältesten Baumaterialen der Welt. Zuerst bestanden sie aus luftgetrocknetem Lehm, dem bald schon Stroh als Bewehrung beigemengt wurde, um Schwindrisse zu minimieren. Anfangs noch handgemacht, wurden sie ab etwa 5500 v. Chr. in Formen gepresst, um glattere Oberflächen zu erhalten. Brennofen- und Ziegelfunde im Industal und in Mesopotamien lassen darauf schließen, dass ca. 2500 v. Chr. begonnen wurde, Ziegel zu brennen. Damit war es möglich, dauerhaftere, formstabilere und architektonisch vielfältigere Bauwerke zu errichten, wobei luftgetrocknete und gebrannte Ziegel zum Teil gemeinsam eingesetzt wurden. Reste von Zikkurats und Stufentürmen zeugen noch heute von der hochentwickelten Ziegelbaukunst im Zweistromland. Ein anderes frühes Beispiel ist das Ischtar-Tor, das im 6. Jh. v. Chr. unter der Herrschaft von König Nebukadnezar II. errichtet wurde und sich jetzt in Berlin befindet. Hier wurden glasierte Ziegel als Dekoration verwendet. Bild 1-02: Ischtar-Tor Pergamonmuseum Berlin, D

Im alten Ägypten wurden Ziegel für Wohnhäuser und für frühe Pyramiden eingesetzt, bevor Kalkstein und Granit als dauerhafteres und damit dem Wesen der Grabstätten in der ägyptischen Kultur entsprechendes Material zur Anwendung kamen. Auch in China und Südostasien wurde die Ziegelbauweise bald heimisch. Das antike Griechenland kannte die Technik des Ziegelbrennens, verwendete jedoch für öffentliche Bauten meist Stein und für Wohnhäuser Holz oder Lehm. Dennoch waren es vermutlich die Griechen, die das Wissen um die

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Es wurde bereits 2500 v. Chr. begonnen Ziegel zu brennen und glasierte Ziegel als Dekoration einzusetzen.

Ziegelherstellung ins etruskische Italien exportierten. Doch auch die Etrusker hielten überwiegend an ihrer traditionellen Bauweise aus Stein, Holz und Lehm fest und erst zur Zeit der Römischen Republik wurde Ziegel zu dem Baumaterial schlechthin. Wurden zu Beginn vielfach noch luftgetrocknete Lehmziegel verwendet, die verputzt oder mit Marmorplatten verblendet wurden, setzte sich bald der gebrannte Ziegel, oft in Kombination mit einer betonartigen Masse durch. Das wohl beeindruckendste erhaltene Bauwerk, das aus diesen Materialien erbaut wurde, ist das Pantheon in Rom (120–125 n. Chr.).

Zur Zeit der Römischen Republik wurde Ziegel zu Baumaterial.

Bild 1-03: Pantheon (120—125 n. Chr.), Rom, I

Die Expansion Roms zog eine rege Bau- und Befestigungstätigkeit nach sich. Fast im gesamten Reich entstanden Brennöfen, wo auf Nachfrage Ziegel hergestellt wurden, mit der Zeit ganze Industrien, um den Bedarf an Ziegeln für öffentliche Bauten und militärische Anlagen decken zu können. Funde in Belgien lassen darauf schließen, dass einige Legionen ihre eigenen Ziegel mit spezifischen Ziegelstempeln herstellten, die teilweise an andere Legionen „exportiert“ wurden.

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Mittelalter und Neuzeit Mit dem Niedergang des Römischen Reiches nahm die Bedeutung des Ziegels in Europa ab, um erst im 12. Jh. durch Mönche zu neuer Blüte gebracht zu werden. Beispiele dafür finden sich im gotischen Kirchenbau, wie etwa die Kathedrale von Albi in Frankreich. Während der Renaissance wurden Ziegel zwar häufig verwendet, jedoch meist verputzt oder verblendet. So besteht etwa die Kuppel des Doms in Florenz von Brunelleschi aus gebrannten Ziegeln.

1|3 In der Renaissance wurden Ziegel zwar häufig verwendet, jedoch meist verputzt.

Bild 1-04: Astley Castle, Witherford Watson Mann Architects, Nuneaton, GB

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Erst ab der zweiten Hälfte des 17. Jhs. erfuhr die Sichtziegelbauweise einen neuen Aufschwung, vor allem in Frankreich, Holland und England sowie, ab dem 19. Jh., in Norddeutschland. Damals entstand auch die Göltzschtalbrücke, die heute weltweit größte Ziegelbrücke, die aus Klinker, also bis zur Sinterung gebrannten Ziegeln errichtet wurde. Während all dieser Jahrhunderte wurden Ziegelbauten aber nicht nur neu errichtet, sondern auch überformt, weitergebaut, verändert. Diese Qualität, die man vielleicht als Wandlungsfähigkeit bezeichnen könnte, ist nach wie vor eine der herausragenden Eigenschaften des Materials und macht es ebenso „geduldig“ wie interessant. [29]

Ab der zweiten Hälfte des 17. Jhs. erfuhr die Sichtziegelbauweise einen neuen Aufschwung.

Bild 1-05: Wohnkomplex Het Schip, Michel de Klerk, 1917—1921, Amsterdam, NL

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Ziegelarchitektur des 20. und 21. Jahrhunderts „Was als Grundsatz für den Ziegel gilt, sollte auch das Endziel aller Normen sein: mit möglichst wenig, aber gutem Material und möglichst wenig, aber guter Arbeit das zu erreichen, was bisher mit entgegengesetzten Mitteln angestrebt worden ist“, so liest man in Josef Franks Schrift „Siedlungen und Normen“ [1]. Mit der Industrialisierung kam aufgrund des großen Bedarfs an Fabriken, Wohnbauten und öffentlichen Bauten der Ziegelbau zur Hochblüte. Um Ziegel von mehreren Lieferanten beziehen bzw. transportieren zu können, wurden genormte Ziegelformate eingeführt, die sich zwar nach wie vor länderspezifisch unterscheiden, aber alle nach demselben System funktionieren: Eine Länge ergibt zweimal die Breite plus eine Stoßfugenstärke sowie dreimal die Höhe und zwei Lagerfugenstärken. Besteht die Architektur der Gründerzeit nahezu ausschließlich aus Ziegelbauten, so verwendeten auch die namhaftesten Architekten der Moderne das Material für ihre Bauwerke und entwickelten dafür zum Teil auch eigene Ziegelformate, um eine gewünschte optische Wirkung zu erzielen.

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Um Ziegel von mehreren Lieferanten beziehen zu können, wurden genormte Ziegelformate eingeführt.

Bild 1-06: Robie House, Frank Lloyd Wright, Chicago, USA

An erster Stelle sei hier der Amerikaner Frank Lloyd Wright (1867–1959) genannt. Ein Architekt, dessen Werk ebenso umfangreich wie visionär und dessen Einfluss bis heute ungebrochen ist. Er prägte den Begriff der „organischen Architektur“ und meinte damit die respektvolle Verbindung der Architektur mit der Landschaft, der Kunst und den menschlichen Bedürfnissen. Holz, Stein und eben auch Ziegel waren für ihn Materialien, die er in diesem Zusammenhang für angemessen hielt und in den meisten Fällen unverputzt und unverkleidet einsetzte. Seine „Prairie-Häuser“ (ab 1910) stehen beispielhaft für diese Haltung, wobei die niedrige, flächige, horizontale Bauweise durch die Betonung der Längsfuge im Ziegelmauerwerk unterstrichen wurde.

Bei Frank Lloyd Wright wird speziell die niedrige, flächige, horizontale Bauweise durch die Betonung der Längsfuge im Ziegelmauerwerk unterstrichen.

Bild 1-07: Villa Lange, Mies van der Rohe, Krefeld, D

Ziegelarchitektur des 20. und 21. Jahrhunderts | 5

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Nur wenig jünger war Ludwig Mies van der Rohe (1886–1969), einer der bedeutendsten Architekten der Moderne, allerdings sprachen seine Gebäude eine bereits weitaus nüchternere Sprache als jene von Wright. So entstanden zwischen 1927 und 1930 in Krefeld die kürzlich renovierten Villen Lange und Esters, zwei benachbarte Häuser in Ziegelbauweise mit Stahlträgern, die sich ebenfalls durch flächige Anlage, ausgewogene Proportionen und starken Landschaftsbezug auszeichnen. „Architektur beginnt dort, wo zwei Steine sorgfältig aufeinander gesetzt werden“ und „Wie vernünftig ist diese kleine handliche Form, so nützlich für jeden Zweck. Welche Logik im Verband, im Muster und Textur. Welcher Reichtum in der einfachen Mauerfläche, aber wie viel Disziplin verlangt dieses Material!“, schrieb Mies van der Rohe [289]. Die zweischaligen Außenwände der Villen bestehen aus tragenden Reichsformatziegeln an der Innenseite sowie im Blockverband gemauerten dunkelrot gebrannten Ziegeln im Oldenburger Format als Vorsatzschale, die durch das Verzahnen einzelner Binder jeder dritten Lage mit dem Mauerkern verbunden ist. Die Lagerfugen wurden von unten nach oben eingewinkelt, der Mörtel schwarz eingefärbt. [49] Der Gesamteindruck der Häuser ist monolithisch, einfach, streng und nach außen hin geschlossen. Die Lebhaftigkeit der Ziegelfassade, der Kontrast der die Horizontalität betonenden Lagerfugen zu einzelnen vertikalen Elementen und die großen Fensterflächen verleihen den Villen jedoch bereits eine Leichtigkeit, die für Mies’ spätere Bauten der „weißen Moderne“ charakteristisch ist.

Nach Ludwig Mies van der Rohe beginnt „Architektur dort, wo zwei Steine sorgfältig aufeinander gesetzt werden“.

Bild 1-08: Wohnhaus, David Chipperfield Architects, Berlin, D

Die Lebhaftigkeit der Ziegelfassade, der Kontrast der die Horizontalität betonenden Lagerfugen zu einzelnen vertikalen Elementen, verleihen den Villen von Mies van der Rohe eine gewisse Leichtigkeit.

Eine Verbindung zu Mies van der Rohe lässt sich auch bei manchen Bauten des zeitgenössischen englischen Architekten David Chipperfield ablesen. So errichtete er in Berlin ein privates Wohnhaus (1994–1997) mit handgemachten Ziegeln, dessen Verwandtschaft mit Mies’ Villen in Krefeld auf Chipperfields Homepage folgendermaßen beschrieben wird: „[…] the house gains a physical solidity reminiscent of the early Modernist houses of Erich Mendelsohn and

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Mies van der Rohe, especially the latter’s three projects of the late 1920s: Wolf, Esters and Lange. The irregularities of the textured, hand-made brick finish contrast with the smoothness and consistency of the steel-framed glazing.” [278] Trotz der offensichtlichen Parallelen ist Chipperfields Haus keineswegs „altmodisch“, sondern ein Beispiel zeitlos qualitätsvoller, atmosphärischer Architektur, die aus der gekonnten Verbindung von Bauaufgabe, Situierung am Grundstück, Proportion, Materialität, Details und Ausführung entsteht. Chipperfield war es auch, der nicht nur den Masterplan für den Wiederaufbau und die Erweiterung der Berliner Museumsinsel verfasste, sondern auch das Neue Museum wieder aufbaute. Der im Zweiten Weltkrieg stark – und zum Teil unwiderruflich – beschädigte Monumentalbau wurde zwischen 1843 und 1855 vom Schinkel-Schüler Friedrich August Stüler errichtet. Neben einer Vielzahl an anderen Maßnahmen entschied sich Chipperfield dafür, das Volumen des zerstörten Westflügels mit dem ursprünglichen Material, nämlich Ziegel im Reichsformat, zu schließen; allerdings nicht wie beim Altbau verputzt, sondern als Sichtmauerwerk. Die ein Meter dicken Mauern aus historischen Abbruchziegeln tragen nun Geschoßdecken und Dach und sorgen zudem für ein ausgeglichenes Raumklima mit stabiler Luftfeuchtigkeit, sodass auf eine Wärmedämmung verzichtet werden konnte. [72] Beeindruckendes Zentrum des Neuen Museums ist aber die große Treppenhalle.

Chipperfield entschied sich dafür, das Volumen des zerstörten Westflügels des Neuen Museums mit dem ursprünglichen Ziegel im Reichsformat als Sichtmauerwerk zu schließen.

Bild 1-09: Treppenhalle Neues Museum Berlin, David Chipperfield Architects, Berlin, D

Hier gehen die mit roten „Rathenower“ und gelben „Birkenwerder“ Ziegeln restaurierten Sichtziegelwände und die monumentale Treppe aus Fertigteilelementen eine grandiose, zeitgemäße Verbindung ein, die dennoch dem Charakter des Stüler-Baus gerecht wird. [63]

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Ziegel in der zeitgenössischen Architektur

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Im Aufsatz über das Bauen mit Ziegeln schreibt der deutsche Architekt und Hochschulprofessor Arno Lederer: „Natürlich geht es uns bei der ganzen Diskussion um ein adäquates Material um mehr als nur um die Verwendung von

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Ziegelstein. Wir sind der Überzeugung, dass es ein Gegenstück, eine Gegenposition zur grenzüberschreitenden Euphorie der Stahl- und Glasarchitektur des 20. Jahrhunderts geben muss, dass nach wie vor gerade der spürbare Unterschied zwischen Innen- und Außenraum die Architektur bereichert, dass der Innenraum sich spannungsreich vom Äußeren unterscheidet und uns durch seine körperhafte Umhüllung und haptischen Qualitäten etwas von einer Welt erzählen kann, die es außen (nicht mehr) gibt. Häufig fehlt den Gebäuden der zeitgenössischen Architektur diese Überraschung, die wir an alten Häusern so zu schätzen wissen.“ [75] Bild 1-10: Kunstmuseum Ravensburg, LRO Lederer Ragnarsdóttir Oei, D

Arno Lederer versucht mit seiner Architektur, den etwas diffusen Begriff „Atmosphäre“ umzusetzen.

Lederer vertritt damit nicht das traditionelle Bauen im engeren Sinn, es geht ihm nicht um Nostalgie oder Sentimentalität, sondern um eine nicht unmittelbar messbare Qualität von guter Architektur, die vielleicht mit dem etwas diffusen Begriff „Atmosphäre“ beschrieben werden kann. Wie eingangs erwähnt ist der Ziegel zuerst einmal praktisch: hinsichtlich seiner Verfügbarkeit, seiner Herstellung, seiner Handhabung, seines modularen Charakters und seiner bauphysikalischen Eigenschaften. Wenn wir jedoch heute von Ziegelbau sprechen, so sprechen wir von einer breiten Palette an industriell gefertigten, glatten, scharfkantigen Spezialprodukten und nicht von der kleinsten Einheit, dem NF-Ziegel. All diese Ziegel – vom Hochloch- über den Schallschutz- bis zum Dämmziegel, Mauer-, Kamin-, Decken-, Boden- und Wandziegel — haben ihre Berechtigung und werden in großem Maßstab und im täglichen Bauwesen verwendet. Spricht man jedoch von Ziegeln im Zusammenhang mit Architektur, mit Baukunst, so steht der kleinformatige Mauerziegel im Vordergrund, weil er es ist, der weit mehr ist als praktisch. Er ist ein Naturprodukt, er ist authentisch, er entwickelt eine besonders schöne Patina, er ist zugleich homogen und individuell, er kann unterschiedlichste Stimmungen hervorrufen. Kurz: Er hat Atmosphäre. Diese Eigenschaft ist es, die Architekten fasziniert und weshalb der Ziegel nach wie vor einen hohen gestalterischen Stellenwert besitzt – egal ob als Massivmauerwerk, als Vorsatzschale, ob im Innen- oder im Außenraum, für Neubauten oder Zu- und Umbauten, auf jeden Fall mit sichtbarer, behandelter oder unbehandelter Oberfläche.

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Bild 1-11: Buda Art Centre, 51N4E Architects, Brüssel, B

Drei Beispiele mögen das veranschaulichen: Zuerst das Haus Baladin in Antwerpen vom belgischen Architekturbüro De Vylder Vinck Taillieu. Sie stehen für eine unprätentiöse, regional geprägte und dennoch unorthodoxe Architektur. Ihre Bauten wirken oft unfertig, improvisiert, sind aber präzise durchdachte und sorgfältig komponierte räumliche Gefüge, bei denen die Nutzung im Mittelpunkt steht. Besagtes Wohnhaus scheint auf den ersten Blick ein renovierter Altbau zu sein, erst bei näherer Betrachtung treten die Irritationen zutage, die darauf hinweisen, dass es sich um ein neues Haus handelt: Die unterschiedlichen Fenstermaße und Ziegelverbände, die „verkehrt“ versetzten Fensterrahmen, die „zugemauerten“ Öffnungen.

Das Architekturbüro De Vylder Vinck Taillieu spielt mit Sehgewohnheiten die darauf hinweisen, dass hier einmal zwei ältere Häuser standen.

Bild 1-12: Haus Baladin, De Vylder Vinck Taillieu, Antwerpen, B

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Hier wird kein Altbau vorgetäuscht, aber es wird mit Sehgewohnheiten gespielt, die im konkreten Fall darauf hinweisen, dass hier einmal zwei ältere Häuser standen. Die Ziegelfassade (die sich im schmalen Durchgang in den Hof fortsetzt) dient dazu, diese Verknüpfung herzustellen, jedes historisierende Klischee wird jedoch vermieden und stattdessen mit leiser Ironie ein Überraschungseffekt hervorgerufen, der dem Betrachter bewusst macht, wie leicht der oberflächliche Blick aus dem Augenwinkel täuscht und wie schnell Assoziationsketten entstehen, die hier zugleich falsch und richtig sind. [73] Ganz anders verhält es sich mit dem Doppelhaus mabi&mibi vom Linzer Architekten Klaus Leitner. Formal an Klassiker der Moderne in der näheren Umgebung anknüpfend – die Wiener Werkbundsiedlung sowie Villen von Josef Frank und Adolf Loos – entwarf Leitner zwei Häuser, deren äußere Farbgebung darauf ausgerichtet ist, mit der umgebenden Landschaft zu korrespondieren. Die rötlich-graue Fassade besteht aus speziell angefertigten Ziegeln mit ockerfarbigem Sand als Zuschlagstoff. Sie wurden nicht klassisch, sondern mit breiter Stoß- und Lagerfuge verlegt, der fast gleichfarbige Mörtel reicht bis an die Außenkante. So entsteht eine fast homogene Fläche, die durch die aus eingefärbten Betonfertigteilen bestehenden Türen- und Fensterüberlager noch betont wird, aber dennoch eine fein abgestufte, fast wolkige Schattierung aufweist. [44] Entspricht die „Atmosphäre“ beim Haus Baladin einer unbefangenen, humorvollen Direktheit, so stehen hier Eleganz und eine Art von veredeltem Understatement im Vordergrund.

Bei Klaus Leitner entspricht die „Atmosphäre“ der Eleganz und einer Art von veredeltem Understatement.

Bild 1-13: Haus mabi&mibi, Klaus Leitner, Wien, A

Als letztes Beispiel für zeitgenössische Ziegelarchitektur in Europa sei die Galerie für zeitgenössische Kunst im deutschen Marktoberdorf, geplant vom schweizerischen Architektenduo Bearth & Deplazes, genannt. Die Wände der beiden würfelförmigen Baukörper bestehen aus roten, im Kreuzverband gemauerten Ziegeln. Hier wird dezidiert vermieden, einen White Cube oder eine Black Box zur Verfügung zu stellen. Stattdessen soll das innen und außen unverputzte Mauerwerk sowohl Kuratoren als auch Künstler, die vor Ort tätig sind, zu spezifischen Produktionen bzw. Interventionen und Ausstellungen inspirieren. Der präzise verlegte klassische Blockverband mit weißer Fuge entfaltet durch die großflächige Anwendung auf zum Teil fensterlosen Fassaden

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Beim Architektenduo Bearth & Deplazes entfaltet der klassische Blockverband mit weißer Fuge eine elementare sowie ornamentale Kraft.

eine zugleich elementare sowie ornamentale Kraft. Indirekt gelenktes Licht, Holz- und Ziegelfußböden sowie die Farbigkeit der Ziegel erzeugen im Inneren des Kunsthauses eine nüchterne und dennoch warme Atmosphäre. [38] Bild 1-14: Galerie Marktoberdorf, Bearth & Deplazes, Marktoberdorf, D

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Außereuropäische Ziegelarchitektur

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„In gewisser Weise könnte man sagen, dass der Ziegelstein der globalste und zugleich demokratischste Baustoff der Welt ist.“ Dieses Zitat stammt aus einem Interview mit John Lin anlässlich der Verleihung des Wienerberger Brick Award 2014. [47] Der amerikanische Architekt mit taiwanesischen Wurzeln und einem Büro in Hongkong erhielt den Preis für das Wohnhaus „a house for all seasons“, das er in der chinesischen Provinz Shaanxi baute. Vor dem Hintergrund eines ländlichen Fachkräftemangels und dem Verblassen traditioneller Baukunst wollte Lin den modernen und nachhaltigen Prototyp eines traditionellen chinesischen Hauses mit Hof unter Verwendung örtlichen Wissens und örtlichen Materialien umsetzen.

John Lin: „In gewisser Weise könnte man sagen, dass der Ziegelstein der globalste und zugleich demokratischste Baustoff der Welt ist.“

Bild 1-15: „a house for all seasons“, John Lin, Provinz Shaanxi, CN

Die Stützen und das Dach des Hauses sind aus Beton, welcher mit Lehmziegeln ausgefacht wurde, die eine dämmende Funktion übernehmen. Seine Hülle hingegen besteht aus durchgängig perforierten Ziegelwänden, die Schutz vor der Sonne bieten und eine stete Durchlüftung gewährleisten.

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Die in der Region übliche ornamentale Optik ist also zugleich Ergebnis der Berücksichtigung der klimatischen Verhältnisse. Sowohl die Materialität als auch die räumliche Konfiguration kommen den Bewohnern entgegen: Das Haus lässt sich einfach instand halten und reparieren und unterstützt ihre autarke Lebensweise. [44] Bild 1-16: Schule Kambodscha, Rudanko + Kankkunen, Kambodscha, KH

Einen ähnlichen Anspruch erfüllt die Sra Pou Vocational School in Kambodscha, die 2011 nach Plänen der finnischen Rudanko + Kankkunen Architekten entstanden ist. Das Bauwerk ist einerseits ein Beitrag zur infrastrukturellen Ausstattung der Region und andererseits ein Best-Practice-Beispiel für günstiges und funktionales Bauen für die ansässige Bevölkerung. Die ursprünglich aus einem Studentenprojekt hervorgegangene, zweigeschoßige Berufsschule besteht aus sichtbaren, luftgetrockneten Lehmziegeln, die vor Ort hergestellt wurden. Kleine Öffnungen in der Fassade dienen der Belichtung und Belüftung, die raumhohen Öffnungen nach Süden können durch mit bunten Stoffen bespannte Schiebeelemente geschlossen werden. Ein durch ein Vordach beschatteter Vorplatz wurde ebenfalls mit Lehmziegeln befestigt, der Übergang von innen nach außen ist fließend und das Gebäude wird eins mit seiner Umgebung. [44] Vor einem völlig anderen Hintergrund planten die Architekten des Bangkok Project Studio das Kantana Film and Animation Institute, eine Schule für angehende Filmemacher in Nakhon Pathom in Thailand: Aus ca. 600.000 handgefertigten gebrannten Ziegeln errichteten sie Wände, deren Querschnitt sowohl an der Außen- als auch an der Innenseite wellenförmig auseinanderund wieder zusammenläuft. Das Ergebnis sind skulpturale, stark horizontal gegliederte Mauern mit lebhaften Licht- und Schatteneffekten; Effekte, die

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Der Schulbau der Architekten Rudanko + Kankkunen ist ein Beitrag zur infrastrukturellen Ausstattung der Region und ein BestPractice-Beispiel für günstiges und funktionales Bauen für die ansässige Bevölkerung.

auch im Filmwesen zentrale gestalterische Elemente sind. Darüber hinaus gewährleisten die dicken Mauern ein angenehmes Mikroklima sowie eine durch die Eigenbeschattung verstärkte Kühlung der Innenräume. Am beeindruckendsten ist neben den an historische Tempelanlagen erinnernden „bewegten Wänden“ aber wohl die Kombination der unüberschaubaren Vielfalt der einzelnen Ziegelsteine mit der Gesamtwirkung der Anlage. [44] Bild 1-17: Schule Nakhon Pathom, Bangkok Project Studio, Thailand, TH

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Zeitlos Ziegel „The real live of the building must develop a form and character, taking into account the nature of the materials.“ [44] Nie war die Bandbreite an technischen und gestalterischen Möglichkeiten im Bauwesen so groß wie heute. Und viele dieser Möglichkeiten können im Ziegelbau gar nicht ausgeschöpft werden. Trotzdem ist Ziegel ein zeitgemäßes und unersetzbares Material in der Architektur, vor allem dann, wenn es um mehr geht als darum, Hüllen für die Gebäudetechnik zu errichten. Denn was immerzu mitschwingt, wenn in baukünstlerischer Absicht mit Ziegel gearbeitet wird, sind seine Qualitäten, die seit Jahrtausenden bestehen: die Verfügbarkeit, die Veränderbarkeit, die Dauerhaftigkeit, die Vielseitigkeit, die Speicherwirkung, die Natürlichkeit, die Individualität, die Haptik und die Atmosphäre. Wer nicht nur auf technische Kenndaten fokussiert, sondern sich dieser Eigenschaften gewahr ist und dem Ziegel in diesem Sinne gerecht wird, kann sich ihrer bedienen, um architektonische Aussagen zu treffen. Er kann Position beziehen und darauf bauen, dass ein – einmal mehr, einmal weniger bewusstes – „Vertrauensverhältnis“ besteht zwischen Mensch und Material, das in der langen gemeinsamen Geschichte wurzelt. Und er kann dazu beitragen, dass Architektur „anders“ gelesen wird: nämlich als elementare zivilisatorische Leistung, die weit über das bloße Erfüllen von Funktionen hinausgehen kann.

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Ziegel ist ein zeitgemäßes und unersetzbares Material in der Architektur.

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Bild 1-18: Creek House, Tham & Videgård, Schweden

Ziegel kann dazu beitragen, dass Architektur als elementare zivilisatorische Leistung, die weit über das bloße Erfüllen von Funktionen hinausgeht, gesehen wird.

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Baustoffe, Produkte

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Ausgangsstoff für die Ziegelherstellung ist Ton, der oberflächennah in Tongruben abgebaut wird. Dieser wird im sogenannten „Kollergang“ durch schwere Walzen zerkleinert und homogenisiert. Ist der natürlich vorkommende Ton zu fett, so wird er durch Zugabe von Sand oder Kalkgranulat abgemagert. Sollen höhere Rohdichten für die Herstellung einzelner Produkte erreicht werden, so wird beispielsweise Natursteinmehl zugefügt.

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Mauerziegel

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Der richtig aufbereitete Ton wird durch eine Vakuumstrangpresse gedrückt (diese dient zusätzlich auch zur Homogenisierung) und die Mauerziegel werden mit einem Draht auf die gewünschte Größe geschnitten. Die feuchten Ziegel werden dann in der Trockenkammer 8 bis 48 Stunden getrocknet und anschließend etwa ebenso lange zwischen 900 °C und ca. 1100 °C (Klinker) gebrannt. Porosierungsmittel werden nur in der Produktion von Hintermauerziegeln eingesetzt. Die Verwendung von Porenbildnern bei der Produktion von Vormauer- und Dachziegeln ist wegen ihrer unerwünschten Wirkung auf bestimmte Eigenschaften der Ziegel (z. B. Farbe, Dichte) nicht verbreitet. Bei der Bewertung von Porosierungsstoffen stehen neben der Einflussnahme auf den Porosierungsgrad die erzielbaren Festigkeiten und Scherbenwärmeleitfähigkeiten im Vordergrund. Prinzipiell ist davon auszugehen, dass mit der Scherbenrohdichteabsenkung ein Festigkeitsverlust und eine Minderung der Wärmeleitfähigkeit verbunden sind. Von besonderem Interesse sind solche Massemischungen, die bei vergleichsweise hohen Druckfestigkeiten geringe Scherbenwärmeleitfähigkeiten zeigen. Es können entweder organische oder anorganische Porosierungsmittel eingesetzt werden, wobei aber auch Mischporosierung möglich ist. Als organische Porosierungsmittel haben sich etwa Papierfangstoffe, Sägespäne und Polystyrol bewährt. Anorganische Porosierungsmittel sind z. B. Molererde (Kieselgur), Aluminiumhydroxid oder Perlite.

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Anforderungen an Mauerziegel

Porosierungsmittel werden nur in der Produktion von Hintermauerziegeln eingesetzt.

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In Österreich werden die Anforderungen an Mauerziegel in folgenden drei Regelwerken festgelegt: ÖNORM EN 771-1

Festlegungen für Mauersteine – Teil 1: Mauerziegel

ÖNORM B 3200

Mauerziegel – Anforderungen, Prüfungen, Klassifizierung und 2016 04 01 Kennzeichnung, ergänzende Bestimmungen zur ÖNORM EN 771-1

2015 12 15

Baustoffliste ÖE

Verordnung des Österreichischen Instituts für Bautechnik

2013 06 27

Die in diesen Regelwerken enthaltenen Anforderungen und Eigenschaften sind durch die darin angegebenen Verfahren nachzuweisen. Hinsichtlich der Ziegel wird in der ÖNORM EN 771-1 [197] noch unterschieden nach dem Einsatzbereich in P-Ziegel und U-Ziegel.  P-Ziegel: Mauerziegel zur Verwendung in geschütztem Mauerwerk, wie z. B. Hochlochziegel, Hochlochziegel mit Mörteltasche oder Grifföffnungen, Hochlochziegel mit Nut-Feder-System, Langlochziegel, Füllziegel, Mauertafelziegel

Es wird unterschieden nach dem Einsatzbereich in P-Ziegel und U-Ziegel.

Mauerziegel | 15

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Abbildung 2-01: Mauerziegel – Beispiele für P-Ziegel – ÖNORM EN 771-1 [197]

1 2 3 4 5



Hochlochziegel Hochlochziegel mit Mörteltasche Hochlochziegel mit Grifföffnungen Hochlochziegel mit Nut- Feder-System Langlochziegel (für Trennwände)

6 7 8 9

Langlochziegel mit Putzrillen Langlochziegel mit Mörteltasche Füllziegel Mauertafelziegel

U-Ziegel: alle Mauerziegel zur Verwendung in ungeschütztem Mauerwerk, wie z. B. Vollziegel, Mauerziegel mit Mulde, Hochlochziegel

Abbildung 2-02: Mauerziegel – Beispiele für U-Ziegel – ÖNORM EN 771-1 [197]

1 2 3

4 5

Hochlochziegel Hochlochziegel

Maßeigenschaften

2|1|1|1

Maße und Grenzabmaße Maße: Die Maße eines Mauerziegels sind in der Reihenfolge Länge, Breite und Höhe (in mm) als Sollmaße anzugeben. Grenzabmaße: auf den Mittelwert bezogene Abmaße. Abbildung 2-03: Mauerziegel – Maße und Oberflächen - ÖNORM EN 771-1 [197] 1 2 3 4 5 6

Länge Breite Höhe Lagerfläche Sichtfläche (Läuferfläche) Sichtfläche (Stirnfläche)

Tabelle 2-01: Mauerziegel – Klassen der Abmaße – ÖNORM EN 771-1 [197] P-Ziegel

T1

U-Ziegel

2|1|1|1

Vollziegel Mauerziegel mit Mulde Hochlochziegel

T1+ T2 T2+ Tm T1 T2 Tm

0,40 ∙ ß mm oder 3 mm, wobei der größere Wert maßgebend ist 0,40 ∙ ß mm oder 3 mm für Länge und Breite, wobei der größere Wert maßgebend ist, und 0,05 ∙ ß mm oder 1 mm für die Höhe, wobei der größere Wert maßgebend ist 0,25 ∙ ß mm oder 2 mm. wobei der größere Wert maßgebend ist 0,25 ∙ ß mm oder 2 mm für Länge und Breite, wobei der größere Wert maßgebend ist, und 0,05 ∙ ß mm oder 1 mm für die Höhe, wobei der größere Wert maßgebend ist Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne 0,40 ∙ ß mm oder 3 mm, wobei der größere Wert maßgebend ist 0,25 ∙ ß mm oder 2 mm, wobei der größere Wert maßgebend ist Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne

Als Abmaß bezeichnet man die Differenz zwischen dem festgestellten Istmaß eines Ziegels und seinem Sollmaß (deklarierten Wert). Der Hersteller muss einerseits angeben, welche Abmaßklasse für Mittelwerte die jeweiligen Mauerziegel erfüllen, und andererseits, welche Maßspanne eine Lieferung von Mauerziegeln erfüllt. Diese Angabe ist beispielsweise

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Das Abmaß ist die Differenz zwischen dem Istmaß und dem Sollmaß.

notwendig, um eine erforderlichen Genauigkeit des Mauerwerks (Ebenheit, Verbände und Dünnbettmörtelfugen) zu erreichen.

U-Ziegel

P-Ziegel

Tabelle 2-02: Mauerziegel – Klassen der Maßspanne – ÖNORM EN 771-1 [197] 0,60 ∙ ß mm R1 0,60 ∙ ß mm für Länge und Breite und 1,0 mm für die Höhe R1+ 0,30 ∙ ß mm R2 0,30 ∙ ß mm für Länge und Breite und 1,0 mm für die Höhe R2+ Rm Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne 0,60 ∙ ß mm R1 0,30 ∙ ß mm R2 Rm Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne

Tabelle 2-03: Mauerziegel – Abmaße und Maßspanne – ÖNORM B 3200 [159] Mauerziegel

zum Einsatz in

Vollziegel (VOZ)

tragendem und nichttragendem Mauerwerk

Hochlochziegel (HLZ)

tragendem Mauerwerk nichttragendem Mauerwerk tragendem Mauerwerk

Länge Breite Höhe auf den Mittelwert bezogene Abmaße … Maßspanne …(gemäß ÖNORM EN 771-1 [197]) [mm] T2 T2 T1 R1 T2 R2 T2 T1 T2 R1 0,25 ∙

ß

± 0,5 R2+

Planziegel (PZ) nichttragendem Mauerwerk Langlochziegel (LLZ)

nichttragendem Mauerwerk

0,25 ∙

T1

ß

R2+ T2

± 0,5 R2+ T2

R1 T1 R1

Ebenheit der Lagerflächen Für Planziegel, die mit Dünnbettmörtel oder Mauerkleber verarbeitet werden, muss der Hersteller die maximale Abweichung der Lagerflächen von der Ebenheit angeben. Planparallelität der Lagerflächen Für Planziegel, die mit Dünnbettmörtel oder Mauerkleber verarbeitet werden, muss der Hersteller die maximale Abweichung der Lagerflächen von der Planparallelität angeben.

Für Planziegel sind Ebenheit und Planparallelität der Lagerflächen entscheidende Parameter.

Tabelle 2-04: Ziegel – geometrische Anforderungen an die Gruppierung – ÖNORM EN 1996-1-1[224] Gruppe 1 Gesamtlochanteil1) 1)

Einzellochanteil

≤25 ≤12,5

Gruppe 2

Gruppe 3 vertikaler Lochanteil

>25; ≤55 Mehrfachlöcher ≤2  Grifflöcher ≤12,5 Innensteg Außensteg ≥5 ≥8

Außen- und keine Anforderung Innenstegdicke2) Summe der Außen- und keine Anforderung ≥16 Innenstegdicken3) 1) in % des Bruttovolumens 2) als deklarierter Wert in mm 3) als deklarierter Wert der Summe der Dicken in % der Gesamtbreite

≥25; ≤70 Mehrfachlöcher ≤2  Grifflöcher ≤12,5 Innensteg Außensteg ≥3 ≥6 ≥12

Gruppe 4 horizontaler Lochanteil >25; ≤70 Mehrfachlöcher ≤30 Innensteg ≥5

Außensteg ≥6 ≥12

Form und Ausbildung Sofern für die vorgesehenen Verwendungszwecke erforderlich, für die Mauerziegel in Verkehr gebracht werden, sind Form und Ausbildung der Mauerziegel anzugeben. Die Deklaration darf durch eine Verweisung auf eine der in ÖNORM EN 1996-1-1 [224] oder ÖNORM EN 1996-1-2 [225] angegebenen Gruppen erfolgen.

Mauerziegel | 17

300-2-20180815

2|1|1|2

Physikalische Eigenschaften

2|1|1|2

Brutto-Trockenrohdichte Die Brutto-Trockenrohdichte (Ziegel-Rohdichte) und die Klasse der Abweichung sind vom Hersteller anzugeben. Das Bezugsvolumen bei der Ermittlung der Brutto-Trockenrohdichte entspricht den äußeren Abmessungen des Ziegels einschließlich aller Hohlräume, d. h. einschließlich der Poren, Löcher, Grifflöcher und Mörteltaschen. Diese Angaben dienen speziell zur Beurteilung von Eigenlasten, des Schallschutzes, des Feuerwiderstandes und des Wärmeschutzes. Gemäß Baustoffliste ÖE sind in Österreich nur die Klassen D2 oder Dm zulässig, wobei bei der Klasse Dm die tatsächliche Abweichung anzugeben ist und 8 % nicht überschreiten darf. Tabelle 2-05: Mauerziegel – Klassen der Rohdichte – ÖNORM EN 771-1 [197] D1 D2 Dm

10 % 5% eine vom Hersteller in % angegebene Abweichung

Netto-Trockenrohdichte Sofern für die vorgesehenen Verwendungszwecke erforderlich, kann der Hersteller die Netto-Trockenrohdichte (Scherben-Rohdichte) angeben. Druckfestigkeit Für alle Mauerziegel, die Anforderungen der Standsicherheit unterliegen, ist vom Hersteller die mittlere und die normierte Druckfestigkeit anzugeben. Bei der Angabe der Festigkeitswerte ist auch die Kategorie der Mauerziegel zu berücksichtigen. Gemäß Baustoffliste ÖE dürfen in Österreich nur Mauerziegel der Kategorie I verwendet werden. - Mauerziegel der Kategorie I: Ziegel mit einer deklarierten Druckfestigkeit, wobei die Wahrscheinlichkeit des Nichterreichens dieser Festigkeit nicht über 5 % liegen darf. - Mauerziegel der Kategorie II: Ziegel, die das Vertrauensniveau der Kategorie I nicht erreichen.

Bei der Angabe der Festigkeitswerte ist auch die Kategorie der Mauerziegel zu berücksichtigen.

Tabelle 2-06: Mauerziegel – Druckfestigkeit – ÖNORM EN 771-1 [197] deklarierter Wert der normierte MauersteinDruckfestigkeit Druckfestigkeit1) Kategorie N/mm2 N/mm2 Normalmauersteine anzugeben anzugeben I Ergänzungssteine anzugeben anzugeben I 1) In der ÖNORM EN 772-1 sind Hinweise zur Umrechnung der Druckfestigkeit von Mauerziegeln in die normierte Druckfestigkeit angegeben. Mauerziegel

Wärmeschutz Für alle Mauerziegel zur Verwendung in Bauteilen, die wärmeschutztechnischen Anforderungen unterliegen, muss der Hersteller die Wärmeleitfähigkeit , , deklarieren. Die Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von Mauerziegeln bzw. der Ziegelwand erfolgt gemäß ÖNORM EN 1745 [214] nach folgenden zulässigen Verfahren:

Der Hersteller muss auch die Wärmeleitfähigkeit deklarieren.

Tabelle 2-07: Mauerziegel-Typen und Verfahren – ÖNORM B 3200 [159] Mauerziegel-Typ

Bestimmungsmodell1) nach EN 1745 S1, S2, S3

Ziegelmaterial

wärmeschutztechnische Eigenschaften ◄► Mauerziegel ◄►

Vollmauerziegel gelochte Mauerziegel , , P1, P2, P3, P4, P5 zusammengesetzte Mauerziegel 1) S und P sind Abkürzungen der englischen Ausdrücke „solid“ und „perforated”

18 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

,

,

Mauerwerk

,

,

,

,

Der Hersteller hat den deklarierten Wert der äquivalenten Wärmeleit(unverputzt) und welches fähigkeit des Mauerziegels , , Bestimmungsmodell nach EN 1745 angewendet wurde anzugeben. Weiters ist der mit Hilfe der Feuchteumrechnungskoeffizienten gemäß EN 1745 bzw. des Bemessungsfeuchtegehaltes gemäß EN ISO 10456 ermittelte Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks , zu deklarieren. Dieser Bemessungswert dient schließlich zur Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten nach EN ISO 6946. Dauerhaftigkeit Sieht der vorgesehene Verwendungszweck des Mauerziegels keinen oder nur einen begrenzten Schutz (z. B. durch eine dünne Putzschicht) vor, ist eine Angabe zum Frostwiderstand erforderlich. Tabelle 2-08: Mauerziegel – Klassen der Dauerhaftigkeit – ÖNORM EN 771-1 [197] F0 F1 F2

nicht angreifende Umgebung mäßig angreifende Umgebung stark angreifende Umgebung

Tabelle 2-09: Mauerziegel – Dauerhaftigkeit (Frost-Tau-Wechselbeständigkeit) – ÖNORM EN 771-1 [197] Klasse im geschützten Mauerwerk im ungeschützten Mauerwerk P-Ziegel F01) – U-Ziegel F0 F22) 1) Die zusätzliche Angabe „darf nicht in exponierter Lage verwendet werden“ ist erforderlich. 2) Bis zum Vorliegen eines europäischen Prüfverfahrens erfolgt der Nachweis der Klasse F2 nach ÖNORM B 3200. Mauerziegel—Type

Wasseraufnahme Die Spanne der Wasseraufnahme einer Lieferung von Mauerziegeln, die mit exponierter Sichtfläche für die Verwendung in Außenbauteilen vorgesehen ist, ist vom Hersteller anzugeben. Die Wassersaugfähigkeit von Mauerziegeln wird durch die anfängliche Wasseraufnahme , in kg/(m²min) der Lagerfläche bzw. der zu verputzenden Fläche beschrieben. Brandverhalten Der Hersteller muss die Brandverhaltensklasse von Mauerziegeln angeben, wenn diese zur Verwendung in Bauteilen vorgesehen sind, die Anforderungen an den Brandschutz unterliegen. Mauerziegel können ohne Prüfung in die Brandverhaltensklasse A1 (siehe 3|4|1) eingestuft werden, wenn sie einen Masse- bzw. Volumenanteil 1,0 % an gleichmäßig verteilten organischen Stoffen enthalten (wobei der größere Wert gilt). Wasserdampfdurchlässigkeit Für Mauerziegel zur Verwendung in Außenbauteilen muss der Hersteller anhand der in ÖNORM EN 1745 [214] angegebenen tabellierten Werte für den Wasserdampfdiffusionskoeffizienten oder nach EN ISO Angaben zur Wasserdampfdurchlässigkeit machen. Verbundfestigkeit Bei Mauerziegeln, die zur Verwendung in Bauteilen vorgesehen sind, die Anforderungen an die Standsicherheit unterliegen, ist die Verbundfestigkeit der Mauerziegel mit Mörtel als charakteristische Anfangsscherfestigkeit nach ÖNORM EN 1052-3 [209] anzugeben. Die Angaben können entweder auf der Grundlage von festgelegten Werten oder von Prüfungen erfolgen.

Die Wassersaugfähigkeit wird durch die anfängliche Wasseraufnahme beschrieben.

Mauerziegel können ohne Prüfung in die Brandverhaltensklasse A1 eingestuft werden.

Die Verbundfestigkeit der Mauerziegel mit Mörtel ist als charakteristische Anfangsscherfestigkeit anzugeben.

Mauerziegel | 19

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2|1|1|3

Sonstige Eigenschaften

2|1|1|3

Gehalt an aktiven löslichen Salzen Sofern der vorgesehene Verwendungszweck des Produktes nur einen begrenzten Schutz (z. B. durch eine dünne Putzschicht) vorsieht oder das Produkt der Witterung ausgesetzt sein soll, ist der Gehalt an aktiven löslichen Salzen auf der Grundlage der angeführten Klassen anzugeben. Tabelle 2-10: Gehalt an aktiven löslichen Salzen – ÖNORM EN 771-1 [197] P-Ziegel U-Ziegel

im geschützten Mauerwerk S0 S0

im ungeschützten Mauerwerk – S2

Tabelle 2-11: Klassen für Gehalt an aktiven löslichen Salzen – ÖNORM EN 771-1 [197] maximal zulässiger Salzgehalt in Masse-% Na+ + K+ Mg2+ keine Anforderung keine Anforderung 0,17 0,08 0,06 0,03

S0 S1 S2

2|1|2

Mauerziegel für geschütztes Mauerwerk (P-Ziegel)

2|1|2

Gemäß ÖNORM EN 771-1 [197] ist geschütztes Mauerwerk jenes, das gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Es kann sich entweder um Mauerwerk in Außenwänden, das durch eine geeignete Putzschicht oder eine Verkleidung geschützt ist, oder um die innere Wandschale einer zweischaligen Mauer oder um eine Innenwand handeln. Geschütztes Mauerwerk kann tragend oder nichttragend sein.

2|1|2|1

Vollmauerziegel

Geschütztes Mauerwerk jenes, das gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist.

2|1|2|1

Vollmauerziegel sind Mauerziegel, deren Querschnitt durch vertikale Lochung normal zur Lagerfläche um bis max. 25 % vermindert sein kann. Um die Ziegel verbandsmäßig verlegen zu können, wurde eine parallelepipedische Form angestrebt, und zwar in der Weise, dass das Verhältnis Dicke zu Breite zu Länge des Ziegels annähernd 1:2:4 beträgt. Seit dem Jahre 1870 in Deutschland und 1876 in Österreich wurden die Ziegel nach dem Metermaß geformt. Die Ziegelabmessungen mussten dann folgenden Regeln entsprechen: 2∙

2

2

3∙ 4

Steinlänge Steinbreite Steinhöhe Fugenstärke (1 cm)

Abbildung 2-04: Ziegelabmessungen – Maßanforderungen durch Verbände

20 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

(2-01) cm cm cm cm

Vollmauerziegel sind Mauerziegel, deren Querschnitt durch vertikale Lochung normal zur Lagerfläche um bis max. 25 % vermindert sein kann.

Beispiel 2-01: Produktbeispiele Vollziegel Produktgruppe

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

verputzt

Beispiel

N/mm²

VOZ

12/25/6,5 12/25/6,5 14/29/6,5

12 12 14

1950 1500 1500

0,810 0,630 0,630

EI 90

1/I

24,0 28,0 27,0

VOZ gelocht

12/25/6,5

12

1670 1330

0,730 0,580

EI 90

1/I

20,0 24,0

VOZ hoch

12/25/10,3

12

1330

0,580

EI 90

1/I

28,0

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

In Österreich hatte das alte Ziegelnormalformat eine Länge von 29 cm, eine Breite von 14 cm und eine Dicke von 7 cm. Die Lagerfugen betrugen in der Regel 12 mm und die Quer- und Langfugen 10 mm. Die Mauerstärken aus alten österreichischen Normalformatziegeln ergaben sich somit zu 14, 29, 44, 59 cm etc. In der Praxis wurden auf 5 cm gerundete Werte für die Wandstärkenbezeichnung herangezogen.

2|1|2|2

Hochlochziegel, Planziegel Hochlochziegel sind Mauerziegel mit einem Loch oder mehreren Löchern, die den Mauerziegel rechtwinkelig zur Lagerfläche durchdringen. Sie werden als Mauerziegel (Ziegelhöhe 23,8 cm und 1,2 cm Mörtel-Lagerfuge) mit einer Scharenhöhe von 25 cm (= doppeltes Maß einer Modulhöhe von 12,5 cm) und als Planziegel (Ziegelhöhe 24,9 cm und 0,1 cm Dünnbettmörtel-Lagerfuge), ebenfalls mit einer Scharenhöhe von 25 cm, produziert. Es gibt aber auch wenige Ausnahmen, wo beispielsweise Planziegel für die Wanddicke 50 cm eine Scharenhöhe von 20 cm aufweisen (Ziegelhöhe 19,9 cm und 0,1 cm Dünnbettmörtel-Lagerfuge) und beispielsweise Hochlochziegel für nichttragende Zwischenwände der Wanddicke 10 cm eine Scharenhöhe von 50 cm besitzen (Ziegelhöhe 48,8 cm und 1,2 cm Mörtel-Lagerfuge). Hochlochziegel mit einer Porosierung des Ziegelscherbens für tragendes Mauerwerk haben zudem ein sehr ausgeklügeltes Lochbild, um dem Wärmestrom einen möglichst hohen Widerstand zu bieten. Sie eignen sich durch die hohe Wärmedämmung (derzeitige Bestwerte bis λdesign,mas = 0,078 W/(mK)) besonders zur monolithischen Anwendung für bis zu 50 cm dicke Außenwände. Die Lochbilder und die Porosierung variieren je nach Hersteller. Die Abmessungen der Löcher müssen so gewählt werden, dass die Löcher mit Mauermörtel überbrückt werden können. Ausgenommen von dieser Regelung sind Planziegel und Mauerziegel, die im vermauerten Zustand zum Verfüllen mit Beton oder Mörtel vorgesehen sind. Im Übrigen gelten die geometrischen Anforderungen der ÖNORM EN 1996-1-1 [224] sowie die vereinfachte Berechnungsmethode und die einfachen Regeln für Mauerwerk gemäß ÖNORM EN 1996-3 [227]. Bei Mauerziegeln mit Mörteltaschen muss deren Anteil am Stoßfugen-Querschnitt mindestens 35 % betragen. Die Abmessungen von Mörteltaschen müssen so gewählt werden, dass die Taschen leicht und sicher gefüllt werden können.

2|1|2|2

Hochlochziegel sind Mauerziegel mit einem Loch oder mehreren Löchern, die den Mauerziegel rechtwinkelig zur Lagerfläche durchdringen.

Mauerziegel | 21

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Ergänzungs- und Formziegel (z. B. Eckziegel, Leibungsziegel, Erkerziegel) müssen bauphysikalisch, technologisch und in mindestens zwei Abmessungen den Hochlochziegeln angepasst sein. Beispiel 2-02: typische Lochbilder Hochlochziegel

Anmerkung: Diese Beispiele sind Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie.

Nichttragende Innenwände werden ebenfalls aus Hochlochziegeln hergestellt. Bei diesen Produkten ist es nicht notwendig, eine Porosierung vorzunehmen. Ziegel für den Schallschutz werden ebenfalls nicht porosiert und durch den geringeren Lochanteil wird auf ein hohes Ziegelgewicht und damit Wandgewicht geachtet, um hohe Luftschallschutz-Anforderungen zu erreichen. Schallschutzziegel können monolithisch ausgeführt oder mit einer zusätzlichen schallabsorbierenden Dämmung appliziert werden (Vorsatzschale), bevor sie zum Verputz gelangen. Beispiel 2-03: Produktbeispiele Hochlochziegel – nichttragende Wände Produktgruppe

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

verputzt

N/mm²

HLZ6,5

6,5/50/23,8

6,5

905

0,300

EI 90

2/I

15,0

HLZ8

8/40/23,8

8

1050

0,420

EI 120

2/I

10,0–15,0

HLZ10

10/50/23,8 10/50/24,9

10

798 900

0,340 0,400

EI 120

2/I

12,5–17,5

HLZ12

12/40/23,8 12/50/24,9

12

789 820

0,280

EI 120

2/I

10,0–17,5

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

22 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

Beispiel

Durch die Nutzung der möglichen Bandbreiten von Ziegelscherbens, der Lochgeometrie in Verbindung mit Kombination mit den Wanddicken entstehen in ihren verschiedene Hochlochziegel mit Abmessungen von 6,5 nichttragende und tragende Ziegelwände.

Eigenschaften des Stegdicken und in Eigenschaften sehr cm bis 50 cm für

Beispiel 2-04: Produktbeispiele Hochlochziegel Produktgruppe

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

verputzt

Beispiel

N/mm²

HLZ17

17/50/24,9 17/50/23,8

17

750 935

0,204 0,324

REI 180

2/I

19,6 19,3

HLZ20

20/40/24,9 20/50/23,8

20

1108 1080

0,303 0,390

REI 180 REI 180

2/I

18,8 24,5

HLZ25

25/38/24,9 25/30/23,8

25

710 1050

0,188 0,261

REI 180 REI 180

2/I

17,2 19,9

HLZ30

30/25/24,9 30/33/23,8

30

790 905

0,143 0,254

REI 180 REI 180

2/I

14,2 22,8

HLZ38

38/25/24,9 38/25/23,8

38

670 770

0,101 0,135

REI 120 REI 180

3/I 2/I

11,5 14,2

HLZ40

40/25/23,8

40

672

0,119

REI 120

3/I

8,5

HLZ44

44/25/23,8

44

745

0,134

REI 180

2/I

17,1

HLZ45

45/25/23,8 45/25/23,8

45

780 764

0,137 0,130

REI 120 REI 120

2/I 3/I

11,4 11,4

HLZ50

50/25/23,8 50/25/23,8

50

600 710

0,079 0,102

REI 120 REI 120

3/I 3/I

8,5 14,2

SSZ25

25/25/23,8 25/30/23,8

25

1230 1100

0,368 0,345

REI 180

2/I 2/I

22,8 20,0

SSZ30

30/20/23,8 30/25/23,8

30

1479 1055

0,577 0,340

REI 180

2/I 2/I

24,5 25,0

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung werden als Planziegel (Ziegelhöhe 24,9 cm) hergestellt und die Kammern mit Dämmstoffen verfüllt. Aktuell am Markt übliche Dämmstoff-Füllungen für Hochlochziegel sind z. B. gebundene Perlite oder vorkonfektionierte Mineralfaser-Formteile. Dabei wird

Mauerziegel | 23

300-2-20180815

bei den Ziegeln unterschieden zwischen herkömmlichen Hochlochziegeln (Einzellochanteil der Mehrfachlöcher ≤2 % des Bruttovolumens) und Großkammer-Hochlochziegeln (Einzellochanteil der Mehrfachlöcher >2 % des Bruttovolumens). Großkammer-Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung gibt es seit dem Jahr 2000. Aufgrund der Größe ihrer Mehrfachlöcher können die GroßkammerHochlochziegel momentan nicht über ÖNORM EN 1996-1-1 [224] einer Mauersteingruppe zugeordnet werden. Bis zum Vorliegen einer Zuordnungsmöglichkeit ist daher vom Hersteller die charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk aus Ergebnissen von Versuchen nach ÖNORM EN 1052-1 [207] zu bestimmen.

Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung werden als Planziegel hergestellt.

Beispiel 2-05: Produktbeispiele Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung Produktgruppe

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

verputzt

Beispiel

N/mm²

herkömmliche Hochlochziegel (Einzellochanteil der Mehrfachlöcher ≤2 % des Bruttovolumens) HLZ30+WD HLZ38+WDObjekt HLZ38+WD HLZ50+WD

30/25/24,9 38/20/24,9

30 38

755 766

0,082 0,0707

REI 120

—/I —/I

10,0 10,0

38/20/24,9 50/20/19,9

38 50

654 620

0,0631 0,0614

REI 120 REI 120

—/I —/I

6,0 6,0

Großkammer-Hochlochziegel (Einzellochanteil der Mehrfachlöcher >2 % des Bruttovolumens) HLZ20+WD 20/40/24,9 HLZ25+WD 25/37,5/24,9 HLZ26+WD 26/50/24,9

HLZ32+WD HLZ38+WD

HLZ44+WD HLZ50+WD

20 25 26

800 755 725

0,086 0,077

REI 90 REI 90 REI 90

—/I

12,5 14,4 12,0

32/25/24,9 38/25/24,9 38/25/24,9

32 38 38

725 620 725

0,080 0,078 0,080

REI 90 REI 120 REI 120

—/I

14,4 11,5 14,4

44/25/24,9 44/25/24,9 50/25/24,9 50/25/24,9

44 44 50 50

620 725 620 725

0,064 0,080 0,064 0,080

REI 120 REI 120 REI 120 REI 120

—/I

11,5 14,4 11,5 12,7

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|2|3

Zusammengesetzte Mauerziegel – Füllziegel

2|1|2|3

Beispiel 2-06: Produktbeispiele zusammengesetzte Mauerziegel – Füllziegel Produktgruppe

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit N/mm²

Verfüllziegel 20/40/24,9 20 20/37,5/24,9

20

1249

0,659 0,650

REI 90

1/I

15,6

Verfüllziegel 25/37,5/24,9 25 25/50/24,9

25

1151 1130

0,783 0,739

REI 90

1/I

14,4 11,5 14,4

Verfüllziegel 30/38/24,9 30

30

1420

0,783

REI 90

1/I

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

24 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

Beispiel

Unter Füllziegel versteht man Mauerziegel mit besonderer Lochung, die zur Verfüllung mit Beton oder Mörtel geeignet sind. Dadurch erreicht man ein hohes Wandgewicht und eine erhöhte Tragfähigkeit. Füllziegel werden vor allem für tragende Wände mit erhöhter Schallschutzanforderung, z. B. für Wohnungs- und Treppenhaus-Trennwände im mehrgeschoßigen Wohnbau verwendet. Es gibt auch Füllziegel, bei denen die Querstege ausgefräst sind und die dadurch auch in vertikaler und horizontaler Richtung bewehrt werden können. Diese Wände besitzen eine hohe Schubtragfähigkeit und durch ihre Duktilität auch eine gute Aussteifungswirkung bei zyklischer Beanspruchung (Erdbeben).

2|1|2|4

Langlochziegel

Unter Füllziegel versteht man Mauerziegel mit besonderer Lochung, die zur Verfüllung mit Beton oder Mörtel geeignet sind.

2|1|2|4

Langlochziegel sind Mauerziegel mit einem Loch oder mehreren Löchern, die den Mauerziegel parallel zur Lagerfläche zur Gänze durchdringen. Sie wurden ausschließlich zur Errichtung von nichttragendem Mauerwerk verwendet und „voll auf Fug im Halbbund“ verarbeitet. Durch eine Nut in der Lagerfläche konnte die Lagerfuge mit Betonstahl Ø 6 oder Ø 8 mm bewehrt werden. Diese Bewehrung wurde bei großen Wandabmessungen zur Erhöhung der Standfestigkeit ausgeführt und diente auch zum Anschluss an tragende Wände. Eine übliche Bezeichnung war auch „DüWa-Zwischenwand-Hohlziegel“. Die Produktion von Langlochziegeln wurde in Österreich etwa um das Jahr 2000 eingestellt.

Langlochziegel sind Mauerziegel mit einem Loch oder mehreren Löchern, die den Mauerziegel parallel zur Lagerfläche zur Gänze durchdringen.

Beispiel 2-07: Produktbeispiele Langlochziegel Produktgruppe LLZ6,5

Abmessungen // cm 6,5/50/25 6,5/40/25

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK 650 0,270 6,5 850 0,370

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

verputzt

Steindruckfestigkeit

Beispiel

N/mm²

F 90

4 / II

—

LLZ8

8/50/25 8/40/25

8

650 750

0,270 0,330

F 90

4 / II

—

LLZ10

10/50/25 10/40/25

10

650 750

0,270 0,330

F 90

4 / II

—

LLZ12

12/50/25 12/40/25

12

650 750

0,270 0,330

F 90

4 / II

—

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus früherer Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|3

Ergänzungsziegel

2|1|3

Um allen bauphysikalischen, statischen, ökologischen und baubiologischen Anforderungen an Wände gerecht zu werden, sollten auch in allen Knoten und Anschlusspunkten ausschließlich Ziegelprodukte eingesetzt werden. Insbesondere bietet die Ziegelindustrie die bereits bei den Hochlochziegeln für Außen- und Innenwände erwähnten Halbsteine (Teilziegel) und Höhenausgleichsziegel an, aber darüber hinaus auch Produkte, die für ein fachgerechtes Ziegelmauerwerk erforderlich sind.

2|1|3|1

Eckziegel

2|1|3|1

Diese dienen zur bauphysikalisch optimalen Ausbildung von Mauerecken und sind im Prinzip halbierte Hochlochziegel für hochwärmedämmendes monolithisches Mauerwerk.

Mauerziegel | 25

300-2-20180815

2|1|3|2

Erkerziegel

2|1|3|2

Bei vielen Neubauten, vor allem bei Ein- und Zweifamilienhäusern, werden Erker in einem Winkel von 45° eingeplant. Um zeitaufwändige Zuschneidearbeiten, Ziegelschutt und erhöhten Mörtelverbrauch zu vermeiden, gibt es spezielle Erkerziegel, mit denen alle Richtungsänderungen im 38 cm dicken Außenmauerwerk von 45° einfach und rasch ausgebildet werden können. Beispiel 2-08: Produktbeispiele Erkerziegel Produktgruppe

Abmessungen // cm

HLZ 38 Erker 38/12,5/23,8

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

38

760

0,182

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

Beispiel

N/mm²

REI 180

2/I

11,4

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|3|3

Anschlagziegel, Leibungsziegel

2|1|3|3

Anschlaglose Fensterleibungen können besonders bei monolithischem Mauerwerk Wärmebrücken darstellen, bei denen im Bereich der Leibungen die Gefahr von Tauwasserausfall infolge niedriger Oberflächentemperaturen besteht. Durch gemauerte Fensteranschläge wird diese Problematik der Tauwasserbildung reduziert. Die Fensteranschlussfuge ist durch den Anschlag des Ziegels gut geschützt und bietet weitgehende Möglichkeiten der Herstellung einer luftdichten und winddichten Anschlussebene. Der Leibungsziegel ermöglicht durch seine Formgebung einen verbesserten Lichteinfall nach innen und eine weitgehend glatte Ziegeloberfläche für Anschlüsse, gleichzeitig ist durch die Putzrillen eine gute Putzanhaftung gewährleistet.

Der Leibungsziegel ermöglicht durch seine Formgebung einen verbesserten Lichteinfall nach innen.

Beispiel 2-09: Produktbeispiele Anschlagziegel, Leibungsziegel Produktgruppe

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

Beispiel

N/mm²

HLZ38 Anschlag

38/25/23,8

38

750

0,170

REI 120

2/I

17,1

HLZ50 Leibung

50/20/19,9

50

650

0,078

REI 120

3/I

8,0

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|3|4

Rostziegel Um einen einheitlichen Putzgrund zu gewährleisten, werden bei Außenwänden als Rostschalung auch sogenannte Rostziegel verwendet, wobei entweder bereits eine Rostdämmung (zur Vermeidung der Wärmebrückenwirkung) integriert ist oder zwischen Rostziegel und Rostbeton eingelegt wird. Die Alternative zu Rostziegeln stellen Hochlochziegel mit Wandstärken von 6,5 bis 12 cm dar.

26 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

2|1|3|4

Beispiel 2-10: Produktbeispiele Rostziegel und Rostschalen Produktgruppe

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

Beispiel

N/mm²

Rostziegel

6,5/50/20

6,5

908

0,300

EI 90

2/I

15,0

Rostziegel mit WD

6,5/50/20

6,5

908

0,300 + WD

EI 90

2/I

15,0

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Rostziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|4

Mauerziegel für ungeschütztes Mauerwerk (U-Ziegel)

2|1|4

Gemäß ÖNORM EN 771-1 [197] ist ungeschütztes Mauerwerk jenes, das Regen, Frost oder Tau ausgesetzt sein oder sich ohne einen geeigneten Schutz in Kontakt mit Boden oder Grundwasser befinden kann. Dabei handelt es sich entweder um Mauerwerk in Außenwänden, das ungeschützt ist oder für das ein begrenzter Schutz vorgesehen ist (z. B. durch eine dünne Putzschicht). Es kann tragend oder nichttragend sein.

2|1|4|1

Klinker

Ungeschütztes Mauerwerk ist jenes, das Regen, Frost oder Tau ohne einen geeigneten Schutz ausgesetzt sein kann.

2|1|4|1

Klinker sind Mauerziegel, die zur Herstellung von Mauerwerk mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse und Frost sowie für Mauerwerk mit hoher Druckbeanspruchung für Verkleidungen und Vormauerungen dienen und aus steinzeugähnlichen Massen, die bis zur durchgehenden Sinterung gebrannt werden, bestehen. Bis zum Jahre 2005 gab es mit der ÖNORM B 3220 [161] eine eigene Produktnorm für Klinker, die nach Erscheinen der europäischen Ziegelnorm ÖNORM EN 771-1 [197] zurückgezogen wurde. Das einzige in Österreich noch bestehende Klinkerwerk befindet sich im südburgenländischen Rotenturm, wo Klinker im Strangpressverfahren hergestellt, in Kammertrocknern getrocknet und bei ca. 1100 °C gebrannt werden.

Klinker sind Mauerziegel zur Herstellung von Mauerwerk mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse und Frost.

Beispiel 2-11: Produktbeispiele Klinker Produktgruppe

Klinker voll

Klinker gelocht 15 %

Klinker gelocht 25 %

Abmessungen // cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit

Beispiel

N/mm²

29/14/6,5 25/12/6,5 24/11,5/7,1

14 12 11,5

2150

0,880

EI 90

1/I

48 64 64

25/12/6,5

12

1950

0,810

EI 90

1/I

56

29/14/6,5 25/12/6,5 24/11,5/7,1

14 12 11,5

1690

0,730

EI 90

1/I

48 48 48

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Klinker aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

Die Farbe des Klinkers hängt von der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung des Tons und dem Brennvorgang ab. Im Wesentlichen umfasst das Farbspektrum der Klinker helle Sortierungen (Gelb- und Beigetöne), rote,

Mauerziegel | 27

300-2-20180815

rotbunte und dunkle Sortierungen (dunkelbraun). Es sind aber auch, je nach Produktionsstandort, weiße und schwarze Klinker möglich. Ein rustikales Aussehen des Klinkers kann durch gerumpelte Kanten erreicht werden. Die Steine kommen am Ende des Fertigungsprozesses in eine Rumpelanlage, wo es zu kleinen Abplatzungen und Abrundungen im Kantenbereich während des Rumpelvorganges kommt. Diese Technik findet bereits seit Ende der 1990er Jahre Verwendung, die hohen Qualitätsmerkmale in Bezug auf Festigkeit und Frostsicherheit bleiben aber weiterhin erhalten.

2|1|4|2

Sichtziegel

2|1|4|2

Sichtziegel sind Mauerziegel aus besonders aufbereiteten und technologisch richtig gebrannten tonigen Massen, die zur Herstellung von unverputztem Mauerwerk und für Vormauerungen dienen. Eine eigene Produktnorm für Sichtziegel, die ÖNORM B 3219 [160], galt bis zum Jahr 2005 und wurde danach durch die europäische Ziegelnorm ÖNORM EN 771-1 [197] ersetzt.

Sichtziegel sind Mauerziegel zur Herstellung von unverputztem Mauerwerk.

Beispiel 2-12: Produktbeispiele Sichtziegel Produktgruppe

SZ

Abmessungen // cm 11,5/24/7,1 11,5/24/5,2

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit dichte , cm kg/m³ W/mK 11,5

1450 1990

0,630 0,810

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

unverputzt EI 90 EI 90

Steindruckfestigkeit

Beispiel

N/mm² 1/I

38,0 45,0

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Sichtziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|2

Mauermörtel

2|2

Wesentliche Aufgabe des Mauermörtels ist die Verbindung einzelner Ziegel aller Art über Lager- und Stoßfugen oder nur über Lagerfugen zu einem Mauerwerk. Die Kombination aus bestimmtem Ziegel und Mauermörtel legt die statischen und bauphysikalischen Eigenschaften des Mauerwerks fest. Zudem werden Abweichungen durch Maßdifferenzen der Ziegel bzw. durch ungenaues Mauern ausgeglichen.

2|2|1

Ausgangsstoffe und Herstellung Mauermörtel bezeichnet gemäß ÖNORM EN 998-2 [205] eine Mischung aus einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, Zuschlägen, Wasser sowie eventueller Zusatzstoffe und/oder Zusatzmittel. - Bindemittel: Material, das feste Partikel als einheitliche Masse zusammenhalten soll - Zuschläge: körnige Materialien, die nicht aktiv an der Erhärtung des Mörtels beteiligt sind - Zusatzmittel: Material, das – im Verhältnis zur Masse des Bindemittels – in kleinen Mengen dem Mörtel zugegeben wird, um bestimmte Veränderungen der Eigenschaften zu erzielen - Zusatzstoff: fein zerteiltes anorganisches Material (kein Zuschlag oder Bindemittel), das dem Mörtel beigegeben wird, um Eigenschaften zu verbessern bzw. besondere Eigenschaften zu erzielen Für die Druckfestigkeit sieht ÖNORM EN 998-2 [205] die Klassen nach Tabelle 2-12 vor, das Herstellungskonzept ist in Eignungsprüfungsmörtel und Rezeptmörtel gegliedert.

28 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

2|2|1

Mauermörtel ist eine Mischung aus einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, Zuschlägen, Wasser sowie Zusatzstoffe oder Zusatzmittel.

Tabelle 2-12: Mörtelklassen nach ÖNORM EN 998-2 [205] Klasse M1 M2,5 M5 M10 M15 M20 Md Druckfestigkeit N/mm 2 1 2,5 5 10 15 20 bedeutet eine vom Hersteller angegebene Druckfestigkeit, die höher als 20 N/mm2 ist.

- Für Eignungsprüfungsmörtel muss die Druckfestigkeit des Mauermörtels vom Hersteller deklariert werden. Der Hersteller kann die Druckfestigkeitsklasse nach der Tabelle 2-12 deklarieren, wobei die Druckfestigkeit mit einem „M“ gefolgt von der Druckfestigkeitsklasse in N/mm², oberhalb derer die Druckfestigkeit liegt, zu bezeichnen ist. - Für Rezeptmörtel müssen vom Hersteller das Mischungsverhältnis aller Bestandteile und die Druckfestigkeit durch Verweis auf maßgebliche, öffentlich zugängliche Unterlagen, aus denen der Bezug zur Druckfestigkeit hervorgeht, angegeben werden.

2|2|2

Mauermörtelarten nach Herstellungskonzept

2|2|2

Die nachstehenden Mauermörtelarten beziehen sich auf die ÖNORM EN 998-2 [205]. Die Mörtelarten nach dem Herstellungskonzept können in Mauermörtel nach Eignungsprüfung und Mauermörtel nach Rezept unterschieden werden.  Mauermörtel nach Eignungsprüfung Eignungsprüfungsmörtel ist Mörtel, dessen Zusammensetzung und Herstellungsverfahren vom Hersteller so ausgewählt werden, dass bestimmte Eigenschaften erreicht werden (Eignungsprüfungskonzept).  Mauermörtel nach Rezept Rezeptmörtel benennt in vorbestimmten Mischungsverhältnissen hergestellten Mörtel, dessen Eigenschaften aus den vorgegebenen Anteilen der Bestandteile abgeleitet werden (Rezeptkonzept).

Die Mörtelarten können in Eignungsprüfungsmörtel und Rezeptmörtel unterschieden werden.

Tabelle 2-13: gebräuchliche Mischungsverhältnisse für Mauermörtel in Raumteilen – ÖNORM B 3344 [162] lufthärtende Bindemittel Kalkteig gemäß ÖNORM EN 459-1 (SumpfFettkalk)

Kalkhydrat gemäß ÖNORM EN 459-1

Zuschlagstoff FestigkeitsanSand forderungen

hydraulisch erhärtende Bindemittel hochhydraulischer hydraulischer Kalk HL 2 Kalk HL 5 bzw. NHL 2 bzw. NHL 5 gemäß gemäß ÖNORM EN ÖNORM EN 459-1 459-1

Putz- und Mauerbinder gemäß ÖNORM EN 413-1

Normal

Extra

Portlandzement gemäß ÖNORM EN 197-1

1 1 1 1 1 1,5

1 1

2 1 1 1 1 1

1 1

2 1 1 1 4

1

gemäß ÖNORM B 3135

3,0 bis 4,0 2,5 bis 3,5 3,5 bis 4,5 4,5 bis 5,5 4,5 bis 5,5 7,0 bis 9,0 8,0 bis 10,0 3,5 bis 4,5 3,5 bis 4,5 3,5 bis 4,5 4,0 bis 5,0 5,0 bis 7,0 7,0 bis 9,0 2,5 bis 3,5 3,0 bis 4,0 3,5 bis 4,5 14 bis 18

keine gering

mittel

hoch

Die in der Tabelle 2-13 zusammengestellten Mischungsverhältnisse sind Erfahrungswerte. Entsprechend dem Mischungsverhältnis weist der Mörtel dann eine bestimmte Mauermörtelfestigkeit auf.

Mauermörtel | 29

300-2-20180815

2|2|3

Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung

2|2|3

Nach dem Ort und der Art der Herstellung unterscheidet die ÖNORM EN 998-2 [205] in Werkmörtel und Baustellenmörtel.  Werkmauermörtel Mörtel, der in einem Werk abgefüllt und gemischt wird. Man unterscheidet hierbei „Trockenmörtel“, der gemischt ist und lediglich die Zugabe von Wasser erfordert, und „Nassmörtel“, der gebrauchsfertig geliefert wird.  werkmäßig hergestellter Mörtel Werkmäßig hergestellter Mörtel, auch Baustellenmörtel genannt, benennt Mörtel, der aus einzelnen Ausgangsstoffen auf der Baustelle zusammengesetzt und gemischt wird.

2|2|4

Mörtelarten nach Verwendungszweck

Mörtelarten können in Werkmauermörtel und werkmäßig hergestellte Mörtel unterschieden werden.

2|2|4

Hinsichtlich des Verwendungszweckes unterscheidet die ÖNORM EN 998-2 [205] noch in Normalmauer-, Dünnbett- und Leichtmauermörtel.  Normalmauermörtel (G) für die Verwendung in Fugen über 3 mm und den ausschließlichen Gebrauch von Normalzuschlägen  Dünnbettmörtel (T) für die Anwendung als Eignungsprüfungsmörtel zur Verwendung in Fugen mit einer Dicke zwischen 0,5 und 3 mm  Leichtmauermörtel (L) als Eignungsprüfungsmörtel, mit einer Trockenrohdichte des Festmörtels unterhalb von 1500 kg/m³ Dünnbettmörtelanwendung für Planziegel Bei einem mit Dünnbettmörtel vermauerten Mauerwerk hat der Lagerfugenanteil nur noch einen geringen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit des gesamten Mauerwerks. Durch den geringen Mörtelanteil und die große Planebenheit der Ziegel kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit deutlich über dem von mit Normalmauermörtel gemauerten Mauerwerk liegen. Es gibt deckelnde Dünnbettmörtel und nicht deckelnde Dünnbettmörtel. Von den Ziegelherstellern wird Dünnbettmörtel als Sackware zusammen mit den Planziegeln mitgeliefert.

Nach dem Verwendungszweck wird unterschieden in Normalmauermörtel, Dünnbettmörtel und Leichtmauermörtel.

Beispiel 2-13: Produktbeispiele Mauermörtel Produktgruppe

M5 M10

Art

G G

M5-L

L

Klinkermörtel Dünnbettmörtel

G T

Bindemittel

Kalkhydrat, Zement Kalkhydrat, Zement hydraulische Bindemittel, Perlite Zement, Trass Zement

BruttoTrockenrohdichte kg/m³ 1800 1800

Wärmeleitfähigkeit W/mK 0,800 0,800

N/mm² >5,0 >10,0

600

0,180

>5,0

1600 1350

0,800 0,470

>5,0 >10,0

Mörteldruckfestigkeit

,

Leichtmörtelanwendung Ein Leichtmörtel verringert die Wärmeleitfähigkeit gegenüber Normalmauermörtel bei monolithischen Außenwänden. Es dürfen keine Zusatzstoffe oder Zusatzmittel zugefügt werden. Die vom Hersteller angegebenen Mischzeiten sind einzuhalten, da bei zu langen Mischzeiten

30 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

Ein Leichtmörtel verringert die Wärmeleitfähigkeit bei monolithischen Außenwänden.

das Leichtkorn beschädigt werden könnte und dadurch die Rohdichte des Mörtels ansteigt.

2|3

Mauerkleber Klebstoff wird gemäß ÖNORM EN 923 [203] als nichtmetallischer Werkstoff definiert, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhäsion) und innere Kräfte (Kohäsion) verbinden kann. Die überwiegende Mehrheit der heute eingesetzten Klebstoffe basiert auf organischen Verbindungen. Die hier beschriebenen Klebstoffe entsprechen im Wesentlichen den reaktiven PolyurethanKlebstoffen. Eine Forschergruppe um Dr. Otto Bayer synthetisierte bereits 1937 in den Laboratorien der I.G. Farben zum ersten Mal Polyurethane. 1940 begann die industrielle Produktion in Leverkusen. Die in den 1950er Jahren entwickelten Polyester-Schaumstoffe steigerten das kommerzielle Interesse an Polyurethanen. Die größeren Variationsmöglichkeiten bei der Herstellung von Polyetherpolyolen führten zu einer erheblichen Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten. Weitere technische Verbesserungen erschlossen in der Folge immer wieder neue Anwendungsfelder. Polyurethane (PU, DIN-Kurzzeichen: PUR) sind Kunststoffe oder Kunstharze, die aus der Polyadditionsreaktion von Dialkoholen (Diolen) beziehungsweise Polyolen mit Polyisocyanaten entstehen. Charakteristisch für Polyurethane ist die Urethan-Gruppe (–NH–CO–O–). Je nach gewünschtem Produkt können die chemischen Formeln andere Bestandteile wie Katalysatoren, Treibmittel und gegebenenfalls Flammschutzmittel enthalten. Diese verschiedenen Kombinationen ermöglichen die Herstellung etlicher Produkttypen: - harte und flexible Schaumstoffe - Dichtmittel - Beschichtungen - Elastomere - Klebstoffe Traditionelle Mauerwerkssysteme bestehen hinsichtlich ihres Aufbaues aus Stein- und Fugenkomponenten. Beim Planziegelmauerwerk werden in der Regel knirsch gestoßene Planziegel mit Dünnbettmörtel (maximales Größtkorn 1,0 mm) vermauert. Der Ersatz der Lagerfugenkomponente Dünnbettmörtel (Lagerfugendicke 0,5 — 3 mm) durch 1K- oder 2K-PUR-Kleber (feuchtehärtend) (Lagerfugendicke 0,5 mm) beim Planziegelmauerwerk führt zu einem neuen Wandsystem. Der Begriff Mörtelfuge verliert bei diesem Verfahren die Berechtigung und wird durch Klebefuge ersetzt. In der Folge wird daher auch nicht von Planziegelmauerwerk, sondern von einem geklebten Planziegelsystem gesprochen.

2|3|1

Feuchtigkeitshärtender Einkomponenten-PUR-Klebstoff (1K-PUR-K) Die am Bau eingesetzten einkomponentigen Klebesysteme sind eine Mischung aus feuchtigkeitshärtenden Isocyanat-Prepolymeren und einem unter Druck verflüssigten Treibgas, welche durch Verdampfen der Treibmittel unmittelbar nach Entnahme aus der Druckgaspackung spontan expandieren. Der Aufschäumungsprozess wird daher überwiegend durch das Treibgas und weniger durch die Bildung von Kohlenstoffdioxid (wesentlich langsamere Reaktion) hervorgerufen. Für eine vollständige Aushärtung ist eine Mindestfeuchte erforderlich.

2|3

Die Mehrheit der heute eingesetzten Klebstoffe basiert auf organischen Verbindungen.

2|3|1 Die einkomponentigen Klebesysteme sind eine Mischung aus feuchtigkeitshärtenden IsocyanatPrepolymeren und Treibgas.

Mauerkleber | 31

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2|3|2

Zweikomponenten-PUR-Klebstoff (2K-PUR-K) Zweikomponentige PUR-Klebstoffe werden in der Regel im „One-shotVerfahren“ hergestellt. Dabei werden die Hauptkomponenten A und B aus den Lagertanks in die Arbeitsbehälter übergeführt, auf die vorgeschriebene Temperatur gebracht und über Dosieraggregate dem Mischkopf zugeleitet. Die Reaktionsmischung wird aus dem Mischkopf kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgetragen und reagiert auf einer Unterlage aus. Die Aushärtung erfolgt bei Raumtemperatur. Der Zweikomponenten-PUR-Klebstoff kommt in Österreich zur Produktion von Ziegelfertigteilen in Form von Wandtafeln zum Einsatz. Die Produktion erfolgt automatisiert in Herstellwerken unter definierten Rahmenbedingungen. Die Wandelemente werden auf der Baustelle mit entsprechenden Hebezeugen manuell versetzt und bilden bei entsprechender Anordnung im Grundriss gemeinsam mit horizontalen Aussteifungselementen „raumstabile Zellen“.

2|4

Ziegelfertigteile

2|3|2

Zweikomponentige PUR-Klebstoffe kommen nur zur Produktion von Ziegelfertigteilen zum Einsatz.

2|4

Durch die Automatisierung des Produktionsprozesses können die Planziegel exakt aufeinander platziert werden, wobei die senkrechte Fuge knirsch verzahnt und die horizontale vollständig verklebt wird. Aufgrund der kurzen Trocknungsphase kann die fertige Wand sofort weiterverarbeitet werden. Danach werden die gewünschten Auslässe für Türen, Fenster, Treppenauflager oder auch Giebelschnitte mittels einer Wasserstrahlschneideanlage millimetergenau zugeschnitten.

2|4|1

Anforderungen an Ziegelfertigteile Ziegelfertigteile sind nach dem Stand der Technik durch geschulte und erfahrene Fachkräfte herzustellen und auch zu versetzen. Grundsätzlich gilt der Eurocode 6, mit den österreichischen Anwendungsparametern, auch für Ziegelfertigteile. Diese sind für die Verwendung in Gebäuden, als tragende und nichttragende Innen- oder Außenwand, oberhalb des Geländes und mit ruhender oder vorwiegend ruhender Belastung vorgesehen. Gemäß der jeweiligen Zulassung dürfen Gebäude mit höchstens vier oberirdischen Geschoßen mit Ziegelfertigteilsystemen errichtet werden. Bei den mit Ziegelfertigteilen errichteten Gebäuden sind die folgenden Konstruktionsprinzipien zu beachten, bezüglich der Bemessung siehe Kapitel 6|11|1.  Es wird eine Bauweise empfohlen, bei der alle tragenden Wände eines Geschoßes mit Ziegelfertigteilen errichtet werden.  Bei der Verwendung unterschiedlicher Baustoffe für die tragenden Wände eines Geschoßes ist das Verformungsverhalten der Baustoffe zu berücksichtigen, da Ziegelfertigteile insbesondere bei niedrigen Druckspannungen relativ große Anfangsverformungen aufweisen.  Beim Ausbau der Gebäude sind die Verformungen der Ziegelfertigteile zu berücksichtigen.  Ziegelfertigteile sind im Gebäude durch Putz, Verkleidungen, Abdichtungen etc. vor schädigenden Witterungseinflüssen und vor Durchfeuchtung zu schützen.  Ziegelfertigteile sind für die Herstellung bewehrten Mauerwerks nicht geeignet.

32 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

2|4|1

Ziegelfertigteile sind durch geschulte und erfahrene Fachkräfte herzustellen und auch zu versetzen.

2|4|2

Ziegelfertigteilarten Bei der Produktion von herkömmlichen Ziegelfertigteilen werden diese lagenweise gemauert und bestehen aus Mauersteinen und Mauermörtel. Die Elemente werden senkrecht stehend in Produktionshallen mit Hilfe von Mauerautomaten, vorwiegend geschoßhoch, wie herkömmliches Ziegelmauerwerk hergestellt. Die Länge der einzelnen Elemente orientiert sich immer an der individuellen Architektur und beträgt in der Regel bis ca. 7 m. Die in der Regel im Stoßfugenbereich verzahnten Ziegel werden in Verbindung mit einem Lagerfugenmörtel aus Normalmauermörtel, Leichtmörtel LM 36 oder LM 21 knirsch aneinanderstoßend im Verband aufgemauert, sodass sich über die gesamte Mauertafelhöhe vertikal durchlaufende vermörtelbare Kanäle ergeben. Durch die Automatisierung des Produktionsprozesses können auch Planziegel exakt aufeinander platziert werden, wobei die senkrechte Fuge knirsch verzahnt und die horizontale vollständig verklebt wird. Aufgrund der kurzen Trocknungsphase kann die fertige Wand sofort weiterverarbeitet werden.

2|4|2

Bei der Produktion von herkömmlichen Ziegelfertigteilen werden diese lagenweise gemauert.

Beispiel 2-14: Produktbeispiele Ziegelfertigteile

2|5

Putzmörtel

2|5

Putzmörtel sind ein Gemisch aus einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, Gesteinskörnungen, Wasser und gegebenenfalls Zusatzstoffen und/oder Zusatzmitteln, das als Außen- oder Innenputz verwendet wird (siehe Band 13: Fassaden [25]).

2|5|1

Ausgangsstoffe und Herstellung

2|5|1

Die Ausgangsstoffe müssen, nach ÖNORM EN 998-1 [204], Eigenschaften aufweisen, die zur Herstellung eines fertigen Produktes geeignet sind. Der Hersteller hat aufzuzeichnen, wie die Eignung der Ausgangsstoffe festgestellt wurde.

2|5|2

Anforderungen an Putzmörtel

2|5|2

Die Anforderungen an Putzmörtel sind in der ÖNORM EN 998-1 [204] geregelt. Bei Verwendung verschiedener Fabrikate für den Putzaufbau bei mehrlagigen Putzen sind die Verträglichkeit der Werkputzmörtel untereinander zu berücksichtigen und die Herstellerangaben zu beachten.

Putzmörtel | 33

300-2-20180815

Putz ist Zierde und Schutz eines Gebäudes. Die Funktionstüchtigkeit eines Bauwerkes hängt in entscheidendem Maße auch von der Güte des Putzes ab. Die Güte des Putzes wird wesentlich beeinträchtigt durch:  Planung ohne Berücksichtigung allgemeingültiger Regeln der Technik (kein Vordach, wahllose Aneinanderreihung unterschiedlicher Baustoffe, keine Trennfugen, Fassadengestaltungen ohne Rücksicht auf klimatische Gegebenheiten etc.)  überstürzte Bautermine (Trocknungszeiten nicht geplant, Winterbaustellen, Außenputz vor oder zeitgleich mit dem Innenputz etc.)  Missachtung der Erkenntnisse über neue Putzmethoden, die aufgrund neuer Baustoffe/Wandbildner aber unabdingbar sind (falsche Materialwahl, unsachgemäßer Putzaufbau, nur billigste Armierungen werden ausgeführt etc.)  Unterschreitung der Mindestputzdicken Auch die ausschließliche Vergabe von Ausführungsaufträgen an Billigstbieter kann zur Folge haben, dass „billig“ gearbeitet wird. Unqualifizierte, nicht fachgerechte Ausführung ist häufig Ursache für Mängel und spätere Schäden am Bauwerk. Sparen beim Putz ist eine Geldverschwendung und keine Kostenersparnis. Beträgt der Kostenanteil eines qualitativ hochwertigen Putzes nur 2,5 bis 3,0 % der Gesamtkosten des Bauwerks, so können bei Nichtbeachtung der Ausführungsregeln die Sanierungskosten ein Vielfaches betragen. Ein sanierter Putz ist nicht nur wesentlich teurer als ein fachgerecht ausgeführter, er ist auch schlechter und bleibt es auch nach einer Sanierung. Ein zu sanierender Putz bedeutet eine nicht rückgängig zu machende Qualitätsminderung des Bauwerkes.

2|5|3

Mörtelarten nach Herstellungskonzept 



2|5|4





2|5|3

Putzmörtel nach Eignungsprüfung sind Mörtel, deren Zusammensetzung und Herstellungsverfahren vom Hersteller so ausgewählt werden, dass bestimmte Eigenschaften erreicht werden (Eignungsprüfungskonzept). Putzmörtel nach Rezept sind mit vorbestimmten Mischungsverhältnissen hergestellte Mörtel, deren Eigenschaften aus den vorgegebenen Anteilen der Bestandteile abgeleitet werden (Rezeptkonzept).

Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung 

Die Funktionstüchtigkeit eines Bauwerkes hängt in entscheidendem Maße auch von der Güte des Putzes ab.

Werkputzmörtel ist Mörtel, der in einem Werk zusammengesetzt und gemischt wird. Es kann sich hierbei um „Trockenmörtel“ handeln, der gemischt ist und lediglich die Zugabe von Wasser erfordert, oder um „Nassmörtel“, der gebrauchsfertig geliefert wird. Werkmäßig hergestellter Putzmörtel ist Mörtel, der aus Ausgangsstoffen besteht, die im Werk abgefüllt, zur Baustelle geliefert und dort nach Herstellerangaben und -bedingungen gemischt wird. Kalk-Sand-Werk-Vormörtel ist Mörtel, der aus Ausgangsstoffen besteht, die im Werk zusammengesetzt und gemischt werden, zur Baustelle geliefert wird und dem dort weitere Bestandteile nach Anweisung des Werkes oder von diesem geliefert (z. B. Zement) beigefügt werden.

34 | Baustoffe, Produkte

300-2-20180815

2|5|4

Tabelle 2-14: gebräuchliche Mischungsverhältnisse von Putzmörtel in Raumteilen – ÖNORM B 3344 [162] hydraulisch erhärtende Bindemittel

Zuschlagstoff Sand

hydrau- hochhydrau- Putz- und Mauerbinder lischer Kalk lischer Kalk gemäß ÖNORM EN 413- PortlandHL 2 bzw. HL 5 bzw. 1 zement NHL 2 NHL 5 gemäß gemäß gemäß ÖNORM EN Normal Extra ÖNORM EN ÖNORM EN 197-1 459-1 459-1

gemäß ÖNORM B 3135

lufthärtende Bindemittel Kalkteig gemäß ÖNORM EN 459-1 (SumpfFettkalk)

Kalkhydrat gemäß ÖNORM EN 459-1

Gipsbinder gemäß ÖNORM EN 13279-1 1 0,2 bis 2,0

1 1 1

1 1 1 1,5

1 1 2 1

2 30 cm mit integrierter MW oder Perlite Hochlochziegelmauerwerk ≤30 cm mit integrierter MW, Perlite oder Beton Langlochziegelmauerwerk 80 km/h, - Düsenflugzeug in kleinem Abstand, - Betriebe, die überwiegend mittel- und hochfrequenten Lärm abstrahlen. Der Spektrum-Anpassungswert tr (tr = traffic) berücksichtigt folgende Lärmquellen: - städtischer Straßenverkehr, - Schienenverkehr mit geringer Geschwindigkeit, - Diskomusik, - Propellerflugzeuge, - Düsenflugzeug in großem Abstand, - Betriebe, die überwiegend tief- und mittelfrequenten Lärm abstrahlen. Im baulichen Schallschutz wird w laut OIB RL 5 [123] für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz von opaken Außenbauteilen sowie an jenen von Fenstern und Außentüren sowie Innentüren herangezogen und für Fenster und Außentüren in Kombination mit dem Spektrum-Anpassungswert tr . ′

Bau-Schalldämm-Maß

dB

zehnfacher dekadischer Logarithmus des Verhältnisses der auf einen Trennbauteil auftreffenden Schalleistung W1 zu der gesamten in den Empfangsraum übertragenen Schallleistung , wenn zusätzlich zu der vom Trennbauteil abgestrahlten Schallleistung auch die Schallleistung, die durch flankierende Bauteile oder andere Elemente abgestrahlt wird, zu berücksichtigen ist

Ergänzend zum Schalldämm-Maß wird das Bau-Schalldämm-Maß ′ eingeführt, welches neben der direkten Schallübertragung auch die Effekte der Übertragung über Schallnebenwege berücksichtigt. 10 ∙ lg

′

10 ∙ lg ′



′

Bau-Schalldämm-Maß auf einen Trennbauteil auftreffende Schallleistung gesamte in den Empfangsraum übertragene Schallleistung Transmissionsgrad unter Berücksichtigung der vorhandenen Nebenwegsübertragung

300-3-20180815

Das Bau-SchalldämmMaß berücksichtigt auch die Effekte der Übertragung über Schallnebenwege.

(3-16) dB W W —

Auch aus dem Bau-Schalldämm-Maß wird die Einzahlangabe des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes gebildet. Im baulichen Schallschutz wird laut OIB RL 5 für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz von Decken und Wänden gegen nicht ausgebaute Dachräume, gegen Durchfahrten und Garagen sowie von Gebäudetrennwänden herangezogen. aus Richtlinien für die Ableitung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes finden sich in ÖNORM B 8115-4 [192]. dem bewerteten Schalldämm-Maß Gemäß dieser ist für den Fall des Anschlusses massiver Innenbauteile an einen massiven einschaligen Bauteil mit oder ohne außenliegender Vorsatzschale das im Prüfstand ermittelte Schalldämm-Maß für den massiven einschaligen Bauteil wegen der Flankenübertragung um 2 dB zu vermindern und als einzusetzen.

80 | Bauphysik

′

resultierendes Schalldämm-Maß

dB

Schalldämm-Maß, das für einen Bauteil, der aus mehreren Teilflächen mit unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Schalldämm-Maßen besteht, angegeben wird

Zur Kennzeichnung des Schallschutzes zusammengesetzter Bauteile, die aus mehreren Teilflächen mit unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Schalldämm-Maßen bestehen, wird das resultierende Schalldämm-Maß eingeführt. 10 ∙ lg ∑ ∙ ∑

∙ 10

⁄

(3-17) m2 dB

Flächeninhalt der Teilfläche i Schalldämm-Maß der Teilfläche i

Auch das resultierende Schalldämm-Maß wird in Form der Einzahlangabe des bewerteten resultierenden Schalldämm-Maßes , sowie unter Berücksichtigung der Schallübertragung über Schallnebenwege in seiner Form als bewertetes resultierendes Bau-Schalldämm-Maß ′ , verwendet. Eine typische Anwendung des resultierenden Schalldämm-Maßes ist der Nachweis der Schallschutzanforderungen von Außenwänden mit Fenstern, wie im Beispiel 3-04 dargestellt. Beispiel 3-04: Ermittlung resultierendes Schalldämm-Maß [16] Außenwand (4,30 x 2,80 m) mit Fenster (2,50 x 1,20 m) = 12 m² - 3 m² = 9 m²

= 50 dB = 3 m² = 38 dB

,

,

,

10 ∙ lg

9 ∙ 10 12

3 ∙ 10 12

43 dB

Im baulichen Schallschutz wird ′ , laut OIB RL 5 [123] für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz von Außenbauteilen in Kombination mit Fenstern und Außentüren herangezogen. Zur Beschreibung des Schallschutzes zwischen zwei Räumen wird die Standardeingeführt. Schallpegeldifferenz nT

Standard-Schallpegeldifferenz

dB

Schallpegeldifferenz zwischen einem Sende- und einem benachbarten Empfangsraum, bezogen auf einen Bezugswert der Nachhallzeit T0 im Empfangsraum unter Berücksichtigung der gemessenen Nachhallzeit T

10 ∙ log

0,5 ∙

Schallpegel im Senderaum Schallpegel im Empfangsraum Nachhallzeit Bezugswert der Nachhallzeit

(3-18) dB dB s s

In ist definitionsgemäß stets die Schallübertragung über Schallnebenwege inkludiert. Auch wird baupraktisch in seiner Einzahlangabe als bewertete Standard-Schallpegeldifferenz , verwendet. nT,w

bewertete Standard-Schallpegeldifferenz Einzahlangabe für die Standard-Schallpegeldifferenz zur Bewertung des Luftschallschutzes zwischen Räumen in Gebäuden

dB

,

Schall | 81

300-3-20180815

Abbildung 3-07: Wege der Schallübertragung zwischen zwei Räumen

⇦ Wege der Schallübertragung zwischen zwei Räumen. Dd Übertragung durch Anregung und Abstrahlung des Trennbauteils Df Übertragung durch Anregung und Abstrahlung über einen flankierenden Bauteil Fd Übertragung durch Anregung eines Flankenbauteils und Abstrahlung über den Trennbauteil Ff Übertragung durch Anregung eines Flankenbauteils und Abstrahlung über einen Flankenbauteil

Der Nachweis zur Erfüllung der , -Anforderungen gemäß OIB RL 5 [123] für massive Gebäude kann im Planungsstadium erfolgen über - die Anwendung der Berechnungsmethode gemäß ÖNORM B 8115-4 [192], - vorliegende Ergebnisse von bauakustischen Messungen (ÖNORM EN ISO 140-4) in Gebäuden mit gleichen Bauteilen und Abmessungen. Das Berechnungsmodell ist in ÖNORM EN 12354-1 [232] beschrieben. Dort ist sowohl ein detailliertes Modell dargestellt, mit dem das Bau-Schalldämm-Maß in Abhängigkeit von der Frequenz berechnet werden kann, als auch ein vereinfachtes Modell, das das bewertete Bau-Schalldämm-Maß auf der Grundlage von bewerteten Schalldämm-Maßen für die beteiligten Bauteile prognostiziert. Dabei werden die Schallübertragungswege über das Trennbauteil und die flankierenden Bauteile berücksichtigt. Für die Zwecke der ÖNORM B 8115-4 [192] wird das Rechenverfahren des vereinfachten Modells für die Körperschallübertragung gemäß ÖNORM EN 12354-1 [232] verwendet. Die Berechnung ist auf eine Dezimalstelle genau durchzuführen und das Ergebnis auf ganze dB gerundet anzugeben. ,

10 ∙ lg 10

,

,

∑

10

,

,

∑

,

10

,

∑

10

,

,

(3-19)

Für jeden Übertragungsweg wird die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz aus den Eingangsdaten für die Bauteile und die Stoßstellen berechnet. Für die direkte Übertragung durch den Trennbauteil Dd: , ,

, ,

∆

,

10 ∙ lg

,

10 ∙ lg

5

(3-20)

bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für Direktübertragung Dd durch den Trennbauteil

dB

Für den Übertragungsweg Ff: ,

, , , ,

,

2

∆

,

10 ∙ lg

10 ∙ lg

5

bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für Übertragungsweg Ff

(3-21) dB

Für bestimmte Flankenkonstruktionen, wie zum Beispiel abgehängte Unterdecken, Leichtbaufassaden oder -wände, überwiegt bei der Übertragung der

82 | Bauphysik

300-3-20180815

Weg Ff, sodass die Beiträge aus den Wegen Df und Fd vernachlässigt werden können. Wird diese Übertragung durch die bewertete Norm-Schallpegeldifferenz flankierender Bauteile , , gekennzeichnet, so gilt: , ,

10 ∙ lg

,,

10 ∙ lg

15

(3-22)

Für den Übertragungsweg Fd: , ,

,

,

,

∆

,

10 ∙ lg

10 ∙ lg

5

(3-23)

bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für Übertragungsweg Fd

,

dB

Für den Übertragungsweg Df: , ,

,

, ,

,

∆

,

10 ∙ lg

10 ∙ lg

5

(3-24)

bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für Übertragungsweg Df

dB

Die Eingangsdaten für das Berechnungsmodell bestehen aus: - dem bewerteten Schalldämm-Maß der Bauteile (ohne Vorsatzschalen) bewertetes Schalldämm-Maß des Trennbauteils bewertetes Schalldämm-Maß des flankierenden Bauteils F bewertetes Schalldämm-Maß des flankierenden Bauteils f

, , ,

-

dem Stoßstellendämm-Maß Übertragungsweg

für

jede

Stoßstelle

dB dB dB

und

Stoßstellendämm-Maß für den Übertragungsweg Ff Stoßstellendämm-Maß für den Übertragungsweg Fd Stoßstellendämm-Maß für den Übertragungsweg Df -

Fläche des Trennbauteils Anzahl der flankierenden Bauteile in einem Raum; üblicherweise ist = 4, je nach Entwurf und Konstruktion kann aber in einer bestimmten Bausituation auch kleiner oder größer sein



-

m³

der gesamten Verbesserung des Schalldämm-Maßes durch zusätzliche Vorsatzschalen an dem Trennbauteil und an jedem Flankenübertragungsweg ∆ ∆

-

m²

dem Volumen des Empfangsraums Volumen des Empfangsraums

-

dB dB dB

der Fläche des Trennbauteils und der Anzahl der flankierenden Bauteile

-

jeden

,

,

∆

,

∆

,

gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen auf der Sende- und/oder Empfangsseite des Trennbauteils gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen auf der Sende- und/oder Empfangsseite des flankierenden Bauteils gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen am flankierenden Bauteil auf der Sendeseite und/oder auf dem Trennbauteil auf der Empfangsseite gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen am Trennbauteil auf der Sendeseite

dB dB

dB

der Kopplungslänge Kopplungslänge der betrachteten Bauteile im Gebäude Kopplungslänge an der betrachteten Stoßstelle bei der Messung im Labor, für Unterdecken wird diese Größe mit = 4,5 m , , bezeichnet, und es gilt

m m

Schall | 83

300-3-20180815

Stoßstellendämm-Maß

dB

Größe, die die Übertragung von Körperschall-Leistung an einer Stoßstelle von Bauteilen im Gebäude kennzeichnet

Die Prognose des Schallschutzes zwischen zwei Räumen wird neben der Direktdämmung w des trennenden Bauteils wesentlich auch durch die akustische Qualität der flankierenden Bauteile bestimmt. Damit spielt neben deren Direktdämm-Maß auch die Art der konstruktiven Bauteilanschlüsse eine maßgebliche Rolle. Ein gutes Flankendämm-Maß wird erreicht durch ein hohes Direktdämm-Maß des flankierenden Bauteils und gleichzeitig ein hohes Stoßstellendämm-Maß ij . Die Beschaffung von Werten für die Stoßstellendämm-Maße kann entweder über die Richtwerte gemäß ÖNORM EN 12354-1 [232] oder über Messungen (ÖNORM EN ISO 10848-1) erfolgen. Die normativ hinterlegten Funktionen resultieren aus Baumessungen von Stoßstellen aus homogenem Mauerwerk und weisen eine Masseabhängigkeit der beteiligten Bauteile auf. Diese Flächenmasse-Abhängigkeit ist für Mauerwerk aus hochwärmedämmenden Ziegeln und Ziegeln mit integrierter Wärmedämmung nur bedingt zutreffend und führt in der Regel zu einer Unterbewertung der erreichbaren Stoßstellendämmung. Standard-Trittschallpegel nachhallzeitbezogene Trittschallpegel im Empfangsraum, bei Körperschallanregung im darüber liegenden Senderaum mittels eines Normhammerwerks unter Berücksichtigung der gemessenen Nachhallzeit im Empfangsraum

Die Beschaffung von Werten für die StoßstellendämmMaße kann entweder über die Richtwerte oder über Messungen erfolgen.

dB

Zur Beschreibung der Körperschallübertragung von Decken wird der StandardTrittschallpegel nT herangezogen. ′

10 ∙ lg Trittschallpegel gemessene Nachhallzeit im Empfangsraum Bezugswert der Nachhallzeit

(3-25) dB s s

Auch der Standard-Trittschallpegel nT wird in Form der Einzahlangabe des bewerteten Standard-Trittschallpegels sowie unter Berücksichtigung der Schallübertragung über Schallnebenwege in seiner Form als bewerteter BauStandard-Trittschallpegel ′nT,w verwendet. Im baulichen Schallschutz wird ′nT,w laut OIB RL 5 [123] für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz vor Trittschallübertragung zum Raum herangezogen. Zur Beschreibung des durch den Betrieb von haustechnischen Anlagen aus anderen Nutzungseinheiten entstehenden Anlagengeräuschpegels wird der Anlagengeräuschpegel AFmax,nT definiert. Im baulichen Schallschutz wird AFmax,nT laut OIB RL 5 für die Formulierung der schalltechnischen Anforderungen an haustechnische Anlagen herangezogen. ,

3|3|3

Anlagengeräuschpegel maximaler -bewerteter Schallpegel, der in einem Raum bei Betrieb einer haustechnischen Anlage außerhalb dieses Raums gemessen und auf 0,5s Nachhallzeit bezogen wird

dB

Anforderungen Die Anforderungen an den baulichen Schallschutz, an die Bauakustik und an den Erschütterungsschutz sind in Österreich mittlerweile vollständig in der OIB RL 5 [123] geregelt.

84 | Bauphysik

300-3-20180815

, 3|3|3

Abbildung 3-08: mindesterforderliche Schalldämmung von Außenbauteilen für Wohngebäude, -heime, Hotels, Schulen, Kindergärten, Krankenhäuser, Kurgebäude

Abbildung 3-09: mindesterforderliche Schalldämmung von Außenbauteilen für Verwaltungs- und Bürogebäude

Darin werden an den Schallschutz von Außenbauteilen absolute Mindestin anforderungen an das resultierende Bauschalldämm-Maß ′ , Abhängigkeit vom maßgeblichen Außenlärmpegel festgeschrieben. Weiters werden absolut sowie relativ zu den Mindestanforderungen an das resultierende Bauschalldämm-Maß ′ , auch Mindestanforderungen an das der opaken Außenbauteile festgeschrieben. bewertete Schalldämm-Maß Schließlich werden relativ zu den Mindestanforderungen an das resultierende Bauschalldämm-Maß Anforderungen an das bewertete Schalldämm-Maß von Fenstern und Außentüren sowie an die maximal zulässige Senkung von ′ , durch Lüftungsdurchführungen festgeschrieben. Tabelle 3-04: mindesterforderliche Schalldämmung von Außenbauteilen Decken und Wände gegen nicht ausgebaute Dachräume Durchfahrten und Garagen ′w = 42 / 471) dB ′w = 60 dB

Gebäudetrennwände (je Wand) w = 52 dB

1) Bei einem maßgeblichen Außenlärmpegel ab 61 dB für Wohngebäude, -heime, Hotels, Schulen, Kindergärten, Krankenhäuser, Kurgebäude u. dgl.

Im Weiteren werden an den Luftschallschutz innerhalb von Gebäuden in Abhängigkeit von der Raumnutzung der Nachbarräume Anforderungen an die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz , festgelegt und Anforderungen an den Trittschallschutz in Form von Obergrenzen des bewerteten StandardTrittschallpegels ′ , von Decken zu Aufenthaltsräumen sowie schalltechnische Anforderungen an haustechnische Anlagen, explizit auch an Lüftungsanlagen, in Form von Obergrenzen des Anlagengeräuschpegels formuliert. ,

Schall | 85

300-3-20180815

Schließlich bestehen darüber hinaus schalltechnische Anforderungen zwischen Reihenhäusern und aneinander angrenzenden Gebäuden, für Gebäude mit anderer als wohn-, büro- oder schulähnlicher Nutzung sowie für Räume mit spezifischer Nutzung. Tabelle 3-05: mindesterforderliche bewertete Standard-Schallpegeldifferenz zu Aufenthaltsräumen Hotel-, Klassen-, Krankenzimmern, Gruppenräumen in Kindergärten sowie Wohnräumen in Heimen

Nebenräumen

,

in Gebäuden , [dB] ohne/mit Verbindung durch Türen, Fenster oder sonstige Öffnungen

aus Aufenthaltsräumen anderer Nutzungseinheiten allgemein zugänglichen Bereichen Nebenräumen anderer Nutzungseinheiten Räumen gleicher Kategorie allgemein zugänglichen Bereichen (z. B. Treppenhäuser, Gänge, Kellerräume, Gemeinschaftsräume) Nebenräumen Aufenthaltsräumen anderer Nutzungseinheiten allgemein zugänglichen Bereichen (z. B. Treppenhäuser, Gänge, Kellerräume, Gemeinschaftsräume) Nebenräumen anderer Nutzungseinheiten

Tabelle 3-06: mindesterforderliche bewertete Standard-Schallpegeldifferenz zwischen Reihenhäusern und angrenzenden Gebäuden zwischen Reihenhäusern bzw. angrenzenden Reihenhauseinheiten, angrenzenden Gebäuden

55 / 50 55 / 50 55 / 38 50 / 35 50 / 35

, ,

[dB]

60

3|3|4

Berechnung und Nachweisführung

3|3|4

3|3|4|1

Außenwände aus einschaligem Ziegelmauerwerk

3|3|4|1

Die wärmeschutztechnische Optimierung von Hochlochziegeln führte in den letzten 30 Jahren zu einer Optimierung der Lochbilder und einer Reduzierung der Brutto-Trockenrohdichte. J. Lang hat bereits 1985 darauf hingewiesen, dass die Schalldämmung von Hochlochziegeln nicht ausschließlich über die flächenbezogene Masse erfassbar ist, sondern stark von der Ausbildung des Ziegel-Lochbildes beeinflusst wird. Im einen Fall gehen die Ziegelstege von innen nach außen durch und wirken aussteifend, im anderen Fall sind sie gegeneinander versetzt und wirken weich. Abbildung 3-10: beispielhafte Entwicklung des Lochbildes eines 38 cm dicken Hochlochziegels

Bei diesen Hochlochziegeln kommt es daher zu sogenannten Dickenresonanzen. Darunter versteht man Dickenschwingungen bei Wanddicken größer 30 cm und geringer Rohdichte, die bei den für den Stein spezifischen Resonanzfrequenzen zu Einbrüchen in der Schalldämmung führen. Zwar existiert für akustisch einschalig wirkende Bauarten laut ÖNORM B 81154 [192] ein einfacher Formelzusammenhang zwischen dem bewerteten und der flächenbezogenen Masse ′ des Bauteils (3-26), Schalldämm-Maße

86 | Bauphysik

300-3-20180815

anwendbar auf Bauteile mit einer flächenbezogenen Masse von 100 bis 600 kg/m². 32,4 ∙ lg ′

26

(3-26) kg/m2

flächenbezogene Masse

Abbildung 3-11: bewertetes Schalldämm-Maß w von massiven einschaligen Wänden und Decken – ÖNORM B 8115-4 [192]

Von der Anwendung dieser Formel auf jeden Fall ausgeschlossen sind jedoch wärmeschutztechnisch optimierte Hochlochziegel für einschaliges Mauerwerk. Diese Ziegel weisen im Regelfall ein filigranes Lochbild mit relativ dünnen Ziegelstegen und schmalen, parallel zur Putzfläche verlaufenden Lochreihen auf. Mauerwerk aus Ziegeln dieser Bauart ist daher der Gruppe der nicht akustisch einschalig wirkenden Bauarten laut ÖNORM B 8115-4 [192] zuzuordnen, worunter explizit genannt werden: „Außenwände aus Hochlochziegeln oder Hohlblocksteinen, die ohne zusätzliche Wärmedämmsysteme die normgemäßen Anforderungen an den Wärmeschutz erfüllen“. Für das bewertete Schalldämm-Maß ( , ) von wärmedämmendem einschaligem Ziegelmauerwerk sind somit stets Herstellerangaben auf Basis von Prüfstandergebnissen anzuwenden.

Die Anwendung der Massenformel auf wärmeschutztechnisch optimierte Hochlochziegel ist nicht möglich.

Beispiel 3-05: charakteristische Werte für verputztes einschaliges Ziegelmauerwerk Ziegeltyp Hochlochziegel Wanddicke 38—50 cm |

bewertetes Schalldämm-Maß

( ,

)

= 0,35—0,15 W/m²K 43 bis 48 (-1; -3) dB Schallschutz abhängig von - Rohdichte - Lochbild - Vermörtelung - Putzaufbau

Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung Wanddicke 30—50 cm | = 0,25—0,12 Wm²K 48 bis 51 (-1; -3) dB Schallschutz abhängig von - Rohdichte - Lochbild - Putzaufbau

Schall | 87

300-3-20180821

Die Werte des bewerteten Schalldämm-Maßes ( , ) werden von den Ziegelherstellern auf der Basis normgerechter Prüfstandmessungen, häufig in Varianten inklusive Putz und auch inklusive Wärmedämmverbundsystemen, zur Verfügung gestellt.

3|3|4|2

Außenwände aus Ziegelmauerwerk mit Zusatzdämmung

3|3|4|2

Hinsichtlich der Anforderungen gelten, unverändert zum einschaligen Ziegelmauerwerk, die Anforderungen an das einzuhaltende bewertete BauSchalldämm-Maß ′ unter Berücksichtigung vom –Spektrum-Anpassungswert.

160 ∙

′ ′

′ ′

Resonanzfrequenz der biegeweichen Schale vor schwerer biegesteifer Wand mit einer Dämmschicht der dynamischen Steifigkeit ’, die mit beiden Schalen vollflächig verbunden ist dynamische Steifigkeit der Zwischenschicht flächenbezogene Massen der biegeweichen Schale

(3-27)

Hz MN/m2 kg/m2

Die Außendämmung bildet dabei im Allgemeinen eine biegeweiche Vorsatzschale vor einer schweren biegesteifen Wand. In Abhängigkeit der Eigenfrequenz dieser Vorsatzschale kann sich durch die Dämmung daher sowohl eine bewertete Verbesserung als auch Verschlechterung des SchalldämmMaßes ergeben, ausgedrückt durch das Luftschallverbesserungsmaß ∆ . Entscheidende physikalische Einflussgrößen sind dabei die flächenbezogene Masse des massiven Mauerwerks, die Dicke der Dämmung, ihr Elastizitätsmodul und die flächenbezogene Masse der Deckschicht. ÖNORM B 8115-4 [192] bietet zur Berechnung des bewerteten Luftschallverbesserungsmaßes ∆ (Tabelle 3-07) durch eine Vorsatzkonstruktion einen einfachen Formelapparat an, der aber für Massivwände mit Zusatzdämmung negative Werte von ∆ in der Größenordnung von bis zu 10 dB und damit deutlich zu pessimistische Kennzahlen des bewerteten Schalldämm-Maßes ergibt. Das Luftschallverbesserungsmaß ∆ aufgrund von Zusatzdämmungen muss daher unbedingt von akkreditierten Prüfanstalten bestimmt und von den Komponentenherstellern angegeben werden. Erfahrungsgemäß ergeben sich bei Vollwärmeschutz Werte des Luftschallverbesserungsmaßes ∆ in den Größenordnungen von -1 bis etwa +6 dB.

3|3|4|3

Außenwände aus zweischaligem Ziegelmauerwerk Hinsichtlich der Anforderungen gelten, unverändert zum einschaligen und zusatzgedämmten Ziegelmauerwerk, die Anforderungen an das einzuhaltende bewertete Bau-Schalldämm-Maß ′ unter Berücksichtigung vom – Spektrum-Anpassungswert. Schalltechnisch bildet zweischaliges Ziegelmauerwerk ein System aus zwei biegesteifen Schalen aus, für das sich gegenüber dem Schalldämmmaß, das sich aus der gemeinsamen flächenbezogenen Masse der beiden biegesteifen Schalen ergibt, ein Luftschallverbesserungsmaß ∆ von 5 oder 12 dB (Letzteres bei vollständiger Trennung) bzw. eines nach der Formel (3-28) aus ÖNORM

88 | Bauphysik

300-3-20180815

Das Luftschallverbesserungsmaß aufgrund von Zusatzdämmungen muss von Prüfanstalten bestimmt und von den Komponentenherstellern angegeben werden.

3|3|4|3

B 8115­4 [192] ergibt. Anders als bei einschaligen Ziegelwänden kann dieses ebenfalls masseabhängige Gesetz auch bei Ziegeln mit hohem Lochungsanteil angewandt werden. Das Schalldämm-Maß des Mauerwerks selbst, vor Addition des Luftschallverbesserungsmaßes, ist wie für einschaliges Mauerwerk unter Berücksichtigung der flächenbezogenen Gesamtmasse beider Schalen zu berechnen.

Schalltechnisch bildet zweischaliges Ziegelmauerwerk ein System aus zwei biegesteifen Schalen.

Tabelle 3-07: bewertetes Luftschallverbesserungsmaß ∆ durch eine Vorsatzkonstruktion in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz f0 ∆  in dB der Vorsatzschale in Hz ≤80 35 — /2 100 32 — /2 125 30 — /2 160 28 — /2 200 -1 250 -1 bis -3 315 -3 bis -5 400 -5 bis -7 500 -6 bis -9 630 bis 1600 -6 bis -10 >1600 -3 bis -5 Anmerkung 1: Der ∆ Mindestwert beträgt 0 dB für ≤160, in Hz. Anmerkung 2: Für die Zwischenresonanzfrequenzen können die Werte durch lineare Interpolation aus dem Frequenz-Logarithmus abgeleitet werden. Anmerkung 3: ∆ bezeichnet das bewertete Schalldämm-Maß der Rohwand oder der Rohdecke in dB. Resonanzfrequenz

160 ∙

′ ′ , ′

3|3|4|4

′∙

1 ′

1 ′

Resonanzfrequenz, auch Eigenfrequenz, Eigenschwingungszahl genannt. Frequenz, bei der die beiden Schalen unter Zusammendrücken der Zwischenschicht (Luftpolster oder Dämmstoff) am stärksten (mit größter Amplitude) schwingen dynamische Steifigkeit der Zwischenschicht flächenbezogene Massen der Schalen

(3-28)

Hz MN/m2 kg/m2

Trennwände aus Ziegelmauerwerk

3|3|4|4

Für Trennwände leiten sich die schalltechnischen Anforderungen an deren aus den Anforderungen an die einzuhaltende StandardSchalldämmmaß Schallpegeldifferenz , , bedingt durch die Schallübertragung durch den Trennbauteil und die Schall-Längsleitung z. B. der flankierenden Bauteile laut OIB RL 5 [123], ab. Zur Berechnung von aus den Schalldämm-Maßen der beteiligten , Bauteile und den Stoßstellendämm-Maßen der beteiligten Bauteilanschlüsse stellt ÖNORM B 8115-4 [192] auf Basis von ÖNORM EN 12351-1 [232] ein vereinfachtes Rechenmodell zur Verfügung. Über diese vereinfachte Berechnung hinaus erweist es sich in der Praxis als tauglicher Richtwert, das Schalldämm-Maß der Trennbauteile im Mittel um 1 bis 2 dB über der erforderlichen Standard-Schallpegeldifferenz , anzusetzen.

3|3|4|5

Vorsatzschalen vor Ziegelmauerwerk

3|3|4|5

Vorsatzschalen vor Ziegelmauerwerk sind eine effektive Methode zur Erhöhung des Schalldämm-Maßes. Bei ihrer Ausführung ist darauf zu achten, dass die Vorsatzschale schalltechnisch tatsächlich von der Massivwand entkoppelt ist. Abhängig von dem Schalldämm-Maß der ursprünglichen Wand werden etwa

Schall | 89

300-3-20180815

mit einer einfach beplankten Vorsatzschale aus 1,5 cm Gipskartonplatte vor >5 cm Luft mit schallabsorbierender Einlage Luftschallverbesserungsmaße ∆ von 11 dB und darüber erreicht. Zur Berechnung von ∆ steht analog der Berechnungen zum zweischaligen Mauerwerk der Formelapparat laut ÖNORM B 8115-4 [192] zur Verfügung. 60

(3-29)

√ ′∙

′

3|3|4|6

Resonanzfrequenz der biegeweichen Schale vor schwerer biegesteifer Wand Schalenabstand der biegeweichen Schale flächenbezogene Masse der biegeweichen Schale

Hz m kg/m2

Ziegeldecken Für Ziegeldecken bestehen gemäß OIB RL 5 [123] erstens Anforderungen hinsichtlich des Schallschutzes zwischen Räumen in Gebäuden und damit Mindestanforderungen an die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz und , bestehen zweitens Anforderungen an die Trittschallübertragung zum Raum und damit Mindestanforderungen an den bewerteten Standard-Trittschallpegel ′ , . Luftschallschutz von Ziegeldecken Für die Berechnung der bewerteten Standard-Schallpegeldifferenz , ist das im Kapitel 3|3|4|4 erläuterte Verfahren nach ÖNORM B 8115-4 [192] anzuwenden, mit dem die Standard-Schallpegeldifferenz aus den , der beteiligten Bauteile und den StoßstellendämmSchalldämm-Maßen Maßen der beteiligten Bauteilanschlüsse errechnet wird. Ziegeldecken wirken hinsichtlich ihres Luftschallschutzes als akustisch einschalige Bauteile. Das als Eingangsgröße erforderliche Schalldämmmaß wird demnach mit dem Massegesetz Formel (3-26) nach ÖNORM B 8115-4 [192] berechnet. Angesichts der flächenbezogenen Masse typischer Ziegel-Rohdecken von ca. 250 kg/m² ergibt sich ein Schalldämm-Maß von 52 dB. Bei Ausführung eines schwimmenden Estrichs erhöht sich dieses bei einer Trittschalldämmplatte aus Mineralwolle und 6 cm Estrich, berechnet nach Formel (3-27) und Tabelle 3-07 nach ÖNORM B 8110-4 [192], um weitere 9 dB. Die biegeweiche Schale mit Masse ′ vor schwerer biegesteifer Wand mit einer Dämmschicht der dynamischen Steifigkeit ′, die mit beiden Schalen vollflächig verbunden ist, gilt auch für den schwimmenden Estrich auf Massivdecke. Trittschallschutz von Ziegeldecken Ziegeldecken weisen einen strukturell hohen Trittschallschutz auf. Maßzahl ist der bewertete Standard-Trittschallpegel ’ , nach ÖNORM B 8115-4 [192]. Dabei wird zunächst der äquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel der Rohdecke berechnet. Ziegeldecken verhalten sich hinsichtlich , , des Trittschallschutzes als Massivdecke, der bewertete NormTrittschallpegel , , wird daher mit dem Massegesetz Formel (3-30) laut ÖNORM B 8115- 4 [192] berechnet.

90 | Bauphysik

300-3-20180815

Vorsatzschalen sind eine effektive Methode zur Erhöhung des Schalldämm-Maßes.

3|3|4|6

Ziegeldecken wirken hinsichtlich ihres Luftschallschutzes als akustisch einschalige Bauteile.

, ,

, ,

′

164

35 ∙ lg

′

(3-30)

äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel Masse der Rohdecke

dB kg/m2

Aus dem äquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegel , Rohdecke ergibt sich der bewertete Standard-Trittschallpegel ’ Formel (3-31) laut ÖNORM B 8115- 4 [192]. ′ ′

, , , ,

∆

,

10 ∙ lg

, ,

,

∆

,

,

10 ∙ lg 14,9

der nach

, ,

14,9 (3-31)

∆

äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel bewertete Trittschallminderung durch Deckenauflage Rauminhalt des Empfangsraums Korrektur für Trittschallübertragung über massiven flankierenden Bauteilen

dB dB m3 dB

Tabelle 3-08: bewertete Trittschallminderung ∆ von schwimmend verlegten Estrichen mit dem Bindemittel Zement oder Calciumsulfat – ÖNORM B 8115-4 [192] dynamische Steifigkeit ′ [ MN/m³ ] 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50

flächenbezogene Masse

′ der Estrichplatte [ kg/m² ]

60

80

100

120

140

160

34,0 32,9 32,0 31,1 30,4 29,8 27,3 25,6 23,1 21,4 20,0

35,8 34,6 33,6 32,7 31,9 31,2 28,5 26,5 23,8 21,9 20,3

37,3 35,9 34,8 33,8 32,9 32,2 29,2 27,0 24,1 21,9 20,3

38,5 37,0 35,8 34,7 33,7 32,9 29,6 27,3 24,1 21,7 20,0

39,4 37,9 36,5 35,4 34,3 33,4 29,9 27,4 23,9 21,4 19,4

40,3 38,6 37,2 35,9 34,8 33,8 30,0 27,4 23,6 20,9 18,8

Die bewertete Trittschallminderung ∆ durch einen schwimmend verlegten Estrich und die Korrektur für die Trittschallübertragung über die massiven flankierenden Bauteile K ergibt sich aus ÖNORM B 8115-4 [192] in Verbindung mit ÖNORM EN 12354-2 [233]. Tabelle 3-09: Korrektur K für die Trittschallübertragung in den flankierten Bauteilen gemäß ÖNORM EN 12354-2 [233] flächenbezogene Masse des trennenden Bauteils (Decke) in kg/m2 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900

mittlere flächenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile, die nicht mit Vorsatzkonstruktionen belegt sind, in kg/m2 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 2 1 1 0 0 0 0 0 0 2 1 1 1 0 0 0 0 0 3 2 1 1 1 0 0 0 0 3 2 1 1 1 1 0 0 0 4 2 2 1 1 1 1 0 0 4 3 2 2 1 1 1 1 1 4 3 2 2 1 1 1 1 1 5 4 3 2 2 1 1 1 1 5 4 3 3 2 2 2 1 1 6 4 4 3 2 2 2 1 1 6 5 4 3 3 2 2 2 2

Schall | 91

300-3-20180815

Weitere Verbesserungen durch weichfedernde Gehbeläge können laut ÖNORM B 8115-4 [192] berücksichtigt werden. Nachdem ihre Wirkung aber gering und ihre Existenz Teil der Einrichtung und nicht Teil der Baukonstruktion ist, wird von ihrer schalltechnischen Berücksichtigung abgeraten.

3|3|5

Schalltechnische Prüfverfahren und Nachweise

3|3|5

Als drei baupraktisch wesentliche schalltechnische Prüfverfahren werden , der nachfolgend die Messungen des bewerteten Schalldämm-Maßes bewerteten Standard-Schallpegeldifferenz und des bewerteten , Standard-Trittschallpegels ′ , erläutert.

3|3|5|1

Bewertetes Schalldämm-Maß

3|3|5|1

Die Einzahlangabe des bewerteten Schalldämm-Maßes wird nach dem Verfahren laut ÖNORM EN ISO 717-1 aus den frequenzabhängigen Werten des Schalldämm-Maßes abgeleitet. Dessen messtechnische Ermittlung erfolgt unter größtmöglicher Ausschaltung der Schallnebenwege ausschließlich in einem Prüfstand nach ÖNORM EN ISO 10140-1, ÖNORM EN ISO 10140-2, ÖNORM EN ISO 10140-4 und ÖNORM EN ISO 10140-5 in Terzbändern von 100 Hz bis 3150 Hz oder im erweiterten Frequenzbereich von 50 Hz bis 5000 Hz.

3|3|5|2

Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz

3|3|5|2

Analog zum Schalldämm-Maß wird auch die bewertete StandardSchallpegeldifferenz , nach dem Verfahren laut ÖNORM EN ISO 717-1 aus den frequenzabhängigen Werten der Standard-Schallpegeldifferenz sowie aus der Nachhallzeit des Empfangsraums T abgeleitet. Sie wird aber im Unterschied zum Schalldämm-Maß definitionsgemäß im Bauzustand, also vor Ort, mithilfe eines frequenzgeregelten Geräuschgenerators und zweier Mikrofone gemessen.

3|3|5|3

Bewerteter Standard-Trittschallpegel

3|3|5|3

Der bewertete Standard-Trittschallpegel ′ , wird ebenfalls im Bauzustand gemessen. Analog zur Messung der bewerteten Standard-Schallpegeldifferenz wird der Schall im Empfangsraum in Terzbändern gemessen und wird daraus nach dem Normverfahren der Verschiebung einer Bezugskurve zur Einzahlangabe des bewerteten Standard-Trittschallpegels ermittelt.

3|4

Brandschutz Jedes Gebäude ist dem Gefahrenfall „Brand“ ausgesetzt. Der Verlauf von Bränden ist durch eine Vielzahl von Einflussgrößen vorgegeben, die hemmend oder begünstigend auf den Brandverlauf wirken bzw. die daraus resultierenden Schäden beeinflussen. Massivbauten aus Ziegelmauerwerk bieten ein hohes Maß an passiver Sicherheit im Brandfall. Das Brandgeschehen in einer Wohnung oder in einem Gebäude entwickelt sich umso kritischer, je größer der Anteil an brennbarem Inventar sowie an brennbaren und ungeschützten Bauteilen im und am Gebäude ist. Die folgende Abbildung stellt die grundsätzliche Gliederung der Gesamtbrandlast in einem Gebäude dar.

92 | Bauphysik

300-3-20180815

3|4

Abbildung 3-12: Zusammensetzung der Brandlastanteile in einem Gebäude

GESAMTBRANDLAST MOBILE BRANDLAST

nutzungsspezifische Ausstattung, Mobiliar etc.

KONSTRUKTIVE BRANDLAST bauweisenspezifische Brandlast

konstruktionsneutrale Brandlast

Trag- und Ausbaukonstruktionen

Fenster, Türen, Installationen, Gebäudetechnik etc.

Bei Betrachtung der gesamten Brandlasten in einem mehrgeschoßigen Wohnbau mit einer durchschnittlichen Wohnnutzfläche von ca. 800 m2 liegt die gesamte mobile Brandlast bei rund 214 MWh und im Vergleich dazu die gesamte konstruktive Brandlast je nach Bauweise bei Holzbauten bei 190 bis 630 MWh und bei Ziegelbauten nur bei rund 20 MWh. Bezogen auf die Gesamtbrandlast ergeben sich damit bei einem reinen Holzwohnbau die zweibis vierfachen Mengen an brennbaren Stoffen wie in einem Massivwohnbau. Ein- und zweischalige Wände in Massivbauweise können in der Realität, d. h. unter Berücksichtigung der Brandwirkungen infolge der im Wohnbau tatsächlich vorhandenen Brandlasten, sehr lange dem Feuer Widerstand leisten.

3|4|1

Brandtechnische Eigenschaften der Baustoffe Hinsichtlich der Brennbarkeit von Baustoffen fand in Österreich primär die ÖNORM B 3800-1 [174] Anwendung. Es wurde dabei zwischen dem Brandverhalten, der Brennbarkeit und den Brandnebenerscheinungen wie Qualmbildung und Tropfenbildung unterschieden und darüber hinaus je Brennbarkeitsklasse eine gesonderte Prüfmethode angewandt. Die europäische Regelung der Brennbarkeitsklassen der ÖNORM EN 13501-1 [248] umfasst sieben Klassen – A1, A2, B, C, D, E und F für Wand- und Deckenbekleidungen sowie zahlreiche neue Prüfbestimmungen. Ebenso wurde für die Brandnebenerscheinungen in der europäischen Normung eine Nachfolge gefunden. Tabelle 3-10: Brennbarkeitsklassen nach ÖNORM EN 13501-1 [248] A1 A2 B C D E F

kein Beitrag zum Brand (nicht brennbar) kein Beitrag zum Brand sehr begrenzter Beitrag zum Brand begrenzter Beitrag zum Brand hinnehmbarer Beitrag zum Brand hinnehmbares Brandverhalten keine Leistung feststellbar

Massivbauten aus Ziegelmauerwerk bieten ein hohes Maß an passiver Sicherheit im Brandfall.

3|4|1

Die brandtechnischen Eigenschaften unterscheiden zwischen dem Brandverhalten, der Brennbarkeit und den Brandnebenerscheinungen.

Tabelle 3-11: Brandnebenerscheinungen nach ÖNORM EN 13501-1 [248] Rauchentwicklung s1 Rauchentwicklungsrate gering s2 Rauchentwicklungsrate normal s3 Rauchentwicklungsrate hoch

(SMOGRA ≤30 m2/s2) (SMOGRA ≤180 m2/s2) (SMOGRA >180 m2/s2)

brennendes Abtropfen/Abfallen d0 kein brennendes Abtropfen/Abfallen d1 kein fortdauerndes brennendes Abtropfen/Abfallen d2 brennendes Abtropfen/Abfallen

Brandschutz | 93

300-3-20180815

Tabelle 3-12: Kombinationen der Brandnebenerscheinungen – ÖNORM EN 13501-1 [248]

× —

— s1 A1 × — A2 — × B — × C — × D — × E × — F × — mögliche Kombination Kombination nicht vorgesehen

s2 — × × × × — —

s3 — × × × × — —

d0 — × × × × — —

d1 — × × × × — —

d2 — × × × × × —

Die Klassifikation des Brandverhaltens von Bauprodukten wird auch im Anhang der Entscheidung 2000/147/EG (ursprünglich 94/611/EG, geändert durch 2003/632/EG und 2006/751/EG) geregelt. Trägt ein Bauprodukt in seiner Endanwendung zur Entstehung und Ausbreitung von Feuer und Rauch im Brandentstehungsraum oder im Brandentstehungsbereich bei, so ist das Produkt, ausgehend von seinem Brandverhalten, unter Berücksichtigung des Klassifizierungssystems einzustufen. Die Produkte sind dabei im Hinblick auf ihre Endanwendung zu betrachten. Bereits 1996 hat die Europäische Kommission mit der Entscheidung 96/603/EG erstmalig die Möglichkeit der Klassifizierung des Brandverhaltens ohne Prüfung geschaffen und für europäisch harmonisierte Bauprodukte ein Verzeichnis dafür erstellt. Diese Entscheidung wurde vier Jahre später, bedingt durch die Aufteilung der Brandverhaltensklasse A in A1 und A2, durch die Entscheidung 2000/605/EG geändert. - Die aufgeführten Materialien und aus diesen hergestellten Produkte werden aufgrund ihres niedrigen Brennbarkeitsgrades und unter den nachfolgenden Voraussetzungen in die Klasse A1 („kein Beitrag zum Brand“) eingestuft. Für Zwecke dieser Einstufung ist eine Prüfung des Brandverhaltens dieser Materialien oder Produkte nicht erforderlich (CWFT: „Classification without further testing“). - Die Produkte sind ausschließlich aus einem oder mehreren der folgenden Materialien herzustellen, wenn sie ohne Prüfung in die Klasse A1 eingestuft werden sollen. Produkte, die durch Verleimung eines oder mehrerer der nachstehenden Materialien hergestellt werden, sind ohne Prüfung den Klassen A1 zuzuordnen, sofern der Leim gewichts- oder volumenmäßig (hier findet der Wert Anwendung, der der größeren Masse entspricht) 0,1 % nicht übersteigt. - Produkte in Form von Tafeln (z. B. Dämmstoffe) mit einer oder mehreren organischen Schichten oder Produkte, die nicht homogen verteiltes organisches Material enthalten (Leim ausgenommen), sind von dieser Liste ausgeschlossen. - Keines der nachstehend aufgeführten Produkte darf gewichts- oder volumenmäßig (hier findet der Wert Anwendung, der der größeren Masse entspricht) mehr als 1 % des homogen verteilten organischen Materials enthalten.

94 | Bauphysik

300-3-20180815

Tabelle 3-13: Produkte, die ohne Prüfung der Brennbarkeitsklasse A1 zugeordnet werden können (Auszug) Material Blähton

Bemerkungen

geblähter Perlit geblähter Vermiculit Mineralwolle Schaumglas Beton

einschließlich Fertigbeton, Betonfertigteile und Spannbetonprodukte

Betonzuschlag (Schwer- und Leichtbeton mit mineralischen Zuschlagstoffen, ausgenommen integrierte Wärmedämmung) Zement

kann Zusatzmittel und Zusatzstoffe (z. B. Flugasche), Pigmente und andere Materialien enthalten, umfasst Fertigteile

Kalk mineralische Zuschlagstoffe Gips und Putz auf Gipsbasis

kann Zusatzstoffe enthalten (Verzögerungsmittel, Füllstoffe, Fasern, Pigmente, Löschkalk, Luft und Wasser zurückhaltende Stoffe und Plastifikatoren), Schwerbetonzuschlagstoffe (z. B. Natursand oder gemahlener Schlackensand) oder Leichtbetonzuschlagstoffe (z. B. Perlit oder Vermiculit) Vorwurf-/Putzmörtel, Estrichmörtel und Mauermörtel mit einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, z. B. Zement, Kalk, Mauermörtelzement und Gips Einheiten aus Ton oder anderen tonigen Materialien, mit oder ohne Sand, Brennstoff oder anderen Zusätzen. Umfasst Ziegelsteine, Platten, Pflaster- und Schamotte-Einheiten (z. B. Schornsteinauskleidungen) Einheiten aus einem Gemisch aus Kalk und natürlichen, kieselhaltigen Materialien (Sand, Kies oder Felsgestein oder entsprechende Gemische). Kann Farbkörper enthalten bearbeitetes oder unbearbeitetes Element aus Naturstein (Ergussgestein, Sedimentgestein oder metamorphes Gestein) oder Schiefer umfasst Blöcke und andere Einheiten aus Kalziumsilikat und Wasser, gegebenenfalls mit Fasern, Füllstoffen, Zuschlagstoffen und anderen Zusätzen und farbpigmentiert einschließlich gehärtetes, chemisch vorgespanntes, Verbund- und mit Drahteinlagen verstärktes Glas, glaskeramische Erzeugnisse aus einer kristallinen und einer RestGlasphase einschließlich trockengepresste und extrudierte Produkte, glasiert oder unglasiert

Mörtel mit anorganischen Bindemitteln Ton-Einheiten

Kalziumsilikat-Einheiten Naturstein- und Schieferprodukte Gips-Einheit Glas und glaskeramische Erzeugnisse

keramische Erzeugnisse

3|4|2

Brandwiderstand der Bauteile

3|4|2

Anders als bei den Brennbarkeitsklassen werden im Rahmen der Klassifikation der Brandwiderstandsklasse nicht Baustoffe, sondern Bauteile untersucht, die je nach Dauer des Brandwiderstandes und unter Einhaltung der Leistungseigenschaften (Tabelle 3-14) nach ÖNORM EN 13501-2 klassifiziert werden können. Tabelle 3-14: Leistungseigenschaften (Auswahl) – ÖNORM EN 13501-2 [249] R E I W M C S tt

Tragfähigkeit Raumabschluss Wärmedämmung Strahlung Widerstand gegen mechanische Beanspruchung selbstschließende Eigenschaft Rauchdichtheit Klassifizierungsperioden in Minuten

Der Brandwiderstand von Bauteilen wird nach der Dauer des Brandwiderstandes und der Einhaltung der Leistungseigenschaften klassifiziert.

Die Klassifizierung der Bauteile ist damit wie folgt darzustellen: R

E

I

W

tt

-

M

C

S

Für tragende Bauteile muss zusätzlich die aufgebrachte Last und/oder das Belastungsniveau im Klassifizierungsbericht angegeben werden. Den angeführten Leistungskriterien können noch zahlreiche Indizes zugeordnet werden, die auf Spezialitäten für einzelne Bauteile bzw. unterschiedliche

Brandschutz | 95

300-3-20180815

Prüfmethoden hinweisen. Für die Klassifizierungsperioden entsprechend den Ausführungen nachfolgende Zeiten festgelegt:

wurden

Tabelle 3-15: Klassifizierungsperioden tt – ÖNORM EN 13501-2 [249] 15 min 20 min

30 min 45 min

60 min 90 min

120 min 180 min

240 min 360 min

Tragende Wände ohne raumabschließende Funktion können allen Klassifizierungsperioden zugeordnet werden, bei tragenden Wänden mit raumabschließender Funktion gibt es dazu einige Varianten, da raumabschließende Wände unter Umständen auch die Anforderungen hinsichtlich Temperaturerhöhung an der feuerabgewandten Seite (I) erfüllen können oder zur Strahlungsbegrenzung (W) vorgesehen sind oder ausreichenden Widerstand gegen mechanische Einwirkung (M) aufweisen müssen. Tabelle 3-16: Klassifizierungskombinationen für Wände tt 15 20 EI × × R × × RE — × REI × × REI-M — — REW — × × mögliche Kombination — Kombination nicht vorgesehen

30 × × × × × ×

45 × × — × — —

60 × × × × × ×

90 × × × × × ×

120 × × × × × ×

180 × × × × × ×

240 × × × × × ×

Für Bauteile aus Ziegel (tragende und nichttragende Wände, Decken) sind die Ergebnisse der Klassifizierungsberichte in Kapitel 6|10 zusammengefasst.

96 | Bauphysik

300-3-20180815

4

Gebäudephysik

4

Mit der Zusammensetzung der einzelnen Bauteile zu einem Ganzen, dem Gebäude, entstehen neue physikalische Zusammenhänge und sind weitere Bedingungen zu gestalten, etwa jene des generellen thermischen Komforts, der Energieeffizienz, des Schutzes vor sommerlicher Überwärmung, der Ausführung einer wärmebrückenarmen und luftdichten Gebäudehülle oder des Schallschutzes.

4|1

Thermischer Komfort Als thermischer Komfort wird das Zusammenspiel aus Umgebungsbedingungen, Kleidung und psychosozialen Randbedingungen verstanden, das zur Zufriedenheit mit dem persönlichen Wärmehaushalt führt. Thermischer Komfort ist demnach eine zutiefst subjektive Qualität, die aber doch auf physikalischen und biologischen Gesetzmäßigkeiten beruht, die es erlauben, allgemeine Gestaltungsregeln für Gebäude abzuleiten. Die biologisch-physiologische Grundlage thermischen Komforts ist der Wärmehaushalt des Menschen. Zentrale Organe des menschlichen Körpers, insbesondere das Gehirn, sind nur in einem engen Temperaturbereich rund um 37 °C funktionsfähig. Mittels eines hoch entwickelten Temperaturregelsystems hält der Körper diesen Temperaturbereich über einen weiten Bereich von Außenbedingungen aufrecht. Außerdem wird vom menschlichen Körper laufend Wärme produziert und muss kontinuierlich abgeführt werden. Die Größe dieser abzuführenden Wärmeleistung ist untrennbar mit dem Maß des physiologischen Stoffumsatzes und in weitem Umfang mit der körperlichen Tätigkeit verbunden. Wärme muss also in einem vorgegebenen Maß abgeführt werden. Die Gestaltung der Umweltbedingungen beeinflusst, ob diese Wärmeabfuhr subjektiv als komfortabel oder als unkomfortabel erlebt wird.

4|1|1

Mechanismen der menschlichen Wärmeabgabe

4|1

Thermischer Komfort ist das Zusammenspiel aus Umgebungsbedingungen, Kleidung und psychosozialen Randbedingungen.

4|1|1

Der Wärmeaustausch zwischen dem menschlichen Körper und seiner Umgebung erfolgt über die Mechanismen der Wärmeleitung, der Konvektion, der Wärmestrahlung, der Wasserverdunstung auf der Haut und der Atmung (Erwärmung und Befeuchtung der Atemluft). Abbildung 4-01: Wärmeabgabe des Menschen über der Lufttemperatur

Thermischer Komfort | 97

300-4-20180815

Zur anteiligen Verteilung dieser Komponenten gibt es die als Summenkurven zu interpretierenden Anhaltswerte (Abbildung 4-03), sie gelten für einen sitzenden, ansonsten ruhenden Menschen in normaler Zimmerbekleidung. Gut erkennbar ist die Wärmeleistung, die korrelierend mit der Tätigkeit vom Körper über weite Bereiche der Umgebungstemperatur aufrecht gehalten wird.

4|1|2

Definition thermischer Komfortmodelle Thermische Behaglichkeit ist in der europäischen Bauforschung und Baunormung beschrieben in der ÖNORM EN ISO 7730 [265]. Basierend auf den Forschungsarbeiten von insbesondere Prof. Ole Fanger wird dort ein theoretisch abgeleitetes und empirisch abgesichertes Modell des allgemeinen thermischen Komforts sowie lokaler Komfortparameter aufgestellt. Dieses Modell beruht auf der Idee, dass thermischer Komfort jedenfalls eine ausgeglichene Wärmebilanz des Körpers voraussetzt, dass gleichzeitig die Hauttemperatur und die Schweißbedeckung der Haut in bestimmten, als komfortabel empfundenen, Grenzen zu halten sind und dass schließlich keine Einflüsse lokaler Unbehaglichkeit vorliegen dürfen. Als Maßzahlen des allgemeinen Komforts wird der (Predicted Mean Vote) eingeführt, eine dimensionslose Zahl zwischen -3 (kalt) über 0 (neutral) bis +3 (heiß). Aus diesem abgeleitet wird die Maßzahl des (Predicted Percentage of Dissatisfied). Zielwerte thermischen Komforts werden nach diesem Modell häufig mit ≤±0,5 und ≤10 % angestrebt. Abbildung 4-02: Komfortbeschreibung mit

und

Das Komfortmodell nach ÖNORM EN ISO 7730 [265] ist grundsätzlich statisch und ist daher für gleichförmige Bedingungen, wie sie oft am Arbeitsplatz herrschen, gut geeignet, ist aber für wechselnde Tätigkeiten oder Umgebungsbedingungen, wie sie in Wohnumgebungen charakteristisch sind, nur bedingt aussagekräftig. Insbesondere haben sich die Temperaturgrenzen, die laut dem -Modell als die Grenzen der thermischen Behaglichkeit gelten, in warmen Umgebungen häufig als zu eng herausgestellt. In Erweiterung dieses Komfortmodells nach Fanger wurde daher das „Adaptive Comfort Model“ entwickelt, das auch die Faktoren der persönlichen Einflussnahme auf die Umgebungsbedingungen und das langfristige Niveau der Außentemperatur in die Ableitung von, somit deutlich erweiterten, Komfortgrenzen mit einbezieht. Dieses Komfortmodell ist normativ beschrieben in der ÖNORM EN 15251 [255] und ist im Begriff, auch in die nächste Ausgabe der ÖNORM ISO 7730 aufgenommen zu werden.

98 | Gebäudephysik

300-4-20180815

4|1|2

Thermischer Komfort setzt eine ausgeglichene Wärmebilanz des Körpers voraus.

⇦ Predicted Mean Vote ⇦ Predicted Percentage of Dissatisfied

4|1|3

Einflussgrößen des thermischen Komforts

4|1|3

Als primäre Einflussgrößen auf den thermischen Komfort gelten im Bereich der Gebäudephysik  die Lufttemperatur,  die Temperatur der Umschließungsflächen (Strahlungstemperatur),  die Luftbewegung,  die relative Luftfeuchte,  der Tätigkeitsgrad und  die Kleidung. Zwischen diesen bestehen enge Wechselwirkungen. Etwa wird Temperatur über weite Grenzen als der Mittelwert von Luft- und Strahlungstemperatur wahrgenommen, was mit der abgeleiteten Größe der operativen Temperatur beschrieben wird. Neben diesen primären Faktoren bestehen weitere Einflussgrößen auf das Komfortempfinden, wie etwa Konstitution, körperliche Verfassung, Alter, Geschlecht, ethnische Einflüsse, Nahrungsaufnahme, die naturgemäß von normativen Festlegungen nicht berücksichtigt werden.

4|1|4

Anforderungen an den thermischen Komfort Anforderungen an den thermischen Komfort sind in der bereits erwähnten ÖNORM ISO 7730 [265] wie folgt festgelegt und sind in weiten Teilen so in die österreichische Allgemeine Arbeitnehmerschutzverordnung übernommen. - Bereich der operativen Raumtemperatur (empfundene Temperatur) im Winter (22 ±2 °C), im Sommer (24,5 ±1,5 °C) - Obergrenze der Luftgeschwindigkeit im Bereich zwischen ~0,12 m/s und ~0,30 m/s in Abhängigkeit von Lufttemperatur und Turbulenzgrad - Obergrenze des vertikalen Lufttemperaturgradients zwischen Knöchelhöhe und Kopfhöhe kleiner als 3 K - Oberflächentemperatur des Fußbodens zwischen 19 °C und 26 °C; Auslegung von Fußbodenheizungen bis 29 °C Fußbodentemperatur - Abweichung der Strahlungstemperatur von kalten, senkrechten Flächen (z. B. Fenstern) von der sonstigen Strahlungstemperatur kleiner 10 K - Abweichung der Strahlungstemperatur von warmen Decken von der sonstigen Strahlungstemperatur kleiner 5 K - relative Feuchte im Bereich 30 bis 70 % Für nicht klimatisierte Gebäude, in denen die Nutzer außerdem individuelle Möglichkeiten der Reaktion haben, wie Zugriff auf öffenbare Fenster, Zugriff auf den Sonnenschutz und Ähnliches, sind in ÖNORM EN 15251 [255] die Komfortbereiche der operativen Raumtemperatur in Wechselwirkung zu einem gleitenden Mittelwert der Außentemperatur beschrieben. Der gleitende Mittelwert der Außentemperatur entspricht dabei vereinfacht dem Mittelwert der Außentemperatur der jeweils letzten sieben Tage. Im Detail zu berechnen laut ÖNORM EN 15251 [255]. Es ergeben sich für die mittlere Kategorie II (normales Maß an Erwartungen, empfohlen für neue und renovierte Gebäude) die folgenden oberen und unteren Grenzwerte der operativen Raumtemperatur:

4|1|4

⇦ Anforderungen thermischer Komfort

Thermischer Komfort | 99

300-4-20180815

, , , ,

0,33 ∙ 0,33 ∙

18,8 18,8

3 3

(4-01)

der obere Grenzwert der operativen Innentemperatur der untere Grenzwert der operativen Innentemperatur der gleitende Mittelwert der Außentemperatur

Diese Grenzen gelten für obere Grenzwerte 10 < 2000 75 >4000 501) >8000 1) Immissionsflächenbezogene Luftvolumenströme von weniger als 50 m3/(hm²) führen zu einem hohen Überwärmungsrisiko und sind daher grundsätzlich zu vermeiden. 2) im Bedarfsfall zu interpolieren

4|3

Wärmebrücken Unter „Wärmebrücken“ werden Stellen einer Gebäudehülle verstanden, an denen örtlich begrenzte Störungen in flächigen Bauteilen, welche Bereiche unterschiedlicher Temperaturen trennen, auftreten. Diese Störungen bewirken eine lokale Veränderung der Wärmestromdichte und eine Ablenkung der ansonsten normal auf die Fläche verlaufenden Wärmestromrichtung. Prinzipiell können vier Grundtypen von Wärmebrücken unterschieden werden, die Störungen in das Wärme- und Temperaturverhalten flächiger Bauteile bringen. Es können auch Kombinationen zwischen den Gruppen auftreten. - geometrisch bedingte Wärmebrücken, etwa eine Attika, eine Außenecke oder ein Fensteranschluss - materialbedingte Wärmebrücken, etwa eine Betonstütze in einer Ziegelwand oder ein Stahlträger in einer gedämmten Dachkonstruktion - massestrombedingte Wärmebrücken, etwa Luftströmungen durch Gebäude-Undichtigkeiten - umgebungsbedingte Wärmebrücken, etwa lokale Wärmequellen an der Wandinnenseite Nach ihrer geometrischen Ausdehnung werden lineare und punktförmige Wärmebrücken unterschieden. Bauphysikalisch und baupraktisch sind Wärmebrücken in zweierlei Hinsicht relevant:  Erstens kann die Summe aller Wärmebrücken den Transmissionsleitwert und somit den Heizwärmebedarf eines Gebäudes nennenswert erhöhen. Ohne sorgfältig wärmebrückenoptimierte Detailausbildung kann die wärmebrückenbedingte Erhöhung des Transmissionsleitwerts Größenordnungen >10 % jenes Transmissionsleitwerts ergeben, der sich allein aus den U-Werten ergeben hätte.  Zweitens können Wärmebrücken lokal die Temperaturen an oder in Bauteilen empfindlich verändern und bilden somit ein Gefahrenpotenzial für schädliche Kondensation in oder an diesen Bauteilen. Entsprechend diesen beiden Gefahrenpotenzialen haben vollständige Untersuchungen von Wärmebrücken auch stets aus diesen beiden Aspekten zu bestehen: erstens aus der Berechnung des lokalen Wärmestroms, zweitens aus dem Nachweis der Vermeidung des Auftretens schädlichen Kondensats. Eine detaillierte, über den hier vorliegenden Rahmen hinausgehende, Erläuterung des Themas der Wärmebrücken findet sich in Baukonstruktion Band 1: Bauphysik [16]. Eine Untersuchung der Wärmebrücken laut ÖNORM B 8110-2 [184] ist im Kapitel 4|6|3 für ein exemplarisches Referenzgebäude dokumentiert.

4|3

Nach ihrer geometrischen Ausdehnung werden lineare und punktförmige Wärmebrücken unterschieden.

Wärmebrücken | 105

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4|3|1

Berechnung des Wärmestroms durch Wärmebrücken direkte Berechnung des mehrdimensionalen Wärmestroms Die direkte Berechnung von Wärmeströmen durch wärmebrückenbehaftete Bauteile erfolgt mit iterativen numerischen Verfahren, in denen Bauteilabschnitte nach dem Prinzip der finiten Elemente in physikalische Modelle zerlegt und die Wärmeströme zwischen den so entstehenden Rasterflächen berechnet werden. Eine vollständig realitätsnahe Berechnung erfordert die Berücksichtigung von Wärmeströmen in allen drei räumlichen Dimensionen (3D). Für viele Anwendungsfälle im Zusammenhang mit linear erstreckten Wärmebrücken kann man sich aber mit ausreichender Genauigkeit mit Betrachtung von Wärmeströmen in zwei räumlichen Dimensionen (2D) begnügen. Die zweidimensionale Rechnung ist meist hinlänglich genau zur Berechnung des zusätzlichen Wärmestroms durch Bauteile mit linearen Wärmebrücken. Sie ist aber selbst bei linearen Wärmebrücken häufig unzureichend zur Beurteilung der Gefahr schädlicher Oberflächenkondensation, die ja typischerweise an Anfangs- und Endpunkten linearer Wärmebrücken, also an Stellen mit ausgeprägt dreidimensionalem Wärmestrom auftritt. indirekte Berechnung mittels Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizienten Zur schnellen Berücksichtigung ausschließlich des erhöhten Wärmestroms in wärmebrückenbehafteten Bauteilen hat sich die sogenannte „indirekte Methode“ mittels Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten etabliert. In dieser Methode wird aus der Differenz des tatsächlichen, mehrdimensionalen, Wärmestroms zu dem eindimensionalen Wärmestrom, der sich allein aus der Anwendung der -Werte ergibt, ein Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizient ermittelt, der, multipliziert mit der Ausdehnung der Wärmebrücke und der anliegenden Temperaturdifferenz, den erhöhten Wärmefluss aufgrund der Wärmebrücke abbildet. Bei linienförmigen Wärmebrücken wird der Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizient als „ “ [griech. Psi] bezeichnet und hat die Dimension [W/mK]. Bei punktförmigen Wärmebrücken wird der Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizient als „ “ [griech. Chi] bezeichnet und hat die Dimension [W/K]. Der tatsächliche Leitwert eines wärmebrückenbehafteten Bauteils wird berechnet, indem zuerst der Leitwert des ungestörten Bauteils berechnet wird und dazu dann der zusätzliche Leitwert der Wärmebrücke, der sich aus dem Produkt des Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizienten mal seiner Ausdehnung ergibt, addiert wird. Die Berechnung der WärmebrückenZuschlagskoeffizienten ist normativ festgelegt in ÖNORM EN ISO 10211-1 [267]. Ihre Anwendung zur Berechnung der gesamten Wärmeverluste des Gebäudes ist normativ festgelegt in ÖNORM B 8110-6 [187]. Es ist unbedingt zu beachten, dass die Wärmebrückenberücksichtigung mittels Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizienten ausschließlich Aussagen zur Größe des Wärmestroms, nicht aber zur minimalen Oberflächentemperatur im Bereich der Wärmebrücke liefert. Es können mit dieser vereinfachten Methode daher nur Fragen nach dem Transmissions-Wärmeverlust beantwortet werden, nicht aber nach der Gefahr schädlicher Kondensation in Bauteiloberflächen.

106 | Gebäudephysik

300-4-20180815

4|3|1

Als baupraktische Erleichterung stellen die einschlägige Fachliteratur sowie die Baustoffindustriekataloge Auflistungen der Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizienten häufig auftretender Wärmebrücken, zusammen mit Vorschlägen zur wärmebrückenoptimierten Ausführung der entsprechenden Baudetails zur Verfügung. Es ist weiters zu beachten, dass es eine unerlässliche Voraussetzung zur korrekten Anwendung der indirekten Methode ist, die bauphysikalische Modellbildung, mittels der „ “ oder „ “ ermittelt wurden, genau zu kennen und zu berücksichtigen. - Das betrifft die Frage, für welche geometrischen Abmessungen der Leitwert des ungestörten Bauteils berechnet wurde bzw. zu berechnen ist. - Das betrifft weiters bei zweidimensionalen Wärmebrücken immer die Frage, entlang welcher Linie die Ausdehnung der Wärmebrücke zu bestimmen ist. - Größte Aufmerksamkeit ist letztlich bei allen Wärmebrücken geboten, bei denen mehr als zwei angrenzende Raumtemperaturen an den betrachteten Bauteil angrenzen. Typisches Beispiel sind etwa Deckeneinbindungen zwischen kaltem Keller und beheiztem EG. Für solche Konstellationen ermittelte - oder -Werte gelten nur für eine der beteiligten Grenzflächen und auch immer nur für ein und dieselbe Kombination aus angrenzenden Raumtemperaturen.

4|3|2

Beurteilung des Kondensationsrisikos an Wärmebrücken

4|3|2

Zur Beurteilung der Gefahr kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren müssen die raumseitigen Oberflächentemperaturen im Bereich von Wärmebrücken ermittelt werden. Das kann mit eigener numerischer Berechnung oder mittels Bezugnahme auf ein identisches dokumentiertes Bauteil, das in einem der bereits erwähnten Wärmebrückenkataloge dokumentiert ist, erfolgen. Die indirekte Methode zur Berücksichtigung von Wärmebrücken mittels Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten ist für diese Fragestellung ungeeignet. Zur Beurteilung des Risikos von Tauwasser- oder Schimmelbildung wird der [-] laut ÖNORM B 8110-2 [184] und ÖNORM EN ISO Temperaturfaktor 13788 [272] verwendet. (4-05) raumseitige Oberflächentemperatur Raumlufttemperatur Außentemperatur

°C °C °C

Die Normanforderung zur Vermeidung von Schimmelbildung lautet ≥0,71. Die Normanforderung zur Vermeidung von Tauwasserbildung lautet ≥0,69. Laut ÖNORM B 8110-2 [184] ist für Wohnungen und Räume vergleichbarer Widmung für die Raumlufttemperatur i der Wert von 20 °C zu verwenden. Für die Außentemperatur ist an thermisch speicherfähigen Bauteilen der niedrigste Monatsmittelwert und an nicht thermisch speicherfähigen Bauteilen der niedrigste Tagesmittelwert am jeweiligen Klimastandort einzusetzen. zur Beurteilung Laut ÖNORM B 8110-2 [184] sind für die Berechnung von des Kondensationsrisikos – abweichend von ÖNORM B 8110-1 [188] – folgende Werte für den Wärmeübergangswiderstand einzusetzen:

Wärmebrücken | 107

300-4-20180815

innen: außen:

4|3|3

= 0,17 W/m²K = 0,25 W/m²K im Bereich des Wandanschlusses von Fenstern = 0,05 W/m²K = 0,00 W/m²K für erdberührte Bauteile

Wärmebrückenkatalog

4|3|3

Wärmebrücken sind meist Schwachstellen eines Gebäudes, bei denen an einzelnen Stellen mehr Wärme verloren geht als an anderen, gut gedämmten Flächen. Ein 180 Seiten starker Wärmebrückenkatalog der Österreichischen Ziegelindustrie [71], aktuell in der zweiten Auflage April 2017, deckt im Prinzip die gesamte Bandbreite der in Österreich hergestellten Produkte ab und soll den Nachweis von detaillierten Wärmebrückenberechnungen und ebenso den Nachweis einer Wärmebrückenfreiheit durch typische Angabe von Konstruktionsdetails im Bereich von Niedrig-, Niedrigstenergie- oder anderen Hauskonzepten für kleinvolumige aber auch großvolumige Wohn-, Gewerbe-, Industrie- oder sonstige Gebäude ermöglichen. Beispiel 4-01: Wärmebrückenkatalog – Sockeldetail unterkellert, Ziegelwand einschalig, Ziegeldecke, WD an Untersicht

Beispiel 4-02: Wärmebrückenkatalog – Attikadetail, Ziegelwand einschalig, Ziegeldecke

Dieser umfangreiche Wärmebrückenkatalog beinhaltet sowohl Details für monolithische Ziegelwandsysteme als auch für Ziegelwandsysteme mit Zusatzdämmung (mit Wärmedämmsystem). Auch zweischalige Ziegelwandsysteme mit oder ohne Kerndämmung sind praktisch ableitbar. Für alle Interessenten

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aus dem privaten und öffentlichen Bereich steht der Wärmebrückendetailkatalog unter www.ziegel-technik.at zum Download als PDF-Version bereit. Eine Besonderheit der Umsetzung sind auch die interaktiven Diagramme für alle berechneten Details mit ihrer Darstellung des U-Wertes auf der x-Achse und des Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten auf der y-Achse. Mit einer „Mouseover-Darstellung“ erfolgt eine leichte Ablesbarkeit an eng abgestuften Stützstellen ohne Interpolationsaufwand.

4|4

Luftdichtheit

4|4

Die Luft- und Winddichtheit der Gebäudehülle und einzelner Bauteile sowie Bauteilanschlüsse ist ein grundlegendes Qualitätsmerkmal mit vielfältigen Wechselwirkungen etwa auf Bauschadensfreiheit, Energiehaushalt, thermische Behaglichkeit, Raumklima, Innenluftqualität und Lärmbelastung. Unter Luftdichtheit wird die Eigenschaft verstanden, unkontrolliertem Luftdurchtritt, hervorgerufen durch Druckdifferenzen an den Hüllbauteilen, einen ausreichend hohen Widerstand entgegenzusetzen. Winddichtheit hingegen bezeichnet den Widerstand speziell gegen das Einströmen von Außenluft in einen Hüllbauteil.

4|4|1

Anforderungen an die Luft- und Winddichtheit

4|4|1

Eine luft- und winddichte Ausführung der Gebäudehülle ist für alle Neubauten verbindlich in OIB RL 6 [124] vorgeschrieben. Als Anforderung ist die Luftwechselrate festgelegt, als jene Luftwechselrate, die sich bei 50 Pascal Druckdifferenz zwischen innen und außen, gemittelt über Unter- und Überdruck und bei geschlossenen Ab- und Zuluftöffnungen, einstellt. In den Qualitätsanforderungen an Passivhäuser ist darüber hinausgehend eine noch strengere Anforderung an die Luftdichtheit definiert. Tabelle 4-03: Anforderungen an die Luftwechselrate Gebäude ohne mechanisch betriebene Lüftungsanlage Gebäude mit mechanisch betriebener Lüftungsanlage Passivhäuser

Anforderung nach OIB RL 6 OIB RL 6 Passivhaus Institut

zulässige

Die Luftwechselrate ist vergleichbar ist mit dem Staudruck auf eine Fassade bei direkter Anströmung mit einer Windgeschwindigkeit von etwa 9,5 m/s oder 33 km/h. Von der Maßzahl der Luftwechselrate zu unterscheiden ist daher die Falschluftrate (Infiltrationsrate) unter statistisch relevanten Bedingungen, welche heranzuziehen ist für die Bewertung des mittleren erzwungenen Luftwechsels und des damit verbundenen Lüftungswärmeverlusts bei geschlossenen Fenstern oder sonstigen Lüftungsöffnungen. Zu ihrer Abschätzung kann die Näherungsformel laut ÖNORM B 8110-6 [187] herangezogen werden. 0,11 1,50 0,07 von 0,6 bis 1,50 0,04 0,60 Falschluftrate (Infiltrationsrate)

4|4|2

Luftwechselrate 3,0 1/h 1,5 1/h 0,6 1/h

Die Luftwechselrate ist vergleichbar mit dem Staudruck bei einer Windgeschwindigkeit von etwa 33 km/h.

(4-06)

h-1

Maßnahmen zur Sicherstellung der Luft- und Winddichtheit

4|4|2

Die Maßnahmen zur Sicherstellung der Luft- und Winddichtheit bestehen in der Herstellung sowohl einer Luftdichtheits- als auch einer Winddichtheitsebene. Letztere wird grundsätzlich immer am Übergang des Hüllbauteils

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an die Außenluft oder – bei hinterlüfteten Konstruktionen – an die Hinterlüftungsebene angeordnet. Die Lage der Luftdichtheitsebene ist aufgrund der meist damit auch verbundenen dampfbremsenden Eigenschaft von Außen- und Innenklima abhängig und befindet sich für österreichische Klimabedingungen in den allermeisten Nutzungsfällen an der Innenseite der Außenbauteile. Ausführungsregeln für die luft- und winddichte Herstellung von Ziegelmauerwerk sind im Kapitel 7|4|2 Luftdichtheit bei Ziegelmauerwerk erläutert.

4|4|3

Prüfverfahren zur Bestimmung der Luftdichtheit

Fachinformation „LUFTDICHTES BAUEN IM ZIEGELMASSIVBAU“ [70]

4|4|3

Als Prüfverfahren zur Bestimmung der Luftdichtheit von Gebäuden oder Gebäudeteilen ist das Differenzdruckverfahren gemäß ÖNORM EN 13829 [250] definiert. Es wird dabei mittels eines drehzahlgeregelten Ventilators, welcher in einem Dichtrahmen üblicherweise in eine Fenster- oder Türöffnung eingesetzt wird, ein definierter Differenzdruck zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Prüfvolumens aufgebaut. Mit Kenntnis der Ventilatorkennlinie kann aus der Ventilatordrehzahl und der Druckdifferenz auf den Luftdurchsatz durch den Ventilator geschlossen und, aus der Kenntnis des Luftvolumens im Prüfbereich, auf die Luftwechselrate geschlossen werden. Beispiel 4-03: Blower-Door-Messung

Mittels gleichzeitiger Messung von Druckdifferenz und Drehzahl wird die „Leckagekurve“ als die Kennlinie der des Volumenstroms über dem Differenzdruck aufgezeichnet und aus ihren gemessenen Stützpunkten werden der Leckagekoeffizient und der Strömungsexponent errechnet, mit denen gilt: ∆ ∆

(4-07)

Leckagekoeffizient erzeugte Druckdifferenz Strömungsexponent

m3/(hPan) Pa —

Die n50 Luftwechselrate ergibt sich aus: 50 Pa

und

ÖNORM EN 13829 [250] schreibt die Prüfung in je einer Unter- und einer Überdruckmessreihe zu mindestens 5 Messpunkten vor, wobei jeder Messpunkt einem spezifischen Unter- oder Überdruck in gleichmäßiger Verteilung über den Prüfbereich entsprechen muss. Unter Anwendung der Formel kann somit die Luftwechselrate mit deutlich größerer Genauigkeit als bei Einzelmessung unter 50 Pa bestimmt werden und kann in Ausnahmefällen

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(4-08)

,

sogar aus Messreihen abgeleitet werden, welche den Prüfdruck von 50 Pa nicht vollständig erreichen. Alternativ zur Ermittlung aus der Ventilatordrehzahl kann der Leckagevolumenstrom unter Prüfbedingungen auch mittels Indikatorgasverfahren laut ÖNORM EN ISO 12569 [269] ermittelt werden. Zur überschlägigen und kostengünstigen Überprüfung des Luftwechsels unter Realbedingungen, mit und ohne Betrieb mechanischer Lüftungsanlagen, haben sich außerdem Prüfverfahren nach der Konzentrationsabklingmethode unter Verwendung von CO2 als Indikatorgas bewährt.

4|4|4

Bauanschlussfugen Fenster und Türen Anlässlich des Erscheinens der aktuellen Ausgabe der ÖNORM B 5320: Einbau von Fenstern und Türen in Wände – Planung und Ausführung des Bau- und des Fenster-/Türanschlusses hat die Initiative Ziegel des Fachverbandes der Steinund keramischen Industrie eine diesbezügliche Fachinformation ausarbeiten lassen (siehe aktuelle Version auf www.ziegel-technik.at). Dies erfolgte in Zusammenarbeit mit einem Expertenteam aus Industrie, Bauausführung sowie Bauplanung. In der Norm wird unterschieden zwischen dem „Standard-Fensteranschluss“ (d. h. eine durch Materialien geschlossene Fuge zwischen Fensterstock oder Blindstock und dem Wandbildner und gegebenenfalls zwischen Fensterstock und Blindstock) und dem „objektspezifischen Bauanschluss“ d. h. ein gesamtes bauphysikalisch und statisch funktionsfähiges, gebrauchstaugliches Anschlusssystem zwischen Fensterstock und Wand, mit Planung und Ausführung für ein spezifisches Objekt. Der objektspezifische Bauanschluss beinhaltet alle Bauteilschichten der Wand inklusive aller Anbauteile, wie z. B. Sohlbank, Fensterbank sowie Sonnenschutzeinrichtungen, und wird typischerweise durch mehrere Gewerke ausgeführt. Im Falle der Fachinformation „FENSTEREINBAU IM ZIEGELMASSIVBAU“ [69] handelt es sich um einen objektspezifischen Bauanschluss im Sinne der Norm. Der Fachinformation angeschlossen sind Formblätter für die Planung des objektspezifischen Bauanschlusses und somit stellt diese Unterlage für die Ausführenden und Planenden ein praktisches Hilfsmittel im täglichen Baugeschehen und in der Planungsphase dar. Der Fenstereinbau im Ziegelmauerwerk erfolgt dadurch unter Nutzung der spezifischen Stärken dieses Baustoffs (z. B. langlebig, mineralisch und diffusionsoffen) normgerecht, funktionssicher und wirtschaftlich. Nach einer ausführlichen Erklärung der technischen Hintergründe wird eine Reihe von empfohlenen Ausführungsdetails mit objektspezifischer Bauanschlussfugenplanung abgebildet. Die objektspezifische Bauanschlussfugenplanung wird jeweils für folgende Situationen dargestellt: - Leibung Bezeichnung: FE-LE - Sturz Bezeichnung: FE-ST - Parapet Bezeichnung: FE-PA

4|4|4

Fachinformation „FENSTEREINBAU IM ZIEGELMASSIVBAU“

Folgende Fugenplanungen sind planerisch demonstriert:  I – Monolithisches Ziegelmauerwerk Variante I-A: außen: Anputzprofil innen: Anputzprofil Variante I-B: außen: Folie und Anputzprofil innen: Anputzprofil

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Variante I-C:



außen: Folie und Anputzprofil innen: Folie und Anputzprofil II - Ziegelmauerwerk mit WDVS Variante II-A: außen: Folie und Anschlussprofil innen: Anputzprofil Variante II-B: außen: Folie und Anschlussprofil innen: Folie und Anputzprofil

Beispiel 4-04: Fenstereinbau – Sturz- und Parapetdetail, Ziegelwand monolithisch

Beispiel 4-05: Fenstereinbau – Sturz- und Parapetdetail, Ziegelwand mit Wärmedämmverbundsystem

4|5

Energieeffizienz

4|5

In den Themenbereich der Gebäudephysik fällt auch das große Themenfeld der Gebäude-Energieeffizienz. Ihr ist in der gegenständlichen Buchreihe Baukonstruktion vollständig der Band 1/1: Bauphysik Erweiterung 1 [28] gewidmet, weshalb im vorliegenden Sonderband „Ziegel“ auf theoretische Erläuterung verzichtet wird. Der genannte Band beschäftigt sich sowohl mit der Umsetzung der Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD) als auch mit der Richtlinie 6 „Wärmeschutz und Energieeinsparung“ der Harmonisierung der bautechnischen Vorschriften in Österreich. Es werden die exakten Rechenverfahren samt Beispielen erläutert und Näherungsmethoden für die Planungsphase bzw. den Bestand dargestellt. Darüber hinaus werden Werkzeuge für die Erfassung des Bestandes und die Planung von Sanierungen mit einem Schwerpunkt zur Potenzialabschätzung vorgestellt. Tabelle 4-04: Kennzahlen der Gesamtenergieeffizienz

, ,



jährlicher Heizwärmebedarf pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Referenzklima jährlicher Referenz-Heizwärmebedarf pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Referenzklima Gesamtenergieeffizienz-Faktor als Relation des Endenergiebedarfes zur Anforderung an den Endenergiebedarf des Jahres 2007 bezogen auf das Referenzklima jährlicher Endenergiebedarf pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Standortklima jährlicher Primärenergiebedarf erneuerbar pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Standortklima jährliche Kohlendioxidemissionen pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Standortklima

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Sehr wohl berücksichtigt wird die Energieeffizienz aber im Kapitel 4|6 exemplarische Lösungen anhand von zwei Gebäudebeispielen, für die unter Anwendung der OIB RL 6:2015 und der in ihr zitierten Normen die folgenden Kennzahlen der Gesamtenergieeffizienz ermittelt werden:

4|6

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen

4|6

Im Folgenden werden exemplarisch für zwei Gebäudebeispiele die Kennzahlen des Wärmeschutzes, des Schallschutzes, des Feuchteschutzes, der Vermeidung sommerlicher Überwärmung und der Gesamtenergieeffizienz berechnet und erläutert.

4|6|1

Definition von 2 Gebäudebeispielen

4|6|1

Als zwei charakteristische Vertreter von Wohnbautypologien in Ziegelbauweise werden ein Einfamilienhaus und ein Mehrfamilienhaus mit exemplarischer Geometrie, technischer Gebäudeausstattung und Bauphysik der Hüllbauteile definiert.

4|6|1|1

Geometrie

4|6|1|1

Bei dem exemplarischen Einfamilienhaus handelt es sich um ein zweigeschoßiges Gebäude mit nahezu quadratischer Grundfläche. Der Keller sowie der Dachraum werden als unbeheizt und ungedämmt angenommen und sind somit nicht Teil der thermischen Hülle. Abbildung 4-06: perspektivische Darstellung der Gebäudebeispiele

Einfamilienhaus (EFH)

Geometrie - Länge: 10,26 m - Breite: 9,86 m - Brutto-Grundfläche: 202 m² - Brutto-Volumen: 708 m² - Gebäude-Hüllfläche: 487 m² - Kompaktheit A/V: 0,68 - charakteristische Länge : 1,46 Fenster - 18,0 m² südorientiert - 8,1 m² nordorientiert - 3,9 m² ostorientiert - 6,9 m² westorientiert

Mehrfamilienhaus (MFH)

Geometrie - Länge: 61,6 m - Breite: 10,3 m - Brutto-Grundfläche: 1903 m² - Brutto-Volumen: 6022 m³ - Gebäude-Hüllfläche: 2 634 m² - Kompaktheit A/V: 0,44 - charakteristische Länge : 2,29 Fenster - 235 m² südorientiert - 117 m² nordorientiert - 6,6 m² ostorientiert - 6,6 m² westorientiert

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 113

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Bei dem exemplarischen Mehrfamilienhaus handelt es sich um einen dreigeschoßigen Wohntrakt. Verglichen zum Einfamilienhaus weist das Gebäude mit einer charakteristischen Länge von 2,29 m statt 1,46 m eine deutlich bessere Kompaktheit auf. Der Keller sowie der Dachraum werden als unbeheizt und ungedämmt angenommen und sind somit nicht Teil der thermischen Hülle.

4|6|1|2

Technische Gebäudeausrüstung

4|6|1|2

Das System der Raumheizung und Warmwasserbereitung im Einfamilienhaus wird definiert als zentrale Wärmebereitstellung durch einen Pelletskessel und sonstige Festlegungen wie folgt: - zentrale Wärmebereitstellung für Warmwasser und Raumwärme mittels Pelletskessel - 8 m² Solaranlage mit Vakuum-Röhrenkollektoren - 500 Liter Pufferspeicher - 3/3 gedämmte Verteil-, Steig- und Anbindeleitungen - Wärmeabgabe mittels Fußbodenheizung (Temperaturniveau 35/28 °C) - Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung (65 % Wärmebereitstellungsgrad) Das System der Raumheizung und Warmwasserbereitung im Mehrfamilienhaus wird definiert als zentrale Wärmebereitstellung durch eine Sole-WasserWärmepumpe und sonstige Festlegungen wie folgt: - zentrale Wärmebereitstellung für Warmwasser und Raumwärme mittels Sole- Wasser-Wärmepumpe mit Tiefensonden - 3/3 gedämmte Verteil-, Steig- und Anbindeleitungen - Wärmeabgabe mittels Fußbodenheizung (35/28 °C) - Zirkulation Warmwasserleitung - Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung (65 % Wärmebereitstellungsgrad)

4|6|1|3

Bauphysik der Hüllbauteile

4|6|1|3

Es werden drei exemplarische Wandsysteme in Ziegelbauweise in Übereinstimmung mit Kapitel 7 definiert und für die weiteren Berechnungen herangezogen, wobei alle drei Wandkonstruktionen zur besseren Vergleichbarkeit einheitlich auf einen -Wert von 0,16 W/m²K dimensioniert werden. - monolithische Außenwand 50 cm mit Putzfassade - Ziegelwand 25 cm mit Wärmedämmverbundsystem - Ziegel-Zweischalenwand 25 cm + 10 cm mit Luftschicht und Wärmedämmung Tabelle 4-05: monolithische Außenwand 50 cm mit Putzfassade Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand außen Wärmedämmputz Hochlochziegel Innenputz Wärmeübergangswiderstand innen Dicke Summe = 55,5 cm -Wert (verputzt) = 0,16 W/m²K = 43 dB (Prüfergebnis)

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[m] 0,040 0,500 0,015

[W/mK] 0,110 0,090 0,700

[m2K/W] 0,04 0,36 5,56 0,02 0,13

Tabelle 4-06: Ziegelwand mit Wärmedämmverbundsystem Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand außen Dünnputzsystem Wärmedämmung Hochlochziegel Innenputz Wärmeübergangswiderstand innen Dicke Summe = 47,5 cm -Wert (verputzt) = 0,16 W/m²K = 49,5 dB (Prüfergebnis)

[m] 0,010 0,200 0,250 0,015

[W/mK] 0,700 0,040 0,250 0,700

[m2K/W] 0,04 0,01 5,00 1,00 0,02 0,13

In allen Fällen wird weiters zugrunde gelegt: - oberste Geschoßdecke aus Ziegeldecke mit Aufbeton und oberseitiger Wärmedämmung - Kellerdecke aus Ziegeldecke und Aufbeton, Trittschalldämmung und Estrich und mit unterseitiger Wärmedämmung - Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung mit außenliegendem Sonnenschutz Tabelle 4-07: Ziegel-Zweischalenwand mit Luftschicht und Wärmedämmung Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand außen Außenputz Vorsatzschale (HLZ) Hinterlüftung Wärmedämmung Hochlochziegel Innenputz Wärmeübergangswiderstand innen Dicke Summe = 62,5 cm -Wert (verputzt) = 0,16 W/m²K = 64 dB (Prüfergebnis)

[m] 0,020 0,100 0,040 0,200 0,250 0,015

[W/mK] — — 0,040 0,250 0,700

[m2K/W] — — — 0,13 5,00 1,00 0,02 0,13

Tabelle 4-08: oberste Geschoßdecke Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand oben Dämmung Ziegeldecke + Aufbeton Innenputz Wärmeübergangswiderstand unten Dicke Summe = 50,5 cm -Wert (verputzt) = 0,13 W/m²K = 46,7 dB (Prüfergebnis)

[m] 0,280 0,210 0,015

[W/mK] 0,040 0,738 0,700

[m2K/W] 0,10 7,00 0,28 0,02 0,10

Tabelle 4-09: Kellerdecke Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand oben Estrich Trittschalldämmung Schüttdämmstoff Ziegeldecke + Aufbeton Wärmedämmung

[m] 0,070 0,030 0,060 0,210 0,100

[W/mK] 0,700 0,040 0,060 0,738 0,040

[m2K/W] 0,10 0,10 0,75 1,00 0,28 2,50 0,10

Dicke Summe = 47 cm -Wert (verputzt) = 0,21 W/m²K = 57,3 dB (Prüfergebnis)

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Fenster  Wärmeschutz: = 0,60 W/m²K = 1,1 W/m²K - Ψ = 0,03 W/mK -Wert = 0,50  Sonnenschutz: Es wird ein außenliegender Sonnenschutz angesetzt. Lt. ÖNORM B 8110-3 [185] ergibt sich bei gegenwärtigem Fenster mit außenliegendem Sonnenschutz (Lichtdurchlass mittel, Farbe Hell) ein von 0,265.  Schallschutz: Die Fenster weisen ein Schalldämm-Maß von 36 dB auf.

4|6|1|4

Nutzung und Klimastandort

4|6|1|4

Das Nutzungsprofil wird entsprechend der ÖNORMB B 8110-5 [186] für Einfamilienhaus und Mehrfamilienhaus angenommen. Als Klimastandort wird Wien Penzing gewählt. Für die Berechnungen wird ein zusatzgedämmtes Wandsystem gewählt.

4|6|2

Vermeidung sommerlicher Überwärmung – Ergebnisse

4|6|2

Nachfolgend werden beide Rechenverfahren zum Nachweis der Vermeidung sommerlicher Überwärmung laut ÖNORM B 8110-3 [185] auf den jeweils kritischen Raum jedes der beiden Referenzgebäude angewandt. Erstens die Berechnung des Tagesverlaufes der operativen Temperatur, zweitens der Nachweis über die immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse.

4|6|2|1

Einfamilienhaus Für beide Nachweismethoden ist der im Sinne der Fragestellung kritische Raum zu finden. Ausschlaggebende Parameter sind die Fensterorientierung, die Fenstergröße, die Raumgröße und eventuell vorliegende Abschattungen. Im gegenständlichen Referenzgebäude EFH erweist sich der Wohnraum als der kritische Raum und wird daher für beide Nachweisverfahren herangezogen: Nutzfläche: 27,3 m² Nettovolumen: 82 m³ Fensterfläche (Architekturlichte) 4,9 m² südorientiert Berechnung des Tagesverlaufes der operativen Temperatur  Außenklima-Randbedingungen und Nachbarräume Als Tagesmittelwert der Außentemperatur ist laut ÖNORM B 8110-3 [185] jene Außenlufttemperatur heranzuziehen, für die am gegebenen Standort eine Überschreitungshäufigkeit von 130 Tagen in 10 Jahren vorliegt. Ihre Ermittlung ist in ÖNORM B 8110-5, Bbl. 2, festgelegt und wird dort als „Normsommeraußentemperatur“ oder abgekürzt NAT-13 bezeichnet. Für den gewählten Standort Wien ergibt sich diese Normsommeraußentemperatur zu einem Wert von 23,4 °C. Auf diesen Mittelwert wird der Tagesgang der stündlichen Temperaturen mit einer Amplitude von ca. ±7 K laut ÖNORM B 8110-3, Anhang A, aufgeprägt. Die Nachbarraumbedingungen werden normgerecht angesetzt: gegen Keller wie gegen außen. Gegen alle anderen Räume ident zum untersuchten Raum.  anzunehmende innere Lasten Die inneren Lasten werden laut normativer Vorgabe als Stundenwerte der inneren Lasten durch Geräte und Personen angesetzt.

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4|6|2|1

Abbildung 4-07: Grundriss Erdgeschoß – EFH

Abbildung 4-08: Tagesgang der operativen Temperatur sowie der Außentemperatur



Annahmen zur Lüftung Die Annahmen zur Lüftung werden in Übereinstimmung mit den Stundenwerten des spezifischen hygienischen Luftvolumenstroms laut ÖNORM B 8110-3 getroffen. Zusätzlich wird außerdem eine Nachtlüftung angesetzt, deren Luftwechsel aus der Annahme eines von 21:00 bis 08:00 Uhr geöffneten Fensterflügels eines freien Strömungsquerschnitts von = 1,0 m  2,0 m mit dem Formelapparat aus ÖNORM B 8110-3 berechnet wird. Es ergibt sich daraus ein nächtlicher Luftwechsel von bis zu

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 117

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= 5,5 1/h. Es wird vorausgesetzt, dass die notwendigen Sicherheitserfordernisse (gegen Sturm, Schlagregen, Einbruch u. dgl.) und der Schallschutz trotz Nachtlüftung erfüllt werden.  Sonnenschutz Es wird ein außenliegender Sonnenschutz von ausreichender Gebrauchstauglichkeitswindgeschwindigkeit angesetzt. Laut ÖNORM B 8110-3 ergibt sich für einen außenliegenden, hellen Sonnenschutz mittleren Lichtdurchlasses: Abminderungsfaktor Sonnenschutz = 0,265 Die operative Temperatur liegt mit max. 24,3 °C unter der lt. ÖNORM B 8110-3 vorgegebenen max. Temperatur von 27 °C. Auch die Temperatur in den Nachtstunden liegt mit maximal 21,1 °C unter der vorgegebenen Temperatur von 25 °C. Laut Klassifizierung des sommerlichen Verhaltens nach ÖNORM B 8110-3 weist das Gebäude eine Sommertauglichkeit nach Güteklasse A auf. vereinfachter Nachweis der immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse Die Zulässigkeit der Anwendung dieses vereinfachten Verfahrens ist auf Wohngebäude beschränkt und ist außerdem nur an Standorten zulässig, deren Auslegungstagesmitteltemperatur höchstens 23,0 °C beträgt, und ist außerdem nur dann zulässig, wenn sämtliche Fenster des als kritisch eingestuften Einzelraums nachts offen gehalten werden können. Diese Voraussetzungen werden im gegenständlichen Fall erfüllt bzw. werden (Fensteröffnung) als erfüllbar vorausgesetzt.  Immissionsfläche Als Immissionsflächen im Sinn der Norm gelten die verglasten Anteile der Fenster, abgemindert um den Gesamtenergiedurchlassgrad, den Abschattungsgrad des Sonnenschutzes und den Orientierungs- und Neigungsfaktor. Im untersuchten Raum ergibt sich die Immissionsfläche AI somit zu 0,41 m².  immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom Normativ festgelegt ist in ÖNORM B 8110-3 die anzunehmende in Räumen und Raumverbänden in Abhängigkeit von Luftwechselzahl der Lage der Lüftungsöffnungen (in ein, zwei oder mehreren Fassaden- bzw. Dachebenen) bei vollständiger Öffnung unter Sommerbedingungen. Im untersuchten Raum liegen Fensteröffnungen in nur einer Fassadenebene vor und daher ist die anzunehmende Luftwechselzahl mit = 1,5 1/h anzusetzen. Es ergibt sich somit ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von , = 300 m³/(h.m²).  speicherwirksame Masse Die speicherwirksame Masse des Raums wird aus den wirksamen Speicherkapazitäten in einer 24-Stunden-Periode der einzelnen Bauteile errechnet. Eine vorhandene speicherwirksame Masse der Einrichtung kann optional berücksichtigt werden, was im gegenständlichen Fall nicht in Anspruch genommen wurde. Es ergibt sich die speicherwirksame Masse des Raums zu = 10728 kg. Es zeigt sich, dass auch im Massivbau die horizontalen Bauteile den weitaus größten Anteil der speicherwirksamen Masse bilden. Es ist ersichtlich, dass die Kellerdecke, aufgrund des raumzugewandten Estrichs, mit 4448 kg mehr als die Hälfte der Speichermasse ausmacht.

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

4|6|2|2

Außenwand 25,7 m² 58,5 kg/m² 1502 kg Fußboden 27,3 m² 162,7 kg/m² 4448 kg Decke 27,3 m² 104,7 kg/m² 2862 kg Innenwand 1 16,6 m² 42,3 kg/m² 701 kg Innenwand 1 15,0 m² 81,0 kg/m² 1216 kg Summe 111,9 m² 10728 kg Ergebnis Aus obigen Berechnungen ergibt sich die gesamte immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse des Raums zu , = 26233 kg/m². Dem gegenüber steht die Anforderung, dass dieser Wert die mindesterforderliche immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse übersteigen muss, welche in ÖNORM B 8110-3 in Abhängigkeit vom immissionsflächenbezogenen stündlichen Luftvolumenstrom als Anforderung festgelegt wird. Im gegenständlichen Raum liegt ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von , = 300 m³/(h.m²) vor und es ergibt sich daraus die Anforderung der mindesterforderlichen immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse zu ≥2000 kg/m². , , Es liegt tatsächlich eine immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse des Raums von: , = 26233 kg/m² vor. Die Bedingung der Sommertauglichkeit ist demnach erfüllt.

Mehrfamilienhaus

4|6|2|2

Abbildung 4-09: Grundriss Erdgeschoß – MFH

Für beide Nachweismethoden ist auch hier der im Sinne der Fragestellung kritische Raum zu finden. Im gegenständlichen Referenzgebäude MFH erweist sich der südwestorientierte Wohnraum als der kritische Raum und wird daher für beide Nachweisverfahren herangezogen: Nutzfläche: 26,3 m² - Nettovolumen: 78,8 m³ - Fensterfläche (Architekturlichte) 6,2 m² südorientiert 2,2 m² westorientiert

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Berechnung des Tagesverlaufes der operativen Temperatur  Außenklima-Randbedingungen und Nachbarräume Die Randbedingung des Außenklimas wird analog dem Beispiel des EFH angesetzt. Die Nachbarraumbedingungen werden normgerecht angesetzt: gegen alle Nachbarräume ident zum untersuchten Raum.  anzunehmende innere Lasten Die inneren Lasten werden wie auch beim Beispiel des EFH laut normativer Vorgabe als Stundenwerte der inneren Lasten durch Geräte und Personen angesetzt.  Annahmen zur Lüftung Die Annahmen zur Lüftung werden analog jenen im Beispiel des EFH getroffen. Es wird also zusätzlich zum hygienischen Luftvolumenstrom eine Nachtlüftung angesetzt, deren Luftwechsel aus der Annahme eines von 21:00 bis 08:00 Uhr geöffneten Fensterflügels eines freien Strömungsquerschnitts von = 2,0 m  1,0 m mit dem Formelapparat aus ÖNORM B 8110-3 berechnet wird. Es wird vorausgesetzt, dass die notwendigen Sicherheitserfordernisse (gegen Sturm, Schlagregen, Einbruch u. dgl.) und der Schallschutz trotz Nachtlüftung erfüllt werden. Abbildung 4-10: Tagesgang der operativen Temperatur sowie der Außentemperatur



Sonnenschutz Es wird wie beim Beispiel des EFH ein außenliegender Sonnenschutz von ausreichender Gebrauchstauglichkeits-Windgeschwindigkeit angesetzt. Laut ÖNORM B 8110-3 ergibt sich für einen außenliegenden, hellen Sonnenschutz mittleren Lichtdurchlasses: Abminderungsfaktor Sonnenschutz = 0,265 Die operative Temperatur liegt mit max. 25,2 °C unter der lt. ÖNROM B 8110-3 vorgegebenen Temperatur von 27 °C. Auch die Temperatur in den Nachtstunden liegt mit max. 21,3 °C unter der vorgegebenen Temperatur von 25 °C. Der Nachweis der Sommertauglichkeit ist damit erfüllt. Laut Klassifizierung des sommerlichen Verhaltens nach ÖNORM B 8110-3 weist das Gebäude eine Sommertauglichkeit nach Güteklasse A auf. vereinfachter Nachweis der immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse Die Zulässigkeit der Anwendung dieses vereinfachten Verfahrens ist wie beim EFH zu prüfen und ist gegeben.

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

Immissionsfläche Im untersuchten Raum ergibt sich die Immissionsfläche zu 0,64 m².  immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom Im untersuchten Raum liegen Fensteröffnungen in nur zwei Fassaden= 2,5 ebenen vor. Es ist daher die anzunehmende Luftwechselzahl mit 1/h anzusetzen. Es ergibt sich somit ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von , = 307,6 m³/(h.m²).  speicherwirksame Masse Die speicherwirksame Masse des Raums wird aus den wirksamen Speicherkapazitäten in einer 24-Stunden-Periode der einzelnen Bauteile errechnet. Eine speicherwirksame Masse der Einrichtung kann optional berücksichtigt werden, was im gegenständlichen Fall nicht in Anspruch genommen wurde. Es ergibt sich die speicherwirksame Masse des Raums zu = 10505 kg. Außenwand 23,9 m² 58,5 kg/m² 1398 kg Fußboden 26,3 m² 160,5 kg/m² 4213 kg Decke 26,3 m² 134,4 kg/m² 3528 kg Innenwand 32,3 m² 42,3 kg/m² 1366 kg Summe 108,8 m² 10505 kg  Ergebnis Aus obigen Berechnungen ergibt sich die gesamte immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse des Raums zu , = 16456 kg/m². Im gegenständlichen Raum liegt ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von , = 307,6 m³/(hm²) vor und es ergibt sich daraus die Anforderung der mindesterforderlichen immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse zu ≥2000 kg/m². , , Laut ÖNORM B 8110-3 ergibt sich eine gesamte immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse für den Raum von 16 456 kg/m². Der Nachweis ist somit erfüllt.

4|6|3

Wärmebrückenoptimierung – Ergebnisse

4|6|3

Exemplarisch wird für das Mehrfamilienhaus ein Nachweis der wesentlichen Wärmebrücken hinsichtlich ihres Einflusses auf den Wärmeverlust und hinsichtlich der Freiheit von schädlichem Kondensat vorgenommen. Gemäß dem vereinfachten Ansatz laut ÖNORM B 8110-6 [187] müssen für die Berechnung des Heizwärmebedarfs nur die Wärmebrückenbereiche für Fenster und Türanschlüsse, Außenwand – Keller, Außenwand – Dach, auskragende Bauteile, Außenwand – Zwischendecke und Innenstützen im Freien berücksichtigt werden. Im gegenständlichen exemplarischen Mehrfamilienhaus beschränkt sich die Zahl der nachzuweisenden Wärmebrücken daher auf folgende Anschlussdetails (Die Wärmebrücke des Türeinbaus wird mit jenen der Fenster als weitgehend identisch angenommen und wird daher nicht gesondert angeführt.). - 1 Sockelanschluss gegen unbeheizten Keller - 2 Deckenanschluss - 3a, 3b Dachanschluss, mit und ohne Übermauerung - 4, 5 Anschluss Terrassentüren oben und unten - 6 Anschluss Terrassentüren seitlich

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 121

300-4-20180815

Beispiel 4-06: Energieausweis Einfamilienhaus — EFH

122 | Gebäudephysik

300-4-20180815

Beispiel 4-07: Energieausweis Mehrfamilienhaus — MFH

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 123

300-4-20180815

Abbildung 4-11: Anschlussdetail 1 – Sockelanschluss gegen unbeheizten Keller

Abbildung 4-12: Anschlussdetail 2 – Deckenanschluss

Abbildung 4-13: Anschlussdetail 3a – Dachanschluss, ohne Übermauerung

124 | Gebäudephysik

300-4-20180815

Abbildung 4-14: Anschlussdetail 3b – Dachanschluss, mit Übermauerung

Abbildung 4-15: Anschlussdetail 4 und 5 – Anschluss Terrassentüren oben und unten

Abbildung 4-16: Anschlussdetail 6 – Anschluss Terrassentüren seitlich

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 125

300-4-20180815

Beispiel 4-08: Thermografie – Fenstersturz und Rollladenzug (Außentemperatur 5 °C)

Luftundichtigkeit im Bereich der Durchführung des Rollladenzuges unterhalb des Fenstersturzes.

Beispiel 4-09: Thermografie – Türleibung und Steckdose (Außentemperatur 5 °C)

Typische leichte Wärmebrücke im Dichtungsbereich der Terrassentüre und Luftundichtigkeit bei der Steckdose.

Beispiel 4-10: Thermografie – Fenster, Fenstersturz, Raumaußenecke (Außentemperatur 5 °C)

Dreifache geometrisch-materialbedingte Wärmebrücke im Bereich des Glasverbundes des Fensters, des Fenstersturzes und der Raumaußenecke.

Beispiel 4-11: Thermografie – Stulpprofil, Fensterflügel (Außentemperatur 5 °C)

Luftundichtigkeiten durch schlechte Dichtungsausbildung zwischen dem Stulpprofil (Standflügel) und dem Fensterflügel (Gangflügel).

126 | Gebäudephysik

300-4-20180815

Die Wärmeströme und Oberflächentemperaturen in den angeführten Details werden nachfolgend exemplarisch mittels 2D-Wärmebrückenanalyse berechnet. Darauf aufbauend werden die Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten ermittelt und die Freiheit von schädlichem Oberflächenkondensat wird nachgewiesen. Die Temperaturrandbedingungen werden im Einklang mit ÖNORM B 8110-2 [184] innen mit 20 °C und außen -3,8 °C für den innerhalb Österreich ungünstigen und daher als Referenz empfohlenen Klimastandort Klagenfurt angesetzt. Abbildung 4-17: Mehrfamilienhaus Schnitt mit Detailbereichen

Tabelle 4-10 zeigt die Berechnungsergebnisse in Form des linearen Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten , der minimalen inneren Oberflächentemperatur , und des minimalen Temperaturfaktors für die ausgewählten Anschlussdetails. Falschfarbendarstellungen der Temperaturverteilung innerhalb des Bauteils siehe Abbildung 4-11 bis Abbildung 4-16. Tabelle 4-10: Berechnungsergebnisse Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten und Temperaturfaktor 1 2 3a 3b 4, 5 6

Sockelanschluss gegen unbeheizten Keller Deckenanschluss Dachanschluss ohne Übermauerung Dachanschluss mit Übermauerung Anschluss Terrassentüren oben und unten Anschluss Terrassentüren seitlich

[W/mK] -0,025 +0,008 -0,038 +0,029 +0,233 +0,069

,

[°C] 18,1 18,7 17,5 16,5 15,7 16,1

[-] 0,92 0,95 0,89 0,85 0,82 0,84

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 127

300-4-20180815

4|6|4

Energiebedarf – Ergebnisse Für die exemplarisch untersuchten Gebäude werden schließlich die Energiekennzahlen laut OIB RL 6:2015 für das Referenzklima ausgewertet.  Für das Einfamilienhaus ergeben sich folgende Energiekennzahlen: = 28,8 kWh/m²a = 34,4 kWh/m²a , = 0,51 , = 71,2 kWh/m²a = 92,9 kWh/m²a = 5,5 kg/m²a  Für das Mehrfamilienhaus ergeben sich folgende Energiekennzahlen: = 17,3 kWh/m²a = 22,3 kWh/m²a , = 0,80 = 37,5 kWh/m²a = 71,7 kWh/m²a = 10,4 kg/m²a In der vergleichenden Interpretation der Ergebnisse zeigt sich: In der Kategorie des weist das Mehrfamilienhaus im Vergleich zum Einfamilienhaus, trotz gleichwertiger thermischer Hülle, einen um ca. 13 niedrigeren auf, was der Effekt der größeren charakteristischen , Länge, also der größeren Kompaktheit ist. zeigt sich im Mehrfamilienhaus der Effekt der In der Kategorie des Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung, welcher sich in einer Verringerung des gegenüber dem um etwa 5 kWh/m²a , niederschlägt. In der Kategorie des zeigt bildet sich die Charakteristik einer Wärmepumpenheizung ab, bei der nur die Antriebsenergie der , nicht aber die Umweltenergie im abgebildet wird, weshalb das mit Wärmepumpe beheizte Mehrfamilienhaus einen faktoriell niedrigeren als das mit Pellets beheizte Einfamilienhaus aufweist. In der Kategorie der CO2-Emissionen bildet sich die annähernde rechnerische Klimaneutralität des Brennstoffs Holz ab.

128 | Gebäudephysik

300-4-20180815

4|6|4

5

Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

5

Im Unterschied zu quasihomogenen und isotropen Wandbaustoffen wie Beton verhält sich Mauerwerk in alle Richtungen anders und trägt dabei auch unterschiedlich. Die heute vermauerten Ziegel alleine sind schon anisotrop, wegen der Anforderungen an den Wärmeschutz ist nicht einmal das Lochbild in Wandlängsrichtung und quer dazu gleichmäßig. Das Vermauern mit einem sich gänzlich anders verhaltenden Baustoff, dem Mörtel, der zumeist nicht einmal die entstehenden vertikalen Stoßfugen füllt, verkompliziert die Situation noch weiter. Zu beachten ist, dass Mauerwerk wegen des schwachen Haftverbundes zwischen Stein und Mörtel nur eine geringe Biegezug- und fast keine Zugfestigkeit aufweist. Dabei ist die unterschiedliche Qualität der Vermauerung auf der Baustelle ein wesentlicher Einflussfaktor. Parameter wie die Ziegelzugfestigkeit quer und längs sind in der Regel ebenfalls stark streuend oder werden oft gar nicht erhoben. Das Verformungsverhalten der beiden Wandbestandteile z. B. unter Druck unterscheidet sich ebenso wie das Verformungsverhalten von ganzen Wänden in den beiden Hauptrichtungen „Quer zur Fuge“ und „in Fugenlängsrichtung“. Mauerwerk ist demnach ein komplexer Verbundwerkstoff, der aber große Vorteile durch seine Anpassbarkeit an örtliche Gegebenheiten, durch die einfache, kleinvolumige Herstellung und seinen stark handwerklichen Charakter aufweist. Wichtig ist jedoch eine sorgfältige Ausführung und hohe Herstellungsqualität, welche aber bei sorgsamer Überwachung und kompetenten Baufirmen problemlos erreicht werden kann.

5|1

Beanspruchungen und Tragmodelle

Mauerwerk verhält sich in alle Richtungen anders und trägt dabei auch unterschiedlich.

5|1

Der Zusammenhalt von Mörtel und Ziegel beruht auf Bindungskräften zwischen den beiden Materialien bzw. innerhalb des Mörtels selbst, die verallgemeinernd (und nicht ganz korrekt) als Kohäsion bezeichnet werden. Diese Bindungskräfte werden durch das Saugvermögen der Ziegel genauso beeinflusst wie das Wasserrückhaltevermögen des Mörtels oder die Staubfreiheit der Steinoberflächen, sie sind also relativ sensible Parameter. Schon aus diesem Grund ist es bedeutsam, Stein und Mörtel aufeinander abzustimmen und die Bauausführung genau zu überwachen. Neue Entwicklungen wie geklebte Systeme oder Materialauftrag mit Mörtelschlitten versuchen, die bestehenden Unsicherheiten zu reduzieren. Das Mörtelbett oder die Mörtelfuge ist jedoch nicht nur „Störfaktor“ zwischen den Ziegeln, sondern ermöglicht einen Ausgleich von Unebenheiten schon bei der Herstellung, aber auch den Ausgleich von Spannungsspitzen durch seine Verformbarkeit (Kriechen). Der Ziegelscherben hingegen ist starr und relativ spröde. Neuere Entwicklungen wie die Dünnbettmörtel auf plangeschliffenen Ziegeln oder geklebte Bausteine erhöhen nicht nur die Baugenauigkeit, sondern eliminieren Wärmebrücken durch den schlechter dämmenden Mörtel und vermeiden negative Einflüsse wie eine zu geringe Querdehnsteifigkeit. Im Bauwerk ist ergänzend ein Zusammenwirken von Mauerwerk mit den Decken gegeben – mit den Forderungen nach Weiterleitung von Kräften und der Verschließung der einzelnen Wandelemente –, sodass in der Gesamtheit ein räumlich stabiles und tragfähiges Gebäude entsteht.

Die Mörtelfuge ist nicht nur Störfaktor zwischen den Ziegeln, sondern ermöglicht einen Ausgleich von Spannungsspitzen.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 129

300-5-20180815

5|1|1

Druckbeanspruchung

5|1|1

Die Druckfestigkeit ist die wichtigste Kenngröße für die Tragfähigkeit von Mauerwerk, sie ergibt sich primär aus den Festigkeiten von Stein und Mörtel. Unter einachsiger Druckbeanspruchung senkrecht zu Lagerfuge entsteht eine Stauchung des gesamten Mauerwerkgefüges bei gleichzeitig dreiachsigem Spannungszustand in Steinen und Mörtel infolge eines ungleichen Querdehnungsverhaltens der beiden Materialien. In der Regel weisen konventionelle oder dämmende Mauermörtel eine höhere Querdehnung als der Mauerstein auf, die sich natürlich wegen der vorhandenen Verbundwirkung nicht einstellen kann und die deshalb Querzugspannungen im Stein erzeugt. Gleichzeitig entstehen dreiaxiale Querdruckspannungen im Mörtel, die dazu führen, dass die Mauerwerksfestigkeit über der eigentlichen Mörtelfestigkeit liegt. Demgegenüber liegt wegen der in den Mauersteinen wirkenden Zugspannungen die Wandfestigkeit immer unter der geprüften Steinfestigkeit. Abbildung 5-01: Tragverhalten von Mauerwerk – abhängig vom Querdehnverhalten

Die Mauerwerksdruckfestigkeit hängt direkt von der Höhe und dem Querdehnverhalten der Lagerfuge ab.

Erhöhung der Traglast durch Zugbandwirkung des Mörtels (

)

Reduktion der Traglast durch Querzugwirkung des Mörtels (

)

Die Mauerwerksdruckfestigkeit hängt direkt von der Höhe der Lagerfuge ab und erreicht bei dünnen Fugen – mit in der Regel steiferen Mörteln – eindeutig höhere Werte. Dies findet sich bei den in der ÖNORM EN 1996-1-1 [224] angegebenen Wandfestigkeiten wieder. Bei gleicher Steindruckfestigkeit erzielt man mit Dünnbettmörtel eine wesentlich höhere Tragfähigkeit des Mauerwerks wie mit Normalmörtel (M10). Folgende Faktoren beeinflussen das Bruchverhalten von Mauerwerk: - das Verhältnis von Zug- und Druckfestigkeit des Steines - das Verhältnis der Querdehnungsmodule von Stein und Mörtel - das Verhältnis von Querdehnungs- und Längsdehnungsverhalten des Mörtels - die Fugendicke - die Steinabmessungen und die Geometrie des Steinquerschnittes Obwohl es eine Vielzahl von Rechenmodellen zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit unter Berücksichtigung der beschrieben Parameter gibt, hat sich eine einfache Formel nur unter Heranziehung der jeweiligen Komponentenfestigkeit als praktikabelste Variante durchgesetzt und ist in ähnlicher Form schon seit vielen Jahrzehnten in den Normen verankert (siehe 5|3|1).

130 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

Als Besonderheit ist noch Mauerwerk mit Streifenvermörtelung zu nennen (aus dem Bestreben, wärmetechnische Vorteile zu erhalten, wird in Österreich praktisch nicht realisiert), wo die Spannungsverläufe konstruktiv widersinnig sind und demnach auch die zu erwartende Festigkeit deutlich kleiner ist.

5|1|1|1

Historische Bemessungsformeln Druckfestigkeit

5|1|1|1

Die Überlegungen über das Zusammenspiel der unterschiedlichen Verformungseigenschaften von Stein und Mörtel haben auch in möglichen Bemessungsformeln für die Mauerwerksdruckfestigkeit Niederschlag gefunden. Die Werte des Druck- und des Querdehnungsmoduls für Ziegel sind je nach Steinfestigkeit und Steinquerschnitt sehr unterschiedlich. Auch die Art der Messung, die nicht genormt ist, beeinflusst das Ergebnis aber maßgeblich. Qualitativ können die Querdehnungsverhältnisse von Mörtel und Ziegel wie folgt eingestuft werden. 1 ö 10 0,4 . 1 ö 2 0,1 bis 0,3 1 ö 5 1 1 ä ä ö 5 0,3

(5-01)

Abbildung 5-02: qualitativer Verlauf der Arbeitslinien verschiedener Mörtel [92]

Neuere Untersuchungen [94] haben ergeben, dass die tatsächliche Festigkeit des Mörtels in der Mörtelfuge sowie das Verformungsverhalten von den die Normansätze bildenden Grundlagen um bis zu 50 % abweichen können – also oftmals ein „weicheres“ Verformungsverhalten zeigen –, was zusätzliche Schwierigkeiten bei der Prognose von Wandfestigkeiten aufgrund der Verformungseigenschaften hervorruft. Obwohl es eine Vielzahl, auch recht komplexer Rechenmodelle zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit unter Berücksichtigung der beschriebenen Parameter gibt, hat sich eine einfache Formel nur unter Heranziehung der jeweiligen Komponentenfestigkeit als praktikabelste Variante durchgesetzt und ist in ähnlicher Form schon seit vielen Jahrzehnten in den Normen verankert. Die bekannteste Formel ist wohl jene von Bröcker, der – bei Berücksichtigung der damals nur eingeschränkten Produktvielfalt – schon 1961 die Mauerwerksfestigkeit in sehr ähnlicher Art wie heute nur auf Stein- und Mörtelfestigkeit bezogen rechnerisch bestimmte.

Obwohl es eine Vielzahl komplexer Rechenmodelle zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit gibt, hat sich eine einfache Formel unter Heranziehung der Komponentenfestigkeiten durchgesetzt.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 131

300-5-20180815

Drögsler (1933)

0,377 ∙

0,423 ∙

27,35 ∙ log

(5-02)

14,3

Standardabweichung Haller (1947)

1

0,15 ∙

1 ∙ 8

(5-03)

0,057 ∙

Bröcker (1961)

(5-04)

∙ 1: 3 1: 1: 6 1: 3

Monk (1967)

∙

0,297 0,177 0,138

Brenner (1973)

2,5 ∙

(5-05)

(5-06)

∙

Mauerwerksdruckfestigkeit Mittelwert der Steindruckfestigkeit Mittelwert der Mörteldruckfestigkeit

kp/cm² kp/cm² kp/cm²

Die Mauerwerksfestigkeit war in Analogie zum heutigen System als charakteristischer Wert zu verstehen, der damals noch durch einen „Vorwert“ zu einer zulässigen Wandspannung umgerechnet wurde, wobei für b und m die deklarierten Werte (Mittelwerte) einzusetzen waren. ÖNORM B 3351:1977 – für Ziegel

(5-07)

∙ 21,3 0,273 0,252

Kirtschig (1975)

∙

∙

(5-08)

Mann (1982)

∙

(5-09)

∙

Mauerwerksdruckfestigkeit Mittelwert der Steindruckfestigkeit Mittelwert der Mörteldruckfestigkeit

kp/cm² kp/cm² kp/cm²

ISO Dokument N16 (1988) – EC6-Entwurf

∙Ψ∙

,

∙

∙

ISO Dokument N39 (1989)

∙

,

∙

,

Ψ

,

∙

δ

0,40 15

,

0,65

(5-10)

(5-11)

ÖNORM B 3350 (1991) für Normalmörtel und Wärmedämm-Mauermörtel M5w(EC) und M10w(EC)

0,60 ∙ 0,55 ∙

, ,

∙ ∙

,

für Vollsteine für Hohlsteine

,

(5-12)

für Wärmedämm- bzw. Hochwärmedämm-Mauermörtel M3ww, M5ww(EP) und M10w(EP)

0,55 ∙

,

∙

,

,

,

∙

1,0

ÖNORM B 3350 (1999) für Normalmörtel und Wärmedämm-Mauermörtel M5w(EC)

0,60 ∙ 0,55 ∙

, ,

∙ ∙

, ,

für Mauerziegel für Hochlochziegel

132 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

(5-13)

für Wärmedämm- bzw. Hochwärmedämm-Mauermörtel M3ww, M5ww(EP) und M10w(EP) bzw. (EC)

0,80 ∙ 0,70 ∙ 0,55 ∙

, , ,

für Mauerziegel für Hochlochziegel, Wärmedämmmörtel für Hochlochziegel, Hochwärmedämmmörtel

für Dünnbettmörtel

0,70 ∙

,

für Hochlochziegel

charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit Mittelwert der Steindruckfestigkeit Mittelwert der Mörteldruckfestigkeit

5|1|2

N/mm² N/mm² N/mm²

Druckbeanspruchungen auf Teilflächen

5|1|2

Lokalen Lastspitzen können in homogenen Materialien infolge der Dehnungsbehinderung durch umgebende, unbelastete Bereiche in größerem Maße ertragen werden, als gleichmäßig über den vollen Querschnitt wirkende Spannungen, wodurch lokal auch erhöhte Widerstände auftreten und diese durch Erhöhungen der Wanddruckfestigkeit von bis zum 1,5-Fachen berücksichtigt werden. Bei modernem Mauerwerk sind jedoch sehr oft keine homogenen Materialien vorhanden, Teilflächenlasten wirken sogar – oftmals ungünstig – nur auf Steinbereiche mit unterproportionalem Tragquerschnitt (z. B. im Inneren eines wärmetechnisch optimierten Ziegels). Deshalb darf bei Teilflächenpressungen, mit Ausnahme von Wänden aus Ziegeln der Gruppe 1, nur die Bemessungsdruckfestigkeit der Wand angesetzt werden.

Lokale Lastspitzen können im Mauerwerk nicht immer über erhöhte Widerstände abgetragen werden.

Abbildung 5-03: Teilflächenpressungen – Plastifizieren, Randspannung [87]

Es darf aber immer mit einem unter der Lasteinleitungsfläche beginnenden „Auseinanderfließen“ im darunter liegenden Mauerwerkskörper (Verteilung der Spannungen unter 60°) gerechnet werden. Die üblicherweise angesetzte Lastausbreitung unter 60° findet natürlich nur statt, wenn ein entsprechend steifes „Auflager“ vorhanden ist, ansonsten bleibt das Spannungsbild gleich. Bei sehr kleinflächig wirkenden Spannungsspitzen entstehen durch „Plastifizieren“, das heißt durch „sich der Beanspruchung (teilweise) entziehen“ von hoch belasteten Bauteilbereichen und Mitaktivieren von noch tragfähigeren Bereichen, Spannungsumlagerungen. Der dafür verantwortliche Mechanismus ist das Verformungsverhalten unter Last, welches diese

Beanspruchungen und Tragmodelle | 133

300-5-20180815

Ausgleiche auslöst. Aus Versuchen erkennt man, dass je kleiner die Teilfläche, desto geringer die der Lasteintragsfläche zugeordnete Stauchung bei gleicher rechnerischer Stegflächenspannung ist, d. h., es kommt selbst bei den hoch aufgelösten Steinquerschnitten zu nennenswerten Umlagerungen über die Querstege. Zu große Ausmitten bei lokaler Lasteintragung sind ungünstig, da daraus ungünstig wirkende lokale Zugspannungen in benachbarten Bereichen resultieren können, und sind mit /4 beschränkt. Teilflächenbelastungen am Rand von Wänden sind ebenfalls ungünstig, da hier die angesprochene Querdehnungsbehinderung nur teilweise wirksam wird. Bei exzentrischer Belastung ganzer Wände verformt sich die Wand unter Ausbildung von lokalen Spannungskonzentrationen dem eingeprägten Moment entsprechend.

Zu große Ausmitten bei lokaler Lasteintragung und Teilflächenbelastungen am Rand von Wänden sind ungünstig.

Abbildung 5-04: Last-Dehnungsverhalten bei exzentrischer Belastung [87]

5|1|3

Scherbeanspruchung Die Scherfestigkeit , oft als Schubfestigkeit bezeichnet, ist eine wichtige Größe für die Beurteilung der Querkrafttragfähigkeit von Mauerwerk, die insbesondere für den Standsicherheitsnachweis von Aussteifungswänden und Kellerwänden ermittelt werden muss. Das grundlegende Modell des Scherwiderstandes entspricht der Mohr-Coulomb´schen Spannungsgeraden und setzt sich aus zwei Komponenten, Anfangsscherfestigkeit und Reibung  unter definierter Druckspannung, zusammen. Somit ist streng genommen die Scherfestigkeit eine abgeleitete Festigkeit. Eine reine Querkraftbeanspruchung kann durch ein „Kleben“ von Mörtel am Stein (Adhäsion in der Kontaktfuge oder der mechanischen Verzahnung durch die Bildung von Kristallen in Porenräumen des Ziegels und durch Eindringen von Mörtel in die Hohlkammern von Lochsteinen) aufgenommen werden. Alternativ ist auch ein Scherversagen im Grundmaterial – Kohäsionsbruch (im Ziegel oder Mörtel) – möglich. Dieser Wert (die charakteristische Anfangsscherfestigkeit ) lässt sich durch zusätzlich wirkende Normalkräfte proportional erhöhen, wobei dieser Proportionalitätsfaktor als Reibungsbeiwert (Haftreibung)  bezeichnet wird.

134 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

5|1|3

Die Scherfestigkeit ist eine wichtige Größe für die Beurteilung der Querkrafttragfähigkeit von Mauerwerk.

Physikalisch ist die Qualität des Kontaktfugenverbundes von einer großen Zahl von Parametern abhängig, vom Ziegel (Scherbenstruktur und Ziegelfläche), von der Mörtelart, Festigkeit und vom Wasserrückhaltevermögen sowie von der Verarbeitungsqualität auf der Baustelle. Überschreitet die einwirkende Querkraft die Scherfestigkeit, bricht eine Scherfuge auf, der Scherwiderstand bleibt jedoch in einem verminderten Maße. Was den Zusammenhang Scherkraft und Verformung betrifft, ist erkennbar, dass die Scherkraft (Scherspannung) ein Maximum schon bei kleinen, im elastischen Bereich liegenden Verformungen erreicht, dann unter Verlust der Haftscherfestigkeit und der Abnahme des Anfangsreibungswinkels (schwächere Rissverzahnung) auf 70 bis 80 % ein annähernd konstantes Niveau erreicht, wo – bei dynamischen Versuchen – auch mehrmalige Lastzyklen abgetragen werden können. [79]

Nach Überschreiten der maximalen Scherfestigkeit verbleibt noch eine Restscherkraft.

Abbildung 5-05: Arbeitslinie bei Reibungsversagen in der Lagerfuge nach [79] 1

elastischer Bereich:

∙

z. B. für Ersatzkraftverfahren 2

plastischer Bereich:

∙

z. B. für Push-over-Verfahren Scherfestigkeit vertikale Druckspannung Reibungsbeiwert – Anfangsscherwinkel Reibungsbeiwert – Restscherwinkel

5|1|4

N/mm² N/mm² — —

Biegebeanspruchung

5|1|4

Unter horizontaler Belastung (Erddruck bei Kellerwänden oder Wind) kommt es zu Biegezugspannungen im Mauerwerk. Bei genauerer Betrachtung sind effektive Biegezugspannungen nur im Falle von Bruchebenen parallel zur Lagerfuge eindeutig wirksam. Bei Biegung quer zur Lagerfuge könnten diese zwar in vollständig verfüllten Stoßfugen auftreten – wobei der Verbund Stoßfugenmörtel-Ziegel oft mangelhaft ist. Bei offenen Stoßfugen oder bei Mörteltaschen mit nur 40 % des Querschnitts ist eine Biegemomentenaufnahme nicht möglich. In diesem Fall wird der Biegewiderstand nur über eine Verdrehungsbehinderung in den Lagerfugen – also über die Haftscherfestigkeit der Lagerfugen erzeugt. Abbildung 5-06: Biegebeanspruchungen Biegezugspannungen im Mauerwerk können über beide Bruchebenen übertragen werden.

Bruchebene parallel zu Lagerfugen

Bruchebene senkrecht zu Lagerfugen

Beanspruchungen und Tragmodelle | 135

300-5-20180815

Dennoch steht außer Diskussion, dass gut vermauertes Mauerwerk Biegebeanspruchungen in gewissem Maße schadensfrei ertragen kann. Entsprechende Widerstände (Werte oder ) dürfen nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] auch angesetzt werden. Voraussetzung ist aber, dass das Mauerwerk mit einem normentsprechenden Überbindemaß hergestellt wird. Sogar eine Kombination beider Biegewiderstände zur Momentenabtragung in Plattenebene ist möglich. Auch eine Erhöhung des Biegewiderstandes durch Berücksichtigung von vorhandenen Druckspannungen (z. B. durch einwirkende Wandlasten) darf in Berechnungen eingeführt werden, da diese die auftretenden Zugspannungen „überdrücken“ und zusätzlich den Reibungswiderstand in den Lagerfugen erhöhen. Hier ist der Eurocode progressiver als die ältere DIN 1053-100 [193] oder auch die ÖNORM B 3350 [166], wo Zugspannungen generell – und somit auch Zugspannungen zufolge Biegebeanspruchung – als nicht aufnehmbar definiert wurden und daher Biegebeanspruchungen nur durch „Überdrücken“ der Zugspannungen abgetragen werden konnten.

5|1|5

Zugbeanspruchung

5|1|5

Parallel zur Lagerfuge treten Zugkräfte in Wandteilen z. B. bei Zwängen infolge von Verformungsbehinderung auf. Sofern hier überhaupt eine Berechnung erfolgt, kann die Zugkraftweiterleitung nur über die Reibung in den Lagerfugen und nicht über die Stoßfugen angesetzt werden – ist also streng genommen eine kombinierte Schub-Zug-Beanspruchung der Bauteile. Aus dem Überbindemaß und dem Reibungsbeiwert lässt sich die Zugfestigkeit parallel zur Lagerfuge unter Beachtung der maximalen Steinzugfestigkeit ermitteln. Voraussetzung hierfür ist aber, dass das Mauerwerk mit einem ausreichenden Überbindemaß (ü 0,4h) hergestellt wird. Vorhandene Spannungen quer zu den Lagerfugen wirken sich günstig auf die Zugfestigkeit des Wandelements parallel zur Lagerfuge aus. Der Maximalwert der Zugspannung wird erreicht, wenn entweder der Stein oder zumeist der Mörtel in der Lagerfuge versagt. Eine reine Zugfestigkeit von Wänden senkrecht zur Lagerfuge ist ungesichert und darf bei der Bemessung von Mauerwerk nicht angesetzt werden.

Der Maximalwert der Zugspannung wird erreicht, wenn entweder der Stein oder zumeist der Mörtel in der Lagerfuge versagt.

Abbildung 5-07: Zugbeanspruchungen

Reibungsversagen im Verband

5|1|6

Zugversagen im Stein

Kombinierte Beanspruchungen Wie schon in den Vorkapiteln erkennbar, lassen sich in den Bauteilen und im Bauwerk die auftretenden Belastungen zumeist schon deshalb nicht trennen, da Lastanteile vorhandene Widerständsgrößen beeinflussen. Die daraus resultierenden Beanspruchungen in den Wänden sind deshalb komplex und müssen gemeinsam betrachtet werden. Als maßgebliches Beispiel soll die Beanspruchung in einer Schubscheibe genannt werden, die gleichzeitig Normalkräfte abträgt – ja sogar abtragen soll – wie auch einwirkende Horizontalkräfte ableiten muss.

136 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

5|1|6

5|1|6|1

Scheibenschub

5|1|6|1

Um Horizontalkraftnachweise bei gemauerten Bauwerken führen zu können, muss das Verhalten von gemauerten Wandscheiben bei statischen oder auch dynamischen horizontal wirkenden Kräften bekannt sein. Eine Wandscheibe trägt gleichzeitig Normalkräfte wie auch einwirkende Horizontalkräfte ab. Daraus resultieren, je nach der Intensität und dem Verhältnis der einwirkenden Kräfte, unterschiedliche Beanspruchungszustände, die auch unterschiedliche Bruchversagen zur Folge haben. Die Beanspruchung in der Scheibe selbst ist naturgemäß nicht gleichartig, sondern abhängig vom Betrachtungsort und von der Geometrie der Steine [60][55]. Zur Vertiefung der Kenntnis der maßgeblichen Einflussparameter und zur Überprüfung der Rechenmodelle für den Scheibenwiderstand wurden im Forschungsprojekt ESECMaSE (Enhanced Safety and Efficient Construction of Masonry Structures in Europe) umfassende Untersuchungen gemacht. Dabei wurden sowohl das tatsächliche Verformungsverhalten, die Rissmechanismen und die Verifikation von erwarteten Tragreserven im Vergleich von Ansätzen in den europäischen Normen beschrieben. Es zeigte sich, dass die bisher in der DIN und im EC6 angesetzten Nachweisformate im Wesentlichen die möglichen Beanspruchungen abdecken. Scheibenschub – vereinfachtes Tragmodell Zur Bestimmung der Schubfestigkeit einer Wand wird das vereinfachte Versagensmodell von Mann/Müller herangezogen. Hier werden das Gleichgewicht und die Beanspruchung an einem Einzelstein in Wandmitte betrachtet und die Versagenszustände bei unterschiedlichen Beanspruchungskombinationen der Wandscheibe definiert. Eine Übertragung von Schubspannungen über die Stoßfuge wird hierbei aus Sicherheitsgründen ausgeschlossen.

Eine Wandscheibe trägt gleichzeitig Normalkräfte wie auch einwirkende Horizontalkräfte ab.

Abbildung 5-08: Wandscheibe unter Scheibenschub, Ansatz nach Mann/Müller

Wandscheibe unter Scheibenschub

Gleichgewicht am Wandelement

Gleichgewicht am Einzelstein

Der Grenzzustand der Schubfestigkeit wird erreicht, wenn entweder die Steine (auf Zug oder Druck) oder der Mörtel (auf Schub) versagen. Die Schubfestigkeit von Mauerwerk ist somit, im Unterschied zur Mauerwerksdruckfestigkeit, kein fixer Wert, sondern ist vom jeweiligen Lastzustand abhängig. - Versagen durch Schub: Bei geringen Auflasten werden bei diesem Versagensmechanismus die aufnehmbaren Scherspannungen – primär in den Lagerfugen – überschritten und es kommt zu Gleitungen und Rissen in den Mauerfugen – entweder gerade oder abgetreppt. Es gilt das Versagenskriterium analog Mohr-Coulomb.

Der Grenzzustand der Schubfestigkeit wird erreicht, wenn entweder die Steine oder der Mörtel versagen.

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- Versagen bei Überschreiten der Steinzugfestigkeit: Steigen die Auflasten, dann ändert sich die Neigung der resultierenden Kraft und somit die Beanspruchung in der Wand – in den Steinen entstehen schräge Querzugspannungen, die dort zum Aufreißen führen können. In einer vereinfachten Betrachtung kann man die Steinzugfestigkeit als Grenzwert ansetzen. - Versagen bei Überschreiten der Steindruckfestigkeit: Erhöht man die vertikalen Kräfte weiter (bei gleichzeitiger Reduktion der Horizontalkräfte), dann entstehen stark geneigte Druckstreben im Wandkörper. Als Grenzfall konzentrieren sich die Druckspannungstrajektorien im randnahen Wandbereich und können dort zum Druckbruch führen. Die Querzugkomponente aus der Neigung vermindert die vorhandene Druckfestigkeit des Mauerwerks. Vereinfacht kann angesetzt werden, dass die aufnehmbare Schubspannung nicht größer als die Differenz zwischen vorhandener Normalspannung und Mauerwerksfestigkeit sein darf, die natürlich nicht überschritten werden kann. Abbildung 5-09: Schubversagen – Versagensarten

Das Schubversagen von Mauerwerk wird entscheidend durch die Auflast beeinflusst.

∙ 0,45 ∙ ∙

Fugenversagen ∙ 1

∙

2∙

Steinzugversagen Steindruckversagen

Demgemäß hängt die Schubfestigkeit von Mauerwerk ab von: charakteristischer Schubfestigkeit ohne Auflast, Haftscherfestigkeit – Haftkraft des Mörtels am Ziegel bei reiner Scherbeanspruchung. der Druckspannung rechtwinklig zur Schubkraft in der betrachteten Querschnittsebene als Mittelwert der Vertikalspannungen im überdrückten Bereich, der den Schubwiderstand sicherstellt. dem Reibungsbeiwert zwischen Mörtel und Ziegel oder im Mörtel selbst.

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(5-14)

Wandscheiben – Einflüsse auf die Schertragfähigkeit Bei Anwendung des vereinfachten Modelles von Mann-Müller wird der Widerstand der Wand alleine aus der statisch wirkenden Normalkraft und der anzusetzenden Querkraft ermittelt – nur die Materialparameter und das jeweilige Lastniveau bestimmen die Grenztragfähigkeit. Tatsächlich bestimmt jedoch auch das statische System die Beanspruchung – wegen der daraus resultierenden lastableitenden Zonen und der daraus unterschiedlich ausgeprägten örtlichen Beanspruchungen. Abbildung 5-10: nichtlineare Spannungs- und Verformungszustände bei unterschiedlichen statischen Systemen [55]

Eine Wandscheibe ohne Auflast mit Horizontalkraft am Wandkopf hat einen sehr kleinen Scher- bzw. Schubwiderstand, da ohne zusätzlich wirkende Vertikalkräfte die auftretenden Momente ∙ nur in geringem Maße – bis zur Grenze des „Aneinanderhaftens“ der Steine am Mörtel (Haftzugfestigkeit) – aufgenommen werden können. Reißen die Fugen auf, ist die Fläche für die Reibungsübertragung vermindert und ein ausreichender Reibungswiderstand kann nicht mehr aktiviert werden. Auch bei niedrigem Normalkraftniveau wird durch das Moment, dargestellt als Exzentrizität der Normalkraft, die Zone zur Druckabtragung verkleinert. Bei höherer Normalkraft hingegen wird durch die rückdrehende Wirkung das auftretende Moment merkbar verringert und somit die überdrückte Fläche wie auch die aktivierbare Reibung vergrößert – und damit die Möglichkeit, Horizontalkräfte aufzunehmen. Werden die Horizontalkräfte größer, steigt das Moment – die wirksame Druckzone der schon durch die Normalkraft stärker beanspruchten Wände wird wiederum signifikant reduziert, die Krafteinleitungszone wird örtlich versagen – die Wandscheibe kann über dem Wandfuß aufreiten und rotieren.

Bereits die Annahme des statischen Modells beeinflusst das Schubtragverhalten von Wandscheiben maßgeblich.

Abbildung 5-11: Modell der Wirkungslinien bei unterschiedlichen Lastzuständen [60]

Beanspruchungen und Tragmodelle | 139

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Wird jedoch der Wandkopf – durch steife Bauteile – gegen Verdrehen gesperrt, wird die wirkende Normalkraft gegenläufig verschoben und ohne Veränderung des Lastniveaus das rückdrehende Moment mit seinen günstigen Auswirkungen maßgeblich vergrößert, die Exzentrizität im Wandfuß halbiert. Die Horizontalkraftaufnahmefähigkeit steigt damit signifikant an. Schon diese „theoretische“ Vorstellung zeigt, dass die Größe und das Auftreten der Hauptbeanspruchungsmechanismen auch von den Lagerungsbedingungen abhängen. - Reiner Schub: entspricht Druck schräg in der Wandscheibe, korrespondierend dazu Zugspannungen in den Steinen. - Zugspannungen in den aufklaffenden Bereichen: Druck und Scheren in Kombination im Wandfuß. Bei einer sehr steifen Halterung (und der Möglichkeit einer zu aktivierenden Normalkraft) ist die Exzentrizität spiegelverkehrt an den beiden Scheibenkanten oben und unten. Die tatsächliche Verteilung ist jedoch vom Verhältnis der Plattensteifigkeit der Decke = Halterung und der Geometrie der Wandscheibe (Biegesteifigkeit) abhängig. Kurze Wände unterliegen einer größeren Wandrotation, längere Wände tragen stärker über Schub ab, deshalb ist dort die Deckenhalterung weniger maßgeblich. Ein realitätsnäheres Bauwerksmodell geht weg vom Kragscheibenmodell zu einer Struktur mit in den Geschoßebenen eingespannten Wandscheiben, was implizit geometrische und, bei wachsenden Verformungen, auch physikalisch nichtlineare Effekte in den Wandscheiben voraussetzt, die abhängen von - Wandkonfiguration im Grundriss - Auflast, Geometrie und Tragfähigkeiten der einzelnen Schubwände - räumlicher Verteilung der seismischen Kräfte im Bauwerk - Interaktion zusammengesetzter Querschnitte - Kopplung der einzelnen Schubwände - Einfluss der Schubwände orthogonal zur Belastungsrichtung - Deckensteifigkeit Die Vielzahl von Einflussfaktoren macht deutlich, dass der Grad der Einspannung nur schwer in allgemeingültiger Form beschrieben werden kann. Da die Größe der Einflussfaktoren sowie die Rückstellwirkungen der Deckenplatten bzw. vorhandener Unterzüge und damit die Unterschätzung der überdrückten Wandquerschnittsfläche nicht ausreichend erforscht sind, wird trotz der dadurch sehr auf der sicheren Seite liegenden Annahme dieser Effekt im Scheibennachweis nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] nicht berücksichtigt und es wird von einer mittig angreifenden Normalkraft ausgegangen.

5|1|6|2

Plattenschub und Plattenbiegung Aus den quer zur Wandebene einwirkenden Horizontalkräften resultieren in den Auflagern der Wand Auflagerkräfte. Die Verteilung dieser Kräfte und die Plattenmomente sind abhängig vom angesetzten Tragmodell der Platte. Kann man von einer guten Einbindung in ausreichend steife Querwände und einer Festhaltung in Deckenebene (Auflager einer steifen Deckenscheibe) ausgehen, dann darf auch eine gemauerte Wand wie eine allseitig gelagerte Platte

140 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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Ein realitätsnäheres Bauwerksmodell geht weg vom Kragscheibenmodell hin zu einer Struktur mit in den Geschoßebenen eingespannten Wandscheiben.

5|1|6|2

angesehen und die Plattenmomente dürfen für beide Hauptrichtungen ermittelt werden. Bei Anschlüssen an vertikal tragende Wände kann sogar eine Teileinspannung an den vertikalen Seiten angenommen werden, jedoch muss die Momentenaufnahme nachgewiesen werden. Die Verteilung der Momente in einer Platte ist vom Stützweitenverhältnis, den Auflagerbedingungen und vom Verhältnis der Biegesteifigkeiten in den Hauptrichtungen beeinflusst. Die Steifigkeit wird unter der Annahme von Rissfreiheit mit voller Größe angesetzt. Für eine einfache Ermittlung der in den Hauptrichtungen wirkenden Momente werden im EC6 Faktoren für die Stützweitenverhältnisse in Abhängigkeit von den vorhandenen Auflagerbedingungen angegeben. Ein Orthotropiekoeffizient adaptiert die Momentengröße in Richtung der Lagerfugen. Dieser errechnet sich aus dem Verhältnis der Biegezugfestigkeiten des Mauerwerks in beiden Achsenrichtungen. Für die praktische Anwendung sind demnach entweder zu laut Norm Prüfwerte erforderlich oder es ist das Verhältnis von einzusetzen. Bei Wänden mit unregelmäßigen Umrissen oder mit großen Öffnungen darf unter Berücksichtigung der Orthotropie des Mauerwerks die Berechnung z. B. der Finite-Elemente-Methode oder der Bruchlinien-Analogie erfolgen. Falls Vertikalkräfte wirksam sind, kann das „Überdrücken“ durch eine erhöhte Biegefestigkeit berücksichtigt werden. Bei z. B. Türöffnungen in Wänden ist in der Regel nur der Ansatz einer einachsigen Tragwirkung möglich. Dafür wird als alternatives Tragmodell ein lastabtragender Bogen in der Wand angesetzt bzw. als weitere Vereinfachung ein Druckstrebenmodell. Die Auflagerbreite und die Druckzonenhöhe können minimal mit bis zu /5 angenommen werden. Für die Mauerwerksfestigkeit ist die jeweils vorhandene Festigkeit in Richtung des Tragbogens anzusetzen, wobei für Druckbögen parallel zu den Lagerfugen eine flächige Mörtelfugenfüllung erforderlich ist und die Querdruckfestigkeit des Mauerwerks bekannt sein muss. Sind die Stoßfugen offen, muss eine Druckbogenbildung unter Voraussetzung einer Kraftweiterleitung über die Scherfestigkeit der Fugen im Druckzonenbereich möglich sein. Die Bedingungen für die Wirksamkeit der Auflager entsprechen natürlich den Anforderungen wie bei einer Flächentragwirkung. Ergänzend ist bei diesem Modell die Normalkraftaufnahme in den Endauflagern (Bogenschub) nachzuweisen. Ob durch Biegemomentenabtragung oder mit dem Druckbogenmodell gearbeitet wird, ist freigestellt – mit Ausnahme von Kellerwänden mit horizontalem Erddruck. Hier sollte eine Biegefestigkeit um die Lagerfuge nicht angesetzt werden. Somit sollte eigentlich auch eine Biegefestigkeit in Richtung Lagerfuge nicht herangezogen werden, woraus die Empfehlung zur Nachweisführung über das Druckbogenmodell resultiert. Was die Querkraftabtragung betrifft, muss bei Plattenschubbeanspruchung (z. B. bei der Abtragung von Erddruckkräften auf Kelleraußenwände) im Normalfall nicht mit einem Versagen der Steine (Zug) gerechnet werden. Allein maßgebend ist hier das Reibungsversagen in der Lagerfuge. Sind die Normalspannungen in der Lagerfuge in etwa gleichmäßig verteilt (das kann man im Allgemeinen annehmen), darf mit dem normalen Reibungsbeiwert μ von 0,6 in der Lagerfuge gerechnet werden. Sofern für Kellerwände ein positiver Nachweis mit dem vereinfachten Verfahren aus der ÖNORM EN 1996-3 [227] nicht geführt werden kann, können die

Ob für die Plattenbiegung mit einer Biegemomentenabtragung oder mit dem Druckbogenmodell gearbeitet wird, ist freigestellt.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 141

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auftretenden Momente für die jeweilige Geometrie der Kelleraußenwand und unter Beachtung der Belastungsverteilung ermittelt werden und diese Anteile (unter Berücksichtigung der Orthotropie) in der jeweiligen Wirkungsrichtung unter Verwendung des Druckbogenmodells unter Beachtung der Auflast nachgewiesen werden. Betrachtet man die Gesamtstruktur der Wand samt der aufliegenden Decke, ist zusätzlich noch die Veränderung der Lage der Resultierenden der Normalkräfte zu untersuchen, da nunmehr planmäßige Momente in Wandmitte zu berücksichtigen sind.

5|2

Mauerwerk als Teil der Gesamtstruktur

5|2

Gemauerte Gebäude bestehen aus Wänden und Decken, die gemeinsam eine stabile Baustruktur bilden. Obwohl man annehmen könnte, dass die Decken für die Normalkraftbetrachtung nur die „Lieferplattform“ der Lasten in die Wände darstellen, beeinflussen sie durch Momenteneintragung in den Auflagerpunkten sehr wohl das Tragvermögen der Wände und Pfeiler. Ein räumliches Tragmodell ist für diese Überlegungen nicht erforderlich – wohl aber bei der Betrachtung zur Abtragung von Erdbebenerregung.

5|2|1

Spannungsverteilungen im Mauerwerk

5|2|1

Druckspannungen werden immer in Form einer blockförmigen Spannungsverteilung beschrieben, Biegespannungen z. B. infolge eingeprägter Momente in der Regel mit dreieckiger Verteilung. Werden Biegemomente durch ausmittige Normalkräfte beschrieben, dann lässt sich auch hier die Druckspannung linear-elastisch genähert als dreieckig ansetzen. Im Eurocode 6 kann zur weiteren Vereinfachung ideal plastisches Verhalten unterstellt und die Verteilung „stress-block“ verwendet werden, die eine gleiche Lage der Resultierenden und damit gleiche Momente im Querschnitt unterstellt. Diese Annahme beinhaltet aber gleichzeitig die Voraussetzung der Möglichkeit von Spannungsumlagerungen, da bei gleicher Kraft aus der dreieckigen Spannungsverteilung eine um 33 % höhere Randspannung resultiert. Aus diesem Grund darf bei der Spannungsverteilung nach dem Spannungsblock keinerlei Spannungserhöhung wegen lokaler Einwirkung argumentiert werden.

Druckspannungen werden immer in Form einer blockförmigen Spannungsverteilung, Biegespannungen in der Regel mit dreieckiger Verteilung beschrieben.

Abbildung 5-12: Ansätze zur Spannungsverteilung im Wand-Decken-Knoten

Stress-Block

Dreiecksverteilung

„reale“ Spannungsverteilung

Scherspannungen in der Wand weisen an den Enden Spannungsspitzen (Ansatz DIN) auf – werden aber als linear verteilt (Rechteckverteilung) angenommen. Schubspannungen, z. B. am Einzelstein, verlaufen zumeist parabelförmig, auch hier wird eine vereinfachte Rechteckverteilung angesetzt.

142 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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Für Scherspannungen ist eine vereinfachte Rechteckverteilung zulässig.

Abbildung 5-13: Ansätze Spannungsverteilung – Scherspannungen/Schubspannungen

1 „reale“ Spannungsverteilung 2 Stress-block

Scherspannungen

5|2|2

Schubspannungen

Zusammenwirken Wand und Decke

5|2|2

In Bauwerken kommt den Decken eine entscheidende Wirkung zur Verteilung von Kräften und für den Zusammenhalt der Wandstruktur zu. Die Deckenhorizonte halten die Wände in den Geschoßebenen fest und reduzieren so die Knicklänge auf Geschoßhöhe. Wesentlich ist eine Unterscheidung in schubsteife und schubweiche sowie in biegesteife und biegeweiche Deckensysteme. Biegesteife Deckensysteme ermöglichen einerseits eine Querverteilung von Einzellasten und eine Vergleichmäßigung der Auflagerkräfte, andererseits eine gewisse Rahmenwirkung der Wand-Decken-Struktur. Biegeweiche Decken (z. B. FT-Rippendecken oder Holzbalkendecken) besitzen diese Eigenschaften nur sehr beschränkt. Schubsteife Deckensysteme sind nicht automatisch biegesteif, jedoch biegesteife Decken praktisch immer schubsteif. Als schubsteif oder starr wird nach ÖNORM EN 1998-1 [229] eine Scheibe dann betrachtet, wenn ihre in der Erdbeben-Bemessungssituation ermittelte Horizontalverschiebung, berechnet an einem Modell unter Berücksichtigung der tatsächlichen Nachgiebigkeit in der Ebene, nirgendwo die unter Annahme einer starren Scheibe ermittelten absoluten Horizontalverschiebungen um mehr als 10 % übersteigt. Durch schubsteife Deckensysteme wird eine gemeinsame Verformung des Gesamtbauwerkes erzwungen und einwirkende Horizontalkräfte werden entsprechend verteilt. Auch der Zusammenschluss der Wände untereinander wird dadurch verbessert. Gleichzeitig unterbrechen die Decken jedoch den gleichmäßigen Kraftfluss in der Wand und verursachen durch eingeprägte Momente zusätzliche Beanspruchungen im Mauerwerk. Besondere Beachtung erfordern Fertigteile – besonders vorgespannte Hohldielendecken. Es dürfen im Knotenbereich keine Deckenhohlräume verbleiben und die Fertigelemente müssen sicher im Deckenrost verankert werden. Bei allen Fertigteilen ist auf eine satte, formschlüssige Auflagerung der Decke auf der Wand zu achten – besonders wenn Deckenelementauflager erst im Zuge der Rostherstellung ausbetoniert werden – eine Ausführung, die kritisch zu hinterfragen ist.

5|2|2|1

Wand-Decken-Knoten

Schubsteife Deckensysteme sind nicht automatisch biegesteif, jedoch biegesteife Decken praktisch immer schubsteif.

5|2|2|1

Aus der Ablastung der Geschoßlasten in die unterstützenden Wände kommt es zu einer Wechselwirkung WandDecke alleine schon bei nicht zentrischer Kraftweiterleitung (bei nicht durchlaufenden Deckenrosten) bzw. durch die aus Verformungen der Decke eingeprägten Momente. Gleichzeitig besitzt eine biegesteife Decke oder ein entsprechend biegesteifer Deckenrost den Vorteil einer Verteilung der angreifenden Lasten bzw. der daraus resultierenden Druckspannungen. Die rechnerische Erfassung erfolgt mittels vereinfachter

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Modelle (vereinfachten Modellvorstellungen als Geschoßrahmensysteme), die entweder - vom Ansatz eines steifen Rahmens aus Wänden und Decke mit einer vollständigen Einspannung der Deckenplatte in der Außenwand und der Mittelmauer ausgehen oder aber - von einer praktisch vollständig gelenkigen Lagerung der Decke auf der Außenwand bei gleichzeitig steifer Festhaltung in der Mittelmauer. Letzterer Ansatz berücksichtigt die Möglichkeit einer randnahen Auflagerung von Decken bzw. die Wahl von Deckensystemen, die für eine volle Einspannung in der Wand nicht geeignet sind (z. B. Rippendeckensysteme). Eine Volleinspannung in Mauerwerk, welches ja keine Zugkräfte aufnehmen kann, setzt naturgemäß ausreichend große, aktivierbare Normalkräfte in der auflastenden Wand voraus. Zu beachten ist außerdem, dass für den Steifigkeitsansatz der Wand die tatsächliche Steifigkeit unter Berücksichtigung der Wandöffnungen anzusetzen ist. Tatsächlich kommt es durch die Ausbildung von gedämmten Rosten zum Zwecke einer Vermeidung von Wärmebrücken auch bei Stahlbetonplatten und stark belasteten Wänden oft nur zu einer Teileinspannung. Abbildung 5-14: Außenwand-Decken-Knoten – Großversuch [87]

Die Momentenverteilung im Wand-Decken-Knoten beeinflusst auch die anzusetzende Lastexzentrizität in Wandmitte und geht somit auch dort in die Dimensionierung der Wände ein. Abbildung 5-15: Spannungsverteilung Wandenden und Wandmitte [FZ53]

Wandkopf

Wandmitte

Wandfuß

Zwischen Decke und den angrenzenden Mauersteinen sollte als ausgleichende Zwischenschicht ein Mörtelausgleich hergestellt und jeweils eine Trennlage (z. B. Bitumendachbahn) zur Entkopplung des unterschiedlichen Verformungsverhaltens der beiden Baustoffe eingelegt werden. Die Kombination aus

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Die Momentenverteilung im WandDecken-Knoten beeinflusst die Dimensionierung der Wände.

Mörtelabgleich und Trennlage hat dabei verschiedene positive Effekte auf die Tragsicherheit und Rissbildung im Anschlussbereich: - Vermeidung einer Verzahnung zwischen Decke und Mauerwerk (Einfließen des Frischbetons in die Lochungen der Ziegel wird verhindert) - Möglichkeit zur Längenänderung der Decken (Schwinden, Temperatur) bei gleichzeitiger Minimierung des Eintrags von rissauslösenden Schubkräften in das Mauerwerk und ausreichender Reibungsaktivierung zum Abtrag kurzzeitig wirkender Horizontallasten (Wind, Erdbeben) - Abbau von lokalen Spannungsspitzen durch örtliche Plastifizierung der Trenn- und Ausgleichsschichten Einen bei höheren Normalkräften sehr positiven Effekt haben tragende Roststeine. Sie beeinflussen das Tragverhalten durch eine Stützung der sich an der Außenseite verdrehenden Tragwände gegeneinander und bilden damit einen zusätzlichen Lastweiterleitungsquerschnitt. Damit wird die Beanspruchung der Wand günstiger verteilt und reduziert. Diese Knotenform ist in ÖNORM EN 1996-1-1 derzeit noch nicht erfasst.

Roststeine haben einen positiven Effekt auf die Lastabtragung.

Abbildung 5-16: Lasteinleitung im Knotenbereich bei Teilauflagerung [87]

mit Roststein

Wand auskragend

Versagen mit Roststein

Für alle möglichen Nachweisorte – Wandkopf, Wandmitte und Wandfuß  sind die zusätzlichen Einflüsse aus ungewollten Effekten, aus Effekten II. Ordnung und natürlich die Auswirkung von Horizontalkräften (z. B. Wind) auf die Lage des Angriffspunktes der Normalkraft und damit auf die effektive Spannungsverteilung zu ermitteln. Die Berücksichtigung erfolgt über Abminderungsfaktoren .

5|2|2|2

Die vertikal lastabtragende Wand

5|2|2|2

Wie dargestellt, werden in den Wand-Decken-Knoten die abzuleitenden Kräfte durch den Momenteneintrag aus der Wandachse herausgedrängt. Diese Tatsache muss bei der Wandbemessung berücksichtigt werden und kann die Wandtragfähigkeit entscheidend verringern. Die Momentenwirkung wird in der Regel über Lastexzentrizitäten der Normalkraft abgebildet. Zusätzliche Effekte sind die vorhandene Wandschlankheit, die eine Abminderung des Widerstandes bedingt, aber auch Momente aus Windkräften, ungewollte Verkrümmungen oder Schiefstellungen, die weitere Ausmitten der Normalkraft hervorrufen und, bei exzentrischer Druckbeanspruchung nicht unbedeutend, Kriecheffekte.

Mauerwerk als Teil der Gesamtstruktur | 145

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Da die Normalkräfte teilweise günstige Wirkung auf die Spannungsverteilung haben, sind die einzelnen Lastfälle zu überlagern und die ungünstigsten Einwirkungen zu ermitteln. Wichtig für eine ordnungsgemäße Lastabtragung ist jedoch auch die Einhaltung der Verbandsregeln und Mindestüberbindemaße. Im Bereich von Teilflächenbeanspruchungen ist sonst keine gesicherte Lastausbreitung möglich. Eine horizontale Kraftabtragung ist ohne ordnungsgemäßen Verband ebenfalls nicht gegeben. Abbildung 5-17: Mauerwerksverband – Wirkungsweise zur vertikalen Lastabtragung Wichtig für eine ordnungsgemäße Lastabtragung ist die Einhaltung der Verbandsregeln und Mindestüberbindemaße.

unzulässige Vermauerung ohne Verband

5|2|2|3

ordnungsgemäßer Mauerwerksverband

Horizontalkraftweiterleitung Decken auf Wand So wie für die Abtragung der vertikalen Kräfte das Zusammenwirken von Wänden und Decken einen wesentlichen Einfluss auf die Beanspruchung in den Bauteilen hat, ist bei der Abtragung von horizontalen Kräften ein Zusammenwirken von Decken und Wänden erforderlich. Ohne die funktionierende Kraftableitung über Wandscheiben (alternativ auch über Treppenhauskerne) ist im Mauerwerksbau eine räumliche Stabilität des Bauwerks nicht zu gewährleisten. Horizontale Krafteinwirkungen auf Bauwerke und somit auch auf einzelne Bauteile entstehen durch: - Windeinwirkung (Druck und Sog) - Trägheitskräfte zufolge Erdbeben - Erddruck / evtl. Wasserdruck - Kraftanteile zufolge von Imperfektionen in der Baustruktur (Lotabweichungen, Krümmungen usw.) Windkräfte wirken praktisch statisch auf die Außenhülle während Erdbebenkräfte dynamisch die Bauwerksmasse erregen. Die entsprechenden Ansätze sind den Belastungsnormen zu entnehmen. Es ist zusätzlich zu unterscheiden, welche Deckensysteme eingebaut sind. Angreifende Horizontalkräfte werden entweder über schubsteife Decken auf die „stützenden“ Wandscheiben verteilt oder direkt, entsprechend den Lasteinflussflächen den abtragenden Wänden zugewiesen. Abhängig davon sind die Umlagerungsmöglichkeiten ebenfalls unterschiedlich. Schubsteife Decken wirken in der Gebäudestruktur jedenfalls günstiger und sind besonders in Erdbebengebieten heute eine technische Notwendigkeit. Außerdem besitzen sie in der Regel auch eine höhere Biegesteifigkeit, die im Zusammenwirken mit den Wänden eine günstigere Beanspruchung in den aussteifenden Wandscheiben hervorruft.

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5|2|2|3

Nur über die Kraftableitung über Wandscheiben ist im Mauerwerksbau eine räumliche Stabilität des Bauwerks möglich.

Abbildung 5-18: Wandscheiben unter Schub bei Rückhaltung durch Betondecken – schematische Darstellung [57]

Einen maßgeblichen Einfluss hat die schon angesprochene Halterung der Wandenden – die Behinderung der Verdrehung. In der Realität ist eine solche immer gegeben, wobei die Größe der Behinderung von der Steifigkeit der Decken aber auch von der Position der Wandelemente zueinander beeinflusst ist. Für lange Wände ist die Deckenhalterung eher unmaßgeblich, für kurze Wände jedoch bedeutsam. Bei einer sehr steifen Halterung ist die Exzentrizität spiegelverkehrt an den beiden Scheibenkanten oben und unten. Die tatsächliche Verteilung ist jedoch vom Verhältnis der Plattensteifigkeit der Decke = Halterung und der Geometrie der Wandscheibe (Biegesteifigkeit) abhängig. Um die Größe der Behinderung einordnen zu können, ist bei Stahlbetondecken zur Steifigkeitseinschätzung eine Deckenfeldbreite von max. 21/10 der zuordenbaren Deckenspannweite ansetzbar. Gleichzeitig ist es sinnvoll, für die Ermittlung der Wandsteifigkeit die rechnerische Länge mit der maximal 1,5fachen Wandhöhe zu beschränken.

5|3

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände

5|3

Grundlegende Einflussgrößen bei vertikaler und horizontaler Beanspruchung sind neben den Modellbildungen das Verbundsystem Stein-Mörtel, die Komponentenfestigkeiten der Materialien aber auch die Ausbildung der Stoßund Setzfugen bis hin zum Überbindemaß zwischen den einzelnen Mauersteinen. Für die normative Beschreibung der Widerstände von unbewehrtem Mauerwerk werden diese zahlreichen Parameter auf die nachfolgenden Grundparameter reduziert: - unter Normalkraftbeanspruchung: - unter Schubbeanspruchung: - unter Biegebeanspruchung: - Verformungseigenschaften: E-Modul, Schubmodul

5|3|1

Unter Normalkraftbeanspruchung –

5|3|1

Der Basiswiderstand eines Mauerpfeilers oder einer gemauerten Wand gegen Normalkraftbeanspruchung = Druck wird durch die charakteristische Druckfestigkeit beschrieben, wobei diese nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] entweder aus Versuchen (siehe 5|4|2|1) abgeleitet oder aber aus den jeweiligen Komponentenfestigkeiten von Mauerstein (siehe 5|4|1|1) und Mörtel (siehe 5|4|1|2) ermittelt werden kann. Diese rechnerische Ermittlung der charakteristischen Druckfestigkeit aus den Komponenten Mauerstein und

Der Basiswiderstand eines Mauerpfeilers wird durch die charakteristische Druckfestigkeit beschrieben.

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände | 147

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Mörtel erfolgt in Abhängigkeit von der Mauersteingruppe und der Mörtelart durch angepasste Formeln. Druckfestigkeit von Mauerwerk – Definition ÖNORM EN 1996-1-1 Mauerwerksfestigkeit bei Druckbeanspruchung ohne Einfluss der Verformungsbehinderung durch die Druckplatten und ohne Einfluss der Schlankheit und ausmittiger Belastung. charakteristische Festigkeit – Definition ÖNORM EN 1996-1-1 Festigkeitswert des Mauerwerks, der mit einer vorgeschriebenen Wahrscheinlichkeit von nur 5 % in einer hypothetisch unbegrenzten Grundgesamtheit von Versuchen unterschritten werden darf. Dieser Wert entspricht dem 5 %-Fraktil der angenommenen statistischen Verteilung der Prüfserie einer bestimmten Material- oder Produkteigenschaft. Unter bestimmten Umständen wird ein Nennwert als charakteristischer Wert verwendet. ∙

∙



(5-15)

Tabelle 5-01: Beiwerte K und Exponenten , [224] Mauersteinart: Ziegel

Die charakteristische Druckfestigkeit entspricht dem 5 %-Fraktilwert einer Prüfserie.

Normalmörtel

zur Ermittlung der Mauerwerksdruckfestigkeit – ÖNORM B 1996-1-1 Dünnbettmörtel Dicke 1 bis 3 mm

Leichtmörtel mit einer Rohdichte über 800 bis 1500 600 bis 800 kg/m 3 kg/m 3

Gruppe 1

0,60

0,65

0,25

0,90

0,70

0,00

0,35

0,65

0,25

0,50

0,65

0,25

Gruppe 2

0,55

0,65

0,25

0,70

0,70

0,00

0,30

0,65

0,25

0,40

0,65

0,25

Gruppe 3

0,50

0,65

0,25

0,50

0,70

0,00

0,25

0,65

0,25

0,30

0,65

0,25

Gruppe 4

0,35

0,70

0,30

0,35

0,70

0,00

0,20

0,70

0,30

0,25

0,70

0,30

Die Anwendung der Formel (5-15) ist noch an nachfolgende Bedingungen gebunden: - Für Mauersteine, die mit Leichtmörtel vermauert werden, darf keine größere Steinfestigkeit als 15 N/mm² in Rechnung gestellt werden. darf bei der Verwendung von Leichtmörtel nicht größer als 10 N/mm² sein. kein größerer Wert als 20 N/mm² bzw. 2 in - Für Mörtel darf für Rechnung gestellt werden. Der kleinere Wert ist maßgebend. darf bei der Verwendung von Normalmörtel einen Wert von 75 N/mm² nicht überschreiten. darf bei der Verwendung von Dünnbettmörtel einen Wert von 50 N/mm² nicht überschreiten.  10 N/mm². - Die Mörteldruckfestigkeit von Dünnbettmörtel ist - Bei Mauerwerk mit Normalmörtel und Mörtelfugen parallel zur Wandebene (Verbandsmauerwerk) muss um 20 % vermindert werden. Für ausgewählte Materialkombinationen der Stein- und Mörteldruckfestigkeiten und der Mauersteinart Ziegel kann die charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit auch der Tabelle 5-02 bis Tabelle 5-04 aus der ÖNORM B 1996-3 [227] entnommen werden.

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⇦ Die Anwendung der Formel zur charakteristischen Druckfestigkeit ist noch an Bedingungen gebunden.

Tabelle 5-02: Mauerwerksdruckfestigkeit

in N/mm² – Ziegel Gruppe 1

Normalmörtel

Dünnbettmörtel

N/mm2 M2,5 1,2 1,9 2,4 2,9 3,4 3,8 4,6 5,3 6,1 6,9 9,6 12,5

2 4 6 8 10 12 16 20 25 30 50 75

M5 1,3 2,2 2,9 3,5 4,0 4,5 5,4 6,3 7,3 8,2 11,4 14,8

M10 1,3 2,5 3,4 4,1 4,8 5,4 6,5 7,5 8,6 9,7 13,6 17,7

Tabelle 5-03: Mauerwerksdruckfestigkeit

M20 1,3 2,5 3,6 4,6 5,7 6,4 7,7 8,9 10,3 11,6 16,1 21,0

Dünnbettmörtel

N/mm2 M2,5 1,1 1,7 2,2 2,7 3,1 3,5 4,2 4,8 5,6 6,3 8,8 11,4

M5 1,2 2,0 2,6 3,2 3,7 4,1 5,0 5,8 6,7 7,5 10,5 13,6

M10 1,2 2,3 3,1 3,8 4,4 4,9 5,9 6,9 7,9 8,9 12,4 16,2

Tabelle 5-04: Mauerwerksdruckfestigkeit

M20 1,2 2,3 3,3 4,3 5,2 5,8 7,1 8,2 9,4 10,6 14,8 19,2

2 4 6 8 10 12 16 20 25 30 50 75

Dünnbettmörtel

2

M2,5 1,0 1,5 2,0 2,4 2,8 3,2 3,8 4,4 5,1 5,7 8,0 10,4

M5 1,1 1,8 2,4 2,9 3,3 3,8 4,5 5,2 6,1 6,8 9,5 12,4

M10 1,1 2,1 2,8 3,4 4,0 4,5 5,4 6,2 7,2 8,1 11,3 14,7

1,1 1,8 2,5 3,0 3,5 4,0 4,9 5,7 6,7 7,6 10,8 14,4

Leichtmörtel mit einer Rohdichte 600 kg/m3 bis 800 kg/m3 bis 800 kg/m3 1500 kg/m3 M2,5 M5 M2,5 M5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,9 1,1 1,2 1,5 1,2 1,4 1,6 1,9 1,5 1,7 1,9 2,3 1,7 2,0 2,2 2,7 1,9 2,3 2,5 3,0 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5

M10 0,9 1,7 2,3 2,7 3,2 3,6 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1

in N/mm² – Ziegel Gruppe 3

Normalmörtel N/mm

M10 1,1 2,1 2,8 3,4 4,0 4,5 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2

in N/mm² – Ziegel Gruppe 2

Normalmörtel

2 4 6 8 10 12 16 20 25 30 50 75

1,5 2,4 3,2 3,9 4,5 5,1 6,3 7,3 8,6 9,7 13,9 18,5

Leichtmörtel mit einer Rohdichte 600 kg/m3 bis 800 kg/m3 bis 800 kg/m3 1500 kg/m3 M2,5 M5 M2,5 M5 0,7 0,8 1,0 1,1 1,1 1,3 1,5 1,8 1,4 1,7 2,0 2,4 1,7 2,0 2,4 2,9 2,0 2,3 2,8 3,3 2,2 2,6 3,2 3,8 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3

M20 1,1 2,1 3,0 3,9 4,7 5,3 6,4 7,4 8,6 9,6 13,4 17,5

0,8 1,3 1,8 2,1 2,5 2,8 3,5 4,1 4,8 5,4 7,7 10,3

Leichtmörtel mit einer Rohdichte 600 kg/m3 bis 800 kg/m3 bis 800 kg/m3 1500 kg/m3 M2,5 M5 M2,5 M5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 0,9 1,1 1,0 1,2 1,2 1,4 1,2 1,4 1,5 1,7 1,4 1,7 1,7 2,0 1,6 1,9 1,9 2,3 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6

Wand mit Randstreifenvermörtelung der Lagerfugen – Definition ÖNORM EN 1996-1-1 Wand, bei der die Mauersteine auf zwei Mörtelstreifen verlegt werden, die auf den äußeren Rändern der Lagerflächen der Mauersteine aufgetragen werden. Wird Mauerwerk nicht voll vermörtelt, sondern der Mörtel nur in Streifen aufgebracht, sind Einschränkungen in der Tragfähigkeit gegeben. Die Randstreifenvermörtelung erzeugt einen ungünstigen Spannungsverlauf in der Wand, da es zu Spannungskonzentrationen und damit stärkerer Beanspruchung der Mörtelflächen sowie zu ungleichmäßigen Spannungsverläufen in den

M10 0,7 1,2 1,7 2,1 2,4 2,7 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1

Wird Mauerwerk nicht voll vermörtelt, sind Einschränkungen in der Tragfähigkeit gegeben.

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände | 149

300-5-20180815

Steinen kommt. Eine Randstreifenvermörtelung ist nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] nur zulässig wenn: - die Dicke des Mauerwerks ist gleich der Breite oder der Länge der Mauersteine, sodass keine über die gesamte Länge der Wand oder Teile davon verlaufende Längsfuge vorhanden ist, - die Vermörtelung aus mindestens zwei oder mehreren gleich breiten Mörtelstreifen besteht, - die Mörtelstreifen an den Steinrändern aufgebracht werden, - jeder Mörtelstreifen zumindest 30 mm breit ist, - die druckübertragende Mörtelfläche der Mörtelstreifen gesamt zumindest 40 % der Wandfläche abdeckt, - bei Verwendung von Mauersteinen der Gruppen 1 und 4 Normalmörtel verwendet wird, - bei Verwendung von Mauersteinen der Gruppen 2 und 3 die normierte Druckfestigkeit der Mauersteine durch Versuche nach EN 772-1 [198] für Mauersteine mit Randstreifenvermörtelung bestimmt wird. kann dann nach der Die Errechnung der charakteristischen Druckfestigkeit bekannten Formel (5-15) erfolgen, wobei das Verhältnis der druckübertragenden Mörtelfläche zur Gesamtfläche zu berücksichtigen ist. ∙

∙

0,5 ∙

∙

bei 100 % Mörtelfläche ∙

bei 40 % Mörtelfläche

Aus konstruktiven Gründen ist eine Randstreifenvermörtelung abzulehnen.

(5-16)

Zwischenwerte linear interpoliert

Aus heutiger Sicht ist eine Randstreifenvermörtelung als Maßnahme zur Verbesserung des Wärmeschutzes nicht sinnvoll und aus konstruktiven Gründen auch abzulehnen.

5|3|2

Unter Schubbeanspruchung – Die Schubfestigkeit ist eine wichtige Größe für die Beurteilung der Querkrafttragfähigkeit von Mauerwerk, die insbesondere beim Standsicherheitsnachweis von Aussteifungswänden und Kellerwänden zum Tragen kommt. Die in der ÖNORM EN 1996-1-1 [224] beschriebene Schubfestigkeit von Mauerwerk ist im Unterscheid zur Mauerwerksdruckfestigkeit kein fixer Wert, sondern ist vom jeweiligen Lastzustand abhängig. Sie berücksichtigt die Versagensformen des Fugenversagens und des Steinzugversagens in Wandlängsrichtung. Da das dritte Versagenskriterium – Druckversagen des Mauerwerks – praktisch nicht vorkommt, wurde dieses nicht in die vereinfachende Normformel aufgenommen. Die charakteristische Schubfestigkeit ist entweder aus Ergebnissen von Versuchen an Mauerwerk (siehe 5|4|2|2) für das jeweilige Projekt oder aus einer vorhandenen Datenbasis zu bestimmen oder kann unter Einhaltung definierter Randbedingungen und mehreren Einflussparameter auch aus Normformeln ermittelt werden. Bei vermauerten Stoßfugen gilt: 0,4 ∙

0,065 ∙

150 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

5|3|2

Die Schubfestigkeit von Mauerwerk ist vom jeweiligen Lastzustand abhängig.

(5-17)

Bei unvermörtelten jedoch knirsch gestoßenen Stoßfugen gilt: 0,5 ∙

0,4 ∙

0,045 ∙

(5-18)

charakteristische Haftscherfestigkeit ohne Auflast Bemessungsdruckspannung rechtwinklig zur Schubkraft normierte Steindruckfestigkeit

N/mm² N/mm² N/mm²

Gleichzeitig darf die Schubspannung einen Grenzwert von 6,5 % der (bei voll vermauerten Stoßfugen) bzw. von 4,5 % bei Steindruckfestigkeit knirsch gestoßenen Stoßfugen – als Grenzwert für ein mögliches Schrägzugversagen der Wand im Stein – nicht überschreiten. Auch die charakteristische Anfangsscherfestigkeit (Haftscherfestigkeit) von Mauerwerk sollte idealerweise aus Versuchen nach ÖNORM EN 1052-3 [209] oder ÖNORM EN 1052-4 [210] ermittelt werden, es dürfen jedoch – unter der Voraussetzung, dass die verwendeten Mörtel keine Zusatzstoffe oder Zusatzmittel beinhalten – die in der Norm angegebenen Werte ebenfalls angesetzt werden. Sie beschreibt die Haftkraft des Mörtels in sich (Kohäsionskraft, auch bei Eindringen von Mörtel in die Hohlkammern von Lochsteinen) oder am Ziegel (Adhäsion, in geringem Maße auch eine mechanische Verkrallung durch die Bildung von Kristallen in Porenräumen des Ziegels) bei reiner Scherbeanspruchung ohne Auflast. Tabelle 5-05: Anfangsscherfestigkeit (Haftscherfestigkeit) [224]

Die charakteristische Anfangsscherfestigkeit beschreibt die Haftkraft des Mörtels bei reiner Scherbeanspruchung ohne Auflast.

– ÖNORM B 1996-1-1

(N/mm2) Mauerstein Normalmörtel mit einer Dünnbettmörtel (Lagerfugendicke Leichtmörtel Festigkeitsklasse 0,5 bis 3 mm) ≥M10 0,30 Ziegel M2 0,20 0,30 0,15 M1 0,10

Zwischenwerte für die Mörtelfestigkeiten von M1 bis M10 sind linear zu interpolieren. Für Mörtelfestigkeiten unter M1 ist der Ansatz einer Anfangsscherfestigkeit nicht zulässig. Der Schubwiderstand im Anschlussbereich zweier Wände darf unter Ansatz von rechnerisch ermittelt werden oder er ist versuchstechnisch festzustellen. d ist die Bemessungsdruckspannung rechtwinklig zur Schubkraft in der betrachteten Querschnittsebene des Bauteils unter der entsprechenden Lastkombination als Mittelwert der Vertikalspannungen im überdrückten Bereich, der den Schubwiderstand in Abhängigkeit von einem Reibungsbeiwert von 0,4 sicherstellt. Bei der Bemessungsdruckspannung ist die für den jeweiligen Nachweisfall anzusetzende Normalkraft bzw. der zugehörige Sicherheitsbeiwert bedeutsam. Einleuchtend ist jedoch, dass die Normalspannung günstig wirkt und deshalb hier entsprechend niedrig angesetzt werden muss. Sind bei Randstreifenvermörtelung die Bedingungen für die Anwendung der charakteristischen Druckfestigkeit eingehalten, kann die Schubfestigkeit nach Formel (5-19) ermittelt werden. Im Prinzip wird dabei der Anteil der Haftscherfestigkeit proportional zur vorhandenen Mörtelfläche abgemindert. ∙

0,4 ∙

0,5 ∙

Gesamtbreite der Mörtelstreifen Wanddicke

0,4 ∙

0,045 ∙



(5-19) m m

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände | 151

300-5-20180815

Es wäre im Sinne der Normgeber, wenn die charakteristische Schubfestigkeit von Mauerwerk aus Ergebnissen von Versuchen an Mauerwerk bestimmt würde. Diese Prüfung ist jedoch recht aufwändig und außerdem nicht normmäßig geregelt, weshalb praktisch immer zu wenige vergleichbare Versuchswerte in Datenbanken verfügbar sind und die Grenzwerte rechnerisch ermittelt werden.

5|3|3

Unter Biegebeanspruchung –

,

5|3|3

Die charakteristischen Biegefestigkeiten und von Mauerwerk sollten durch Versuche (siehe 5|4|2|3) nach ÖNORM EN 1052-2 [208] an Mauerwerksprüfkörpern ermittelt werden, können jedoch auch aus den Normtabellen entnommen werden. Abbildung 5-19: Bruchebenen bei Biegebeanspruchung – ÖNORM EN 1996-1-1 [224]

parallel zu den Lagerfugen

Charakteristische Biegefestigkeiten können auch aus Normtabellen entnommen werden.

senkrecht zu den Lagerfugen

Tabelle 5-06: Werte für Bruchebene parallel zu den Lagerfugen – ÖNORM EN 1996-1-1 (N/mm 2) Mauersteine Ziegel

Normalmörtel Dünnbettmörtel Leichtmörtel 150 150 >300 >150

Maße des Mauerwerksprüfkörpers Länge (2 · (1,5 ·

Höhe ) )

5 hu 3 hu 5 hu 3 hu

3

Breite und 15 und 



Die früher oftmals für die Mauerwerksprüfung verwendeten Dreisteinpfeiler dürfen nach ÖNORM EN 1052-1 [207] ebenfalls herangezogen werden. Sie können jedoch die Wandfestigkeit wegen der ungenügenden Erfassung aller Einflussfaktoren nicht ausreichend gesichert realitätsnah erfassen und sollten demnach nur eingeschränkt Anwendung finden. Wenn die Längsverformung bestimmt werden soll, müssen je zwei an beiden Seiten montierte Dehnmessfühler zumindest über einen ganzen Stein und zwei Mörtelfugen reichen, um ein aussagekräftiges Messergebnis zu erhalten. Die Werte der vier Messungen können dann gemittelt werden. Die eventuell auch zu messende Querdehnung wird (an beiden Seiten) in halber Steinhöhe abgenommen und muss ebenfalls den Einfluss von Stein und Fugen erfassen.

Druckversuche am Mauerwerk werden an kleinen Prüfkörpern mit definierten Abmessungen durchgeführt.

Abbildung 5-25: Mauerwerksprüfkörper – ÖNORM EN 1052-1 [207]

Die Beanspruchung ist mit einer konstanten Geschwindigkeit zu steigern, wobei entweder kraft- oder besser verformungsgesteuert gearbeitet werden kann. Die

Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen | 169

300-5-20180815

Lastaufbringung bis zum Bruch soll – bei üblicher Mauerwerksfestigkeit - rund 15 Minuten dauern, die Steigerung der Spannung also um 0,5 N/mm²/min sein. Die resultierende Druckkraft muss in der Prüfkörper-Mittelachse angreifen, auf eine ausreichende Steifigkeit der Lastverteilungsbalken ist zu achten. Die Druckflächen der Mauerwerkskörper müssen planparallel abgeglichen sein, was üblicherweise durch dünne Gipsschichten passiert. Keinesfalls dürfen elastische Zwischenlagen eingebaut werden. Üblicherweise wird die Prüfung am Mauerwerkskörper unter Vermauerung von ebenfalls geprüften Komponenten durchgeführt, wobei der Mörtel natürlich seine Sollfestigkeit nach 28 Tagen erreicht haben sollte. Über die Prüfung ist ein entsprechendes Prüfprotokoll mit allen wesentlichen Daten anzufertigen. Die Prüfkörpergrößen „Dreisteinversuch, „RILEM-Prüfkörper“, aber auch noch größere Prüfkörper bis zu geschoßhohen Mauerpfeilern zeigen bei größeren Prüfkollektiven und sehr präziser Prüfkörpervorbereitung keine signifikanten Einflüsse aus der Prüfkörperform [92]. Schlankheitseinflüsse sind bis zu Prüfkörperschlankheiten von 15 nicht zu erkennen, jedoch bewirkt der unterschiedliche Fugenanteil eine geringe Traglastminderung bei geschoßhohen Prüfpfeilern gegenüber den RILEM-Pfeilern von 0,90. Dreisteinpfeiler sind sensibel auf einzelne Fehlstellen und besitzen keine Stoßfugen, was die Aussagekraft der Prüfergebnisse mindert. Der in der alten ÖNORM B 3351 angegebene Zusammenhang zwischen der Druckfestigkeit am Geschoßpfeiler = 0,70Festigkeit am Dreisteinpfeiler konnte in Versuchen nicht verifiziert werden.

5|4|2|2

Schub-/Scherversuche

5|4|2|2

Die charakteristische Haftscherfestigkeit (Anfangsscherfestigkeit) fvk0 und die Reibung sind in Versuchen nach ÖNORM EN 1052-3 [209] an kleinen Prüfkörpern zu ermitteln, wobei zwei Verfahren beschrieben werden. Nach Verfahren A wird die Scherfestigkeit zwischen Stein und Mörtel an Prüfkörpern mit gleichmäßiger Scherbeanspruchung und unterschiedlichen Normalspannungsniveaus (Vorlasten) ermittelt, welches während der Querkrafteintragung auf 2 % gleichzuhalten ist. In je drei Laststufen wird an je 3 Prüfkörpern der Scherwiderstand ermittelt. Die Normalkräfte sind unter Einlage einer lastverteilenden Zwischenschicht gleichmäßig von der Seite einzutragen. Es sind zwei Prüfkörperformen definiert, wobei bei Steinhöhen über 200 mm auch die Prüfung an einem Prüfkörper Typ II zulässig ist. Abbildung 5-26: Scherversuche nach EN 1052-3 [209]

Typ I

170 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

Schlankheitseinflüsse durch unterschiedliche Mauerwerksprüfkörper sind bis zu Prüfkörperschlankheiten von 15 nicht zu erkennen.

Typ II

Die Ermittlung der Scherfestigkeit erfolgt in je drei Laststufen an je 3 Prüfkörpern.

Zu beachten ist, dass bei der Prüfkörpervorbereitung gleich nach der Herstellung eine minimale Vorlast auf die „Lagerfuge“ aufzubringen ist – entsprechend in etwa einer zusätzlich aufgemauerten Ziegelschar ( = 0,002 bis 0,005 N/mm²) –, um die Entwicklung eines entsprechenden Verbundes zu fördern. Der „Versatz“ der Krafteinleitung zur Mitte der Mörtelfuge ist mit 115 der Prüfkörperhöhe definiert. Grundsätzlich wäre bei Prüfungen die Anordnung nach Typ I zu bevorzugen, um Unwägbarkeiten aus der asymmetrischen Scherkraftweiterleitung hintanzuhalten. Bei Verfahren A wird die Schergerade durch Ausgleich der Einzelversuche (lineare Regression) ermittelt und die Anfangsscherfestigkeit als Schnitt der Schergeraden mit der Ordinate rechnerisch auf 0,01 N/mm² genau bestimmt. Die charakteristischen Werte können vereinfacht durch Multiplikation der Anfangsscherfestigkeit und der Reibung mit 0,80 angegeben werden. Verfahren B funktioniert prüftechnisch gleich, an mindestens 6 Prüfkörpern, nur wird keine Vorlast aufgebracht. Durch die Symmetrie der Krafteinleitung können (theoretisch) keine Kräfte quer zur geprüften Fuge entstehen und es kann die Anfangsscherfestigkeit direkt ermittelt werden. Es lässt sich jedoch keine Aussage über den Reibungsbeiwert machen. Das Ergebnisniveau bei Ermittlung von ist bei Verfahren A gegenüber Verfahren B um ca. 10 % höher, da dort wegen der Vorlasten kleine Verbundfehler nicht sofort zum Versagen führen. Eine reine Scherspannung in einer Mauerwerksfuge ist trotz der klar definierten Versuchsanordnung im Prüfkörper im Rahmen einer Laborprüfung faktisch nicht zu erzielen. Wegen der unvermeidlichen Versätze der Initialkräfte kommt es immer zu einer Überlagerung von Scher- und Normalspannungen, die noch dazu auch nicht gleichmäßig verteilt sind. Wichtig ist deswegen, dass bei dem Versuchsprotokoll auch die Bruchform dokumentiert wird. Abbildung 5-27: Scherversuche – Bruchbilder ÖNORM EN 1052-3 [209]

Schubbruch im Verbund Stein und Mörtel

Schubbruch im Mörtel

Schubbruch im Stein

Zerbrechen oder Spalten Stein

Ebenso wie Druckspannung und Schertragfähigkeit einander beeinflussen, beeinflussen sich auch die Schertragfähigkeit und die Mauerwerkszugfestigkeit. Wie zu erwarten, sinkt die Anfangsscherfestigkeit bei Zugbeanspruchungen, wenn die Zugfestigkeit erreicht ist, auf null. Die Versagenskurve kann nach Van de Pluim als Parabel angenommen werden. Wegen der nur geringen Datenbasis lassen aber die Normen den Ansatz einer Scherfestigkeit bei auftretenden Zugspannungen generell nicht zu – wie auch eine Zugfestigkeit von Mauerwerk generell nicht angesetzt werden darf.

5|4|2|3

Biegezugprüfungen

5|4|2|3

Die Prüfung erfolgt gemäß ÖNORM EN 1052-2 [208] durch eine Vier-PunktBelastung. Für jede Biegebeanspruchungsrichtung müssen 5 Prüfkörper geprüft werden, wobei die Größe der Prüfkörper von den Steingrößen abhängt. Die Vorgaben für die Versuchsausführung gelten unabhängig, wie die Vermörtelung

Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen | 171

300-5-20180815

der Stoßfugen im Prüfkörper ausgeführt wurden, wobei Versuche und Bauausführung sinnvollerweise übereinstimmen sollten. Tabelle 5-16: Maße der Prüfkörper für die Biegezugprüfung – ÖNORM EN 1052-2 [208] Richtung Biegezugfestigkeit für eine parallel zu den Lagerfugen verlaufende Bruchebene Biegezugfestigkeit für eine normal zu den Lagerfugen verlaufende Bruchebene

[mm]

[mm]

zusätzliche Bedingungen

alle

≥400 und ≥1,5

mind. 2 Lagerfugen innerhalb von

≤250

≥240 und ≥3

mind. 1 Stoßfuge in jeder Schicht innerhalb von mind. 1 Lagerfuge und mind. 1 Stoßfuge innerhalb von

≥250

≥1000

Die für Biegung in Richtung Lagerfugen ermittelte Biegezugfestigkeit ist eine „fiktive“ Größe, da von einem Biegequerschnitt der Wand ausgegangen wird, der tatsächlich nicht vorhanden ist. Die Biegemomentenabtragung erfolgt über die Haftscherfestigkeit in den Lagerfugen. Abbildung 5-28: Prüfkörper Biegezugprüfungen nach ÖNORM EN 1052-2 [208]

parallel zu Lagerfugen

normal zu Lagerfugen

Generell ist die Verbundfestigkeit in der Fuge Mörtel-Ziegel der entscheidende Parameter. Eine enge Abhängigkeit der Verbundfestigkeit von der Mörteldruckfestigkeit nach ÖNORM EN 1015-11 [206] konnte bei Versuchsauswertungen nicht festgestellt werden. Aus diesem Grund ist es wichtig, in entsprechenden Versuchen aufeinander optimal abgestimmte Produkte (Steine und Mörtel) einzusetzen. Beispiel 5-01: Biegezugprüfungen – ÖNORM EN 1052-2 [208]

172 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

Generell ist die Verbundfestigkeit in der Fuge Mörtel-Ziegel der entscheidende Parameter für die Biegezugfestigkeit.

5|4|2|4

Zugversuche Mauerwerk

5|4|2|4

Zugversuche für Mauerwerk sind in Europa nicht normativ erfasst, da die Ergebnisse mangels praktischer Verwendung kaum Bedeutung haben. Für Forschungs- und Entwicklungszwecke ist jedoch eine quantifizierte Aussage über die Güte des Verbundes auch bei dieser Beanspruchungsform, also Haftverbund Stein auf Mörtel, ebenso wie die Mörtelzugfestigkeit in der Wand selbst bedeutsam. Im Zuge des ESECMaSE-Projektes wurde ein simpler Zugtest vorgestellt. direkter Zugversuch Krafteinleitung in zwei verklebte/vermörtelte Steine über angeklebte Lasteinleitungsplatten. Die für eine gleichmäßige Lasteinleitung erforderlichen steifen Platten müssen gelenkig befestigt sein, um Zwängungen und somit Spannungsverzerrungen zu vermeiden. Die Auswertung zeigt, dass oft nicht die volle nominale Fläche an der Kraftübertragung mitwirkt – und als negative Konsequenz zusätzliche Exzentrizitäten entstehen. Solche Effekte verstärken die Streuung der Ergebnisse und reduzieren die auswertbaren Prüfwerte, sodass bis dato keine Aussagen mit ausreichender Allgemeingültigkeit gemacht werden konnten. Bei Dünnbettmörtel und Ziegeln mit aufgelöstem Querschnitt ergaben Testserien Zugfestigkeiten von im Mittel beachtlichen 0,16 bzw. 0,23 N/mm².

5|4|2|5

Einbruchhemmung

5|4|2|5

Die ÖNORM B 1300 [136] schreibt regelmäßige Objektsicherheitsprüfungen für Wohngebäude vor. Der Hintergrund dafür ist, dass Liegenschaftseigentümer oder Eigentümergemeinschaften Sorge tragen müssen, dass von ihrem Eigentum keine Gefahr für die Sicherheit von anderen Personen oder deren Eigentum ausgeht. Die durchzuführenden Objektsicherheitsprüfungen sind in vier Fachbereiche geteilt: - technische Objektsicherheit - Gefahrenvermeidung und Brandschutz - Gesundheits- und Umweltschutz - Einbruchsschutz und Schutz vor Außengefahren Der Einbruchsschutz ist damit ein wesentlicher Teil der Objektsicherheit. Bevorzugte Methode der Täter war und ist es, eine durchgangsfähige Öffnung im Bereich von Fenstern und Türen mit Werkzeugen wie Schraubenzieher oder Brecheisen zu erzeugen. Wenn der Versuch nicht in kurzer Zeit zum Erfolg führt, wird in der Regel vom Einbrecher abgebrochen. In der ÖNORM B 5338 [181] „Einbruchhemmende Fenster, Türen und zusätzliche Abschlüsse“ werden Kriterien für die Auswahl der Widerstandsklasse in Abhängigkeit vom erwarteten Tätertyp und dem Einbruchsrisiko dargestellt. Für Wohnobjekte ist WK 3 bzw. RC 3 bei hohem Risiko empfohlen. Für Gewerbeobjekte und öffentliche Objekte sind die Klassen RC 2 bis RC 6 je nach Wichtigkeit und Gefährdung anzuwenden (siehe Band 12: Türen und Tore [24]). Gemäß den Anforderungen und Klassifizierungen der einbruchhemmenden Eigenschaften werden dann folgende Versuche durchgeführt: - Widerstandsfähigkeit gegen statische Beanspruchung - Widerstandsfähigkeit gegen dynamische Beanspruchung - Widerstandsfähigkeit gegen manuellen Einbruchsversuch

Der Einbruchsschutz ist ein wesentlicher Teil der Objektsicherheit.

Für Wohnobjekte ist WK 3 bzw. RC 3 bei hohem Risiko empfohlen.

Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen | 173

300-5-20180815

Beispiel 5-02: Prüfung der Einbruchhemmung bei Fenster

statischer Versuch

dynamischer Versuch

manueller Einbruchsversuch

Um auch den Wandkörper bei der Prüfung mit zu berücksichtigen, wurde eine Ziegelwand mit der Abmessung 3,12 m  2,68 m mit Hochlochziegel (deklarierte Steindruckfestigkeit 7,5 N/mm²) der Wandstärke 50 cm und Thermomörtel M5 aufgebaut. Der Putzaufbau erfolgte mit einem Grundputz leicht in Stärke 20 mm, einer 3 mm Armierungsspachtelung mit Fassadengewebe und 2 mm Endbeschichtung. Brachten der statische und der dynamische Versuch eine maximale elastische Wandverformung von 0,3 mm, konnte beim manuellen Einbruchsversuch nur eine Öffnung von rund 18  23 cm erzeugt werden, die deutlich unter dem von der Norm geforderten Grenzwert einer durchgangsfähigen Öffnung von 30  40 cm lag. Die Mitwirkung des Putzes mit einer Standardarmierung verzögerte das Durchkommen signifikant. Das Ziel der Prüfungen war der Nachweis der Widerstandsklasse WK 3 bzw. RC 3, das auch erreicht werden konnte.

5|4|2|6

Absturzsicherungen

Bei Wänden aus Hochlochziegel kann eine Widerstandsklasse WK 3 bzw. RC 3 erreicht werden.

5|4|2|6

Für die sichere Montage von permanenten Absturzsicherungen (Geländer, Verglasungen etc.) gibt es in Europa unterschiedliche Systeme. In der Regel geben die Hersteller von Befestigungsmitteln auf der Basis von Zulassungsversuchen detaillierte Information über die Montage und die maximal einleitbaren Kräfte. Da sich die bei Ziegelmauerwerk verwendeten Einbauteile und die reale Montagetechnik aber lokal stark unterscheiden, sind Systemprüfungen unverzichtbar. Entscheidend für die Bemessung und Überprüfung des Systems „WandBefestigungsmittel-Einbauteil“ ist die Last-Einwirkung von innen nach außen, die zum Beispiel durch einen gegen eine Fenstertür stürzenden Menschen ausgelöst wird. Die entsprechenden Lastansätze der ÖNORM B 1991-1-1 [141] liegen zwischen 0,5 bis 3,0 kN/m und sind in Kapitel 6|3|9 angeführt. Beispiel 5-03: Prüfung der Absturzsicherung einer Fenstertüre mit Pendelschlagversuch von innen

Fenstereinbau

Dübelabmessung

Außenansicht

Nach ÖNORM B 3716-3 [173] kann ein experimenteller Nachweis durch einen Pendelschlagversuch mit einem Zwillingsreifen gemäß ÖNORM EN 12600 [239]

174 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

300-5-20180815

Pendelschlagversuch

erfolgen. Dabei sind je nach Nutzungskategorie gemäß ÖNORM B 1991-1-1 und Verglasungsgruppe unterschiedliche Pendelfallhöhen anzusetzen. Tabelle 5-17: Pendelfallhöhen in mm – ÖNORM B 3716-3 [173] Nutzungskategorie Verglasungsgruppe 1 Verglasungsgruppe 2 Verglasungsgruppe 3 A und B1 450 300 300 B2 und C1 700 450 300 C2, C3, C4 und D 700 450 300 C5 900 700 450 E 700 450 300

In der 25 cm dicken Hochlochziegelwand (Bruttorohdichte 720 kg/m³, deklarierte Steindruckfestigkeit 15 N/mm²) wurden je nach Impulsstärke elastische Verformungen von 0,2 mm bis maximal 2,1 mm gemessen, und es konnten auch bei der höchsten Beanspruchung (Nutzungskategorie C5, Verglasungsgruppe 1) keinerlei Risse, bleibende Verformungen oder lokale Zerstörungen festgestellt werden.

5|4|2|7

Beschusshemmung

Wände aus Hochlochziegel erfüllen auch bei höchster Beanspruchung die Anforderungen an Absturzsicherungen.

5|4|2|7

Für Gebäude wie Banken, Polizeistationen, Einzelhandelsgeschäfte, Gerichte, Verwaltungsstellen etc. sind neben dem Einbruchschutz auch durchschusshemmende Lösungen gefragt. Die Beschusssicherheit zielt dabei nicht nur auf den Personenschutz, sondern auch auf den Sachwertschutz ab. Zum Beispiel können auch Räume mit empfindlichen Einrichtungen wie Computer, Steuerungen oder Energie- und Wasserversorgungsanlagen geschützt werden. Die ÖNORM EN 1522 „Fenster, Türen, Abschlüsse - Durchschusshemmung, Anforderungen und Klassifizierung“ [213] definiert die Klassifizierung und die Anforderungen an die Prüfung mit Faustfeuerwaffen und Büchsen. Es gibt sieben Widerstandsklassen von FB 1 (niedrigste Durchschusshemmung) bis FB 7 (höchste Durchschusshemmung), die sich durch das Kaliber (Art des Geschosses, Masse, Durchmesser) und die Prüfentfernung bzw. Geschoßgeschwindigkeit unterscheiden (siehe Band 11: Fenster [23]). Die ÖNORM EN 1522 gibt keinen direkten Aufschluss über die Durchschusshemmung des Baukörpers oder für die Verbindung zwischen Einbauteil (Fenster bzw. Türrahmen, Verglasungen, Beschläge) und Wand. Es ergibt sich jedoch aus dem generellen Schutzziel, dass die Wand und der Wandanschluss mindestens dieselbe Widerstandsklasse gegen Durchschuss wie die Einbauteile haben müssen. Aus diesem Grund gibt es einzelne Untersuchungen für Mauerwerk und Wandbildner. Aus Versuchen in Österreich gibt es folgende vorläufige Erkenntnisse, die derzeit von der Ziegelindustrie genauer überprüft werden: - Mit einem üblichen 12 cm Zwischenwandziegel (Bruttorohdichte 750 kg/m³), beidseitig mit 1,5 cm Kalk-Gipsputz mit MaschinenputzArmierung, ist FB 3 (mit Ablösung des Putzes hinten auch FB 4) erreichbar. - Ein schwerer 25-cm-Ziegel (Bruttorohdichte >800 kg/m³) beidseitig mit 1,5 cm Kalk-Zementputz sollte FB4 und FB 5 schaffen. Ob Planziegel oder Standardziegel, dürfte keine Rolle spielen. - Die Armierung des Putzes besonders auch an der Hinterseite ist wichtig, da häufig die ganze Wandstärke für das Abfangen des Projektils benötigt wird.

Entsprechend der Wandstärke und des Verputzes können unterschiedliche Klassen der Beschusshemmung erfüllt werden.

Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen | 175

300-5-20180815

5|4|3

Bauwerksversuche – Großversuche

5|4|3

Bauwerksprüfungen im eigentlichen Sinn sind Prüfungen, durch die das Verhalten des Bauwerks in seiner gesamten komplexen Struktur beurteilt werden soll. Das ist hauptsächlich für die Beurteilung der Erdbebensicherheit von Gebäuden oder anderen Strukturen wichtig, wo man z. B. nichtlineare Effekte im lokalen Materialverhalten zur Beurteilung der Struktursteifigkeit und des Dämpfungsverhaltens genauer erfassen möchte. Solche Versuche an Gebäuden mit Beanspruchungen wie bei reellen Erdbeben würden Einrichtungen für die Krafteinträge erfordern, die sich auch heute technisch kaum realisieren lassen, und würden praktisch zwingend zu wesentlichen Zerstörungen in den Gebäudestrukturen führen. Dies vermeidend, hat man in letzter Zeit In-situ-Versuche durch Aufprägung von Stoßbelastungen direkt auf den Baugrund im oder nahe am Gebäude durchgeführt. Dabei kann und soll natürlich keinesfalls eine gleichwertige dynamische Beanspruchung des Gebäudes wie bei einem „Bemessungsbeben“ verursacht werden. Ziel dabei ist vielmehr, die dynamische Antwort, also das Schwingungsverhalten des Gebäudes, zu ermitteln und daraus auf den Erdbebenwiderstand rückschließen zu können. Eine andere Art der Bauwerksprüfung findet an vereinfachten Bauwerksmodellen statt, bei kleinen Strukturen entweder im naturgetreuen Maßstab oder sonst verkleinert auf sogenannten „Shakern“, also Rüttelplatten errichtet und dann entweder durch pseudodynamische Erregung oder unter Aufbringungen von realitätsnahen Schwingungsverläufen geprüft.

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Dynamische In-situ-Untersuchungen Gebäudeschwingungen werden durch übliche Nutzung oder auch durch vorbeifahrende Fahrzeuge praktisch ununterbrochen erzeugt. Die Gebäudereaktion auf diese Anregungen lässt sich messen und – sofern die Signale nicht durch harmonische Störungen überlagert sind – interpretieren. Einfacher ist jedoch die Interpretation der Antworten auf künstlich aufgeprägte, definierte Signale, die durch Unwuchterreger oder Reaktionsmassenanreger erzeugt werden. Natürlich sind die Erregungsamplituden so klein, dass die Gebäudeantwort nur durch ein linear elastisches Verhalten bestimmt ist und somit nur als Ausgangsbasis für weitere numerische Untersuchungen am Gebäude und zum Kalibrieren des Rechenmodelles dienen kann.

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Shaker Um Versagensmechanismen an einzelnen Bauteilen zu erforschen bzw. den Bauteil-/Baukörperwiderstand unter Erdbebenbeanspruchungen möglichst realitätsnah zu ermitteln, werden bewegliche Plattformen mit ganzen Hausteilen bebaut und dann der Untergrund in Schwingungsbewegungen versetzt. Diese orientieren sich an den Beschleunigungsbildern echter Erdbeben und erzeugen wirklichkeitsnahe Beanspruchungszustände. Der hohe technische Aufwand setzt natürlich der Bauwerksgröße Grenzen, sodass oft nur maßstäblich verkleinerte Modellbauwerke untersucht werden. Die Berücksichtigung der Modellgesetze erschwert die Interpretation, das Hauptproblem ist jedoch fast immer das zu kleine Prüfkollektiv. In [53] wurden Reihenhausquerschnitte geprüft und der Schubwiderstand von kurzen Wandscheiben beurteilt, der nach Versuchsauswertungen erkennbar höher als in den rechnerischen Prognosen lag.

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Dynamische In-situUntersuchungen können zum Kalibrieren eines Rechenmodelles herangezogen werden.

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Bei Rütteltischversuchen werden ganze Hausteile nachgebaut und mit Schwingungen erregt.

Beispiel 5-04: Rütteltischversuche - NTUA-Bericht in ESECMaSE [53]

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Pseudodynamische Versuche

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Nutzt man nicht Trägheitskräfte zur Erzeugung der Beanspruchungen, sondern prägt diese den Bauteilen mechanisch auf, wird von pseudodynamischen Versuchen gesprochen. Hier werden Bauteile oder Bauwerksteile durch hydraulische Pressen verschoben bzw. belastet. Das kann zyklisch, mit unterschiedlichen Lastgrößen und unterschiedlichen Belastungsdauern passieren. In der Regel ist jedoch die Belastungsgeschwindigkeit und sind die Lastspiele geringer als bei Erdbeben. Zumeist werden nicht nur das Versagen selbst, sondern auch der Versagensfortschritt und die Versagensform aufgenommen.

Bei pseudodynamischen Versuchen werden Bauwerksteile durch hydraulische Pressen quasidynamisch verschoben.

Abbildung 5-29: Testsetups für zyklische Schubversuche

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In [59][58] wurden eine große Zahl von unterschiedlichen Wandscheiben mit vielen Lastenkombinationen beansprucht, um die Normansätze für die Horizontalkraftabtragung von Wandscheiben auch unter erdbebenähnlichen Verhältnissen verifizieren zu können. Abbildung 5-30: Testsetup Reihenhaus in ISPRA

Die Arbeitslinie des konkreten Bauteils ist bedeutsam für die Modellbildung von nichtlinearen Berechnungsmethoden, so wie z. B. der „Push-over-Methode“. Stehen ausreichend große Versuchseinrichtungen zu Verfügung, dann können ganze Bauwerksteile unterschiedlichen auch zyklischen Beanspruchungen (aus aufgeprägten Verschiebungen und Verdrehungen) unterworfen werden und die Versagenseintritte im Detail nachverfolgt werden.

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Untersuchungen Bestandsmauerwerk – Güteprüfung Unabhängig von den Kontrollen der Geometrie ist die Überprüfung der Materialqualität im Hinblick auf die Tragfähigkeit wesentlich. Sofern nicht andere Beurteilungsmöglichkeiten vorliegen, ist die Bestimmung der Druckfestigkeit von Stein und Mörtel bzw. die Wandfestigkeit vor Ort wichtig. Das ganz besonders, wenn nachträglich Beurteilungen vorgenommen werden müssen, wo keinerlei Unterlagen vorliegen. Für vorhandene Bauwerke ist im Fall von Um-, Aus- und Zubaumaßnahmen, bei Bauwerksertüchtigungen oder der allgemeinen Bewertung die Kenntnis des Bestandes wichtig, ebenso aber möglichst zerstörungsfreie und in der Praxis einfach anzuwendende Erkundungsmethoden wie die Überprüfung der Komponentenfestigkeiten. Die Prüfung des Mauerwerks zur Ermittlung der Druckfestigkeit kann mittels direkter Prüfverfahren - In-situ-Prüfung am Bauwerk - Prüfkörperentnahme und Laborprüfung oder in der Regel durch indirekte Prüfung, d. h. die Einzelkomponentenprüfung mit anschließender Berechnung der Mauerwerksdruckfestigkeit, erfolgen. - Prüfung der Steinfestigkeit (Ziegelfestigkeit) – Normprüfung - Prüfung der Steinfestigkeit durch Rückprallprüfung - Prüfung der Mörtelfestigkeit durch Stempeldruckprüfung - Prüfung der Mörtelfestigkeit durch Bestimmung des Eindringwiderstandes und der zugehörigen Verformung

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Die Prüfung des Bestandsmauerwerks zur Ermittlung der Druckfestigkeit kann mittels direkter oder indirekter Prüfverfahren erfolgen.

Nach den Bestimmungen der ÖNORM B 1996-3 [151] hat die Prüfung der Druckfestigkeit von Bestandsmauerwerk unter Berücksichtigung der objektspezifischen Gegebenheiten und der statischen Anforderungen zu erfolgen. Als Mindestanforderung einer ausreichenden Befundung eines Bestandsobjektes zur Erfüllung des Kenntnisstandes 3 (KL3) gemäß ÖNORM EN 1998-3 [154] gilt: - je Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien eine Prüfserie, - pro angefangene 1000 m2 Bruttogeschoßfläche und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien eine Prüfserie, - mindestens zwei Prüfserien pro Bestandsobjekt.

⇦ Prüfumfang für Kenntnisstand 3

Zur Erfüllung des Kenntnisstandes 2 (KL2) sind mindestens 50 %, für Kenntnisstand 1 (KL1) mindestens 20 % der Befundung durchzuführen. Weniger als 20 % jedoch mindestens eine Prüfstelle gelten als Stichprobe. Für die Prüfung eines Teilbereiches mit gleichartigen Materialien innerhalb eines Objektes ist mindestens eine Prüfserie auszuführen. Als Prüfserie für die Mauerwerksprüfung gelten - mindestens drei Einzelprüfkörper, - mindestens drei Prüfstellen einer Komponentenfestigkeitsbestimmung durch Entnahme von Materialproben und Druckfestigkeitsprüfung, - mindestens sechs Prüfstellen einer Komponentenfestigkeitsbestimmung mittels Rückprall- und Eindringmessungen zur Druckfestigkeitsbestimmung. Ein Prüfgutachten oder Prüfbericht einer Mauerwerksprüfung hat dabei mindestens zu enthalten: - Objekt, - Prüfdatum, - Plan mit Lage der Prüfstellen, - Prüfmethode und Umrechnung auf normgemäße Festigkeiten, - charakteristische Wandfestigkeit je Prüfstelle, Prüfserie und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien.

⇦ erforderliche Angaben in Prüfgutachten Mauerwerk

Zusätzlich sind bei Prüfung der Komponentenfestigkeiten noch folgende Angaben anzuführen: - von der Prüfkörperform unabhängige Steindruckfestigkeit je Prüfstelle, Prüfserie und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien, - Mörteldruckfestigkeit je Prüfstelle, Prüfserie und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien, - Angabe der Kategorie der Mauersteine gemäß ÖNORM EN 771-1 [197].

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Mauerwerksdruckfestigkeit

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Ideal für die alleinige Beurteilung der Wandfestigkeit ist die Entnahme von wandartigen Prüfkörpern oder einer In-situ-Prüfung mit einem genauen Aufschluss über die Festigkeit im geprüften Bauteil. Die zur Verfügung stehenden Methoden sind jedoch relativ aufwändig und dementsprechend teuer. Pfeilerprüfung im Labor Vorteil der Pfeilerentnahme und Laborprüfung ist Feststellung der tatsächlichen Festigkeitsverhältnisse der Wand im Bauwerk. Idealerweise entsprechen die Prüfkörper den Spezifikationen der Prüfnormen, also in Wandstärke mit einer Höhe von fünf Steinscharen und zumindest zwei Steinlängen breit, womit die Bruchfestigkeit der Wand ohne weitere Umrechnung abgelesen werden kann. Um Prüfungenauigkeiten ausgleichen

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zu können, sind zumindest drei Prüfkörper aus vergleichbaren Mauerwerksbereichen zu entnehmen. Nachteilig sind die hohen Kosten, die Schwächung der Bestandsstruktur und das kleine Prüfkollektiv. Letztendlich soll noch das Risiko von Zerstörungen bzw. von Störungen des Prüfkörpergefüges beim Freischneiden oder Freistemmen und dem darauf folgenden Entnahmevorgang genannt werden. Gemäß ÖNORM B 1996-3 [151] gilt, dass bei der Entnahme von Mauerwerksprüfkörpern besonders auf die statischen Gegebenheiten des Objektes zu achten ist. Bei der Prüfkörperentnahme aus tragenden Wänden sind dabei die Bestimmungen gemäß ÖNORM EN 1996-1-1 [224] zu beachten und im Regelfall ist ein statischer Nachweis für den geschwächten Wandbereich vorzulegen. Kleinere Prüfkörperabmessungen als die in ÖNORM EN 1052-1 [207] enthaltenen sind bei Bestandsmauerwerk für die Ermittlung von nur zulässig, wenn gesicherte Umrechnungsfaktoren zwischen diesen Prüfkörperabmessungen und den Mindestabmessungen gemäß ÖNORM EN 1052-1 vorliegen sowie mindestens vier Lagerfugen im Prüfkörper vorhanden sind. Prüfkörper mit weniger als vier Lagerfugen dürfen nur für Kontrollprüfungen von mit organischen Harzen verfestigtem Bestandsmauerwerk eingesetzt werden. Die Entnahme und der Transport des Prüfkörpers haben unter größtmöglicher Schonung der Mauerwerksstruktur zu erfolgen. Die charakteristische Wandfestigkeit einer Prüfserie ist der Mittelwert der Prüfergebnisse dieser Serie dividiert durch 1,2. Ist der kleinste Einzelwert kleiner als der so ermittelte Wert für , so ist dem kleinsten Einzelwert gleichzusetzen.

Bei der Entnahme von Mauerwerksprüfkörpern ist auf die statischen Gegebenheiten des Objektes zu achten.

Mauerwerksprüfkörper mit weniger als vier Lagerfugen sind bei unverfestigtem Mauerwerk nicht zulässig.

Beispiel 5-05: Prüfpfeiler aus Vollziegelmauerwerk

vor Belastung

beginnender Bruch

Bruchzustand

Flat-Jack-Verfahren Aus dem Gebirgsbau kommt der Ansatz der annähernd zerstörungsfreien Feststellung der Mauerwerksbeanspruchungen durch die Messung von Rückverformungen nach Entlastung von Mauerwerksteilen (beispielsweise durch Freischneiden). Dafür ist die Kenntnis von mehreren Spannungs- und Verformungszuständen erforderlich, die sich durch in Mauerschlitze eingebrachte, flache hydraulische Druckkissen, sogenannten „Flat-Jacks“, aufbauen lassen. Um Druckstufen aufbauen zu können, müssen zwei Druckkissen eingesetzt werden.

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Das Flat-JackVerfahren ist zur Mauerwerksprüfung zwar geeignet, wird aber baupraktisch kaum angewendet.

Abbildung 5-31: Flat-Jack-Prüfung von Mauerwerk

Eine vor dem Einschneiden des Schlitzes angebrachte Messeinrichtung am Bauteil definiert den Verformungszustand, der durch den aufzubringenden Kissendruck nach der Entlastung des Freischneidens der Fuge wieder hergestellt wird und der dadurch die im Bauteil vorhandene und als hydraulischer Druck ablesbare Mauerwerksspannung festlegt. Die erforderlichen Arbeitsschritte sind recht aufwändig und das Ergebnis muss mit parallel durchgeführten Versuchen an Prüfpfeilern korreliert werden. Bei einer nur kleinen Anzahl von Versuchen ist das Risiko, durch lokale Einflüsse verfälschte Ergebnisse zu erhalten – beispielsweise aus Rückverformungen des Schlitzrandes - groß, wobei eine falsche Messung überhaupt nicht erkannt wird. Baupraktisch ist dieses Verfahren möglich, aber aus Zeit- und Kostengründen nicht bedeutsam.

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Komponentenfestigkeiten

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Die Bestimmung der Komponentenfestigkeiten umfasst die Ermittlung der Ziegeldruckfestigkeiten und der Mörteldruckfestigkeiten. Dafür werden nach der Festlegung der Probestellen an den für die Festigkeitsbeurteilung maßgeblichen Stellen Mauersteine mittels Mauersäge oder Ausstemmen entnommen und der Fugenmörtel vorsichtig ausgelöst, um entsprechend große Mörtelproben herstellen zu können oder nach Putzentfernung zerstörungsarme Prüfungen zugeführt. Danach können wie bei einem neu hergestellten Mauerwerk alle Festigkeitswerte aus Normvorgaben entnommen oder berechnet werden. Steindruckfestigkeit – Normprüfung Die Mauersteinprüfung ist gemäß ÖNORM EN 772-1 [198] durchzuführen. Bei Vollsteinen kann mit Halbsteinen das Auslangen gefunden werden, ohne die Aussagekraft der Prüfwerte wesentlich zu verändern, das ist bei Hochlochziegeln nicht möglich, da hier das Tragvermögen des Ziegelmantels für die Tragfähigkeit des Steines essenziell ist. - Für die Mittelwertbildung an einer Prüfstelle sind abweichend von den Bestimmungen der ÖNORM EN 772-1 [198] mindestens 5 Einzelwerte heranzuziehen.

Für die Mittelwertbildung der Steindruckfestigkeit an einer Prüfstelle sind mindestens 5 Einzelwerte heranzuziehen.

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- Für die Festlegung der Mauersteinkategorie sind alle Einzelwerte der Prüfserien innerhalb einer Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien heranzuziehen. An sich sollten Ziegel durch Prägung eindeutig gekennzeichnet sein. Wenn diese Kennzeichnung gefunden wird und die Ziegel auch noch datenmäßig verfügbar sind, ist der Nachweis der Festigkeit über die deklarierte Ziegelfestigkeit eine sinnvolle Alternative. Ebenso können im Rahmen einer Güteprüfung zur Kontrolle der Ausführungsqualität (IL) die Ziegel noch vor der Vermauerung entnommen werden. Steindruckfestigkeit – Rückprallprüfung Schon seit 1990 ist der Zusammenhang zwischen den Rückprallwerten an Ziegeln und deren Druckfestigkeit bekannt und es wurde diese Abhängigkeit auch durch Versuche an Bestandsgebäuden überprüft. Die Ziegelhersteller verwenden den Rückprallhammer zum Teil auch für die Eigenüberwachung der Produktion und ein entsprechend adaptierter Prüfhammer ist im Handel erhältlich. - Bei Anwendung eines Rückprallverfahrens zur Bestimmung der Steindruckfestigkeit sind je Probestelle mindestens 10 Einzelprüfungen auszuwerten. - Für die Festlegung der Mauersteinkategorie sind alle Einzelwerte der Prüfserien innerhalb einer Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien heranzuziehen. Es zeigte sich, dass das Bestimmtheitsmaß der Regressionsanalyse zwischen den Prellwerten und der Druckfestigkeit nicht übermäßig hoch ausfällt. Für Ziegelfestigkeiten unter 25 N/mm² ließ sich nach entsprechenden Eichversuchen und Adaptierung der Prüfmethode jedoch eine Korrekturfunktion ermitteln, sodass sich das Verfahren zur Festigkeitsbestimmung am Ziegel anwenden lässt. Die für Beton definierten Untersuchungsvorschreibungen gelten bei keramischen Baustoffen jedoch nicht, hier würden gänzlich falsche Ergebnisse entstehen. Die Rückprallwerte werden mit den Korrekturfaktoren auf die Steindruckfestigkeit von Vollsteinen umgerechnet, die oberflächennahen strukturellen Störungen durch eine entsprechend große Anzahl an Einzelprüfwerten kompensiert. Die dabei ermittelte Steindruckfestigkeit beinhaltet bereits den Umrechnungsfaktor und ist als normierte Steindruckfestigkeit am 10/10/10-cm-Würfel anzusehen. Weiterhin lassen sich mit dem Prüfhammer einfach Aussagen über eine gleichmäßige Vermauerung und damit über eine erlaubte Extrapolation von Prüfwerten auch auf benachbarte Bereiche machen. Beispiel 5-06: Prüfstelle und Versuchsdurchführung Rückprallprüfung Vollziegel

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Bei Vollsteinen ist auch eine Rückprallprüfung zur Bestimmung der Steindruckfestigkeit möglich.

Bei Hochlochziegel ist vorab der Querschnitt des Ziegels durch örtliches Aufstemmen zu bestimmen. Im Weiteren ist bei der Anwendung darauf zu achten, dass der oft dünne Ziegelmantel nicht durchschlagen oder beschädigt wird. Solcherart erhaltene Werte wären nicht repräsentativ. Es bleibt als Prüfstelle nur der Randbereich der Ziegel bzw. der Ansatz von dickeren Querstegen. Die Ergebnisse sind mit der Scherbenfestigkeit korreliert, die mit dem Lochanteil auf die Steinfestigkeit umgerechnet wird. Eine Ziegelfestigkeitsprüfung an Hochlochziegeln erfordert ein erhöhtes Maß an Erfahrung. Mörtelprüfung – Normprüfung An Lagerfugenmörtel ist eine Normprüfung an Prismen mit den Abmessungen 160/40/40 mm (siehe Kapitel 5|4|1|2) nicht möglich. Im Rahmen Güteprüfung zur Kontrolle der Ausführungsqualität (IL) des Mörtels können noch vor der Vermauerung Mörtelprismen hergestellt und anschließend geprüft werden, wobei je Prüfstelle mindestens drei Prüfkörper zur Bestimmung der Biegezug- und Druckfestigkeit nach ÖNORM EN 1015-11 [206] bereitzustellen sind. Mörtelprüfung – Stempeldruckprüfung Mörtel kann in Plättchenform mit Lagerfugendicke gewonnen werden. Normprüfangaben sind dazu in Österreich nicht vorhanden, in Deutschland sind in DIN 18555-9 [135] Prüfverfahren angeführt, Umrechnungen auf die Festigkeiten am Normprisma – die für die Standsicherheitsberechnungen benötigt werden – fehlen aber. Für die Prüfung des Fugenmörtels nach ÖNORM B 1996-3 [151] sind geeignete Prüfverfahren einzusetzen, die eine gesicherte Umrechnung der geprüften Festigkeiten auf die Mörteldruckfestigkeit, geprüft nach ÖNORM EN 998-2 [205], besitzen. - Bei Mörtel mit Druckfestigkeiten ≤5,0 N/mm2 ist zur Prüfung der Mörteldruckfestigkeit bevorzugt das Stempeldruckverfahren anzuwenden. Für die Auswertung einer Probestelle sind mindestens 10 Einzelprüfwerte heranzuziehen.

Eine In-situ-Festigkeitsprüfung an Hochlochziegeln erfordert ein erhöhtes Maß an Erfahrung.

Für die Prüfung des Fugenmörtels ist bevorzugt das Stempeldruckverfahren anzuwenden.

Beispiel 5-07: Mörtelproben und Stempeldruckprüfung

Gute Ergebnisse auch an niedrigfesten Bestandmörtel zeigt das Stempeldruckverfahren, wo in mehreren Arbeiten die Grundidee des in Aachen vorgeschlagenen Prüfverfahrens adaptiert wurde und die Ergebnisse durch umfangreiche Vergleichsversuche abgesichert wurden. Die Prüfwerte, die man an mit 5 mm Gipsschicht abgeglichenen Mörtelplättchen erhält, werden mittels Umrechnungsfaktoren aus entsprechenden Korrelationskollektiven unter Berücksichtigung der Lagerfugendicke auf die Festigkeiten am Norm-Mörtelprisma umgerechnet. Um die nicht

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unmaßgeblichen Streuungen und eventuelle Ausfallsprüfungen zu beherrschen, welche durch größere Zuschlagskörner oder lokale Störstellen verursacht werden, wird eine Kollektivgröße pro Probestelle von 15 Mörtelproben empfohlen, 10 Proben sollten für die Auswertung jedenfalls verfügbar sein. Die nachträgliche Beurteilung von Dünnbettmörtel oder gar von Kunstharzklebefugen ist naturgemäß mit dieser Prüfung nicht möglich. Mörtelprüfung – Eindringprüfung In Weiterführung der Idee der Ziegelprüfung mittels des Rückprallhammers wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Mörteldruckfestigkeit mit anschließender Umrechnung auf die Festigkeit am Normprisma entwickelt und durch vergleichende Versuche abgesichert. Eine In-situ-Mörtelprüfung zur groben Beurteilung der Mörtelqualität ermöglicht der am Markt befindliche Prüfhammer Type PM der Firma Schmidt. Wie die Forschungen an der TU-Wien zeigten, ist eine genauere Bestimmung der Mörtelfestigkeit direkt aus der Rückprallenergie des Prüfhammers zwar nicht möglich, jedoch können aus dem Eindringverhalten einer adaptierten Prüfschneide brauchbare Zusammenhänge abgeleitet werden. - Bei Anwendung eines Eindring- oder Rückprallverfahrens zur Bestimmung der Mörteldruckfestigkeit sind nach ÖNORM B 1996-3 [151] je Probestelle mindestens 10 Einzelversuche auszuwerten. Aus dem Eindringwert lässt sich auf die Mörtelfestigkeit der Fuge rückrechnen und aus dem Prüfmittelwert die Mörtelnormfestigkeit ermitteln. Diese Werte liegen auf der sicheren Seite und sind – auch wegen der im Allgemeinen höheren Mörtelfeuchtigkeit in der Wand – um 20 bis 30 % niedriger, als sich aus der Stempeldruckprüfung ergeben. Die Druckfestigkeit von Kalk-Zement-Mörtel oder Zementmörtel mit größerer Festigkeit 5 N/mm² kann nur durch Prüfung an freigestemmten Mörtelplättchen (Stempeldruckprüfung) bestimmt werden. Beispiel 5-08: Mörtelprüfung mittels Eindringverfahren

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Eine In-situ-Mörtelprüfung ist mit einem Eindringverfahren möglich.

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Mauerwerksbemessung

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Mit der Einführung der Europäischen Normenreihe EN 1990-1999 in das österreichische Normenwesen gelangte eine stärker auf ingenieurmäßigen Grundlagen basierende Sicht des Mauerwerksbaues in die österreichische Baurealität. Auch wenn die meisten Ziegelbauten mit der, gewisse Anwendungsgrenzen wie Geschoßanzahl oder Geschoßhöhen einhaltenden und deshalb einfacheren ÖNORM EN 1996-3 [227] durchaus realisiert werden können, sind viele Grundlagen in der praktisch viel weitergehenden ÖNORM EN 1996-1-1 [224] definiert und soll deswegen auch das Arbeiten mit dieser Norm genauer erläutert werden. Neben dem klassischen Ziegelmauerwerk sind hier Regeln für bewehrtes, eingefasstes und vorgespanntes Mauerwerk sowie Füllziegelmauerwerk erfasst. Speziell bewehrtes Mauerwerk in Verbindung mit Füllziegeln und Rostbalken ermöglicht wegen der Möglichkeit der Zugkraftaufnahme durch eingelegte Stahlbewehrung eine spürbare Steigerung des Widerstandes bei Erdbebenbeanspruchung und erhöht die Rissesicherheit von Wänden. Im Bereich der Grundlagen ist die Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit beschrieben. Durch die offenen Definitionen wird hier die Weiterentwicklung von Mauerwerk aus geklebten Ziegeln ermöglicht. Grundsätzlich gilt, dass die verwendeten Baustoffe den jeweiligen Produktnormen und den Anforderungen der ÖNORM EN 1996-1-1 [224] und ÖNORM B 1996-1-1 [148] bzw. der ÖNORM B 1996-3 [151] entsprechen oder – wenn entsprechende Zulassungen vorliegen, diese zumindest sinngemäß erfüllen müssen.

Neben dem klassischen Ziegelmauerwerk können auch bewehrtes, eingefasstes und vorgespanntes Mauerwerk sowie Füllziegelmauerwerk bemessen werden.

Tabelle 6-01: Bemessungs- und Konstruktionsnormen für Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln ÖNORM B 1996-1-1 für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-1-1 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln ÖNORM EN 1996-1-2 — Tragwerksbemessung für den Brandfall (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln ÖNORM B 1996-1-2 — Tragwerksbemessung für den Brandfall - Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-1-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der ÖNORM EN 1996-2 Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der ÖNORM B 1996-2 Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte ÖNORM EN 1996-3 Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte ÖNORM B 1996-3 Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten — Nationale Festlegungen und Ergänzungen zur ÖNORM EN 1996-3 Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 1: Grundlagen, ÖNORM EN 1998-1 Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten (konsolidierte Fassung) Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 1: Grundlagen, ÖNORM B 1998-1 Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1998-1 und nationale Erläuterungen Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 3: Beurteilung und Ertüchtigung ÖNORM EN 1998-3 von Gebäuden (konsolidierte Fassung) Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 3: Beurteilung und Ertüchtigung ÖNORM B 1998-3 von Gebäuden — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1998-3 und nationale Erläuterungen ÖNORM EN 1996-1-1

2013 01 01 2016 07 01 2013 11 01 2016 01 15 2009 11 15 2006 11 01 2009 12 01 2016 07 01 2013 06 15 2017 07 01 2013 10 01 2018 07 01

Für die Nachrechnung von bestehenden Gebäuden und als Dokumentation der Entwicklung der Normung des Mauerwerksbaues in Österreich enthält Tabelle 6-02 einen Überblick über die früheren Bemessungsnormen für Mauerwerk.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 185

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Tabelle 6-02: historische Bemessungsnormen für Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln ÖNORM EN 1996-1-1 für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-3: Allgemeine Regeln ÖNORM ENV 1996-1-3 — Detaillierte Regeln bei horizontaler Belastung Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln ÖNORM ENV 1996-1-1 — Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln ÖNORM EN 1996-1-2 — Tragwerksbemessung für den Brandfall ÖNORM EN 1996-1-1

ÖNORM ENV 1996-1-2 ÖNORM EN 1996-2 ÖNORM ENV 1996-2 ÖNORM EN 1996-3 ÖNORM ENV 1996-3

Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln — Tragwerksbemessung für den Brandfall Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerk — Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten Eurocode 6: Berechnung und Ausführung von Mauerwerk — Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden und einfache Regeln für Mauerwerk

ÖNORM B 1996-1-1

Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk - Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-1-1

ÖNORM B 1996-1-2

Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln — Tragwerksbemessung für den Brandfall — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-1-2

ÖNORM B 1996-2 ÖNORM B 1996-3

ÖNORM B 1996-3 ÖNORM ONR 21996 ÖNORM B 3350 ÖNORM B 3350 ÖNORM B 3350

ÖNORM B 3350

ÖNORM B 3351 ÖNORM B 3351 ÖNORM B 3350

Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten — Nationale Festlegungen und Ergänzungen zur ÖNORM EN 1996-3 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-3 Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten nach ÖNORM EN 1996-3 und ÖNORM B 1996-3 Tragende und aussteifende Wände — Bemessung und Konstruktion Tragende Wände und aussteifende Wände - Bemessung und Konstruktion Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion Tragende Wände — Berechnung, Bemessung und Ausführung Tragende Wände — Berechnung, Bemessung und Ausführung Tragende Wände — Berechnung, Bemessung und Ausführung Wände, aus Ziegeln oder Betonsteinen gemauert Wände, aus Ziegeln oder Betonsteinen gemauert Wände, aus Ziegeln oder Betonsteinen gemauert Wände, aus künstlichen Steinen gemauert Massive Mauern und Wände; Güteeigenschaften

Im Zuge des Abbaus der Handelsschranken können auch ausländische Produkte verwendet werden, sofern sie die entsprechenden CE-Kennzeichnungen bzw. die ÜA-Zeichen besitzen. Als Beispiel wird auf die deutschen bauaufsichtlich zugelassenen Produkte verwiesen, wo nicht alleine das Produkt, sondern auch die Anwendung, der Einbau und auch die Bemessung in der bauaufsichtlichen Zulassung genau beschrieben werden.

186 | Mauerwerksbemessung

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2009 11 15 2006 03 01 2004 06 01 1999 03 01 1997 01 01 1995 09 01 2006 01 01 2004 09 01 1997 05 01 1995 09 01 2006 04 01 2005 09 01 2001 06 01 2006 07 01 2005 09 01 2000 07 01 2016 04 01 2009 03 01 2008 11 01 2006 07 01 2006 03 01 2011 05 15 2011 03 01 2006 07 01 2006 01 01 2006 04 01 2009 03 01 2008 11 01 2006 11 01 2006 07 01 2011 03 15 2009 06 15 2006 01 01 2005 10 01 2003 07 01 2003 03 01 1999 07 01 1999 01 01 1994 01 01 1991 04 01 1990 04 01 1983 10 01 1981 02 01 1977 06 01 1962 05 01 1951 06 01

6|1

Beanspruchungen und Tragmodelle

6|1

6|1|1

Anwendungsbereiche EC6 und EC8

6|1|1

Hinsichtlich der Bemessung und den Entwurf von Mauerwerkskonstruktionen sind die Eurocodes 6 und 8 heranzuziehen, die sich gegenseitig ergänzen. Anwendungsbereich EC6 - Definition ÖNORM EN 1996-1-1 Der Eurocode 6 gilt für den Entwurf, die Berechnung und Bemessung von Hoch- und Ingenieurbauwerken bzw. Teilen davon, die mit unbewehrtem, bewehrtem, vorgespanntem oder eingefasstem Mauerwerk ausgeführt werden. Der Eurocode 6 behandelt ausschließlich Anforderungen an die Tragsicherheit, die Gebrauchstauglichkeit und die Dauerhaftigkeit von Tragwerken. Andere Anforderungen, z. B. an den Wärme- und Schallschutz, werden nicht behandelt. Die Ausführung wird nur so weit behandelt, wie dies zur Festlegung der Qualitätsanforderungen an die zu verwendenden Baustoffe und Bauteile und der Ausführungsqualität zur Erfüllung der Annahmen bei der Tragwerksplanung erforderlich ist. Der Eurocode 6 behandelt nicht die besonderen Anforderungen an den Entwurf für erdbebengefährdete Bauwerke. Festlegungen zu entsprechenden Anforderungen sind im Eurocode 8 enthalten, er ergänzt Eurocode 6 und ist mit diesem abgestimmt. Anwendungsbereich EC8 - Definition ÖNORM EN 1998-1 Die Reihe EN 1998 gilt für Entwurf, Bemessung und Konstruktion von Bauwerken des Hoch- und Ingenieurbaus in Erdbebengebieten. Das Ziel ist sicherzustellen, dass bei Erdbeben menschliches Leben geschützt ist, Schäden begrenzt und wichtige Bauwerke zum Schutz der Bevölkerung funktionstüchtig bleiben. Der Abschnitt 9 der EN 1998-1 gilt für die Bemessung von Hochbauten aus unbewehrtem, eingefasstem und bewehrtem Mauerwerk in Erdbebengebieten. Für die Bemessung von Mauerwerksbauten gilt EN 1996. Die folgenden Regeln gelten zusätzlich zu den Regeln in EN 1996.

6|1|2

Gebäudeklassen OIB

Der Eurocode 6 gilt für den Entwurf, die Berechnung und Bemessung von Hochund lngenieurbauwerken.

Der Eurocode 8 gilt für Entwurf, Bemessung und Konstruktion von Bauwerken des Hochund Ingenieurbaus in Erdbebengebieten.

6|1|2

Nach den Begriffsbestimmungen der OIB-Richtlinien [115] sind Gebäude überdeckte, allseits oder überwiegend umschlossene Bauwerke, die von Personen betreten werden können. Diese Gebäude werden weiter noch in Gebäudeklassen, in Abhängigkeit vom Fluchtniveau und der BruttoGrundfläche eingeteilt. Gebäude der Gebäudeklasse 1 (GK1) Freistehende, an mindestens drei Seiten auf eigenem Grund oder von Verkehrsflächen für die Brandbekämpfung von außen zugängliche Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen, mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7,00 m und insgesamt nicht mehr als 400 m² BruttoGrundfläche der oberirdischen Geschoße, bestehend aus nicht mehr als zwei Wohnungen oder einer Betriebseinheit. Gebäude der Gebäudeklasse 2 (GK2) Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7,00 m von insgesamt nicht mehr als 400 m² Brutto-Grundfläche der oberirdischen Geschoße; Reihenhäuser mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau

Nach den Begriffsbestimmungen der OIB-Richtlinien unterscheiden sich die Gebäudeklassen durch das Fluchtniveau und die BruttoGrundfläche.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 187

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von nicht mehr als 7,00 m, bestehend aus Wohnungen bzw. Betriebseinheiten von jeweils nicht mehr als 400 m² Brutto-Grundfläche der oberirdischen Geschoße; freistehende, an mindestens drei Seiten auf eigenem Grund oder von Verkehrsflächen für die Brandbekämpfung von außen zugängliche Gebäude mit ausschließlicher Wohnnutzung mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7,00 m von insgesamt nicht mehr als 800 m² BruttoGrundfläche der oberirdischen Geschoße. Gebäude der Gebäudeklasse 3 (GK3) Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7 m, die nicht in die Gebäudeklassen 1 oder 2 fallen. Gebäude der Gebäudeklasse 4 (GK4) Gebäude mit nicht mehr als vier oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 11 m, bestehend aus mehreren Wohnungen bzw. mehreren Betriebseinheiten von jeweils nicht mehr als 400 m² Nutzfläche der einzelnen Wohnungen bzw. Betriebseinheiten in den oberirdischen Geschoßen. Gebäude mit nicht mehr als vier oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 11 m, bestehend aus einer Wohnung bzw. einer Betriebseinheit ohne Begrenzung der BruttoGrundfläche der oberirdischen Geschoße. Gebäude der Gebäudeklasse 5 (GK5) Gebäude mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 22 m, die nicht in die Gebäudeklassen 1, 2, 3 oder 4 fallen. Bauwerke mit einem Fluchtniveau über 22 m werden dann als Hochhaus bezeichnet, wobei die OIB-Richtlinie 2.3 [120] hier noch in Gebäude mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 32 m, mehr als 32 m und nicht mehr als 90 m sowie mehr als 90 m unterscheidet.

6|1|3

ÖNORM EN 1990 – CC-Klassen In Anlehnung an die ÖNORM EN 1990 [215] wurde in der ÖNORM B 1990-1 [140] im Anhang B die Behandlung der Zuverlässigkeit im Bauwesen zusammenfassend geregelt. Hier erfolgt auch die Verknüpfung der drei Zuverlässigkeitsklassen (RC = Reliability Classes) mit den Schadensfolgeklassen (CC = Consequences Classes). Hinsichtlich der Differenzierung der Zuverlässigkeit von Bauwerken sind die Schadensfolgeklassen (CC) näher definiert, bei denen die Auswirkungen des Versagens oder der Funktionsbeeinträchtigung eines Tragwerks betrachtet werden. Im Zusammenhang mit einem Katastrophenmanagement oder einer Risikoanalyse können die jeweiligen Schadensfolgeklassen auch abweichend von der in Tabelle 6-03 enthaltenen Klassifizierung festgelegt werden. Dies kann auch für einzelne Teile eines Tragwerks erfolgen und obliegt üblicherweise den zuständigen Behörden, die die Baubewilligung erteilen. Die Ermittlung der Personenanzahl erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Nutzungskategorie (Tabelle 6-04). Bei Bauwerken mit unterschiedlichen oder mehreren Nutzungsmerkmalen sind die für die einzelnen Nutzungsmerkmale ermittelten Personenzahlen in der Regel zu addieren, wenn die einzelnen Nutzungen unterschiedlichen Personen zugeordnet sind (z. B. Bettentrakt und Verwaltungstrakt in Krankenhäusern).

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6|1|3

Durch die Differenzierung der Zuverlässigkeit von Bauwerken wurden Schadensfolgeklassen definiert.

Tabelle 6-03: Schadensfolgeklassen gemäß ÖNORM B 1990-1 [140] Schadensfolgeklasse

Merkmale

Beispiele im Hochbau oder bei sonstigen Ingenieurbauwerken 

CC3 (= RC3)

CC2 (= RC2)

CC1 (= RC1)

hohe Folgen für Menschenleben oder sehr große wirtschaftliche, soziale  oder umweltbeeinträchtigende  Folgen   mittlere Folgen für Menschenleben, beträchtliche wirtschaftliche, soziale  oder umweltbeeinträchtigende Folgen  niedrige Folgen für Menschenleben und kleine oder vernachlässigbare  wirtschaftliche, soziale oder umweltbeeinträchtigende Folgen 

Bauwerke (oder eigenständige Bauwerkstellen) mit einem widmungsgemäßen Fassungsvermögen für mehr als 1000 Personen (wie z. B. Krankenanstalten, Einkaufszentren, Stadien, Bildungseinrichtungen) Bauwerke, die eine Energie- und Versorgungsfunktion erfüllen Bauwerke und Einrichtungen, die für den Katastrophenschutz dienen Bauwerke, die unter die SEVESO-II-Richtlinie fallen Bauwerke, die mehr als 16 oberirdische Geschoße besitzen Bauwerke, die nicht der Schadensklasse CC1 oder CC3 zuzuordnen sind Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7 m, bestehend aus höchstens fünf Wohnungen bzw. Betriebseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m2 BruttoGrundfläche der oberirdischen Geschoße Reihenhäuser mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7 m, bestehend aus Wohnungen bzw. Betriebseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m2 Brutto-Grundfläche der oberirdischen Geschoße landwirtschaftlich genutzte Bauwerke mit niedriger Personenfrequenz

Tabelle 6-04: Personenanzahl je Nutzungsmerkmal gemäß ÖNORM B 1990-1 [140] Nutzungsmerkmal Wohnung Schule Kindergarten, Kindertagesheim Krankenhaus, Hotel, Heim Restaurant Veranstaltungsstätte (z. B. Theater, Kino, Lehrsaal, religiöse Einrichtung) Büro, Betriebsgebäude, Werkstatt Geschäft, Verkaufslokal Lagerfläche Garage

Personenanzahl 2,35 Personen pro Wohnung Schüleranzahl plus Lehrer Kinderanzahl plus Aufsichtspersonal Anzahl der Betten Verabreichungsplätze

Eine Ermittlung der Personenanzahl erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Nutzungskategorie.

Sitz- und Stehplätze je 15 m2 Nutzfläche 1 Person je 8 m2 Nutzfläche 1 Person keine Personen je 30 m2 Nutzfläche 1 Person

Die Mehrfachberücksichtigung von Personen in einem Bauwerk ist nicht erforderlich, wenn die einzelnen Nutzungen gleichen Personen oder unterschiedlichen Betriebszeiten zugeordnet sind (z. B. Stellplatz in der Garage und zugehörige Wohnung). Ein gesonderter Nachweis der möglichen Gleichzeitigkeit der Personen ist unter Berücksichtigung der Gesamtnutzung des Bauwerks zu erbringen. Tabelle 6-05: Bedeutungskategorien und Versagensfolgeklassen auf Basis der Schadensfolgeklassen gemäß ÖNORM B 1990-1 [140] Schadensfolgeklasse ÖNORM B 1990-1 CC 1

Bedeutungskategorie ÖNORM EN 1998-1 I

Versagensfolgeklasse ÖNORM EN 1991-1-7 1

CC 2

II, IV1)

2a, 2b

CC 3 III, IV1) 3 1) Die Anwendung der Bedeutungskategorie IV ist in der ÖNORM EN 1998-1:2011, Tabelle 4.3 zu entnehmen, wobei die Einordnung dieser Gebäude in die Schadensfolgeklassen CC 2 oder CC 3 entsprechend ihrer Bedeutung vorzunehmen ist.

Auf Basis der nunmehr definierten Schadensfolgeklassen (CC) ist auch eine Zuordnung zu den Bedeutungskategorien (I bis IV) gemäß ÖNORM EN 1998-1 [229] sowie den Versagensfolgeklassen (1 bis 3) gemäß ÖNORM EN 1991-1-7 [222] gegeben.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 189

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6|1|4

ÖNORM EN 1990 – Überwachungsmaßnahmen

6|1|4

Die für die verschiedenen Zuverlässigkeitsklassen (RC) geforderten unterschiedlichen Zuverlässigkeiten können entweder durch unterschiedliche Teilsicherheitsbeiwerte oder vorrangig durch unterschiedliche Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL) und der Ausführung (IL) erreicht werden.

6|1|4|1

Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL) Die Differenzierung der Überwachungsmaßnahmen bei der Planung besteht in verschiedenen organisatorischen Qualitätssicherungsmaßnahmen, die kombiniert werden können. Die Festlegung einer bestimmten Stufe für Überwachungsmaßnahmen kann auch mit anderen Maßnahmen wie der Klassifizierung des Planers oder der Prüfinstanz verbunden sein. Zugehörig zu den drei Zuverlässigkeitsklassen (RC) werden auch drei Stufen für Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL = Design Supervision Levels) angegeben.

6|1|4|1 Überwachungsmaßnahmen bei der Planung bestehen in organisatorischen Qualitätssicherungsmaßnahmen.

Tabelle 6-06: Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL) gemäß ÖNORM B 1990-1 [140] Überwachungsmaßnahmen bei der Mindestanforderungen an die Prüfung statischer Berechnungen, von Merkmale Planung Zeichnungen und Anweisungen DSL 3 verstärkte Prüfung durch unabhängige Drittstelle: Prüfung durch eine von der in Verbindung mit RC 3 Überwachung1) Planungsstelle organisatorisch unabhängige Prüfstelle (Fremdüberwachung) DSL 2 normale Prüfung durch eine von der Planungsstelle unabhängige Prüfstelle in der in Verbindung mit RC 2 Überwachung2) eigenen Organisation (Eigenüberwachung durch eigene Prüfstelle) DSL 1 normale Eigenüberwachung: Prüfung durch die Planungsstelle selbst in Verbindung mit RC 1 Überwachung2) 1) Die verstärkte Überwachung umfasst ergänzend zur normalen Überwachung eine unabhängige Kontrollrechnung und Überprüfung der planlichen Darstellung hinsichtlich der Tragsicherheit 2) Die normale Überwachung umfasst eine Kontrolle der Vollständigkeit der Unterlagen (statische Berechnung, Zeichnungen und Anweisungen) und eine Plausibilitätsprüfung der wesentlichen Ergebnisse hinsichtlich Tragsicherheit.

Die Differenzierung der Überwachungsmaßnahmen bei der Planung kann auch eine Klassifizierung der Planer oder Prüfer (z. B. Prüfingenieure, Prüfstatiker, Gutachter) je nach Kompetenz, Erfahrung und organisatorischer Zugehörigkeit abhängig von der Bauart, Werkstoff und Art des Tragwerks bedeuten und bis zu einer unterschiedlichen Modellierung der Einwirkungen und Widerstände nach Art und Größe reichen.

6|1|4|2

Überwachungsmaßnahmen bei der Herstellung (IL)

6|1|4|2

Hinsichtlich der Bauausführung werden drei Überwachungsstufen für die Herstellung (IL = Inspection Levels) angegeben und diese wieder mit den drei Zuverlässigkeitsklassen (RC) verbunden. Die drei Überwachungsstufen sind mit den verschiedenen Qualitätsklassen der Herstellung verknüpft und müssen durch Qualitätssicherungsmaßnahmen sichergestellt werden (siehe Kapitel 7|1|3|3). Tabelle 6-07: Überwachungsstufen (IL) für die Herstellung – ÖNORM B 1990-1 [140] Überwachungsstufe Merkmale Anforderungen IL 3 verstärkte Überwachung durch unabhängige Drittstelle (Fremdüberwachung) in Verbindung mit RC 3 Überwachung IL2 normale Überwachung Überwachung durch Überwachungsstelle der eigenen Organisation in Verbindung mit RC 2 IL 1 normale Überwachung Eigenüberwachung in Verbindung mit RC 1 Anmerkung: Zusammen mit den Überwachungsstufen werden Prüfpläne für Bauprodukte und die Herstellung von Bauwerken definiert. Da diese baustoffabhängig sind, werden Einzelheiten in den jeweiligen Ausführungsnormen angegeben.

190 | Mauerwerksbemessung

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6|1|4|3

Veränderung der Teilsicherheitsbeiwerte

6|1|4|3

Ein Weg zur Differenzierung der Zuverlässigkeit von Tragwerken besteht auch in der Klassifizierung nach Teilsicherheitsbeiwerten sowohl für die Einwirkungen wie auch die Widerstände mittels KFI-Faktoren, wobei gleiche Überwachungsstufen sowohl in der Planung wie auch der Herstellung vorausgesetzt werden. Tabelle 6-08: KFI-Faktoren zur Modifikation von Teilsicherheitsbeiwerten gemäß ÖNORM B 1990-1 [140] Zuverlässigkeitsklasse RC 1 RC 2 RC 3 KFI 0,9 1,0 1,1 Anmerkung: Zur Erreichung der Zuverlässigkeitsklasse RC 3 werden in der Regel andere Maßnahmen als die Anwendung des KFI -Faktors vorgezogen. Der KFI -Faktor ist nur auf ungünstige Einwirkungen anzuwenden.

Eine Differenzierung der Zuverlässigkeit besteht auch in der Klassifizierung nach Teilsicherheitsbeiwerten.

KFI – Beiwerte für Einwirkungen

Unabhängig von der Forderung der Überwachungsmaßnahmen ist auch eine Abminderung des Teilsicherheitsbeiwerts für eine Baustoff- oder Produkteigenschaft oder einen Bauteilwiderstand möglich, wenn höhere Überwachungsklassen der Herstellung (IL) zusammen mit höheren Anforderungen angewendet werden. Die Prüfung der Wirksamkeit dieser Maßnahmen ist jedoch durch Bauteilprüfungen und durch eine vollständige probabilistische Betrachtung unter Einhaltung der geforderten Zuverlässigkeitsklasse (RC) zu belegen.

6|2

Sicherheitskonzepte

6|2

Hinsichtlich der theoretischen Grundlagen und statistischen sowie mathematischen Zusammenhänge der einzelnen Sicherheitskonzepte wird auf Band 2: Tragwerke [17] verwiesen und im Nachfolgenden nur eine überblicksmäßige Zusammenfassung angeführt.

6|2|1

Handwerkliche Regeln

6|2|1

Seit Jahrtausenden wurde Mauerwerk nicht bemessen, sondern nur nach tradierten Vorgaben und handwerklichen Regeln errichtet. Beispielsweise finden sich in der Wiener Bauordnung von 1859 Angaben zu vorzusehenden Mindestabmessungen der Wände unter Berücksichtigung der Abtragung der Lasten und vertikal wirkenden Kräften sowie in Abhängigkeit von der Art der Wände und der Deckentypen.

Mauerwerk wurde seit Jahrtausenden nicht bemessen, sondern nur nach handwerklichen Regeln errichtet.

Tabelle 6-09: Mindestabmessungen von Wänden nach Wiener Bauordnung 1859 – bei Tramdecken und Trakttiefe kleiner 6,50 m

6|2|2

Geschoß

Stiegenhausmauer

4. Stock 3. Stock 2. Stock 1. Stock Erdgeschoß Keller

45 cm 45 cm 45 cm 45 cm 45 cm 60 cm

Lichthofmauer belastet/unbelastet 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 60/45 cm

Feuermauer belastet/unbelastet 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 60/60 cm

Mittelmauer 60 cm 60 cm 60 cm 60 cm 75 cm 90 cm

Deterministisches Sicherheitskonzept

Hauptmauer belastet 45 cm 45 cm 60 cm 60 cm 75 cm 90 cm

6|2|2

Bei der deterministischen Betrachtungsweise werden die Mittelwerte der Einwirkungen und der Widerstände, unabhängig von deren Dichteverteilungen, gegenübergestellt. Der klassische Nachweis ist die Einhaltung z. B. einer

Sicherheitskonzepte | 191

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zulässigen Spannung, wie sie im Mauerwerksbau noch in der ÖNORM B 3350:1994 angeführt wurde. Die darin enthaltene Sicherheit betrug 3,33 (= 1/0,3), wobei hier bereits erstmals auch eine charakteristische Druckfestigkeit der Wand (als 5 %-Fraktilwert) und ein charakteristischer Wert der Einwirkungen angeführt wird. Eine rein deterministische Betrachtung findet sich bis zur ÖNORM B 3351:1983.

Deterministische Nachweise vergleichen charakteristische Einwirkungen mit zulässigen Spannungen. (6-01)

 

6|2|3

vorhandene Spannung im betrachteten Querschnitt zulässige Spannung im betrachteten Querschnitt

z. B. N/mm² z. B. N/mm²

Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept

6|2|3

Im semiprobabilistischen Sicherheitskonzept sind die Widerstände entsprechend der Wahrscheinlichkeit ihrer tatsächlichen Verteilungen angesetzt und den festgelegten Einwirkungen gegenübergestellt. Der Nachweis beruht auf dem Vergleich des Bemessungswertes der Einwirkungen (= Einwirkung vervielfacht mit einem Teilsicherheitsbeiwert für diese Einwirkung) mit dem Bemessungswert des Widerstands (= Materialwiderstand dividiert durch den Teilsicherheitsbeiwert des Materials). Die herangezogenen Werte der Einwirkungen bzw. der Widerstände sind die 5 %- bzw. 95 %-Fraktilwerte der unterstellten Dichtefunktionen. Diese Vorgangsweise entspricht den derzeit geltenden europäischen Konstruktionsnormen und ist auch im Eurocode 6 so enthalten. Die Nachweise im Mauerwerksbau basierten auf diesem Sicherheitskonzept ab der Ausgabe der ÖNORM B 3350:1999.

Semiprobabilistische Nachweise beruhen auf dem Vergleich der Bemessungswerte der Einwirkungen und der Widerstände.

(6-02) Bemessungswert der Einwirkungen Bemessungswiderstand des Bauteils

6|2|4

z. B. kN z. B. kN

Probabilistisches Sicherheitskonzept

6|2|4

Bei der probabilistischen Betrachtungsweise, die als Basis für alle semiprobabilistischen Sicherheitsüberlegungen dient, sind sowohl die Widerstände wie auch die Einwirkungen in ihren tatsächlichen Verteilungen anzunehmen. Die erforderliche Sicherheit ist durch die operative Versagenswahrscheinlichkeit vorgegeben und nachzuweisen. f,vorh , ,

6|3

(6-03)

f,erf

operative Versagenswahrscheinlichkeit des Systems erforderliche operative Versagenswahrscheinlichkeit

-x

z. B. 10 z. B. 10-6

Einwirkungen Die Einwirkungen auf Mauerwerksbauten resultieren hauptsächlich aus den Eigengewichten der Bauteile und den Nutzlasten in den jeweiligen Geschoßen. Ergänzt werden diese Beanspruchungen noch durch äußere Einwirkungen wie Wind, Schnee, Temperatur, Erddruck im Kellerbereich und außergewöhnliche Einwirkungen sowie in Abhängigkeit von der geografischen Lage auch Erdbebenkräfte. Die diese Lastansätze enthaltenden Normen sind hauptsächlich der Eurocode 1, Eurocode 7 und Eurocode 8, die Überlagerungen einzelner Einwirkungen sind in der ÖNORM EN 1990 [215] geregelt.

192 | Mauerwerksbemessung

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Probabilistische Nachweise werden über die operative Versagenswahrscheinlichkeit geführt.

6|3

Tabelle 6-10: Einwirkungsnormen für Mauerwerksbauten ÖNORM EN 1990 ÖNORM B 1990-1 ÖNORM EN 1991-1-1 ÖNORM B 1991-1-1 ÖNORM EN 1991-1-2 ÖNORM B 1991-1-2 ÖNORM EN 1991-1-3 ÖNORM B 1991-1-3 ÖNORM EN 1991-1-4 ÖNORM B 1991-1-4 ÖNORM EN 1991-1-5 ÖNORM B 1991-1-5 ÖNORM EN 1991-1-6 ÖNORM B 1991-1-6 ÖNORM EN 1991-1-7 ÖNORM B 1991-1-7 ÖNORM EN 1998-1 ÖNORM B 1998-1

6|3|1

Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung (konsolidierte Fassung) Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung — Teil 1: Hochbau. Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1990 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen — Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen — Wichten, Eigengewichte, Nutzlasten im Hochbau — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-1 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen — Brandeinwirkungen auf Tragwerke (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen — Brandeinwirkungen auf Tragwerke — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-2 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen — Schneelasten — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1991-1-3, nationale Erläuterungen und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen — Windlasten (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen — Windlasten — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-4 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-5: Allgemeine Einwirkungen — Temperatureinwirkungen (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-5: Allgemeine Einwirkungen — Temperatureinwirkungen — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-5 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-6 : Allgemeine Einwirkungen — Einwirkungen während der Bauausführung (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-6: Allgemeine Einwirkungen — Einwirkungen während der Bauausführung — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-6 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-7: Allgemeine Einwirkungen — Außergewöhnliche Einwirkungen (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-7: Allgemeine Einwirkungen — Außergewöhnliche Einwirkungen — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-7 Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten (konsolidierte Fassung). Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten – Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1998-1 und nationale Erläuterungen.

Eigengewichtslasten Das Eigengewicht als ständige Last resultiert aus den Eigenlasten der Baustoffe und Bauteile. Es kann aus der ÖNORM B 1991-1-1 [141] entnommen bzw. nach dieser ermittelt werden. Für nicht in der Norm angegebene Baustoffe oder Bauteile ist das Eigengewicht durch Vergleich mit ähnlichen Stoffen oder durch Versuche zu ermitteln. Das Eigengewicht von Bauwerken umfasst das Tragwerk und alle nichttragenden Bauteile einschließlich eingebauter Ver- und Entsorgungsleitungen sowie das Gewicht von Aufschüttungen und Fußböden. Als nichttragende Bauteile nach EN 1991-1-1 [216] werden Dachabdeckungen, Oberflächenbeschichtungen, ortsfeste Zwischenwände und Ausfütterungen, Handläufe und Geländer, Fassaden- und Wandbekleidungen, untergehängte Decken, Abdichtungen sowie ortsfeste Versorgungseinrichtungen angesehen. Lasten aus versetzbaren Trennwänden sind als Nutzlasten zu behandeln. Die Tabelle 6-11, Tabelle 6-12 und Tabelle 6-13 enthält Auszüge aus den Eigengewichtslasten nach ÖNORM B 1991-1-1 [141], die als charakteristische Werte anzusehen sind.

2013 03 15 2013 01 01 2011 09 01 2017 02 01 2013 01 15 2003 12 01 2016 01 15 2013 09 01 2011 05 15 2013 05 01 2012 01 01 2012 01 01 2013 03 15 2006 01 01 2014 09 01 2007 04 01 2013 06 15 2017 07 01

6|3|1

Das Eigengewicht von Bauwerken umfasst das Tragwerk und alle nichttragenden Bauteile einschließlich eingebauter Ver- und Entsorgungsleitungen.

Einwirkungen | 193

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Tabelle 6-11: Wichten Baustoffe – ÖNORM B 1991-1-1 [141] Material Beton Leichtbeton Normalbeton Stahlbeton Schwerbeton

Nennwerte (kN/m³) 10,5–20,5 24,0 25,0 >26,0

Mörtel Zementmörtel, Trasszementmörtel Gipsmörtel Kalkmörtel, Kalkgipsmörtel, Kalktrassmörtel Kalkzementmörtel, Lehmmörtel

21,0 14,0 18,0 20,0

Metalle Aluminium Stahl

27,0 78,5

Ziegel Klinkerziegel Vollziegel

20,0 16,0

Dämmstoffe Schaumglas Glas- oder Steinwolle Hartschaumstoffe Kork Estriche Blähtonestrich Zementestrich Beschüttungen Bauschutt, Hochofenschlacke, Hüttensplitt Blähton Hüttenbims Sand, Schotter, Kies Ziegelsplitt Blähglimmer (Perlit)

⇦ Wichten von Baustoffen

1,2 0,7–1,4 0,3 3,0 16,0 22,0 14,0 8,0 10,0 18,0–20,0 12,0 1,0

Tabelle 6-12: Eigengewichte von Bauteilen – Wände – ÖNORM B 1991-1-1 [141] Bauteile Wände Gipskartonplatten auf Ständerkonstruktion 2  12,5 mm Plattendicke 4 x 15,0 mm Plattendicke Mauerziegel NF 12 cm dick für je weitere 13 cm Dicke Mauerziegel (altes österr. Format) 14 cm dick für je weitere 15 cm Dicke Zwischenwandsteine Hohlziegel 6,5/10 cm dick Blähtonbeton 7 cm dick Blähtonbeton 12 cm dick Blähtonbeton 20 cm dick Schallschutzziegel (25 cm dick) Ziegelsplitt-Betonstein Einkammerstein (7 cm dick) Einkammerstein (10 cm dick) Zweikammerstein (12 cm dick)

194 | Mauerwerksbemessung

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Nennwerte (kN/m²) 0,35 0,75 2,60 2,20 3,10 2,70 0,85/1,00 1,00 2,00 3,60 3,50–4,00 1,10 1,20 1,80

⇦ Eigengewichte von Wänden

Tabelle 6-13: Eigengewichte von Bauteilen – Decken, Fußböden – ÖNORM B 1991-1-1 [141] Bauteile Decken

Nennwerte (kN/m²)

Dippelbaumdecke Beschüttung aus Schlacke (8 cm), Holzboden, Putzträger, Verputz Beschüttung aus Schlacke (4 cm), Ziegelpflaster, Putzträger, Verputz Zuschlag für Beschüttung aus Bauschutt je cm Beschüttungsdicke Tramdecke mit Beschüttung aus Schlacke/Bauschutt (8 cm) Tramtraversendecke Ziegeldecke (Platzldecke) Fertigteildecke Stahlbetonrippendecke mit Ziegelfertigteilen (19–28 cm) Stahlbetonhohlplatten (20–40 cm) Fußbodenaufbau trocken ( 8 cm) Sandausgleich, Trittschalldämmung, Trockenestrich, Fliesen Fußbodenaufbau massiv Sandausgleich, Trittschalldämmung, Folie, Estrich, Belag (10 cm) mit Fußbodenheizung (12 cm)

6|3|2

3,00 3,35 0,04 2,00/2,30 2,50 5,00 3,50–4,00 2,50–3,85 2,60–4,55

⇦ Eigengewichte von Decken

0,80 1,60 2,00

Nutzlasten

6|3|2

Im Allgemeinen sind Nutzlasten Einwirkungen, die sich nach Größe und Zeit verändern können. Für die Bauwerksbemessung müssen deren Grenzwerte in ungünstigster Stellung angesetzt werden. Bei Treppen und Balkonen (Loggien) wird aus Sicherheitserwägungen eine höhere Nutzlast gefordert, da sie Zufluchtsorte (bei Katastrophenfällen) sind oder Menschenkonzentrationen aus Anlass bestimmter Ereignisse vorkommen können. Tabelle 6-14: Nutzlasten auf Wohn-, Büro-, Verkaufs- und Versammlungsflächen – ÖNORM B 1991-1-1 [141] Nutzungsart Wohnflächen Wohngebäude, Hotels, Heime etc.

Kategorie Decken Treppen Balkone

Nicht ausbaubare, begehbare Dachböden Büroflächen Büroflächen in bestehenden Gebäuden Büroräume in Bürogebäuden Flächen mit Personenansammlungen Flächen mit Tischen, Schulen, Restaurants Flächen mit fester Bestuhlung, Kirchen, Theater, Kinos Flächen mit mäßiger Personenfrequenz, Treppen in Bürogebäuden Schulen, Kasernen, Gaststätten, Verkaufsgebäude etc. Flächen mit möglichen körperlichen Aktivitäten, Bühnen, Turnsaal Flächen mit Menschenansammlungen Decken Treppen Balkone Verkaufsflächen in Einzelhandelsgeschäften in Kaufhäusern

A A1 A1 A1 A2 B B1 B2 C C1 C2 C3.1 C3.2 C4 C5 C5 C5 D D1 D2

[kN/m²]

[kN]

2,0 3,0 4,0 1,5

2,0 2,0 2,0 2,0

2,0 3,0

2,0 3,0

3,0 3,0 4,0 5,0 5,0 5,0 6,0 6,0

3,0 4,0 4,0 5,0 4,0 4,0 4,0 4,0

4,0 5,0

4,0 5,0

Nutzlasten sind Einwirkungen, die sich nach Größe und Zeit verändern können.

Die belasteten Bauteile sind entsprechend ihrer Nutzung sowohl mit den Flächenlasten als auch Einzellasten an ungünstigster Stelle situiert zu bemessen, Flächen- und Einzellasten müssen dabei nicht überlagert werden. Sind Decken mehreren Nutzungskategorien zuzuordnen, so ist die jeweils ungünstigste für die Bemessung zugrunde zu legen.

Einwirkungen | 195

300-6-20180815

Ist aufgrund der Deckenkonstruktion eine Querverteilung von Lasten möglich, darf das Eigengewicht versetzbarer Trennwände durch eine gleichförmig verteilte Flächenlast (diese gilt dann als Nutzlast) berücksichtigt werden, die in Abhängigkeit vom Eigenwicht der Trennwände festgelegt ist. Trennwände mit mehr als 3,0 kN/m Eigengewicht sind als ständige Last zu berücksichtigen. Tabelle 6-15: Nutzlastzuschlag versetzbarer Trennwände – ÖNORM B 1991-1-1 [141] Trennwand Eigengewicht 1,0 kN/m Eigengewicht 2,0 kN/m Eigengewicht 3,0 kN/m

[kN/m²] 0,5 0,8 1,2

Trennwände mit mehr als 3,0 kN/m Eigengewicht sind als ständige Last zu berücksichtigen.

Für die Dimensionierung von Stützen und Wänden, deren Belastung aus mehreren Stockwerken herrührt, darf die Nutzlast in den Geschoßen immer als gleichmäßig verteilt angenommen werden. Eine Abminderung der Nutzlasten ist für Stützen, Wände und Fundierungen, welche durch Lasten der Nutzungskategorien A bis D aus mehreren Stockwerken belastet sind, möglich. Der Abminderungsfaktor n ist dabei abhängig von der Anzahl der darüber befindlichen Stockwerke und dem Kombinationsbeiwert Ψ (Tabelle 6-36). 2

2 ∙Ψ

2

Ψ

0,7

(6-04)

Abminderungsfaktor Geschoße Anzahl Geschoße oberhalb Kombinationsbeiwert

Ψ n

bei Ψ = 0,7

6|3|3

1,0

— — —

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1,000

0,900

0,850

0,820

0,800

0,786

0,775

0,767

0,760

Windkräfte Windeinwirkungen, die unter Verwendung von ÖNORM EN 1991-1-4 [219] und ÖNORM B 1991-1-4 [145] berechnet werden, sind charakteristische Werte, die mit der Basiswindgeschwindigkeit oder dem entsprechenden Geschwindigkeitsdruck bestimmt werden. Der Grundwert der Basiswindgeschwindigkeit , ist die charakteristische mittlere 10-Minuten-Windgeschwindigkeit, die unabhängig von Windrichtung und Jahreszeit, in 10 m Höhe über dem Boden, für ebenes, offenes Gelände mit niedriger Vegetation (Gelände der Kategorie II) anzusetzen ist. Statistisch besitzt diese Windbeanspruchung eine mittlere Wiederkehrperiode von 50 Jahren. Tabelle 6-16: Geländekategorien nach ÖNORM EN 1991-1-4 [219] 0 I II III IV

See, Küstengebiete, die der offenen See ausgesetzt sind. Seen oder Gebiete mit niedriger Vegetation und ohne Hindernisse. Gebiete mit niedriger Vegetation wie Gras und einzelne Hindernisse (Bäume, Gebäude) mit Abständen von mind. 20-facher Hindernishöhe. Gebiete mit gleichmäßiger Vegetation oder Bebauung oder mit einzelnen Objekten mit Abständen von weniger als der 20-fachen Hindernishöhe (z. B. Dörfer, vorstädtische Bebauung, Waldgebiete). Gebiete, in denen mindestens 15 % der Oberfläche mit Gebäuden mit einer mittleren Höhe von 15 m bebaut sind.

Aus dem Grundwert der Basiswindgeschwindigkeit vb,0 bzw. dem zugehörigen errechnet sich dann der für die Referenzwert des Staudrucks , Bemessungsansätze maßgebliche Böenstaudruck . In der ÖNORM B 1991-14 [145] sind dafür Formeln in Abhängigkeit der Höhe z und der Geländeform enthalten.

196 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

Eine Abminderung der Nutzlasten ist für Stützen, Wände und Fundierungen möglich.

6|3|3

Der Grundwert der Basiswindgeschwindigkeit ist die charakteristische mittlere 10-MinutenWindgeschwindigkeit in 10 m Höhe über dem Boden.

:

,

∙ 2,10 ∙

:

,

∙ 1,75 ∙

:

,

∙ 1,20 ∙

,

10 10

,

(6-05) ,

10

Referenzwert des Staudrucks Böenstaudruck Höhe über Gelände mit  Geländeform II: =5m Geländeform III: = 10 m Geländeform IV: = 15 m

,

z

kN/m² kN/m² m

Tabelle 6-17: Grundwerte Windgeschwindigkeit österreichischer Landeshauptstädte – ÖNORM B 1991-1-4 [145] Ort Wien St. Pölten Eisenstadt Linz Salzburg Graz Klagenfurt Innsbruck Bregenz Mindestwert Maximalwert

, [m/s] 25,1–27,0 25,8 24,6 27,4 25,1 20,4 17,6 27,1 25,5 17,6 28,3

, [kN/m²] 0,39–0,46 0,42 0,38 0,47 0,39 0,26 0,19 0,46 0,41 0,19 0,50

Die genaue Ermittlung der Windkraft auf ein Bauwerk bzw. einen Wandabschnitt erfolgt dann nach ÖNORM EN 1991-1-4 [219] und ÖNORM B 1991-1-4 [145] unter Ansatz von Struktur- und Formbeiwerten in Abhängigkeit von der Bauwerksgeometrie.

6|3|4

Schneelasten

6|3|4

Schneelasten werden immer auf die horizontale Grundrissprojektion bezogen, sind sehr stark ortsgebunden und stellen eine einmal in 50 Jahren zu erwartende Belastung dar. In der ÖNORM EN 1991-1-3 [218] sind, abhängig von 10 Klimaregionen unterschiedliche Rechenvorschriften zur Ermittlung der charakteristischen Schneelasten – am Erdboden auftretend – angegeben. Für Österreich als Teil der „alpinen Region“ wurde die Bestimmung der Schneelast bis zu Seehöhen von 1500 m in der ÖNORM B 1991-1-3 [144] festgelegt. 0,642 ∙

Die genaue Ermittlung der Windkraft erfolgt unter Ansatz von Struktur- und Formbeiwerten.

0,009 ∙ 1

(6-06)

728

charakteristische Schneelast Zonenwert Seehöhe = Geländehöhe über Meeresspiegel

Schneelasten stellen eine einmal in 50 Jahren zu erwartende Belastung dar.

kN/m² — m

Für die Ermittlung der Schneelasten auf Dächern sind die charakteristischen Schneelasten auf den Boden mit entsprechenden Formbeiwerten in Abhängigkeit von der Dachneigung bzw. Dachform zu multiplizieren. ∙ μ

(6-07) Schneelast auf Dachfläche Formbeiwert

kN/m² —

Einwirkungen | 197

300-6-20180815

Tabelle 6-18: charakteristische Schneelasten österreichischer Landeshauptstädte – ÖNORM B 1991-1-3 [144] Ort Seehöhe [m] Wien 171 St. Pölten 265 Eisenstadt 169 Linz 260 Salzburg 436 Graz 369 Klagenfurt 448 Innsbruck 573 Bregenz 398 Mindestwert (Andau, Rust) Maximalwert (St. Christoph/Arlberg)

Zone 2–3 2 2* 2 2 2 3 2 2/3

[kN/m²] 1,10–2,20 1,45 1,10 1,45 1,75 1,65 2,65 2,10 2,10 1,05 13,50

Tabelle 6-19: Formbeiwerte für Dächer - ÖNORM B 1991-1-3 [144] 0° 15°

Dachneigung [ ° ] 15° 30° 30°< 3 Monate, 1 Jahr >1 Jahr 1)

2)

6|3|10

Windkräfte während der Bauausführung sind auf nicht fertige Tragwerksteile zu berücksichtigen.

Wiederkehrperiode (Jahre) 2 1) 5 2) 10 50

Eine nominelle Dauer von 3 Tagen für kurze Bauzustände, gehört zu einer zuverlässigen meteorologischen Vorhersage für den Ort der Baustelle. Diese Wahl darf für einen etwas längeren Bauzustand beibehalten werden, wenn entsprechende organisatorische Maßnahmen berücksichtigt werden. Für eine nominelle Dauer von 3 Monaten dürfen Einwirkungen unter Berücksichtigung von angemessenen jahreszeitlichen und kurzfristigen meteorologischen klimatischen Veränderungen bestimmt werden. Zum Beispiel, hängt die Größe der Strömung eines Flusses von der betrachteten Jahreszeit ab.

Einwirkungen | 207

300-6-20180815

Für die zu führenden Nachweise gilt, dass Grenzzustände der Tragfähigkeit für alle vorübergehenden, außergewöhnlichen und seismischen Bemessungssituationen, die für die Dauer der Bauausführung als geeignet ausgewählt wurden, nachgewiesen werden müssen.

6|4

Einwirkungskombinationen — Bemessungswerte

6|4

Für die Festlegung der Bemessungseinwirkungen ist einerseits in Grundkombinationen und andererseits in außergewöhnliche Kombinationen und Einwirkungen für die Bemessungssituation bei Erdbeben zu unterscheiden.

6|4|1

Teilsicherheitsbeiwerte Widerstand

6|4|1

Die Teilsicherheitsbeiwerte des Widerstandes sind als Sicherheitsfaktoren auf der Materialseite in der ÖNORM EN 1996-1-1 [224] in Abhängigkeit der Qualität und der Qualitätssicherung der Grundmaterialien sowie der Qualitätssicherung bei der Herstellung von Mauerwerk festgelegt. In Österreich wurde in Abstimmung mit der ÖNORM EN 1996-1-1, Anhang A, die Qualität der Ausführung und damit der Ausführungskontrolle als Klasse 3 festgelegt, wodurch sich aus der Tabelle 6-33 der ÖNORM EN 1996-1-1 [224] die Tabelle 6-34 in der ÖNORM B 1996-1-1 [148] für die maßgebenden Teilsicherheitsbeiwerte für das Material im Grenzzustand der Tragfähigkeit und in außergewöhnlichen Bemessungssituationen ergibt. Tabelle 6-33: Teilsicherheitsfaktoren für Material – ÖNORM EN 1996-1-1 [224] Material 1

2

Klasse 3

4 Mauerwerk aus: Steinen der Kategorie I und Mörtel nach Eignungsprüfung a 1,50 1,70 2,00 2,20 Steinen der Kategorie I und Rezeptmörtel b 1,70 2,00 2,20 2,50 1),2),5) Steinen der Kategorie II 2,00 2,20 2,50 2,70 Verankerung von Bewehrungsstahl 1,70 2,00 2,20 2,50 Bewehrungsstahl und Spannstahl 1,15 Ergänzungsbauteile 3), 4) 1,70 2,00 2,20 2,50 Stürze nach EN 845-2 1,50 bis 2,50 1) Anforderungen an Mörtel nach Eignungsprüfung sind in EN 998-2 und EN 1996-2 angegeben. 2) Anforderungen an Rezeptmörtel sind in EN 998-2 und EN 1996-2 angegeben. 3) Deklarierte Werte sind Mittelwerte. 4) Abdichtungen gegen Feuchtigkeit sind ebenfalls mit abgedeckt. 5) Sofern der Variationskoeffizient der Steine nach Kategorie II nicht größer als 25 % ist.

5 2,50 2,70 3,00 2,70 2,70

Tabelle 6-34: Teilsicherheitsfaktoren für das Material – ÖNORM B 1996-1-1 [148] Material Mauerwerk aus: Steinen der Kategorie I und Mörtel nach Eignungsprüfung 1) 2,00 Steinen der Kategorie I und Rezeptmörtel 2) 2,20 Steinen der Kategorie II 1),2),3) 2,50 Verankerung von Bewehrungsstahl 2,20 Bewehrungsstahl und Spannstahl 1,15 4), 5) Ergänzungsbauteile 2,20 6) Mauerwerksstürze nach ÖNORM EN 845-2 mit tragender Übermauerung 2,20 1) Anforderung an Mörtel nach Eignungsprüfung sind in den ÖNORMEN EN 998-2 und EN 1996-2 angegeben. 2) Anforderungen an Rezeptmörtel sind in den ÖNORMEN 998-2 und EN 1996-2 angegeben. 3) Sofern der Variationskoeffizient der Steine nach Kategorie II nicht größer als 25 % ist. 4) Abdichtungen gegen Feuchtigkeit sind ebenfalls mit abgedeckt. 5) Deklarierte Werte sind Mittelwerte. 6) Stürze ohne tragende Übermauerung sind nach den entsprechenden Konstruktionsnormen zu bemessen.

208 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

Teilsicherheitsbeiwerte des Widerstandes sind Sicherheitsfaktoren auf der Materialseite.

In Nachweisen für den Grenzzustand der Tragfähigkeit in der Erdbebenmit 23 des Wertes der Bemessungssituation ist der Teilsicherheitsfaktor gewöhnlichen Bemessungssituation, nach Tabelle 6-34 jedoch nicht weniger als mit 1,50 anzusetzen.

6|4|2

Teilsicherheitsbeiwerte Einwirkung

6|4|2

Je nach der Wirkung der Einwirkung in „ungünstig“ oder „günstig“ werden dabei unterschiedliche Teilsicherheitsbeiwerte wirksam. Erddrücke sind im Allgemeinen hinsichtlich der Festlegung der Teilsicherheitsbeiwerte als ständige Einwirkungen zu betrachten. Tabelle 6-35: Teilsicherheitsbeiwerte für die Einwirkungen – ÖNORM EN 1990 [215] Auswirkung

Art der Einwirkung

ungünstig , = 1,35 , = 1,50

ständig veränderlich

6|4|3

günstig , = 1,00 , = 0,00

Einwirkungskombinationen

6|4|3

Für jeden kritischen Lastfall sind die Bemessungswerte der Auswirkungen der Kombination der Einwirkungen zu bestimmen, die gemäß den in ÖNORM EN 1990 [215] enthaltenen Regeln als gleichzeitig auftretend angenommen werden. Jede Einwirkungskombination sollte dabei eine dominierende Einwirkung (Leiteinwirkung) oder eine außergewöhnliche Einwirkung ausweisen. Tabelle 6-36: Kombinationsbeiwerte

- ÖNORM EN 1990 [215]

Einwirkungen Nutzlasten im Hochbau Kategorie A: Wohngebäude Kategorie B: Bürogebäude Kategorie C: Versammlungsräume Kategorie D: Verkaufsflächen Kategorie E: Lagerflächen Kategorie F: Fahrzeuggewicht 30 kN Kategorie G: 30 kN 300

nachträglich hergestellte Schlitze und Aussparungen maximale Tiefe maximale Breite mm mm 30 150 30 175 30 200

mit der Errichtung des Mauerwerks hergestellte Schlitze und Aussparungen maximale Tiefe maximale Breite mm mm 140 300 175 300 215 300

- Dabei gilt als maximale Schlitz- und Aussparungstiefe die Tiefe einschließlich der Löcher, die bei der Herstellung der Schlitze und Aussparungen erreicht werden. - Vertikale Schlitze, die nicht über mehr als ein Drittel der Geschoßhöhe über Deckenhöhe reichen, dürfen bei Wanddicken größer 22,5 cm eine Tiefe bis zu 8 cm und eine Breite bis zu 12 cm aufweisen. - Der waagerechte Abstand zwischen nebeneinander liegenden Schlitzen oder zwischen einem Schlitz und einer Aussparung oder einer Öffnung sollte nicht kleiner als 22,5 cm sein. - Der waagerechte Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Aussparungen, unabhängig davon, ob sie nur an einer Wandseite oder auch an der gegenüberliegenden Wandseite vorhanden sind, und zwischen einer Aussparung und einer Öffnung sollte nicht kleiner als das Doppelte der Breite der breiteren Aussparung sein.

Wenn die Abmessungen von Schlitzen die zulässigen Maximalwerte nicht übersteigen, ist keine Tragfähigkeitsabminderung erforderlich.

Konstruktionsbedingte Vorgaben | 215

300-6-20180815

- Die Gesamtbreite von vertikalen Schlitzen und Aussparungen sollte nicht mehr als das 0,13-Fache der Wandlänge betragen.

6|5|6|3

Horizontale und schräge Schlitze

6|5|6|3

Jeder horizontale und schräge Schlitz sollte in einem Bereich kleiner als ein Achtel der lichten Geschoßhöhe ober- oder unterhalb der Decke angeordnet werden. Speziell im Bereich der mittleren Wandhöhe sind diese Schlitze als problematisch zu sehen. Die gesamte Schlitztiefe sollte die Werte nach Tabelle 6-38 nicht überschreiten, vorausgesetzt, die Exzentrizität in diesem Bereich ist kleiner als /3. Dabei gilt als Schlitztiefe die Tiefe einschließlich der Lochung, die bei der Herstellung der Schlitze erreicht wird. Tabelle 6-38: ohne Nachweis zulässige Größe von waagerechten und schrägen Schlitzen in Mauerwerk – ÖNORM EN 1996-1-1 [224] Wanddicke [mm] 170 bis 225 226 bis 300 >300

maximale Tiefe [mm] unbeschränkte Länge Länge≤1250 mm 10 20 15 25 20 30

- Die maximale Schlitztiefe muss die Tiefe einer beim Herstellen des Schlitzes erreichten Lochung einschließen. - Der horizontale Abstand zwischen dem Ende eines Schlitzes und einer Öffnung sollte nicht weniger als 50 cm betragen. - Der horizontale Abstand zwischen nebeneinander liegenden Schlitzen beschränkter Länge, unabhängig davon, ob sie sich nur an einer Wandseite oder auch an der gegenüberliegenden Wandseite befinden, sollte nicht kleiner als das Doppelte der Länge des längsten Schlitzes sein. - In Wänden mit einer Dicke größer 17,5 cm darf die zulässige Schlitztiefe um 1 cm vergrößert werden, wenn ein Werkzeug verwendet wird, mit dem die erforderliche Schlitztiefe genau eingehalten werden kann. - Wenn ein Werkzeug benutzt wird, um Schlitze bis zu 1 cm tief auf beiden Wandseiten herzustellen, dann darf die Restwanddicke nicht kleiner als 22,5 cm sein. - Die Schlitzbreite sollte nicht größer als die halbe Restwanddicke sein.

6|5|7

Zweischalige Wände Bei zweischaligen Wänden ist immer auf eine ausreichende Verbindung der beiden Schalen (Tragschale und Vorsatzschale) zu achten. Die Anforderungen zur Anwendung von diesbezüglichen Mauerankern sind in ÖNORM EN 1996-2 [226] als Ergänzungsbauteile definiert. Auch wenn keine konstruktive Berücksichtigung der Vorsatzschale für das vertikale Tragverhalten angesetzt wird, muss die eine Standsicherheit vor allem auch zufolge horizontaler Einwirkungen (Wind, Erdbeben) gewährleistet sein. Hinsichtlich der Bemessung in vertikaler Richtung ist nach ÖNORM EN 1996-11 [224] bei zweischaligen Wänden mit Luftschicht jede Wandschale getrennt für sich nachzuweisen. Dazu sind die Querschnittsfläche der belasteten Wandschale und die zugehörige wirksame Schlankheit zu verwenden. Einschaliges Verblendmauerwerk ist wie eine einschalige Wand bestehend aus den Mauersteinen mit der geringeren Festigkeit zu bemessen. Bei der Ermittlung

216 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

Im Bereich der mittleren Wandhöhe sind horizontale Schlitze als problematisch zu sehen.

6|5|7

Die Standsicherheit der Vorsatzschale muss immer gewährleistet sein.

der charakteristischen Druckfestigkeit ist der Faktor für Verbandsmauerwerk zu berücksichtigen. Eine zweischalige Wand ohne Luftschicht kann, sofern die beiden Wandschalen miteinander verbunden und beide Schalen nahezu gleich belastet sind, als einschalige Wand oder alternativ als zweischalige Wand mit Luftschicht bemessen werden.

6|5|7|1

Zweischalige Wände mit Luftschicht

6|5|7|1

Die beiden Schalen von zweischaligen Wänden mit Luftschicht müssen fest miteinander verbunden werden, sodass sie zusammenwirken. Die Anzahl der Maueranker zur Verbindung der beiden Schalen muss mindestens so groß sein wie nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] berechnet, aber darf nicht weniger als 2 Stück je m² betragen.

6|5|7|2

Zweischalige Wände ohne Luftschicht

6|5|7|2

Für zweischalige Wände ohne Luftschicht müssen die beiden Schalen fest miteinander verbunden sein. Die Maueranker, die die beiden Schalen miteinander verbinden, sind nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] zu berechnen und sollten eine hinreichende Querschnittsfläche mit nicht weniger als 2 Anker je m² Wandfläche aufweisen und gleichmäßig verteilt sein. ANMERKUNG: Einige Arten von vorgefertigten Lagerfugenbewehrungen können auch zur Verbindung der beiden Schalen einer zweischaligen Wand ohne Luftschicht eingesetzt werden.

6|5|8

Konstruktionsbedingte Anforderungen bei seismischen Einwirkungen

6|5|8

Speziell bei seismischen Beanspruchungen werden an Mauerwerksbauten gemäß der ÖNORM B 1998-1 [153] noch ergänzende konstruktive Anforderungen gestellt, die meist von der seismischen Einwirkung nach Formel (6-25) abhängig sind. ∙

∙

∙

(6-25)

- Um ein örtliches sprödes Versagen zu vermeiden, müssen Mauersteine eine ausreichende Robustheit aufweisen. Dies wird durch eine Begrenzung der Mauersteine der Gruppe 3 für Bauwerke mit bis zu drei Geschoßen ab einer seismischen Einwirkung von 0,15g erreicht. - Die normierte Druckfestigkeit der Mauersteine muss den Mindestwerten der Tabelle 6-39 entsprechen. Die Mauersteine müssen auch eine entsprechende Längsdruckfestigkeit aufweisen. - Die Mindestfestigkeit des Mauermörtels nach Tabelle 6-40 ist zu gewährleisten.

Bei seismischen Beanspruchungen werden an Mauerwerksbauten noch ergänzende konstruktive Anforderungen gestellt.

Tabelle 6-39: Mindestfestigkeiten der Mauersteine – ÖNORM B 1998-1 [153] ∙

∙ ∙ 0,10 · 0,10 · bis 0,15 · 0,15 ·

[N/mm2] 2,5 5,0 5,0

[N/mm2] — 0,5 1,0

Tabelle 6-40: Mindestfestigkeiten des Mauermörtels – ÖNORM B 1998-1 [229] ∙

∙ 0,15 · 0,15 ·

∙

[N/mm2] 1,0 2,5

Konstruktionsbedingte Vorgaben | 217

300-6-20180815

- Es können sowohl vollständig vermörtelte wie auch unvermörtelte Stoßfugenausbildungen zur Ausführung kommen. - Hochbauten aus Mauerwerk müssen aus Decken und Wänden bestehen, die in zwei orthogonalen horizontalen und einer vertikalen Richtung miteinander verbunden sind. Die Verbindung zwischen Decken und Wänden muss durch Stahlanker oder Stahlbetonringbalken erfolgen. - Jeder Deckentyp darf verwendet werden, vorausgesetzt eine wirksame Scheibenwirkung ist sichergestellt. - Schubwände müssen in mindestens zwei orthogonalen Richtungen vorgesehen sein und müssen den geometrischen Anforderungen nach Tabelle 6-41 genügen. Schubwände, die den geometrischen Mindestanforderungen nicht entsprechen, dürfen als sekundäre Tragelemente angesehen werden. - Horizontale Stahlbetonbalken oder alternativ Stahlanker sind in der Wandebene in der Höhe jeder Decke und in jedem Fall in vertikalen Abständen von nicht mehr als 4 m vorzusehen. Diese Balken (Roste) oder Ringanker sind über den gesamten Umfang miteinander zu verbinden und müssen im Fall von Stahlbetonbalken eine Mindestbewehrung von 2 cm² BSt 550 besitzen. Tabelle 6-41: geometrische Bedingungen für Schubwände – ÖNORM EN 1998-1 [153] Mauerwerksart unbewehrt, aus natürlichen Mauersteinen unbewehrt, aus beliebigen anderen Mauersteinen unbewehrt, aus beliebigen anderen Mauersteinen bei geringer Seismizität eingefasstes Mauerwerk bewehrtes Mauerwerk

6|6

9 12

/ 0,50 0,40

17

15

0,35

24 24

15 15

0,30 unbegrenzt

[m] 35 24

,

/

Ermittlung der Schnittkräfte Für die Nachweise jedes zu betrachtenden Grenzzustandes sind die Schnittkräfte an passenden Bemessungsmodellen unter Beachtung folgender Punkte festzulegen: - eine entsprechende Beschreibung des Tragwerkes, der verwendeten Materialien und der Umweltbedingungen, - das Verhalten des ganzen Tragwerkes oder von Teilen davon, in Bezug zum betrachteten Grenzzustand, - die Einwirkungen und ihre Einleitung in das Tragwerk. Das Verhalten eines Tragwerkes ist entweder unter Anwendung eines nichtlinearen Berechnungsverfahrens unter Berücksichtigung des jeweiligen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des Materials oder durch ein Berechnungsverfahren nach der Elastizitätstheorie unter Ansatz eines linear-elastischen Materialverhaltens mit einer Steigung entsprechend dem Sekantenmodul bei Kurzzeitbelastung zu berechnen. Die Ergebnisse der Schnittkraftermittlung müssen für alle Bauteile nachfolgende Kräfte liefern: - Normalkräfte infolge vertikaler und horizontaler Einwirkungen, - Schubkräfte infolge vertikaler und/oder horizontaler Einwirkungen, - Biegemomente infolge vertikaler und/oder horizontaler Einwirkungen, - wenn vorhanden die Torsionsmomente.

218 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

6|6

Die Schnittkraftermittlung muss für alle Bauteile Normalkräfte, Schubkräfte, Biegemomente und Torsionsmomente liefern.

Neben der Tragwerksbemessung für Einwirkungen aus üblicher Nutzung ist auch ausreichend sicherzustellen, dass das Tragwerk bei missbräuchlicher Nutzung oder Unfall nicht plötzlich einstürzt oder unverhältnismäßig stark beschädigt wird.

6|6|1

Imperfektionen

6|6|1

Bei der Bemessung nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] sind die Auswirkungen von Imperfektionen zu berücksichtigen. Dies erfolgt durch die Annahme einer Schiefstellung des Tragwerkes mit einem Winkel . Die daraus resultierende horizontale Einwirkung ist dann zusätzlich zu den anderen Einwirkungen anzusetzen. 1 (6-26)

100 ∙ Winkel der Tragwerksschiefstellung Gesamthöhe des Tragwerkes

rad m

Dieser Ansatz ergibt beispielsweise bei einem Gebäude mit 20 m Gesamthöhe eine Schiefstellung von 4,4 cm. Bei einer Geschoßschiefstellung von 7 mm und einem Geschoßgesamtgewicht von angenommen 7000 kN resultiert aus der Schiefstellung eine Horizontalkomponente von ca. 16 kN. Diese Kraft ist auf die aussteifenden Wandscheiben zu verteilen und den horizontalen Geschoßkräften zuzuschlagen – die Höhe der Kraft zeigt aber die Bedeutung dieses Ansatzes.

6|6|2

Theorie II. Ordnung

Imperfektionen stellen eine horizontale Einwirkung dar.

6|6|2

Die einzelnen Teile von Tragwerken, die nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] bemessene Mauerwerkswände enthalten, müssen räumlich so ausgesteift sein, dass sie insgesamt unverschieblich sind bzw. eintretende Verformungen in der Berechnung berücksichtigt werden. Diese Berücksichtigung der Verformungen des Tragwerkes ist nicht erforderlich, wenn die lotrechten aussteifenden Bauteile in der betrachteten Richtung der Biegebeanspruchung im maßgebenden unteren Schnitt die Bedingungen der Formel (6-27) erfüllen. ∙



∑

0,6 0,2

0,1 ∙

für für

4 1

(6-27)

4

Anzahl der Geschoße Gesamthöhe des Tragwerkes von Oberkante Fundament Bemessungswert der vertikalen Einwirkungen (am Fußpunkt des Gebäudes) Summe der Biegesteifigkeit aller vertikal aussteifenden Bauteile in der maßgebenden Richtung

— m kN kNm²

Öffnungen in vertikal aussteifenden Elementen mit einer Fläche von weniger als 2 m2 und einer Höhe von nicht mehr als 0,6h dürfen bei der Berechnung von  vernachlässigt werden. Eine Methode für die Berechnung der Exzentrizität eines Aussteifungskerns infolge Schiefstellung ist in 6|6|4 angeführt.

6|6|3

Vereinfachtes Verfahren zur Berechnung der Lastausmitte bei Wänden – ÖNORM EN 1996-1-1

6|6|3

Im Gegensatz zum vereinfachten Nachweisverfahren nach ÖNORM EN 1996-3 [227], wo auf die explizite Ermittlung von Biegemomenten aus Deckeneinspannung oder Deckenauflagerung verzichtet wird, müssen beim genaueren

Ermittlung der Schnittkräfte | 219

300-6-20180815

Rechenverfahren nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] die Knotenmomente – und in weiterer Folge die daraus abgeleiteten Lastausmitten der wirkenden Normalkräfte – recht aufwändig ermittelt werden. Für die Berechnung der Lastausmitte bei Wänden darf aber vereinfachend der Wand-Decken-Knoten als nicht gerissen angesehen und elastisches Verhalten der Baustoffe angenommen werden. Es muss jedoch entweder eine Rahmenberechnung oder eine Berechnung des einzelnen Knotens mit Teileinspannung (bzw. sogar beides) vorgenommen werden. Dabei wird empfohlen, für die Berechnung der Knoten nur Teilbereiche der Tragstruktur zu modellieren. Sofern gesamte Gebäude in einem nachgebildet werden, ist auf die Berücksichtigung der Bauzustände zu achten, um die Effekte von Zwängen zufolge unrealistischer Verformungen zu minimieren. Normalkraftkonzentrationen in den Einzelpfeilern sowie in Lasteinleitungsbereichen sind zu beachten, wobei jeweils die Möglichkeit eines gesicherten Ausgleichs im Parapetmauerwerk zu überprüfen ist. Zu beachten ist, dass verschiedene Lastkombinationen heranzuziehen und wobei günstige Einwirkungen mit einer reduzierten Lastsicherheit anzusetzen sind. Im Sinne der Rissefreiheit sollte beachtet werden, dass bei Knotenmomenten, die zu größeren Exzentrizitäten über 0,45 führen, infolge der möglichen Deckenverdrehung Rissbildungen an der der Last gegenüberliegenden Seite der Wand auftreten können.

6|6|3|1

Berechnung eines Rahmenknotens

6|6|3|1

Die Berechnung des Knotens kann vereinfacht anhand einer Rahmenstruktur aus zwei Teilrahmen mit steifen Ecken behandelt werden. Das Rechenmodell wurde so konzipiert, dass sowohl Innenwand- wie auch Außenwandknoten durch die Wahl der benötigten Stäbe zu abgedeckt werden und die inneren Kräfte sowohl in Wandfuß, Wandmitte, aber auch Wandkopf errechenbar sind (6-28). Der Knoten 1 definiert immer die Ergebnisse am Wandkopf (Rahmen a), Knoten 2 die am Wandfuß (Rahmen b). Zwischen den Knoten liegt die betrachtete Wand. Die Momente am oberen Stabende 1b (Knotenmoment M1) und dem unteren Stabende 2a (M2) können mittels einer angepassten Rahmenformel errechnet werden. Dieses Modell verlangt eine kontinuierliche Einspannung der Decken in den Wänden und geht von einer vollständigen Auflagerung der Decken im Rostbereich aus. Beim Ansatz der Steifigkeiten der Wand sind die Fensteröffnungen als steifigkeitsmindernd zu berücksichtigen. ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ 4∙ 1 4∙ 1

, , ,

Steifigkeitsfaktor des Stabes i, mit n = 4 bei Stäben mit beidseitiger Einspannung und n = 3 in allen anderen Fällen Elastizitätsmodul des Stabes i Trägheitsmoment des Stabes i lichte Höhe des Stabes 1 bzw. 2 lichte Spannweite des Stabes 3 bzw. 4 gleichmäßig verteilte Bemessungslast des Stabes 3 bzw. 4 bei Anwendung der Teilsicherheitsbeiwerte nach EN 1990 für ungünstige Einwirkung

220 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

Für die Berechnung der Lastausmitte bei Wänden darf vereinfachend der Wand-Decken-Knoten als nicht gerissen angenommen werden.

— kN/m² m4 m m kN/m

(6-28)

Abbildung 6-07: vereinfachtes Rahmenmodell für Einzelknotenberechnung – ÖNORM EN 1996-1-1 [224]

Der Ansatz von eingeprägten Momenten an den Knoten ist nicht möglich, ebenso ist es nicht möglich, an den vertikalen Stäben angreifende Stabkräfte zu berücksichtigen. Sofern Momente z. B. aus Wind abzutragen sind, sind diese über zusätzliche Exzentrizitäten im weiteren Bemessungsgang zu berücksichtigen, wobei auf die entsprechenden Vorzeichen besonders zu achten ist. Die Ergebnisse der Berechnung liegen im Allgemeinen auf der sicheren Seite, da die in der Realität erreichbare Einspannung des Decken-Wand-Knotens kleiner ist wie jene aus dem Ansatz der Volleinspannung. Diese „Weichheit“ im Knoten darf bei der Bemessung durch eine Verringerung des Moments bzw. der errechneten Ausmitte durch Ansatz eines Faktors  berücksichtigt werden. Dieser ist experimentell zu bestimmen oder nach Formel (6-29) anzunehmen. 1

4



∙ ∙

∙ ∙

∙ ∙

Das vereinfachte Rahmenmodell liegt im Allgemeinen auf der sicheren Seite.

∙ ∙

2

(6-29)

Das beschriebene Rahmenmodell kann nur bei Decken mit Möglichkeit einer wesentlichen Momentenübertragung im Knoten verwendet werden, für Holzbalkendecken oder auch Rippendecken ist es nicht geeignet. Wenn die errechnete Ausmitte größer als das 0,45-Fache der Wanddicke ist, darf die Ausmitte der Last unter dem Ansatz einer maximal wirksamen Bemessungslast , ermittelt aus der Minimalauflagertiefe von höchstens 0,1 , errechnet werden. Abbildung 6-08: Ausmitte der Bemessungslast bei Aufnahme durch den Spannungsblock – ÖNORM EN 1996-1-1 [224]

Ermittlung der Schnittkräfte | 221

300-6-20180815

6|6|3|2

Ausmitte der Bemessungslast bei nur teilweiser Deckenauflagerung

6|6|3|2

Ein weiterer Modellansatz betrachtet die Knotensituation ohne Berücksichtigung der Einflüsse der Steifigkeit der einbindenden Bauteile (starre Stäbe). Abbildung 6-09: Interaktion Normalkraft – Einspannmoment

Dieser Ansatz ist dann zu verwenden, wenn die Decke nur über einen Teil der Wandstärke aufliegt (streng genommen gilt das auch bei vollständiger Auflagerung). Dabei wird die maximale Einspannwirkung untersucht, die mit der von oben einwirkenden Normalkraft mit maximal möglichem Hebelarm (Abbildung 6-09) realisiert werden kann. Das Moment oberhalb der Decke und das Moment unterhalb der Decke müssen jedoch kleiner als das Volleinspannmoment bzw. das reduzierte Volleinspannmoment sein.

Im Bereich des WandDecken-Knotens kann nur ein, durch Mauerwerk bestimmtes Maximalmoment aufgenommen werden.

Abbildung 6-10: Kräfte im Knotenbereich einer nur teilweise auf der Wand aufliegenden Decke

3∙ 4 2

(6-30)

4

Bemessungswert der Last in der oberen Wand Bemessungswert der Last, die durch die Decke eingetragen wird Abstand von Außenkante-Wand bis Außenkante-Decke Wanddicke

kN kN m m

Die Auflagerkraft der Decke wird immer in die Auflagermitte gesetzt und in der Auflagerfläche die resultierende Wirkungslinie bestimmt.

222 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

6|6|4

Berechnung der Ausmitte eines Stabilisierungskerns – ÖNORM EN 1996-1-1

6|6|4

Wenn die vertikal durchgehenden Aussteifungselemente der Tragstruktur nicht so biegesteif sind, dass sie in der maßgeblichen untersten Nachweisebene die in Formel (6-27) beschriebene Bedingung erfüllen, sind alle in den maßgebenden Richtungen angreifenden Horizontalkräfte dem Aussteifungskern zuzuordnen und aus dem Fußpunktsmoment dort ist die Ausmitte zu berechnen. Dabei darf nach der linearen Elastizitätstheorie vorgegangen werden. ∙

(6-31) Bemessungsmoment am Fußpunkt des Kerns vertikale Bemessungslast am Fußpunkt des Kerns zusätzliche Ausmitte Vergrößerungsfaktor der Drehungssteifigkeit der Anbindung des statischen Elements

kNm kN m —

Die zusätzliche Ausmitte und der Vergrößerungsfaktor sind wie folgt definiert, wobei der Aussteifungskern schon wegen der erforderlichen Biegemomentenaufnahme im Fußpunkt praktisch immer eine Stahlbetonkonstruktion ist.

0,5 ∙

∙

∙ 4,5 ∙

∙

∙

(6-32)

100 ∙

Drehungssteifigkeit der Einspannung Gesamthöhe der Wand oder des Kerns größtes Maß des Querschnitts des Kerns in Biegerichtung Bemessungswert der Vertikallast vom Fußpunkt des Kerns Bemessungswert der Gesamtvertikallast des Gebäudeteils, das durch den Kern stabilisiert wird

Nmm/rad mm mm N N

Die Einspannung kann vom Fundament oder von einem anderen Teil des Gebäudes, z. B. vom Keller, herrühren.

6|7

Bemessung in vertikaler Richtung

6|7

Bei der Berechnung vertikal beanspruchter Wände sind nach ÖNORM EN 19961-1 [224] nachfolgende Punkte zu berücksichtigen: - direkt auf die Wand einwirkende vertikale Lasten, - Effekte aus Theorie II. Ordnung, - Ausmitten, die sich aus der Anordnung der Wände sowie dem Zusammenwirken der Decken und der aussteifenden Wände ergeben, - Ausmitten infolge Ungenauigkeiten bei der Ausführung und unterschiedlicher Baustoffeigenschaften einzelner Teile.

Bemessung in vertikaler Richtung | 223

300-6-20180815

6|7|1

Tragmodelle

6|7|1

Um die Effekte von Versteifungen, Einspannungen, anbindende Querwände oder Vorsatzschalen beim Nachweis der tragenden Wände berücksichtigen zu können, werden in ÖNORM EN 1996-1-1 [224] bzw. in ÖNORM EN 1996-3 [227] Beiwerte und Umrechnungshilfen gegeben. Dadurch wird die Erschwernis, die vorhandene Anisotropie bei der Lastabtragung berücksichtigen zu müssen, auf ein rechentechnisch bewältigbares Maß reduziert.

6|7|1|1

Effektive Wanddicke

6|7|1|1

Als effektive Wanddicke ist bei Mauerwerk ohne Luftschichten die vorhandene Wanddicke anzusetzen. Dies gilt für: - einschalige Wände, - zweischalige Wände ohne Luftschicht, - einschaliges Verblendmauerwerk, - Wände mit Randstreifenvermörtelung der Lagerfugen, - verfüllte zweischalige Wände. Bei zweischaligen Wänden, deren Schalen mit Wandankern so verbunden sind, dass eine gesicherte Mitwirkung der Vorsatzschale an der Stabilität gegeben ist, kann auch eine diesbezügliche Berücksichtigung bei der Stabilitätsberechnung erfolgen.

Die effektive Wanddicke ist maßgebende Querschnittsabmessung für die Wandschlankheit.

Tabelle 6-42: Steifigkeitsfaktor  für durch Pfeiler ausgesteifte Wände – ÖNORM EN 1996-1-1 [224] Verhältnis der Pfeilertiefe zur tatsächlichen Dicke der verbundenen Wand 1 2 3 6 1,0 1,4 2,0 10 1,0 1,2 1,4 20 1,0 1,0 1,0 Anmerkung: Eine lineare Interpolation zwischen den Werten der Tabelle ist zulässig. Verhältnis des Pfeilerabstandes (Mitte bis Mitte) zu Pfeilertiefe

Pfeilerabstand Pfeilertiefe Wanddicke Pfeilerbreite

m m m m

einschalig ∙ ,

zweischalig mit Pfeilervorlagen

Dicken der beiden Schalen Steifigkeitsfaktor für durch Pfeiler ausgesteifte Wände

(6-33) m —

Für eine mit Pfeilern ausgesteifte Wand kann die effektive Wanddicke aus dem Verhältnis der Pfeilertiefe zur Wanddicke, dem Pfeilerabstand und der Pfeilerbreite errechnet werden.

224 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

6|7|1|2

Wirksame Deckenspannweite

6|7|1|2

Die wirksame Deckenspannweite , ist in der ÖNORM EN 1996-3 [227] in Abhängigkeit der Deckenauflagerung definiert und wird hauptsächlich für die vereinfachte Beurteilung der eingeprägten Momente in den Auflagern auf die Wand benötigt. Einfeldsystem , 0,7 ∙ Durchlaufsysteme, zweiachsig gespannte Einfeldsysteme , 0,5 ∙ zweiachsig gespannte Durchlaufsysteme , Deckenspannweite bezogen auf die Rohbaulichte

, (6-34)

m

Bei zweiachsig gespannten Einfeldsystemen und zweiachsig gespannten Durchlaufsystemen gilt die Bestimmung von , nur, wenn die Auflagerlänge auf der betrachteten Wand nicht größer ist als zweimal .

6|7|1|3

Knicklänge

6|7|1|3

Für Berechnungsansätze nach der ÖNORM EN 1996-3 [227] ist die Ermittlung der Knicklänge von Wänden nach Formel (6-35) möglich, der Abminderungsfaktor hängt dabei von den jeweiligen Lagerungsbedingungen ab. ∙ mit

2, 3 oder 4

(6-35)

lichte Geschoßhöhe Abminderungsfaktor in Abhängigkeit der Wandlagerung

m —

Der Abminderungsfaktor hängt ab von der Art der Lagerung der Decke auf der Wand und es gilt: - Bei Wänden, die nur oben und unten durch Stahl- oder Spannbetondecken oder -dächer horizontal gehalten und eingespannt sind und eine Auflagertiefe von mindestens 23 der Wanddicke, aber nicht weniger als 85 mm aufweisen: = 1,00, wenn die Wand als Endauflager einer Decke wirkt, = 0,75 für alle anderen Wände.

Der Abminderungsfaktor für die Knicklänge hängt von den Lagerungsbedingungen der Wand ab.

- Bei allen Wänden, die nur oben und unten (z. B. durch Ringbalken mit ausreichender Steifigkeit oder Holzbalkendecken) horizontal gehalten sind und durch die Decken oder das Dach nicht eingespannt sind: = 1,00 keine Einspannung der Decke Abbildung 6-11: Knicklängenabminderung zufolge Deckenlagerung – ÖNORM EN 1996-3 [227]

 = 1,00

 = 0,75 Einspannung durch Decke

 = 1,00 keine Einspannung durch Decke

Bemessung in vertikaler Richtung | 225

300-6-20180815

Ergänzend und in Abhängigkeit der Lagerungsart der Decke kann durch die Stützung der aussteifenden Wände noch eine weitere Reduktion der Knicklänge zufolge Plattentragwirkung berücksichtigt werden. - Bei Wänden, die oben und unten sowie an einem vertikalen Rand horizontal gehalten sind, nach Formel (6-36).

3

2

1,5 ∙

(6-36)

- Bei Wänden, die oben und unten sowie an beiden vertikalen Rändern horizontal gehalten sind, nach Formel (6-37).

4

2

0,5 ∙

(6-37)

Abbildung 6-12: Knicklängenabminderung zufolge Wandstützung – ÖNORM EN 1996-3 [227]

Wandlagerung bei

Wandlagerung bei

ÖNORM EN 1996-1-1[224] ergänzt die Berechnungsansätze der ÖNORM EN 1996-3 [227] bzw. differenziert noch weiter. Der jeweilige Abminderungsfaktor  hängt dabei ebenfalls von den jeweiligen Lagerungsbedingungen ab. Der Abminderungsfaktor hängt ab von der Art der Lagerung der Decke auf der Wand und es gilt: - bei Wänden, die nur oben und unten durch beidseitig aufgelagerte Betondecken oder aber eine einseitig aufgelagerte Betondecke mit einer Auflagertiefe von mindestens 23 der Wanddicke gehalten sind: = 0,75 sofern die obere Lastausmitte ≤0,25t = 1,00 für alle anderen Wände. - bei Wänden, die oben und unten durch beidseitig aufgelagerte Holzbalkendecken oder Dächer oder aber durch eine einseitig aufgelagerte Holzbalkendeckendecke mit einer Auflagertiefe von mindestens 23 der Wanddicke, aber mindestens 85 mm gehalten sind: = 1,00 Bei am Wandkopf und Wandfuß und an einem vertikalen Rand (ein Rand nicht gehalten) gehaltenen Wänden: 1

 1



1,5 ∙

2 ∙

2

∙ 2

bei

3,50 ∙

3∙

(6-38) 0,3

bei

3,50 ∙

Bei am Wandkopf und Wandfuß und an zwei vertikalen Rändern gehaltenen Wänden:

226 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

1

 1



2 ∙

0,5 ∙

2

∙ 2

bei

1,15 ∙ (6-39)

bei

1,15 ∙

Abbildung 6-13: Abminderungsfaktoren  und  – ÖNORM EN 1996-1-1 [224]

Die Abminderungen zur Berücksichtigung von seitlichen Halterungen sind nur dann gültig, wenn die Wandgröße beschränkt ist. Zwischen zwei vertikal gestützten Rändern darf die Wandlänge nur kleiner als 30 , bei an einem vertikalen Rand gestützten Wand nur kleiner als 15 sein, andernfalls sind die Seitenstützungen nicht mehr wirksam. Außerdem gilt, dass die Knicklänge an der Einzelwand nur dann abgemindert werden kann, wenn keine Öffnungen mit in Summe mehr als 10 % der gestützten Wandfläche vorhanden sind und vorhandene Öffnungen maximale Abmessungen von ¼ der Wandlänge bzw. Wandhöhe nicht überschreiten. Ebenso dürfen keine Schlitze oder Aussparungen über die nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] definierten Höchstmaße hinaus in der ausgesteiften Wand hergestellt werden, sofern die Dicke dann nicht auf die verbleibende Restdicke abgemindert wird oder diese Störung als Trennung der Wandfläche betrachtet werden. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, muss von einer Stützung ausschließlich durch die Decken ausgegangen werden.

6|7|1|4

Bedingungen für aussteifende Bauteile

Die Abminderungen zur Berücksichtigung von seitlichen Halterungen sind nur dann gültig, wenn die Wandgröße beschränkt ist.

6|7|1|4

Für die wirksame Haltung von Wänden gegen Knicken muss die anbindende Querwand folgende Bedingungen erfüllen: - funktionierende Kraftübertragung durch entsprechende Einbindung oder Verankerung z. B. mit Mauerankern – vor allem bei einseitiger Anbindung - Aussteifende Wände und ausgesteifte Wand sollten hinsichtlich des Verformungsverhaltens ähnlich sein, es dürfen keine Risse zwischen den Wänden entstehen. - ausreichende Eigensteifigkeit – Mindestdicke größer 30 % der Dicke der ausgesteiften Wand, Mindestlänge 15 der Geschoßhöhe; in diesem Bereich sind keine Wandöffnungen erlaubt – Funktion der Aussteifung wird gestört - Ebenso sind Schlitze oder Wandöffnungen über die nach ÖNORM EN 1996-1-1 [224] definierten Höchstmaße hinaus in diesem Bereich als Störung zu werten.

Bemessung in vertikaler Richtung | 227

300-6-20180815

Abbildung 6-14: Mindestlänge einer aussteifenden Wand mit Öffnungen – ÖNORM EN 1996-1-1 [224]

1 auszusteifende Wand

2 aussteifende Wand

3

Fenster

4

Tür

Es dürfen zur Aussteifung auch andere Bauteile herangezogen werden, sofern deren Eigensteifigkeit vergleichbar die der beschriebenen aussteifenden Wände ist und wenn diese Bauteile auch kraftschlüssig – zumindest zug- und druckfest – angeschlossen werden.

6|7|1|5

Schlankheit von Mauerwerkswänden

6|7|1|5

Als Schlankheit von Mauerwerkswänden ist der Quotient aus der effektiven Höhe dividiert durch den Wert der effektiven Dicke definiert. Für vertikal beanspruchte Wände darf diese Schlankheit nicht größer als 27 sein. 27

6|7|1|6

Auf Stürze entfallende Lastanteile Ähnlich wie bei Öffnungen in homogenen Scheiben, wo der Spannungsfluss um die Störstelle geleitet wird, werden bei Mauerwerk über Öffnungen die Druckspannungen in angenähert 60° auseinandergeführt und eine entlastete Wandzone, das „Entlastungsdreieck“, gebildet. Falls die Ausbildung eines Gewölbes durch Öffnungen im Nahbereich des Lastdreieckes nicht gestört wird, dürfen folgende vereinfachte Modelle für Lastabtragung angenommen werden, wobei für die Dimensionierung der Stürze als Ergänzungsbauteile für Mauerwerk die vom Hersteller angegebenen Werte der Tragfähigkeit einzuhalten sind und systembedingt noch Übermauerungen (zur Schaffung einer Gewölbewirkung) erforderlich werden können. Für Einzellasten, z. B. von Unterzügen, die innerhalb oder in der Nähe des Lastdreiecks liegen, darf eine Lastverteilung von 60° angenommen werden. Liegen Einzellasten außerhalb des Lastdreiecks, so brauchen sie nur berücksichtigt zu werden, wenn sie noch innerhalb der Stützweite des Trägers und unterhalb einer Horizontalen angreifen, die 250 mm über der Dreieckspitze liegt. Solchen Einzellasten ist die Eigenlast eines zusätzlichen Mauerwerksbereiches zuzuschlagen.

228 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

(6-40)

6|7|1|6

Bei Mauerwerk wird über Öffnungen ein Entlastungsdreieck gebildet.

Abbildung 6-15: auf Stürze entfallende Lastanteile – ÖNORM B 1996-3 [151]

Belastung durch Wand und Decke

zusätzlicher Lastanteil durch Einwirkung einer Einzellast außerhalb des Lastdreiecks

Bei der Festlegung der Auflagerlänge des Sturzes und dem Ansatz der vereinfachten Modelle für die Lastabtragung ist jedenfalls zu beachten: - Die Auflagerlänge des Sturzes muss mindestens 10 cm betragen. - Die vom Hersteller des Sturzes angegebene Mindestauflagerlänge ist einzuhalten. - Die Weiterleitung der Auflagerkräfte , erfolgt über Teilflächenpressungen und ist nachzuweisen. Die über Öffnungen umgelenkten Druckspannungen bilden Spannungskonzentrationen an den Öffnungsseiten, die dort – gemeinsam mit den Auflagerkräften aus den Überlagen von der Wand aufgenommen werden müssen. Bei größeren Öffnungen kann es aus dieser Spannungskonzentration an diesen Stellen durchaus zu kritischen Lastzuständen kommen.

6|7|2

Nachweisformate nach EUROCODE 6

Die über Öffnungen umgelenkten Druckspannungen bilden Spannungskonzentrationen an den Auflagern der Stürze.

6|7|2

Die Regelungen des Eurocode 6 ermöglichen es, Mauerwerk je nach dessen Einsatzgebiet bzw. Gebäudegröße mit unterschiedlicher Genauigkeit nachzuweisen, wobei die vereinfachten Nachweise als auf der „sicheren Seite“ liegend anzusehen sind und ein detaillierter Nachweis immer möglich ist. Es sind vier Nachweisqualitäten vorgesehen:  Einhalten von konstruktiven Regeln bei einfachen Bauwerken bis zur GK2  vereinfachter Nachweis für Bauwerke mit bis zu drei Geschoßen  vereinfachte Berechnungsmethode für Bauwerke mit bis zu 20 m Gebäudehöhe  detaillierter Nachweis unabhängig von der Gebäudeart

6|7|2|1

zusätzlicher Lastanteil durch Einwirkung einer Einzellast innerhalb des Lastdreiecks

Konstruktive Regeln – ÖNORM B 1996-3

Mauerwerk kann je nach dessen Einsatzgebiet und Gebäudegröße mit unterschiedlicher Genauigkeit nachgewiesen werden.

6|7|2|1

Bereits in den nationalen Normen vor der Einführung des EC6 gab es die Möglichkeit, Mauerwerk ohne aufwändige Bemessung zu errichten. In der ÖNORM B 3350:2003 gab es die Bestimmung: „Einfamilienhäuser oder gleichartige Objekte ohne wesentliche statische Anforderungen bedürfen, soweit sie nach allgemein anerkannten Regeln entworfen und errichtet werden, keiner weiterer Nachweise.“ Diese Bestimmung brachte vor allem in Verbindung

Bemessung in vertikaler Richtung | 229

300-6-20180815

mit moderner Architektur immer wieder Diskussionen auf, was als „anerkannte Regeln“ für den Mauerwerksbau zu werten ist. Dazu enthält die ÖNORM B 1996-3 [151] eindeutige Aussagen zur konstruktiven Ausbildung dieser Bauwerke. Für einfache Bauwerke der Gebäudeklasse GK1 bzw. GK2 gemäß ÖNORM B 3806 [175] bzw. (mit einigen Einschränkungen) den Begriffsbestimmungen der OIBRegeln entsprechend sowie der Schadensfolgeklasse CC1 bzw. CC2 gemäß ÖNORM B 1990-1 [140] gilt durch die Befolgung der nachfolgenden Anwendungsbestimmungen und Anforderungen bzw. Einhaltung der konstruktiven Grundregeln die vertikale Standsicherheit ohne rechnerische Nachweise als nachgewiesen. - Hochbauten mit maximal zwei Geschoßen über dem verglichenen Geländeniveau (Geschoße sind Erdgeschoß, Obergeschoß bzw. ausgebautes Dachgeschoß), - lichte Deckenstützweiten auf den Rohbau bezogen höchstens 6,0 m, - Nutzlasten der Geschoßdecken höchstens 3,0 kN/m², - lichte Raumhöhen auf den Rohbau bezogen höchstens 3,0 m, - maximaler Abstand aussteifender Querwände 8,0 m, - es gelten die konstruktionsbedingten Vorgaben (nach 6|5), sofern keine darüber hinausgehenden Regelungen vorgeschrieben werden, 2,5 N/mm² - Mauersteine müssen eine Steindruckfestigkeit aufweisen, - Mindest-Querschnittsfläche von gemauerten Pfeilern von 0,08 m², - maximale lichte Öffnungslänge bzw. Summe der Öffnungen in tragenden Wänden 4,0 m pro Raumseite, - bei gemauerten Kellerwänden darf der rechnerische Nachweis entfallen, wenn die Wanddicke 30 cm und die Anschütthöhe nicht größer als 2,0 m sind.

6|7|2|2

Vereinfachter Nachweis – ÖNORM EN 1996-3 Diese vereinfachte Berechnungsmethode nach ÖNORM EN 1996-3 [227] darf bei Gebäuden angewendet werden, wenn die folgenden Bedingungen eingehalten sind: - das Gebäude hat nicht mehr als drei Geschoße über Gelände, - die Wände sind rechtwinklig zur Wandebene durch die Decken und das Dach in horizontaler Richtung gehalten, und zwar entweder durch die Decken und das Dach selbst oder durch geeignete Konstruktionen, z. B. Ringbalken mit ausreichender Steifigkeit, - die Auflagertiefe der Decken und des Daches auf der Wand beträgt mindestens 23 der Wanddicke, jedoch nicht weniger als 85 mm, - die lichte Geschoßhöhe ist nicht größer als 3,0 m, - die kleinste Gebäudeabmessung im Grundriss beträgt mindestens 13 der Gebäudehöhe, - die charakteristischen Werte der veränderlichen Einwirkungen auf den Decken und dem Dach sind nicht größer als 5,0 kN/m², - die größte lichte Spannweite der Decken beträgt 6,0 m,

230 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

Für einfache Bauwerke der Gebäudeklassen GK1 bzw. GK2 kann durch Einhaltung konstruktiver Grundregeln die vertikale Standsicherheit als nachgewiesen angesehen werden.

6|7|2|2

Im vereinfachten Nachweis kann der vertikale Bemessungswiderstand mit einfachen Ansätzen ermittelt werden.

- die größte lichte Spannweite des Daches beträgt 6,0 m, ausgenommen Leichtgewicht-Dachkonstruktionen, bei denen die Spannweite 12,0 m nicht überschreiten darf, - es gelten die konstruktionsbedingten Vorgaben (nach 6|5), sofern keine darüber hinausgehenden Regelungen vorgeschrieben werden, - das Verhältnis / ist nicht größer als 21. errechnet sich dann unter Der vertikale Bemessungswiderstand einer Wand vereinfachten Ansätzen für die Schlankheitsabminderungen nach Formel (6-41) und ist mit den Bemessungseinwirkungen zu vergleichen. ∙ ∙ ∙ 1000 0,5

für

0,36

für

18 18

(6-41)

21

Abminderungsfaktor Schlankheit Knicklänge der Wand effektive Wanddicke belastete Bruttoquerschnittsfläche der Wand

6|7|2|3

— m m m²

Vereinfachte Berechnungsmethode – ÖNORM EN 1996-3

6|7|2|3

Für die Anwendung der vereinfachten Methode des Nachweises der Grenzzustände müssen die folgenden Bedingungen eingehalten sein: = 20 m nicht - Die Gebäudehöhe über der Geländeoberfläche darf überschreiten, bei Gebäuden mit geneigten Dächern ist die Gebäudehöhe als mittlere Höhe zu bestimmen. Abbildung 6-16: Bestimmung der mittleren Gebäudehöhe – ÖNORM EN 1996-3 [227]

Die vereinfachte Berechnungsmethode erfordert neben der Einhaltung konstruktiver Randbedingungen mindestens einen Bemessungsnachweis pro Wand.

- Die Stützweite der auf den Wänden aufliegenden Decken darf 7,0 m nicht überschreiten. - Die Stützweite der auf den Wänden aufliegenden Dächer darf 7,0 m, im Falle von leichtgewichtigen Fachwerkdächern 14,0 m nicht überschreiten. - Wenn die Gesamthöhe des Gebäudes ≤7,0 m ist, darf die lichte Geschoßhöhe des Erdgeschoßes 3,2 m nicht überschreiten. - Wenn die Gesamthöhe des Gebäudes größer als 7,0 m ist, darf die lichte Geschoßhöhe des Erdgeschoßes bis 4,0 m betragen. - Die charakteristischen Werte der veränderlichen Einwirkungen auf den Decken und dem Dach dürfen 5,0 kN/m² nicht überschreiten.

Bemessung in vertikaler Richtung | 231

300-6-20180815

- Die Wände sind rechtwinklig zur Wandebene durch die Decken und das Dach in horizontaler Richtung gehalten, und zwar entweder durch die Decken und das Dach selbst oder durch geeignete Konstruktionen, z. B. Ringbalken mit ausreichender Steifigkeit. - Die Wände der verschiedenen Geschoße stehen übereinander. - Die Auflagertiefe der Decken und des Daches auf der Wand muss mindestens 40 % der Wanddicke, jedoch nicht weniger als 75 mm betragen. - Die Dicke der Wand und die Druckfestigkeit des Mauerwerks sind in allen Geschoßebenen nachzuweisen, wenn diese Parameter nicht in allen Geschoßen gleich sind. - Bei Wänden, die als Endauflager für Decken wirken, darf die vereinfachte Berechnungsmethode nur angewendet werden, wenn die Stützweite der Decke nicht größer ist als: 4,50

10 ∙

7,00 m

(6-42)

tatsächliche Dicke der Wand

m

Anmerkung: Die Bestimmungen der ÖNORM EN 1996-3 [227] beinhalten noch ergänzende Bestimmungen, die von der Mauerwerksdruckfestigkeit, der Art der Mauersteine und der Bemessungseinwirkung abhängig sind, jedoch im Zusammenhang mit den Bemessungsformeln widersprüchliche Forderungen ergeben. - Wände, die als Endauflager für Decken oder Dächer wirken und durch Windkraft beansprucht werden, dürfen nur bemessen werden, wenn eine Mindestdicke der Wand nach Formel (6-43) gewährleistet wird: ∙

,

∙

∙

∙

mit

∙ ∙

∙

∙ 1000

⇒ ,

Mindestwanddicke = 0,17 m tatsächliche Dicke der Wand lichte Geschoßhöhe Breite, über die die vertikale Belastung wirkt Bemessungswert der Windkraft je Flächeneinheit Bemessungswert der kleinsten vertikalen Belastung am Wandkopf Konstanten in Anhängigkeit von 

Tabelle 6-43: Konstanten 0,05 0,10 0,20 0,30 0,50 Lineare Interpolation ist zulässig

und

m m m m kN/m² kN —

– ÖNORM EN 1996-3 [227] 0,12 0,12 0,14 0,15 0,23

0,017 0,019 0,022 0,025 0,031

An jeder nachzuweisenden Wand gibt es zwei Orte, die maximale Beanspruchungen aufweisen können – die Wandmitte mit den Einflüssen aus der Schlankheit und der Wandfuß mit den eingeprägten Momenten aus der Deckenauflagerung. Deswegen ist der ungünstigste Fall durch die Heranziehung des kleinsten Faktors für den Nachweis zu wählen. Der Bemessungswert des ergibt sich aus: vertikalen Tragwiderstands

232 | Mauerwerksbemessung

300-6-20180815

(6-43)

∙

∙

∙ 1000

(6-44)

Abminderungsbeiwert Schlankheit und Ausmitte belastete Bruttoquerschnittsfläche der Wand

— m²

Der Abminderungsbeiwert zur Berücksichtigung des Knickens, der ungewollten Ausmitte, der Lastausmitte und des Kriecheinflusses ist in Abhängigkeit von der Belastungsart und der Lage der Wand der kleinste Wert von , und , wobei die Schlankheit der Wand maximal 27 erreichen darf. oder MIN 0,85

,

oder MIN

,

0,0011 ∙

mit

27 (6-45)

1,30

8

0,40

effektive Wanddicke wirksame Deckenspannweite Knicklänge der Wand bei einseitig durch Decken belasteten Wänden bei einseitig durch Decken belasteten Wänden im obersten Geschoß

6|7|2|4

m m m — —

Nachweis unbewehrter Mauerwerkswände unter vorwiegend vertikaler Belastung – ÖNORM EN 1996-1-1 Der Bemessungswert des vertikalen Tragwiderstands ∙

∙

6|7|2|4

ergibt sich aus:

∙ 1000

(6-46)

Abminderungsfaktor am Kopf oder Fuß der Wand, in Wandmitte Berücksichtigung der Schlankheit und Lastausmitte belastete Bruttoquerschnittsfläche der Wand

— m²

Die Größe des Abminderungsfaktors zur Berücksichtigung der Schlankheit und Ausmitte darf auf der Grundlage eines rechteckigen Spannungsblockes ermittelt werden. Für den Wandkopf und Wandfuß ergibt sich aus Formel (647) und für die Wandmitte aus Formel (6-48). Die ungewollte Ausmitte, /450 ist über die ganze Höhe der Wand anzusetzen und kann mit angenommen werden. 1

Der detaillierte Nachweis ist für den Wandkopf, die Wandmitte und den Wandfuß zu führen.

2 (6-47)

0,05 ∙

450

Abminderungsfaktor i am Kopf oder Fuß der Wand Lastexzentrizität am Kopf bzw. Fuß der Wand Bemessungswert des Biegemomentes, resultierend aus der Exzentrizität der Deckenauflagerkraft am Kopf bzw. Fuß der Wand Bemessungswert der am Kopf bzw. Fuß der Wand wirkenden Vertikalkraft Ausmitte am Kopf oder Fuß der Wand infolge horizontalen Lasten (z. B. Wind), sofern vorhanden ungewollte Ausmitte mit einem Vorzeichen, mit dem der absolute Wert für ei erhöht wird

— m kNm kN m m

Bemessung in vertikaler Richtung | 233

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Für Wände mit Schlankheiten von 15 oder geringer darf die Ausmitte infolge Kriechens , gleich null gesetzt und sofern das Einspannmoment in den Knoten keine Exzentrizität größer 0,25t hervorruft, kann die effektive Knicklänge für die Wand auf 75 % reduziert werden. in Wandmitte kann nach ÖNORM EN 1996-1-1 Der Abminderungsfaktor [224] für unbewehrtes Mauerwerk vereinfachend auch nach Abbildung 6-17 ermittelt werden. Abbildung 6-17:

1

in Abhängigkeit von Schlankheit und Elastizitätsmodul bei verschiedenen Ausmitten – ÖNORM EN 1996-1-1

2

∙

0,05 ∙

∙ 0,73

(6-48)

∙

0,002 ∙

0,063 1,17 ∙

Abminderungsfaktor i in Wandmitte Ausmitte der Last in halber Wandhöhe Ausmitte der Last in halber Wandhöhe infolge Lasten Ausmitte der Last in halber Wandhöhe infolge Kriechens Ausmitte der Last in halber Wandhöhe infolge horizontaler Kräfte der Bemessungswert des größten Momentes in halber Wandhöhe, resultierend aus den Momenten am Kopf und Fuß der Wand, einschließlich der Biegemomente aus allen anderen ausmittig angreifenden Lasten Bemessungswert der Vertikallast in halber Wandhöhe einschließlich aller anderen ausmittigen Lasten Knicklänge der Wand effektive Wanddicke Endkriechwert

234 | Mauerwerksbemessung

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— m m m m kNm

kN m m —

6|7|2|5

Berechnungsbeispiele bei vertikaler Beanspruchung

6|7|2|5

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Möglichkeiten der Nachweisverfahren, abhängig von der Gebäudeart und der Bemessungsaufgabe, darstellen und auch den jeweiligen Rechenaufwand verdeutlichen. Ein detailliertes Nachweisverfahren bei Bauwerken, die nur wenige Geschoße aufweisen und nach tradierten Regeln gebaut sind, ergibt oft Ausnutzungen der Materialien von weniger als 30 % und einen damit verbundenen unnötigen Rechenaufwand. konstruktive Regeln nach ÖNORM B 1996-3 Auch wenn für dieses Nachweisverfahren keine expliziten rechnerischen Nachweise erforderlich sind, müssen vor der Nachweisführung die Materialeigenschaften, die Bauweise und die Nutzung festgelegt sein. Der Nachweis der Einhaltung der konstruktiven Regeln wäre für den in Beispiel 6-01 angeführten Grundriss ohne die aussteifende Trennwand TW1 mit einer Wandstärke 12 cm nicht möglich, da der geforderte maximale Abstand aussteifender Querwände von 8,0 m dann nicht gegeben ist. Beispiel 6-01: vertikaler Bemessungsnachweis nach konstruktiven Regeln – ÖNORM B 1996-3 Einfamilienhaus mit Erdgeschoß und einem Obergeschoß, Dachgeschoß nicht ausgebaut Materialien: Außenwand AW: HLZ38, = 38 cm, =12,0 N/mm², = 10 N/mm² (Dünnbettmörtel) Innenwand IW: HLZ25, = 25 cm, =16,0 N/mm², = 10 N/mm² (Dünnbettmörtel) Trennwand TW1: HLZ12, = 12 cm, =12,5 N/mm², = 5 N/mm² Trennwand TW2: HLZ10, = 10 cm, =12,5 N/mm², = 5 N/mm² ergänzende Angaben: lichte Raumhöhe 2,80 m Höhe Fußbodenaufbau 0,15 m Rohbauliche = 2,80 + 0,15 = 2,95 m Stahlbetondecken Nutzlasten EG + OG: 2,00 kN/m², DG: 1,50 kN/m²

konstruktive Kriterien: erfüllt da: Hochbauten mit maximal zwei Geschoßen über dem verglichenen Geländeniveau Erdgeschoß und Obergeschoß ohne ausgebautem (Geschoße sind Erdgeschoß, Obergeschoß bzw. ausgebautes Dachgeschoß) Dachgeschoß = 2 Geschoße lichte Deckenstützweiten auf den Rohbau bezogen höchstens 6,0 m lichte Deckenstützweite = 5,52 m 6,0 m Nutzlasten der Geschoßdecken höchstens 3,0 kN/m² Wohnnutzung mit = 2,0 kN/m² 3,0 kN/m² lichte Raumhöhen auf den Rohbau bezogen höchstens 3,0 m lichte Rohbauhöhe = 2,95 m 3,00 m maximaler Abstand aussteifender Querwände 8,0 m durch aussteifende Trennwand TW1 ist der maximale Abstand aussteifender Querwände = 5,00 m 8,00 m es gelten die konstruktionsbedingten Vorgaben (nach 6|5) Mindestwanddicken: tragend 25 cm 17 cm aussteifend 12 cm 12 cm Rostausbildung, Überbindemaße und Schlitze bei der Ausführung beachten Mauersteine müssen eine Steindruckfestigkeit 2,5 N/mm² aufweisen Steindruckfestigkeiten: AW: = 12,0 N/mm² IW: = 16,0 N/mm² Mindest-Querschnittsfläche von gemauerten Pfeilern 0,08 m² Querschnittsfläche kleinster Pfeiler zu Terrasse = 0,38  0,50 = 0,19 m² 0,08 m² maximale lichte Öffnungslänge bzw. Summe der Öffnungen in tragenden maximale lichte Öffnungslänge in Außenwand zu Wänden 4,0 m pro Raumseite Terrasse = 1,00 + 2,00 = 3,00 m 4,00 m

vereinfachter Nachweis nach ÖNORM EN 1996-3 Im Gegensatz zum alleinigen Einhalten konstruktiver Kriterien ist beim vereinfachten Nachweis eine Lastaufstellung = Bemessungseinwirkung und

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ein vereinfachter Bemessungswiderstand für die einzelnen Wände zu ermitteln. Damit der Ansatz eines vereinfachten Bemessungswiderstandes möglich ist, sind jedoch noch konstruktive Kriterien zu beachten. In Beispiel 6-02 wird das gleiche Objekt wie in Beispiel 6-01 betrachtet, jedoch sind alle Trennwände als nichttragende Wände ausgeführt, wodurch die reinen konstruktiven Kriterien nicht mehr anwendbar sind. Beispiel 6-02: vereinfachter vertikaler Bemessungsnachweis – ÖNORM EN 1996-3 Einfamilienhaus mit Erdgeschoß und einem Obergeschoß, Dachgeschoß nicht ausgebaut Materialien: Außenwand AW: HLZ38 (Gruppe 2), = 38 cm, =12,0 N/mm², Innenwand IW: HLZ25 (Gruppe 2), = 25 cm, =16,0 N/mm², Trennwand TW: HLZ10 (Gruppe 2), = 10 cm, =12,5 N/mm², ergänzende Angaben: lichte Raumhöhe 2,80 m Höhe Fußbodenaufbau 0,15 m Rohbauliche = 2,80 + 0,15 = 2,95 m Stahlbetondecken + massiver Fußbodenaufbau Nutzlasten EG + OG: 2,00 kN/m², DG: 1,50 kN/m² Schnee 2,00 kN/m²

konstruktive Kriterien: Hochbauten mit maximal drei Geschoßen über dem verglichenen Geländeniveau (Geschoße sind Erdgeschoß, Obergeschoß bzw. ausgebautes Dachgeschoß) lichte Deckenstützweiten auf den Rohbau bezogen höchstens 6,0 m Die charakteristischen Werte der veränderlichen Einwirkungen auf den Decken und dem Dach sind nicht größer als 5,0 kN/m². lichte Raumhöhen auf den Rohbau bezogen höchstens 3,0 m Es gelten die konstruktionsbedingten Vorgaben (nach 6|5). Das Verhältnis ⁄ ist nicht größer als 21. Mindest-Querschnittsfläche von gemauerten Pfeilern 0,04 m² (nach 6|5)

= 10 N/mm² (Dünnbettmörtel) = 10 N/mm² (Dünnbettmörtel) = 5 N/mm²

erfüllt da: Erdgeschoß und Obergeschoß ohne ausgebautem Dachgeschoß = 2 Geschoße lichte Deckenstützweite = 5,52 m 6,0 m Wohnnutzung mit = 2,0 kN/m² 5,0 kN/m² lichte Rohbauhöhe = 2,95 m 3,00 m Mindestwanddicke: tragend 25 cm 17 cm AW: ⁄ = 7,8 21 IW: ⁄ = 11,8 21 Querschnittsfläche kleinster Pfeiler zu Terrasse = 0,38  0,50 = 0,19 m² 0,04 m²

Gebäudehöhe 2  (2,80 + 0,35) + 0,50 = 6,80 m Gebäudeabmessungen 9,86  10,26 m 6,80/3 = 2,27 9,86 m Innenwand IW: = 4,9 N/mm² = = 25 cm = 250 mm =  = 0,75  295 = 221 cm mit = 0,75 ⁄ = 221/25 = 8,8 18 = 0,50 = 2,00 = 0,50  4,9  250/2,00 = 306 kN/m OG: = 95 kN/m 306 NACHWEIS ERFÜLLT EG: = 175 kN/m 306 NACHWEIS ERFÜLLT

Die kleinste Gebäudeabmessung im Grundriss beträgt mindestens 1/3 der Gebäudehöhe. Außenwand AW: = 4,0 N/mm² = = 38 cm = 380 mm =  = 1,00  295 = 295 cm mit = 1,00 ⁄ = 295/38 = 7,8 18 = 0,50 = 2,00 = 0,50  4,0  380/2,00 = 380 kN/m OG: = 65 kN/m 380 NACHWEIS ERFÜLLT EG: = 120 kN/m 380 NACHWEIS ERFÜLLT

vereinfachte vertikale Berechnungsmethode nach ÖNORM EN 1996-3 Neben der Einhaltung der konstruktiven Kriterien für die Anwendbarkeit des Nachweisverfahrens ist in allen Geschoßen und für die unterschiedlichen Materialien der Vergleich der Bemessungseinwirkungen mit den Bemessungswiderständen zu führen. Die in Beispiel 6-03 geführten Nachweise zeigen, dass bei der gewählten Geometrie und den angesetzten Materialien maximal ein dreigeschoßiges Gebäude mit einer maximalen lichten Deckenspannweite von 6,50 m errichtbar ist.

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Beispiel 6-03: vereinfachte vertikale Berechnungsmethode – ÖNORM EN 1996-3 Mehrfamilienhaus mit Erdgeschoß und zwei Obergeschoßen, Dachgeschoß nicht ausgebaut Materialien: Außenwand AW: HLZ25 (Gruppe 2), = 25 cm, =16,0 N/mm², = 10 N/mm² (Dünnbettmörtel) Innenwand IW: HLZ20 (Gruppe 2), = 20 cm, =20,0 N/mm², = 10 N/mm² (Dünnbettmörtel) ergänzende Angaben: lichte Raumhöhe 2,60 m Höhe Fußbodenaufbau 0,17 m Rohbauliche = 2,60 + 0,17 = 2,77 m Stahlbetondecken + massiver Fußbodenaufbau Nutzlasten EG + OGs: 2,00 kN/m², Schnee: 2,00 kN/m²

konstruktive Kriterien: erfüllt da: Die Gebäudehöhe über der Geländeoberfläche darf = 20 m nicht mittlere Gebäudehöhe: überschreiten, bei Gebäuden mit geneigten Dächern ist die Gebäudehöhe als = 0,17 + (2,60 + 0,37)  2 + 2,60 + 0,55 + 1,00 = 10,26 mittlere Höhe zu bestimmen.