biegetragfähigkeit von mauerwerk mit den eigenschaften ... · daraus erwuchs nunmehr das problem,...

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http://www.digibib.tu-bs.de/?docid=00054977

o.Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Karl Kordina Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz

Technische Universität Braunschweig

BIEGETRAGFÄHIGKEIT VON MAUERWERK MIT DEN EIGENSCHAFTEN ALTER BAUSUBSTANZ UNTER

DRUCKBEANSPRUCHUNG

Abschlußbericht

vorgelegt von

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Karl Kordina Dipl.-Ing. Erhard Gunkler

Juni 1988

Das Forschungsvorhaben wurde gefördert - 1986: vom Bundesamt für Zivilschutz, Aktenzeichen ZS8-122-42 - 1987: vom Bundesminister für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau

Aktenzeichen B I 7 810787-6



I

Inhaltsverzeichnis

1.0 Einleitung und Aufgabenstellung

2.0 Oie Eigenschaften alter Bausubstanz

2.1 2.2

Allgemeines Untersuchung von aus alten Gebäuden entnommenen MauerwerkskQrpern, Mauersteinen und Mörtelproben

3.0 Versuchsprogramm und Beschreibung der Prüfeinrichtung

3.1

3.1.1

3 .1. 2

3.1.3

3.2

3.3

3.4

3.4.1

3.4.2

3.4.3

Untersuchungen an Wänden und Wandstreifen (Hauptversuche HV) Abmessungen der Prüfwände Belastung der Prüfwände Versuchsprogramm

Ergänzende Untersuchungen an Norm-Prüfkörpern zur Bestimmung der Materialkennwerte (Nebenversuche NV)

Ergänzende Untersuchungen an aus Bohrkernen hergestellten Quadern (Kleinprüfkörper KV)

Beschreibung der Prüfeinrichtung für die Untersuchung raumhoher Mauerwerkswände Allgemeines Untersuchung der einachsigen Biegetragfähigkeit Untersuchung der zweiachsigen Biegetragfähigkeit

4.0 Versuchsdurchführung und Prüfergebnisse

4.1

4.2

4.3

Untersuchungen an geschoßhohen Wandprüfkörpern (Hauptversuche HV)

Ergänzende Untersuchungen: Ermittlung von E-Modul und Druckfestigkeit des Mauerwerks

Ermittlung der Druckfestigkeit an Kleinversuchskörpern sowie eines Umrechnungsfaktors zu den Ergebnissen von Druckfestigkeitsprüfungen an Norm-Prüfkörpern

Blatt

1

2

2

6

6

6

7

9

11

12 12

13

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15

18

22



II

5.0 Rechnerische Oberprüfung der Versuchsergebnisse an raumhohen Wänden

5.1

5.2 5.2.1 5.2.2

5.2.3

5.3

5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.3.1 5.3.3.2 5.3.4

Statische Systeme und Lastverteilung der Horizontalbeanspruchung

Ermittlung der Schnittgrößen Tragmodell Zusammenstellung der Schnittgrößen von einachsig lastabtagend~n Versuchswänden Interaktion zwischen Biegemoment und Normalkraft

Rechnerische Oberprüfung der gemessenen Durchbiegungen Allgemeines Erläuterung des verwendeten Rechenverfahrens Materialkennwerte und Einspannverhältnisse Materialgesetze Einspanngrade der Mauerwerkswände 11/3 und 11/6 Wiedergabe und Kommentierung der rechnerisch ermittelten Durchbiegungen

6.0 Rechnerische Vorherbestimmung der Tragfähigkeit von einachsig lastabtragenden Mauerwerkswänden

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

Allgemeines

Nachweis nach DIN 1053 Teil 2

Nachweis unter Verwendung eines zutreffenden Wertes der Mittendurchbiegung

Nachweis mit Hilfe eines praxisüblichen EDV-Stützenprogrammes

Ermittlung eines Traglastdiagramms

Vorschläge zur Formulierung eines Sicherheitskonzeptes und Einfluß der Bewehrung

26

28

28

35

37

39

39 40

41

41

43

44

47

48

51

52

53

55



III

7.0 Tragfähigkeit von kreuzweise lastabtragenden Mauerwerkswänden

7.1

7.2

7.3

7.4

Allgemeines

Grundlagen

Rechnerische Oberprüfung der Versuchsergebnisse

Rechnerische Vorhersage der Tragfähigkeit

8.0 Zusammenfassung

Literaturverzeichnis

Anhang 9 Tabellen (ab Tabelle 15)

79 Bilder (ab Bild 18)

Blatt

59

59

63

64

68

71



IV

OBERSICHT DEB IABELLEN UNQ ~ILOER DES TEXTTEILS QES ABSCHLUSSBERICHTES

Iibgllg; Blatt

01 Ergebnisse von Druckfestigkeitsprüfungen nach DIN 18 554 Teil 1 an altem Mauerwerk aus Braunschweig-Broitzem und nachträglich herge-stellten Norm-Prüfkörpern 3

02 Druckfestigkeit aus alter.Bausubstanz entnommener Mauerziegel 4

03 Chemische Analyse nachträglich hergestellten "alten" Mauermörtels 5

04 Raumgewicht, Biegezugfestigkeit und Druckfestig-keit der Versuchsserien I bis 111 6

05 Angaben zu den verwendeten Steinsorten 8

06 Mischungsverhältnisse der verwendeten Mauermörtel 8 07 Mauerwerkswände der Hauptversuche 10 08 Wesentliche Versuchswerte der Hauptversuche 17 09 Ergebnisse von zentrisch belasteten Norm-

Prüfkörpern 20 10 Ergebnisse exzentrisch belasteter Norm-Prüfkörper 21 11 Umrechnungsfaktoren für Druckfestigkeitswerte

von Mauerwerk 24 12 Aufnehmbare Schnittgrößen der Mauerwerkswände

der Versuchsserien I und II 35 13 Traglastberechnungen nach DIN 1053 Teil 2,

Abschnitte 6.7 und 7.2 50 14 Traglasten der kreuzweise biegebeanspruchten

Mauerwerkswände 111/1 und 111/2 63



Bild:

01

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17

V

Kleinprüfkörper

Ermittlung von Druckzonenkennwerten

Statische Ersatzsysteme und Zuordnung der einachsig beanspruchten Versuchswände

Statisches System kreuzweise biegebeanspruchter Hauerwerkswände

Belastung und qualitativer Verlauf am statisch bestimmten unverformten System

Belastung und qualitativer Schnittgrößenverlauf am unverformten Tragsystem mit Kopf- und Fußeinspannungen

Vereinfachtes Tragmodell bei gelenkiger Lagerung

Äußere Schnittgrößen und innere Kräfte einer durch Biegung und Normalkraft beanspruchten Hauerwerkswand

Traglastmoment H0 ull infolge äußerer Belastung am unverformten ~ystem

Berücksichtigung des Putzes am unverformten System

Interaktionsdiagramme

Gemessene und rechnerisch ermittelte Durchbiegungen sowie Biegemomente der Versuchswand 11/3

Druckspannungsverläufe exzentrisch beanspruchter Hauerwerksquerschnitte

Traglastdiagramme

Berücksichtigung von Sicherheitskonzepten in einem Traglastdiagramm

Bruchlinien und Traglastformel nach der Bruchlinientheorie

Traglastkurven von kreuzweise biegebeanspruchten Wänden

Blatt

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15

26

27

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30

31

33

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56

62

66



1

1.0 Einleitung und Aufgabenstellung

Im Rahmen eines vom Bundesamt für Zivilschutz geförderten Forschungsvorhabens wurde in dem Zeitraum von 1983 bis 1986 die Standsicherheit von Wänden in alter Bausubstanz unter statischer Horizontalbelastung des Mauerwerks untersucht /1/.

Bei den in situ durchgeführten Untersuchungen wurden in alten gemauerten Kellerwänden durch Schlitzen Wandpfeiler herausgetrennt und deren Tragfähigkeit bei horizontaler Druckbeanspruchung bestimmt. Auf diesem Wege wurden erste wertvolle Ergebnisse zur Biegetragfähigkeit des Mauerwerks in Abhängigkeit von der vertikalen Auflast gewonnen, jedoch zeigten sich bald die Grenzen eines derartigen Verfahrens: Mit zunehmender Durchbiegung der Wandpfeiler wächst die Größe der vertikalen Auflast, was deren Erfassung erheblich erschwert. Davon abgesehen erwies sich die Beschaffung geeigneter Untersuchungsobjekte als schwierig.

Im Hinblick auf eine Verallgemeinerung gewonnener Erkenntnisse ist es aber wichtig, die Tragfähigkeit der Mauerwerkswände bei horizontaler Belastung in Abhängigkeit von Auflast und Randbedingungen getrennt zu studieren. Deshalb erfolgte die Fortsetzung der Untersuchungen in einem Wandprüfstand des Instituts, der durch umfangreiche Umbauten an die Aufgabenstellung des Forschungsvorhabens angepaßt werden mußte.

Daraus erwuchs nunmehr das Problem, Mauerwerk mit den Eigenschaften alter Bausubstanz neu zu erstellen, d.h. die Eigenschaften "alter Bausubstanz" zunächst quantitativ zu erfassen und dann Mauerwerk so herzustellen, daß es vergleichbare Eigenschaften hinsichtlich seiner baustoffspezifischen Kennwerte aufweist. Hierbei ist selbstverständlich nicht das Alter der Bausubstanz für die Tragfähigkeit entscheidend, sondern die Festigkeit des Mörtels {vorrangig!) und die der Ziegel oder anderen Steinmaterials zum Zeitpunkt der Beanspruchung.



2

z.o Oie Eigenschaften alter Bausubstanz

Z.1 Allgemeines

Im Zusammenhang mit der Eignung gemauerter Kellerwände als horizontaler Raumabschluß von Schutzräumen gegenüber horizontalem Lastangriff (Druck) werden solche baulichen Gegebenheiten in Abhängigkeit von Erhaltungsaufwand, Raumaufteilung und Abmessungen der Außenwände verstanden, die in bis zu etwa 100 Jahre alten Gebäuden nach angemessener und wirtschaftlich sinnvoller Ertüchtigung einen hohen Schutz, möglichst Grundschutz, gewährleisten können. Die wesentlichen mechanischen Kennwerte zur Beschreibung der Biegetragfähigkeit sind Druckfestigkeit des Mauerwerks und der Mauersteine sowie die von Bindemittelart und -gehalt abhängige Druckfestigkeit des Mauermörtels.

2.2 Untersuchung von aus alten Gebäuden entnommenen Mauerwerksköroern, Mauersteinen und Mörtelproben

Im ersten Untersuchungsabschnitt wurden aus den Wänden eines alten Kasernengebäudes in Braunschweig-Broitzem aus Vollziegeln bestehende Mauerwerkskörper mit einer Dicke von 12,5 cm entnommen und anschließend einer zentrischen Druckprüfung unterzogen /1/. Oie Abmessungen der Probekörper und die Durchführung der Prüfung entsprachen DIN 18 554 "Ermittlung der Druckfestigkeit und des E-Moduls von Mauerwerk", Teil 1, wobei die Lastaufbringung kraftgesteuert bzw. weggesteuert erfolgte. Oie Prüfergebnisse sind Tabelle 01 zu entnehmen. Zum Vergleich sind die entsprechenden Ergebnisse für einige aus "altem" Material neu hergestellte NormPrüfkörper mit angegeben; ein signifikanter Unterschied läßt sich nicht feststellen.



Ii N ... 0 1-...

:::. '; ... "' .. cn 1-.. .s: .s: ~ -;;, , .. 1-... .c u :!

3

Versuchs- Material Wanddicke Sch 1a nkhe i t weg- kraft- Druck- E-Modul Stauchung im kl:lrper h/d gesteuert gesteuert festigkeit 6

5 Scheitelpunkt <s

[cm] [HN/m' 1 [~/m']

Probekörper 1 Hz 12,5 3,08 X 12,10 8962,6

Probekörper 2 Mz 12,5 3,09 )( 7,80 5177,3

Probekörper 3 Mz 12,5 3,08 X 8,77 5846,7

Nl/1.1 ::: 25 3,06 X 7,40 5466,7

NI/2.1 ~ 25 3,06 X 10,03 8000,0

Nl/2.2 12 25 3,06 X 9,26 8819,0 ~

NI/4.1 ~ 12,5 2,82 14,62 8050,0 - ' X

I

Nl/4.2 ~ 12,5 2,74 X 16,01 10890,0

NI/5.1 ~ 12,5 2,80 X 10,51 8750,0

Tabelle 01: Ergebnisse von Druckfestigkeitsprüfungen nach DIN 18 554 Teil 1 an alten altem Mauerwerk aus Braunschweig-Broitzem und nachträglich hergestellten Versuchskörpern

Zusätzlich wurden Mörtelproben und Mauersteine entnommen: Die Mörtelproben wurden auf Bindemittelart und -gehalt chemisch untersucht und die Steindruckfestigkeit nach DIN 105 ermittelt. Zur Abrundung des Gesamtbildes über die Eigenschaften alter Bausubstanz wurden weitere Mörtelproben und Mauersteine aus Vollziegeln auch aus anderen Abbruchgebäuden in Braunschweig analysiert, im folgenden mit den Ortsnamen lehre und Kneitlingen gekennzeichnet.

Die Tabellen 15 bis 17 fassen die Untersuchungsergebnisse der Mörtelanalysen zusammen. Dabei fällt auf, daß die Mörtelproben einen geringen Bindemittelanteil aufweisen. Dies wird als die wesentliche Eigenschaft alter Bausubstanz betrachtet. Dabei soll nicht unterstellt werden, der Bindemittelgehalt sei von Anfang an so niedrig gewesen, sondern er dürfte eher im Laufe der Zeit durch Feuchteeinwirkung aus dem Mörtel herausgelöst worden sein.

Auf Grund der chemischen Analyse sind die Bindemittel der Mörtelproben als Kalkhydrat bis hin zu hochhydraulischen Kalken anzusprechen. Eine quantitative Aussage über die Größe der Druckfestigkeit des Mauermörtels im Hinblick auf die Bestimmung der Druckfestigkeit von Mauerwerk läßt sich durch eine chemische Untersuchung nicht erreichen. Allerdings ist

['};.]

- 2,39

- 2,38

- 2,31

- 2,40

- 1,25

- 1,50

- 2,03

- 1,96

- 1 ,31



4

wegen der vorliegenden Mischungsverhältnisse nach Raumteilen zwischen . Bindemittel und Zuschlagstoff bis hin zu 1:5,4 davon auszugehen, daß d1e untersuchten Mörtel nach DIN 1053 Teil 1, Abschnitt 4.2 und Tabelle 6 hinsichtlich ihrer Druckfestigkeit in die Mörtelgruppe I einzuordnen sind.

Die Druckfestigkeitsprüfungen der Mauerziegel nach DIN 105 haben unterschiedliche Ergebnisse erbracht. Aus Tabelle 02 sind Mittelwerte der Ziegeldruckfestigkeiten von 20,40 bis 3l,27 Njmm2 bei einer Streubreite bis zu 36 ' zu entnehmen.

Bezeichnung •) Abmessungen Anzahl der Mittelwert der Druckfestigkeit ls/bs/hs geprüften Rohdichte Mittelwert Standard- Variations-Mauerziegel abweichung koeffizient

[cm] [kg/dm>J [MN/m2 l [l'ti/m2 J [/]

Bro1tze~~~ 1 25,7/12,7/6,6 6 1,73 32,27 11,73 0,363

Broitzltll 2 25,6/12,5/6,5 18 1,72 31 ,63 6,29 0,199

Lehrt 1 25,1/12,2/6,6 6 1,51 20,40 3,73 0,189 Lehre 2 25,5/12,5/6,6 18 1,63 24,08 8,66 0,360

Kneitl ingen 25,3/12,1/6,8 18 1,77 25,73 4,65 0,181

•) Die Art der Bezeichnung gibt gleichzeitig Auskunft über den Entnahmeort

Tabelle 02: Druckfestigkeit aus alter Bausubstanz entnommener Mauerziegel

Für das Aufmauern von geschoßhohen Prüfwänden erschien es nicht sinnvoll, einen Mauermörtel mit allen in den Tabellen 15 bis 17 genannten Bestandteilen künstlich herzustellen. Grundsätzlich sollte der für die einzelnen Untersuchungen zu verwendende Mörtel einen extrem geringen Bindemittelgehalt und damit auch eine sehr geringe Druckfestigkeit aufweisen, um zu erreichen, daß der Mauermörtel für die nachträglich aufzumauernden Prüfwände bereits nach 28 Tagen die gewünschten Eigenschaften besitzt.

Oie im Rahmen dieses Forschungsvorhabens durchgeführten experimentellen Untersuchungen an Wänden wurden in drei, zeitlich getrennten Abschnitten (Versuchsserien I bis III) durchgeführt. Dementsprechend wurden die Versuchskörper vorab zu verschiedenen Zeiten hergestellt und ihre Eigenschaften in Abhängigkeit vom Alter - vor allem zum Zeitpunkt der Untersu-



5

chung der Wände - geprüft. Tabelle 03 gibt Auskunft über die chemischen Analysen der in den Versuchsserien I bis III verwendeten Mauermörtel. Die zugehörigen Mörteldruckfestigkeiten nach DIN 18 555 Teil 3 sind Ta-belle 04 zu entnehmen.

Analyse I II III

Glühverlust 1000 oc 3,37 2,38 2,35 Lösliches, Lösliches, Lösliches,

davon co2 - glühver· . glühver- - glühver-lustfrei lustfrei lustfrei

Salzsäureunlösliches 86,21 Gew. -s S2 ,19 Gew. -s 90,40 Gew. -s lösl. Kieselsäure (Si02) 1,33 .12. 76 0,66 10,95 1,15 14,65

Eisen (Fe2o3) 0,32 3,07 0,42 6,96 0,39 4,97

Aluminium (Al 2o3) 0,66 6,33 0,29 4,81 0,50 6,37

Titan (no2> I I I I I I

Calcium (CaO) 7,15 68,62 3,86 64,01 5,05 64,33

ll\gnesium (HgO) 0,50 4,80 0,65 10,78 0,40 5,10

Sulfat (S03) 0,41 3,93 0,15 2,49 0,36 4,59

Sullllll! ohne co2 99,95 99,52 100,60 100,60 100,6 100,01

MlSCHUMGSYERHÄLTMlS Verfahren: OlM 52 170, Pisters, Hummel-Charisius

nach Gewichtsteilen 1:7,0 1:16,98 1:9,7 nach Raumteilen ") 1:5,4 1:10,45 1:4,5

Bindemittel Ka 1 khydra t + Ka 1 khydra t + Ka 1 khydra t +

Portlandzement Portlandzement Portlandzement

*)Umrechnung als hydraulischer Kalk: P = 0,8 kg/dm'

Tabelle 03: Chemische Analyse nachträglich hergestellten "alten" Mauermörtels

Mörtelprismen der Versuchsserien I II III

Ausbreitmaß 16,9 - 19,9 19,0 20,2 [cml

Raumgewicht Biegezug- Druck- Raumgewicht Biegezug- Druck- Raumgewicht B iegezug-Prüfalter festigkeit festigkeit festigkeit festigkeit festigkeit

[g/dm' 1 [NI111112 I [NI111112 ] [gldm'] [NI111112 l [NI11111' I [gldm' I [NI11111 2 ]

28 Tage 1851 1,65 4,42 1699 0,14 0,22 1688 0,21

55 Tage 1858 1,48 4,58 1691 0,04 0,22 1670 0,20

150 Tage 1857 1,58 4,49 1607 0,04 0,21 1659 0,14

~!9~~~~~~~1Q9~Q9~Q! 7 Tage Feuchtkasten, anschließend Normalklima 20/65

Tabelle 04: Raumgewicht, Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit der Mörtelprismen für die drei Versuchsserien

Druck-festigkeit

[N/11111 2 I

0,43

0,37

0,25 I



6

3.0 Versuchsprogramm und Beschreibung der Prüfeinrichtung

3.1 Untersuchungen an Wänden und Wandstreifen (Hauptversuche HV)

Im folgenden wird weiterhin unterschieden zwischen den Versuchsserien I bis III. In den Serien I und II wurde der einachsige Lastabtrag untersucht; der wesentliche Unterschied zwischen I und II ist die Güte des Mauermörtels (siehe Tabelle 06). In Serie III wurde das zweiachsige (kreuzweise) Biegetragverhalten von vertikal und horizontal, senkrecht zu ihrer Ebene, belasteten Mauerwerkswänden studiert.

3.1.1 Abmessungen der Prüfwände

Um das Biegetragverhalten von gemauerten Wänden zu studieren, wurden in den Versuchsabschnitten I und II Wandstreifen mit einer Breite von 60 bzw. 61,5 cm und 125 cm geprüft; ihre Höhe betrug je nach "Reichs"- oder DIN-Format der verwendeten Mauersteine 2,385 oder 2,375 m. Die Dicke der geprüften Wandstreifen betrug 12,5 cm, 17,5 cm und 24 cm bzw. 25 cm.

Die Höhe der auf ihre zweiachsiges Tragverhalten zu untersuchenden Wände der Versuchsserie 111 betrug 2,0 m, ihre länge 3,0 m und ihre Dicke 25 cm. Zwei vertikale Abstützungen im Abstand von jeweils SO cm von den Wandenden ergaben Kraglängen bzw. Stützweiten von 0,5:2,0:0,5 m in horizontaler Richtung.

3.1.2 Belastung der Prüfwände

Bei den Untersuchungen sollte das Bruchtragverhalten studiert werden. Die jeweilige Größe der aufzubringenden Vertikallast orientierte sich deshalb an dem Bereich unterhalb des Balance-Points eines Interaktionsdiagramms zwischen aufnehmbarer Normalkraft (Druckkraft) und Biegemoment /1/ im Bruchzustand. Eine Beschränkung der maximal aufzubringenden Vertikallast wie in /2/ angenommen - etwa in Anlehnung an die zulässigen Auflastspannungen in Abhängigkeit von der Schlankheit hk/d der Prüfwände gemäß



7

DIN 1053 Teil 1 - wurde nicht vorgenommen. Dies erschien allein schon deswegen nicht sinnvoll, weil die Festlegung zulässiger Vertikallasten von Gebrauchslastspannungen ausgeht.

Aufgrund der in /1/ beschriebenen Schwierigkeiten bei der Ermittlung der vertikalen Belastung von alten Kellerwänden in situ sollten die Belastungen der horizontalen Flächenlasten PH und der vertikalen Auflast qV im Prüfstand nunmehr unabhängig voneinander erfolgen und dabei insbesondere die lotrechte Last konstant, mithin unabhängig von Horizontallast und durchbiegungsbedingter Zwängung erfolgen. Deshalb wurde die Vertikallast jeweils zu Beginn der Untersuchungen vor Aufbringung des Horizontaldruckes unter Verwendung hydraulischer Prüfzylinder eingetragen und konstant gehalten.

Nach den Anforderungen an den Grundschutz müssen nach /4/ die äußeren Umfassungswände von Schutzräumen in Kellern einem Horizontaldruck von 10 kN/m2 (= 0,1 bar) bei einer gleichzeitig wirkenden Deckenauflast je nach Gebäudeart von 10 - 15 kN/m2 standhalten können.

Die Auslegung der horizontalen Belastungseinrichtung erfolgte jedoch unter dem Gesichtspunkt, daß auf jeden Fall der Bruch der Prüfwände erreicht wird. Deshalb wurde die horizontale Belastungseinrichtung auf einen maximalen Horizontaldruck PH von 2 bar ausgelegt.

3.1.3 Versuchsprogramm

Es wurden insgesamt 12 Wandstreifen der Serien I und II auf ihre einachsige und 2 Wände der Serie 111 auf ihre zweiachsige Biegetragfähigkeit untersucht und dabei variiert:

- Mauerstein- und Mörtelqualität - Streifenbreite und -dicke - Vertikale Auflast



8

Die zur Verfügung stehenden Steinsorten sind Tabelle 05 zu entnehmen.

Steinmateria 1 Bezeichnung Abmessungen I Format Mittelwert der Druckfestigkeit

[N/111112 ]

Mauerziegel Mz 1 2 , S x 6 ,6 x 2S cm I RF 20 - 2S

Kalksandsteine KS-Vollstein 2DF 25,1

KS-Vollstein 3DF 26,3

Hochlochziegel Hlz B 2DF 34,4

Hlz B '3DF 36,3

Tabelle 05: Angaben zu den verwendeten Steinsorten

Sämtliche Mauersteine wurden vor ihrer Verwendung einer Güteprüfung nach DIN 105 bzw. DIN 106 unterzogen, s. Tabelle 22.

Die Bestandteile des Mauermörtels waren

- Mauersand der Körnung 0/2 - Kalkhydrat - Zement PZ 350 F

Die Mischungsverhältnisse sind Tabelle 06 zu entnehmen; besondere Beachtung verdient die Mischung für die Serien II und 111.

Versuchs- Mischungsverhältnis Mittelwert der Mörtelgruppe Serie Sand: Kalkhydrat: Zement Prismendruckfestigkeit nach nach 28 Tagen (N/111112 ] DIN 1053 T 1

I 8 : 1 : 1/2 4,42 II II 14 : 1 : 1/2 0,22 I l

I

lii 14 : 1 : 1/2 :

0,43 I i

Tabelle 06: Mischungsverhältnisse der verwendeten Mauermörtel



9

Alle Mauermörtel wurden in kellengerechter Konsistenz verarbeitet. Aus den Frischmörteln wurden mindestens 3 Prismensätze als Mörtelproben entnommen und die Mörteldruck- und Biegezugfestigkeit jeweils

- nach 28 Tagen - zum Zeitpunkt der Prüfung der Norm-Prüfkörper {NV) und - während der Prüfung der Kleinversuchskörper {KV)

ermittelt. Die Größe der Mörtelprismen betrug 4 x 4 x 16 cm3. Diese wurden gemäß DIN 18 555 Teil 3, Abschnitt 4, nach dem Entschalen bis zu einem Alter von 7 Tagen im Feuchtlagerungskasten gelagert und danach bis zur Prüfung in einem Klima von 20 •c bei 65% rel. Luftfeuchte aufbewahrt. Die Ergebnisse der Mörtelprüfungen sind der Tabelle 20 zu entnehmen.

Auf drei Wände der Versuchsserien I und II wurde beidseitig ein Kalkbzw. Zementputz, d = 1,5 cm, aufgetragen. Von der Versuchsserie III wurde eine Wand beidseitig mit einem Zementputz versehen. Zur Verbesserung der Haftgrundeigenschaften war auf den Mauerwerksoberflächen vorher ein Spritzbewurf aufgebracht worden.

Eine Zusammenstellung aller Varianten der Mauerwerkswände hinsichtlich Abmessungen, Ausgangsmaterialien sowie die ausgeführten Mauerwerksverbände ist der Tabelle 07 zu entnehmen.

3.2 Ergänzende Untersuchungen an Norm-Prüfkörpern zur Bestimmung der Materialkennwerte (Nebenversuche NV)

Wesentlicher Materialkennwert des Mauerwerks zur Beschreibung des Tragverhaltens ist sein Spannungs-Dehnungs-Verhältnis, das von Druckfestigkeit BD,mw und zugeordneter Bruchstauchung Esu sowie Ausprägung eines plastischen Bereichs abhängt.

Rechnerische Ansätze zur Bestimmung der zentrischen Druckfestigkeit und des dazugehörigen E-Moduls sind in DIN 18 554 Teil 1 enthalten. Auf diesem Wege ermittelte Kennwerte können jedoch hier nur als Anhaltswerte für weitere Überlegungen herangezogen werden, da es sich um verallgemeinerte



10

Wand- Steinsorte Mörtel- Verband Wandabmessungen Bezeichn. gruppe b.J d 1 hw {ml

I11 Hz 12-1,6-{Rf) l«i I I B 1 ock verband 0,6 I 0,25 I 2,385

112 Hz 12-1,6-(RF) l«i I I Blockverband 0,6 I 0,25 12,385

113 Hz 12-1,6-(RF) l«ill Blockverband 0,6 I o ,25 I 2 ,385

114 Hz 12-1,8-(RF) HGII Läuferverband 0,6 I 0,12512,385

115 Hz 12-1 ,8-{RF} HGII läuferverband 0,6 I 0,125 I 2 ,385

I 1/1 KS 20-1 ,6-2DF u. 3DF l«il Binderverband 0,61510,24 I 2,375

1112 KS 20-1 ,6-2DF u. 3DF l«ii Binderverband 0,615 I 0,24 I 2,375

II13 KS 20-1,6-3DF I«> I Läuferverband 0,165 I 0,175 I 2,375

1114 KS 20-1,6-3DF HGI Läuferverband 1,24 I 0,17512,375

II15 mußte aus Knstengrü~den entfallen

1116 HLz B 28-1,2-3DF HG! Läuferverband 0,16510,17512,375

ll/7 HLz 8 28-1 ,2-2DF u. 3DF l«il Binderverband 1,24 I o ,24 I 2,375

III8 HLz B 28-1,2-3Df HG! Läuferverband 1,24 I 0,175/2,375

III11 Hz 12-1,8-{Rf) l«il Blockverband 3,0 I 0,25 I 2,0

I II12 Hz 20-1 ,8-{ Rf) HG! Blockverband 3,0 I 0,25 I 2,0

I) Zementputz, Gruppe PI II b gemäß Tabelle 3 DIN 18 550 Teil 2, Ausgabe Jan. 1985 2

>Kalkputz, Gruppe P I b gemäß Tabelle 3 OIN 18 550 Teil 2, Ausgabe Jan. 1985

Tabelle 07: Mauerwerkswände der Hauptversuche

Putz

--

Kalk 2)

--

Zementputz 1)

-

-

Kalkputz 2)

-Zementputz 1)

Werte unter Einschluß von Sicherheitszuschlägen handelt. Außerdem wird das Tragverhalten exzentrisch belasteten Mauerwerks hierdurch nicht berücksichtigt. Daher wurde die Prüfung von Norm-Prüfkörpern unter zentrischer und exzentrischer Belastung mit einer Lastausmitte von e = d/6 in das Versuchsprogramm mit aufgenommen. Die Abmessungen dieser Prüfkörper und der Versuchsablauf hinsichtlich Belastungsstufen und Belastungsgeschwindigkeit sollten sich hierbei an den Anforderungen von DIN 18 554 Teil 1 orientieren. Diese Nebenversuchskörper wurden entweder zusätzlich zu den Mauerwerkswänden der Hauptversuche unter Verwendung des gleichen Mörtels und Steinmaterials sowie unter Berücksichtigung gleicher Erhärtungsbedingungen aufgemauert oder aus den Restbeständen bereits geprüfter Wände entnommen.

Die Prüfungen waren nach den Bestimmungen der DIN 18 554 Teil 1 auszuführen, und zwar zeitlich parallel zu den Untersuchungen der Wände, so



11

daß jeder geschoßhohen Mauerwerkswand die Mittelwerte der mechanischen Kenngrößen Druckfestigkeit und E-Modul aus einer Serie von jeweils drei Norm-Körpern zuzuordnen sind.

Der Umfang der ergänzenden Nebenversuche ist der Tabelle 19 zu entnehmen. Als Bezeichnung wurde die der Hauptversuchskörper mit dem Zusatz N verwendet. Hierdurch wird eine direkte Zuordnung der Nebenversuchskörper zu den geschoßhohen Prüfwänden der Hauptversuche ermöglicht.

3.3 Ergänzende Untersuchungen an aus Bohrkernen hergestellten Quadern (Kleinprüfkörper KV)

Es ist praktisch nicht durchführbar, aus vorhandenem Mauerwerk Prüfkörper zur Bestimmung der Druckfestigkeit mit Abmessungen gemäß DIN 18 554 Teil 1 von z.B. 50 x 75 x 24 cm3 zu entnehmen.

Hingegen bietet es sich an, aus Mauerwerk in horizontaler Richtung Bohrkerne mit einem Durchmesser von 200 mm zu entnehmen und daraus Prüfkörper zur Ermittlung ihrer Materialeigenschaften zu schneiden. Die Prüfrichtung dieser Kleinprüfkörper {KV) kann somit der vertikalen Belastungsrichtung der vorhandenen Wände entsprechen. Inwieweit dieses sachlich richtige, aber umständliche Verfahren unabdingbar notwendig ist, bedarf noch einer Überprüfung: einfacher wäre, die Bohrkerne in ihrer Achse unmittelbar auf Druckfestigkeit zu prüfen. Allerdings wäre dabei zu bachten, daß es fachgerecht ist, innere Stoßfugen mehrlagigen Mauerwerks nicht mit Mörtel zu verfüllen.

Durch vergleichende Prüfung von Kleinprüfkörpern und Norm-Prüfkörpern, deren Mauerwerksart, Mörtelzusammensetzung und Erhärtungsbedingungen identisch waren, sollten Umrechnungsfaktoren für die Druckfestigkeit ermittelt werden.

Bei der Untersuchung der Kleinprüfkörper auf Druckfestigkeit wurden hinsichtlich der äußeren Gestalt drei Typen geprüft, weil ihr Ausschnitt aus dem Mauerwerksverband abhängig ist von Stoß- und lagerfugenverlauf an der



12

Bohrkernentnahmestelle der zu beurteilenden Wand. Es ergeben sich für die zu untersuchenden Kleinprüfkörper die in Bild 01 dargestellten unter-

schiedlichen Gestaltsmerkmale. ~ b/2 ~b/3

t---f "11'

~b/3

~ b:J

Gestalt A Gestalt 8 Gestalt C

Bild 01: Kleinprüfkörper

Eine Zusammenstellung der aus den geprüften Wandstreifen der Hauptversuche entnommenen Bohrkerne ist der Tabelle 18 zu entnehmen. Entsprechend dem bereits oben erläuterten Bezeichnungsschema wird zur Kenntlichmachung der Kleinprüfkörper der Buchstabe K der verwendeten Wandnumerierung vorangestellt.

3.4 Beschreibung der Prüfeinrichtung für die Untersuchung raumhoher Mauerwerkswände

3.4.1 Allgemeines

Bei der Konzipierung der Prüfeinrichtung waren folgende Anforderungen zu berücksichtigen:

- Oie Belastung der MauerwerKswände im Prüfstand soll in vertikaler Richtung als Normalkraftbeanspruchung und horizontal, senkrecht zur Wandebene, als konstante Flächenlast eingeleitet werden. Die Normalkraft-



13

beanspruchung blieb während des ganzen Versuchs konstant, die Horizontalkraft wurde stufenweise gesteigert.

- Die Kopf- und Fußhalterungen der Versuchswände sollen eine gelenkige oder starre Lagerung der Wandenden ermöglichen.

- Es müssen Wände oder Wandstreifen unterschiedlicher Breite geprüft werden können. Dabei ist auch die Möglichkeit der Untersuchung eines zweiachsigen Lastabtrages zu berücksichtigen.

- Versuchswände mit einer Höhe bis· zu 2,5 m sollen in die Versuchsanlage einbaubar sein.

Als Versuchseinrichtung wurde der Wandprüfstand der brandschutztechnischen Abteilung des Instituts genutzt. Dieser Prüfstand gestattet den Einbau von Wänden der beschriebenen Größe und die erforderliche Belastung in vertikaler Richtung mit zwei servo-hydraulischen Druckzylindern bis zu je_1000 kN bei einem maximalen Hub von 100 mm. Oie Versuchswände wurden von unten - gegen ein festes Widerlager am Kopf des Wandprüfstandes -vertikal beansprucht. Die horizontale Druckbeanspruchung der Wände erfolgte so, daß die Ansichtsfläche der Zugbeanspruchung ausgesetzt war.

3.4.2 Untersuchung der einachsigen Biegetragfähigkeit

Zur horizontalen Belastung mit einer konstanten Flächenlast wurden Druckkissen aus Kunstkautschuk mit einer geringen Eigensteifigkeit verwendet. Die Abmessungen der Druckkissen betrugen im eingebauten aufgeblasenen Zustand je nach der Breite der zu prüfenden Mauerwerkswand 2,14 m x 0,6 m bzw. 1,25 m. Die Druckkissen waren auf einen Maximaldruck von 2,0 bar dimensioniert; die Dicke der Druckkissen betrug 40 mm. Sie wurden mit Druckluft aus Stahlflaschen gefüllt. Als horizontales Widerlager für die von den Luftkissen ausgeübte Druckbeanspruchung diente eine aus Eichenkanthölzern errichtete Holzwand, die von Stahlträgern IPB 260 in 62,5 cm Achsabstand gestützt wurde. Am oberen und unteren Ende eines jeden Stahlträgers war der Kopf- und Fußbereich der Prüfwand mittels zweier horizontaler Zugstangen aus Schraubenstahl 8.8 gemäß DIN 267, Durchmesser 22 bzw. 12 mm, mit der Auflagerplatte der Wand verbunden.



14

Die Bilder 18 bis 20 zeigen den konstruktiven Aufbau des Versuchsstandes für Wände der Versuchsserien I und II mit mit einachsigem Lastabtrag. Den oberen und unteren Abschluß einer Prüfwand bildeten Walzprofile C 320 aus St 37. Der Zwischenraum zwischen Prüfwand und Profilschenkel wurde ausbetoniert, um eine Verschiebung der Wand im [-Profil zu verhindern. Ein Halbrundstahl am Kopf- und Fußpunkt über oder unter dem [-Profil gewährleistete an diesen Stellen eine gelenkige Lagerung.

Zur Erzielung einer Teileinspannung an der oberen und unteren Begrenzung der Versuchswand wurden die Halbrundstähle durch Flachstähle entsprechender Dicke ersetzt.

3.4.3 Untersuchung der zweiachsigen Biegetragfähigkeit

Zur Aufbringung des Horizontaldruckes wurden wiederum Druckkissen verwendet. Die zu prüfenden Wände waren 3,0 m breit, deshalb mußten 3 Luftkissen nebeneinander angeordnet werden. Als horizontales Widerlager der Kissen diente auch hier eine aus Eichenkanthölzern errichtete Holzwand. Da bei der Prüfung der 3 m langen Wände eine Durchlaufwirkung in horizontaler Richtung - unter Annäherung eines Seitenverhältnisses im Mittelbereich von 1:1 - simuliert werden sollte, wurde jeweils in einem Abstand von 0,5 m von den Wandstirnseiten eine zusätzliche vertikale Halterung durch anbetonierte IPB 100-Stahlprofile angebracht. Den oberen und unteren Abschluß der Prüfwände bildeten in [320-Stahlprofile einbetonierte Stahlbetonbalken, die jeweils einen drehsteifen Decken- bzw. Sohlanschluß nachbilden sollten. Die horizontale Halterung an Kopf- und Fußende der Prüfwand wurde durch DYWIDAG-Spannstangen erreicht, s. Bilder 21 und 22.



15

4.0 Versuchsdurchführung und Prüfergebnisse

4.1 Untersuchungen an geschoßhohen Wandprüfkörpern (Hauptversuche HV)

In jedem Versuch wurden folgende Meßgrößen je Laststufe ermittelt:

- Luftdruck im Druckkissen PL (bar) über induktiven Druckaufnehmer

- Vertikale Belastung qV (kN) durch Messung der Pressenkräfte

- Durchbiegung der Mauerwerkswand·wj (mm} über potentiometrische Rollen-meßgeräte

- Dehnungen auf der "Zugseite" der Prüfwand Ei (0/oo) über potentiometrische Wegaufnehmer

Um bei der Versuchsauswertung die Druckzonenhöhe, Dehnung, Stauchung und Krümmung einer Querschnittsfläche bestimmen zu können, wurden über eine Haltekonstruktion an der Zugseite der Mauerwerkswand in unterschiedlichen Meßebenen jeweils 2 potentiometrische Wegaufnehmer hintereinander in einem Abstand a = 16 ... 18 cm an der Wandoberfläche fixiert (Bild 02).

Mwerw~swond

Be los hs1gsSe1te

We9<Jufnehmer 1

W~oufnehmer 2

+-d~ WegoufnehmeralOrdru'lg

Dehi'V'ogsverteilung

_,

t., - t. 2 t. ( i I = -

0 - (L-i l • t2 Verzerrungsfunktion

t ( i = 01 = t 0 Druckstouclv'lg

t.(i=dl='z

t ( i) :0: Q < X ~ d

k = t.! i I' ,, - '2

k & --0-

Zugdetn.n;l

Druckzonenhöhe

Krümmung

Bild 02: Ermittlung von Druckzonenkennwerten



16

Die HeBbasis für die Ermittlung der Dehnungen über die potentiometrischen Wegaufnehmer betrug je nach vorliegenden Steinformaten 14,5 bis 19,5 cm. Hierbei wurde mindestens über eine lagerfuge hinweg gemessen.

Die Plazierung der verschiedenen Meßgeräte ist den Meßstellenbelegungsplänen der Bilder 23 bis 27 zu entnehmen.

Die ßiegelinien der zu untersuchenden Versuchswände konnte mit Hilfe der in verschie~enen Wandhöhen gemessenen Einzelwerte der Durchbiegungen konstruiert werden. Die Bilder 28 bis 41 geben die Durchbiegungsverläufe der Mauerwerkswände der Versuchsserien I bis III wieder.

Die Krümmungen kj {1/m) in unterschiedlichen Höhen der Mauerwerkswände wurden in der in Bild 02 beschriebenen Weise auf rechnerischem Weg ermittelt. Die Bilder 42 bis 55 zeigen den Krümmungsverlauf über die Höhe der jeweiligen Prüfwand während ausgewählter laststufen. Die Veränderung der Wandkrümmung in Wandmitte verdeutlicht die allmähliche Ausprägung eines Gelenks durch Rißbildung in halber Wandhöhe. Oie Bilder 49; 51; 54 und 55 zeigen den Krümmungsverlauf und die Gelenkbildung bei eingespannten Wänden.

Die Bilder 56 bis 67 zeigen den Verlauf der Druckzonenhöhe sowie die Dehnung und Stauchung des Mauerwerksquerschnittes der jeweiligen Prüfwände während ausgewählter laststufen. Man erkennt, daß in den meisten Fällen die Druckzonenhöhe ein Drittel der Querschnittsdicke nicht unterschreitet.

In der Tabelle 08 sind die wichtigsten Versuchswerte der geprüften Mauerwerkswände zusammengefaßt. Hierbei bezieht sich der angegebene Wert der letzten laststufe des Luftkissendruckes auf die tatsächliche Druckkissenhöhe von 2,14 m {siehe auch Bild 18), während die vertikale Belastung in eine in der Wandmittelfläche wirkenden linienlast qv (kN/m) umgerechnet wurde. Auf eine Wiedergabe sämtlicher Meßwerte der einzelnen Laststufen wird hier verzichtet. Alle Einzelwerte sind auf Datenträgern gespeichert und stehen für weiterführende Auswertungen zur Verfügung.



I/1 I/2 I/3 I/4 I/5 II/1

Steinmaterial I MG Mz/II Mz/II Mz/II Mz/II Mz/II KS/I

Wanddicke [cml 25 25 25 12,5 12,5 24

Putz: beidseitig 1,5 cm - - Kalk - - Zement

Lagerung am Kopf- und s. s s s. s. s. Fußpunkt

Vertikallast qv [kN/ml 1) 357,62 529,44 527,53 193,67 273,82 401,22

1. Riß bei Luftkissen- 0,21 - 0,50 0,03 0,06 0,20 druck pl [bar]

Luftkissendruck p~ [bar~ der letzten Lasts ufe 2

0,4406 0,6051 0,6286 0,0729 0 '11 08 0,4952

Mittendurchbiegung w [mm] 7' 17 11 ,66 11 ,43 9,31 8,88 5,35 der letzten Laststufe

1)in Wandmitte, während des Versuchs konstant

2>bezogen auf die Anpreßfläche des Druckkissens

Tabelle 08: Wiedergabe der wichtigsten HeBergebnisse

II/2 II/3 II/4 II/6 I I/7 II/8 III/1 III/2

KS/I KS!I KS/I Hlz/I Hlz/I Hlz/I Mz/l NZ/I

24 17,5 17,5 17,5 24,0 17,5 25 25

- - - - - Kalk - Zement

s. ~ s ~ JS JS D D 346,75 410,76 295,81 382,33 270,57 465,75 140,0 66,6

0,20 0,40 0 ,15 0,40 - 0,12 - 0,55

0,3680 0,4803 0,196 0 ,4554 0,2914 0 '1502 1 ,34 1 '1

12,27 18,96 12,44 15,80 11 ,89 12 '11 19,75 9,55



18

4.2 Ergänzende Untersuchungen: Ermittlung von E-Modul und Druckfestigkeit des Mauerwerks

Zur Bestimmung der mechanischen Kennwerte E-Modul und Druckfestigkeit des verwendeten Mauerwerks waren Norm-Versuchskörper nach DIN 18 554 zu prüfen. Ihre äußeren Abmessungen wurden, wo es möglich war, streng an den Norm-Anforderungen orientiert. Die Schlankheit ~ • h/d der Versuchskörper soll hiernach zwischen 3 und 5 liegen, bzw. die Anzahl der Steinschichten soll mindestens 5 betragen. Vor allem durch die Mindestschichtzahl soll gewährleistet werden, daß ein genügend großer mittlerer Prüfkörperbereich ohne Einfluß der Querdehnungsbehinderung verbleibt.

Als Meßgeräte zur Ermittlung der Mauerwerksstauchungen dienten induktive Wegaufnehmer von denen jeweils drei an den beiden Seitenflächen der Nebenversuchskörper angebracht wurden. Die Meßbasis betrug 23 cm.

Die Steuerung der 6MN-Prüfmaschine sowie die Auswertung der HeBergebnisse erfolgte nach DIN 18 554, Abschnitt 3.3.2.2. Die Versuchskörper wurden zentrisch oder exzentrisch mit einer Lastausmitte von d/6 belastet. Die Laststeuerung erfolgte bei den Versuchskörpern der Versuchsserie I weggesteuert. Anfängliche Überlegungen zur Ermittlung des plastischen Bereiches der Spannungs-Dehnungslinie, die Versuchskörper der Serie li ebenfalls weggesteuert zu belasten, wurden nicht in die Tat umgesetzt, da die Größe der plastischen Verformungen sowohl stark abhängig ist von der Verformungsgeschwindigkeit als auch von der Art des Mauerwerks /1, 2, 3, 5 und 6/. Dies hat u.a. dazu geführt, daß DIN 1053, Teil 3 "Bewehrtes Mauerwerk" eine Bemessung von bewehrtem Mauerwerk in Anlehnung an das in DIN 1045, Abschnitt 17.2, enthaltene Materialgesetz zuläßt.

Werden Norm-Versuchskörper der oben beschriebenen Art exzentrisch belastet, so sind ihre Bruchstauchungen größer als bei zentrischer Belastung. Dies läßt sich z.B. durch die durch das Schwinden des Lagerfugenmörtels begünstigte Rotation des Mauerwerks erklären. Da die geprüfen Wände neben der vertikalen Belastung auch durch ein Biegemoment infolge des Luftkis-



19

sendruckes beansprucht wurden, erschien ein Materialgesetz, das allein auf Grund einer zentrischen Belastung der Nebenversuchskörper zu formulieren war, nicht aussagekräftig genug.

In den Tabellen 9 und 10 sind die Ergebnisse der Druckfestigkeitsprüfungen bei zentrischer bzw. exzentrischer Belastung der Norm-Versuchskörper zusammengefaßt. Die Bilder 68 bis 83 zeigen den Verlauf der so ermittelten G-E-Linien im einzelnen. Der E-Modul wurde an den zentrisch geprüften Versuchskörpern als Sekantenmodul zwischen dem Ursprung und G = ßD,mw/3 - bei erstmaliger Belastung - ermittelt.

Die Bruchspannung bei exzentrischer Belastung der Versuchskörper ergibt sich aus der Division der Bruchlast durch die belastete Fläche, wobei beim Auftreten von Dehnungen (Zugspannungen) an der weniger gedrückten Seite des Versuchskörpers die Druckzonenhöhe von der Probekörperdicke d auf das Maß x verringert wird. Somit sind folgende Druckfestigkeitswerte zu unterscheiden:

ßs Scheitelwert der Druckfestigkeit des Mauerwerks bei zentrischer Prüfung der Norm-Prüfkörper

ß (d) sm

ß (x) sm

Druckfestigkeit des Mauerwerks bei konstanter Spannungsverteilung über die Querschnittsdicke d bei exzentrischer Belastung der Norm-Prüfkörper

Druckfestigkeit des Mauerwerks bei konstanter Spannungsverteilung über die Druckzonenhöhe x bei exzentrischer Belastung der Norm-Versuchskörper



20

Versuchs- Druck-Nr. Material Wanddicke festigkeit E-Modul Stauchung

d 65 Emw rsu [cm] [MN/m2 ) [MH/m2 ) [~

NI/1.1 25 7,40 5466.7 -2,40

NI/2. 1 ~ 25 10,03 8000,0 -1 ,25 La..

"' ~ 25 9,26 8819,0 -1 ,50 NI/2.2 I ......

~-NI/4.1 "';" ~ 12,5 14,62 8050,0 -2,03

~

Nl/4.2 N 12,5 16,01 10890,0 -1,96 ::E

NI/5. 1 12,5 10,51 8750,0 -1 ,31

NII/2.1 24 5,45 4325,4 -3,48

Nll/2.2 ~

24 6,98 4011,5 -3,60

NII/2. 3 "';" ...... 24 8,31 4073,5 -2,68 0 N ~

NII/3.1 V> 17,5 7,71 4283,3 -2,66 I ""' NII/3.1 17,5 6,80 5396,8 -2,03

Nll/7. 1 24 5,64 7520,0 -1 ,00

NII/7.2 ~ 24 5,40 9000,0 -1 ,04 "';" CX) ......

NII/6.2 N 17,5 6,83 6909,0 -1,67 CX) ~

NII/6.3 N 17,5 6,13 7846,2 -1 ,41 ...J ::t:

NII/8.3 17,5 6,09 9666,67 -1 ,27

~

NIII/1.1 La..

"' ~ 25 6,82 4328 -4,29 I ......

NIII/1.2 CX)

..:~ I

25 6,18 3434 -3,45

Nil l/1.3 0 25 6,70 4213 -4,01 N

~ ,_ La..

NIII/2.1 "' 25 6,80 4425 -3,89 ~

I

NIII/2.2 ~ ......

";" !i 25 7,66 2969 -5,68 0

NIII/2.3 "' 25 7,84 3486 -4,90 N ::E

Tabelle 09: Ergebnisse von zentrisch belasteten Norm-Prüfkörpern



21

Versuchs- I I Druck- Druck-Nr. Ma teria 1 Wanddicke

1 festigkeit festi~keit Stauchung

! d i 6ntd) 6 11 x) I es . s s

I [cm] I (~/m'] (WI/m2 ] !'-I '

Nl/3.1 ~

25 i 6,81 7,41

I IJ.. -2,36 a:

NI/4.3 I - 12,5 7,66 I 10,52 ~- I -4 ,67

Nl/5.2 -;- ~ 12,5 8,18 I -1 ,82 I ~ -

Nl/5.3 N . I I ::E 12,5

i 7,97

I 12,24 -6,84

NII/1.1 I I

24 4,61 I - -3,77

NII/2.1 24 4,13 I - -3,76 ~

NII/2.2 -;- - 24 5,49 5,72 0 -4,80 N ~

I I Nll/2.3 "" 24 4,52 -4,50 I "" -I NII/3.3 17,5 5,64

j 5,89 -5,50

:

i NII/6.1 I 17,5 3,84 - -2,80 "! - I

NII/8.1 I

! 17,5 4,88 5,44 -2,73

a:l -N

I NII/8.2 a:> ~ I 17,5 5,0 5,39 -3,13 N

NII/7.3 ...J 24 4,12 4,45 -1,71 :r:

NIII/1.4 Mz 12-1 ,8-(RF) 25 4,41 4,99 -3,45 l'lil

NIII/2.4 Mz 20-1 ,8-( RF) 25 5,87 6,58 -6,02 l'lii

Tabelle 10: Ergebnisse exzentrisch belasteter Norm-Prüfkörper

Bei dem Vergleich der Spannungs-Dehnungs-Beziehungen von Versuchskörpern gleichartigen Hauerwerks fällt auf, daß die Bruchstauchungen der exzentrisch belasteten Norm-Prüfkörper oftmals doppelt so hoch waren wie die der zentrisch geprüften Versuchskörper. Dies ist als Indiz dafür zu werten, daß bei einer wirklichkeitsnahen Formulierung eines allgemeinen Werkstoffgesetzes für Mauerwerk eine plastische Komponente zu berücksich

tigen ist.

Das Verhältnis von Druckfestigkeit ßsm(x) infolge exzentrischer Belastung und Druckfestigkeit ßs bei zentrischer Belastung von Norm-Prüfkörpern beträgt etwa 0,83. Dieser Wert entspricht ungefähr dem Völligkeitsbeiwert ~ = 0,81, welcher als Maß für die Ausnutzung der Biegedruckzone bei Betonquerschnitten unter Verwendung des Parabel-Rechteck-Diagramms nach DIN 1045, Abschnitt 17.2, bei voller Ausbildung des plastischen Bereichs



22

bis Eb1 • 3,5 °/oo anzusehen ist; dies ist ein weiterer Hinweis darauf, daß sich in biegebeanspruchten Mauerwerksquerschnitten ähnliche Spannungs-Dehnungs-Beziehungen einstellen.

4.3 Ermittlung der Druckfestigkeit von Kleinversuchskörpern sowie eines Umrechnungsfaktors zu den Ergebnissen von Druckfestigkeitsprüfungen jn Norm-Prüfkörpern

Je nach Form der verwendeten Mauersteine ergaben sich nach dem Schneiden der entnommenen Bohrkerne (20 cm e) unterschiedliche Abmessungen der Kleinprüfkörper. Bei Vollziegeln war es problemlos möglich, würfelförmige Probekörper aus den Bohrkernen zu schneiden. Bei Bohrkernen, die aus mit Grifflochsteinen hergestellten, 24 cm dicken Mauerwerkswänden entnommen wurden, mußte zwangsläufig der Quader als Prüfkörperform gewählt werden. Ein nochmaliges Teilen des Quaders zu einem Würfel hätte wegen des vorhandenen Griffloches dazu geführt, daß der Prüfkörper in Belastungsrichtung eine viel zu geringe Druckfläche aufgewiesen hätte.

Die Kantenlängen der Kleinprüfkörper wurden wie folgt bezeichnet (siehe Bild 01):

hk Höhe des Prüfkörpers in Beanspruchungsrichtung

bk Breite des Prüfkörpers parallel zur Lagerfugenrichtung

dk Abmessungen des Prüfkörpers in Richtung der Dicke des zu untersuchenden Mauerwerks

Es ergaben sich somit nach dem Schneiden der Bohrkerne im Idealfall Abmessungen der Kleinprüfkörper von

hk/bk = 12,5/12,5 cm (reichsformatige Mauersteine) bzw.

hk/bk = 11,5/11,5 cm (Mauersteine in DIN-Format)

Die Dicke d betrug bei Prüfkörpern aus Vollsteinen 12,5 cm und bei Grifflochsteinen 24 cm.



23

Erstaunlicherweise zerbrachen nur wenige Bohrkerne während des Schneidevorgangs, trotz des geringen Bindemittelanteils des Mauermörtels.

Nach dem Trocknen wurden die Kleinprüfkörper abgeglichen und in einer 600kN-Prüfmaschine einer Druckfestigkeitsprüfung unterzogen, wobei die Belastungsrichtung bei Kleinprüfkörpern und Mauerwerkswand übereinstimmte.

Die Prüfung erfolgte kraftgesteuert mit einer Belastungsgeschwindigkeit gemäß DIN 105 "Mauerziegel", Teil 1, Abschnitt 6.4.2 von 0,5 N/mm2;sec .. Es wurde die Bruchlast festgestellt und die Druckfestigkeit der Probekörper ermittelt. Der Mittelwert der Einzeldruckfestigkeiten der Kleinprüfkörper sowie Standardabweichungen und Variationskoeffizienten als Stichprobenanalyse sind in Abhängigkeit von der Mauerwerksart und der Gestalt des Prüfkörpers in der Tabelle 21 zusammengefaßt.

Die Einzelwerte der Druckfestigkeit von Kleinprüfkörpern wurden zu den Mittelwerten der Druckfestigkeit von Norm-Versuchskörpern gleicher Hauerwerksart in Beziehung gesetzt. Es ist

4' i =

4'i Umrechnungsfaktor für die Druckfestigkeit

-ßs,NV Mittelwert der Einzeldruckfestigkeit der nach DIN 18 554, Teil 1, geprüften Norm-Prüfkörper

ßsi,KV Einzelwert der Druckfestigkeit der Kleinprüfkörper

Zusätzlich wurden der Mittelwert 4J des Umrechnungsfaktors ~mit dazugehörigem Variationskoeffizienten V(x) als Stichprobenanalyse ermittelt. Diese Rechnungen erfolgten zunächst getrennt für die unterschiedlichen Gestaltsmerkmale A bis C der einzelnen Versuchskörper. Um den Einfluß des Mauerwerksverbandes zu eliminieren, wurden anschließend die obigen stati-



24

stischen Auswertungen für alle Kleinversuchskörper einer Mauerwerksart durchgeführt.

Oie Tabelle 11 faßt die Ergebnisse dieser Berechnungen wie folgt zusammen.

Bezeichnung K l/3 K l/6 K 1/6 K 11/2 K I 1/7

Mauerwerk Mz 12-1,6/11 Mz 12-1,6/11 Mz 12-1,6/11 KS 20-1,6/1 Hlz B 28-1,2/1

"II bk; dk (cm] 14,2/12,5/12,5 13,5/12,5/12,5 13,5/12,5/12,5 12/12/24 12/12/24

HV-wand l/3 l/6 l/6 11/2 Il/7

Anzahl:

Gestalt A - 7 - 3 8

Gestalt B - - - 3 3

Gestalt C 12 - - - -Alle 12 7 1 6 11

NY-Körper N I/ 1 - l/2 N l/4 - l/5 N I/4 - 1/5 N 11/2 - 11/3 N 11/7

6s,NV [N/111112 ] 8,90 14,31 14,31 7,05 5,29

Mittelwert ~ des Umrechnungsfaktors ljli

Gestalt A - 0,675 - 0,39 0,99

Gestalt B - - - 0,44 0,88

Gestalt C 0,55 - - - -Alle 0,55 0,675 1 ,04 0,42 0,96

Variationskoeffizient V ( x) zum Mittelwert ~

Gestalt A - 0,091 - 0,055 0,14

Gestalt B - - 0,076 0,063

Gestalt C 0,14 - - -Alle 0,14 0,091 - 0,086 0.136

Tabelle 11: Umrechnungsfaktoren für Druckfestigkeitswerte von Mauerwerk

Um den Einfluß der Belastungsgeschwindigkeit auf die Höhe des Druckfestigkeitswertes zu überprüfen, wurde 1 Kleinprüfkörper der Mauerwerkswand 1/6 mit einer Belastungsgeschwindigkeit nach OIN 18 554 von



25

0,07 N/mm2/sec. geprüft. Der Druckfestigkeitswert von 23,67 N/mrn2 (Tabelle 21) liegt unwesentlich höher als der Hittelwert der mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 0,5 N/mrn2;sec. geprüften Kleinprüfkörper.

Auch wurde versucht, den Einfluß der Querdehnungsbehinderung auf die Höhe des Druckfestigkeitswertes dadurch abzuschätzen, daß zwei Kleinversuchskörper der Mauerwerkswand 1/6 übereinanderstehend geprüft wurden. Hierbei ergab sich annähernd die gleiche Druckfestigkeit wie bei Norm-Versuchskörpern.

Eine abschließende Beurteilung dieser Beziehung zwischen dem Druckfestigkeitswert nach DIN 18 554 und den Werten, die nach diesem Verfahren ermittelt worden sind, kann noch nicht vorgenommen werden, weil die Anzahl der bisher untersuchten Prüfkörper noch zu gering ist. Allerdings ist festzustellen, daß die Streuung der an den Kleinprüfkörpern ermittelten Druckfestigkeitswerte nicht sehr erheblich ist. Die Größe der Variationskoeffizienten V(x) für die Umrechnungsfaktoren ~i liegt zwischen 8,6 ~ und 14 %, so daß eine Anwendung dieses Verfahrens für die Praxis in Frage kommen dürfte.



26

5.0 Rechnerische Oberprüfung der Versuchsergebnisse an raumhohen Wänden

5.1 Statische Systeme und Lastverteilung der Horizontalbeanspruchung

Mit Ausnahme der Versuchswände II/3 und II/6 liegt bei allen anderen einachsig beanspruchten Wandprüfkörpern eine gelenkige Lagerung der Kopfund Fußenden vor. Bei der rechnerischen Oberprüfung der Versuchsergebnisse ist daher ein einfeldriges, beidseitig gelenkig gelagertes Stabwerk zu betrachten, das durch eine Normalkraft und durch eine gleichstreckenförmige Querlast beansprucht wird.

Vor der Durchführung der Hauptversuche 11/3 und II/6 war die Halbrundleiste am Gelenkpunkt der Mauerwerkswände entfernt und durch einen Flachstahl ersetzt worden {Bild 19). Daher konnte sich hier ein Randmoment und somit eine Einspannwirkung ausbilden. Dies wird im folgenden durch die Anordnung einer Drehfeder am Kopf- und Fußpunkt dargestellt.

SYSTEM 1

tqv

,.., ~~~ H I I H I I H I I

PH H I I j-tl I I t-'1 I I H L...l

~ :R! ~NI

I t> ~OU t Qv

SYSTEM 2

Wandversuche

l/1.1/2,1/3. l/4.1/5

H/1 . H/2 .llli •. n 17. H/8

ll/3 . H/6

Bild 03: Statische Ersatzsysteme und Zuordnung der einachsig beanspruchten Versuchswände



27

Für die kreuzweise biegebeanspruchten Versuchswändelll/1 und 111/2 wird das im Bild 04 dargestellte Ersatzsystem gewählt: Es ist von einer Einspannung ihrer Kopf- und Fußenden auszugehen, da die Drehsteifigkeit des Lastverteilungsbalkens größer ist als die Biegesteifigkeit der Versuchswände kurz unter- bzw. oberhalb der Betonbalken. Die jeweils in einem Abstand von 0,5 m vom seitlichen Ende der Wände angebrachten vertikalen Auflagerungen ermöglichen an diesen Stellen eine Durchlaufwirkung, so daß hier Stützmomente zu erwarten sind.

WANDHÖHE hw= 2.00

V

WANDAUFLAST qy

y

X

Bild 04: Statisches System kreuzweise biegebeanspruchter Mauerwerkswände

In den Bildern 03 und 04 bedeuten:

qV Vertikale Linienlast am Kopf- und Fußpunkt der Versuchswand unter Berücksichtigung des Wandeigengewichtes (kN/m}

PH Horizontale, gleichmäßig verteilte Belastung der Versuchswand nach Umrechnung des Luftkissendruckes PL und der Luftkissenbreite bL auf die Breite bw der Versuchswand



28

5.2 Ermittlung der Schnittgrößen

5.2.1 Tragmodell

Bauteile, deren Materialien keine Zugfestigkeit besitzen, sind nur dann in der Lage, Biegebeanspruchungen aufzunehmen, wenn sie zusätzlich durch Druckkräfte beansprucht werden oder auf Grund ihrer Lagerung im Stande sind, einen druckbogenartigen Lastabtrag zu gewährleisten. Mauerwerkswände können nur dann die durch eine Horizontallast hervorgerufene Biegebeanspruchung ertragen, wenn sie zusätzlich durch eine Wandnormalkraft beansprucht werden. Die Biegezugfestigkeit des Mauerwerks ist sehr gering und als stark streuend anzusehen. Sie wird daher bei den künftigen Betrachtungen an einachsig lastabtragenden Wänden nicht berücksichtigt.

Unter horizontaler Belastung biegt sich die zu untersuchende Wand durch. Wie in /1/ beschrieben, hat das Mauerwerk durch das Klaffen der lagerfugen das Bestreben, sich in vertikaler Richtung zu dehnen. Diese Verformung wird jedoch durch die in senkrechter Richtung ein unverschiebliches Lager bildenden Kopf- und Fußhalterungen verhindert. Die dort angreifenden vertikalen Normalkräfte werden über einen sich im Mauerwerk einstellenden Druckbogen abgetragen. Das System bleibt so lange im Gleichgewicht, wie die Größe der Normalkraft multipliziert mit dem sich einstellenden Druckbogenstich f in der Lage ist, das äußere Biegemoment infolge horizontaler Belastung auszugleichen. Dies in /1/ schon einmal erläuterte Tragmodell wird zum besseren Verständnis des Gesamtzusammenhanges hier noch einmal wiedergegeben.

Bild OS zeigt die Belastung und den qualitativen Schnittgrößenverlauf einer gelenkig gelagerten Mauerwerkswand. Druckbogen und Druckbogenstich f sind hier in einem Schnittbild mit eingezeichnet.



c.o ~ L/'1 .....

t">> t">>

Ho -

--Hu

29

N = Qv

9 M~ = N · f

N M

Bild 05: Belastung und qualitativer Schnittgrößenverlauf am statisch bestimmten unverformten System

Die Einspannwirkung der bei den Versuchen II/3 und 11/6 in die Halterungen des Kopf- und Fußpunktes eingebauten Flachstahlleisten (Bild 19) bewirkt eine Lastausmitte es, wodurch ein Stützmoment an dieser Stelle hervorgerufen wird. Der Druckbogenstich f wird dadurch um diese zusätzliche Normalkraftausmitte es vergrößert, so daß sich hierdurch die Aufnahme eines höheren Horizontaldruckes erklären läßt. Bild 06 gibt diesen Sachverhalt zusammenfassend wieder.

In den Bildern 05, 06 und 07 bedeuten:

f Druckbogenstich

es; ef Normalkraftausmitten

pH; H Horizontalbeanspruchung

Qy vertikale Belastung

N Normalkraft

M; Ms; Mf; M I 0

Biegemomente

S; Sv; SH Stabkräfte



30

Bild 06: Belastung und qualitativer Schnittgrößenverlauf am unverformten Tragsystem mit Kopf- und Fußeinspannungen

1 1

H/2 f s; = l/2

S Sv

....J

.l:i SH Sv = Qv 2---H---2 SH

....J H ~ 1----+EE-1.

Bild 07: Vereinfachtes Tragmodell bei gelenkiger Lagerung



31

Das Tragverhalten von gemauerten Wänden kann auch durch ein Dreigelenksystem erläutert werden, hier der Einfachheit halber durch eine Einzellast H horizontal und durch eine Vertikallast qv beansprucht wird (s. Bild 07). Es wird deutlich, daß die aufnehmbare horizontale Beanspruchung der Wand bzw. das sich einstellende Traglastmoment von der Größe der Normalkraft und dem Druckbogenstich f abhängig ist. Wie in /1/ erläutert, ist der Stich f abhängig von der sich einstellenden Spannungsverteilung in der Druckzone des betrachteten Mauerwerksquerschnittes. Rechnerisch läßt sich dies durch die Einführung eines Völligkeitsbeiwertes aR der Druckspannungsverteilung ausdrücken. Der Zusammenhang zwischen äußerer Belastung bzw. den daraus resultierenden äußeren Schnittgrößen und den das Gleichgewicht bildenden inneren Kräften am unverformten System ist Bild 08 zu entnehmen:

N!xJ

Bild 08: Äußere Schnittgrößen und innere Kräfte einer durch Biegung und Normalkraft beanspruchten Mauerwerkswand

Äußere Schnittgrößen an der Stelle x: N(x) = -qv M(x) = f(pH) = Mol

An einem endlichen, aus der Mauerwerkswand herausgeschnittenen Teilstück 6X können unter Zuhilfenahme der Gleichgewichtsbedingungen folgende Gleichungen angegeben werden:



32

r Kx = 0 N(x) = Dmw

N ( x } = a.R . b · X • ßD , mw ( 1 )

Hierin bedeuten:

L M(x} = 0 M(x} = Dmw· f

M(x} = M01

~ Völligkeitsbeiwert der Mauer~erksdruckzone

b Breite der Mauerwerksdruckzone (= Bauteilbreite)

x Druckzonenhöhe

ßD,mw Scheitelwert der Druckfestigkeit des Mauerwerks

(2)

M0

1 Biegemoment aus äußerer Belastung am unverformten System

Durch Einsetzen der Gleichung (1} in (2) und Ersetzen des äußeren Biegemoments M(x) durch qv · e kann die Größe des Druckbogenstiches f wie folgt ermittelt werden:

MO I = NR . b x . ßD . f u.. ,mw

M I 0

f=------~ · b · x · ßD, mw

für e' d/2

(3)

(4}

Soll zusätzlich die Ausbiegung des Systems in die Gleichgewichtsbetrachtungen mit einbezogen werden (Theorie 2. Ordnung), verringert sich das aufnehmbare Traglastmoment in dem Maße, wie der um die Schwerachse des Mauerwerksquerschnittes wirkende Hebelarm der Druckkraft Dmw durch die Verringerung des Druckbogenstiches f um die Durchbiegung w vermindert wird. Beispielhaft für eine statisch bestimmt gelagerte Wand ist Bild 09 zu entnehmen, daß zur Bestimmung des Traglastmomentes M0 II,u der Verformungseinfluß 6MII = qv • w rechnerisch zu berücksichtigen ist. Das sich während des Bruches bildende äußere Moment M(x) ist für die weiteren Betrachtungen einem Traglastmoment M0 ,u11 nach Theorie li. Ordnung gleichzusetzen (Bild 09}, also:

also M011 = M0 I + qv • w



33

Bild 09: Traglastmoment M0 ull infolge äußerer Belastung am verformten System '

Wird das Traglastmoment M0 ,u 11 in die Gleichung (3) eingesetzt, erhält man

Mo I + qv . w = a. R • b • x . BD' mw • f qv = -N(x) = Dmw =a.R • b · x · BD,mw

M0 I = a.R • b · x • BD, mw ( f - w) ( 5)

Man erkennt, daß die Durchbiegung w für die Ermittlung einer äußeren aufnehmbaren horizontalen Belastung von entscheidender Bedeutung ist. Dieser Sachverhalt ist von anderen Bemessungsvorschriften her bekannt, und es stellt sich die Frage, in welchen Fällen eine Berücksichtigung der Verformung notwendig wird. Dies soll im nächsten Abschnitt 5.2.2 erläutert werden.

über Möglichkeiten, den Druckbogenstich überschläglich in Abhängigkeit der Spannungsverteilung in der Druckzone ermitteln zu können, ist bereits in /1/ berichtet worden.

Die Berücksichtigung einer Putzschicht auf der Druckseite einer Mauerwerkswand kann dadurch vorgenommen werden, indem man ihr, ähnlich einer "Druckbewehrung", einen Teil der Biegedruckkraft des Mauerwerks zuweist und diesen Anteil in die Gleichgewichtsbetrachtungen mit einbezieht (Bild 10). Die Mitwirkung einer Putzschicht als zusätzliches Zugglied soll in diesem Zusammenhang nicht weiter betrachtet werden.



34

Dpw ''2 (d +dp I

ßo.p-~mw-Po.mw fx+

t '-]1 t-PUTZSCHIQH1 - 1-AX -MAUERWERK J_ f-1 -PUTZSCHICHT 2 '""" ""'""''"

~d~l. \....._) Mlxl = M~

t Nix) = qv

Bild 10: Berücksichtigung des Putzes am unverformten System

Es sind gemäß Bild 10

r Nlxl= 0: Ntxl = Dmw + Dp Ntxl = <lR·b ·X·ßo.mw+dp·b ·ßo.p Nix)= qv

rMixl=O: Mlxl= Dmw·f+ Dp·(1/2·(d+dp))

Mlxl = M~

Hierin bedeuten soweit noch nicht erläutert:

dp Dicke der Putzschicht BD,p Druckfestigkeit des Putzes

(6)

(7)



Versuch

I/1 I/2 I 3 I/4 I/5

II/1 II/2 II/3 Il/4

II/6 Il/7 II/8

35

Durch die Berücksichtigung einer Putzschicht wird also das aufnehmbare Biegemoment M(x) • M0

1 einer horizontal belasteten Mauerwerkswand vergrößert.

5.2.2 Zusammenstellung der Schnittgrößen von einachsig lastabtragenden Versuchswänden

In der Tabelle 12 sind die aus den· Meßwerten für

- Luftkissendruck im Bruchzustand PL - Wandauflast bzw. Normalkraft Nu in der Prüfwand - maximale Durchbiegung im Bruchzustand max w

zu ermittelnden maximalen Schnittgrößen nach Theorie I. und II. Ordnung aus allen Versuchen der Prüfserien I und Il zusammengestellt.

Mauerwrt I Putz1l Lage- d hK/d pl NXW "u "ri M I /M 3) "rll Mörte 1 g ruppe rung 0 s

{CII] [bar] (IR] [kN/m) [kNm/m] [kNm/•l [kNm/m]

- E 25 10,2 0,4406 7,17 357,62 35,12 - 37,69

Mz 12-1,6·( RF) - Q 25 10,2 0,6050 11,66 529,44 48,23 - 54,40

MG II Kalkputz E 25 10,2 0,6286 11,43 316,72 50,11 - 53,15

- ~· 12,5 20,5 0,0729 9,31 193,67 5,81 - 7,61

- Ä 12,5 20,5 0,1108 8,87 273,82 8,83 - I 1,26

Zementputz ~ 24 10,7 0,4952 5,35 401,22 39,48 - 41,62

KS 20·1,6 - ~ 24 10,7 0,3680 12,27 346,7 29,34 - 33,59

MGI ~ 17,5 11,72) 0,4803 18,96 410,8 17,69 38,23/ 25,48 - -20,54 - E 17,5 14,6 0,1960 12,44 295,8 15,63 - 19,30

Hlz 8 28-1,2 - J- 17,5 11,72) 0,4554 15,71 382,3 17,19 3~:~U/ 23,20

- & 24 10,7 0,2914 11,9 270,6 23,23 - 26,45 MG!

Kalkputz Ä 17,5 14,6 0,1502 12,11 465,75 11,99 - 17,63

1lPutzschichtdicke je Seite: 1,5 cm 2lhK a 0,80 h trotz Teileinspannung 3lnur bei Versuch II/3 und 11/6

hK d

hK/d :

1\. NXW:

"u "rl "rll a

h • 6 • h ; Ersatzstablänge zur Berücksichtigung des Knickens K

Wanddicke Schlankheit der Prüfwände Luftdruck im 8ruchzustand, gemessen Nxirnale Durchbiegung im Bruchzustand, gemessen Normalkraft in der Versuchswand im Bruchzustand Feldmoment nach Theorie I. Ordnung im Bruchzustand Feldmoment nach Theorie II. Ordnung im Bruchzustand Vergrößerungsfaktor des Feldmoments infolge des Verformungseinflusses nach Theorie II. Ordnung

Tabelle 12; Aufnehmbare Schnittgrößen der Mauerwerkswände der Versuchsserien I und II

II a

"r II f"r I

1,07 1,13 1,06 1,31 1,28

1,05 1,14 1,44 1,24

1,35 1,14 1,47



36

Die Rechenansätze zur Ermittlung der Schnittgrößen der geprüften Wände werden im folgenden formelmäßig wiedergegeben.

Ausgehend von der Systemskizze 1 im Bild 03 des Abschnittes 5.1 betragen die horizontalen Lagerkräfte H0 und Hu für

PH = 100 PL Hu = H0 = 1,07 · PH

(kN/m2) (kN/m}

Somit ergibt sich hieraus für das gelenkig gelagerte System 1 ein Feldmoment nach Theorie I. Ordnung zu

MFI = 0,7972 pH (kNm/m}

Die Normalkraft Nu, welche in halber Höhe der Prüfwand wirkend anzunehmen ist, wurde aus den von unten wirkenden Pressenkräften unter Berücksichtigung des Eigengewichtes der Wand und der ebenfalls mit anzuhebenden Stahlteile des Versuchsstandes ermittelt. Das Zusatzmoment nach Theorie 11. Ordnung

ist dem Biegemoment MFI zu addieren:

MII = MFI + ~MII

Zur Verdeutlichung dieses Verformungseinflusses aus der Theorie 11. Ordnung wurde ein Vergrößerungsfaktor

a. = MFII /MFI

mit in die Tabelle 12 aufgenommen. Erwartungsgemäß steigt dieser Faktor mit zunehmender Schlankheit hK/d der Versuchswände. Dieser Sachverhalt ist aus Stabilitätsuntersuchungen von Bauteilen aus anderen Baustoffen bekannt. Er soll daher die Notwendigkeit unterstreichen, den Verformungseinfluß bei der Bemessung von Mauerwerkswänden im bruchnahen Bereich zu berücksichtigen.



37

Für die Prüfwände II/3 und II/6 wird das statische System der Skizze 2 in Bild 03 des Abschnittes 5.1 eingeführt. Hierbei ist das Stützmoment Hs in der Kopf- und Fußeinspannung durch eine Ausmitte

es • Hs/qv

bestimmt. Dem Betrage nach kann die Ausmitte es maximal den halben Wert der Breite des in der Versuchsanlage eingebauten Flachstahls ~ 100 x 50 annehmen (siehe Detail Fußeinspannung des Bildes 19). Eine größere Ausmitte als es = 5 cm kann nicht ent~tehen, da sonst kein Gleichgewichtszustand erreicht werden kann. Somit beträgt das Feldmoment HFI nach Theorie I. Ordnung

mit

als Biegemoment am statisch bestimmten Ersatzsystem. Zur Bestimmung des Einflusses aus der Verformung des Systems ist dem Feldmoment HFI das Zusatzmoment nach Theorie 2. Ordnung

hinzuzuaddieren.

A H I I = N • max w u

Schubbruchversagen wurde bei keiner geprüften Versuchswand festgestellt. Schubnachweise nach DIN 1053 Teil 2, Abschnitt 7.5, ergaben unter Berücksichtigung der Vertikallast qv =-Nu:

vorh .1 u < 't · y

5.2.3 Interaktion zwischen Biegemoment und Normalkraft

Die während der Versuche aufgetretenen Bruchschnittgrößen der Mauerwerkswände lassen sich auch auf andere Weise darstellen. Hierzu dienen Interaktionsdiagramme zwischen den normierten Biegemomenten mu und Normalkräften nu für den Bruchzustand. Diese wurden für drei unterschiedliche Materialgesetze zwischen Druckspannung und Stauchung erstellt und hierin die normierten Bruchschnittgrößen der Versuchswände eingetragen (Bild 11).



1000

500

1000 nu= 103 Nu b·d·~

,_ ·~. - .......... ',,I ', ', ', Pm_,

I I : I

·2D ·3.5 E l%ol

---I I I

' ',

b •• -·--·--5.0 El%o)

50

Bild 11: Interaktionsdiagramme

' ' ' ' ' ' J

U/81 ' 0 D/6 / I 112 112 \ ; R/31 fh. I

A ~i/IJ,, A~j ]l/1 ~~ I J:l

115 ]" ~~~- -I .... lA A : '::

A ". }~ • 1 1

h Ber uc k -.u Ill8' 1/3, lll/1 (Menwerte o ne ~ I of t ) I/3 - sichtigung des_ Pu _zes 1!7

100 150

w 00



39

Es zeigt sich nun, mit welcher Form der Spannungs-Dehnungs Linie in einer Interaktionsbeziehung die beste Obereinstimmung mit den normierten Bruchschnittgrößen der geprüften Mauerwerkswände erzielt wird. Dabei fällt auf, daß sich unterhalb des Balance:Points in einem Bereich geringerer nu-Werte die Interaktionslinien ang~eichen. Dies bedeutet, daß bei geringer Vertikalbelastung einer Mauerwerkswand größerer Druckfestigkeit die Art des zugrunde gelegten Werkstoffgesetzes für die Ermittlung der Bruchschnittgrößen Mu und Nu von untergeordneter Bedeutung ist. Dies allein darf aber nicht als ein Indiz dafür angesehen werden, grundsätzlich bei der Wahl eines Werkstoffgesetzes auf einen plastischen Anteil für nu-muKombinationen unterhalb des Balance-Points zu verzichten. Vielmehr wird deutlich, daß die Verwendung eines Werkstoffgesetzes nach DIN 1045, Abschnitt 17.2 (durchgezogene Linie), für die Darstellung des Zusammenhanges zwischen Druck und Biegung die größte Annäherung an die aus den Meßwerten errechneten Bruchschnittgrößen ermöglicht.

In dem Bild 11 sind jeweils zwei Wertepaare mulnu für die beidseitig geputzten Mauerwerkswände 1/3, 11/1 und 11/8 enthalten. Die zuvor berechneten bezogenen Bruchschnittgrößen nu und mu wurden jeweils mit oder ohne Berücksichtigung der Putzschichten von 2 x 1,5 cm beim Ansatz der Gesamtdicke d der Wand ermittelt. Bei der Berücksichtigung der Putzschichtdicken liegen die Bruchschnittgrößen nu und mu deutlich näher an den Interaktionslinien. Dies deutet darauf hin, daß der Putz bei der Ermittlung der Biegetragfähigkeit einer Mauerwerkswand zu berücksichtigen ist.

5.3 Rechnerische Oberprüfung der gemessenen Durchbiegungen

5.3.1 Allgemeines

Bei der nachträglichen Ermittlung des Bruchmomentes wurde die Mittendurchbiegung in die Gleichgewichtsbetrachtungen mit einbezogen und somit eine Rechnung nach Theorie II. Ordnung durchgeführt.

Für die Bemessung vertikal und horizontal belasteter Mauerwerkswände kommt der richtigen Erfassung der Durchbiegung insofern eine besondere



40

Bedeutung zu, als durch die Berücksichtigung eines zu groß ermittelten Zusatzmoments nach Theorie II. Ordnung

öMIIu = Nu . wmax

die Tragfähigkeit der Wand unterschätzt wird. Ermittelt man hingegen den Wert der Mittendurchbiegung als zu gering, wird ausgehend von dem Bruchmoment Mu das Biegemoment aus Theorie I. Ordnung

M I = M - .:::.MII 0 u u

und damit die aufnehmbare Horizontalbeanspruchung zu hoch eingeschätzt.

Eine zutreffende Berechnung der Mittendurchbiegung ist allerdings mit einigen Schwierigkeiten verbunden, da in einem Rechenansatz nicht nur eine geometrische, sondern auch die physikalische Nichtlinearität des Baustoffes Mauerwerk zu berücksichtigen ist.

5.3.2 Erläuterung des verwendeten Rechenverfahrens

Die rechnerische Oberprüfung der gemessenen Durchbiegungen wurde mit Hilfe eines PC-lauffähigen Computerprogramms durchgeführt, welches den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Biegemoment und Krümmung hinreichend genau berücksichtigt. Dadurch konnte eine nichtlineare Spannungsdehnungslinie sowie das Aufreißen des Querschnittes im Bereich der Zugzone in die Berechnung mit einbezogen werden.

Die numerische Rechnung beruhte auf dem Reduktionsverfahren, mit dessen Hilfe bei bekannten Steifigkeiten die Schnittgrößen für einen in eine endliche Anzahl von Abschnitten unterteilten Stab auf interaktivem Wege angegeben werden kann. Auf eine formelmäßige Wiedergabe der Gleichgewichtsbeziehungen am Stabelement sowie der Rekursionsformeln zur Übertragung der Zustandsgrößen wird an dieser Stelle verzichtet. Der nichtlineare Zusammenhang zwischen Biegemoment und Krümmung wurde als abschnittsweise linear vorausgesetzt, wobei eine beliebig genaue Einteilung der Momenten-Krümmungslinie möglich war. Die theoretischen Grundlagen hierzu sind in /8/ im einzelnen erläutert. Um die Durchbiegung auch bei kleinen laststufen genügend genau erfassen zu können, wurde von der maxi-



41

malen Krümmung ausgehend eine Aufteilung der Momenten-Krümmungs-linie in 50 - 100 Abschnitte vorgenommen. Die Vorgabe einer beliebig geformten Spannungs-Dehnungslinie zur Werkstoffbeschreibung war möglich und auch eine eventuell vorhandene Putzschicht konnte durch die Angabe einer "fiktiven Druckbewehrung" mit entsprechendem Materialgesetz berücksichtigt werden. Die flächenartige Horizontalbelastung infolge des Luftkissendruckes wurde - bezogen auf eine Wandbreite von 1 m - in gleichwertige Einzelbelastungsgrößen bei einer Unterteilung des Stabes in 12 Abschnitte umgerechnet.

Die Kopf- und Fußeinspannung der Versuchswände 11/3 und 11/6 war durch die Eingabe einer Drehfeder-Konstante zu berücksichtigen. Dabei wurde davon ausgegangen, daß eine Auflagerverdrehung der Prüfwand im Versuchsstand nur im Bereich des Mauerwerks möglich war, weil die Stahlteile (Bild 19) einer Verdrehung einen erheblich größeren Widerstand im Bruchzustand entgegensetzen als das Mauerwerk.

5.3.3 Materialgesetze und Einspannverhältnisse

5.3.3.1 Materialgesetze

Grundlagen zur Formulierung der Materialgesetze für die geprüften Mauerwerkswände waren die in den ergänzenden Untersuchungen ermittelten Spannungsdehnungslinien für zentrisch oder exzentrisch belastete NormPrüfkörper. Die wichtigsten Kennwerte sind der Scheitelwert der Druckfestigkeit ßs und die dazugehörige Dehnung Es· Darüber hinaus ermöglichten die bei exzentrischer Prüfung von Norm-Prüfkörpern gemessenen maximalen Stauchungen sowie die am Druckrand geschoßhoher Mauerwerkswände ermittelten Stauchungen eine Aussage über den plastischen Bereich des zu formulierenden Materialgesetzes.

In Tabelle 23 können die unter Berücksichtigung unterschiedlicher Lasteinleitung an Norm-Prüfkörpern und geschoßhohen Wänden gemessenen Druckstauchungen während des Bruches miteinander verglichen werden. Man erkennt, daß in den meisten Fällen die gemessenen Stauchungen am Druckrand



42

exzentrisch belasteter Norm-Prüfkörper und geschoßhoher Wände größer sind als die an zentrisch belasteten Norm-Prüfkörpern ermittelten Werte.

Die Materialgesetze, mit deren Hilfe die im Versuch gemessenen Wanddurchbiegungen rechnerisch zu überprüfen waren, sind in Bild 84 dargestellt. Dabei entsprechen die zu Grunde gelegten Einzelwerte der Arbeitslinien entweder den Mittelwerten oder den oberen bzw. unteren Grenzen der an Norm-Prüfkörpern ermittelten Prüfergebnisse einer untersuchten Mauerwerksart.

Der Elastizitätsmodul Emw gibt über die Beziehung

n = ..:. (8)

Auskunft über die Völligkeit der Spannungsdehnungslinie bis zum Scheitelwert der Druckfestigkeit. Daher ergibt sich für

n = 1 ein linearer Verlauf der 6-E-linie bis Bs und für n = 2 ein Verlauf der G-E-Linie in Form einer quadratischen Parabel.

In der obigen Formel (8) bedeuten

Emw Elastizitätsmodul des Mauerwerks Es zum Scheitelwert der Druckfestigkeit gehörige Stauchung

bei der zentrischen Prüfung von Rilem-Prüfkörpern Bs Scheitelwert der Druckfestigkeit n Exponent der Spannungsfunktion der O-E-Linie bis ßs

Im Hinblick auf die Formulierung eines einheitlichen Werkstoffgesetzes für Mauerwerk wurden daher die in DIN 1045, Abschnitt 17.2, aufgeführte Arbeitslinienform für weitere Traglastberechnungen mit verwendet.

Die Mauerwerkswände I/3 und 11/8 waren mit einem Kalkputz, die Prüfwand 11/1 mit einem Zementputz versehen worden. Die Kennwerte zur Formulierung eines Materialgesetzes für diese Putze wurden in Anlehnung an D1N 1048 an stehend geprüften Putzmörtelprismen 4 x 4 x 16 cm3 ermittelt und bei der



43

Verformungsberechnung als Ausgangsgrößen für eine "fiktive Druckbewehrung" verwendet. In Bild 84 sind diese Materialgesetze ebenfalls enthalten.

5.3.3.2 Einspanngrade der Mauerwerkswände 11/3 und 11/6

Vergleichsrechnungen ergaben, daß an Kopf und Fuß der Prüfwände 11/3 und 11/6 (siehe Bild 19) keine starre,· sondern nur eine teilweise Einspannung der Mauerwerkswände erreicht werden konnte. Aus diesem Grunde wurde hier eine Drehfederkonstante eingeführt, um den Einspanngrad des Systems zu berücksichtigen. Diese wurde mit Hilfe des Arbeitssatzes wie folgt ermittelt:

~M=,1'

• .c:.

Die Rißbildung in der Mauerwerkswand konnte durch eine Verringerung des für den Zustand I berechneten Trägheitsmomentes J1 berücksichtigt werden.

Mit

wird

(10)



44

Hierin bedeuten:

cFII Drehfederkonstante an der Kopf- und Fußeinspannung unter Berücksichtigung der Rißbildung in der Mauerwerkswand (kNm/rad)

Abminderungsfaktor des Trägheitsmomentes im Zustand I zur Berücksichtigung des Zustands II Versuch 11/3: Ii> = 0, 6 } geschätzte Versuch I 1/6: ~ = 0, 4 . Werte

Emw Elastizitätsmodul des Mauerwerks

Jl Trägheitsmoment im Zustand I

hw Wandhöhe

Wie im folgenden gezeigt wird, konnten mit dieser Näherung brauchbare Ergebnisse erzielt werden.

5.3.4 Wiedergabe und Kommentierung der rechnerisch ermittelten Durchbiegungen

In den Bildern 85 bis 95 sind die gemessenen und rechnerisch ermittelten Mittendurchbiegungen wmax (mm) der Mauerwerkswände der Versuchsserien I und II während ausgewählter Laststufen PH (kN/m ) graphisch gegenübergestellt, ausgenommen Wand 11/8, die größere Imperfektionen aufwies.

Es wird deutlich, daß in allen Fällen eine brauchbare Übereinstimmung der rechnerisch ermittelten und gemessene~ Werte erzielt wurde. Die Übereinstimmung der Ergebnisse von Verformungsberechnungen bei Verwendung der o -E-Linie nach DIN 1045 ist auch für diejenigen Mauerwerksarten recht gut, bei denen in den ergänzenden Untersuchungen Stauchungen über 3,5 °/oo festgestellt wurden (Bild 85). Oftmals konnten mit dieser Arbeitslinie rechnerisch zunächst als zu groß ermittelte Durchbiegungen an den gemessenen Durchbiegungsverlauf angeglichen werden.



45

Die Beteiligung des Putzes an der Biegetragfähigkeit der Mauerwerkswände konnte ebenfalls festgestellt werden (Bilder 87 bis 90). Sogar bei den kalkverputzten Wänden war eine Traglasterhöhung vorhanden.

Der Näherungsansatz zur Berücksichtigung des Einspanngrades am Kopf- und Fußpunkt der Versuchswände 11/3 und 11/6 hat zutreffende Ergebnisse erbracht. Beispielhaft hierfür sind im Bild 12 rechnerische und gemessene Mittendurchbiegungen wmax sowie die rechnerisch ermittelten Biegemomente

80+------------.------------.-------------. PH

(kN/m2)

10

60~--

50

40 +----

30

20+----

10

Versuch R/3

o----o b4!r41CMe• ~ w(Riin F•ldmit•

o---o gemn&-Du~ w (" 1 in Feldmott•

A- Stützmomtnt Ms

--·-A Feldmoment MF 1

0 ~-----------5~-----------~~----------~----------~~-~ in Feldmottt w l 1111111

0 10 20

Bild 12: Gemessene und rechnerisch ermittelte Durchbiegungen sowie Biegemomente der Versuchswand 111/3

an der Einspannstelle Ms und im Feld MF 11 des Versuches 11/3 in Abhängigkeit der Hori.zontalbelastung dargestellt. In Bild 12 ist zu erkennen, daß wie im Versuch, der Bruch im Feld eintritt und die Größe des Stützmomentes sich rechnerisch bis auf das O,Bfache an den Wert des Feldmomentes annähert. Dies ist ein Indiz dafür, daß die Annahme einer Momentenumlagerung vom Feldbereich zur Stützung, wie in /1/ beschrieben, auch im Prüf-



46

stand nachgewiesen werden konnte. Gemessene und rechnerisch ermittelte Durchbiegungen stimmen nahezu überein, und an der Einspannstelle stellt sich eine Lastausmitte von

es = -20,76/410,76 = 0,051 m

ein. Dieser Wert entspricht annähernd dem Abstand von der Prüfwandachse bis zur Außenkante des die Einspannung bewirkenden Flachstahls 40 x 100 mm von 5 cm (Bild 19). Damit wurde rechnerisch die Lastausmitte erreicht, die das Kippen der Wand im Versuchsstand über die Flachstahlleiste verursachte und den Bruch der Prüfwand auslöste.



47

6.0 Rechnerische Vorherbestimmung der Tragfähigkeit von einachsig lastabtragenden Mauerwerkswänden

6.1 Allgemeines

Die derzeitigen Schutzraumbau-Bestimmungen /7/ geben hinsichtlich der Tragfähigkeitsmerkmale von Schutzräumen unter anderem zwei wesentliche Anforderungen zur Gewährleistung eines Grundschutzes an. Diese sind

- Mauerwerkswanddicken von d ~ 36~ cm

- Horizontale Tragfähigkeit der Schutzraumwände mindestens 1000 kg/m2 (10 kN/m2 = 0,1 bar).

Schutzräume, die problemlos für eine breite Bevölkerungsschicht nutzbar zu machen sind, sollten sich u.E.in Kellerräumen von Wohngebäuden befinden. Kellerräume besitzen in vielen Fällen eine lichte Raumhöhe von maximal 2,40 - 2,"50 m. DIN 1053 Teil 2 "Mauerwerk nach Eignungsprüfung, Berechnung und Ausführung" beschreibt in Abschnitt 7.2 die Schlankheit einer Mauerwerkswand durch

mit ~-h~d

Knicklänge der Wand Wanddicke

Vorhandene Kellerwände aus DIN- oder "reichsformatigen" (Seitenlänge 25 cm) Mauersteinen weisen oftmals jedoch nur eine Dicke von 25 cm auf. Unter der ungünstigen Annahme eines gelenkigen Anschlusses der Mauerwerkswand an die vorhandenen Decken- und Sohlplatten besitzen diese somit eine Schlankheit von ~- 10.

Für diese Wände wurde beispielhaft ein Bemessungsvorschlag entwickelt, welcher eine Vorherbestimmung der Tragfähigkeit von einachsig lastabtragenden Mauerwerkswänden erlaubt. Hierdurch wird es möglich, diejenige Wandauflast anzugeben, die in Abhängigkeit der vorhandenen Mauerwerksdruckfestigkeit BD,mw = BR erforderlich ist, um eine horizontale Druckbeanspruchung von mindestens 0,1 bar • 10 kN/m2 aufnehmen zu können.



48

6.2 Nachweis nach DIN 1053 Teil 2

Die DIN 1053 Teil 2, Ausgabe Juli 1984, gibt in den Abschnitten 6.7 und 7.2 Bemessungsregeln an, nach denen horizontal und vertikal beanspruchte Mauerwerkswände unter Berücksichtigung des Knickeinflusses durch einen Traglastnachweis nach Theorie II. Ordnung berechnet werden können. Hierbei werden folgende idealisierte Verhältnisse vorausgesetzt:

-Verwendung eines linearen Werkstoffgesetzes ohne plastische Bereiche

- Gerade Stabachse

- Ebenbleiben der Querschnitte

- Aufklaffen des Querschnittes unter Gebrauchslasten bis zur halben Quer-schnittsdicke

Von Mann /9/ wird folgende Gleichung zur Ermittlung der Verformung fD nach Theorie II. Ordnung unter Berücksichtigung einer ungewollten Stabverformung von f1 • hK/300 angegeben, die näherungsweise auch gerissene Querschnitte in Teilbereichen einer Mauerwerkswand mit einschließt.

Hierin bedeuten:

bezogene Lastausmitte

Schlankheit

Knicklänge der Wand

Wanddicke

(11)

Für den gerissenen Querschnitt gilt für einen Traglastnachweis im rechnerischen Bruchzustand:

g < e + f < 22 6 D

Der theoretische Grenzwert für e + fD von d/2 wird natürlich nicht erreicht, da in diesem Fall die Normalkraft am Querschnittsrand stehen



49

würde, welche dann mit einer unendlich großen Randspannung im Gleichgewicht stehen müßte (Bild 13).

X ~d I

I ·-·-·+·-·-· NL d

l~fo= 6

-- I x-0 I

d I

·-·-·+·- -· Nt e•f0 = ~

Bild 13: Druckspannungsverläufe exzentrisch beanspruchter Mauerwerksquerschnitte nach DIN 1053 Teil 2

Es stellt sich nun die Frage, ob die in der DIN 1053 formulierten Bemessungsgrundsätze rechnerischen Überprüfung der in den Versuchsserien I und II ermittelten Ergebnisse angewendet werden können. Deshalb wurde, ausgehend von dem in der DIN 1053 festgelegten Prinzip des Spannungsnachweises, ein Traglastnachweis mit den an geschoßhohen Wänden ermittelten maximalen Schnittgrößen durchgeführt.

Die Tabelle 13 gibt die Ergebnisse dieser Berechnungen für die gelenkig gelagerten Versuchswände unter Berücksichtigung von drei unterschiedlichen Verformungsansätzen wieder. Diese sind

a) Ermittlung der Mittendurchbiegung fD nach Mann /9/ ohne Berücksichtigung des Kriechens der Mauerwerkswand

b) Ermittlung der Mittendurchbiegung fD nach Mann /9/ abzüglich der ungewollten Lastausmitte von f1 = hK/300:

- 1 + m 1 f2 • fD - f1 = hK ( A 2400 - JOU) (12 )

c) Mittendurchbiegung wmax als in den Versuchsserien I und II festgestellter maximaler Durchbiegungswert.



50

Versuch l/1 1/2 1/3 1/4 1/5 11/1 11/2 Il/4 I I/7

PH [k.N/m2 ] 44,06 60,51 62,61 7,29 11,08 49,52 36,80 19,60 29,14

d [ml 0,25 0,25 0,25 0,125 0,125 0,24 0,24 0,175 0,24

"u {k.N/ml 357,6 529,4 527,5 193,67 273,8 401,22 346,75 295,81 270,57

M 1 0

{kNm/ml 35,16 48,29 49,96 5,817 8,842 39,52 29,37 15,64 23,25

hk {m] 2,56 2,56 2,56 2,56 2,56 2,56 2,56 2,56 2,56

•o [S] 2,36 2,19 f,27 1,44 1,55 2,46 2,12 1,81 2,15

A !Sl 10,24 10,24 10,24 20,48 20,48 10,67 10,67 14,63 10,67

fo [ml 0,037 0,035 0,036 0,053 0,056 0,039 0,036 0,044 0,036

f2 [ml 0,0285 0,0265 0,0275 0,044.5 0,0475 0,0305 0,0275 0,0355 0,0275

W:~~x [rrml 7,17 11,66 15,43 9,31 8,87 5,35 12,27 12,44 11,89

M( 1) [kNm/mJ 48,39 67,35 68,95 16,08 24,17 55,18 41,85 28,66 32,99 M(2) [kNm/mJ 45,35 62,32 64,47 14,44 21,85 51,76 38,91 26,14 30,69 M(3) [kNm/ml 37,72 54,46 58,10 7,62 11,27 41,67 33,62 19,32 26,47 e< 1) [ml 0,135 9,127 0,131 0,085 0,088 0,137 0,121 0,097 0,122 e< 2) lml 0,127 0,120 0,122 0,075 0,079 0,129 0,112 0,089 0,113 e(3) {ml 0,105 0,103 0,110 0,040 0,041 0,104 0,097 0,065 0,098 0 ( 1) R [lfi/m•) .. .. ... .. .. ... .. ... ...

OR (~) [lti/m2 ] ... 70,5 117,2 ... ... ... 28,9 ... 25,72

I o <3l !MN/m2 1 11,92 16,04 23,43 6,69 8,49 16,72 10,05 I 8,74 8,20 R 0 0R [lti/m2 ] 8,94 10,46 11,56 9,972 6,04 6,57 5,681 5,681 5,31 ß (HV) [MN/m2 ] 7,4 9,65 8,90 15,32 10,51 7,05 7 ,OS I 7,05 5,52 s

leichenerk.lärung:

110

fD f2 Wmax

M(1); ~ot<Zl; ~Pl:

e<1l; e(Z); e( 3): ( 1)

OR ( 2)

OR (3)

OR

0 0R

Horizontale flächenlastartige Beanspruchung der Wand Mauerwerksdicke Normalkraft im Bruchzustand Feldmoment nach Theorie I. Ordung Ersatzstablänge der Mauerwerkswand

6 · M I Bezogene Ausmitte: m

0 = ~

u

Schlankheit: ~ = hK/d Mittendurchbiegung nach dem Verformungsansatz von Mann /9/

Mittendurchbiegung nach Mann 1 9/ abzüglich der ungewollten Lastausmitte f 1 = hK/300 In den Versuchsserien I und II gemessene Mittendurchbiegung

Biegemomente nach Theorie Il. Ordnung unter Berücksichtigung verschiedener Verformungen f0 , f 2 und wmax Lastausmitten

Randspannung bei Verwendung von M( 1l und N u

Randspannung bei Verwendung von M(Z) und N u

Randspannung bei Verwendung von M(J) und Nu

Randspannung bei Verwendung von M01 und Nu (also ohne Berücksichtigung der Verformung)

11/8

15 ,Q2

0,175

465,75

11,99

2,56

0,883

14,63

0,029

0,0205

12,11

25,50

21,54

17,63

0,055

0,046

0,038

9,553

7,48

6,27

5,01

6,09

8 MV s In den Nebenversuchen (NY) ermittelter Scheitelwert der Druckfestigkeit von Rilem-Prüfkörpern

Iabelle 131 Traglastberechnungen nach OIN 1053 Teil 2, Abschn. 6.7 u. 7.2



51

Mit den so ermittelten Schnittgrößen nach Theorie 11. Ordnung wurde ein Spannungsnachweis durchgeführt und die sich hieraus ergebende maximale Randspannung oR den in den ergänzenden Untersuchungen an Norm-Prüfkörpern festgestellten Druckfestigkeitswerten ßs(NV) als obere Grenzspannung gegenübergestellt:

o R < ß (NV) s

Aus der Tabelle 13 ist zu entnehmen, daß die Ausmitten e(1) und e(2) in den meisten Fällen größer sind als die halbe Dicke des Mauerwerksquerschnittes. Daher erreichen die zuge.höri gen Randspannungen o R (1) und oR <2> rechnerisch einen unendlich großen Wert. Selbst bei Verwendung

der in den Hauptversuchen gemessenen Mittendurchbiegung wmax nehmen die Randspannungen oR(3) Werte an, die größer sind als ßs(NV). Auch wenn die Durchbiegung bei der Ermittlung der Randspannungen o0R nicht berücksichtigt wird, werden die so errechneten Spannungen noch zu hoch ermittelt.

Daher wird deutlich, daß ein anderes Bemessungsverfahren als das in der DIN 1053 Teil 2 vorgeschlagene angewendet werden muß, um die Biegetragfähigkeit der untersuchten Mauerwerkswände während des Bruches zutreffend zu beschreiben.

6.3 Nachweis unter Verwendung eines zutreffenden Wertes der Mittendurchbiegung

In /1/ wurde im Kapitel 6.0 eine Möglichkeit aufgezeigt, die horizontale Traglast einer gemauerten Wand bei bekannter Mauerwerksdruckfestigkeit und vertikaler Auflast zu ermitteln.

Das dort beschriebene Verfahren setzt voraus, daß bei bekanntem Materialgesetz nach der Ermittlung des Normalkraft-abhängigen Bruchmomentes Mu aus einem Interaktionsdiagramm durch Variation der Randdehnungen eine Momenten-Krümmungsbeziehung zu formulieren ist, mit deren Hilfe die Mittendurchbiegung

w = jM · k • dx max (13)

berechnet werden kann.



52

Daraus ergibt sich dann das Zusatzmoment M11 nach Theorie II. Ordnung zu

AMII • N • w u max

Da sich das Bruchmoment Mu zusammensetzt aus

M • Mo 1 + A M11 u

beträgt das Biegemoment nach Theorie I. Ordnung

M I = M - A MII o u.

Bei bekannter Verteilung der Horizontalbelastung PH über die Mauerwerkswand läßt sich hieraus der maximal aufnehmbare Horizontaldruck leicht berechnen. Dieser beträgt z.B. bei einer gleichlastartigen Horizontaldruckverteilung und gelenkig gelagerten Stabenden der Mauerwerkswand

PH = 8 · M01/L2 (14)

Die Berechnung der für dieses Verfahren notwendigen Momenten-KrümmungsLinien ist recht aufwendig und in den meisten Fällen nur mit Hilfe geeigneter EDV-Programme möglich. Aus diesem Grunde wird empfohlen, für eine praxisübliche Berechnung des maximal aufnehmbaren Horizontaldruckes einer Mauerwerkswand bei bekannter Normalkraftbelastung die in den folgenden Kapiteln 6.4 bis 6.5 dieses Berichtes beschriebenen Verfahren zu verwenden.

6.4 Nachweis mit Hilfe eines praxisüblichen EDV-Stützenprogramms

Die meisten handelsüblichen Stützenprogramme für Personal-Computer beinhalten für die Stahlbetonbemessung ein vom Benutzer nicht weiter modifizierbares parabel-rechteckförmiges Werkstoffgesetz nach DIN 1045, Abschnitt 17.2. Oie Möglichkeit einer Anwendung dieses Materialgesetzes auf Mauerwerkswände ist zunächst nicht offensichtlich, da die vorhandene Literatur /11/ bekanntlich von anderen Vorstellungen ausgeht. Veröffentlichungen von Zelger /5 - 6/ und auch die eigenen Untersuchungen an NormVersuchskörpern und geschoßhohen Wandstreifen der Hauptversuche haben wie oben ausgeführt gezeigt, daß exzentrisch beanspruchte Mauerwerkswände durchaus ähnliche oder größere Stauchungen am Druckrand aufweisen als sie



53

das Parabel-Rechteckdiagramm nach DIN 1045 berücksichtigt (Tabelle 23). Außerdem bestätigt das in Bild 11 dieses Berichtes dargestellte M-N-Diagramm, daß bei geringer Normalkraftbeanspruchung weit unterhalb des Balance-Points die Form des Materialgesetzes für die Bestimmung des Bruchmomentes eine untergeordnete Rolle spielt. Es wird daher empfohlen, daß Werkstoffgesetz nach DIN 1045 auch für die Bemessung von Mauerwerkswänden zu benutzen.

Damit wird es möglich, die in jede~ Ingenieurbüro verfügbaren EDV-Stützenprogramme, welche geometrische und physikalische Nicht-Linearität von Stabwerken sowie Querlasten berücksichtigen, bei der Ermittlung der horizontalen Traglast von Mauerwerkswänden zu benutzen. Bei der Beurteilung des einachsigen Biegetragverhaltens ist daher ein Wandstreifen von 1 m Breite und der Dicke d mit einer als bekannt vorausgesetzten Vertikalkraft zentrisch oder auch exzentrisch (Einspannungen), zu belasten. Die Horizontalbelastung PH ist so lange zu steigern, bis das System instabil wird. Bei der programmgesteuerten Abfrage des zu berücksichtigenden Bewehrungsquerschnitts ist dieser mit 0 oder einem sehr kleinen Wert (10-9) einzusetzen. Wie das folgende Kapitel 6.5 zeigt, werden hierdurch brauchbare Ergebnisse erzielt.

6.5 Ermittlung eines Traglastdiagramms

Wie oben gezeigt, ergeben vorhandene •normgerechte" Berechnungsmethoden z.B. nach DIN 1053 Teil 2 nur eine unbefriedigende Auskunft über die maximale horizontale Biegetragfähigkeit gemauerter Wände im Bruchzustand.

Für eine einfache und schnelle Lösung des beschriebenen Problems empfiehlt es sich, das im Bild 14 dargestellte Traglastdiagramm zu verwenden, welches mit Hilfe eines Bemessungsprogramms für Stahlbetonstützen konstruiert werden konnte. Es gilt für Mauerwerkswände der Dicke d = 25 cm {Reichsformat-Mauersteine) und einer Schlankheit ~= hK/d • 10.



2500

Auflast Qv [ kN/m]

54

·2.0 ·3. 5 El%ol

2000

1500

1000

500

d = 25 cm

A • tot./d s10 ~ H H I-ot Hl t-<1 ~

PI.H 1-1 ......

I/3:8.10 '-1-1

~-~

f""4l ,... -·

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.6 0.9

Aufnehmbarer Horizontaldruck PL (bar] 11 bar= 100 kN/mll

Bild 14: Traglastdiagramm

• qv

--.. ~

-fqv

Auf der Ordinate ist als Eingangsgröße die Vertikalbelastung als Normalkraft Nu in kN/m und auf der Abzisse die horizontale Luftdruckbeanspruchung PL in bar entsprechend 10-2 kN/m2 dargestellt. Unter Verwendung des Materialgesetzes nach DIN 1045, Abschnitt 17.2, wurden bei Variation des Rechenwertes der Mauerwerksdruckfestigkeit BR in dem Traglastdiagramm Kurvenscharen konstruiert, welche augenscheinlich dem Interaktionsdiagramm des Bildes 11 ähnlich sind. Der traglastmindernde Einfluß der Wandverformung ist hierbei bereits berücksichtigt. Natürlich sind hierdurch nicht alle in der Praxis vorkommenden Mauerwerkswände zu erfassen. Auch stellt die Annahme einer gelenkigen Lagerung am Kopf- und Fußpunkt der Mauerwerkswand eine, auf der sicheren Seite liegende Vereinfachung dar.



55

Um den Bezug zu den an geschoßhohen Wänden ermittelten Untersuchungsergebnissen deutlich zu machen, wurden die an vergleichbaren Mauerwerkswänden erreichten Traglastkennwerte Nu und PL mit in das Diagramm eingetragen. Zu jedem Punkt wurden die in den zugehörigen Nebenversuchen ermittelten Druckfestigkeiten angegeben. Es wird deutlich, daß sämtliche Versuchswerte entweder auf oder knapp unter der theoretischen Traglastkurve liegen. Die Traglastkurven beschreiben also die Biegetragfähigkeit von gemauerten Wänden in einer zutreffenden Weise. Es erscheint daher sinnvoll, in Zukunft derartige Traglastdiagramme auch für andere Schlankheiten und engere Druckfestigkeitsbereiche zu entwickeln.

6.6 Vorschläge zur Formulierung eines Sicherheitskonzepts und Einfluß der Bewehrung

Der Sicherheitsabstand zwischen Bruchzustand und Gebrauchszustand kann am einfachsten durch die Einführung eines Sicherheitsbeiwertes berücksichtigt werden. Dieser Beiwert soll zunächst zu y• 1,25 bzw. 1/y .. 0,8 angeno~m~en werden.

Als zweiter Schritt stellt sich nun die Frage, welche mechanische Kenngröße mit dem Sicherheitsbeiwert beaufschlagt werden soll:

Ausgehend von dem Diagramm des Bildes 15, welches einen Ausschnitt unterhalb des Balance-Points des Bildes 14 darstellt, können folgende Maßnahmen zur Erzielung eines notwendigen Sicherheitsabstandes vorgenommen werden:

- Reduzierung des Rechenwertes der Druckfestigkeit des Mauerwerkes BR

- Rechnerische Reduzierung der Wandauflast qv = -Nu

- Rechnerische Erhöhung der horizontalen Luftdruckbeanspruchung PL



56

Nu ( kN/m)

-1500

-1000

-500

N1 +---~ 0,8 N1 t-===-~'\-=;......-

+ 500

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

PL [bar 1

--- RE[)JZIERUNG VON ßR RE[)JZIERUNG DER AUFLAST

- ·-·- ERHÖHUNG VON PL

-··- BEWEHREN VON MAUERWERK

Bild 15: Berücksichtigung von Sicherheitskonzepten in einem TraglastdiagraiTITI

Eine Reduzierung von ßR bewirkt lediglich in einem Bereich nahe am· Balance-Point der jeweiligen Traglastkurve eine Verminderung der aufnehmbaren Horizontalbelastung PL· Dieser Bereich ist aber mit ansteigender Mauerwerksdruckfestigkeit von untergeordnetem Interesse. Da bei geringer Vertikalbelastung der Mauerwerkswand die Traglastkurven unterschiedlicher Druckfestigkeit sehr nahe zusammenliegen, wird der notwendige Sicherheitsabstand bis zum Bruch zu gering. Die Möglichkeit der Reduzierung von ßR wird daher als unbrauchbar angesehen und für eine Sicherheitsbetrachtung als nicht verwertbar eingestuft.



57

Die Reduzierung der Auflast führt zu einer Verringerung der bei der Bemessung einer Wand zu ermittelnden zulässigen Horizontalbelastung. Dieser lösungsvorschlag zur Berücksichtigung eines Sicherheitsabstandes ist in allen Bereichen der Traglastkurven möglich und man erhält zulässige Horizontalbelastungen, die in einer nicht linearen Beziehung zu den entsprechenden Wandauflasten stehen.

Die im Bild 15 dargestellten Traglastkurven markieren die Grenzbereiche zwischen der Standsicherheit und dem Bruchzustand gemauerter Wände. Sie beeinhalten also bereits eine Erhöhung des horizontalen Luftdruckes gegenüber der Horizontalbelastung vor dem Bruch. Zur Erzielung eines Sicherheitsabstandes sind die Traglastkurven also in den sicheren Bereich hinein zu verschieben. Dies ist im Bild 15 durch die Strich-Punkt-linie angedeutet.

Zusätzlich wird im Diagramm Bild 15 angedeutet, wie sich eine Erhöhung der Biegetragfähigkeit von Wänden aus Mauerwerk - z.B. durch eine nachträgliche Bewehrung - auswirken kann. Eine Bewehrung verleiht der Wand eine nennenswerte Biegezugfestigkeit; für die Erzielung eines Gleichgewichtszustandes im betrachteten Bemessungsquerschnitt gegenüber Horizontallasten ist dann eine äußere Normalkraft nicht mehr erforderlich. Eine nicht durch Querwände ausgesteifte bewehrte Mauerwerkswand ist in diesem Fall auch bei fehlender Auflast in der Lage, einem äußeren Horizontaldruck standzuhalten, vorausgesetzt die Unverschieblichkeit der Wand in horizontaler Richtung ist gewährleistet.

Das dynamische Tragverhalten stoßartig belasteter Wandkonstruktionen kann nach den umfangreichen experimentellen Untersuchungen von Reichenbach und Mayrhofer näherungsweise mit dem Modell des Ein-Massen-Schwingers beschrieben werden /11/. Das bedeutet, daß die Grenztragfähigkeit von Mauerwerk bei dynamischer Beanspruchung grundsätzlich durch seine Traglast bei statischer Beanspruchung - korrigiert mit dem dynamischen Lastbeiwert A= PdyniPstat- beschrieben werden kann.



58

Hierbei ist zu beachten, daß näherungsweise

- bei impulsartiger Belastung (Belastungsdauer zu Eigenschwingungsdauer< 1): der dynamische Lastbeiwert A > 1 beträgt und von Wandbaustoff und -dicke abhängt, hingegen

- bei quasistatischer Belastung (Belastungsdauer zu Eigenschwingungsdauer< 1): der dynamische Lastbeiwert 1 > A ~ 0,7 beträgt und wandspezifische Einflüsse nicht mehr zu beachten sind.

Im kritischen quasistatischen Bereich beträgt die dynamische Traglast also nur etwa 70% der statischen Traglast: Somit muß zur Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens bei stoßartiger Druckbeanspruchung die statische Traglast einer bestimmten Wandkonstruktion 40 % über der geforderten Nennlast liegen.



59

7.0 Tragfähigkeit von kreuzweise lastabtragenden Mauerwerkswänden

7.1 Allgemeines

Die Kenntnis der kreuzweisen Biegebeanspruchbarkeit (Plattentragwirkung) von horizontal und vertikal belasteten gemauerten Wänden ist in zweierlei Hinsicht für die Erörterung der Biegetragfähigkeit von Mauerwerk von großem Interesse.

Zum einen ist es für die wirklichkeitsnahe Beurteilung der Tragfähigkeit von gemauerten Kellerwänden notwendig die traglaststeigernde Wirkung von Querwänden zu berücksichtigen, da die Untersuchung von Wandstreifen lediglich die Verhältnisse an (unendlich) langen Wänden ohne Aussteifungen simuliert. Die durch Aussteifungen erzeugte horizontale Tragwirkung trägt um so größere Anteile der Gesamtlast, je geringer ihr Abstand, genauer, je geringer das Verhältnis von Breite zu Höhe der zu beurteilenden Wand ist. Daher ist zum anderen im Hinblick auf eine Verstärkung von gemauerten Kellerwänden die Frage zu beantworten, welcher Abstand für nachträglich anzubringende Aussteifungsglieder zu wählen ist, um eine gewünschte Druckbeanspruchung aufnehmen zu können.

7.2 Grundlagen

Mit der rechnerischen Beschreibung der plattenartigen Tragwirkung gemauerter Wände haben sich bereits verschiedene Autoren befaßt. Ein ausführlicher Vergleich einzelner Rechenansätze befindet sich in /2/. Dort wird unter Einbeziehung zahlreicher Versuche festgestellt, daß die Bruchlinientheorie (z.B. /10/) die beste Obereinstimmung zwischen Versuch und Rechnung liefert, sofern nur die Eingangswerte wie Lagerungsbedingungen und Bruchmomente hinreichend genau bekannt sind.

Das Bruchmoment des Querschnitts senkrecht zu den lagerfugen wird im Bereich geringer Normalkraft stark von der Biegezugfestigkeit des Mauerwerks senkrecht zu den lagerfugen beeinflußt; aus Versuchen ergab sich, daß der Einfluß der Zugspannungen auf das Bruchmoment jedoch vernachläs-



60

sigbar wird, sofern die durch die Normalkraft hervorgerufene mittlere Druckspannung etwa 50% der Biegezugfestigkeit überschreitet /2/. Ist die Biegezugfestigkeit senkrecht zu den lagerfugen unbekannt, darf sie in guter Näherung wie folgt abgeschätzt werden:

BBz,y - 0,02 • ss

Biegezugfestigkeit senkrecht zu den lagerfugen

Druckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen

(15)

Für die Lastabtragung in horizontaler Richtung ist bei Wänden das Bruchmoment des Querschnittes parallel zu den lagerfugen maßgebend. Dieses ergibt sich ausschließlich aus der Biegezugfestigkeit des Mauerwerks.

Bruchmoment parallel zu den Lagerfugen

Biegezugfestigkeit parallel zu den lagerfugen

zu Mu,x gehöriges Widerstandsmoment

(16)

Senkrecht zu den lagerfugen wirkende Normalkräfte, z.B. aus Auflasten, erhöhen die Reibung zwischen Mörtel und Stein. Dadurch wird auch der Stein in zunehmendem Maße zur Aufnahme von Biegezugspannungen herangezogen. Dies wird nach /2/ durch den folgenden Ansatz erfaßt.

ßBz, x = 8 • BZ, x + o, 7 s · 0 Y

8Bz,x : Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen

(17)

B•Bz,x: Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen (anhand von Versuchen ohne Berücksichtigung von Auflasten ermittelt)

0 Y senkrecht zu den lagerfugen wirkende mittlere Druckspannung (z.B. aus Auflasten)



61

Ist die Biegezugfestigkeit ohne Berücksichtigung einer Auflast als Prüfwert unbekannt, darf a·Bz,x zu

s·Bz,x • 3 • 6Bz,y (18)

abgeschätzt werden /2/.

Inwieweit in der Wand wirkende horizontale Normalkräfte das Bruchmoment Mu,x vergrößern, wird nicht weiter verfolgt, weil solche Kräfte im hier interessierenden Bereich nicht als. wirksam angesetzt werden können.

Mit den obigen Rechenansätzen können nun die Tragmomente des Querschnittes in beiden Richtungen ermittelt werden. Unter Berücksichtigung der lagerungsbedingungen des betrachteten Bauteils sind damit alle Voraussetzungen zur Ermittlung der aufnehmbaren Horizontallast gegeben.

An einem Beispiel ist in /1/ der Rechengang zur Ermittlung der Bruchmomente vorgestellt worden und braucht daher an dieser Stelle nicht wiederholt zu werden. Zur Verdeutlichung der Beanspruchungsrichtungen wird in Anlehnung an die Plattentheorie die Biegemomentenwirkung wie folgt festgelegt:

Mx Biegemoment, das in X-Richtung, und damit parallel zu den lagerfugen, Zugkräfte erzeugt,

My Biegemoment, das in V-Richtung, und damit senkrecht zu den Lagerfugen, Zugkräfte erzeugt.

Bild 04 zeigte bereits das zu beurteilende Tragsystem, welches aufgrund der Rißbildung der untersuchten Versuchswände III/1 und 111/2 (Bilder 96 und 97) wie eine allseitig eingespannte Platte berechnet werden kann.

In /10/ und /11/ sind die formelmäßigen Zusammenhänge zur Berechnung der horizontalen Bruchlast aufgeführt. Diese werden hier des besseren Verständnisses wegen wiedergegeben (Bild 16).



62

rt~t-1 ~h),

4

T ' h4 Q 1 3-f-i h2

_j_

1-2

~ b

2·a ar=------~+~

2·b br=------~+~

i =Verhältnis der Bruchmomente am Plattenrand und im Feld (i=MeuiMFu) . .

Bild 16: Bruchlinien und Traglastformel nach der Bruchlinientheorie

Aus der Beziehung

M • 1 . p • h2 u 6 u

und für

h·IT ergeben sich die das Bruchbild bestimmenden Größen h1 bis h4 zu

a ·ll + i4' h4 = --------

11 + ii + 11 + ii

(19)



63

Diese Berechnungsansätze waren die Grundlage für die im nächsten Abschnitt vorgenommenen rechnerischen Oberprüfungen der Versuchsergebnisse an den kreuzweise lastabtragenden Prüfwänden 111/1 und 111/2.

7.3 Rechnerische Oberprüfung der Versuchsergebnisse von zweiachsig biegebeanspruchten Mauerwerkswänden

Die Ergebnisse der mit Hilfe der Bruchlinientheorie vorgenommenen rechnerischen Oberprü~ung der Versuchsergebnisse der Prüfwände 111/1 und 111/2 sind der Tabelle 14 zu entnehmen.

Mauerwen:s- Putz Wanddicke Auflast Durch- a 6Bz,x Mu ,x M PH ,u ( R}

Versuch art I P«i biegung m,y u,y PH ,u

d qv wmax "'l [cm] [kNim) [11111) [MNim'J [MN/m'J [kNm/m) [kNm/m) [bar] [bar]

II I11 MZ I I - 25,00 140,0 19,75 0,56 1,12 11,67 9,27 1,40

III12 Mz I I p III b 28,00 66,60 9,35 0,27 0,67 9,74 7,05 1,16

am,y Mittlere Auflastspannung Baz,x Biegezugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen Mu,x Bruchmoment parallel zu den Lagerfugen Mu Y Bruchmoment senkrecht zu den Lagerfugen p ' (R) Rechnerisch ermittelte horizontale Bruchlast H ,u( ,

p VJ Gemessene horizontale Bruchlast H,u

Tabelle 14: Traglasten kreuzweise biegebeanspruchter Mauerwerkswände 111/1 und 111/2 ·

Wie im Abschnitt 7.2 erläutert, sind die Traglastmomente Mu,x und Mu,y abhängig von der Biegezugfestigkeit des Mauerwerks. Versuche zur Ermittlung der Biegezugfestigkeit an Versuchskörpern, wie sie z.B. in /12/; /13/ beschrieben sind, wurden nicht durchgeführt. Dies erschien auch nicht sinnvoll, weil die nachträgliche Ermittlung der Biegezugfestigkeit vorhandenen Kellermauerwerks einen bedeutenden Eingriff in die Bausubstanz erfordert. Insofern ist man auf Tabellenwerte oder Rechenalgo-

1,34

1,10



64

rithmen, wie sie in Abschnitt 7.2 beschrieben wurden, angewiesen. Die Berechnung der Biegezugfestigkeiten senkrecht und parallel zur Lagefuge gemäß

BBz,y = 0,02 Bs und

BBz,x = 3 8BZ,y

führte zu einer ca. 20 % Unterschätzung der aufnehmbaren horizontalen Traglast PH· Aus diesem Grunde wurden die in der Literatur /13/; /14/; /11/; /1/ angeführten Werte für die weiteren Berechnungen verwendet. Diese unterschieden sich aber erheblich (/11/: s·BZ,x = 1,0 N/mm2; /1/: s·BZ,x = 0,39 N/mm2), aus diesem Grund wurden zunächst - nach einer Mittelwertbildung - die in der Tabelle 14 aufgeführten Biegezugfestigkeiten für den weiteren Rechengang benutzt. Damit konnte eine recht gute Übereinstimmung zwischen berechneten und im Versuch gemessenen horizontalen Traglasten erreicht werden.

7.4 Rechnerische Vorhersage der Tragfähigkeit kreuzweise biegebeanspruchter Mauerwerkswände

Die rechnerische Vorhersage der Tragfähigkeit kreuzweise biegebeanspruchter Mauerwerkswände geschieht am einfachsten durch Verwendung eines Traglastdiagramms, welches nach Möglichkeit eine Vielzahl von Parametern hinsichtlich

- Lagerungsverhältnisse - Wanddicke - Verhältnis von Wandhöhe zu Wandlänge und - mechanischer Kennwerte

zu berücksichtigen gestatten soll.

In /11/ wurden auf der Grundlage der Bruchlinientheorie Traglastdiagramme in normierter Schreibweise für vierseitig gelagerte Wände

- mit allseits frei drehbaren Wandenden und - zwei verdrehbaren und zwei eingespannten Wandenden



65

angegeben. Diese Traglastkurven wurden übernommen und um eine weitere Kurve für allseits eingespannte vierseitig gelagerte Wände ergänzt. Alle Diagramme basieren auf den in Abschnitt 7.2 dargestellten rechnerischen Zusammenhängen zwischen horizontaler gleichmäßig verteilter Bruch-last PH,u und dem Bruchmoment HF,u·

Zum Zwecke der Erweiterung dieses Ansatzes für beliebige Seitenverhältnisse und Wanddicken wurde diese Formel mittels folgender Beziehungen umgeformt:

k = a/b B = a/d b = rechnerische Wandlänge d = Wanddicke,

wodurch sich folgende Gleichungen ergeben:

a) für allseits frei drehbar gelagerte Wände

k ~ 1. PH.y • d2 4 I = I 0 sz ( V 3 + k2

I - k } 2

PH.y • d2 4 . k2 k ~ 1; =

0 sz (v;:[;-tY

b) zwei frei drehbar gelagerte und zwei eingespannte Wandenden

PH.u • ö2 4 k s 1; =

(V3 +k2 ·2'- kV2F osz

k ~ 1; PH.u • ö2 k2·8 = -v I 1 2 0 sz ( 3+-1 --)

k2·2 kW

(20)

(21)



66

c) allseits eingespannten Wandenden

k ~ 1 i I PH.u ' 62 8 = 0 sz (V 3 + k2 I- k) 2

(22)

k ~ 1; P!:j.~,~ . tJ2 =

8. k2

0 sz (N,-tt

Die Bedingung br ~ ar in der Gleichung (19) in Abschnitt 7.2 braucht hier nicht erfüllt zu werden, da dies in der Bereichsabgrenzung für k § 1 bereits berücksichtigt wurde; a und b können also beliebige Werte annehmen.

Das Bild 17 zeigt die auf diesem Wege ermittelten Traglastkurven in einer

PH.u 62

oaz

10

3

-+---zweiachsig---!

Verhältnis Longe :Brette k=o/b

Bild 17: Traglastkurven von kreuzweise biegebeanspruchten Wänden



67

Graphik, in dem die bezogenen horizontalen Traglasten über den Seitenverhältniszahlen k = a/b aufgetragen sind. Man erkennt aus Bild 17, welche bedeutende Laststeigerung durch Obergang vom einachsigen zum kreuzweisen Lastabtrag - in Abhängigkeit vom Verhältnis Länge zu Höhe der Wand - erreicht werden kann.

Die in den Versuchen 111/1 und 111/2 gemessenen horizontalen Traglasten sind in bezogener Schreibweise unter Zugrundelegung der in Tabelle 14 wiedergegebenen Biegezugfestigkeitswerte parallel zu den Lagerfugen in das Bild 17 mit eingetragen worden. Es wurde allseits eingespannte Lagerung der Ränder unterstellt. Man erkennt, daß die Obereinstimmung zwischen gemessenen und rechnerisch ermittelten Werten gut ist.

Allerdings muß darauf aufmerksam gemacht werden, daß die Anwendung der Bruchlinientheorie als eine erste Näherung anzusehen ist: da die in unterschiedlicher Weise zu berechnenden Bruchmomente senkrecht und parallel zur Lagerfuge unter Berücksichtigung der vertikalen Auflast nur durch Mittelung in die Berechnung eingehen, ist die systemgerechte Anwendung dieses Rechenverfahrens durchaus begrenzt. Weiterhin ist die Richtigkeit des Rechenergebnisses abhängig von der Kenntnis der Biegezugfestigkeit. Im Hinblick auf eine konservative Abschätzung der horizontalen Traglast einer vierseitig gelagerten Mauerwerkswand ist eine Anwendung der Bruchlinientheorie jedoch als sinnvoll anzusehen, zumal die Anwendung anderer Rechenverfahren, wie z.B. die Kreuzstreifenmethode /2/, zu noch geringeren horizontalen Traglasten führt.



68

8.0 Zusammenfassung

Der Fehlbestand an Schutzplätzen in der Bundesrepublik Deutschland einerseits und die lokale Konzentration der vorhanden Schutzräume andererseits geben Anlaß, die vorhandene Bausubstanz mit fast ausschließlich aus Mauerwerk bestehenden Kellerwänden auf ihre Tragfähigkeit zu untersuchen und zu prüfen, inwieweit es möglich ist, diese Wände aus Mauerwerk mit angemessenem Aufwand so zu verstärken, daß die Forderungen des Grundschutzes erfüllt werden.

Voraussetzungn hierfür ist die Kenntnis des Werkstoffgesetzes und die Entwicklung eines statischen Tragmodells zur nachträglichen wirklichkeitsnahen Abschätzung der Biegetragfähigkeit druckbeanspruchter Wände aus Mauerwerk mit beliebigen Abmessungen.

In diesem Forschungsvorhaben wurde deshalb das Trag- und Verformungsverhaltens von Mauerwerk unter definierten Auflasten und Randbedingungen untersucht. Dafür mußten - außer einem geeigneten Prüfstand - Wände und andere Prüfkörper aus Mauerwerk neu hergestellt werden, und zwar so, daß sie die Eigenschaften realer alter Bausubstanz besitzen.

Hierzu wurden in Abbruch-Bauten, die in der Zeit zwischen 1850 und 1930 errichtet wurden, Ziegel entnommen; Lochziegel und Kalksandsteine waren damals noch nicht gebräuchlich. Aus chemischen Analysen wurde der Bindemittelgehalt des alten Mörtels bestimmt, der jedoch für die neu aufzumauernden Wände wegen der heute bei gleichem Bindemittelgehalt erreichbaren höheren Mörtelfestigkeiten erheblich reduziert werden mußte, um die Eigenschaften alter Bausubstanz zu erzielen.

Es wurden Untersuchungen an 14 Wänden durchgeführt und hierbei eine Vielzahl von Parametern variiert. Daneben konnte an zusätzlich hergestellten kleineren Mauerwerkskörpern das last-Verformungsverhalten (G-E-Arbeitslinie) studiert werden, um Grundlagen für die rechnerische Abschätzung der Traglasten zu schaffen.



69

Bei der Prüfung der Traglast wurden bei horizontal wirkendem, stufenweise erhöhtem Druck und vertikaler konstanter Belastung die Durchbiegung und die Krümmung an mehreren Stellen der Wandoberfläche mit Hilfe elektromechanischer Wandler erfaßt. Die Vertikallast wurde stets als erste Belastungsgröße auf das Mauerwerk aufgebracht und während aller Horizontaldruckstufen konstant gehalten. Bei diesen Untersuchungen war durch die Veränderung der Wandkrümmung erwartungsgemäß eine allmähliche Ausprägung eines Gelenkes durch Rißbildung in halber Wandhöhe - bei eingespannten Wänden auch am Kopf- und Fußpunkt -zu erkennen.

Bei bekanntem Last-Verformungsverhalten des Baustoffs "Mauerwerk" läßt sich die maximale Biegetragfähigkeit in Abhängigkeit von der Auflast rechnerisch ermitteln. Zu diesem Zwecke wurde ein Interaktionsdiagramm für bezogene Bruchschnittgrößen unter der Annahme von drei extrem unterschiedlichen Spannungs-Dehnungs-Gesetzen entwickelt. Es wurde deutlich, daß ein Stoffgesetz, das dem des Baustoffes Beton entspricht, die beste Obereinstimmung zwischen Meß- und Rechenwerten bringt.

Die Vorausberechnung der Biegetragfähigkeit beliebiger Wandkonstruktionen setzt die Kenntnis von Festigkeit und Verformungsverhalten des betreffenden Mauerwerks voraus, wobei zu dessen Bestimmung die Entnahme möglichst kleiner Materialproben erwünscht ist. Es besteht die Absicht, die Druckfestigkeit des Mauerwerks an Bohrkernen/Kleinprüfkörpern zu ermitteln und die Biegezugfestigkeit aus Normen, z.B. BS 5628 oder OS 438.15, zu entnehmen. Deshalb wurde die Druckfestigkeit nicht nur an kleinformatigen Prüfkörpern ermittelt, die aus Bohrkernen aus den Versuchswänden hergestellt worden sind, sondern auch an gleichzeitig mit den Versuchswänden aufgemauerten Versuchskörpern nach DIN 18 554; der Umrechnungsfaktor liegt je nach Mauerwerk zwischen 0,4 und 0,9. Zur Absicherung dieser Werte sind weitere Untersuchungen vorgesehen. Die charakteristischen Stauchungswerte sollen stets zu 2 und 3,5 °/oo angenommen werden.

Die wesentlichen Ergebnisse der an einachsig biegebeanspruchten Wänden durchgeführten Untersuchungen wurden in einem Traglastdiagramm darge

stellt.



70

Soll das Tragvermögen von kreuzweise lastabtragenden Mauerwerkswänden untersucht werden, leistet hierfür die Bruchlinientheorie gute Dienste. Auf ihrer Grundlage wurde auch für vierseitig gelagerte Wände ein Traglastdiagramm entwickelt, mit dessen Hilfe eine Vielzahl von Bauteilparametern berücksichtigt werden kann. Dieses Diagramm dient zunächst zur groben Abschätzung der horizontalen Traglast.

Ein Sicherheitsabstand gegenüber Bruch kann am einfachsten durch einen Faktor berücksichtigt werden, beispielsweise:

- Reduzierung des Rechenwertes der Druckfestigkeit des Mauerwerks

- Reduzierung der rechnerischen Wandauflast

- Rechnerische Erhöhung der horizontalen Luftdruckbeanspruchung

Damit sind die Voraussetzungen für das ingenieurmäßige Verständnis des Tragverhaltens von Mauerwerkswänden gegenüber Horizontallasten gegeben.

Im Hinblick auf das Ziel dieser Untersuchungen, durch angemessene Ertüchtigung alter Bausubstanz aus Mauerwerk möglichst Grundschutz zu gewährleisten, kann festgestellt werden, daß

- kreuzweise lastabtragende Wände mit einem Höhen-längen-Verhältnis von 1:1 in Gebäuden mit einem Obergeschoß (Keller und Erdgeschoß) und

- einachsig lastabtragende Wände - Höhen-längen-Verhältnis kleiner 1:2 -in Gebäuden mit zwei Vollgeschossen (Keller, Erdgeschoß und ein Obergeschoß)

ohne weitere Zusatzmaßnahmen einen Horizontaldruck von 0,1 bar aufnehmen können; dynamische Einwirkungen sind hierbei zunächst noch nicht berücksichtigt.

Im Katastrophenfall muß jedoch davon ausgegangen werden, daß die vorgenannten Auflasten nicht mehr vorhanden sind. Daher müssen bei Schutzräumen die Umfassungswände aus Mauerwerk nachträglich durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch Bewehren, ertüchtigt werden. Entwicklung und Erprobung entsprechender Verstärkungsmaßnahmen zur Erhöhung der Biegetragfähigkeit sollen Gegenstand des folgenden Forschungsabschnitts sein.



71

Literaturverzeichnis

I 11 Kordina, Untersuchungen zur Standsicherheit von Wänden Westphal, in alter Bausubstanz unter Horizontaldruck Gunkler

I 21 Schöner, W. Zur Biegetragfähigkeit von Mauerwerk unter Berücksichtigung axialer Auflasten Mitteilungen aus dem Institut für Baustoffkunde und Materialprüfung der TU Hannover

I 31 Furler, Tragverhalten von Mauerwerkswänden und Druck Thürlimann und Biegung

Bericht Nr. 109 aus dem Institut für Baustatik und Konstruktion der ETH Zürich, Februar 1981

I 41 Merk Zivilschutz und Zivilverteidigung Süddeutsche Verlagsanstalt, Mannheim

I 51 Zelger Schaffung von Grundlagen für die Bemessung von bewehrtem Mauerwerk Materialprüfungsamt für das Bauwesen der TU München, Mai 1977 und Oktober 1980

I 61 Zelger Bewehrtes Bauwerk nach DIN 1053 Teil 3, Entwurf 1987

I 71

I 81

I 91

1101

1111

/12/

/13/

Kordina, Quast

Mann

Sawczuk, Jaeger

Reichenbach, Mayrhofer

Mauerwerkskalender 1988

Technische Richtlinien - Bautechnische Grundsätze für Hausschutzräume des Grundschutzes (Fassung 1972), Bekanntmachung des Bundesministers für Städtebau und Wohnungswesen vom 10.02.1972; Az.: I - 7- 81 10 12- 1

Bemessung von schlanken Bauteilen -Knicksicherheitsnachweis Betonkalender 1988

Grundlagen für die ingenieurmäßige Bemessung von Mauerwerk nach DIN 1053 Teil 2 Mauerwerkskalender 1987

Grenztragfähigkeits-Theorie der Platten Springer-Verlag BerliniGöttingenl Heidelberg 1963

Dynamisches Tragverhalten von Mauerwerk bei horizontaler Belastung - Abschlußbericht -Ernst-Mach-Institut 1985

Danish Standard DS 438.15 Teil 5 Ziegelmauerwerk

British Standard BS 5628 (Mauerwerk)



VI

A N H A N G

zum Abschlußbericht

über die

BIEGETRAGFÄHIGKEIT VON MAUERWERK MIT DEN

EIGENSCHAFTEN ALTER BAUSUBSTANZ UNTER

DRUCKBEANSPRUCHUNG

Der Anhang umfaßt 85 Anlagen mit

9 Tabellen und

79 Bildern



Tabelle:

1S

16

17:

18:

19:

20:

21:

22:

23:

Bild:

18 :

19:

20:

21:

22:

23:

24:

2S:

26:

VII

INHALTSVERZEICHNIS DER ANLAGEN

Mörtelanalysen: Lehre; Braunschweig-Ludwig-Winter-Straße

Mörtelanalysen: Kneitlingen; Braunschweig-Broitzem

Mörtelanalysen: Braunschweig-Broitzem

Zusammensetzung der Kleinversuchskörper

Umfang der ergänzenden Untersuchungen an Norm-Prüfkörpern

Ergebnisse der Mörtelprüfungen nach DIN 18 SSS Teil 3

Druckfestigkeit der Kleinprüfkörper

Materialeigenschaften verwendeter Mauersteine

Gemessene Druckzonenkennwerte an geschoßhohen Wänden und Norm-Prüfkörpern

Prüfstand für Wandstreifen - Querschnitt

Prüfstand für Wandstreifen - Auflagerausbildung

Prüfstand für Wandstreifen - Ansicht

Prüfstand für kreuzweise lastabtragende Wände - Querschnitt

Prüfstand für kreuzweise lastabtragende Wände - Ansicht

Meßstellenbelegungsplan für die Wandstreifen 1/1 bis 1/S

Meßstellenbelegungsplan für die Wandstreifen 11/1 und 11/2

Meßstellenbelegungsplan für die Wandstreifen 11/3 und 11/6

Meßstellenbelegungsplan für die Wandstreifen 11/4; 11/7 und Il/8

Anlage

01

01

02

02

03

04

04

OS

OS

06

07

08

09

10

11

12

13

14



VIII

Bild: Anlage

27: Meßstellenbelegungsplan für die Prüfwände I 11/1 und I 11/2 15

28 - 41: Durchbiegungen der Mauerwerkswände 16 - 29

42 - 55: Krümmungen der Mauerwerkswände 30 - 43

56 - 67: Querschnittskenngrößen der Mauerwerkswände 44 - 55

68 - 83: Spannungs-Dehnungs-linien geprüfter Norm-Prüfkörper 56 - 71

84: Für Durchbiegungsberechnungen verwendete Materialgesetze 72

85 - 95: Vergleich gemessener und gerechneter Durch-biegungen 73 - 83

96 - 97: Rißbilder der Mauerwerkswände der Versuchs-serie III 84 - 85



ll"'unsthweig ll"'unsdlwig A n I 1 1 s t lehrt lucllfig-llinter-Str. I lucllfig·llinttr-Str. II

61Uhver1ust iOOO "C 9 164 5 193 6 105 1-----------~----lliSslichts 1 .,_ __ ~ Löslichts 1l-----4Us1idlta 1

davon co2 glllhver- g1Uhvtr- '1111Yir· 1----=:-------~----llustfrti lustfrei ustfrti

S.lzs»urt~.~nlllsliches 72~76 Gew.-1 82 164 "-··I 83 121 Gew.•l

Cilci1111 (CaO)

Magnes i1111 (MgO)

MISCHUNGSVERHÄLTNIS

nach Gewichtsteilen nach Rlu•teiltn •)

-.hrschelnliches Bil)d,.ittel

4116 23141 2151 20,03 1,89 17142

0,86 4,99 0,86 7114 0,77 7,10

1,03 5,85 0,73 6,06 0168 6127

0106 0134 0,04 0133 0,04 0,37

10,94 62,16 62,40 6,95 64 ,OS

0,25 1,42 0,20 1,66 0,36 3,32

0,34 1,93 0,19 1,58 0,16 1,47

100,00 100,00 100,62 100,00 100,11 100,00

Verfahr~: OIN 52 170 1 Pisters1 HUM~tl·Chtrisius

1:4126

1:2,95

hochhydraulischer Kalk

1:7.06

1:4,89


1:7,90

1:5,46


•)Umrechnung als hydraulischer Kalk: p • 0,9 lr.g/dJnl

Tabelle 15: Analyseergebnisse aus Gebäuden entnommener Mörtelproben

BraunschweigBroitze• 5

6,14

BraunschweigBroitzu 6

5,50

Kneitl ingen

5,45

lösl. Kieselslure (Si02) 2,32 19,00 2,31 20,39 0,37 3,67

Tiun (Ti02)

Cilcillll (CtO)

Magnes iUII (MgO)

Sunmt ohne co2

MlSCHUNGSVERHÄLTilS

nach Gewichtsteilen nach Raumteilen

wahrscheinliches Blnd,.ittel

7,94 0,11

7,08 57,98 6,S4 57,72 6,73

0,45 3,69 0,30 2,65 2,75

0,28 2,29 0,31

100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

Verfahren: OlN 52 1701 Pistersl H~l-Charisius

1:6,75

1:5,19 1)

1:6,95

1:5,35 1)

1,09

66,77

27,28

0,79

100,00

I: 7 ,1

1 :3,3 2)

hochhdydraul. Kalk oder

Eisenportlandzement

hochhydraul. Kalk oder

Eisenportlandz~~nt Dolomitisther Kalk

!)Umrechnung als hochhydraul. Kalk: P • 1,0 kg/dJnl 2>umrechnung als Kalkhydrat: p • 0,6 lr.g/dm1

Tabelle 16: Analyseergebnisse aus Gebäuden entnommener ~1örtelproben

Institut fOr Boustofte.Massivbau und Brandschutz der Technischen Universitöt Bro unschweig

Anlage 1 zum Untersuchungs -bericht

Nr. 8 I 7 810787- 6



Br1unschweig- Braunschweig- lr1unschwe!g- •a•u~\chwe \9-An1lyse Broitzem I Broitze111 2 Broi tzem ro ze•

&1Uhverlust 1000 -c 6,05 6,01 5,95 5,54 Lllsltches, Lllsliches, Lllsl tches, Usliches,

dnon co2 - ytUhver- - ytuhver- - ytllhver- - f1Uhver-ustfret ustfret ustfret ustfret

S.lzs»ureunlösltches 82,93 Gew.-1 82,80 Gew.-1 82,31 Gew.-1 83,63 &ew.-1

löst. Kiesels»ure (St02) 2,43 20,97 2,09 18,68 2,55 21,45 2,24 20,29

Eisen (Fe2o3) 0,82 7,07 0,83 7,42 0,82 6,89 0,80 7,25

Aluminium (Alz03} 0,75 6,47 0,80 7,15 0,77 6,48 0,75 6,79

Tftln (Ti02) 0,04 0,34 0,03 0,27 0,04 0,34 0,04 0,36

CllciUII (CIO) 6,95 59,97 6,81 60,85 7,09 59,63 6,53 59,15

~9nestum (MgO) 0,30 2,59 0,30 2,68 0,30 2,52 0,31 2,81

Sulfit (503) 0,30 2,59 0,33 z ,95 0,32 2,69 0,37 3,35

s-- ohne co2 100,57 100,00 !00,00 100,00 100,15 100,00 100,21 100,00

MISCHUNGSVERHÄLTNIS Verf1hren: Dill 52 170, Ptsters, HU1111tl-Ch1rts ius ,

IIICII Gewiclltstltltn 1:7,37 1:7,62 I: 7,13 1:7,80 NCII Alumtetltn *) I :5,10 I :5,28 1:4,94 1:5,40

--hrschetnltches hochhydraulischer hochhydraulischer hochhydraulischer hochhydraulischer B tndtt~t ttel Kalk Kalk Kalk Kalk

*lu.rechnung als hydr1ulischer Kalk: ~ • 0,90 kg/~

Tabelle 17: Analyseergebnisse aus Gebäuden entnommener Mörtel proben

zugehöriger Steinsorte/ Anzahl Bezeichnung Hauptversuch Mörtelgruppe Gesta 1t A Gestalt 8 Gestalt C

K I/3 I/3 Hz 12-1,6/II - - 12 K I/6 1/6 Hz 12-1,6/II 9 - -K II/2 II/2 KS 20-1,6/1 3 3 -K 11/7 II/7 Hlz 8 28·1,2/I 8 3 -

Tabelle 18: Zusammenstellung der Kleinversuchskörper

Anlage 2 zum Untersuchungs -

Institut für Baustoffe,Massivbau und Brandschutz berlcht

der Technischen Universit6t Sraunschweig Nr.BI7 810787-6



ltzeidlnu!MJ Steinsorte Mbrttl· Priifkörper· Ersttl hi!MJWrt Belastungsart II"IIP~ dich IUS MY·Wndtn Sf~~trlt auf•

[c•J tn t11011111tn g-11trt zentrisch txltntrhcll

II 1/1.1 Mz 12·1,6-(Rf) IGII 25 I

II 1/2.1 Mz 12·1,6-( Rf) IGII 2S I I

II 1/2.2 Mz 12·1,6-( Rf) MG II 2S I I

II 1/3.1 Mz 12•1,6 25 I • II 1/4.1 Mz 12·1,6·(Rf) MG11 12,S I I

II 1/4.2 Mz 12·1,6-(Rf) IG11 12,5 • II 1/4.3 Mz 12·1,6-(Rf) IGII 12,S • I

II 1/5.1 Mz 12·1,6-(Rf) IGII 12,5 I I I

II 1/5.2 Mz 12·1 ,6·(Rf) IGII 12,5 I I

II 1/5.3 Mz 12·1,6·( Rf) IG11 2S • I II II/I. 1 IS 20·1,6 IGI 24 I

II 11/2. 1·.3 IS 20·1,6 IGI 24 ll I

II 11/2.4•.6 lS 20·1,6 !GI 24 • • II 11/l. 1•.2 lS 20·1,6 IGI 17,5 I X

II 11/3.3 lS 20·1 ,6 IGI 17,5 I I

II 11/6. f HI.Z I 28•1,2 !GI 17,5 • • II 11/6.2· .3 ll.z I 28·1,2 IGI 17,5 I I

II 11/7.1·.2 ltz I 28·1,2 IGI 24 • • II 11/7.3 ll.z I 28·1,2 IGI 24 • II 11/1.1·.2 ll.z I 28·1,2 MGI 11,5 • II 11/8.3 ll.z I 28·1 ,2 IGI 17,5 I

II 11/9.1 Mz 12·1,6 IG11 12,5

II 111/1 Mz 12·1,8·( Rf) IGI 25 • i II 111/2 Mz 12·1,8·(Rf) IGI 25 •

II 111/3 Mz 12·1,B·(Rf) IGI 25 • • I II lll/C Mz 12·1 ,B·(Rf) !GI 25 i

II ll I/2. 1 Mz 20·1,8·(Rf) IGI 25 I • II 111/2.2 Mz 20·1,8-(Rf) IGI 2S • II 111/2.3 Mz 20·1,8·( Rf) IGI 25 • • 111/2.4 Mz 20· 1 ,8·( Rf) IGI 2S

Tabelle 19: Umfang der ergänzenden Untersuchungen an Norm-Prüfkörpern

Institut für Boustofte.Mossivbou und Brandschutz der Technischen Universit6t Sro unsc.hweig


Nr.817 810787·6



Mörtel 111 lllnd·llr.

1/1

1/2

1/3

1/4

1/5

II/I

11/2

11/3

11/4

11/6

11/7

11/8

11/9

111/1

111/2

Prüfun~ von O"'ckf.stlghlt und lt-vezugfestlgkelt [llf/_.1

lo,.,jl \z,.,jj \tv lo,~~t~ \z,.,jj t,.y lo~ \z,.,jl txv

21 2,91

21 4,42

21 4,87

28 4,92

28 • ,83

28 0,23

21 0,21

21 0,22

28 0,22

21 0,22

21 0,22

28 0,19

28 4,63

28 0,46

21 0,40

0,79

1,65

1,71

1,85

1,69

0,"

0,12

0,12

0,12

0,12

0,14

0,12

1,65

0,22

0,19

55 2,77

54 4,58

240 s ,33

SI 4,94

54 4,99

66 0,21

70 0,21

78 0,17

74 0,22

78 0,18

58 0,22

62 0,16

65 0,32

66 0,41

1,11

1,48

I ,66

1,71

1,64

0,11

0,03

0,04

0,06

0,05

0;04

0,06

0,19

0,21

126 2,60

147 4,49

435 4,90

185 4,94

191 5,51

260 0,20

100 0,20

105 0,19

109 0,21

112 0,17

115 0,20

120 0,15

450 4 ,89

89 0,30

67 0,41

I ,06

1,58

1,57

1,68

I ,71

0,03

0,04

0,04

0,06

0,04

0,04

0,05

I ,47

0,12

0,21

435 4,90

260 0,20

259 0,18

161 0,21

450 4,85

104 0,25

I ,57

0,03

0,07

0,04

1,40

0,14

..Srulg"'~ Dill 1053 T 1 Tabelle 7

II

II

II

II

II

I

I

I

I

I

I

I

II

I

I

Tabelle 20: Ergebnisse der Mörtelprüfungen nach DIN 18 555 Teil 3

Beztich· Mluerwert/l«i GestAlt Prüf· h/b Mittelwert Lodl· nung

1/3

1/6

1!6

1!6

11/2

11/2

1117

1117

Mz 12-1,6-{RF)/11

Mz 12·1 ,6-(Rf)/11

Mz 12·1,6-(Rf)/11

Mz-12·1,6-(Rf)/11

KS 20·1 ,6/1

KS 20·1,6/1

Hlz 8 28·1 ,2/1

Hlz 8 28· 1,2/1

c A

A

A

A

8

A

I

kör~r- Rolldichte enteil lnuhl

12

7

1

1

3

3

8

3

1,14

1,08

I ,08

2 ,142)

I

1

I ,02

1

!kg/dlll-' I (IJ

I ,58

1,84

I ,79

1,90

36,4

31, I

f)Btlntungsgnchwindigkeit nlCh Dill 18 554: v • 0,07 11/111112/sec.

2l2 P.Ufkörper übertln~ndergeste11t

Drvckfestigkeit

Mittel- Stlndlrdlb· Ylriltions· wert f wlchung koeffizlent [11/111111 J [11/1111!1 J [ ·l

16,43

21,35

23,671)

14,86

17,92

16,07

5,43

6,00

:2,26

:I ,88

:I ,07

:0,783

:0,535

o. 138

0,088

0,05

0,07

0,!44

0,089

Tabelle 21: Druckfestigkeitswerte der Kleinprüfkörper

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der T•chnisc.hen Universft6t Brounschwei9


Nr. 8 I 7 810787- 6



Ab•SSuf19ell Fo,..,.tbe- Querschnitts· ltohdlcHt Oruckfutlgktlt llfll•' I ltztlcllnullf Stt 11\lrt (Mittthotrt) ztlchnuf19 1 usb 11 du"9 (llltttlwert a, Mittel· Vertlt.·

1•1 (kg/ct.'J •ln •u wer~ kotff. l I " ylx) s

!SI

2SI 123 66 I 1,51 15,5 24,7 20,4 18,3 Mz-12·1,6-(IIF)

Yo1hlf9t1 2S7 127 66 1 ,71 19,5 35,9 28,0 21,2 lU 12·1 .I·(IF) IIIF

(Rtichsfon~~~t) 2S7 125 65 Vol httlnt I ,12 20,2 42,4 31,6 20,1 Mz-20·1 .I·(IIF)

2SS 124,5 66 ( Rtichsf.) I

I ,63 13,0 42,5 24.1 36,0 Nz-12-1 ,8-(Rf)

253 121 67 I ,77 21,8 36,2 25,9 18,1 llz-20-1 .1-(Rf)

I Kochloch· 242 175 113 3 OF I KochlOChllf9tl

1 Lochflicht 33,5 1 I ,11

(I ,11)2) 35,4 37.1 36,3 1 ,7 lU 1·211·1 ,2-JIJ

1 Zif9tl Kochl ochz if9tl 1,29 240 !!8 113 2DF lochfhcllt 19,4 1 ( 1,64)2) 30,7 37,5 3S ,4 7,7 Hl.Z 1·211·1 ,2-Z:lf

240 175 1141 3Df

oveles Griffloch 1,63 24,7 27,7 26,3 4 lS-20·1 ,6-JDf llhsud· 102 X 4Z ..

sttint oveles Griffloch 240 115 114 2 Df 92 I 24 -

1,65 23,2 26,9 25,1 5 ~S-20·1,6-ZDf

l)hier ...,rdt teilweise tin w0111 Griffloch eusgthendtr Ril i.ibtr dit gtsllltt Sttillhöht festgestellt

2>schtrttnrohdichtt

Tabelle 22: Materialeigenschaften verwendeter Mauersteine

Ytrswch Jillteri1l lllnd· NY bei zentrhch~r hlutung IIY bei exzentrischer Btlntung Windwersudle S) dickt

i., ' [d) I (x) Mtsswng in hilber lllndllciht

a, 'su •sw 'D 'z X s- Sll {C•J {lfl/ .. 1 !Sol , ... , .. ) , ... , .. ) lltl/ .. 1 11.1 [Sol [I.) tc•J

111 - 25 7,4 -2,4 5466 ·' 6.11 21 7 ,41 2) -2 ,362) -5,19 12,34 7,40

'* 112 . - 2S 9,65 -1,375 8409,S 6,11 2) 7 ,41 2) -2 ,362) -3,02 6,28 8,10 ~ - 8,..901) -1,721) 74281) 6,81 7,41 -2,36 22,26 4,91 II) . ~ 25 -5 ,4S

1/4 ...

12,5 15,32 -2,00 9470 7,66 10,S2 ... ,67 -0,75 1,89 3,54

1/5 ..

12,5 10,51 -1,31 8750 8,08 12,24 -4,33 -1,42 2,00 5,19 a:

11/1 24 6,91 3) ·3,4831 4136,83) i

4,61 . ·3,77 ·0 ,56 2,63 • ,21 ~

11/Z . - 24 6,91 -3,48 4136,8 '

4,11 5,72 -4,J5 ·3,02 5,52 11,48

11/3 ..

17 .s 7,26 -2,35 4840,05 I 5,64 5,89 -5 ,SO ·3,2S 3,82 8,04 ... ~ I 1/4

.... 17,5 7,264 ) -2 ,3s4 1 4840 ,os4 l : 5,64 5,894) -s,oo41 ·2 ,97 3,41 8,14 ..

! "i

7344,6 i -2,80 -2.69 4,29 6,74 1116 17 .s 6,48 -1 ,54 3,84 . 11/7

.. - 24 5,52 ·1 ,02 8260 4,12 • ,45 -1 ,71 -0,33 S,24 1,405 ... ~ ..

-1,27 9666,7 4,94 s,4 1 ·2 ,93 l -1 ,26 S,7Z 15,83 11/8 .. 17 .s 6,09 ~

1lllttttl aus IIY·Yersuchen 1/1 • 1/2

Z)aus IIY·Vtrsuch 1/3

l)IUS IIY·Vtrsuch 11/Z 4l1us IIV-Versudl 11/3

S)ohnt tint ewentutll zu berücksichtigende l'\ltzschlcht

Tabelle 23: Gemessen~ Druck zonenkennwerte an geschoßhohen Wänden und Norm-Prüfkörpern

Anlag~ 5 zum Untersuchungs ..

lnstitu t für Boustofte,Massivbau und Brandschutz berieht

der Technischen Universit6t Braunsehweig Nr. 8 I 7 810787 .. 6



Belast uhgseinrichtung zur Ermittlung der

Biegetragfähigkeit von Mauerwerk

I QUERSCHNITT]

ob<trts WicMriOS!fr

0 ... "' ...

B~

B~ Schnitt A- A

S;ld 18: Prüfstand für Wandstreifen - Querschnitt

g I ... .. ... ..

Prülwond

DRUCKlOSSEN d• 40nn.•o• p 1 • 2.0bor

pmox • 1000kN pro Prrue

Hub mox 100 mm

olle MoOr in (mml

Anlage 6 zum

Institut für Boustofte.Mossivbau und Brandschutz der Techr\isc.1'en Univer$itöt Srounsc.hweig

Untersuchungsberic.ht

Nr.B 17 810787· 6



Belastuhgseinrichtung zur Ermittlung der


I AUFLAGERAUSBILDUNG I

Auflagerdetail: _geIen k i g e=--=L:...;::;;a g e r u n g ~ lj•weil~ ob•n und unl•n

- ousluhrenl

Prü!wgnd

ll==±==! __ ORUCKISSEN d•40 mm mall PI • 2.0 bor

mslonge M 22/M12 Fesligkeilsk!osse 8.8 IOIN 267)

Jus I ierschroybe

Auflag erde ta i l: Eins P-O nn u n g_ (jeweils oben und unl•n ausführen)

Bild 19: Prüfstand für Wandstreifen - Auflagerausbildung

Institut für Baustofte,Mossivbau und Brandschutz der Technischen Universitöt Bra unschweig

Anlage 7 zum Untersuchungsbericht

N r . 8 I 7 81 0 78 7 - 6



Belast uhgseinrichtung zur Er mit tl ung der


.., 0

.., 0

... ...

"' "'

\ervo ·hydraulische PtPssen

~o• • HXXl kN pro PrPsst'

Hub mo• 100 nvn

!ANSICHT I

~A I

Schnitt B-B

Bild 20: Prüfstand für Wandstreifen - Ansicht

LL2.1L

olle lo4 ane m (mml

lnstitu t für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technisehen Universitöt Braunschweia

Anlage 8 zum Untersuchungsber icht

Nr. 8 I 7 810787 - 6



Prulwa~d

4b5hllzu~v zu111 B•tastu~g5g•ru51

d • 40 101aw ~· 2.0 bar

Schnitt A-A

Belostu ngseinrichtung zur Ermittlung_

der zweiachsigen Bieg~gtooigk.e.ü.

von Mauerwerk

-=r-7 I c

I QUERSCHNITT I

Y•r11kol• Lrn,•nlog•ru!'9 ausb•ton•••t•r !P8 l!Xl -

Hub "'0• 100 """

I AUFLAGERDETAILI

------. ~ -IPI lOO

Bild 21: Prüfstand für kreuzweise lastabtragende Wände - Querschnitt - Anlage 9 zum

Untersuchungs -beritht Institut für Baustofte.Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universitat Bra unschweig Nr.BI 7 810787-6



Belastungseinrichtung zur Ermittlung der zweiachsigen Biege.trggfQ.bigkeit von Mauerwerk

~ c

2 z.,.,,.,,,9 t>.aufschlogt•

s•rvo ftrdrouiiiCh• Pr•ss•l"'

Prno• • 10CC kN pro Pr•s••

Hut> 1110• 100 mm

I PB 400

"' c

Schnitt B-B

3000

I I l ~r--------~·~·6=so~;~~l=m~------------~ j Sponn$löhl•

OY ~IOAG St ()«)/1150 t ~ :

B

-~-~~~~~~~~~

Bild 22: Prüfstand für kreuzweise lastabtragende Wände - Ansicht -

Institut für Boustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universitöt Braunschwelg


Nr.BJ 7 810787-6



MeOstellen- Belegungsplon

für die Versuche I I 1 • 112. I /3 ( d = 2 5 cm. R F ) I/4, I/5 (d= 12,5cm,RF)

4 3.5.7.9

r

!DRUCKSEITE I

, I I I

4 SI

:41 : 11.21 I I

i ~·~--53-4-{".4-1 I 49 51 : SOl (~ I I I I I I

. ' ' : ' \..

11,13,15,17

LEGENDE·

t Pressenkräfte :Menstellen

-~ Zugstangenkräfte : Menstellen

gelenkige Lagerung

21.22

3,5,7.9

~JI

29{!j' @ ® 11 13

~@ 15 17

39

50

... ... N ...,

" ...,

"' ... N ...,

+ 60 + ": ---------- -- -;., 3 43• •'' • • •

11,13,15,17

t Dehnungen :Menstellen 30- 59

~ Durchbiegungen :Menstellen 23-27

" ~s .,3

2~ { "' Auflogerdrehwinkel: Menstellen 20.29

Schnitt

Bild 23: Heßstellenbelegungsplan für die \~andstreifen 1/l bis 1/5

46

I-I

lnsti tut für Ba ustoffe,Mossivbau und Brandschutz der T•chnischen Universitöt Bra unschwe i g

Anlage 11 zum Unt•rsuchungs -bericht

Nr.B 17 810787-6



Menstellen- Belegungsplan für die Versuche ][/1, ll/2 (d=24cm,DIN- Format)

gelenkige Lagerung

I DRUCKSEITE I

.. 3.5.7,9

,.

i . I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

I

Fi~r---'3'r-5 "' '1 I rl?J ,...1'---_i..._ ~

I ZUGSEITE I 38 41

I I n/24 ,I I P

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56 59 .,.r ,"----':r-, A21

I lt I )V I

30 I 23;]!32 IJ'

36

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I

481 ~ r2

5(, ~·n$ 158

I I I . . . . I I . 1575

L 15 l 15 _l 1575

•• 21. 61 5

11.13,15.17 29" f ~ 13 fs ~

~i jn

Bild 24: Meßstellenbelegungsplan für die Handstreifen II/1 und II/2

lnsti tut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Braunschweig

"' ,.. ...-11'1

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"' ,.. ...-I()

--!<--'<-

Anlage 12 zum Untersuchungs -ber icht

N r . 8 I 7 81 0 78 7 - 6



Menstellen - Bel egungsplan

für die Versuche I/3und ll/6 {d=17,Scm,DIN Format) Lagerung: Einspannung (oben u.unten)

.. 3.5.79

r---

r ~31 33 11-Jl b' ! P'n (391

I DRUCKSEITE I

I I

I ZUGSEITE I IP9 ,,, r/24

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~r i22

LEGENDE:

i Pressenkröf te Menstellen 21.22

- ® Zugstangenkräfte Menstellen 3.5.7.9 11.13.15.17

' Dehnungen Menstellen 30- 5L 56.58.59

61 l , Menstellen 23-27 ri! Durchbiegungen

Schnitt I-I

~ Auflagerdrehwinkel Menstellen 20.29

Bild 25: Meßstellenbelegungsplan für die Wandstreifen II/3 und II/6

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Sraunschweig

.,..


N r . 8 I 7 81 0 78 7 - 6



MeOstelten- Belegungsptan für die Versuche R/7 (d=24cm).ll/l •. ll/8{d=17,5cm)

DIN-Format, gelenkige Lagerung

~ 3,5.7.9 20" II} es ,; fl r--,.

I

"' I N ... II\

32 35 2;;t2 r1 1'!.,-/23 301 31' 133 r' lT -,)CF

I DRUCKSEITE I I ZUGSEITE I "' r-. M

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I 2w

I LEGENDE: 1. 21. I

t Pressenkräfte MeOstellen 21. 22 Schnitt 1-I

- Z ugstangenkröf te Menstellen 3. 5.7 .9.11.13.15.17

I Dehnungen MeOstellen 30-59

" Auflagerdrehwinkel Menstellen 20.29

·r6 Durchbiegungen Menstetlen 23-27

Bild 26: Meßstellenbelegungsplan für die Wandstreifen 11/4; 11/7 und 11/8

Institut für Baustofte,Massivbau und Bro'ndsc.hutz der Technischen Universität Braunschweig


Nr. 8 I 7 810787- 6



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Mens teilen- Bel egungs plan für die Versuche Jll/1,JII I 2

...(;7 22

II

SCHNITT 11·11

l 3.00 1 ,:; ~: ~----50_--_-_--_---~--so-=2·00.:.c._ __ 50 ___ • -5-0---+r-2-S_so=t'-25-+

43

I 50

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I 55

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49

i ~6 4';8

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SCHNITT 1-l

I DRUCKSEITE I

LEGENDE

Mlnsl-''-"' 21-29

Ntnstell~ 9 - J) "_66



c= PL 0.0500 BAR e>= PL 0.2100 BAR .. = PL ~ 0.3200 BAR

tqv = 357 k N/m + ~ PL ~ 0.3000 BAR X= PL 2 0.4000 BAR <> = PL 0.4400 BI\R

ü'i N

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r1 u N w, N

I I .. N I I (J)

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., 0 0

I I w2 :z: <D

I I .....

PLh WJ 00 N .....

I I W4 (!) I I (J)

~ 1 I Ws

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N L.J ("')

0 0 2 4 6 8 10

tqv w [ mm]

1/)

0 max p1 o 0.1.1.06 bar

~ ~ 0

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---t-.0

M I .J Q. 0

N

I--0 -, --

0

I 0

0 0 2 4 6 0 10

Mittendurchbiegung "' [ "'"']

Bild 28: Durchbiegungen der Mauerwerkswand l/1

Institut für Baustofte.Massivbou und Brandschutz der Technischen Universität Braunschweig


Nr BI 7 810787- 6

o= PL 2 0.0000 BAR

""' PL - 0.2069 BAR .. = PL = 0.4022 BAR .. 2 PL 0. '5011 BAR

tqv =529 kN/m X• PL • 0.'5417 BAR <>= PL 2 0.5810 BAR ~= PL = 0.6051 BAR

ID I()

N r.,

E ~

r1 w, u N N

I I N E I I .. (J) E

~ .c ..... ..

w2 0 0 I I :z: ID I I .....

PLh WJ Q) )(

~ 0

I I W4 E

I ID il: I "' ii1 ~

1 I Ws ID I I ....., N L.J ("')

0 0 3 6 9 12 15

tqv w (mm J

0 CD

0

0 max P = 0.6051 bar ~ ID d

.0 0

.J 0 Q. ... 0

0 N

0

0 0

0 0 3 6 9 12 15

Mittendurchbiegung "' ( 111111]

Bild 29: Durchbiegungen der Mauerwerkswand I/2

Institut für Baustofte.Massivbou und Brand!=r.hutz der TechniSchen Universität Braunschweig

Anlage 17 zum

Untersuchungsber icht

Nr. 8 I 7 810787 • 6



Cl= PL ~ 0.0000 BAR

""' PL ~ 0.3620 BAR A= PL • 0.'5521 BAR

+qv=528 kNtm +• PL • 0.6022 BAR ><• PL ~ 0.6261 BAR

ID I() N

r, e " i1 <J N C\l

N E I I .. (J) E

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PL~ (D

" N )( .... ~ I I 4 ID ~

~ (J)

" I I ID

Hi N .. .J M

0 0 4 8 12 16 20

tqv W [ MM)

(D

0 I I I

mo~ Pi = 0.6261 bar

d ID

.D 0

..J (L

" 0

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~~ -N

0

0 I 0 0 8 12 16 20

M(ttendurchb(egvng w [MMJ

Bild 30: Durchbiegungen der Mauerwerkswand 1/3 Anlage 18 zum Untersuchungsbericht

----------------------- ----- ----------·----l

Institut für Boustofte,Mossivbau und Brondsc.hutz der Techr11schen Unoversotot Brounschweog Nr II 7 810787- 6

ID I() N

e " <J ~

.. ~ .&: ... .. 0 0

:z: ID ...

N M

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0 ... 0 (D

0

~ 0 ..0

ID 0

" 0

0 N 0

0

0 2 I.

Cl= PL ~ 0.0000 BAR o = PL ~ 0. 0142 BAR .. "' PL ~ 0.0226 BAR + ~ PL a 0.0429 BAR >< • PL • 0. 0536 BAR • = PL • 0.0612 BAR + = PL ~ 0.0697 BAR x" PL 0. 0729 BAR

6 8 10 12

w [ mm J

0 0 oo ~---2~-4,---+6--~--~~

.. 8 10 12

Mittendurchbiegung w [mm)

~-~_<1 __ _!1_:_ Ourchb i egungen der Mauerwerkswand 1/4

Institut für Boustotte.Mossivbau und Brondsct,utz der Technosehen Universität Brounschweig

Anlage 19 zum

Untersuchungs -bericht

Nr. 8 I 7 810787 - 6



1!1= PL = 0.0000 BAR 0= PL = 0.0337 BAR •= PL • 0.0611 BIIR +• PL ~ 0.0909 BAR x .. PL "' 0. 1007 BAR

tqv = 271. kN /m •= PL ~ 0. 1061 BIIR •= PL 0. 1078 BAR

I.D x .. PL = 0. 1108 BAR

~ U") N

fl e ... I-4J <J N

N

I I N .. (J)

1--4 .c. .... " 0 0

I I :I: I.D ... PLH 00

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0 2 4 6 B 10 12

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N ... 0

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a.

... 0

0

0 0

0 0 2 4 6 8 10 12

M(ltendurchb(egung w [ mn!l

Bild 32: Durchbiegungen der Hauerwerkswand 1/5

Institut für Baustofte.Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Braunschweig


Nr. BI 7 810787-6

Cl= PL • 0.0000 BAR o: PL ,. 0.2041 BAR •= PL ,. 0.3473 BAR

.qv = 401 kN/m PL • 0.4510 BAR + .. PL "'0.4750 BAR x ..

•= PL "' 0.4952 BAR I.D U") N

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Bild 33: Durchbiegungen der Hauerwerkswand 11/1


Anlage 21 zum Untersuchungsberieht

Nr. B I 7 810787 • 6



1!1= PL 2 0.0000 BAR <:>= PL "' 0.2020 BAR .. = PL "' 0.2530 BAR

• qv = 34 7 kN/m ... "' PL 2 0.3021 BAR X• PL "'0.3497 BAR •= PL "'0.3680 BAR

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M(\\endurchb(egung w ( "'"']

Bild 34: Durchbiegungen der Mauerwerkswand ll/2



Nr 8 I 7 81078 7 - 6

"'"' Pl. - 0.0000 bor o= PL - 0.2206 bor .. = PL • 0.3595 bor

• q v = 1.11 k N/ m .... Pl. - 0.4501 bor X• PL - 0.4708 bor •= PL • 0.1.803 bor

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M(\\endurchb(egung w [mml

~n~-!~:_ Durchbiegungen der Mauerwerkswand ll !3 Anlage 23 ZUIII

Untersuchungs -bericht Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz

der Technosehen Universität Bro unschweig Nr. II I 7 8t0787 • 6



Cl= PL ~ 0.0000 bar e= PL ~ 0. 1055 bar

PL ~ 0. 1507 bar

tqv =296 kN/m +~ PL ~ 0. 1697 bar X• PL - 0. 1900 bar •= PL ~ 0. 1960 bar

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Bild 36: Durchbiegungen der Mauerwerkswand II/4 Anlage 24 zum Untersuchungs -bericht Institut für Baustotte,Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universitär Bra unschweig Nr BI 7 810787-6

Cl= PL ~ 0.0030 bo.r e= PL • 0.2400 bo.r •= PL - 0.3019 bo.r

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Mittendurchbiegung .. c-J

Bild 37: Durchbiegungen der Mauerwerkswand Il/6

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universit<it Braunschweog

Anlage 25 zum Untersuchungs -beric:ht

Nr _ 8 I 7 810787- 6



c. = f'L m 0.0000 bar 0 = f'L m o. 1051 bar .. = f'L ~ 0.2190 bo.r

tqv = 271 kN/m ..., • PL .. 0.2601 bar X s PL m 0.2796 bGr • = PL m 0.2914 bo.r

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M(ltendurchb(egung w ( mm]

Bild 38: Durchbiegungen der Mauerwerkswand 11/7 Anlage 26 zum Untersuchungs -bericht Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universität Braunschweig Nr. 817 810787-6

Cl= f'L 3 0.0002 bcH 0= f'L • 0.0512 bGr •= PL • 0.0901 bGr .... PL - o. 1199 bGr

tqv = 1.66 kN/m X• PL - 0. 1397 bo.r •= PL - 0. 1468 bGr • = PL • 0. 1502 bar

(J) 10 C\1

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Bild 39: Durchbiegungen der Mauerwerkswand 11/8



Nr. 8 I 7 810787 • 6



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Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Brounschweig


Nr. 8 I 7 810787- 6



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Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Bro unschweig


Nr. 8 I 1 810787 - 6



o= PL • 0.0500 BAR .,,. PL • 0.2100 BAR •= PL • 0.3200 BAR t qv = 357 kN/m ... PL - 0.3900 BAR ". PL • 0.4000 BAR •= PL - 0.4400 BAR

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Bild 42_: Krümmungsverlauf über die Höhe der Wand 1/l Anlage 30 zum

Untersuchungs

Institut für Baustofte.Massivbau und Brandschutz bericht

der Technischen Universitöt Braunsc.hweig Nr. BI 7 810787-6

0= Pt. • 0.0000 BAR e= PL ,. 0.2069 BAR •= PL "' 0.4022 BAR .. -Pt. • 0.5011 BAR t qv = 529 kN/m l<• Pt. - 0.5417 BAR •= PL .. 0.5810 BAR .. = Pt. • 0.6051 BAR

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11( t t enll ruemmun9 k•to [ 1/m l

ß_l_l_d_4_3_:_ Krummungsver I auf uber die Hohe der Wand I /2 Anlage 31 zum Untersuchungs -bericht Institut für Baustofte.Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universität Brounschweig Nr _ 8 I 7 810787 • 6



1!1= PL ~ 0.0000 BAR <!>= PL ~ 0.3620 BAR .. = PL - 0.5521 BAR .. . PL • 0.6022 BAR

tqv=528kN/m X• PL • 0.6261 BAR

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11( t t enll ruu1mun9 11•10 [11m l

Bild 44: Krümmungsverlauf über die Höhe der wand 1/3 Anlage 32 zum Untersuchungs -bericht

lnstitu t für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Brounschweig Nr B I 7 810787 • 6

1!1= PL • 0.0000 BAR <!>= PL • 0.0143 BAR •= Pl. • 0.0226 BAR ... PL • 0.0429 BAR

tqv=19L. kN/m X• PL • 0.0536 BAR •= PL • 0.0612 BAR • = PL • 0.0697 BAR

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B_~ld __ 45_:_ Krümmungsverlauf über die Höhe der Wand I/4 Anlage 33 zum Untersuchungsber icht lnstitu t für Baustofte.Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universität Brounschweig Nr. BI 7 810787 • 6



0= PL .. 0.0000 BAR 0= PL ,. 0.0331 BAR .. ; PL ,. 0.0611 BAR .... PL ,. 0.0909 BAR

.qv = 274 kNim X,. PL • 0. 1001 BAR • = PL • 0. 1061 BAR . : PL . 0. 1018 BAR

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Bild 46: Krümmungsverlauf über die Hohe der Wand I/~ Anlage 34 zum Untersuchungsbericht Institut für Boustotte,Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universität Braunschweig Nr. 8 I 7 810787 • 6

o= PL • 0.0000 BAR o= PL • 0.2041 BAR .. ,. PL • 0.3413 BAR .. -PL • 0.4510 BAR

tqv = 1.01 kN/m X• PL • 0.4150 BAR •= PL • 0.4952 BAR

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~-!!!_4]_:_ Krummungsverlauf uber die Höhe der Wand 11!1 Anlage 35 zum Untersuchunosbericht Institut für Baustotte.Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universität Bro unschwei g Nr. 8 I 7 810787 • 6



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Bild 48: Krümmungsverl~uf über die Höhe der W~nd 11/2 Anlage 36 zum Untersuchungsbericht Institut für Baustofte.Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universität Brounschweig Nr 8 I 7 810787-6

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1.0 I(') C\1

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o.o 0.1 o.z 0.3 0.4 0.5

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B_i__!~_:_ Krümmungsverlauf über die Höhe der Wand 11/3 Anlage 37 zum

Untersuchungs

Institut für Boustofte,Massivbau und Brandschutz bericht

der Technischen Universitot Brounschweig Nr. 8 I 7 810787-6



,....., Hl I I 1 I I I ,_., I I

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PL4! I I I I 1 I ,....., I I 1 I I I I-tl LJ

• qv = 296 kN/m

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Bi~9~ Krümmungsverlauf über die Höhe der Wand 11/4 Anlage 38 zum Untersuchungsbericht Institut für Baustofte,Massivbau und Brandsc.hutz

der Technischen Universität Bro unschweig Nr. 817 810787-6

• qv = 382 kN/m

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~~--~ Krümmungsverlauf über die Höhe der Wand 11/6 Anlage 39 ZUM

Untersuchungs -bericht Institut für Baustofte.Massivbau und Brandsc.hutz

der Technischen Universität Braunschweig Nr. 81 7 810787-6



.. = PL • 0.00 BAR e= PL • 0.1051 BAR .. = PL • 0.2198 BAR .... PL • 0.2601 BAR

tqv=271 kN/m X• PL • 0.2796 BAR •= PL • 0.2914 BAR

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Bild 52: Krümmungsverlauf über die Höhe der Wand 11/7 Anlage 1.0 zum Untersuchungs -ber icht Institut für Baustotte,Massivbau und Brandschutz

der Technischen Universität Brounschweig Nr 8 I 7 81078 7 - 6

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Bild 5~ Krümmungsverlauf uber die Höhe der Wand 11/8 Anlage 41 zum Untersuchungsbericht Institut für Baustofte.Massivbau und Brandschutz

der Technischen Univers1töt Brounschweig Nr.BI7 810787·6



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EINGESPANNTER RAND

FREIER RAND

Bild 54: Krümmungsverläufe der Mauerwerkswand III/1 Anlage L.2 zum Untersuchungsbericht Institut für Baustofte,Mossivbau und Brandschutz

der Technischen Universitöt Bra unschweig Nr. 8 I 7 810787- 6



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EINGESPANNTER RAND

FREIER RAND

Bild 55: Krümmungsverläufe der Mauerwerkswand I 11/2 Anlage 43 zum Untersuchungs -

Institut für Baustofte,Mossivbau und Brandschutz bericht

der Technischen Universität Brounschweig Nr. 8 I 1 810787-6



Dehnungen und Stauchungen:

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Bild 56: Querschnittskenngrößen im Bereich der Meßstellen 45/48 der Hauerwerkswand 1/1

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Brounschwelg

Anlage 44 zum Untersuchungsber icht

Nr. BI 7 810787-6


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Bild 5~ Querschnittskenngrößen im Bereich der Anlage 45 zum Meßstellen 45/48 der Hauerwerkswand 1/2 Untersuchungs-

lnsti tut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz bericht

der Technischen Universität Bro unsc.hwei g Nr. 8 I 7 810787-6




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Bild 58: Querschnittskenngrößen im Bereich der Meßst~llen 44/47 der Mauerwerkswand 1/3

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandsc.hutz der Technischen Universität Bro unschwei g


Nr 8 I 7 810787 • 6

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Bild 59: Querschnittskenngrößen im Bereich der ---- Meßstellen 45/48 der Mauerwerkswand I/4

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Institut für Baustofte,Massivbau und Brandsc.hutz der Techn•schen Universität Brounschweig


Nr. 817 810787·6




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Bild 60: Querschnittskenngrößen im Bereich der Meßstellen 45/4B der Mauerwerkswand J/5

Institut für Baustofte.Massivbau und Brandsc.hutz der Technischen Universität Brounschweig


Nr. B 17 810787-6


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Institut für Baustofte.Massivbau und Brandsc.hutz der Technischen Universität Braunschweig


Nr. B 1 7 810787- 6



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Institut für Baustofte,Massivbou und Brandschutz der Technischen Universitöt Braunschwetg


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Bild 63: Querschnittskenngrößen im Bereich der HeBstellen 44/47 der Mauerwerkswand 11/3

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Institut für Baustofte.Mossivbou und Brandschutz der Technischen Universitöt Braunschwetg

Anlage 51 zum Untersuchungsberlcht

Nr. 817 810787·6



Dehnungen und Stauchungen: Dehnungen und Stauchungen:

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Bild 64: Querschnittskenngrößen im Bereich der Anlage 52 zum MeSstellen 44/47 der Mauerwerkswand 11/4 Untersuchungs -

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz bericht

Bild 65: Querschnittskenngrößen im Bereich der Anlage 53 z.um Meßstellen 44/47 der Mauerwerkswand 11/6 Untersuchungs-

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz bericht

der Technischen Universität Braunschweig Nr. BI 7 810787-6 der Technischen Universität Braunschweig Nr. 817 810787-6



Dehnunoen und Stauchungen:

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Bild 66: Querschnittskenngrößen im Bereich der Meßstellen 44/47 der Hauerwerkswand 11/7

Institut für Baustofte,Massivbau und BrandsGhutz der Technischen Univer&itöt Brounschwelg

Anlog• 54 zum Untersuchungs -bericht

Nr. 8 I 7 810787 • 6

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Bild 67: Querschnittskenngrößen i• Bereich der ---- Meßstellen 44/47 der fllauerwerkswand 11/8

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Institut für Baustofte.Massivbau und BrandsGhutz der Technischen Universität Brounschweig


Nr. 8 I 7 810787- 6



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Institut für Baustofte,Massivbau und Brandsc.hutz d•r Technischen Universitöt Brounschweig

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Institut für Baustofte,Massivbau und Brondsc.hutz der Techl\isc.hen Universitöt Bra unschwei g

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Nr. 117 810187·6



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Institut für Baustofte,Mossivbou und Brandschutz der Technischen Universitöt Sro unschwelg

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Institut für Boustofte,Massivbou und Brandschutz der Technischen Universitöt Braunseh-Ig

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Nr. 117 810787·6



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Bild 72: Spannungs-Dehnungs-Linien exzentrisch geprüfter Norm-PrUfk~rper

Institut für Baustofte,Mossivbou und Brandsc;hutz der Technisc.hen Universitöt Braunseh-ig

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Nr. BI 7 810787- 6

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Institut für Boustofte,Mossivbou und Brondsc;hutz der Technischen Universitöt Braunseh-ig


Nr. 8 I 7 810787- 6



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Bild 74: Spannungs-Dehnungs-Linien zentrisch geprüfter Norm-Prüfkörper

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Institut für Boustofte,Mossivbou und Brondsc.hutz der Technischen Universitöt Braunseh-ig

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Bild 75: Spannungs-Dehnungs-Linien zentrisch oder exzentrisch geprüfter Norm-Prüfkörper

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Institut für Boustofte.Mossivbou und Brondsc.hutz der Technischen UniversitOt Brounschweig

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Anlage 63 zum Untersuchungs -berlcht

Nr 817 810787· 6



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Institut für Baustotte.Mossivbou und Brandsc.hutz der Technischen Universitöt Braunseh-ig

Anlage 61. zum Untersuchungs -bericht

Nr 8 I 7 810787 - 6

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Institut für Boustotte.Mossivbou und Brandschutz der Technischen Universitöt Brounschweig

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Anlage 65 zum Untersuchungsberlcht

Nr. 8 I 7 810787 • 6



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Institut für Baustofte,Massivbau und Brandsc.hutz der TKMiac.hen Universit6t Braunsc.h-lg

Nll/8 3

-2.0 -JD EI%J

Anlag• 66 zum Unt•r~uc.hungs

ber ic.ht

Nr 8 I 7 810187- 6

O[MN/m I

-13.0 ~-12,64 MN/m

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-1.0

-1.0 -2.0 -3.0

Bild 79: Spannungs-Dehnungs-Linie eines zentrisch geprüften Norm-Prüfkörpers

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandsc.hutz der TKhniac.hen Universit6t Braunseh-ig

El%.1

Anlage 67 zum Unterauc.hungs • beric.ht

Nr. B I 7 810787 • 6



0[.,../mJ)

-7.0

-6.0

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-2.0 -3.0 -4.0 -5.0 E ('Y .. )

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-5.0 +----

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-2.0

-1.0

-4.0 -5.0 E (%.)

Bild 80: Spannungs-Oehnunqs-Linien zentrisch geprüfter Norm-Prüfkörper

Institut für Boustafte,Massivbou und Brandschutz der Technischen Universitöt Bro unsehwelg


Nr. 817 810787·6

-7.0

-6.0

-5.0

-40

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-1.0

u•:'IMHtm;zl 0 1":1 )MNIM 1 )

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-1.0 -2.0

Bild 81: Spannungs-Dehnungs-Linien zentrisch oder ---- exzentrisch geprüfter Norm-Prüfkörper

·10

Institut für Boustofte,Massivbou und Brandschutz der Technischen Unlversitöt Brounsehwelg

-5.0 E l%.1

·~EI.,..I

Anlage 69 zum Untersuchungs • berlcht

Nr. 8 I 7 810787 • 6



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-7.0

-6.0

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-10

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-1.0

G IMN/m2 1

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-6.0

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-2.0

-1.0

-1.0 -2.0 -3.0

Bild 82: Spannungs-Dehnungs-linien zentrisch geprüfter Norm-Prüfkörper

-5.0 E l%.1

-4.0 -5.0 E l%.1

Institut für Boustofte,Mossivbau und Brondsc.hutz der Teehilisehen Universit6t Braunschwelg


Nr. B I 7 810787 - 6

0 I MN 1m2 I

-8.0 Nm/2.3

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-6.0

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-1.0 -2.0 -3.0

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Nm/2.1.

t •• 1 1,0 -1.0 -J.O

Bild 83: Spannungs-Dehnungs-Linien zentrisch oder exzentrls~h 3eprüfter Norm-Prüfkörper

-4.0

·4.0

Institut für Baustoffe,Mossivbau und Brondsc.hutz der Technischen Unlversit6t Braunschwelg

-5,0 E l%.1

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Anlage 71 zum Untersuchung• -berlc:ht

Nr. BI 7 810787·6



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Versuch I /1

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Versuch I /3 Versuch I /4

n, •13.71

-1.3& -2.~ E (%.( t l%.1

Versuch 1/5 Versuch n/1

n, •13.71

-2.0 -4.& E l%.1 ·3.03 -4~ E(%.1 -2.0 El%ol

Versuch n12

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-103 -4.46 E l%.1 ·2.0 ·l!i E l%.1 - 2.6& • 4.0 E l%.1

Versuch fi/3 Versuch n/4

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-2.0 -3.5 t l%.1 -0.37 El%ol



VERSUCH I/1 VERGLEICH DER GEMESSENEN UND BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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-1.38 -2.40 e: I %.1

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NACH OIN 101.5

-2.0 -3,5 E l%.1

Bild 85: Vergleich gemessener und gerechneter Durchbiegungen

Institut für Baustoffe,Mossivbau und Brandschutz der Technischen Universitöt Brounsc.hweig


Nr. B 17 810787-6

VERSUCH I/2 VERGLEICH DER GEMESSENEN UND BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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0

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15.0

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0

-t.Jeo -2.W E l%.1


Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Tt>chnisc.hen Universitöt Brounsc.hwelg

Anlage 74 ZUIII Untersuchungs -berlc:ht

Nr. BI 7 810787-6

----------------------------------------~------------~



VERSUCH I/3 VERGLEICH DER GEMESSENEN UNO BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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... 0

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(}--{) RECHNUNG OHNE PUTZ

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-1.38 -2./IJ E l%ol

-D.37 E l%ol

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WERI<S TOFFGESETZ FUR MAUERWERK

WERKS TOFFGESETZ FÜR KALKPUTZ


Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universitö\ Brounschweig


Nr. 8 I 7 8\0787- 6

I/ERSUCH I/4 VERGLEICH DER GEMESSENEN UNO BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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WERKSTOFFGESETZ (Q)

-4.6 E(%o)

Bild 8_!l_:_ Vergleich gemessener und gerechneter Durchbiegungen

Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universitöt Brounschweig


Nr. 8 I 7 810787• 6



~ERSUCH I/5 VERGLEICH DER GEMESSENEN UND BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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Os =13.71

WERKSTOFFGESETZ I ol

-2.0 -4.6 E l%ol

Bild 89: vergleich gemessener und gerechneter Durchbiegungen

Institut für Baustotte,Massivbau und Brondsc.hutz der Technischen Universitöt Bro unschweig


Nr 817 810787-6

VERSUCH II/1 VERGLEICH DER GEMESSENEN UND BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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GEMESSENE DURCHBIEGUNG

6---6 RECHIIUNG OHNE PUTZ

(}---C) RECHNUNG MIT PUTZ

2.0 8.0 10.0

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-lOJ -4.46 E l%.1

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:19.41

-2.0 EI%.)

" [ "'"' l

WERKSTOFFGESETZ FUR MAUERWERK

WERKS TOFF GE SE TZ

FUR ZEMENTPUTZ


Institut für Boustofte,Mossivbau und Brandsc.hutz der Technischen UniversitOt Bro unschweig

Anlage 78 zum Untersuchungs -berieht

Nr. 8 r 7 810787·6



VERSUCH 11/2 VERGLEICH DER GEMESSENEN UNO BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN ~ANOMITTE

0

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9.0

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WERI<STOFFIESETZ fo)

WERI<STOFFOESETZ I bl NACH OIN 1045

WERI<S TOFFOESE TZ I cJ

15.0


Institut für Baustofte,Massivbou und Brandschutz der Technischen Universität Brounschweig

Anlage 79 zum Untersuchungs -beric.ht

Nr. BI 7 810787- 6·

vERSUCH I I 13 VERGLEICH DER GEMESSENEN UNO BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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0

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GEMESSENE DURCHBIEGUNG DREHFEDERKONSTANTE (oJ

DREHFEDERKONSTANTE (b)

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( bl CF •1275 kNm1 rod I ]1. 0.6 J1 I -2.68 - 4.00 E: ( •t.)

~~_92: Vergleich gemessener und gerechneter Durchbiegungen

Institut für Baustofte,Massivbou und Brandschutz der Technischen Universitöt Brounsc.hweig


Nr. 8 I 7 810787- 6



VERSUCH II/4 VERGLEICH DER GEMESSENEN UND BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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3.0

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GEMESSENE DURCHBIEGUNG

WERKSTOFFGESETZ (o)

WERKSTOFFGESETZ ( b)

6.0 9.0 12.0

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15.0

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0

WERKSTOFFGESETZ I b)

NACH OIN 10L5

-3.5El%ol


Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Brounsc.hweig


Nr. BI 7 810787- 6

VERSUCH 11/6 VERGLEICH DER GEMESSENEN UND BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN WANDMITTE

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J 0 (L

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WERKSTOFFGESETZ Ia)

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GEMESSENE OURQ-!BIEGUNG

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8.0 12.0 16.0 20.0

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NACH OIN 10L5

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-2.59EI%ol -2,0 -3,5 E(%.]

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cF=1714 kNm/rod (J1 =0.4J11

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Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Brounsc.hweig

Anlage 82 zum Untersuchungs -berlcht

Nr. 8 I 7 810787 • 6



VERSUCH 1117 VERGLEICH DER GEMESSENEN UND BERECHNETEN DURCHBIEGUNGEN IN ~ANOMITTE

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D-- -Q GEMESSENE DURCHBIEGUNG

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WERKSTOFFGESETZ Iai

WERKSTOFFGESETZ lbl

NACH DIN lOLS

-2.0 -3.5 EI'Vool


Institut für Baustofte,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Bro unschweig


Nr. 8 I 7 810787 - 6



Rissbild der Mauerwerkswand m11 lostobgewa'ldte Seite

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Rissbild der Mauerwerkswand m /1 Druckkissenseite

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- Rissverlauf ~ Abplatzungen

Bild 96: Rißbild der Mauerwerkswand 111/l Anlage 84 zum Untersuchungs -

lnsti tut für Boustofte,Massivbau und Brandschutz bericht

der Technischen Universitöt Brounschweig Nr. BI 1 810787-6



Rissbild der Mauerwerkswald m /2 Lostobgewandte Seite

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Rissbild der Mauerwerkswand m I 2 Druckkissenseite

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- Rissverlauf im frli1en Loststadium --- RissverlCJ.Jf im späten Laststadilm - stark klaffende Risse

· Bild 97: Rißbild der Mauerwerkswand 111/2

Institut für Baustoffe,Massivbau und Brandschutz der Technischen Universität Bro unschweig

' --


Nr. 8 I 7 810787- 6



biegetragfähigkeit von mauerwerk mit den eigenschaften ... · daraus erwuchs nunmehr das problem,...

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