Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln

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

Design of Unreinforced Masonry According to the Canadian Standards

The Canadian standard CSA S304.1‐04 provides provisions for the structural design of unreinforced, reinforced, prestressed, and prefabricated masonry structures and for ‐ masonry components such as beams, walls, columns, and pilasters in accordance with the requirements of the National Building Code of Canada. The Canadian standard prescribes the limit states design method for all types of masonry construction. An empirical design approach is permitted for unreinforced masonry. In this article, an overview of the provisions of CSA S304.1‐04 pertaining to the design of unreinforced masonry structures is presented. Bemessung von unbewehrtem Mauerwerk nach der Kanadischen Norm. Die kanadische Norm CSA S304.1‐04 enthält Festlegungen zur ingenieurmäßigen Bemessung von unbewehrten, bewehrten, vorgespannten und vorgefertigten Mauerwerkkonstruktionen und für Mauerwerksbauteile wie Balken, Wände, Pfeiler und Pilaster in Übereinstimmung mit der kanadischen Bauordnung. Die nationalen Bauvorschriften fordern die Anwendung der Methode der Grenzzustände für alle Arten von Mauerwerkkonstruktionen. Eine empirische Bemessungsmethode ist für unbewehrtes Mauerwerk zugelassen. In dem vorliegenden Beitrag wird ein Überblick über die Kanadische Bemessungsnorm im Hinblick auf die Bemessung von unbewehrtem Mauerwerk gegeben. Der Beitrag stellt die meisten, jedoch nicht alle Festlegungen zur ingenieurmäßigen Bemessung von unbewehrtem Mauerwerk vor. Interessierte Leser können in den angegebenen Quellen weitere Informationen und Ausführungen dazu finden. Der Leser sei aber auch darauf hingewiesen, dass die kanadische Norm weitere Festlegungen zur ingenieurmäßigen Bemessung von bewehrtem, vorgespanntem und vorgefertigtem Mauerwerk enthält. Die diese Art von Mauerwerk betreffenden Passagen werden hier nicht vorgestellt.     

Fassaden aus historischen Handstrichziegeln mit Rezeptschlämme

Die Fassade des Galeriegebäudes Hinter dem Gießhaus in Berlin — vis a vis der Museumsinsel Berlin — hat mit ihrer handwerklichen Raffinesse aus historischen Handstrichziegeln und einer gekratzten und gekehrten Rezeptschlämme nicht nur 2008 den 2. Platz beim Europäischen Architekturpreis ECOLA erhalten, sondern seitdem auch in der Öffentlichkeit für eine positive Faszination gesorgt. 2 Jahre nach Fertigstellung dieses Unikates und dem ungebrochenen starken Interesse — insbesondere von Architekturbüros — berichtet Bau‐Ing. Thomas Bauer — Oberbauleiter der Dreßler Bau GmbH — nun erstmals öffentlich über die Erarbeitung und handwerkliche Ausführung dieser Fassade, insbesondere auch über Erfahrungen, Grundlagen und Anforderungen bei der Arbeit mit historischen Ziegeln, insbesondere Handstrichziegeln bei Einsatz in Neubaufassaden. Dargestellt werden Erfahrungen bei der Gewinnung von Altsteinen bis hin zum Rückbau ungenutzter Gebäude, Prüfverfahren zur Bestimmung der Eignung und des Einsatzortes bei Neuverwendung, Fragen der Reinigung und Sortierung bis hin zu Besonderheiten bei der neuen Vermauerung aufbereiteter Handstrichziegel. Für die an der Galerie Hinter dem Gießhaus Berlin speziell modifizierte Rezeptschlämme werden Grundlagen, Anforderungen und das umgesetzte Mörtelkonzept für die geschlämmte Fassade dargelegt sowie erstmals die aus unzähligen Versuchen heraus entwickelte handwerkliche Handschrift der Schlämmtechnik vorgestellt. Façades made of historical handmade bricks with elutriation — Gallery building behind the Giesshaus 1 in Berlin, basics, requirements and solutions. The façade of the gallery building behind the Giesshaus in Berlin — vis a vis the Berlin museum island — with its handicraft features consisting of historical handmade bricks and a scraped and swept elutriation according to recipe, was not only awarded 2nd place in 2008 in the ECOLA European Architecture Prize, but it has also proved a positive fascination for the public. Two years after completion of this unique example and the continuously high level of interest — in particular from architectural offices — construction Ing. Thomas Bauer — chief construction supervisor of Dressler Bau GmbH — now reports for the first time publicly about the preparation and workmanship of this façade, in particular also about the experience, basics and requirements involved in working with historical bricks, in particular handmade bricks with employment in new building façades. Experience in the extraction of old stones, extending to the back‐construction of unused buildings, testing methods for the determination of the suitability and the field of application in case of new utilisation, questions relating to cleaning and sorting, extending to special features of handmade bricks processed in new wall construction, are represented. For the specially modified elutriation according to recipe on the gallery behind the Giess haus Berlin, basics, requirements and the mortar concept applied for the elutriated façade are demonstrated, as well as the technology, developed out of innumerable experiments on the unique handicraft signature of the elutriation, is presented for the first time.     

Verhalten von Mauerwerksbauten unter Erdbebeneinwirkung: Auswertung der Schäden des Albstadt‐Erdbebens vom 3. September 1978

Numerische Untersuchungen zum Verhalten von Mauerwerksbauten unter Erdbebeneinwirkung führen oft zu pessimistischen Schadensprognosen, welche im Gegensatz zu den Beobachtungen stehen. Um diesen Widerspruch aufzulösen, werden erfahrungsbasierte Verletzbarkeitsfunktionen für typische Mauerwerksgebäude auf der Grundlage der durch das Erdbeben vom 3. September 1978 bei Albstadt (mit einer Lokalmagnitude M_L von 5,7 und Epizentralintensität I₀ = VII—VIII) verursachten Schäden entwickelt. Anhand des Bauwerksbestandes von 1978 erfolgt die Einordnung der beobachteten Schäden in Schadensgrade auf Basis der European Macroseismic Scale EMS‐98 [1]. Die für den Bauwerksbestand repräsentativen Bauweisen werden herausgearbeitet; für die vorherrschenden Gebäude aus unbewehrtem Mauerwerk ist eine weitere Unterscheidung nach Baualter, Geschosszahl und phänomenologischen Gesichtspunkten möglich. Vulnerability of masonry structures under seismic action: Damage analysis of the September 3, 1978 Albstadt earthquake. Numerical studies of the earthquake behavior of masonry buildings in Central Europe based on national building codes acc. to the Eurocode 8 lead to pessimistic damage prognoses, which are in contradiction to the observed behavior. In order to eliminate this discrepancy realistic experience‐based vulnerability and displacement functions for typical masonry constructions are developed. Because of the rather limited number of earthquake damage observations, the Magnitude M_L 5.7 Albstadt earthquake from September 3, 1978 (intensity VII—VIII) in South Germany also based on its excellent documentation is reconstructed with the building stock existing at that time. The prevailing building types and for these the characteristic damage cases are investigated in close cooperation with the local authorities. The presented unreinforced masonry structures are divided by year of construction, number of storeys and phenomenological aspects.     

Energieeffizient und erdbebensicher Bauen mit monolithischem Ziegelmauerwerk

Moderne Bauwerke müssen heute eine hohe energetische Leistungsfähigkeit aufweisen und gleichzeitig alle einwirkenden Lasten sicher abtragen. Dies stellt insbesondere in Erdbebengebieten hohe Anforderungen an die verwendeten Baustoffe. Am baupraktischen Beispiel einer Doppelhaushälfte wird demonstriert, dass die Symbiose aus energieeffizientem und gleichzeitig erdbebensicherem Bauen in der höchsten deutschen Erdbebenzone mit monolithischem Ziegelmauerwerk gut realisierbar ist. Als Ziegelmauerwerk werden für die Außenwände wärmetechnisch optimierte Hochlochziegel verwendet, die sowohl die Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2009 als auch die Anforderungen an Mauerwerkbaustoffe nach den aktuellen Erdbebennormen erfüllen. Der Erdbebennachweis der Doppelhaushälfte erfolgt mit einem nichtlinearen Nachweisverfahren, das für eine einfache praktische Anwendung programmtechnisch umgesetzt wurde. Für den Nachweis wurden aus zyklischen Schubwandversuchen ermittelte Last‐Verformungskurven verwendet. Das gesamte in Deutschland noch nicht normativ geregelte Nachweiskonzept wurde im Rahmen einer Zustimmung im Einzelfall geprüft und genehmigt. Energy‐efficient and earthquake‐proof building with monolithic brickwork. Nowadays, modern buildings need to have a high energetic performance and they have to withstand seismic actions at the same time. These contradictory demands can only be fulfilled by construction materials of high quality and optimal performance. On the example of a semi‐detached building in Germany’s highest earthquake‐zone it is demonstrated that buildings made of monolithic brickwork meet all the requirements of energy efficiency and earthquake resistant design. The monolithic brickwork was carried out with thermo technical optimized vertical perforated bricks for the external walls. The used brick type fulfils all demands according to DIN 4149 and EnEV 2009. The structural safety of the semi‐detached building is verified by means of nonlinear deformation based method, which has been implemented into a user friendly software package. The pushover curves of the single shear walls are determined by cyclic shear wall tests. The procedure is not part of the German earthquake code yet and has been approved by national building authorities.     

Monolithisches Mauerwerk aus Leichtbetonsteinen erfüllt die Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2009

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) 2009 beinhaltet verschärfte Anforderungen an den Jahresprimärenergiebedarf und den Transmissionswärmeverlust von Gebäuden. Damit sinkt der durchschnittliche U‐Wert von Außenwänden auf 0,28 W/(m²K). Mauersteine aus haufwerksporigem Leichtbeton wurden in den letzten Jahren wärmetechnisch so verbessert, dass sich diese Anforderungen mit Mauerwerksdicken von 36,5 cm problemlos erfüllen lassen. Selbst die Kriterien für ein KfW‐Effizienzhaus 70 oder 55 lassen sich auf diese Weise mit monolithischem Mauerwerk ohne zusätzliche Dämmung noch einhalten. Monolithic masonry made of lightweight concrete blocks meets demands of energy saving regulations. The Decree for Saving Energy (Energieeinsparverordnung, EnEV — regulation for energy saving in buildings and building systems) 2009 consists stronger regulations for the yearly demand of energy and the loss of transmission heat of buildings. Therefore the average U‐Value for enclosure walls decreases to 0.28 W/(m²K). Blocks made of aggregate lightweight concrete have been improved by the industry concerning their thermal conductivity in the last years, so these demands can be fulfilled with masonry in 36,5 cm thickness. Even the criteria of a KfW Efficiency House 70 or 55 can be fulfilled in this way with monolithic masonry without an additional thermal insulation.     

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

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

Zukünftige Brandschutzbemessung von schlanken Kalksandstein‐Wänden mit deutlich höheren Auflasten

Die Feuerwiderstandsdauer von tragenden, raumabschließenden Mauerwerkswänden muss derzeit in Abhängigkeit des Ausnutzungsfaktors entsprechend den Regelungen in der Anlage zur Liste der technischen Baubestimmungen bestimmt werden. Die Beschränkung des Ausnutzungsfaktors auf 1,0 bedeutet, dass keine höheren Lasten auf die Wände einwirken dürfen als nach dem vereinfachten Verfahren in DIN 1053‐1 statisch nachweisbar sind. Anderenfalls muss die Wanddicke erhöht werden, um den Ausnutzungsfaktor entsprechend zu reduzieren. Um bei schlanken Kalksandsteinwänden die deutlich höheren zulässigen Las ten nach dem genaueren Berechnungsverfahren und insbesondere nach dem Teilsicherheitskonzept auch bei Anforderungen an den Brandschutz ausnutzen zu können, wurde von der euro päischen Kalksandsteinindustrie ein umfangreiches Forschungsprogramm durchgeführt, worüber bereits ausführlich berichtet wurde. In diesem Beitrag werden nunmehr die Auswirkungen auf die zukünftige Normung, insbesondere auf die derzeit in Bearbeitung befindlichen änderungen zu den Normen DIN 4102‐4 und ‐22, erläutert. Abschließend wird ein Vorschlag für die zukünftige Regelung zur Ermittlung der Feuerwiderstandsdauer von tragenden, raumabschlie ßenden Kalksandsteinwänden unterbreitet. Future calculation of the fire resistance of slender calcium silicate walls with explicitly higher loads. At present the fire resistance endurance of load bearing walls with a fire‐separating function has to be determined depending on the utilisation factor as given in the rules of the annex to the list of technical rules. The restriction of the utilisation factor to 1,0 means that no higher loads are allowed as calculated in the structural analysis according to the simplified calculation method in DIN 1053‐1. Otherwise the thickness of the wall has to be increased to reduce the utilisation factor. To take advantage for slender calcium silicate masonry walls in applying the permitted clearly higher loads according to the more exact calculation method in DIN 1053‐1 and especially according to the semi‐probabilistic safety concept also in case of requirements on fire protection, the European calcium silicate industry realized a substantial research project as already described in details earlier. Now in this article the effect on future standardisation projects, especially on the currently revised standards DIN 4102‐4 and ‐22, will be illustrated. Finally a proposal is given for future rules to determine the fire resistance period of load bear ing calcium silicate walls with a fire‐separating function.     

Errichtung eines in historischer Bauweise von unten gemauerten Zellengewölbes mit minimaler Unterstützung der Grate

Zellengewölbe sind eine Sonderform der spätgotischen Ziergewölbe, die ohne tragende Rippen auskommt. Die Bauzeit liegt im 15. und 16. Jahrhundert. Danach ging das Wissen um die Errichtung der Zellengewölbe verloren. Insbesondere ist unklar, wie sie — entsprechend alter Aufzeichnungen mit sehr wenig Holz gebaut werden konnten. Die entscheidende Frage ist somit, wie die Last während der verschiedenen Bauphasen abgetragen wird. An der Geometrie bestehender Zellengewölbe ist zu erkennen, dass offenbar nur für die Grate eine ständige Formkontrolle und Unterstützung beim Bauen vorhanden war und die übrigen Mauerwerksflächen frei gemauert wurden. Der Holzeinsatz zur Unterstützung kann dadurch gering gehalten werden, dass das Mauerwerk schon während des Bauens einen großen Teil seiner Last selbst abträgt, indem am Anfang die Kämpfer bis in eine gewisse Höhe ohne Unterstützung gemauert werden, später durch ein gegenseitiges Abstützen und Aussteifen der Mauerwerksscheiben und im flacher werdenden Teil des Gewölbes, zur Mitte hin, durch die Ausbildung einer Ringdruckkraft ähnlich wie beim Bau einer Kuppel, die die gegenseitige Abstützung der einzelnen Mauerwerksscheiben verbessert. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde im Frühjahr 2010 in einem vorübergehend leer stehenden Raum an der HTWK Leipzig ein Zellengewölbe in historischer Bauweise errichtet [1]. Der Querschnitt der Bögen unter den Graten konnte mit 3,6 cm × 7,0 cm (aus OSB/3‐Platten) gering gehalten werden, bei einem Mindestabstand der Stützen von 70 cm, damit immer ein Durchgang von einer Zelle zur nächsten vorhanden und damit das Arbeiten von unten möglich ist. Für die Stützen wurde 5,8 cm × 5,8 cm (Nadelholz) gewählt. Die tatsächliche Belastung von Bögen und Stützen wurde während der Bauphase ständig kontrolliert. Nach den Messwerten zu schließen, hätten die Holzquerschnitte noch um 20 bis 30 % verringert werden können. Die Erfahrungen beim Bau des Zellengewölbes zeigen, dass die Eigenlast des Gewölbes in der Bauphase nur teilweise, wie bei Gewölben üblich, von einer Unterkonstruktion getragen werden muss, während — in Abhängigkeit von der Bauphase — durch verschiedene Mechanismen der größte Teil der Last vom Mauerwerk selbst getragen wird. Construction of a cell vault by a historical method with minimal support of the ridges. Cell vaults are a specific type of the late‐Gothic vaulting without bearing ribs. The construction period is the 15th and 16th century. After that, the knowledge for the construction of cell vaults had been lost. In particular, it is unclear, how they could been built with very little wood in accordance with historical records. The crucial question is therefore, how the load is carried during the different phases of construction. On the geometry of existing cell vaults can be seen, that apparently there has been support and shape control only for the ridges, while the other brick masonry was built without support or formwork. The wood used for support can be kept low by the masonry contributing a large part to the load transfer already during the construction phase. This is achieved in the beginning by the steep ridges which do not need support, then through the mutual supporting and stiffening of the cell parts and in the shallower parts, versus the middle of the vault, by the emergence of an annular pressure force. This ring compression force arising here is similar to the construction of a dome. As a part of a diploma thesis in a temporarily vacant space at the HTWK Leipzig a cell vault was built by historical methods in spring 2010. The cross‐section of the supporting wooden arches below the ridges could be kept low at 3.6 cm × 7.0 cm at a distance of the columns of 70 cm, so that always there exists a passage from one cell to the other to enable the mason to move under the cell vault for building it from below. The cross‐section of the columns was 5.8 cm × 5.8 cm. The actual load at the wooden arches and columns was monitored continuously during the construction phase. According to the results, the cross‐section of the wood even could have been reduced by 20—30 %. The experience in the construction of the cell vault shows, that the dead load of the vault must be transferred only partly by a timber construction, while the bigger part of the load is transferred by the masonry itself by different mechanisms depending on the construction phase.     

Entwicklung von hybriden Wärmedämmsteinen aus LAC

Die aktuell oftmals diskutierte Notwendigkeit der nachhaltigen Reduktion des Verbrauchs an Heizenergie bzw. der Reduktion des CO2‐Austoßes und die damit immer stärker werdende Forderung nach einem baulichen Wärmeschutz führten an der Universität Luxembourg dazu, ein Projekt auf den Weg zu bringen, welches das Ziel verfolgt, mittels hybrider Mauersteinkonstruktionen die Transmissionswärmeverluste durch die Außenwand weiter zu begrenzen. Mit der Energieeinsparverordnung (EnEV) in Deutschland und dem “règlement grand‐ducal Performance Energétique des b?timents d?habitation” [1] in Luxemburg bestehen neben der Anforderungsgröße des Jahresprimärenergiebedarfs auch über maximal festgesetzte Wärmedurchgangskoeffizienten U Anforderungen an die Transmissionswärmeverluste durch die Gebäudehülle. In Luxemburg beträgt der aktuelle Grenzwert zur Erfüllung des Mindestwärmeschutzes für Außenwände zur Zeit 0,32 W/m2K. Um den aktuellen Stand der Technik auf dem freien Markt festzuhalten, wurde zu Beginn des Projektes mit einer Marktstudie an 12 unterschiedlichen Wärmedämmsteinen aus verschiedenen europäischen Ländern begonnen. Dabei fiel das große Optimierungspotential der klassischen Wärmedämmblöcke aus haufwerksporigem Leichtbeton (LAC) in thermischer und statischer Hinsicht auf. Wie die Marktstudie zeigt, können mit klassischen monolithischen Wärmedämmblöcken (Vbl SW, Hbl) die deklarierten bzw. angestrebten Grenzwerte der Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger Einhaltung der Rohdichteklasse und Druckfestigkeit nicht immer gezielt erreicht werden. Es ist daher ratsam, eine Funktionstrennung der statisch und thermisch wirksamen Schichten im Steinquerschnitt vorzunehmen. Ein Weg zur Entwicklung von Mauersteinen mit Funktionstrennung der Trag‐ und Dämmschichten wird in diesem Beitrag aufgezeigt. Development of new heat‐insulating masonry blocks made of LAC. The actual discussion of the necessity of sustainable reduction of primary energy for heating of housing structures and of the reduction of CO2‐emissions led the University of Luxembourg to issue a project aimed to develop hybrid lightweight concrete blocks with high heat‐insulating properties. The progressing Energy Saving Regulation (EnEV) in Germany and the grand‐ducal Regulation in Luxembourg [1] are limiting the annual primary energy consumption for housing structures and office buildings. Supplementary, these regulations are also limiting the heat transfer coefficient U for the transmission of the heat flow through the outer walls. In Luxembourg e.g. the actual U‐value is limited to maximal 0,32 W/m2K. Based on the measured values, the static and thermal properties of the materials themselves (e.g. lightweight concrete with open structure) as well as the whole masonry bricks and blocks, taken from the European free market, were tested and simulated by the finite element method to study their weak spot and to use this experience for the construction of new prototypes. It was revealed that it is suggestive to separate the load bearing from a thermal construction part in the masonry block. The market study showed, that is only possible to reach certainly the declared limit values of the thermal and mechanical properties of the masonry block by separating the load‐bearing from the thermal function of the block.     

Aktuelle Entwicklungen bei Verblendmauerwerksabfangungen

Klinkermauerwerk als traditionelles Fassadenelement wird heutzutage in der sog. zweischaligen Bauweise erstellt. Dies ermöglicht eine echte Trennung von Fassade und Tragstruktur, und zusätzlich wird der Einsatz von Dämmmaterial zwischen den zwei Schalen ermöglicht. Diese weit verbreitete Technik ist in Deutschland durch die DIN 1053 geregelt und definiert. Erst seit kurzem gibt es den Bedarf, über die Regelungen der derzeit gültigen DIN 1053‐1:1996‐11 hinaus Lösungen für bautechnische Anforderungen beim zweischaligen Mauerwerk zu finden. Auslöser dafür sind die veränderten Anforderungen an den Wärmebedarf von Gebäuden. Durch die Einführung der EnEV im Jahre 2002 und deren fortlaufende Verschärfung wird immer deutlicher, dass Wärmeverluste über die Fassadenflächen minimiert werden müssen. Dies führt häufig zu Überschreitungen der zulässigen Schalenabstände gemäß DIN 1053, um die geforderten Dämmstärken erreichen zu können. Auch weitere Einflussfaktoren wie z. B. Wärmebrückenverluste durch Abfangkonsolen oder Luftschichtanker rücken stärker in den Fokus. Im Folgenden wird darauf eingegangen, wie Planer und Ingenieure auf die ständig steigenden Anforderungen reagieren können und welche Lösungen die Firma Halfen als Hersteller von Verblendabfangkonstruktionen anbieten kann. Current Developments for Brickwork Support Systems. Brickwork masonry is a traditional building material for façade constructions and is applied today in a two cavity construction. This enables a strict separation of loadbearing structure and façade elements and thus allows for insulation in between. This common building technique is defined in regulation DIN 1053 for Germany. Recently demands for solutions beyond the above mentioned regulations can be detected. The Main reasons for this are increasing requirements for insulation and focus on energy consumption of buildings. In Germany the EnEV (an Energy Saving Regulation) has come into force in 2002. This regulation specifies that energy loss via façade areas have to be reduced to a minimum and the requirements are increasingly becoming more and more effective with each edition. This leads to increased cavities beyond the specifications of the currently available DIN 1053‐1:1996‐11 mainly due to the required insulation thicknesses. Other influences such as thermal bridges due to brickwork support brackets and brick ties come into focus, too. The following essay will show how designer and engineers can react to the ongoing changes and increasing requirements and which solutions can be provided by company Halfen as a supplier of brickwork support systems.     

EU‐Forschungsprojekt ESECMaSE – Teilprojekt Optimierung von Hochlochziegeln für Aussteifungswände

Unbewehrtes Ziegelmauerwerk hat sich in den letzten Jahrhunderten als geeigneter Baustoff in den mitteleuropäischen Erdbebenzonen bewährt. Erhöhte Anforderungen aus den Lastnormen waren der Anlaß für umfangreiche Untersuchungen zur Schubtragfähigkeit von Mauerwerk. Die Optimierung von Produkteigenschaften von Hochlochziegeln für schubbeanspruchtes Mauerwerk war dabei einer von mehreren Untersuchungsansätzen. Der Optimierungsprozeß wurde in dem von der Europäischen Kommission geförderten Forschungsprojekt ESECMaSE (Enhanced safety and efficient construction of masonry structures in Europe) durchgeführt. Dabei wurden sowohl Untersuchungen zur Optimierung der Materialzusammensetzung als auch eine Optimierung des Lochbildes vorgenommen. Als Optimierungsergebnis wurden Prototypen hergestellt und in statisch zyklischen Schubversuchen untersucht. Die wichtigsten Materialeigenschaften, insbesondere die Längsdruck‐ und Längszugfestigkeit wurden erheblich verbessert. Erste Ergebnisse von Schubversuchen zeigen jedoch, daß die Bedeutung der Längsdruckfestigkeit bei anisotropen Baustoffen wie Hochlochziegeln bisher deutlich überschätzt wird.     

Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Porenbeton‐Plansteinen und ‐Planelementen

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

Versuche am Bau mit Injektionsankern im Mauerwerk nach Technischer Regel des DIBt

Tests on construction site for metal injection anchors for use in masonry according to the DIBt Technical Rule – Part 1: Overview On construction sites, one encounters a large number of bricks that differ in material (clay, autoclaved aerated concrete, calcium silicate, lightweight concrete or normal concrete), structure (solid bricks, perforated bricks with or without insulation filling), geometry, bulk density and compressive strength. In the context of approval procedures for plastic anchors and metal injection anchors, however, it will only ever be possible for anchor manufacturers to map part of this variety of masonry stones as a permissible base material. Tests on construction site allow the user, under certain conditions, to design and install in accordance with the approval if the base material actual available on construction site is not shown in the approval for the anchor system. This article is an excerpt from issue 4 of the series of publications of the ?Deutscher Ausschuss für Mauerwerk e.V. (DAfM)” (Dübel‐)Versuche am Bauwerk in Mauerwerk – Aktuelle Regelungen für Kunststoffdübel und Metall‐Injektionsanker zur Verankerung im Mauerwerk” and provides an overview to the existing set of rules to be observed – in particular to one of the two current Technical Rules of the Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt) ?Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Injektionsankersysteme im Mauerwerk”.     

Auf Zukunft gebaut — Projektbericht eines Neubau‐Zweifamilienhauses als EnergieWertHaus

Bereits im Jahre 2007 wurde von Xella die EnergieWertHaus‐Initiative gestartet. Aktueller Anlass war die aufkommende Klimaschutzdiskussion und die damals schon angekündigte Verschärfung der Anforderungen an die Energieeffizienz in 2009 und weiter ab 2012. Es wurden Bauträger und Komplett‐/Schlüsselfertig‐Hausanbieter von Ein‐ und Zweifamilienhäusern zu Workshops eingeladen, mit dem Ziel, ein hochwertiges, zukunftsfähiges massives Hauskonzept zu entwickeln. Diese landesweit angebotenen Workshops wurden durch ein Expertenteam aus den Bereichen Bauphysik, Anlagentechnik, Baubiologie, Mehrwertverkauf und Finanzierung begleitet und die Ergebnisse zu einem Kriterienkatalog für EnergieWertHäuser zusammengefasst. Bei weiteren Workshops und Informationstreffen wurden neue Partner für das Konzept gewonnen und das Konzept ständig verbessert. Im folgenden Beitrag werden die besonderen Eigenschaften des EnergieWertHauses am realisierten Objekt eines Zweifamilienhauses erläutert. Rely on the future ‐ Project report of a new building two‐family house as an energy‐value‐house. In the Year 2007 Xella already started the energy‐value‐house‐initiative. The topical reason was the uprising discussion about climate protection and the announcement for further tightening of the energy efficiency requirements in 2009 and following from 2012. With the aim to develop a prime quality and sustainable solid housing concept, builders of family‐homes were invited to workshops. These workshops were offered nationwide and were accompanied by an expertise‐team from the fields of building physics, heating and ventilation engineering, building biology, value added sales and finance. The results of these workshops were summarised in a catalogue of criteria’s for energy‐value‐houses. In the following workshops and information meetings, new partners were attracted to join the concept and the concept was continuously improved. In the following paper the extraordinary qualities of an energy‐value‐house will be showed on a realized object of a two‐family‐house.     

Theoretical Verification of Existing Solutions on Lateral Loading of Masonry Infill Walls

The present contribution is the first part of a research work aimed to check the infill masonry walls according to the new German wind code. An assessment for the existing design methods of masonry walls under lateral loading has been performed based on definition of the upper bound values of moment bending coefficients. The assumption of orthotropic brittle failure has been adopted to define failure criterion in terms of the bending moments. The failure criterion implemented into ANSYS to produce moment coefficients following this method. The characteristics of the function of bending moment coefficient are defined to be used in the assessment of existing solutions. To overcome the shortcomings in the application of yield line method on masonry, modifications have been introduced based on the length of the first crack. The moment coefficient values from different sources have been compared with the proposed methods. The differences and similarities between the results have been explained. Theoretische Beurteilung von Lösungsansätzen zu Ausfachungswänden unter Plattenbeanspruchung. Der Beitrag ist der erste Teil einer Forschungsarbeit, die darauf abzielt, Ausfachungswände ent sprechend der neuen deutschen Windnorm zu überprüfen. Dabei ist eine Einschätzung der vorhandenen Bemessungsmethoden von Mauerwerkswänden unter Plattenbeanspruchung, basierend auf der Definition eines oberen Grenzwertes des Koeffizienten zur Berechnung des Biegemomentes, durchgeführt worden. Um eine Beurteilung im Hinblick auf die Biegemomente definieren zu können, wurde ein sprödes Versagen in senkrechter Richtung angenommen. Das hier zur Bestimmung der Momentkoeffizienten in der Software ANSYS implementierte Kriterium berücksichtigt dieses Versagen. Die Eigenschaften des Kurvenverlaufes des Biegemomentkoeffizienten werden definiert und bei der Beurteilung von vorhandenen Lösungen verwendet. Um die Defizite im Zusammenhang mit der Bruchlinientheorie von Mauerwerk zu überwinden, sind Modifizierungen basierend auf der Berücksichtigung der Länge eines Erstrisses eingeführt worden. Die Werte der Momentkoeffizienten aus unterschiedlichen Quellen wurden mit dem vorgeschlagenen Vorgehen verglichen sowie die Unterschiede und Ähnlichkeiten zwischen den Ergebnissen erläutert.     

Brandschutz mit Mauerwerk — Stand der deutschen und europäischen Normung

Die Musterbauordnung (MBO) von 2002 wird zunehmend in allen Bundesländern umgesetzt. Das Ziel der MBO, für alle Bauprodukte Nachweise zu fordern und die Verantwortung für das Bauen auf die am Bau Beteiligten zu delegieren, wird erfüllt. Das bedeutet für den Brandschutz, dass Bauen nur noch mit und nach Verwendbarkeitsnachweisen möglich ist. Als Verwendbarkeitsnachweise stehen allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse (abP), allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen (abZ) sowie Nachweise nach DIN 4102‐4 und DIN 4102‐22 zur Verfügung. Für wesentliche Abweichungen sind Zustimmungen im Einzelfall (Z. i. E.) der obersten Bauaufsichten der Länder erforderlich. Dies gilt für Neubauten, Umbau oder die Modernisierung von Bestandsbauten. Gemäß dem politischen Willen werden die Feuerwehren in ihrem Personal begrenzt und die Bauaufsichten/Bauordnungsämter sollen in vielen Bereichen nur noch verteilen und verwalten. Damit wird das Bauen schwieriger. Die deutsche Normung wird immer mehr zurück gedrängt und durch europäische Normen ersetzt. Im Brandschutz ist das bisher führende deutsche Know‐how in vielen Bereichen aus Geldmangel nicht mehr vertreten. In europäischen Ländern werden Brandschutzexperten vom Staat dafür bezahlt, dass die nationalen Kenntnisse, Vorteile, über Jahrzehnte gewachsen, durchgesetzt werden. Es entstehen zunehmend Normen, die nichts oder wenig mit der deutschen Baukultur zu tun haben, oder die auch einfach nicht brauchbar sind. Hinzu kommt, dass durch die europäische Normung eine Flut von Normen/Papieren entsteht, die am Bau nicht mehr handhabbar ist. Aus der Prüfnorm DIN 4102 mit den Teilen 1‐3, 5‐9, 11‐20, sind in Europa mittlerweile ca. 40 Prüfnormen mit noch mehr Extrapolationsnormen für die Anwendung entstanden. Die Anwendungsnormen sind relativ weit eingeschränkt, ausgenommen, die Industrie hat rechtzeitig mitgearbeitet. Fire protection with masonry — state of the German and European standardization. The model building code (MBO) 2002 is moved increasingly in all federal states. The purpose of the MBO is to demand assessments for all building products and to delegate the responsibility for the construction on the people involved in building. I.e. for fire protection building is possible with and according to verification of applicability of construction products only. Verifications of applicability are “national test certificate” (abP), “national technical approvals” (abZ), as well as assessments are available to DIN 4102‐4 and DIN 4102‐22. For essential divergences approvals for the isolated case (Z. i. E.) of the ministry responsible for building of the federal states are necessary. This counts to new buildings, to rebuilding or modernization of existing constructions. According to the political will the fire brigades are limited in her staff and the construction supervisions / building government offices in many areas only distribute and administer. Therefore building becomes more difficult. The German standardization is forced back more and more and substituted with European norms. In the fire protection the leading German Know How is not represented in many areas because of shortage of money. In European countries fire experts are paid by the state for the fact that the national knowledge, advantages which have grown for decades is put through. Increasingly standards are set up which deal nothing or little with the German construction culture, or which are simply not useable. A flood of standards / papers from the European standardization are coming up which are not scuffle‐cash in the construction any more. Instead of the test standard DIN 4102 with the parts 1‐3, 5‐9, 11‐20, approx. 40 European test standards are set up with even more extrapolation standards for the application. The application standards are limited relatively far, unless the industry has co‐operated on time.     

Das ANSLC Programm zur Abschätzung zyklischer Werkstoffkennwerte

Die betriebsfeste Auslegung von spaltprofilierten Blechbauteilen erfordert geeignete Methoden und Übertragbarkeitskriterien, die für verzweigte Strukturen noch nicht zu Verfügung stehen. Wesentlich hierfür sind die Kenntnisse über das zyklische Werkstoffverhalten. Aus diesem Grund werden die zyklischen Werkstoffkennwerte in Abhängigkeit der Produkteigenschaften (Umformgrad, Gefüge, Oberflächenrauhigkeit, Eigenspannungen) und unterschiedlichen Belastungsparametern ermittelt. Da jedoch die Ermittlung der zyklischen Kennwerte mit hohen Versuchaufwand und Kosten verbunden ist, wird nach Methoden gesucht, diese kostengünstig und schnell zu bestimmen. Ein viel versprechender Ansatz hierfür ist der Einsatz von künstlichen Neuronalen Netzen (KNN) [1, 2, 3, 4, 5], da sie in der Lage sind, die Einflüsse aus Fertigungs‐ und Umweltparametern auf die Schwingfestigkeit aus sinnvoll gewählten Eingangsparametern zu generieren. Sie bieten die Möglichkeit, auf erlerntes Wissen zurückzugreifen und somit, auf Basis weniger Versuche ein mehrdimensionales Kennfeld zu erstellen.