This article is written against the backdrop of the work of the European standardisation committees on the amendment of EN 1996‐1‐1 [N 4] which will also exert an influence on the design of reinforced masonry in Germany.
This paper focusses on the design approaches of DIN EN 1996‐1‐1 for untensioned reinforced masonry beams under shear load in the ultimate limit state (ULS). Proposals are made to discuss their revision. The contents of E DIN 1053‐3 [N 3] and of the final draft of the guideline ”Flat Lintels” [7] are taken into account.
In dem am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (IBMB) der TU Braunschweig und an der FH Lippe und Höxter (FH LuH) durchgeführten Forschungsvorhaben “Vorgespannte Mauerwerkwände für Erdbebenbeanspruchung” wurde nachgewiesen, daß durch Vorspannung der Schubtragwiderstand von Mauerwerkwänden unter erdbebenähnlichen Einwirkungen infolge der erhöhten Normalkraft gezielt verbessert werden kann.
Es wurden raumhohe, vorgespannte Mauerwerkwände, deren Spannglieder (Monolitzen, ∅︁ 0,6′) mit leichten Spannpressen (G = 2,5 kg), wie bei Flachdecken, angespannt werden, durch statisch zyklische Kopfverschiebungen wie bei Erdbeben beansprucht. Es wurden deutlich erhöhte horizontale Widerstände im Vergleich zu unbewehrtem Mauerwerk festgestellt. Das Trag‐ und Verformungsverhalten konnte in nichtlinearen FE‐Analysen rechnerisch gut nachvollzogen werden. Eine Anwendung der Forschungsergebnisse auf erdbebenbeanspruchte Gebäude ist daher möglich. Die Ergebnisse lassen erwarten, daß vorgespannte Mauerwerkwände zur Stabilisierung von Gebäuden mit wenigen aussteifenden Wänden (z. B. bei Reihenhäusern) eingesetzt werden können, wenn der statische Nachweis mit unbewehrtem Mauerwerk allein nicht gelingt.
Untersuchungen zur Biegetragfähigkeit von Mauerwerkswänden ergaben, daß durch Vorspannung eine erhebliche Tragfähigkeitssteigerung z. B. von Giebelwänden von Industriehallen oder von Kellerwänden unter Wandöffnungen erreicht werden kann. Vorspannung ersetzt vorteilhaft und gezielt die dort fehlende Normalkraft aus Auflasten. Im allgemeinen Fall treten jedoch neben Biegeeinwirkungen auch höhere Wandauflasten auf, die ggf. traglastmindernde Einflüsse nach Theorie II. Ordnung hervorrufen. Um diesen Effekt zu untersuchen, wurden experimentelle und rechnerische Untersuchungen am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig sowie an der Fachhochschule Lippe und Höxter, Abt. Detmold, durchgeführt. Vorspannung ermöglicht ein steiferes Verformungsverhalten der Wand. Der Zustand II stellt sich später ein. Mit zunehmender Vorspannkraft nehmen die Wanddurchbiegungen und Rißbreiten ab, wodurch die Gebrauchstauglichkeit des Mauerwerks verbessert wird. Zur Erklärung des Trag‐ und Verformungsverhaltens von vorgespanntem Mauerwerk wurde das Tragmodell des "Druckbogens" verwendet. Effekte aus Theorie II. Ordnung wurden berücksichtigt. Aus Vorspannung entstehen bei Wänden, deren Spannglieder sich im Spannkanal nicht verschieben können, keine Zusatzmomente nach Theorie II. Ordnung. Zur Berechnung der aufnehmbaren Schnittgrößen und Wandverformungen wurden nichtlineare Spannungsdehnungsbeziehungen druckbeanspruchten Mauerwerks verwendet. Zur rechnerischen Überprüfung gemessener Verformungen wurde der Arbeitssatz unter Einbeziehung nichtlinearer Momentenkrümmungsbeziehungen eingesetzt. Dabei zeigte sich eine gute Übereinstimmung berechneter und gemessener Werte.
Das Beispiel einer Bauunternehmung zeigt, daß sich die zahlreichen Entwicklungsschritte vom ersten Versuchsstadium über die ersten Zulassungen, den folgenden Transportund Montagesicherheitsnachweisen bis hin zur Normung von KS‐Mauertafeln in DIN 1053‐4 gelohnt haben. Unter den richtigen technischen Randbedingungen – d. h. u. a. bei einer gegenseitigen fertigungstechnischen und baustofflichen Abstimmung – sowie bei einer ganzheitlichen wirtschaftlichen Betrachtung sind KS‐Mauertafeln auch unter den gegenwärtig sehr scharfen Wettbewerbsbedingungen nach wie vor konkurrenzfähig. Hinsichtlich der Fertigstellungszeiten für den Rohbau sind sie zudem gegenüber konventionellen Baustellen ohnehin konkurrenzlos. Soll dies so bleiben, muß die Entwicklung im KS‐Mauertafelbereich weitergehen, um durch die Vorteile der eingesetzten und wirtschaftlich einsetzbaren Technik zusätzliche Anwendungsgebiete zu erschließen.
Während sich das Bauen mit Fertigbauteilen aus Mauerwerk – unabhängig von den verwendeten Baustoffen – derzeit auf Bereiche konzentriert, die auch mit konventionell erstelltem Mauerwerk bedient werden können, eröffnet Bewehrung – ob schlaff oder vorgespannt – der Mauertafelbauweise exklusive Anwendungsbereiche. Insbesondere im Fall der Vorspannung profitieren KS‐Mauertafeln von ihrer hohen Drucktragfähigkeit.
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