Schadensfreier Mauerwerksbau Teil 3: Verformungen Mauerwerk

Schadensfreier Mauerwerksbau
Teil 3: Verformungen Mauerwerk und Beton
Dipl.- Ing. Rudolf Herz
Verein Süddeutscher Kalksandsteinwerke e.V.
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Inhaltsangabe
• Formänderungen
• Dehnungen
• Schwinden / Quellen
• Temperatureinwirkungen
• Deckenverformungen
• Betoneigenschaften
• Putz
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Einflüsse für Bauwerke, Bauteile u. Konstruktionen
Belastungen durch :
Formänderungen :
• Eigenlasten
• Dehnungen
- Verlängerungen
- Verkürzungen
• Verkehrslasten
• Wind-, Schnee-, Eislasten
• Durchbiegungen
• Temperatur
• Winkelverdrehungen
• Feuchtigkeit
• Verwölbungen
• Setzungen
• dynamische Einflüsse
Erdbeben, Verkehr, Maschinen
• Ausführungsfehler
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Formänderungen / Verformungen
• Formänderungen die sich ohne Behinderung entwickeln können,
erzeugen keine Spannungen.
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Formänderungen / Verformungen
• Freie Formänderungen kommen praktisch nicht vor, da sich Bauteile
i. d. R. nicht behinderungsfrei im Bauwerksgefüge verformen können.
=> Spannungen
=> Risse!
• Zug- , Biege-, Schub- und Scherspannungen sind rissgefährlich
für Mauerwerk - besonders bei geringer Auflast!
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Der Tragwerksplaner berechnet die Standsicherheit.
Beanspruchungen aus
- Formänderungen / Verformungen
- Eigenspannungen
- unterschiedlichen Materialeigenschaften
- Temperatur- und Feuchteeinwirkungen
werden nur selten, zu selten, berücksichtigt !!
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Rissbildungen
Verzahnte, vertikale Risse: Schwinden, Abkühlung
Abgestufte Schräge, auch horizontale Risse: Schwinden, Quellen,
Temperaturverformungen, Decken-, Baugrundverformungen.
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Endwerte der Feuchtedehnung
alle bindemittelgebundenen Baustoffe „schwinden“
…über den Wertebereich hinaus!
…über den Wertebereich hinaus!
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Chemisches Quellen von Mauerziegeln
Volumenzunahme durch
Feuchteaufnahme aus
der normalen Raumluft
Molekulare Wassereinbindung
in das Feststoffgerüst bis zur
Sättigung (Volumenkonstanz).
Dauer ca. 2 – 6 Jahre..... !
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1 000
=> bleibende Verformung
Nur die Kurve 3 ist gefährlich !
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Ziegel kann chemisch quellen.... !
Ziegel / KS = 0,0 / - 0,2 => i.O. Z / KS = + 0,3 / - 0,3 => ∆ von 1,5 mm / Geschoss
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Trennschichten
einlegen
Verformungsdifferenz
kann sich dann direkt
unter der Decke
abbauen !
Mauerwerk
bleibt rissfrei !
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
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c
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h
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hne Tr e
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Poroton
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M
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Kalksandst
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Schnitt
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
KS- Flurwand im
Mehrfamilienhaus
Horizontaler Riss wegen vertikaler
Verformungsdifferenz !
Ursache :
Ziegelwand
Nichttragende Ziegelwand
- oben vermörtelt
- Verlängerung durch
chemisches Quellen
- drückt Decke hoch
- übernimmt Tragfunktion
- Zeitraum ca. 2 bis 6 Jahre
KS-Wand
L≈8m
Auswirkung :
Horizontaler Riss im Kalksandstein, kein
vertikaler Riss über L ≈ 8 m erkennbar !
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Nichttragende
Ziegelwand
KS-Wand
DeckenDurchbiegung
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Treppenhaus im Reihenhaus
W1 - Haustrennwand aus KS
Betongurt
ke
c
e
D
W1 - schwindet mit der Austrocknung
über einen Zeitraum von ca. 2 Jahre
2
W
nd
a
w
l
e
g
Zie
W2 - kann chemisch Quellen über einen
Zeitraum von ca. 2 bis 6 Jahre
W2 - drückt Decke + Gurt hoch
W1- wird entlastet und reißt horizontal
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
z. B. wenn Bims oder Leichtbeton außen – Kalksandstein innen
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Durchbiegung f von
Stahlbetondecken
Winkelverdrehung α1
am Auflager
Geringe Auflast P1
- wirkt ungünstig
Große Auflast P2
- wirkt günstig
Vorsicht:
- oberstes Geschoss !
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Die oberste Decke erfordert besondere Aufmerksamkeit !
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Zulässige Deckenverformungen
Einhaltung der Biegeschlankheit:
Beispiel:
li = 5,00 m
d ≥ li2 / 150
d ≥ 25 / 150
li / d ≤ 150 / li
5,0 / 0,18 ≤ 150 / 5,0
d ≥ 0,167 m
gew. d = 18 cm
27,78 < 30
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Zulässige Deckenverformungen
Einhaltung der Biegeschlankheit:
Beispiel : li = 5,00 m
d ≥ li2 / 150
d ≥ 25 / 150
li / d ≤ 150 / li
5,0 / 0,18 ≤ 150 / 5,0
li = 6,00 m
d ≥ 36 / 150
d ≥ 0,167 m
d ≥ 0,24 m
gew. d = 18 cm
27,78 < 30
gew. d = 25 cm
6,0 / 0,25 ≤ 150 / 6,0 => 24 < 25
Welches 6 m Reihenhaus hat Decke mit d = 25 cm???
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Zulässige Deckenverformungen
Begrenzung der Deckendurchbiegung f
auf 1 / 500 der Stützweite :
li = 5,00 m => f = 1 cm
li = 6,00 m => f = 1,2 cm
Auswirkung auf
- Wandkopf und Wandfuß, bei geringer Auflast
- nicht tragende Innenwände
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
)
W1
Wand 2
W3
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Bewegung der Dachdecke
Grenzwerte bei
fester Auflagerung
γ=∆l/H
-1 / 2500 bis + 1 / 2500
Verschiebewinkel der
Wand im Bogenmaß
Nach DIN 18530 muss für die Dachdecke
auf Mauerwerk bei Gebäuden mit lW > 6 m
ein Nachweis der Unschädlichkeit der
Verformungen geführt werden,
falls keine verschiebliche Lagerung
vorgesehen ist!
Dehnungsdifferenz δE
- 0,4 mm/m Verkürzung
+ 0,2 mm/m Verlängerung
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Horizontale Risse in Außenwänden
Verkürzen der Decken infolge Schwinden gegenüber der Wand
- häufiger Fall
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Vertikale Risse in Außenwänden
Verkürzen der Wand infolge Schwinden gegenüber den Decken.
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Horizontale Risse in Außenwänden
Verlängern der Wand durch Erwärmen und ggf. chemisches Quellen
gegenüber den Decken – erhöhte Rissgefahr.
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
a:
Zu großes Schwinden und / oder temperaturbedingtes
Verkürzen des Ringbalkens gegenüber dem Mauerwerk
b:
Zu großes temperaturbedingtes Verlängern ( schieben )
des Ringbalkens gegenüber dem Mauerwerk
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Flachdecke mit Aufkantung
aus Stahlbeton
Temperatureinwirkung:
- Wärmebrückenwirkung
- Bauteilverformung
Gleit- und Verformungslager
Ringbalken
Mauerwerk
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Gleit- und Verformungslager
- teilweise auch ohne Ringbalken -
r
e
d
o
il
f
o
r
!
p
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z
i
t
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Pu nsch
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Kel l
Hersteller:
z.B. Speba,
Calenberg
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Außenecke - oberstes Geschoss
Auswirkung:
stufenförmiger Riss
Ursachen:
- Schwinden und
- Temperaturverkürzung
der Dachdecke
- erst Innenputz, Wochen später
die Dämmung außen
- kein Verformungslager
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Eingeschossige Gebäude
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Schwindverhalten
von Beton
in Abhängigkeit von
Wasser und Zement
mehr Wasser:
- leichtere Verarbeitung
- größeres Schwindmaß
Beispiel:
Zementgehalt 350 kg/m³
W/Z-Wert
Schwindmaß
0,3
≈ 0,25 mm/m
0,5
≈ 0,5 mm/m
0,7
≈ 0,9 mm/m
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Beispiel:
Betondecke d = 20 cm
Nach 2 Jahren
sind ca. 85% vom
Endschwindmaß
erreicht.
Dazu noch Verformungen
aus „Kriechen“
(unter Lasteinwirkung).
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Rissweite 1 mm
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Bewehrungsgehalt von Ringgurt / Ringbalken
Ausgelegt für geringes Schwinden !
h
d
h = 12,5 cm
d = 17,5 cm
d = 24 cm
Querschnitt
Querschnitt
(µ≥)5%
(µ≥)5%
Bewehrung
Bewehrung
218,75 cm²
300 cm²
10,94 cm²
15 cm²
4 Ø 20
4 Ø 25
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Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz
Bewehrungsgehalt von Ringgurt / Ringbalken
Ausgelegt für geringes Schwinden !
h
d
Üblich sind :
h = 12,5 cm
2 Ø 12
bis
h = 25 cm
d = 17,5 cm
d = 24 cm
Querschnitt
Querschnitt
(µ≥)5%
(µ≥)5%
Bewehrung
Bewehrung
218,75 cm²
300 cm²
10,94 cm²
15 cm²
4 Ø 20
4 Ø 25
437,50 cm²
600 cm²
21,88 cm²
30 cm²
6 Ø 22
8 Ø 22
4 Ø 10 !!
40
Dipl.- Ing. R. Herz
Verformungen + Putz