Dipl.- Ing. R. Herz Verformungen + Putz 1

Schadensfreier Mauerwerksbau

Teil 3: Verformungen Mauerwerk und Beton

Dipl.- Ing. Rudolf Herz

Verein Süddeutscher Kalksandsteinwerke e.V.

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Inhaltsangabe

• Formänderungen• Dehnungen• Schwinden / Quellen• Temperatureinwirkungen• Deckenverformungen• Betoneigenschaften• Putz

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Einflüsse für Bauwerke, Bauteile u. Konstruktionen

Belastungen durch :

• Eigenlasten

• Verkehrslasten

• Wind-, Schnee-, Eislasten

• Temperatur

• Feuchtigkeit

• Setzungen

• dynamische EinflüsseErdbeben, Verkehr, Maschinen

• Ausführungsfehler

Formänderungen :

• Dehnungen - Verlängerungen - Verkürzungen

• Durchbiegungen

• Winkelverdrehungen

• Verwölbungen

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Formänderungen / Verformungen

• Formänderungen die sich ohne Behinderung entwickeln können, erzeugen keine Spannungen.

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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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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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Rissbildungen

Verzahnte, vertikale Risse: Schwinden, Abkühlung

Abgestufte Schräge, auch horizontale Risse: Schwinden, Quellen, Temperaturverformungen, Decken-, Baugrundverformungen.

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Endwerte der Feuchtedehnungalle bindemittelgebundenen Baustoffe „schwinden“

…über den Wertebereich hinaus!

…über den Wertebereich hinaus!

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Chemisches Quellen von Mauerziegeln

Volumenzunahme durch Feuchteaufnahme ausder normalen Raumluft

Molekulare Wassereinbindungin das Feststoffgerüst bis zur Sättigung (Volumenkonstanz). Dauer ca. 2 – 6 Jahre..... !

=> bleibende Verformung

Nur die Kurve 3 ist gefährlich !

10 1 000

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Ziegel / KS = 0,0 / - 0,2 => i.O. Z / KS = + 0,3 / - 0,3 => ∆ von 1,5 mm / Geschoss

Ziegel kann chemisch quellen.... !

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Trennschichteneinlegen

Verformungsdifferenz

kann sich dann direkt

unter der Decke

abbauen !

Mauerwerk

bleibt rissfrei !

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Poroton

Kalksandstein-Mauerwerk

Ohne Trennschicht

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Schnitt

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KS- Flurwand im Mehrfamilienhaus

Horizontaler Riss wegen vertikaler Verformungsdifferenz !

Ursache :

Nichttragende Ziegelwand- oben vermörtelt- Verlängerung durch chemisches Quellen

- drückt Decke hoch - übernimmt Tragfunktion- Zeitraum ca. 2 bis 6 Jahre

Auswirkung :

Horizontaler Riss im Kalksandstein, kein vertikaler Riss über L ≈ 8 m erkennbar !

KS-WandL ≈ 8 m

Zieg

elw

and

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Nichttragende Ziegelwand

Decken-Durchbiegung

KS-Wand

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Treppenhaus im Reihenhaus

W1 - Haustrennwand aus KS

W2 - Ziegelwand

Betongurt

Decke

W1 - schwindet mit der Austrocknung über einen Zeitraum von ca. 2 Jahre

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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z. B. wenn Bims oder Leichtbeton außen – Kalksandstein innen

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Durchbiegung f vonStahlbetondecken

Winkelverdrehung α1am Auflager

Geringe Auflast P1 - wirkt ungünstig

Große Auflast P2- wirkt günstig

Vorsicht: - oberstes Geschoss !

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Die oberste Decke erfordert besondere Aufmerksamkeit !

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Zulässige Deckenverformungen

Einhaltung der Biegeschlankheit:

Beispiel: li = 5,00 m

d ≥ li2 / 150 d ≥ 25 / 150 d ≥ 0,167 m gew. d = 18 cm

li / d ≤ 150 / li 5,0 / 0,18 ≤ 150 / 5,0 27,78 < 30

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Zulässige Deckenverformungen

Einhaltung der Biegeschlankheit:

Beispiel : li = 5,00 m

d ≥ li2 / 150 d ≥ 25 / 150 d ≥ 0,167 m gew. d = 18 cm

li / d ≤ 150 / li 5,0 / 0,18 ≤ 150 / 5,0 27,78 < 30

li = 6,00 m d ≥ 36 / 150 d ≥ 0,24 m 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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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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)

W 1 Wand 2 W 3

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Bewegung der Dachdecke

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

γ = ∆ l / H

-1 / 2500 bis + 1 / 2500

Verschiebewinkel der Wand im Bogenmaß

Grenzwerte bei fester Auflagerung

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Horizontale Risse in Außenwänden

Verkürzen der Decken infolge Schwinden gegenüber der Wand- häufiger Fall

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Vertikale Risse in Außenwänden

Verkürzen der Wand infolge Schwinden gegenüber den Decken.

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Horizontale Risse in Außenwänden

Verlängern der Wand durch Erwärmen und ggf. chemisches Quellen gegenüber den Decken – erhöhte Rissgefahr.

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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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Gleit- und Verformungslager

Ringbalken

Mauerwerk

Flachdecke mit Aufkantung aus Stahlbeton

Temperatureinwirkung:- Wärmebrückenwirkung- Bauteilverformung

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Gleit- und Verformungslager- teilweise auch ohne Ringbalken -

Hersteller: z.B. Speba, Calenberg

Putzprofil oder

Kellenschnitt !

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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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Eingeschossige Gebäude

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Schwindverhalten von Beton

in Abhängigkeit von Wasser und Zement

mehr Wasser:

- leichtere Verarbeitung

- größeres Schwindmaß

W/Z-Wert Schwindmaß

0,3 ≈ 0,25 mm/m

0,5 ≈ 0,5 mm/m

0,7 ≈ 0,9 mm/m

Beispiel: Zementgehalt 350 kg/m³

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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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Rissweite 1 mm

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Bewehrungsgehalt von Ringgurt / RingbalkenAusgelegt für geringes Schwinden !

d

hd = 17,5 cm

Querschnitt

( µ ≥ ) 5 %

Bewehrung

d = 24 cm

Querschnitt

( µ ≥ ) 5 %

Bewehrung

h = 12,5 cm 218,75 cm²

10,94 cm²

4 Ø 20

300 cm²

15 cm²

4 Ø 25

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Bewehrungsgehalt von Ringgurt / RingbalkenAusgelegt für geringes Schwinden !

d

hd = 17,5 cm

Querschnitt

( µ ≥ ) 5 %

Bewehrung

d = 24 cm

Querschnitt

( µ ≥ ) 5 %

Bewehrung

h = 12,5 cm 218,75 cm²

10,94 cm²

4 Ø 20

300 cm²

15 cm²

4 Ø 25h = 25 cm 437,50 cm²

21,88 cm²

6 Ø 22

600 cm²

30 cm²

8 Ø 22

Üblich sind :

2 Ø 12

bis

4 Ø 10 !!