Ziegel im Hochbau: Theorie und Praxis 9783035606652

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Birkhäuser

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Baukonstruktionen Sonderband

Herausgegeben von Anton Pech

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Anton Pech Hans Gangoly Peter Holzer Peter Maydl

Ziegel im Hochbau Theorie und Praxis unter Mitarbeit von Franz Zach Rudi Ecklmayr Mario Kubista Gerhard Koch Norbert Prommer Andreas Jäger Tobias Koller Martin Leitl

Birkhäuser Basel

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Dipl.-Ing. Dr. techn. Anton Pech Dipl.-Ing. Dr.techn. Peter Holzer Wien, Österreich

Architekt Dipl.-Ing. Hans Gangoly Dipl.-Ing. Dr. techn. Peter Maydl Graz, Österreich

unter Mitarbeit von Dipl.-Ing. Dr. techn. Franz Zach, Dipl.-Ing. Mario Kubista, Dipl.-Ing. Gerhard Koch, Dipl.-Ing. Dr. techn. Andreas Jäger Wien, Österreich

Rudi Ecklmayr, Dipl.-Ing. Norbert Prommer, Dipl.-Ing. Tobias Koller, Dipl.-Ing. Martin Leitl Linz, Österreich

Lektorat: Karin Huck Druck und Bindearbeiten: Druckerei Theiss GmbH, St. Stefan im Lavanttal Library of Congress Cataloging-in-Publication data A CIP catalog record for this book has been applied for at the Library of Congress. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar. Der Abdruck der zitierten ÖNORMen erfolgt mit Genehmigung des Austrian Standards Institute (ASI), Heinestraße 38, 1020 Wien. Benutzungshinweis: ASI Austrian Standards Institute, Heinestraße 38, 1020 Wien Tel.: ++43-1-21300-300, E-Mail: [email protected] Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts. Dieses Buch ist auch als E-Book (ISBN PDF 978-3-0356-0665-2; ISBN EPUB 978-3-03560831-1) erschienen. © 2015 Birkhäuser Verlag GmbH, Basel Postfach 44, 4009 Basel, Schweiz Ein Unternehmen von Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston Gedruckt auf säurefreiem Papier, hergestellt aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff. TCF  Printed in Austria ISSN 1614-1288 ISBN 978-3-0356-0606-5 987654321

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Vorwort zur 1. Auflage Ziegel spielen in der österreichischen Kultur seit Jahrhunderten eine wesentliche Rolle. Kein Wunder, denn der gebrannte Ton ist einer der ältesten Baustoffe der Menschheit. Ziegel prägen seit jeher große Architektur, Alltagsbauten, Dachlandschaften sowie Plätze und verleihen Städten ihre ganz besondere historische Identität. Der Ziegel ist also einer der langlebigsten Baustoffe. Er ist aber auch einer der versatilsten und zukunftsfähigsten. Mittlerweile sind Ziegel ein hochmodernes Baumaterial geworden, das jedoch seine ureigenste Charakteristik nie verloren hat, nämlich Menschen ein gesundes und lebenswertes Leben, Wohnen und Arbeiten zu ermöglichen. Dank seiner hohen Energieeffizienz hat der Naturbaustein Ziegel die Nase nach wie vor ganz weit vorne. Und bei einem Lebenszyklus von vielen Jahrzehnten bieten Gebäude in Ziegelbauweise enorme Vorteile. Das sehen nicht nur renommierte Architekten so, sondern auch Gebäudenutzer. Zahlreiche Studien zeichnen den Ziegel immer wieder als „Sympathicus“ unter den Baumaterialien aus. Blickt man um sich, so belegen unterschiedlichste Projekte die Bedeutung des Baustoffs in der Architektur. Zeugnis dafür geben architektonische Wahrzeichen wie die Wiener Ringstraße, die 2015 ihren 150-jährigen Geburtstag feiert, aber auch inspirierende und innovative Gebäude wie das Bürohaus 2226 in Lustenau. Der Ziegel für Wand, Decke und Dach stellt also seine Qualitäten immer wieder unter Beweis: die Verfügbarkeit, die Veränderbarkeit, die Dauerhaftigkeit, die optimale Feuchtigkeitsregulierung, die Schadstofffreiheit, die Speicherwirkung, die Natürlichkeit, die Individualität, die Haptik, die Atmosphäre genauso wie die vielfältigen ästhetischen, funktionalen und architektonischen Möglichkeiten. Der vorliegende, österreichweit und vermutlich im deutschsprachigen Raum einzigartige, Sonderband „Ziegel im Hochbau“ der Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN trägt all dem Rechnung und fasst das notwendige technische Wissen sowie spezielle Anwendungen für die Errichtung von Ziegelbauwerken für alle interessierten Fachgruppen zusammen. Ich wünsche allen Lesern viel Freude mit dem Buch. Dr. Heimo Scheuch, Vorstandsvorsitzender der Wienerberger AG

Vorwort zur 1. Auflage | V

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Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN Band 1:

Bauphysik 010.1 010.2 010.3 010.4 010.5 010.6 010.7

Band 1-1:

1. Auflage 2004

Grundlagen Winterlicher Wärmeschutz Tauwasserschutz Sommerlicher Wärmeschutz Schallschutz Brandschutz Tabellen

Bauphysik — Erweiterung 1

2. Auflage 2012

Energieeinsparung und Wärmeschutz Energieausweis — Gesamtenergieeffizienz 011|1 Grundlagen 011|2 Heizwärmebedarf 011|3 Beleuchtungsenergiebedarf 011|4 Kühlbedarf 011|5 Heiztechnikenergiebedarf 011|6 Raumlufttechnikenergiebedarf 011|7 Befeuchtungsenergiebedarf 011|8 Heiztechnikenergiebedarf – Alternativ 011|9 Kühltechnikenergiebedarf 011|10 Ausweis über die Gesamtenergieeffizienz 011|11 Tabellen

Band 2:

Tragwerke 020.1 020.2 020.3 020.4 020.5 020.6 020.7 020.8

Band 3:

Gründungen 030.1 030.2 030.3 030.4

Band 4:

Band 5:

1. Auflage 2006

Grundlagen Gemauerte Wände Homogene Wände Pfeiler und Stützen Holzwände Trennwände

Decken 050.1 050.2 050.3 050.4 050.5 050.6

1. Auflage 2006

Baugrund Erddruck Flachgründungen Tiefgründungen

Wände 040.1 040.2 040.3 040.4 040.5 040.6

1. Auflage 2007

Grundlagen Einwirkungen Sicherheit Linientragwerke Flächentragwerke Raumtragwerke Bauwerke Tabellen

Grundlagen Massivdecken Holzdecken Verbunddecken Balkone und Loggien Unterdecken

VI | Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN

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1. Auflage 2006

Band 6:

Keller 060.1 060.2 060.3 060.4 060.5

Band 7:

Dachstühle 070.1 070.2 070.3 070.4 070.5

Band 8:

1. Auflage 2005

Grundlagen Typenentwicklung Funktionen und Anforderungen Verglasungs- und Beschlagstechnik Baukörperanschlüsse

Türen und Tore 120.1 120.2 120.3 120.4 120.5 120.6

Band 13:

1. Auflage 2005

Grundlagen Entwurfskriterien Barrierefreie Erschließungen Konstruktionsformen Aufzüge

Fenster 110.1 110.2 110.3 110.4 110.5

Band 12:

1. Auflage 2011

Grundlagen Konstruktionsschichten und Materialien Nicht belüftete Dächer Zweischaliges Dach Genutzte Dachflächen Dachentwässerung

Treppen / Stiegen 100.1 100.2 100.3 100.4 100.5

Band 11:

1. Auflage 2015

Grundlagen Dachdeckungen und Materialien Ungedämmte Dachflächen Gedämmte Dachflächen Metalldeckungen Dachentwässerung

Flachdach 090.1 090.2 090.3 090.4 090.5 090.6

Band 10:

1. Auflage 2005

Holztechnologie Dachformen, Beanspruchungen Verbindungsmittel Dachstuhlarten Sonderformen

Steildach 080.1 080.2 080.3 080.4 080.5 080.6

Band 9:

1. Auflage 2006 Funktion und Anforderung Konstruktionselemente Feuchtigkeitsschutz Detailausbildungen Schutzräume

1. Auflage 2007

Grundlagen Funktionen und Anforderungen Materialien Beschläge und Zusatzbauteile Türkonstruktionen Torkonstruktionen

Fassaden 130.1 130.2 130.3 130.4 130.5 130.6 130.7

1. Auflage 2014

Grundlagen und Anforderungen Putzfassaden Wärmedämmverbundsysteme Leichte Wandbekleidung Massive Wandbekleidungen Selbsttragende Fassaden Glasfassaden

Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN | VII

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Band 14: Band 15:

Fußböden

in Vorbereitung

Heizung und Kühlung

1. Auflage 2005

150.1 150.2 150.3 150.4 150.5 150.6 150.7

Band 16:

Lüftung und Sanitär 160.1 160.2 160.3 160.4 160.5 160.6 160.7 160.8

Band 17:

Sonderband:

Sonderband:

2. Auflage 2009

Problematik Verkehr Planungsprozess Gesetzliche Rahmenbedingungen Entwurfsgrundlagen Garage Entwurf Bauwerk Mechanische Parksysteme Oberflächengestaltung Technische Ausrüstung Benützung und Betrieb Ausführungsbeispiele

Ziegel im Hochbau 1 2 3 4 5 6 7 8

1. Auflage 2007

Grundlagen der Elektrotechnik Erdungs- und Blitzschutzanlagen Stromversorgung Schalter, Steckgeräte, Leuchten, Lampen Messwertgeber und Stellgeräte Mess-, Steuer- und Regelanlagen Kommunikationsanlagen Planung Elektro- und Regelanlagen

Garagen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1. Auflage 2006

Grundlagen der Lüftungs- und Klimatechnik Lüftungs- und Klimaanlagen Wärmerückgewinnung Planung von Lüftungs- und Klimaanlagen Begriffsbestimmungen zur Sanitärtechnik Wasserversorgung Entwässerung Planung von Sanitäranlagen

Elektro- und Regeltechnik 170.1 170.2 170.3 170.4 170.5 170.6 170.7 170.8

Sonderband:

Grundlagen Wärmeversorgungsanlagen Abgasanlagen Kälteversorgungsanlagen Wärme- und Kälteverteilung Planung von Heizungs- und Kühlungssystemen Nachhaltigkeit

1. Auflage 2015

Ziegelarchitektur Baustoffe, Produkte Bauphysik Gebäudephysik Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff Mauerwerksbemessung Ausführung, Verarbeitung, Details Nachhaltigkeit

Holz im Hochbau

VIII | Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIONEN

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in Vorbereitung

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau 1  Ziegelarchitektur ......................................................................................................................... 1  1|1  Katz und Maus .................................................................................................................................... 1  1|2  Die Anfänge ......................................................................................................................................... 2  1|3  Mittelalter und Neuzeit .................................................................................................................... 3  1|4  Ziegelarchitektur des 20. und 21. Jahrhunderts........................................................................ 4  1|5  Ziegel in der zeitgenössischen Architektur ................................................................................. 7  1|6  Außereuropäische Ziegelarchitektur...........................................................................................11  1|7  Zeitlos Ziegel ......................................................................................................................................13  2  Baustoffe, Produkte .................................................................................................................. 15  2|1  Mauerziegel ........................................................................................................................................15  2|1|1  Anforderungen an Mauerziegel ....................................................................................15  2|1|1|1  Maßeigenschaften .............................................................................................................16  2|1|1|2  Physikalische Eigenschaften...........................................................................................18  2|1|1|3  Sonstige Eigenschaften ...................................................................................................19 

2|1|2  Mauerziegel für geschütztes Mauerwerk (P-Ziegel) ...............................................20  2|1|2|1  2|1|2|2  2|1|2|3  2|1|2|4 

Vollmauerziegel ..................................................................................................................20  Hochlochziegel, Planziegel .............................................................................................21  Zusammengesetzte Mauerziegel – Füllziegel ...........................................................24  Langlochziegel ....................................................................................................................24 

2|1|3|1  2|1|3|2  2|1|3|3  2|1|3|4 

Eckziegel ...............................................................................................................................25  Erkerziegel ............................................................................................................................25  Anschlagziegel, Leibungsziegel .....................................................................................26  Rostziegel .............................................................................................................................26 

2|1|3  Ergänzungsziegel ...............................................................................................................25 

2|1|4  Mauerziegel für ungeschütztes Mauerwerk (U-Ziegel) .........................................26  2|1|4|1  Klinker ...................................................................................................................................27  2|1|4|2  Sichtziegel ............................................................................................................................27 

2|2  Mauermörtel ......................................................................................................................................28  2|2|1  Ausgangsstoffe und Herstellung ..................................................................................28  2|2|2  Mauermörtelarten nach Herstellungskonzept ..........................................................29  2|2|3  Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung ........................................................29  2|2|4  Mörtelarten nach Verwendungszweck........................................................................30  2|3  Mauerkleber .......................................................................................................................................30  2|3|1  Feuchtigkeitshärtender Einkomponenten-PUR-Klebstoff (1K-PUR-K) .............31  2|3|2  Zweikomponenten-PUR-Klebstoff (2K-PUR-K)........................................................31  2|4  Ziegelfertigteile .................................................................................................................................32  2|4|1  Anforderungen an Ziegelfertigteile .............................................................................32  2|4|2  Ziegelfertigteilarten..........................................................................................................32  2|5  Putzmörtel ..........................................................................................................................................33  2|5|1  Ausgangsstoffe und Herstellung ..................................................................................33  2|5|2  Anforderungen an Putzmörtel ......................................................................................33  2|5|3  Mörtelarten nach Herstellungskonzept ......................................................................34  2|5|4  Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung ........................................................34  2|5|5  Mörtelarten nach Verwendungszweck........................................................................35  2|6  Wärmedämmverbundsysteme ......................................................................................................36  2|6|1  Ausgangsstoffe und Herstellung ..................................................................................36  2|6|2  Anforderungen ...................................................................................................................36  2|6|3  Arten von Wärmedämmverbundsystemen ................................................................37  2|7  Ergänzungsbauteile für Mauerwerk............................................................................................37  2|7|1  Maueranker .........................................................................................................................37  2|7|2  Zugbänder ...........................................................................................................................40  2|7|3  Balkenauflager ...................................................................................................................40 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | IX

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2|7|4  Konsolen...............................................................................................................................41  2|7|5  Stürze ....................................................................................................................................42  2|7|6  Rollladenkästen ..................................................................................................................43  2|7|7  Lagerfugenbewehrung.....................................................................................................44  2|8  Ziegeldecken ......................................................................................................................................45  2|8|1  Deckensysteme ...................................................................................................................45  2|8|1|1  2|8|1|2  2|8|1|3  2|8|1|4 

Ziegel-Rippendecke...........................................................................................................45  Ziegel-Balkendecke ...........................................................................................................46  Ziegel-Plattendecke ..........................................................................................................46  Ziegel-Massivdach .............................................................................................................46 

2|8|2  Deckenträger ......................................................................................................................46  2|8|3  Keramische Zwischenbauteile, Einhängeziegel, Deckenziegel .............................47  2|9  Ziegelkamin ........................................................................................................................................47  2|10  Dachziegel ..........................................................................................................................................48  2|10|1  Biberschwanzziegel und Taschenziegel ......................................................................48  2|10|2  Hohlpfannen und Hohlziegel .........................................................................................49  2|10|3  Falzziegel..............................................................................................................................49  2|11  Ziegel-Fassadenplatten ...................................................................................................................50  2|11|1  Anforderungen an Fassadenplatten.............................................................................50  2|11|2  Fassadenplattentypen ......................................................................................................50  2|11|3  Unterkonstruktion.............................................................................................................51  2|12  Ziegelboden ........................................................................................................................................51  3  Bauphysik ................................................................................................................................... 61  3|1  Wärme..................................................................................................................................................61  3|1|1  Wärmeleitfähigkeit ...........................................................................................................61  3|1|1|1  Wärmeleitfähigkeit des Ziegelmaterials.....................................................................63  3|1|1|2  Wärmeleitfähigkeit der Ziegel — Hochlochziegel ...................................................63  3|1|1|3  Wärmeleitfähigkeit des Ziegelmauerwerks ...............................................................63 

3|1|2  Wärmedurchgangskoeffizient und Wärmeschutz ...................................................64  3|1|2|1  Wärmedurchgangskoeffizient einschaliger Ziegel-Außenwände ......................65  3|1|2|2  Wärmedurchgangskoeffizient von Ziegel-Außenwänden mit Zusatzdämmung.................................................................................................................65  3|1|2|3  Wärmedurchgangskoeffizient von zweischaligen Ziegel-Außenwänden .......66 

3|1|3  Wärmekapazität und Wärmespeicherung..................................................................66  3|1|3|1  Spezifische Wärmekapazität ..........................................................................................66  3|1|3|2  Periodische Eindringtiefe ................................................................................................67  3|1|3|3  Flächenbezogene wirksame Wärmekapazität ..........................................................67 

3|1|4  Thermische Prüfverfahren ..............................................................................................68  3|1|4|1  Thermografie .......................................................................................................................68  3|1|4|2  Wärmestromdichtemessung ..........................................................................................69 

3|2  Feuchte ................................................................................................................................................70  3|2|1  Thermisch-hygrische Randbedingungen ....................................................................70  3|2|2  Feuchtespeicherung..........................................................................................................71  3|2|3  Feuchtetransport und Feuchteschutz..........................................................................72  3|2|3|1  Feuchtetransport durch Konvektion ...........................................................................72  3|2|3|2  Feuchtetransport durch Flüssigwassertransport .....................................................72  3|2|3|3  Feuchtetransport durch Wasserdampfdiffusion .....................................................72 

3|2|4  Feuchtetechnische Prüfverfahren und Nachweise ..................................................75  3|2|4|1  Diffusionswiderstand........................................................................................................75  3|2|4|2  Baustofffeuchtigkeit ........................................................................................................76 

3|3  Schall ....................................................................................................................................................78  3|3|1  Physikalische Grundlagen ...............................................................................................78  3|3|2  Kenngrößen.........................................................................................................................79  3|3|3  Anforderungen ...................................................................................................................85  3|3|4  Berechnung und Nachweisführung .............................................................................86  3|3|4|1  Außenwände aus einschaligem Ziegelmauerwerk ..................................................86 

X | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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3|3|4|2  3|3|4|3  3|3|4|4  3|3|4|5  3|3|4|6 

Außenwände aus Ziegelmauerwerk mit Zusatzdämmung ...................................88  Außenwände aus zweischaligem Ziegelmauerwerk ...............................................89  Trennwände aus Ziegelmauerwerk ..............................................................................90  Vorsatzschalen vor Ziegelmauerwerk..........................................................................90  Ziegeldecken........................................................................................................................90 

3|3|5  Schalltechnische Prüfverfahren und Nachweise......................................................92  3|3|5|1  Bewertetes Schalldämm-Maß .......................................................................................92  3|3|5|2  Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz ................................................................92  3|3|5|3  Bewerteter Standard-Trittschallpegel ........................................................................93 

3|4  Brandschutz .......................................................................................................................................93  3|4|1  Brandtechnische Eigenschaften der Baustoffe ........................................................93  3|4|2  Brandwiderstand der Bauteile .......................................................................................95  4  Gebäudephysik ........................................................................................................................... 97   4|1  Thermischer Komfort .......................................................................................................................97  4|1|1  Mechanismen der menschlichen Wärmeabgabe......................................................97  4|1|2  Definition thermischer Komfortmodelle ....................................................................98  4|1|3  Einflussgrößen des thermischen Komforts ................................................................99  4|1|4  Anforderungen an den thermischen Komfort ..........................................................99  4|1|5  Berechnung und Nachweis des thermischen Komforts ...................................... 100  4|2  Vermeidung sommerlicher Überwärmung ............................................................................. 100  4|2|1  Definition thermischer Sommertauglichkeit.......................................................... 101  4|2|2  Ermittlung des Tagesverlaufes der Empfindungstemperatur ............................ 101  4|2|3  Vereinfachtes Nachweisverfahren der ÖNORM B 8110-3 [173] ...................... 103  4|3  Wärmebrücken ............................................................................................................................... 105  4|3|1  Berechnung des Wärmestroms durch Wärmebrücken ........................................ 106  4|3|2  Beurteilung des Kondensationsrisikos an Wärmebrücken ................................. 107  4|4  Luftdichtheit ................................................................................................................................... 108  4|4|1  Anforderungen an die Luft- und Winddichtheit .................................................. 108  4|4|2  Maßnahmen zur Sicherstellung der Luft- und Winddichtheit ......................... 109  4|4|3  Prüfverfahren zur Bestimmung der Luftdichtheit................................................ 109  4|5  Energieeffizienz ............................................................................................................................. 110  4|6  Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen ............................................ 111  4|6|1  Definition von 2 Gebäudebeispielen ........................................................................ 111  4|6|1|1  4|6|1|2  4|6|1|3  4|6|1|4 

Geometrie.......................................................................................................................... 111  Technische Gebäudeausrüstung ................................................................................ 112  Bauphysik der Hüllbauteile ......................................................................................... 112  Nutzung und Klimastandort ....................................................................................... 114 

4|6|2  Vermeidung sommerlicher Überwärmung – Ergebnisse ..................................... 114  4|6|2|1  Einfamilienhaus ............................................................................................................... 114  4|6|2|2  Mehrfamilienhaus .......................................................................................................... 117 

4|6|3  Wärmebrückenoptimierung – Ergebnisse ............................................................... 119  4|6|4  Energiebedarf – Ergebnisse ......................................................................................... 121  5  Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff .................................................................................... 127   5|1  Beanspruchungen und Tragmodelle ........................................................................................ 127  5|1|1  Druckbeanspruchung .................................................................................................... 128  5|1|2  5|1|3  5|1|4  5|1|5  5|1|6 

5|1|1|1  Historische Bemessungsformeln Druckfestigkeit ................................................. 129 

Druckbeanspruchungen auf Teilflächen .................................................................. 131  Scherbeanspruchung ..................................................................................................... 132  Biegebeanspruchung ..................................................................................................... 133  Zugbeanspruchung ........................................................................................................ 134  Kombinierte Beanspruchungen .................................................................................. 134  5|1|6|1  Scheibenschub ................................................................................................................. 135  5|1|6|2  Plattenschub und Plattenbiegung ............................................................................ 138 

5|2  Mauerwerk als Teil der Gesamtstruktur .................................................................................. 140 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | XI

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5|2|1  Spannungsverteilungen im Mauerwerk................................................................... 140  5|2|2  Zusammenwirken Wand und Decke ......................................................................... 141  5|2|2|1  Wand-Decken-Knoten .................................................................................................. 141  5|2|2|2  Die vertikal lastabtragende Wand............................................................................. 143  5|2|2|3  Horizontalkraftweiterleitung Decken auf Wand.................................................. 144 

5|3  Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände ..................................................... 145  5|3|1  Unter Normalkraftbeanspruchung – fk .................................................................... 145  5|3|2  Unter Schubbeanspruchung – fvk .............................................................................. 148  5|3|3  Unter Biegebeanspruchung – fxk1, fxk2 ...................................................................... 150  5|3|4  Unter Zugbeanspruchung ............................................................................................ 150  5|3|5  Verformungseigenschaften ......................................................................................... 151  5|3|5|1  5|3|5|2  5|3|5|3  5|3|5|4 

Feuchte und Temperatur .............................................................................................. 152  Arbeitslinien der Komponenten – Ziegel und Mörtel ......................................... 152  Mauerwerk – Arbeitslinien unter Druckbeanspruchung ................................... 153  Mauerwerk – Arbeitslinie unter Horizontalbeanspruchung ............................. 154 

5|3|6  Geklebtes Mauerwerk.................................................................................................... 156  5|3|7  Füllziegel ........................................................................................................................... 158  5|3|7|1  Verfüllziegel mit Beton ................................................................................................. 159  5|3|7|2  Planziegel mit Wärmedämmfüllung......................................................................... 161 

5|3|8  Bewehrtes und eingefasstes Mauerwerk ................................................................. 163  5|4  Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen ....................................................................... 164  5|4|1  Baustoffprüfungen ........................................................................................................ 164  5|4|1|1  Mauerstein ........................................................................................................................ 164  5|4|1|2  Mörtel ................................................................................................................................. 166 

5|4|2  Bauteilprüfungen ........................................................................................................... 167  5|4|2|1  5|4|2|2  5|4|2|3  5|4|2|4 

Druckversuche ................................................................................................................. 167  Schub-/Scherversuche .................................................................................................. 168  Biegezugprüfungen ....................................................................................................... 170  Zugversuche Mauerwerk .............................................................................................. 171 

5|4|3  Bauwerksversuche – Großversuche .......................................................................... 171  5|4|3|1  Dynamische In-situ-Untersuchungen ...................................................................... 172  5|4|3|2  Shaker ................................................................................................................................. 172  5|4|3|3  Pseudodynamische Versuche ...................................................................................... 173 

5|4|4  Untersuchungen Bestandsmauerwerk – Güteprüfung........................................ 174  5|4|4|1  Mauerwerksdruckfestigkeit ......................................................................................... 175  5|4|4|2  Komponentenfestigkeiten ........................................................................................... 177 

6  Mauerwerksbemessung .......................................................................................................... 181   6|1  Bemessungsgrundlagen ............................................................................................................... 182  6|1|1  Anwendungsbereiche EC6 und EC8 .......................................................................... 182  6|1|2  Gebäudeklassen OIB bzw. ÖNORM B 3806 ............................................................. 183  6|1|3  ÖNORM EN 1990 – CC-Klassen .................................................................................. 184  6|1|4  ÖNORM EN 1990 – Überwachungsmaßnahmen ................................................... 185  6|1|4|1  Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL) ............................................. 186  6|1|4|2  Überwachungsmaßnahmen bei der Herstellung (IL)........................................... 186  6|1|4|3  Veränderung der Teilsicherheitsbeiwerte ............................................................... 186 

6|2  Sicherheitskonzepte ...................................................................................................................... 187  6|2|1  Handwerkliche Regeln .................................................................................................. 187  6|2|2  Deterministisches Sicherheitskonzept ...................................................................... 187  6|2|3  Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept .............................................................. 188  6|2|4  Probabilistisches Sicherheitskonzept........................................................................ 188  6|3  Einwirkungen .................................................................................................................................. 188  6|3|1  Eigengewichtslasten ...................................................................................................... 189  6|3|2  Nutzlasten ........................................................................................................................ 191  6|3|3  Windkräfte ....................................................................................................................... 192  6|3|4  Schneelasten .................................................................................................................... 193  6|3|5  Erddruck ............................................................................................................................ 194 

XII | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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6|3|6  Erdbeben ........................................................................................................................... 195  6|3|6|1  Grundlagen der Nachweisverfahren......................................................................... 196  6|3|6|2  Quasistatische Erdbebenersatzkräfte ....................................................................... 200  6|3|6|3  Erdbebenbeanspruchung nach nichtlinearen Methoden .................................. 201 

6|3|7  Außergewöhnliche Einwirkungen ............................................................................. 202  6|3|8  Temperatureinwirkungen ............................................................................................. 203  6|3|9  Horizontalkräfte auf Zwischenwände und Absturzsicherungen ...................... 203  6|4  Einwirkungskombinationen — Bemessungswerte ................................................................ 203  6|4|1  Teilsicherheitsbeiwerte Widerstand .......................................................................... 204  6|4|2  Teilsicherheitsbeiwerte Einwirkung........................................................................... 204  6|4|3  Einwirkungskombinationen ......................................................................................... 205  6|4|3|1  Ständige oder vorübergehende Bemessungssituationen (Grundkombinationen) ................................................................................................. 205  6|4|3|2  Außergewöhnliche Bemessungssituationen .......................................................... 205  6|4|3|3  Bemessungssituationen bei Erdbebeneinwirkungen ........................................... 206 

6|5  Konstruktionsbedingte Vorgaben ............................................................................................. 206  6|5|1  Mindestwanddicken....................................................................................................... 206  6|5|2  Mindestwandfläche, Pfeiler......................................................................................... 206  6|5|3  Mauerwerksverband ...................................................................................................... 207  6|5|4  Mörtelfugen ..................................................................................................................... 208  6|5|5  Anschluss von Wänden an Decken und Dächern .................................................. 208  6|5|5|1  Roste ................................................................................................................................... 208  6|5|5|2  Deckenauflager von Hohldielen................................................................................. 209 

6|5|6  Durchbrüche, Aussparungen und Schlitze in tragenden Wänden ................... 210  6|5|6|1  Durchbrüche ..................................................................................................................... 211  6|5|6|2  Vertikale Schlitze und Aussparungen ...................................................................... 211  6|5|6|3  Horizontale und schräge Schlitze ............................................................................. 212 

6|5|7  Zweischalige Wände ...................................................................................................... 212  6|5|7|1  Zweischalige Wände mit Luftschicht ....................................................................... 213  6|5|7|2  Zweischalige Wände ohne Luftschicht .................................................................... 213 

6|5|8  Konstruktionsbedingte Anforderungen bei seismischen Einwirkungen ........ 213  6|6  Ermittlung der Schnittkräfte ..................................................................................................... 214  6|6|1  Imperfektionen ............................................................................................................... 215  6|6|2  Theorie II. Ordnung ........................................................................................................ 215  6|6|3  Vereinfachtes Verfahren zur Berechnung der Lastausmitte bei Wänden – ÖNORM EN 1996-1-1 [209] ........................................................................................ 216  6|6|3|1  Berechnung eines Rahmenknotens .......................................................................... 216  6|6|3|2  Ausmitte der Bemessungslast bei nur teilweiser Deckenauflagerung .......... 218 

6|6|4  Berechnung der Ausmitte eines Stabilisierungskerns – ÖNORM EN 1996-1-1 [209] ................................................................................................................................... 219  6|7  Bemessung in vertikaler Richtung ............................................................................................ 220  6|7|1  Tragmodelle...................................................................................................................... 220  6|7|1|1  6|7|1|2  6|7|1|3  6|7|1|4  6|7|1|5  6|7|1|6 

Effektive Wanddicke ...................................................................................................... 220  Wirksame Deckenspannweite ..................................................................................... 221  Knicklänge......................................................................................................................... 221  Bedingungen für aussteifende Bauteile .................................................................. 224  Schlankheit von Mauerwerkswänden ...................................................................... 224  Auf Stürze entfallende Lastanteile ........................................................................... 224 

6|7|2|1  6|7|2|2  6|7|2|3  6|7|2|4 

Konstruktive Regeln – ÖNORM B 1996-3 [142]................................................... 226  Vereinfachter Nachweis – ÖNORM EN 1996-3 [212] ......................................... 227  Vereinfachte Berechnungsmethode – ÖNORM EN 1996-3 [212] .................. 227  Nachweis unbewehrter Mauerwerkswände unter vorwiegend vertikaler Belastung – ÖNORM EN 1996-1-1 [209] ............................................................... 230 

6|7|2  Nachweisformate nach EUROCODE 6 ...................................................................... 225 

6|7|3  Teilflächenpressungen .................................................................................................. 231  6|7|3|1  Vereinfachte Berechnungsmethode nach ÖNORM EN 1996-3 [212] ........... 232  6|7|3|2  Nachweise nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] ....................................................... 232 

6|7|4  Kellerwände ..................................................................................................................... 233 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | XIII

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6|7|4|1  Vereinfachter Nachweis für Kellerwände ÖNORM EN 1996-3 [212] ............ 234  6|7|4|2  Kellerwand nach genauem Nachweisverfahren nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] .................................................................................................................................... 235 

6|8  Bemessung in horizontaler Richtung ...................................................................................... 237  6|8|1  Trag- und Bauwerksmodelle ....................................................................................... 237  6|8|1|1  6|8|1|2  6|8|1|3  6|8|1|4  6|8|1|5  6|8|1|6 

Schubbeanspruchte Aussteifungswände ................................................................ 238  Querbelastete Mauerwerkswände ............................................................................. 239  Kraftangriffszentrum, Steifigkeitszentrum ............................................................ 241  Regelmäßigkeit und Torsion ....................................................................................... 243  Horizontalkräfte auf Aussteifungselemente – schubsteife Decken ............... 244  Horizontalkräfte auf Aussteifungselemente – schubweiche Decken ............ 247 

6|8|2|1  6|8|2|2  6|8|2|3  6|8|2|4  6|8|2|5  6|8|2|6 

Konstruktive Regeln Gesamtstabilität – ÖNORM B 1996-3 [142] ................. 248  Konstruktive Regeln Erdbeben – ÖNORM B 1998-1 [144] ............................... 249  Horizontaler Bemessungswiderstand – ÖNORM EN 1996-3 [212] ................ 251  Horizontaler Bemessungswiderstand – ÖNORM EN 1996-1-1 [209] ............ 252  Quasistatischer Nachweis Erdbeben – ÖNORM EN 1998-1 [214] .................. 252  Pushover-Verfahren Erdbeben – ÖNORM EN 1998-1 [214] ............................ 255 

6|8|2  Nachweisformate nach EUROCODE .......................................................................... 247 

6|9  Nichttragende Wände .................................................................................................................. 261  6|9|1  Vereinfachte Berechnungsmethode für begrenzt horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 [212] ............................... 261  6|9|2  Vereinfachte Berechnungsmethode für gleichmäßig horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 [212] ............................... 263  6|10  Bemessung Brand .......................................................................................................................... 265  6|10|1  Einwirkungen Brand ...................................................................................................... 265  6|10|2  Widerstände nach ÖNORM B 1996-1-2 .................................................................. 267  6|10|2|1  Bemessungsmodell – Rechenverfahren................................................................... 267  6|10|2|2  Tabellenverfahren ........................................................................................................... 270 

6|11  Sonderfälle der Bemessung für Bauteile aus Ziegel ............................................................ 273  6|11|1  Bemessung Ziegelfertigteile ........................................................................................ 273  6|11|2  Bemessung Füllziegel .................................................................................................... 273  6|11|3  Bemessung Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung ........................ 274  6|11|4  Bemessung von Mauerwerk mit Mauerkleber ....................................................... 274  6|11|5  Bemessung Lehmziegel ................................................................................................. 274  6|12  Ziegeldecken ................................................................................................................................... 276  6|13  Stürze und Überlagen .................................................................................................................. 276  7  Ausführung, Verarbeitung, Details ...................................................................................... 277   7|1  Anforderungen ............................................................................................................................... 277  7|1|1  Grundlegende Anforderungen ................................................................................... 277  7|1|2  Umweltbedingungen und Baustoffwahl ................................................................. 278  7|1|3  Ausführung von Mauerwerkskonstruktionen ........................................................ 281  7|1|3|1  Dehnungsfugen ............................................................................................................... 282  7|1|3|2  Zulässige Abweichungen .............................................................................................. 282  7|1|3|3  Überwachungsmaßnahmen der Bauausführung (IL) .......................................... 283 

7|2  Wandsysteme .................................................................................................................................. 286  7|2|1  Begriffe und Definitionen von Wandsystemen ..................................................... 286  7|2|2  Einschalige (monolithische) Ziegelwand mit Putz ................................................ 287  7|2|2|1  Monolithische Außenwand mit Putzfassade ......................................................... 287  7|2|2|2  Tragende Ziegel-Innenwände ..................................................................................... 289  7|2|2|3  Nichttragende Ziegel-Innenwände ........................................................................... 290 

7|2|3  Ziegelwand mit Wärmdämmverbundsystem .......................................................... 291  7|2|4  Ziegel-Zweischalenwand – mehrschalige Ziegelwand ........................................ 292  7|2|4|1  Ziegel-Zweischalenwand mit Luftschicht und Wärmedämmung ................... 293  7|2|4|2  Ziegel-Zweischalenwand mit Kerndämmung........................................................ 294 

7|2|5  Ziegelmauerwerk mit vorgehängter hinterlüfteter Ziegelfassade ................... 295  7|3  Verarbeitung von Ziegelmauerwerk ......................................................................................... 296 

XIV | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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7|3|1  Konventionelles Mauerwerk........................................................................................ 296  7|3|2  7|3|3  7|3|4  7|3|5  7|3|6  7|3|7 

7|3|1|1  Regeln für die Vermauerung....................................................................................... 296  7|3|1|2  Verarbeitung von Mauermörtel ................................................................................. 299 

Planziegelmauerwerk .................................................................................................... 301  Zweischalenmauerwerk ................................................................................................ 303  Vorgehängte hinterlüftete Ziegelfassaden ............................................................. 305  Ziegelfertigteile............................................................................................................... 307  Stürze und Überlagen ................................................................................................... 308  Anschlüsse ........................................................................................................................ 310  7|3|7|1  7|3|7|2  7|3|7|3  7|3|7|4  7|3|7|5 

Deckenauflager, Roste .................................................................................................. 310  Deckenanschluss von nichttragenden Wänden .................................................... 311  Bodenanschluss von nichttragenden Wänden...................................................... 312  Wandanschluss von nichttragenden Wänden....................................................... 312  Einbindung von tragenden Wänden ........................................................................ 313 

7|3|8  Aussparungen und Schlitze ......................................................................................... 314  7|3|9  Befestigungstechnik – Dübelsysteme ....................................................................... 315  7|3|9|1  Kunststoffdübel............................................................................................................... 315  7|3|9|2  Kunststoff-Rahmendübel............................................................................................. 315  7|3|9|3  Injektionsdübel ................................................................................................................ 316 

7|4  Verarbeitung Putzsysteme .......................................................................................................... 317  7|4|1  Mauerwerk als Putzgrund ............................................................................................ 317  7|4|1|2  Untergrundprüfung ....................................................................................................... 319  7|4|1|3  Untergrundvorbereitungen ......................................................................................... 320 

7|4|2  Luftdichtheit bei Ziegelmauerwerk ........................................................................... 322  7|5  Deckensysteme — Ziegeldecken ................................................................................................ 323  7|5|1  Montage und technische Ausführung ..................................................................... 324  7|5|2  Abtragung höhere Lasten ............................................................................................ 326  7|5|3  Verlegeplan ...................................................................................................................... 326  7|6  Ziegeldach........................................................................................................................................ 327  7|7  Ziegelboden ..................................................................................................................................... 330  7|7|1  Ungebundene Bauweise – Splittbettverlegung..................................................... 330  7|7|2  Gebundene Bauweise – Mörtelbettverlegung ....................................................... 332  8  Nachhaltigkeit ......................................................................................................................... 341   8|1  Einführung....................................................................................................................................... 341  8|1|1  Was bedeutet nachhaltiges Bauen? .......................................................................... 343  8|1|2  Das Drei-Säulen-Modell ............................................................................................... 343  8|1|3  Der Lebenszyklusgedanke ............................................................................................ 344  8|2  Die ökologische Dimension der Nachhaltigkeit .................................................................... 346  8|2|1  Grundsätze der Bewertung.......................................................................................... 347  8|2|2  Abbildung von Umweltwirkungen mittels Indikatoren ...................................... 349  8|2|2|1  Inputorientierte Indikatoren ....................................................................................... 349  8|2|2|2  Outputorientierte Indikatoren ................................................................................... 350  8|2|2|3  Sonstige Umweltwirkungen ........................................................................................ 353 

8|3  Die ökonomische Dimension: Lebenszykluskosten und Wertstabilität .......................... 354  8|3|1  Lebenszykluskosten ........................................................................................................ 355  8|3|2  Wertstabilität und Wertentwicklung ....................................................................... 357  8|4  Soziokulturelle Nachhaltigkeit .................................................................................................. 358  8|5  Rahmenbedingungen für nachhaltiges Bauen ..................................................................... 360  8|5|1  Politische und rechtliche Rahmenbedingungen ................................................... 360  8|5|1|1  Rahmenbedingungen auf europäischer Ebene ..................................................... 360  8|5|1|2  Rahmenbedingungen auf nationaler Ebene .......................................................... 363 

8|5|2  Europäische Normung zum nachhaltigen Bauen ................................................. 364  8|5|2|1  Normenreihe EN 15643-1 bis EN 15643-4 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der Nachhaltigkeit von Gebäuden (2010–2012) ........................... 364 

Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau | XV

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8|5|2|2  ÖNORM EN 15804:2012: Nachhaltigkeit von Bauwerken — Umweltproduktdeklarationen — Grundregeln für die Produktkategorie Bauprodukte [238] ......................................................................................................... 365  8|5|2|3  CEN/TR 15941:2010 Nachhaltigkeit von Bauwerken — Umweltproduktdeklarationen — Methoden für Auswahl und Verwendung von generischen Daten [126] ..................................................................................... 367  8|5|2|4  ÖNORM EN 15942:2011: Nachhaltigkeit von Bauwerken — Umweltproduktdeklarationen — Kommunikationsformate zwischen Unternehmen [245] ....................................................................................................... 367  8|5|2|5  ÖNORM EN 15978:2012: Nachhaltigkeit von Bauwerken — Bestimmung der Umweltleistung von Gebäuden — Berechnungsmethode [246] ..................... 367  8|5|2|6  ÖNORM EN 1990:2003: Eurocode. Grundlagen der Tragwerksplanung [200] .................................................................................................................................... 368 

8|6  Nachhaltigkeitsbewertung von Bauprodukten und Gebäuden ....................................... 368  8|6|1  Bewertung des Umweltverhaltens (ökologische Nachhaltigkeit) .................... 369  8|6|1|1  Offenlegung des Umweltverhaltens von Bauprodukten mittels EPDs (Umweltproduktdeklarationen, Environmental Product Declarations) ........ 369  8|6|1|2  Struktur der Bewertung ............................................................................................... 372  8|6|1|3  Beispiel einer vereinfachten vergleichenden Bewertung von Außenwänden mit unterschiedlichem Aufbau .................................................................................. 373  8|6|1|4  Vergleich der Umweltwirkungen eines Einfamilienhauses in unterschiedlichen Bauweisen und Haustechnikkonzepten (HdZ-Projekt 51/2014, Kurztitel Innovative Gebäudekonzepte) ............................................... 374 

8|6|2  Bewertung der ökonomischen Qualität ................................................................... 375  8|7  Gebäudezertifizierung.................................................................................................................. 376  8|7|1  ÖGNI/DGNB [73][47] ..................................................................................................... 377  8|7|2  TQB—Total Quality Building [275] ............................................................................. 379  8|7|3  klima:aktiv [271]............................................................................................................. 380  8|7|4  BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) [263] ................................................................................................................. 381  8|7|5  LEED (Leadership in Environmental and Energy Design) [273] ......................... 381  8|8  Beispiel TQ-Bewertung................................................................................................................. 382  Quellennachweis ............................................................................................................................ 395   Literaturverzeichnis ....................................................................................................................... 397   Sachverzeichnis .............................................................................................................................. 407  

XVI | Inhaltsverzeichnis Sonderband: Ziegel im Hochbau

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Ziegelarchitektur

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Katz und Maus

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Das Bertelsmann Handlexikon von 1975 definierte den Begriff „Ziegel“ als „ein aus Lehm, Ton oder tonigen Massen geformter und gebrannter künstlicher Stein“. Im Neuen Lexikon aus demselben Verlag heißt es dreißig Jahre später: „Ziegel ist der Oberbegriff für Baustoffe aus gebranntem Ton: Mauer-Z., DachZ., Bodenplatten, auch Klinker.“ Kurze Einträge, die jedoch wenig darüber preisgeben, was ein Ziegel wirklich ist. Im Jahr 1913 erschien im New York Journal zum ersten Mal der tägliche Comicstrip Krazy Kat, gezeichnet und geschrieben von George Herriman, einem 1880 in New Orleans geborenen Karikaturisten. Bis zu seinem Tod 1944 entstanden unzählige Varianten der heute noch geläufigen Geschichte: Die Katze Krazy Kat liebt Mäuserich Ignatz, der sie jedoch verachtet und ihr bei jeder Gelegenheit Ziegel an den Kopf wirft, um ihr seine Abneigung zu verdeutlichen. Krazy Kat missversteht die Attacken und deutet sie als Liebesbeweis. Eine Endlosschleife. Wir lernen daraus einiges über die Liebe – und über den Ziegel: Er ist immer und überall verfügbar, hat ein handliches Format und ein Gewicht, das ihn – schwer, aber nicht zu schwer – als Wurfgeschoss geeignet erscheinen lässt und – alle Ziegel sind gleich. Diese grundlegenden Eigenschaften sind es, die den Ziegel seit seiner Erfindung ausmachen. Denn für das Bauwesen bedeuten sie, dass Ziegel an nahezu jedem Ort der Welt hergestellt werden können, dass man einen Ziegel mit einer Hand anheben, an den Maurerkollegen weitergeben bzw. -werfen sowie verarbeiten kann und dass der Ziegel ein kleines, genormtes Modul ist, dessen Abmessungen eine additive Bauweise erlauben. Bild 1-01: Ziegelstapel, Ziegelofen / Lanxi Curtilage, CN

Katz und Maus | 1

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Die Anfänge Neben Stein, Holz und pflanzlichen Fasern gehören Ziegel zu den ältesten Baumaterialen der Welt. Zuerst bestanden sie aus luftgetrocknetem Lehm, dem bald schon Stroh als Bewehrung beigemengt wurde, um Schwindrisse zu minimieren. Anfangs noch handgemacht, wurden sie ab etwa 5500 v. Chr. in Formen gepresst, um glattere Oberflächen zu erhalten. Brennofen- und Ziegelfunde im Industal und in Mesopotamien lassen darauf schließen, dass ca. 2500 v. Chr. begonnen wurde, Ziegel zu brennen. Damit war es möglich, dauerhaftere, formstabilere und architektonisch vielfältigere Bauwerke zu errichten, wobei luftgetrocknete und gebrannte Ziegel zum Teil gemeinsam eingesetzt wurden. Reste von Zikkurats und Stufentürmen zeugen noch heute von der hochentwickelten Ziegelbaukunst im Zweistromland. Ein anderes frühes Beispiel ist das Ischtartor, das im 6. Jh. v. Chr. unter der Herrschaft von König Nebukadnezar II. errichtet wurde und sich jetzt in Berlin befindet. Hier wurden glasierte Ziegel als Dekoration verwendet. Bild 1-02: Ischtartor Pergamonmuseum Berlin, D

Im alten Ägypten wurden Ziegel für Wohnhäuser und für frühe Pyramiden eingesetzt, bevor Kalkstein und Granit als dauerhafteres und damit dem Wesen der Grabstätten in der ägyptischen Kultur entsprechendes Material zur Anwendung kamen. Auch in China und Südostasien wurde die Ziegelbauweise bald heimisch. Das antike Griechenland kannte die Technik des Ziegelbrennens, verwendete jedoch für öffentliche Bauten meist Stein und für Wohnhäuser Holz oder Lehm. Dennoch waren es vermutlich die Griechen, die das Wissen um die Ziegelherstellung ins etruskische Italien exportierten. Doch auch die Etrusker

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hielten überwiegend an ihrer traditionellen Bauweise aus Stein, Holz und Lehm fest und erst zur Zeit der römischen Republik wurde Ziegel zu dem Baumaterial schlechthin. Wurden zu Beginn vielfach noch luftgetrocknete Lehmziegel verwendet, die verputzt oder mit Marmorplatten verblendet wurden, setzte sich bald der gebrannte Ziegel, oft in Kombination mit einer betonartigen Masse durch. Das wohl beeindruckendste erhaltene Bauwerk, das aus diesen Materialien erbaut wurde, ist das Pantheon in Rom (120–125 n. Chr.). Bild 1-03: Pantheon (120—125 n. Chr.), Rom, I

Die Expansion Roms zog eine rege Bau- und Befestigungstätigkeit nach sich. Fast im gesamten Reich entstanden Brennöfen, wo auf Nachfrage Ziegel hergestellt wurden, mit der Zeit ganze Industrien, um den Bedarf an Ziegeln für öffentliche Bauten und militärische Anlagen decken zu können. Funde in Belgien lassen darauf schließen, dass einige Legionen ihre eigenen Ziegel mit spezifischen Ziegelstempeln herstellten, die teilweise an andere Legionen „exportiert“ wurden.

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Mittelalter und Neuzeit

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Mit dem Niedergang des Römischen Reiches nahm die Bedeutung des Ziegels in Europa ab, um erst im 12. Jh. durch Mönche zu neuer Blüte gebracht zu werden. Beispiele dafür finden sich im gotischen Kirchenbau, wie etwa die Kathedrale von Albi in Frankreich. Während der Renaissance wurden Ziegel zwar häufig verwendet, jedoch meist verputzt oder verblendet. So besteht etwa die Kuppel des Doms in Florenz von Brunelleschi aus gebrannten Ziegeln. Bild 1-04: Astely Castle, Witherford Watson Mann Architects, Nuneaton, GB

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Erst ab der zweiten Hälfte des 17. Jhs. erfuhr die Sichtziegelbauweise einen neuen Aufschwung, vor allem in Frankreich, Holland und England sowie, ab dem 19. Jh., in Norddeutschland. Damals entstand auch die Göltzschtalbrücke, die heute weltweit größte Ziegelbrücke, die aus Klinker, also bis zur Sinterung gebrannten Ziegeln errichtet wurde. Während all dieser Jahrhunderte wurden Ziegelbauten aber nicht nur neu errichtet, sondern auch überformt, weitergebaut, verändert. Diese Qualität, die man vielleicht als Wandlungsfähigkeit bezeichnen könnte, ist nach wie vor eine der herausragenden Eigenschaften des Materials und macht es ebenso „geduldig“ wie interessant. [26] Bild 1-05: Wohnkomplex Het Schip, Michel de Klerk, 1917—1921, Amsterdam, NL

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Ziegelarchitektur des 20. und 21. Jahrhunderts „Was als Grundsatz für den Ziegel gilt, sollte auch das Endziel aller Normen sein: mit möglichst wenig, aber gutem Material und möglichst wenig, aber guter Arbeit das zu erreichen, was bisher mit entgegengesetzten Mitteln angestrebt worden ist“, so liest man in Josef Franks Schrift „Siedlungen und Normen“ [1]. Mit der Industrialisierung kam aufgrund des großen Bedarfs an Fabriken, Wohnbauten und öffentlichen Bauten der Ziegelbau zur Hochblüte. Um Ziegel von mehreren Lieferanten beziehen bzw. transportieren zu können, wurden genormte Ziegelformate eingeführt, die sich zwar nach wie vor länderspezifisch unterscheiden, aber alle nach demselben System funktionieren: Eine Länge ergibt zweimal die Breite plus eine Stoßfugenstärke sowie dreimal die Höhe und zwei Lagerfugenstärken. Besteht die Architektur der Gründerzeit nahezu ausschließlich aus Ziegelbauten, so verwendeten auch die namhaftesten Architekten der Moderne das Material für ihre Bauwerke und entwickelten dafür zum Teil auch eigene Ziegelformate, um eine gewünschte optische Wirkung zu erzielen.

4 | Ziegelarchitektur

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Bild 1-06: Robie—House, Frank Lloyd Wright, Chicago, USA

An erster Stelle sei hier der Amerikaner Frank Lloyd Wright (1867–1959) genannt. Ein Architekt, dessen Werk ebenso umfangreich wie visionär und dessen Einfluss bis heute ungebrochen ist. Er prägte den Begriff der „organischen Architektur“ und meinte damit die respektvolle Verbindung der Architektur mit der Landschaft, der Kunst und den menschlichen Bedürfnissen. Holz, Stein und eben auch Ziegel waren für ihn Materialien, die er in diesem Zusammenhang für angemessen hielt und in den meisten Fällen unverputzt und unverkleidet einsetzte. Seine „Prairie-Häuser“ (ab 1910) stehen beispielhaft für diese Haltung, wobei die niedrige, flächige, horizontale Bauweise durch die Betonung der Längsfuge im Ziegelmauerwerk unterstrichen wurde. Bild 1-07: Villa Lange, Mies van der Rohe, Krefeld, D

Ziegelarchitektur des 20. und 21. Jahrhunderts | 5

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Nur wenig jünger war Ludwig Mies van der Rohe (1886–1969), einer der bedeutendsten Architekten der Moderne, allerdings sprachen seine Gebäude eine bereits weitaus nüchternere Sprache als jene von Wright. So entstanden zwischen 1927 und 1930 in Krefeld die kürzlich renovierten Villen Lange und Esters, zwei benachbarte Häuser in Ziegelbauweise mit Stahlträgern, die sich ebenfalls durch flächige Anlage, ausgewogene Proportionen und starken Landschaftsbezug auszeichnen. „Architektur beginnt dort, wo zwei Steine sorgfältig aufeinander gesetzt werden“ und „Wie vernünftig ist diese kleine handliche Form, so nützlich für jeden Zweck. Welche Logik im Verband, im Muster und Textur. Welcher Reichtum in der einfachen Mauerfläche, aber wie viel Disziplin verlangt dieses Material!“, schrieb Mies van der Rohe [274]. Die zweischaligen Außenwände der Villen bestehen aus tragenden Reichsformatziegeln an der Innenseite sowie im Blockverband gemauerten dunkelrot gebrannten Ziegeln im Oldenburger Format als Vorsatzschale, die durch das Verzahnen einzelner Binder jeder dritten Lage mit dem Mauerkern verbunden ist. Die Lagerfugen wurden von unten nach oben eingewinkelt, der Mörtel schwarz eingefärbt. [44] Der Gesamteindruck der Häuser ist monolithisch, einfach, streng und nach außen hin geschlossen. Die Lebhaftigkeit der Ziegelfassade, der Kontrast der die Horizontalität betonenden Lagerfugen zu einzelnen vertikalen Elementen und die großen Fensterflächen verleihen den Villen jedoch bereits eine Leichtigkeit, die für Mies’ spätere Bauten der „weißen Moderne“ charakteristisch ist. Bild 1-08: Wohnhaus, David Chipperfield Architects, Berlin, D

Eine Verbindung zu Mies van der Rohe lässt sich auch bei manchen Bauten des zeitgenössischen englischen Architekten David Chipperfield ablesen. So errichtete er in Berlin ein privates Wohnhaus (1994–1997) mit handgemachten Ziegeln, dessen Verwandtschaft mit Mies’ Villen in Krefeld auf Chipperfields Homepage folgendermaßen beschrieben wird: „[…] the house gains a physical solidity reminiscent of the early Modernist houses of Erich Mendelsohn and

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Mies van der Rohe, especially the latter’s three projects of the late 1920s: Wolf, Esters and Lange. The irregularities of the textured, hand-made brick finish contrast with the smoothness and consistency of the steel-framed glazing.” [261] Trotz der offensichtlichen Parallelen ist Chipperfields Haus keineswegs „altmodisch“, sondern ein Beispiel zeitlos qualitätsvoller, atmosphärischer Architektur, die aus der gekonnten Verbindung von Bauaufgabe, Situierung am Grundstück, Proportion, Materialität, Details und Ausführung entsteht. Chipperfield war es auch, der nicht nur den Masterplan für den Wiederaufbau und die Erweiterung der Berliner Museumsinsel verfasste, sondern auch das Neue Museum wieder aufbaute. Der im Zweiten Weltkrieg stark – und zum Teil unwiderruflich – beschädigte Monumentalbau wurde zwischen 1843 und 1855 vom Schinkel-Schüler Friedrich August Stüler errichtet. Neben einer Vielzahl an anderen Maßnahmen entschied sich Chipperfield dafür, das Volumen des zerstörten Westflügels mit dem ursprünglichen Material, nämlich Ziegel im Reichsformat, zu schließen; allerdings nicht wie beim Altbau verputzt, sondern als Sichtmauerwerk. Die ein Meter dicken Mauern aus historischen Abbruchziegeln tragen nun Geschossdecken und Dach und sorgen zudem für ein ausgeglichenes Raumklima mit stabiler Luftfeuchtigkeit, sodass auf eine Wärmedämmung verzichtet werden konnte. [64] Beeindruckendes Zentrum des Neuen Museums ist aber die große Treppenhalle. Bild 1-09: Treppenhalle Neues Museum Berlin, David Chipperfield Architects, Berlin, D

Hier gehen die mit roten „Rathenower“ und gelben „Birkenwerder“ Ziegeln restaurierten Sichtziegelwände und die monumentale Treppe aus Fertigteilelementen eine grandiose, zeitgemäße Verbindung ein, die dennoch dem Charakter des Stüler-Baus gerecht wird. [58]

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Ziegel in der zeitgenössischen Architektur

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Im Aufsatz über das Bauen mit Ziegeln schreibt der deutsche Architekt und Hochschulprofessor Arno Lederer: „Natürlich geht es uns bei der ganzen Diskussion um ein adäquates Material um mehr als nur um die Verwendung von

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Ziegelstein. Wir sind der Überzeugung, dass es ein Gegenstück, eine Gegenposition zur grenzüberschreitenden Euphorie der Stahl- und Glasarchitektur des 20. Jahrhunderts geben muss, dass nach wie vor gerade der spürbare Unterschied zwischen Innen- und Außenraum die Architektur bereichert, dass der Innenraum sich spannungsreich vom Äußeren unterscheidet und uns durch seine körperhafte Umhüllung und haptischen Qualitäten etwas von einer Welt erzählen kann, die es außen (nicht mehr) gibt. Häufig fehlt den Gebäuden der zeitgenössischen Architektur diese Überraschung, die wir an alten Häusern so zu schätzen wissen.“ [67] Bild 1-10: Kunstmuseum Ravensburg, LRO Lederer Ragnarsdóttir Oei, D

Lederer vertritt damit nicht das traditionelle Bauen im engeren Sinn, es geht ihm nicht um Nostalgie oder Sentimentalität, sondern um eine nicht unmittelbar messbare Qualität von guter Architektur, die vielleicht mit dem etwas diffusen Begriff „Atmosphäre“ beschrieben werden kann. Wie eingangs erwähnt ist der Ziegel zuerst einmal praktisch: hinsichtlich seiner Verfügbarkeit, seiner Herstellung, seiner Handhabung, seines modularen Charakters und seiner bauphysikalischen Eigenschaften. Wenn wir jedoch heute von Ziegelbau sprechen, so sprechen wir von einer breiten Palette an industriell gefertigten, glatten, scharfkantigen Spezialprodukten und nicht von der kleinsten Einheit, dem NF-Ziegel. All diese Ziegel – vom Hochloch- über den Schallschutz- bis zum Dämmziegel, Mauer-, Kamin-, Decken-, Boden- und Wandziegel — haben ihre Berechtigung und werden in großem Maßstab und im täglichen Bauwesen verwendet. Spricht man jedoch von Ziegeln im Zusammenhang mit Architektur, mit Baukunst, so steht der kleinformatige Mauerziegel im Vordergrund, weil er es ist, der weit mehr ist als praktisch. Er ist ein Naturprodukt, er ist authentisch, er entwickelt eine besonders schöne Patina, er ist zugleich homogen und individuell, er kann unterschiedlichste Stimmungen hervorrufen. Kurz: Er hat Atmosphäre. Diese Eigenschaft ist es, die Architekten fasziniert und weshalb der Ziegel nach wie vor einen hohen gestalterischen Stellenwert besitzt – egal ob als Massivmauerwerk, als Vorsatzschale, ob im Innen- oder im Außenraum, für Neubauten oder Zu- und Umbauten, auf jeden Fall mit sichtbarer, behandelter oder unbehandelter Oberfläche.

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Bild 1-11: Buda Art Centre, 51N4E Architects, Brüssel, B

Drei Beispiele mögen das veranschaulichen: Zuerst das Haus Baladin in Antwerpen vom belgischen Architekturbüro De Vylder Vinck Tallieu. Sie stehen für eine unprätentiöse, regional geprägte und dennoch unorthodoxe Architektur. Ihre Bauten wirken oft unfertig, improvisiert, sind aber präzise durchdachte und sorgfältig komponierte räumliche Gefüge, bei denen die Nutzung im Mittelpunkt steht. Besagtes Wohnhaus scheint auf den ersten Blick ein renovierter Altbau zu sein, erst bei näherer Betrachtung treten die Irritationen zutage, die darauf hinweisen, dass es sich um ein neues Haus handelt: Die unterschiedlichen Fenstermaße und Ziegelverbände, die „verkehrt“ versetzten Fensterrahmen, die „zugemauerten“ Öffnungen. Bild 1-12: Haus Baladin, De Vylder Vinck Tallieu, Antwerpen, B

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Hier wird kein Altbau vorgetäuscht, aber es wird mit Sehgewohnheiten gespielt, die im konkreten Fall darauf hinweisen, dass hier einmal zwei ältere Häuser standen. Die Ziegelfassade (die sich im schmalen Durchgang in den Hof fortsetzt) dient dazu, diese Verknüpfung herzustellen, jedes historisierende Klischee wird jedoch vermieden und stattdessen mit leiser Ironie ein Überraschungseffekt hervorgerufen, der dem Betrachter bewusst macht, wie leicht der oberflächliche Blick aus dem Augenwinkel täuscht und wie schnell Assoziationsketten entstehen, die hier zugleich falsch und richtig sind. [65] Ganz anders verhält es sich mit dem Doppelhaus Mabi & Mibi vom Linzer Architekten Klaus Leitner. Formal an Klassiker der Moderne in der näheren Umgebung anknüpfend – die Wiener Werkbundsiedlung sowie Villen von Josef Frank und Adolf Loos – entwarf Leitner zwei Häuser, deren äußere Farbgebung darauf ausgerichtet ist, mit der umgebenden Landschaft zu korrespondieren. Die rötlich-graue Fassade besteht aus speziell angefertigten Ziegeln mit ockerfarbigem Sand als Zuschlagstoff. Sie wurden nicht klassisch, sondern mit breiter Stoß- und Lagerfuge verlegt, der fast gleichfarbige Mörtel reicht bis an die Außenkante. So entsteht eine fast homogene Fläche, die durch die aus eingefärbten Betonfertigteilen bestehenden Türen- und Fensterüberlager noch betont wird, aber dennoch eine fein abgestufte, fast wolkige Schattierung aufweist. [41] Entspricht die „Atmosphäre“ beim Haus Baladin einer unbefangenen, humorvollen Direktheit, so stehen hier Eleganz und eine Art von veredeltem Understatement im Vordergrund. Bild 1-13: Haus Mabi & Mibi, Klaus Leitner, Wien, A

Als letztes Beispiel für zeitgenössische Ziegelarchitektur in Europa sei die Galerie für zeitgenössische Kunst im deutschen Marktoberdorf, geplant vom schweizerischen Architektenduo Bearth & Deplazes, genannt. Die Wände der beiden würfelförmigen Baukörper bestehen aus roten, im Kreuzverband gemauerten Ziegeln. Hier wird dezidiert vermieden, einen White Cube oder eine Black Box zur Verfügung zu stellen. Stattdessen soll das innen und außen unverputzte Mauerwerk sowohl Kuratoren als auch Künstler, die vor Ort tätig sind, zu spezifischen Produktionen bzw. Interventionen und Ausstellungen inspirieren. Der präzise verlegte klassische Blockverband mit weißer Fuge

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entfaltet durch die großflächige Anwendung auf zum Teil fensterlosen Fassaden eine zugleich elementare sowie ornamentale Kraft. Indirekt gelenktes Licht, Holz- und Ziegelfußböden sowie die Farbigkeit der Ziegel erzeugen im Inneren des Kunsthauses eine nüchterne und dennoch warme Atmosphäre. [35] Bild 1-14: Galerie Marktoberdorf, Bearth & Deplazes, Marktoberdorf, D

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Außereuropäische Ziegelarchitektur

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„In gewisser Weise könnte man sagen, dass der Ziegelstein der globalste und zugleich demokratischste Baustoff der Welt ist.“ Dieses Zitat stammt aus einem Interview mit John Lin anlässlich der Verleihung des Wienerberger Brick Award 2014. [42] Der amerikanische Architekt mit taiwanesischen Wurzeln und einem Büro in Hongkong erhielt den Preis für das Wohnhaus „a house for all seasons“, das er in der chinesischen Provinz Shaanxi baute. Vor dem Hintergrund eines ländlichen Fachkräftemangels und dem Verblassen traditioneller Baukunst wollte Lin den modernen und nachhaltigen Prototyp eines traditionellen chinesischen Hauses mit Hof unter Verwendung örtlichen Wissens und örtlichen Materialien umsetzen. Bild 1-15: „a house for all seasons“, John Lin, Provinz Shaanxi, CN

Die Stützen und das Dach des Hauses sind aus Beton, welcher mit Lehmziegeln ausgefacht wurde, die eine dämmende Funktion übernehmen. Seine Hülle hingegen besteht aus durchgängig perforierten Ziegelwänden, die Schutz vor der Sonne bieten und eine stete Durchlüftung gewährleisten.

Außereuropäische Ziegelarchitektur | 11

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Bild 1-16: Schule Kambodscha, Rudanko + Kankkunen, Kambodscha, KH

Die in der Region übliche ornamentale Optik ist also zugleich Ergebnis der Berücksichtigung der klimatischen Verhältnisse. Sowohl die Materialität als auch die räumliche Konfiguration kommen den Bewohnern entgegen: Das Haus lässt sich einfach instand halten und reparieren und unterstützt ihre autarke Lebensweise. [41] Einen ähnlichen Anspruch erfüllt die Sra Pou Vocational School in Kambodscha, die 2011 nach Plänen der finnischen Rudanko + Kankkunen Architekten entstanden ist. Das Bauwerk ist einerseits ein Beitrag zur infrastrukturellen Ausstattung der Region und andererseits ein Best-Practice-Beispiel für günstiges und funktionales Bauen für die ansässige Bevölkerung. Die ursprünglich aus einem Studentenprojekt hervorgegangene, zweigeschossige Berufsschule besteht aus sichtbaren, luftgetrockneten Lehmziegeln, die vor Ort hergestellt wurden. Kleine Öffnungen in der Fassade dienen der Belichtung und Belüftung, die raumhohen Öffnungen nach Süden können durch mit bunten Stoffen bespannte Schiebeelemente geschlossen werden. Ein durch ein Vordach beschatteter Vorplatz wurde ebenfalls mit Lehmziegeln befestigt, der Übergang von innen nach außen ist fließend und das Gebäude wird eins mit seiner Umgebung. [41] Vor einem völlig anderen Hintergrund planten die Architekten des Bangkok Project Studio das Kantana Film and Animation Institute, eine Schule für angehende Filmemacher in Nakhon Pathom in Thailand: Aus ca. 600.000 handgefertigten gebrannten Ziegeln errichteten sie Wände, deren Querschnitt sowohl an der Außen- als auch an der Innenseite wellenförmig auseinanderund wieder zusammenläuft. Das Ergebnis sind skulpturale, stark horizontal gegliederte Mauern mit lebhaften Licht- und Schatteneffekten; Effekte, die

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auch im Filmwesen zentrale gestalterische Elemente sind. Darüber hinaus gewährleisten die dicken Mauern ein angenehmes Mikroklima sowie eine durch die Eigenbeschattung verstärkte Kühlung der Innenräume. Am beeindruckendsten ist neben den an historische Tempelanlagen erinnernden „bewegten Wänden“ aber wohl die Kombination der unüberschaubaren Vielfalt der einzelnen Ziegelsteine mit der Gesamtwirkung der Anlage. [41] Bild 1-17: Schule Nakhon Pathom, Bangkok Project Studio, Thailand, TH

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Zeitlos Ziegel

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„The real live of the building must develop a form and character, taking into account the nature of the materials.“ [41] Nie war die Bandbreite an technischen und gestalterischen Möglichkeiten im Bauwesen so groß wie heute. Und viele dieser Möglichkeiten können im Ziegelbau gar nicht ausgeschöpft werden. Trotzdem ist Ziegel ein zeitgemäßes und unersetzbares Material in der Architektur, vor allem dann, wenn es um mehr geht als darum, Hüllen für die Gebäudetechnik zu errichten. Denn was immerzu mitschwingt, wenn in baukünstlerischer Absicht mit Ziegel gearbeitet wird, sind seine Qualitäten, die seit Jahrtausenden bestehen: die Verfügbarkeit, die Veränderbarkeit, die Dauerhaftigkeit, die Vielseitigkeit, die Speicherwirkung, die Natürlichkeit, die Individualität, die Haptik und die Atmosphäre. Wer nicht nur auf technische Kenndaten fokussiert, sondern sich dieser Eigenschaften gewahr ist und dem Ziegel in diesem Sinne gerecht wird, kann sich ihrer bedienen, um architektonische Aussagen zu treffen. Er kann Position beziehen und darauf bauen, dass ein – einmal mehr, einmal weniger bewusstes – „Vertrauensverhältnis“ besteht zwischen Mensch und Material, das in der langen gemeinsamen Geschichte wurzelt. Und er kann dazu beitragen, dass

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Architektur „anders“ gelesen wird: nämlich als elementare zivilisatorische Leistung, die weit über das bloße Erfüllen von Funktionen hinausgehen kann. Bild 1-18: Creek House, Tham & Videgård, Schweden

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2

Baustoffe, Produkte

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Ausgangsstoff für die Ziegelherstellung ist Ton, der oberflächennah in Tongruben abgebaut wird. Dieser wird im sogenannten „Kollergang“ durch schwere Walzen zerkleinert und homogenisiert. Ist der natürlich vorkommende Ton zu fett, so wird er durch Zugabe von Sand oder Kalkgranulat abgemagert. Sollen höhere Rohdichten für die Herstellung einzelner Produkte erreicht werden, so wird beispielsweise Natursteinmehl zugefügt.

2|1

Mauerziegel

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Der richtig aufbereitete Ton wird durch eine Vakuumstrangpresse gedrückt (diese dient zusätzlich auch zur Homogenisierung) und die Mauerziegel werden mit einem Draht auf die gewünschte Größe geschnitten. Die feuchten Ziegel werden dann in der Trockenkammer 8 bis 48 Stunden getrocknet und anschließend etwa ebenso lange zwischen 900 °C und ca. 1100 °C (Klinker) gebrannt. Porosierungsmittel werden nur in der Produktion von Hintermauerziegeln eingesetzt. Die Verwendung von Porenbildnern bei der Produktion von Vormauer- und Dachziegeln ist wegen ihrer unerwünschten Wirkung auf bestimmte Eigenschaften der Ziegel (z. B. Farbe, Dichte) nicht verbreitet. Bei der Bewertung von Porosierungsstoffen stehen neben der Einflussnahme auf den Porosierungsgrad die erzielbaren Festigkeiten und Scherbenwärmeleitfähigkeiten im Vordergrund. Prinzipiell ist davon auszugehen, dass mit der Scherbenrohdichteabsenkung ein Festigkeitsverlust und eine Minderung der Wärmeleitfähigkeit verbunden sind. Von besonderem Interesse sind solche Massemischungen, die bei vergleichsweise hohen Druckfestigkeiten geringe Scherbenwärmeleitfähigkeiten zeigen. Es können entweder organische oder anorganische Porosierungsmittel eingesetzt werden, wobei aber auch Mischporosierung möglich ist. Als organische Porosierungsmittel haben sich etwa Papierfangstoffe, Sägespäne und Polystyrol bewährt. Anorganische Porosierungsmittel sind z. B. Molererde (Kieselgur), Aluminiumhydroxid oder Perlite.

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Anforderungen an Mauerziegel

2|1|1

In Österreich werden die Anforderungen an Mauerziegel in folgenden drei Regelwerken festgelegt: 

ÖNORM EN 771-1, Festlegungen für Mauersteine – Teil 1: Mauerziegel [183]



ÖNORM B 3200, Mauerziegel – Anforderungen, Prüfungen, Klassifizierung und Kennzeichnung, ergänzende Bestimmungen zur ÖNORM EN 771-1 [150]



Baustoffliste ÖE, Verordnung des Österreichischen Instituts für Bautechnik Die in diesen Regelwerken enthaltenen Anforderungen und Eigenschaften sind durch die darin angegebenen Verfahren nachzuweisen. Hinsichtlich der Ziegel wird in der ÖNORM EN 771-1 [183] noch unterschieden nach dem Einsatzbereich in P-Ziegel und U-Ziegel.

Mauerziegel | 15

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

P-Ziegel: Mauerziegel zur Verwendung in geschütztem Mauerwerk, wie z. B. Hochlochziegel, Hochlochziegel mit Mörteltasche oder Grifföffnungen, Hochlochziegel mit Nut—Feder-System, Langlochziegel, Füllziegel, Mauertafelziegel.

Abbildung 2-01: Mauerziegel – Beispiele für P-Ziegel – ÖNORM EN 771-1 [183]

1 2 3 4 5



Hochlochziegel Hochlochziegel mit Mörteltasche Hochlochziegel mit Grifföffnungen Hochlochziegel mit Nut- Feder-System Langlochziegel (für Trennwände)

6 7 8 9

Langlochziegel mit Putzrillen Langlochziegel mit Mörteltasche Füllziegel Mauertafelziegel

U-Ziegel: alle Mauerziegel zur Verwendung in ungeschütztem Mauerwerk, wie z. B. Vollziegel, Mauerziegel mit Mulde, Hochlochziegel.

Abbildung 2-02: Mauerziegel – Beispiele für U-Ziegel – ÖNORM EN 771-1 [183]

1 2 3

4 5

Hochlochziegel Hochlochziegel

2|1|1|1

Maßeigenschaften Maße und Grenzabmaße Maße: Die Maße eines Mauerziegels sind in der Reihenfolge Länge, Breite und Höhe (in mm) als Sollmaße anzugeben. Grenzabmaße: auf den Mittelwert bezogene Abmaße. Abbildung 2-03: Mauerziegel – Maße und Oberflächen - ÖNORM EN 771-1 [183] 1 2 3 4 5 6

Länge Breite Höhe Lagerfläche Sichtfläche (Läuferfläche) Sichtfläche (Stirnfläche)

P-Ziegel

Tabelle 2-01: Mauerziegel – Klassen der Abmaße – ÖNORM EN 771-1 [183]

U-Ziegel

2|1|1|1

Vollziegel Mauerziegel mit Mulde Hochlochziegel

T1

0,40 ∙

ß mm oder 3 mm, wobei der größere Wert maßgebend ist

T1+

0,60 ∙ 0,05 ∙

ß mm oder 3 mm für Länge und Breite, wobei der größere Wert maßgebend ist, und ß mm oder 1 mm für die Höhe, wobei der größere Wert maßgebend ist

T2

0,25 ∙

ß mm oder 2 mm. wobei der größere Wert maßgebend ist

T2+ Tm T1 T2 Tm

0,25 ∙ ß mm oder 2 mm für Länge und Breite, wobei der größere Wert maßgebend ist, und 0,05 ∙ ß mm oder 1 mm für die Höhe, wobei der größere Wert maßgebend ist Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne 0,40 ∙

ß mm oder 3 mm, wobei der größere Wert maßgebend ist

0,25 ∙ ß mm oder 2 mm, wobei der größere Wert maßgebend ist Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne

Als Abmaß bezeichnet man die Differenz zwischen dem festgestellten Istmaß eines Ziegels und seinem Sollmaß (deklarierten Wert). Der Hersteller

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muss einerseits angeben, welche Abmaßklasse für Mittelwerte die jeweiligen Mauerziegel erfüllen, und andererseits, welche Maßspanne eine Lieferung von Mauerziegeln erfüllt. Diese Angabe ist beispielsweise notwendig, um eine erforderlichen Genauigkeit des Mauerwerks (Ebenheit, Verbände und Dünnbettmörtelfugen) zu erreichen.

U-Ziegel

P-Ziegel

Tabelle 2-02: Mauerziegel – Klassen der Maßspanne – ÖNORM EN 771-1[183] R1 0,60 ∙ ß mm R1+ 0,60 ∙ ß mm für Länge und Breite und 1,0 mm für die Höhe R2 0,30 ∙ ß mm R2+ 0,30 ∙ ß mm für Länge und Breite und 1,0 mm für die Höhe Rm Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne R1 0,60 ∙ ß mm R2 0,30 ∙ ß mm Rm Eine vom Hersteller in mm angegebene Maßspanne

Tabelle 2-03: Mauerziegel – Abmaße und Maßspanne – ÖNORM B 3200 [150] Mauerziegel

Zum Einsatz in

Vollziegel (VOZ)

tragendem und nichttragendem Mauerwerk

Hochlochziegel (HLZ)

tragendem Mauerwerk nichttragendem Mauerwerk tragendem Mauerwerk

Planziegel (PZ) nichttragendem Mauerwerk Langlochziegel (LLZ)

nichttragendem Mauerwerk

Länge Breite Höhe Auf den Mittelwert bezogene Abmaße T… Maßspanne R …(gemäß ÖNORM EN 771-1 [183]) [mm] T2 T2 T1 R1 T2 R2 T2 T1 T2 R1 Tm Tm ± 0,5 0,25 ∙ ß R2+ Tm Tm T1 ± 0,5 0,25 ∙ ß R2+ R1 R2+ T2 T1 T2 R1

Ebenheit der Lagerflächen Für Planziegel, die mit Dünnbettmörtel oder Mauerkleber verarbeitet werden, muss der Hersteller die maximale Abweichung der Lagerflächen von der Ebenheit angeben. Planparallelität der Lagerflächen Für Planziegel, die mit Dünnbettmörtel oder Mauerkleber verarbeitet werden, muss der Hersteller die maximale Abweichung der Lagerflächen von der Planparallelität angeben. Tabelle 2-04: Ziegel – geometrische Anforderungen an die Gruppierung – ÖNORM EN 1996-1-1[210] Gruppe 1 Gesamtlochanteil1) Einzellochanteil1)

≤25 ≤12,5

Gruppe 2

Gruppe 3 vertikaler Lochanteil

>25; ≤55 Mehrfachlöcher ≤2  Grifflöcher ≤12,5 Innensteg Außensteg ≥5 ≥8

Außen- und keine Anforderung Innenstegdicke2) Summe der Außen- und keine Anforderung ≥16 Innenstegdicken3) 1) in % des Bruttovolumens 2) als deklarierter Wert in mm 3) als deklarierter Wert der Summe der Dicken in % der Gesamtbreite

≥25; ≤70 Mehrfachlöcher ≤2  Grifflöcher ≤12,5 Innensteg Außensteg ≥3 ≥6 ≥12

Gruppe 4 horizontaler Lochanteil >25; ≤70 Mehrfachlöcher ≤ 30 Innensteg ≥5

Außensteg ≥6 ≥12

Form und Ausbildung Sofern für die vorgesehenen Verwendungszwecke erforderlich, für die Mauerziegel in Verkehr gebracht werden, sind Form und Ausbildung der Mauerziegel anzugeben. Die Deklaration darf durch eine Verweisung auf

Mauerziegel | 17

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eine der in ÖNORM EN 1996-1-1 [210] oder ÖNORM EN 1996-1-2 [211] angegebenen Gruppen erfolgen.

2|1|1|2

2|1|1|2

Physikalische Eigenschaften Brutto-Trockenrohdichte Die Brutto-Trockenrohdichte (Ziegel-Rohdichte) und die Klasse der Abweichung sind vom Hersteller anzugeben. Das Bezugsvolumen bei der Ermittlung der Brutto-Trockenrohdichte entspricht den äußeren Abmessungen des Ziegels einschließlich aller Hohlräume, d. h. einschließlich der Poren, Löcher, Grifflöcher und Mörteltaschen. Diese Angaben dienen speziell zur Beurteilung von Eigenlasten, des Schallschutzes, des Feuerwiderstandes und des Wärmeschutzes. Tabelle 2-05: Mauerziegel – Klassen der Rohdichte – ÖNORM EN 771-1 [183] D1 D2 Dm

10 % 5% Eine vom Hersteller in % angegebene Abweichung

Netto-Trockenrohdichte Sofern für die vorgesehenen Verwendungszwecke erforderlich, kann der Hersteller die Netto-Trockenrohdichte (Scherben-Rohdichte) angeben. Druckfestigkeit Für alle Mauerziegel, die Anforderungen der Standsicherheit unterliegen, ist vom Hersteller die mittlere und die normierte Druckfestigkeit anzugeben. Bei der Angabe der Festigkeitswerte ist auch die Kategorie der Mauerziegel zu berücksichtigen.  Mauerziegel der Kategorie I: Ziegel mit einer deklarierten Druckfestigkeit, wobei die Wahrscheinlichkeit des Nichterreichens dieser Festigkeit nicht über 5 % liegen darf.  Mauerziegel der Kategorie II: Ziegel, die das Vertrauensniveau der Kategorie I nicht erreichen. Tabelle 2-06: Mauerziegel – Druckfestigkeit – ÖNORM EN 771-1 [183] Deklarierter Wert der Normierte MauersteinDruckfestigkeit Druckfestigkeit1) Kategorie N/mm2 N/mm2 Normalmauersteine anzugeben anzugeben I Ergänzungssteine anzugeben anzugeben I 1) In der ÖNORM EN 772-1 sind Hinweise zur Umrechnung der Druckfestigkeit von Mauerziegeln in die normierte Druckfestigkeit angegeben. Mauerziegel

Wärmeschutz Für alle Mauerziegel zur Verwendung in Bauteilen, die wärmeschutztechnischen Anforderungen unterliegen, muss der Hersteller die Wärmeleitfähigkeit10,dry,unit deklarieren. Die Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von Mauerziegeln bzw. der Ziegelwand erfolgt gemäß ÖNORM EN 1745 [200] nach folgenden zulässigen Verfahren: Tabelle 2-07: Mauerziegel-Typen und Verfahren – ÖNORM B 3200 [150] Mauerziegel-Typ

Bestimmungsmodell1) nach EN 1745 S1, S2, S3

Ziegelmaterial

wärmeschutztechnische Eigenschaften Mauerziegel ◄► ◄►

Vollmauerziegel gelochte Mauerziegel 10,dry,mat 10,dry,unit P1, P2, P3, P4, P5 zusammengesetzte Mauerziegel 1) S und P sind Abkürzungen der englischen Ausdrücke „solid“ und „perforated”

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design,unit Rdesign,unit

Mauerwerk design,masonry Rdesign,masonry

Dauerhaftigkeit Sieht der vorgesehene Verwendungszweck des Mauerziegels keinen oder nur einen begrenzten Schutz (z. B. durch eine dünne Putzschicht) vor, ist eine Angabe zum Frostwiderstand erforderlich. Tabelle 2-08: Mauerziegel – Klassen der Dauerhaftigkeit – ÖNORM EN 771-1 [183] F0 F1 F2

Nicht angreifende Umgebung Mäßig angreifende Umgebung Stark angreifende Umgebung

Tabelle 2-09: Mauerziegel – Dauerhaftigkeit (Frost-Tau-Wechselbeständigkeit) – ÖNORM EN 771-1 [183] Klasse im geschützten Mauerwerk im ungeschützten Mauerwerk P-Ziegel F01) – U-Ziegel F0 F22) 1) Die zusätzliche Angabe „darf nicht in exponierter Lage verwendet werden“ ist erforderlich. 2) Bis zum Vorliegen eines europäischen Prüfverfahrens erfolgt der Nachweis der Klasse F2. Mauerziegel—Type

Wasseraufnahme Die Spanne der Wasseraufnahme einer Lieferung von Mauerziegeln, die mit exponierter Sichtfläche für die Verwendung in Außenbauteilen vorgesehen ist, ist vom Hersteller anzugeben. Die Wassersaugfähigkeit von Mauerziegeln wird durch die anfängliche Wasseraufnahme cwi,s in kg/(m²min) der Lagerfläche bzw. der zu verputzenden Fläche beschrieben. Brandverhalten Der Hersteller muss die Brandverhaltensklasse von Mauerziegeln angeben, wenn diese zur Verwendung in Bauteilen vorgesehen sind, die Anforderungen an den Brandschutz unterliegen. Mauerziegel können ohne Prüfung in die Brandverhaltensklasse A1 (siehe 3|4|1) eingestuft werden, wenn sie einen Masse- bzw. Volumenanteil 1,0 % an gleichmäßig verteilten organischen Stoffen enthalten (wobei der größere Wert gilt). Wasserdampfdurchlässigkeit Für Mauerziegel zur Verwendung in Außenbauteilen muss der Hersteller anhand der in ÖNORM EN 1745 [200] angegebenen tabellierten Werte für den Wasserdampfdiffusionskoeffizienten oder nach EN ISO Angaben zur Wasserdampfdurchlässigkeit machen. Verbundfestigkeit Bei Mauerziegeln, die zur Verwendung in Bauteilen vorgesehen sind, die Anforderungen an die Standsicherheit unterliegen, ist die Verbundfestigkeit der Mauerziegel mit Mörtel als charakteristische Anfangsscherfestigkeit nach ÖNORM EN 1052-3 [195] anzugeben. Die Angaben können entweder auf der Grundlage von festgelegten Werten oder von Prüfungen erfolgen.

2|1|1|3

Sonstige Eigenschaften

2|1|1|3

Gehalt an aktiven löslichen Salzen Sofern der vorgesehene Verwendungszweck des Produktes nur einen begrenzten Schutz (z. B. durch eine dünne Putzschicht) vorsieht oder das Produkt der Witterung ausgesetzt sein soll, ist der Gehalt an aktiven löslichen Salzen auf der Grundlage der angeführten Klassen anzugeben. Tabelle 2-10: Gehalt an aktiven löslichen Salzen – ÖNORM EN 771-1 [183] P-Ziegel U-Ziegel

im geschützten Mauerwerk S0 S0

im ungeschützten Mauerwerk – S2

Mauerziegel | 19

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Tabelle 2-11: Klassen für Gehalt an aktiven löslichen Salzen – ÖNORM EN 771-1 [183] Maximal zulässiger Salzgehalt in Masse-% Na+ + K+ Mg2+ keine Anforderung keine Anforderung 0,17 0,08 0,06 0,03

S0 S1 S2

2|1|2

Mauerziegel für geschütztes Mauerwerk (P-Ziegel)

2|1|2

Gemäß ÖNORM EN 771-1 [183] ist geschütztes Mauerwerk jenes, das gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Es kann sich entweder um Mauerwerk in Außenwänden, das durch eine geeignete Putzschicht oder eine Verkleidung geschützt ist, oder um die innere Wandschale einer zweischaligen Mauer oder um eine Innenwand handeln. Geschütztes Mauerwerk kann tragend oder nichttragend sein.

2|1|2|1

2|1|2|1

Vollmauerziegel Vollmauerziegel sind Mauerziegel, deren Querschnitt durch vertikale Lochung normal zur Lagerfläche um bis max. 25 % vermindert sein kann. Um die Ziegel verbandsmäßig verlegen zu können, wurde eine parallelepipedische Form angestrebt, und zwar in der Weise, dass das Verhältnis Dicke zu Breite zu Länge des Ziegels annähernd 1:2:4 beträgt. Seit dem Jahre 1870 in Deutschland und 1876 in Österreich wurden die Ziegel nach dem Metermaß geformt. Die Ziegelabmessungen mussten dann folgenden Regeln entsprechen: L  2 B  s L B H s

B

Ls 2

H

B  s L  3s  2 4

(2-01)

Steinlänge Steinbreite Steinhöhe Fugenstärke (1 cm)

cm cm cm cm

Beispiel 2-01: Produktbeispiele Vollziegel Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

verputzt

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

VOZ

12/25/6,5 12/25/6,5 14/29/6,5

12 12 14

1950 1500 1500

0,810 0,630 0,630

EI 90

1/I

24,0 28,0 27,0

VOZ

12/25/6,5

12

1670 1330

0,730 0,580

EI 90

1/I

20,0 24,0

12/25/10,3

12

1330

0,580

EI 90

1/I

28,0

gelocht

VOZ hoch

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

In Österreich hatte das alte Ziegelnormalformat eine Länge von 29 cm, eine Breite von 14 cm und eine Dicke von 7 cm. Die Lagerfugen betrugen in der Regel 12 mm und die Quer- und Langfugen 10 mm. Die Mauerstärken aus alten österreichischen Normalformatziegeln ergaben sich somit zu 14, 29, 44, 59 cm etc. In der Praxis wurden auf 5 cm gerundete Werte für die Wandstärkenbezeichnung herangezogen.

20 | Baustoffe, Produkte

300-2-20150805_HD.docx

Beispiel

Abbildung 2-04: Ziegelabmessungen – Maßanforderungen durch Verbände

2|1|2|2

Hochlochziegel, Planziegel

2|1|2|2

Hochlochziegel sind Mauerziegel mit einem Loch oder mehreren Löchern, die den Mauerziegel rechtwinkelig zur Lagerfläche durchdringen. Sie werden als Mauerziegel (Ziegelhöhe 23,8 cm und 1,2 cm Mörtel-Lagerfuge) mit einer Scharenhöhe von 25 cm (= doppeltes Maß einer Modulhöhe von 12,5 cm) und als Planziegel (Ziegelhöhe 24,9 cm und 0,1 cm Dünnbettmörtel-Lagerfuge), ebenfalls mit einer Scharenhöhe von 25 cm, produziert. Es gibt aber auch wenige Ausnahmen, wo beispielsweise Planziegel für die Wanddicke 50 cm eine Scharenhöhe von 20 cm aufweisen (Ziegelhöhe 19,9 cm und 0,1 cm Dünnbettmörtel-Lagerfuge) und beispielsweise Hochlochziegel für nichttragende Zwischenwände der Wanddicke 10 cm eine Scharenhöhe von 50 cm besitzen (Ziegelhöhe 48,8 cm und 1,2 cm Mörtel-Lagerfuge). Hochlochziegel mit einer Porosierung des Ziegelscherbens für tragendes Mauerwerk haben zudem ein sehr ausgeklügeltes Lochbild, um dem Wärmestrom einen möglichst hohen Widerstand zu bieten. Sie eignen sich durch die hohe Wärmedämmung (derzeitige Bestwerte bis λdesign,mas = 0,078 W/(mK)) besonders zur monolithischen Anwendung für bis zu 50 cm dicke Außenwände. Die Lochbilder und die Porosierung variieren je nach Hersteller. Beispiel 2-02: Typische Lochbilder Hochlochziegel

Anmerkung: Diese Beispiele sind Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie.

Mauerziegel | 21

300-2-20150805_HD.docx

Die Abmessungen der Löcher müssen so gewählt werden, dass die Löcher mit Mauermörtel überbrückt werden können. Ausgenommen von dieser Regelung sind Planziegel und Mauerziegel, die im vermauerten Zustand zum Verfüllen mit Beton oder Mörtel vorgesehen sind. Im Übrigen gelten die geometrischen Anforderungen der ÖNORM EN 1996-1-1 [210] sowie die vereinfachte Berechnungsmethode und die einfachen Regeln für Mauerwerk gemäß ÖNORM EN 1996-3 [213]. Bei Mauerziegeln mit Mörteltaschen muss deren Anteil am Stoßfugen-Querschnitt mindestens 35 % betragen. Die Abmessungen von Mörteltaschen müssen so gewählt werden, dass die Taschen leicht und sicher gefüllt werden können. Ergänzungs- und Formziegel (z. B. Eckziegel, Leibungsziegel, Erkerziegel) müssen bauphysikalisch, technologisch und in mindestens zwei Abmessungen den Hochlochziegeln angepasst sein. Nichttragende Innenwände werden ebenfalls aus Hochlochziegeln hergestellt. Bei diesen Produkten ist es nicht notwendig, eine Porosierung vorzunehmen. Ziegel für den Schallschutz werden ebenfalls nicht porosiert und durch den geringeren Lochanteil wird auf ein hohes Ziegelgewicht und damit Wandgewicht geachtet, um hohe Luftschallschutz-Anforderungen zu erreichen. Schallschutzziegel können monolithisch ausgeführt oder mit einer zusätzlichen schallabsorbierenden Dämmung appliziert werden (Vorsatzschale), bevor sie zum Verputz gelangen. Durch die Nutzung der möglichen Bandbreiten von Eigenschaften des Ziegelscherbens, der Lochgeometrie in Verbindung mit Stegdicken und in Kombination mit den Wanddicken entstehen in ihren Eigenschaften sehr verschiedene Hochlochziegel mit Abmessungen von 6,5 cm bis 50 cm für nichttragende und tragende Ziegelwände. Beispiel 2-03: Produktbeispiele Hochlochziegel – nichttragende Wände Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/(mK)

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

verputzt

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

HLZ6,5

6,5/50/23,8

6,5

905

0,300

EI 90

2/I

15,0

HLZ8

8/40/23,8

8

1050

0,420

EI 120

2/I

10,0–15,0

HLZ10

10/50/23,8 10/50/24,9

10

798 900

0,340 0,400

EI 120

2/I

12,5–17,5

HLZ12

12/40/23,8 12/50/24,9

12

789 820

0,280

EI 120

2/I

10,0–17,5

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung werden als Planziegel (Ziegelhöhe 24,9 cm) hergestellt und die Kammern mit Dämmstoffen verfüllt. Aktuell am Markt übliche Dämmstoff-Füllungen für Hochlochziegel sind z. B. gebundene Perlite oder vorkonfektionierte Mineralfaser-Formteile. Dabei wird bei den Ziegeln unterschieden zwischen herkömmlichen Hochlochziegeln (Einzellochanteil der Mehrfachlöcher ≤2 % des Bruttovolumens) und

22 | Baustoffe, Produkte

300-2-20150805_HD.docx

Beispiel

Großkammer-Hochlochziegeln (Einzellochanteil der Mehrfachlöcher >2 % des Bruttovolumens). Beispiel 2-04: Produktbeispiele Hochlochziegel Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/(mK)

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

verputzt

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

HLZ17

17/50/24,9 17/50/23,8

17

750 935

0,204 0,324

REI 180

2/I

19,6 19,3

HLZ20

20/40/24,9 20/50/23,8

20

1108 1080

0,303 0,390

REI 180 REI 180

2/I

18,8 24,5

HLZ25

25/38/24,9 25/30/23,8

25

710 1050

0,188 0,261

REI 180 REI 180

2/I

17,2 19,9

HLZ30

30/25/24,9 30/33/23,8

30

790 905

0,143 0,254

REI 180 REI 180

2/I

14,2 22,8

HLZ38

38/25/24,9 38/25/23,8

38

670 770

0,101 0,135

REI 120 REI 180

3/I 2/I

11,5 14,2

HLZ40

40/25/23,8

40

672

0,119

REI 120

3/I

8,5

HLZ44

44/25/23,8

44

745

0,134

REI 180

2/I

17,1

HLZ45

45/25/23,8 45/25/23,8

45

780 764

0,137 0,130

REI 120 REI 120

2/I 3/I

11,4 11,4

HLZ50

50/25/23,8 50/25/23,8

50

600 710

0,079 0,102

REI 120 REI 120

3/I 3/I

8,5 14,2

SSZ25

25/25/23,8 25/30/23,8

25

1230 1100

0,368 0,345

REI 180

2/I 2/I

22,8 20,0

SSZ30

30/20/23,8 30/25/23,8

30

1479 1055

0,577 0,340

REI 180

2/I 2/I

24,5 25,0

Beispiel

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

Großkammer-Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung gibt es seit dem Jahr 2000. Aufgrund der Größe ihrer Mehrfachlöcher können die GroßkammerHochlochziegel momentan nicht über ÖNORM EN 1996-1-1 [210] einer Mauersteingruppe zugeordnet werden. Bis zum Vorliegen einer Zuordnungsmöglichkeit ist daher vom Hersteller die charakteristische Druckfestigkeit von Mauerwerk fk aus Ergebnissen von Versuchen nach ÖNORM EN 1052-1 [193] zu bestimmen.

Mauerziegel | 23

300-2-20150805_HD.docx

Beispiel 2-05: Produktbeispiele Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/(mK)

Feuerwiderstand

Druckfestigkeit fb / fk N/mm²

Gruppe / Kategorie

verputzt

HLZ20+WD 20/40/24,9 HLZ25+WD 25/37,5/24,9

20 25

800 755

0,084 0,077

REI 90 REI 90

—/I

10,0 / 4,0 12,5 / 5,0

HLZ30+WD HLZ32+WD HLZ38+WD

30/25/24,9 32/25/24,9 38/25/24,9

30 32 38

750 620 620

0,070 0,078 0,078

REI 90 REI 90 REI 120

—/I

12,5 / 5,0 10,0 / 4,0 10,0 / 4,0

HLZ40+WD HLZ44+WD HLZ50+WD

40/25/24,9 44/25/24,9 50/25/24,9

40 44 50

755 620 620

0,080 0,064 0,064

REI 120 REI 120 REI 120

Beispiel

12,5 / 5,0 10,0 / 4,0 10,0 / 4,0

—/I

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|2|3

2|1|2|3

Zusammengesetzte Mauerziegel – Füllziegel Unter Füllziegel versteht man Mauerziegel mit besonderer Lochung, die zur Verfüllung mit Beton oder Mörtel geeignet sind. Dadurch erreicht man ein hohes Wandgewicht und eine erhöhte Tragfähigkeit. Füllziegel werden vor allem für tragende Wände mit erhöhter Schallschutzanforderung, z. B. für Wohnungs- und Treppenhaus-Trennwände im mehrgeschossigen Wohnbau verwendet. Es gibt auch Füllziegel, bei denen die Querstege ausgefräst sind und die dadurch auch in vertikaler und horizontaler Richtung bewehrt werden können. Diese Wände besitzen eine hohe Schubtragfähigkeit und durch ihre Duktilität auch eine gute Aussteifungswirkung bei zyklischer Beanspruchung (Erdbeben). Beispiel 2-06: Produktbeispiele zusammengesetzte Mauerziegel – Füllziegel Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

Verfüllziegel 20/40/24,9 20 20/37,5/24,9

20

1249

0,659 0,650

REI 90

1/I

15,6

Verfüllziegel 25/37,5/24,9 25 25/50/24,9

25

1151 1130

0,783 0,739

REI 90

1/I

14,4 11,5

Beispiel

14,4 Verfüllziegel 30/38/24,9 30

30

1420

0,783

REI 90

1/I

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|2|4

Langlochziegel Langlochziegel sind Mauerziegel mit einem Loch oder mehreren Löchern, die den Mauerziegel parallel zur Lagerfläche zur Gänze durchdringen. Sie wurden ausschließlich zur Errichtung von nichttragendem Mauerwerk verwendet und „voll auf Fug im Halbbund“ verarbeitet. Durch eine Nut in der Lagerfläche

24 | Baustoffe, Produkte

300-2-20150805_HD.docx

2|1|2|4

konnte die Lagerfuge mit Betonstahl Ø 6 oder Ø 8 mm bewehrt werden. Diese Bewehrung wurde bei großen Wandabmessungen zur Erhöhung der Standfestigkeit ausgeführt und diente auch zum Anschluss an tragende Wände. Eine übliche Bezeichnung war auch „DüWa-Zwischenwand-Hohlziegel“. Die Produktion von Langlochziegeln wurde in Österreich etwa um das Jahr 2000 eingestellt. Beispiel 2-07: Produktbeispiele Langlochziegel Abmessungen b/l/h cm

Produktgruppe

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK 650 0,270 6,5 850 0,370

LLZ6,5

6,5/50/25 6,5/40/25

LLZ8

8/50/25 8/40/25

8

650 750

LLZ10

10/50/25 10/40/25

10

LLZ12

12/50/25 12/40/25

12

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

verputzt

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

F 90

4 / II

—

0,270 0,330

F 90

4 / II

—

650 750

0,270 0,330

F 90

4 / II

—

650 750

0,270 0,330

F 90

4 / II

—

Beispiel

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus früherer Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|3

Ergänzungsziegel

2|1|3

Um allen bauphysikalischen, statischen, ökologischen und baubiologischen Anforderungen an Wände gerecht zu werden, sollten auch in allen Knoten und Anschlusspunkten ausschließlich Ziegelprodukte eingesetzt werden. Insbesondere bietet die Ziegelindustrie die bereits bei den Hochlochziegeln für Außen- und Innenwände erwähnten Halbsteine (Teilziegel) und Höhenausgleichsziegel an, aber darüber hinaus auch Produkte, die für ein fachgerechtes Ziegelmauerwerk erforderlich sind.

2|1|3|1

2|1|3|1

Eckziegel Diese dienen zur bauphysikalisch optimalen Ausbildung von Mauerecken und sind im Prinzip halbierte Hochlochziegel für hochwärmedämmendes monolithisches Mauerwerk.

2|1|3|2

2|1|3|2

Erkerziegel Bei vielen Neubauten, vor allem bei Ein- und Zweifamilienhäusern, werden Erker in einem Winkel von 45° eingeplant. Um zeitaufwendige Zuschneidearbeiten, Ziegelschutt und erhöhten Mörtelverbrauch zu vermeiden, gibt es spezielle Erkerziegel, mit denen alle Richtungsänderungen im 38 cm dicken Außenmauerwerk von 45° einfach und rasch ausgebildet werden können. Beispiel 2-08: Produktbeispiele Erkerziegel Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

HLZ 38 Erker 38/12,5/23,8

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK

38

760

0,182

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

REI 180

2/I

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

Beispiel

11,4

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

Mauerziegel | 25

300-2-20150805_HD.docx

2|1|3|3

2|1|3|3

Anschlagziegel, Leibungsziegel Anschlaglose Fensterleibungen können besonders bei monolithischem Mauerwerk Wärmebrücken darstellen, bei denen im Bereich der Leibungen die Gefahr von Tauwasserausfall infolge niedriger Oberflächentemperaturen besteht. Durch gemauerte Fensteranschläge wird diese Problematik der Tauwasserbildung reduziert. Die Fensteranschlussfuge ist durch den Anschlag des Ziegels gut geschützt und bietet weitgehende Möglichkeiten der Herstellung einer luftdichten und winddichten Anschlussebene. Der Leibungsziegel ermöglicht durch seine Formgebung einen verbesserten Lichteinfall nach innen und eine weitgehend glatte Ziegeloberfläche für Anschlüsse, gleichzeitig ist durch die Putzrillen eine gute Putzanhaftung gewährleistet. Beispiel 2-09: Produktbeispiele Anschlagziegel, Leibungsziegel WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK

Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

HLZ38 Anschlag

38/25/23,8

38

750

HLZ50 Leibung

50/20/19,9

50

650

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

0,170

REI 120

2/I

17,1

0,078

REI 120

3/I

8,0

Beispiel

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Mauerziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|3|4

Rostziegel

2|1|3|4

Um einen einheitlichen Putzgrund zu gewährleisten, werden bei Außenwänden als Rostschalung auch sogenannte Rostziegel verwendet, wobei entweder bereits eine Rostdämmung (zur Vermeidung der Wärmebrückenwirkung) integriert ist oder zwischen Rostziegel und Rostbeton eingelegt wird. Die Alternative zu Rostziegeln stellen Hochlochziegel mit Wandstärken von 6,5 bis 12 cm dar. Beispiel 2-10: Produktbeispiele Rostziegel WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK

Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

Rostziegel

6,5/50/20

6,5

908

Rostziegel

6,5/50/20

6,5

908

mit WD

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

0,300

EI 90

2/I

15,0

0,300 + WD

EI 90

2/I

15,0

Beispiel

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Rostziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|4

Mauerziegel für ungeschütztes Mauerwerk (U-Ziegel) Gemäß ÖNORM EN 771-1 [183] ist ungeschütztes Mauerwerk jenes, das Regen, Frost oder Tau ausgesetzt sein oder sich ohne einen geeigneten Schutz in Kontakt mit Boden oder Grundwasser befinden kann. Dabei handelt es sich entweder um Mauerwerk in Außenwänden, das ungeschützt ist oder für das ein

26 | Baustoffe, Produkte

300-2-20150805_HD.docx

2|1|4

begrenzter Schutz vorgesehen ist (z. B. durch eine dünne Putzschicht). Es kann tragend oder nichttragend sein.

2|1|4|1

Klinker

2|1|4|1

Klinker sind Mauerziegel, die zur Herstellung von Mauerwerk mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse und Frost sowie für Mauerwerk mit hoher Druckbeanspruchung für Verkleidungen und Vormauerungen dienen und aus steinzeugähnlichen Massen, die bis zur durchgehenden Sinterung gebrannt werden, bestehen. Bis zum Jahre 2005 gab es mit der ÖNORM B 3220 [152] eine eigene Produktnorm für Klinker, die nach Erscheinen der europäischen Ziegelnorm ÖNORM EN 771-1 [183] zurückgezogen wurde. Das einzige in Österreich noch bestehende Klinkerwerk befindet sich im südburgenländischen Rotenturm, wo bis heute Klinker im Strangpressverfahren hergestellt, in Kammertrocknern getrocknet und bei ca. 1100 °C gebrannt werden. Die Farbe des Klinkers hängt von der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung des Tons und dem Brennvorgang ab. Im Wesentlichen umfasst das Farbspektrum der Klinker helle Sortierungen (Gelb- und Beigetöne), rote, rotbunte und dunkle Sortierungen (dunkelbraun). Es sind aber auch, je nach Produktionsstandort, weiße und schwarze Klinker möglich. Ein rustikales Aussehen des Klinkers kann durch gerumpelte Kanten erreicht werden. Die Steine kommen am Ende des Fertigungsprozesses in eine Rumpelanlage, wo es zu kleinen Abplatzungen und Abrundungen im Kantenbereich während des Rumpelvorganges kommt. Diese Technik findet bereits seit Ende der 1990er Jahre Verwendung, die hohen Qualitätsmerkmale in Bezug auf Festigkeit und Frostsicherheit bleiben aber weiterhin erhalten. Beispiel 2-11: Produktbeispiele Klinker WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK

Produktgruppe

Abmessungen b/l/h cm

Klinker

29/14/6,5 25/12/6,5 24/11,5/7,1

14 12 11,5

2150

25/12/6,5

12

29/14/6,5 25/12/6,5 24/11,5/7,1

14 12 11,5

voll

Klinker gelocht 15 %

Klinker gelocht 25 %

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

0,880

EI 90

1/I

48 64 64

1950

0,810

EI 90

1/I

56

1690

0,730

EI 90

1/I

48 48 48

Beispiel

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Klinker aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|1|4|2

Sichtziegel

2|1|4|2

Sichtziegel sind Mauerziegel aus besonders aufbereiteten und technologisch richtig gebrannten tonigen Massen, die zur Herstellung von unverputztem Mauerwerk und für Vormauerungen dienen. Eine eigene Produktnorm für Sichtziegel, die ÖNORM B 3219 [151], galt bis zum Jahr 2005 und wurde danach durch die europäische Ziegelnorm ÖNORM EN 771-1 [183] ersetzt.

Mauerziegel | 27

300-2-20150805_HD.docx

Beispiel 2-12: Produktbeispiele Sichtziegel Produktgruppe

SZ

Abmessungen b/l/h cm 11,5/24/7,1 11,5/24/5,2

WärmeleitWanddicke Brutto(ohne Putz) Trockenroh- fähigkeit t=b dichte design,mas cm kg/m³ W/mK 11,5

1450 1990

0,630 0,810

Feuerwiderstand

Gruppe / Kategorie

unverputzt EI 90 EI 90

1/I

Steindruckfestigkeit fb N/mm²

Beispiel

38,0 45,0

Anmerkung: Diese Tabelle stellt beispielhaft Sichtziegel aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie dar.

2|2

Mauermörtel

2|2

Wesentliche Aufgabe des Mauermörtels ist die Verbindung einzelner Ziegel aller Art über Lager- und Stoßfugen oder nur über Lagerfugen zu einem Mauerwerk. Die Kombination aus bestimmtem Ziegel und Mauermörtel legt die statischen und bauphysikalischen Eigenschaften des Mauerwerks fest. Zudem werden Abweichungen durch Maßdifferenzen der Ziegel bzw. durch ungenaues Mauern ausgeglichen.

2|2|1

Ausgangsstoffe und Herstellung Mauermörtel bezeichnet gemäß ÖNORM EN 998-2 [191] eine Mischung aus einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, Zuschlägen, Wasser sowie eventueller Zusatzstoffe und/oder Zusatzmittel.  Bindemittel: Material, das feste Partikel als einheitliche Masse zusammenhalten soll.  Zuschläge: körnige Materialien, die nicht aktiv an der Erhärtung des Mörtels beteiligt sind.  Zusatzmittel: Material, das – im Verhältnis zur Masse des Bindemittels – in kleinen Mengen dem Mörtel zugegeben wird, um bestimmte Veränderungen der Eigenschaften zu erzielen.  Zusatzstoff: fein zerteiltes anorganisches Material (kein Zuschlag oder Bindemittel), das dem Mörtel beigegeben wird, um Eigenschaften zu verbessern bzw. besondere Eigenschaften zu erzielen. Für die Druckfestigkeit sieht ÖNORM EN 998-2 [191] die Klassen nach Tabelle 2-12 vor, das Herstellungskonzept ist in Eignungsprüfungsmörtel und Rezeptmörtel gegliedert. Tabelle 2-12: Mörtelklassen nach ÖNORM EN 998-2 [191] Klasse M1 M2,5 M5 M10 M15 M20 Md Druckfestigkeit N/mm 2 1 2,5 5 10 15 20 d d bedeutet eine vom Hersteller angegebene Druckfestigkeit, die höher als 20 N/mm2 (in Stufen von 5 N/mm2) ist. 



Für Eignungsprüfungsmörtel muss die Druckfestigkeit des Mauermörtels vom Hersteller deklariert werden. Der Hersteller kann die Druckfestigkeitsklasse nach der Tabelle 2-12 deklarieren, wobei die Druckfestigkeit mit einem „M“ gefolgt von der Druckfestigkeitsklasse in N/mm², oberhalb derer die Druckfestigkeit liegt, zu bezeichnen ist. Für Rezeptmörtel müssen vom Hersteller das Mischungsverhältnis aller Bestandteile und die Druckfestigkeit durch Verweis auf maßgebliche, öffentlich zugängliche Unterlagen, aus denen der Bezug zur Druckfestigkeit hervorgeht, angegeben werden.

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2|2|1

2|2|2

2|2|2

Mauermörtelarten nach Herstellungskonzept Die nachstehenden Mauermörtelarten beziehen sich auf die ÖNORM EN 998-2 [191]. Die Mörtelarten nach dem Herstellungskonzept können in Mauermörtel nach Eignungsprüfung und Mauermörtel nach Rezept unterschieden werden. 



Mauermörtel nach Eignungsprüfung Eignungsprüfungsmörtel ist Mörtel, dessen Zusammensetzung und Herstellungsverfahren vom Hersteller so ausgewählt werden, dass bestimmte Eigenschaften erreicht werden (Eignungsprüfungskonzept). Mauermörtel nach Rezept Rezeptmörtel benennt in vorbestimmten Mischungsverhältnissen hergestellten Mörtel, dessen Eigenschaften aus den vorgegebenen Anteilen der Bestandteile abgeleitet werden (Rezeptkonzept).

Die in der Tabelle 2-13 zusammengestellten Mischungsverhältnisse sind Erfahrungswerte. Entsprechend dem Mischungsverhältnis weist der Mörtel dann eine bestimmte Mauermörtelfestigkeit auf. Tabelle 2-13: Gebräuchliche Mischungsverhältnisse für Mauermörtel in Raumteilen – ÖNORM B 3344 [153] Lufthärtende Bindemittel Kalkteig gemäß ÖNORM EN 459-1 (SumpfFettkalk)

Kalkhydrat gemäß ÖNORM EN 459-1

Zuschlagstoff Festigkeitsan Sand -forderungen

Hydraulisch erhärtende Bindemittel HochHydraulischer hydraulischer Kalk HL 2 Kalk HL 5 bzw. NHL 2 bzw. NHL 5 gemäß gemäß ÖNORM EN ÖNORM EN 459-1 459-1

Putz- und Mauerbinder gemäß ÖNORM EN 413-1

Normal

Extra

Portlandzement gemäß ÖNORM EN 197-1

1 1 1 1 1 1,5

1 1

2 1 1 1 1 1

1 1

2 1 1 1 4

2|2|3

1

Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung

gemäß ÖNORM B 3135

3,0 bis 4,0 2,5 bis 3,5 3,5 bis 4,5 4,5 bis 5,5 4,5 bis 5,5 7,0 bis 9,0 8,0 bis 10,0 3,5 bis 4,5 3,5 bis 4,5 3,5 bis 4,5 4,0 bis 5,0 5,0 bis 7,0 7,0 bis 9,0 2,5 bis 3,5 3,0 bis 4,0 3,5 bis 4,5 14 bis 18

keine gering

mittel

hoch

2|2|3

Nach dem Ort und der Art der Herstellung unterscheidet die ÖNORM EN 998-2 [191] in Werkmörtel und Baustellenmörtel. 



Werkmauermörtel Mörtel, der in einem Werk abgefüllt und gemischt wird. Man unterscheidet hierbei „Trockenmörtel“, der gemischt ist und lediglich die Zugabe von Wasser erfordert, und „Nassmörtel“, der gebrauchsfertig geliefert wird. Werkmäßig hergestellter Mörtel Werkmäßig hergestellter Mörtel, auch Baustellenmörtel genannt, benennt Mörtel, der aus einzelnen Ausgangsstoffen auf der Baustelle zusammengesetzt und gemischt wird.

Mauermörtel | 29

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2|2|4

2|2|4

Mörtelarten nach Verwendungszweck Hinsichtlich des Verwendungszweckes unterscheidet die ÖNORM EN 998-2 [191] noch in Normalmauer-, Dünnbett- und Leichtmauermörtel.   

Normalmauermörtel (G) Für die Verwendung in Fugen über 3 mm und den ausschließlichen Gebrauch von Normalzuschlägen. Dünnbettmörtel (T) Für die Anwendung als Eignungsprüfungsmörtel zur Verwendung in Fugen mit einer Dicke zwischen 0,5 und 3 mm. Leichtmauermörtel (L) Als Eignungsprüfungsmörtel, mit einer Trockenrohdichte des Festmörtels unterhalb von 1500 kg/m³.

Dünnbettmörtelanwendung für Planziegel Bei einem mit Dünnbettmörtel vermauerten Mauerwerk hat der Lagerfugenanteil nur noch einen geringen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit des gesamten Mauerwerks. Durch den geringen Mörtelanteil und die große Planebenheit der Ziegel kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit deutlich über dem von mit Normalmauermörtel gemauerten Mauerwerk liegen. Es gibt deckelnde Dünnbettmörtel und nicht deckelnde Dünnbettmörtel. Von den Ziegelherstellern wird Dünnbettmörtel als Sackware zusammen mit den Planziegeln mitgeliefert. Leichtmörtelanwendung Ein Leichtmörtel verringert die Wärmeleitfähigkeit gegenüber Normalmauermörtel bei monolithischen Außenwänden. Es dürfen keine Zusatzstoffe oder Zusatzmittel zugefügt werden. Die vom Hersteller angegebenen Mischzeiten sind einzuhalten, da bei zu langen Mischzeiten das Leichtkorn beschädigt werden könnte und dadurch die Rohdichte des Mörtels ansteigt. Beispiel 2-13: Produktbeispiele Mauermörtel

2|3

Produktgruppe

Art

Bindemittel

M5 M10

G G

M5-L

L

Klinkermörtel Dünnbettmörtel

G T

Kalkhydrat, Zement Kalkhydrat, Zement hydraulische Bindemittel, Perlite Zement, Trass Zement

BruttoTrockenrohdichte kg/m³ 1800 1800

Wärmeleitfähigkeit design,mas W/mK 0,800 0,800

Mörteldruckfestigkeit fm N/mm² >5,0 >10,0

600

0,180

>5,0

1600 1350

0,800 0,470

>5,0 >10,0

Mauerkleber Klebstoff wird gemäß ÖNORM EN 923 [189] als nichtmetallischer Werkstoff definiert, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhäsion) und innere Kräfte (Kohäsion) verbinden kann. Die überwiegende Mehrheit der heute eingesetzten Klebstoffe basiert auf organischen Verbindungen. Die hier beschriebenen Klebstoffe entsprechen im Wesentlichen den reaktiven PolyurethanKlebstoffen. Eine Forschergruppe um Dr. Otto Bayer synthetisierte bereits 1937 in den Laboratorien der I.G. Farben zum ersten Mal Polyurethane. 1940 begann die

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2|3

industrielle Produktion in Leverkusen. Die in den 1950er Jahren entwickelten Polyester-Schaumstoffe steigerten das kommerzielle Interesse an Polyurethanen. Die größeren Variationsmöglichkeiten bei der Herstellung von Polyetherpolyolen führten zu einer erheblichen Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten. Weitere technische Verbesserungen erschlossen in der Folge immer wieder neue Anwendungsfelder. Polyurethane (PU, DIN-Kurzzeichen: PUR) sind Kunststoffe oder Kunstharze, die aus der Polyadditionsreaktion von Dialkoholen (Diolen) beziehungsweise Polyolen mit Polyisocyanaten entstehen. Charakteristisch für Polyurethane ist die Urethan-Gruppe (–NH–CO–O–). Je nach gewünschtem Produkt können die chemischen Formeln andere Bestandteile wie Katalysatoren, Treibmittel und gegebenenfalls Flammschutzmittel enthalten. Diese verschiedenen Kombinationen ermöglichen die Herstellung etlicher Produkttypen: — harte und flexible Schaumstoffe — Dichtmittel — Beschichtungen — Elastomere — Klebstoffe Traditionelle Mauerwerkssysteme bestehen hinsichtlich ihres Aufbaues aus Stein- und Fugenkomponenten. Beim Planziegelmauerwerk werden in der Regel knirsch gestoßene Planziegel mit Dünnbettmörtel (maximales Größtkorn 1,0 mm) vermauert. Der Ersatz der Lagerfugenkomponente Dünnbettmörtel (Lagerfugendicke 0,5 — 3 mm) durch 1K- oder 2K-PUR-Kleber (feuchtehärtend) (Lagerfugendicke 0,5 mm) beim Planziegelmauerwerk führt zu einem neuen Wandsystem. Der Begriff Mörtelfuge verliert bei diesem Verfahren die Berechtigung und wird durch Klebefuge ersetzt. In der Folge wird daher auch nicht von Planziegelmauerwerk, sondern von einem geklebten Planziegelsystem gesprochen.

2|3|1

Feuchtigkeitshärtender Einkomponenten-PUR-Klebstoff (1K-PUR-K)

2|3|1

Die am Bau eingesetzten einkomponentigen Klebesysteme sind eine Mischung von feuchtigkeitshärtenden Isocyanat-Prepolymeren und einem unter Druck verflüssigten Treibgas, welche durch Verdampfen der Treibmittel unmittelbar nach Entnahme aus der Druckgaspackung spontan expandieren. Der Aufschäumungsprozess wird daher überwiegend durch das Treibgas und weniger durch die Bildung von Kohlenstoffdioxid (wesentlich langsamere Reaktion) hervorgerufen. Für eine vollständige Aushärtung ist eine Mindestfeuchte erforderlich.

2|3|2

Zweikomponenten-PUR-Klebstoff (2K-PUR-K)

2|3|2

Zweikomponentige PUR-Klebstoffe werden in der Regel im „One-shotVerfahren“ hergestellt. Dabei werden die Hauptkomponenten A und B aus den Lagertanks in die Arbeitsbehälter übergeführt, auf die vorgeschriebene Temperatur gebracht und über Dosieraggregate dem Mischkopf zugeleitet. Die Reaktionsmischung wird aus dem Mischkopf kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgetragen und reagiert auf einer Unterlage aus. Die Aushärtung erfolgt bei Raumtemperatur.

Mauerkleber | 31

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Der Zweikomponenten-PUR-Klebstoff kommt in Österreich zur Produktion von Ziegelfertigteilen in Form von Wandtafeln zum Einsatz. Die Produktion erfolgt automatisiert in Herstellwerken unter definierten Rahmenbedingungen. Die Wandelemente werden auf der Baustelle mit entsprechenden Hebezeugen manuell versetzt und bilden bei entsprechender Anordnung im Grundriss gemeinsam mit horizontalen Aussteifungselementen „raumstabile Zellen“.

2|4

Ziegelfertigteile

2|4

Durch die Automatisierung des Produktionsprozesses können die Planziegel exakt aufeinander platziert werden, wobei die senkrechte Fuge knirsch verzahnt und die horizontale vollständig verklebt wird. Aufgrund der kurzen Trocknungsphase kann die fertige Wand sofort weiterverarbeitet werden. Danach werden die gewünschten Auslässe für Türen, Fenster, Treppenauflager oder auch Giebelschnitte mittels einer Wasserstrahlschneideanlage millimetergenau zugeschnitten.

2|4|1

Anforderungen an Ziegelfertigteile

2|4|1

Ziegelfertigteile sind nach dem Stand der Technik durch geschulte und erfahrene Fachkräfte herzustellen und auch zu versetzen. Grundsätzlich gilt der Eurocode 6, mit den österreichischen Anwendungsparametern, auch für Ziegelfertigteile. Ziegelfertigteile sind für die Verwendung in Gebäuden, als tragende und nichttragende Innen- oder Außenwand, oberhalb des Geländes und mit ruhender oder vorwiegend ruhender Belastung vorgesehen. Gemäß der jeweiligen Zulassungen dürfen Gebäude mit höchstens vier oberirdischen Geschoßen mit Ziegelfertigteilsystemen errichtet werden. Bei den mit Ziegelfertigteilen errichteten Gebäuden sind die folgenden Konstruktionsprinzipien zu beachten, bezüglich der Bemessung siehe Kapitel 6|11|1.

2|4|2



Es wird eine Bauweise empfohlen, bei der alle tragenden Wände eines Geschoßes mit Ziegelfertigteilen errichtet werden.



Bei der Verwendung unterschiedlicher Baustoffe für die tragenden Wände eines Geschoßes ist das Verformungsverhalten der Baustoffe zu berücksichtigen, da Ziegelfertigteile insbesondere bei niedrigen Druckspannungen relativ große Anfangsverformungen aufweisen.



Beim Ausbau der Gebäude sind die Verformungen der Ziegelfertigteile zu berücksichtigen.



Ziegelfertigteile sind im Gebäude durch Putz, Verkleidungen, Abdichtungen etc. vor schädigenden Witterungseinflüssen und vor Durchfeuchtung zu schützen.



Ziegelfertigteile sind für die Herstellung bewehrten Mauerwerks nicht geeignet.

Ziegelfertigteilarten Bei der Produktion von herkömmlichen Ziegelfertigteilen werden diese lagenweise gemauert und bestehen aus Mauersteinen und Mauermörtel. Die Elemente werden senkrecht stehend in Produktionshallen mit Hilfe von

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2|4|2

Mauerautomaten, vorwiegend geschosshoch, wie herkömmliches Ziegelmauerwerk hergestellt. Die Länge der einzelnen Elemente orientiert sich immer an der individuellen Architektur und beträgt in der Regel bis ca. 7 m. Die in der Regel im Stoßfugenbereich verzahnten Ziegel werden in Verbindung mit einem Lagerfugenmörtel aus Normalmauermörtel, Leichtmörtel LM 36 oder LM 21 knirsch aneinanderstoßend im Verband aufgemauert, sodass sich über die gesamte Mauertafelhöhe vertikal durchlaufende vermörtelbare Kanäle ergeben. Durch die Automatisierung des Produktionsprozesses können auch Planziegel exakt aufeinander platziert werden, wobei die senkrechte Fuge knirsch verzahnt und die horizontale vollständig verklebt wird. Aufgrund der kurzen Trocknungsphase kann die fertige Wand sofort weiterverarbeitet werden. Beispiel 2-14: Produktbeispiele Ziegelfertigteile

2|5

Putzmörtel

2|5

Putzmörtel sind ein Gemisch aus einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, Gesteinskörnungen, Wasser und gegebenenfalls Zusatzstoffen und/oder Zusatzmitteln, das als Außen- oder Innenputz verwendet wird (siehe Band 13: Fassaden [24]).

2|5|1

Ausgangsstoffe und Herstellung

2|5|1

Die Ausgangsstoffe müssen, nach ÖNORM EN 998-1 [190], Eigenschaften aufweisen, die zur Herstellung eines fertigen Produktes geeignet sind. Der Hersteller hat aufzuzeichnen, wie die Eignung der Ausgangsstoffe festgestellt wurde.

2|5|2

Anforderungen an Putzmörtel

2|5|2

Die Anforderungen an Putzmörtel sind in der ÖNORM EN 998-1 [190] geregelt. Bei Verwendung verschiedener Fabrikate für den Putzaufbau bei mehrlagigen Putzen sind die Verträglichkeit der Werkputzmörtel untereinander zu berücksichtigen und die Herstellerangaben zu beachten. Putz ist Zierde und Schutz eines Gebäudes. Die Funktionstüchtigkeit eines Bauwerkes hängt in entscheidendem Maße auch von der Güte des Putzes ab. Die Güte des Putzes wiederum wird wesentlich beeinträchtigt durch:

Putzmörtel | 33

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

Planung ohne Berücksichtigung allgemeingültiger Regeln der Technik (kein Vordach, wahllose Aneinanderreihung unterschiedlicher Baustoffe, keine Trennfugen, Fassadengestaltungen ohne Rücksicht auf unsere klimatischen Gegebenheiten etc.)  überstürzte Bautermine (Trocknungszeiten nicht eingeplant, Winterbaustellen, Außenputz vor oder gleichzeitig mit dem Innenputz etc.)  Missachtung der Erkenntnisse über neue Putzmethoden, die aufgrund neuer Baustoffe/Wandbildner aber unabdingbar sind (falsche Materialwahl, unsachgemäßer Putzaufbau, nur billigste Armierungen werden ausgeführt etc.) Auch die ausschließliche Vergabe von Ausführungsaufträgen an Billigstbieter kann zur Folge haben, dass „billig“ gearbeitet wird. Unqualifizierte, nicht fachgerechte Ausführung ist häufig Ursache für qualifizierte Mängel und spätere Schäden am Bauwerk. Sparen beim Putz ist eine Geldverschwendung und keine Kostenersparnis. Beträgt der Kostenanteil eines qualitativ hochwertigen Putzes nur 2,5 bis 3,0 % der Gesamtkosten des Bauwerks, so können bei Nichtbeachtung der Ausführungsregeln die Sanierungskosten ein Vielfaches betragen. Ein sanierter Putz ist nicht nur wesentlich teurer als ein fachgerecht ausgeführter, er ist auch schlechter und bleibt es auch nach einer Sanierung.

2|5|3

Mörtelarten nach Herstellungskonzept 



2|5|4

Putzmörtel nach Eignungsprüfung Sind Mörtel, dessen Zusammensetzung und Herstellungsverfahren vom Hersteller so ausgewählt werden, dass bestimmte Eigenschaften erreicht werden (Eignungsprüfungskonzept). Putzmörtel nach Rezept Ist ein Putzmörtel in vorbestimmten Mischungsverhältnissen hergestellter Mörtel, dessen Eigenschaften aus den vorgegebenen Anteilen der Bestandteile abgeleitet werden (Rezeptkonzept).

Mörtelarten nach Ort und Art der Herstellung 





2|5|3

Werkputzmörtel Mörtel, der in einem Werk zusammengesetzt und gemischt wird. Es kann sich hierbei um „Trockenmörtel“ handeln, der gemischt ist und lediglich die Zugabe von Wasser erfordert, oder um „Nassmörtel“, der gebrauchsfertig geliefert wird. Werkmäßig hergestellter Putzmörtel Mörtel, der aus Ausgangsstoffen besteht, die im Werk abgefüllt, zur Baustelle geliefert und dort nach Herstellerangaben und -bedingungen gemischt werden. Kalk-Sand-Werk-Vormörtel Mörtel, der aus Ausgangsstoffen besteht, die im Werk zusammengesetzt und gemischt werden, der zur Baustelle geliefert wird und dem dort weitere Bestandteile nach Anweisung des Werkes oder von diesem geliefert (z. B. Zement) beigefügt werden.

34 | Baustoffe, Produkte

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2|5|4

Tabelle 2-14: Gebräuchliche Mischungsverhältnisse von Putzmörtel in Raumteilen – ÖNORM B 3344 [153] Hydraulisch erhärtende Bindemittel

Zuschlagstoff Sand

Hydrau- Hochhydrau Putz- und Mauerbinder lischer Kalk -lischer Kalk gemäß ÖNORM EN 413-1 PortlandHL 2 bzw. HL 5 bzw. zement NHL 2 NHL 5 gemäß gemäß gemäß ÖNORM EN Normal Extra ÖNORM EN ÖNORM EN 197-1 459-1 459-1

gemäß ÖNORM B 3135

Lufthärtende Bindemittel Kalkteig gemäß ÖNORM EN 459-1 (SumpfFettkalk)

Kalkhydrat gemäß ÖNORM EN 459-1

Gipsbinder gemäß ÖNORM EN 13279-1 1 0,2 bis 2,0

1 1 1

1 1 1 1,5

1 1 2 1

2 30 cm Hochlochziegelmauerwerk mit integrierter MW ≤30 cm Langlochziegelmauerwerk psat der Wert p = psat einzusetzen. Grafisch bedeutet dies, dass der Verlauf des WasserdampfTeildruckes tangential an die Kurve des Wasserdampf-Sättigungsdruckes verläuft, und faktisch bedeutet das, dass an diesen Stellen Kondensat ausfällt. Abbildung 3-05: Verlauf von Wasserdampf-Sättigungsdruck psat und WasserdampfTeildruck p in einem dreischichtigen Bauteil ohne Kondensation – ÖNORM B 8110-2 [172]

Die kondensierende Wassermenge und ebenso die in den Sommermonaten wieder verdunstende Wassermenge wird nach dem in ÖNORM EN ISO 13788 [257] beschriebenen Verfahren für jeden Monat unter Zugrundelegung des für den jeweiligen Monat zutreffenden Mittelwerts der Außenlufttemperatur, der zugehörigen Feuchtigkeit und der normgerechten Innenluftbedingung berechnet und aufsummiert. Aus den Ergebnissen der Berechnungen können dann die Beurteilungen nach ÖNORM B 8110-2 [172] abgeleitet werden.

74 | Bauphysik

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 



3|2|4

Eine Kondenswasserbildung wird für keine Grenzfläche und für keinen Monat vorhergesagt. Eine Kondenswasserbildung tritt an einer oder mehreren Grenzflächen auf; bei jeder betroffenen Grenzfläche wird jedoch die vollständige Verdunstung des Kondenswassers in den Sommermonaten vorhergesagt. In diesem Fall ist zu prüfen, - ob die Kondenswassermenge in der betroffenen Bauteilschicht gespeichert werden kann, wobei die Kondenswassermenge an den Berührungsflächen von kapillar nicht oder wenig aufnahmefähigen Schichten (z. B. Berührungsflächen zwischen Luftschicht und Schwerbeton) 0,5 kg/m2 nicht überschreiten darf, - ob durch die Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes eine Schädigung der betroffenen Baustoffschicht und eine solche Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit eintriten, dass der Wärmeschutz des Bauteils um 10 % oder mehr vermindert wird, - ob durch die Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes eine Schädigung der betroffenen Baustoffe auftreten kann (Korrosion, Pilzbefall, Frostzerstörung oder Ähnliches); für Holz und Holzwerkstoffe ist eine Erhöhung des massebezogenen Feuchtigkeitsgehalts um mehr als 3 % unzulässig. Das Kondenswasser, das sich an einer oder mehreren Grenzflächen bildet, verdunstet unvollständig in den Sommermonaten; in diesem Fall kann eine fortschreitende Durchfeuchtung über mehrere Jahre auftreten und zu Schäden führen.

Feuchtetechnische Prüfverfahren und Nachweise

3|2|4

Als zwei wesentliche feuchtetechnische Prüfverfahren werden nachfolgend das Laborverfahren zur Bestimmung des Wasserdampfdiffusionsdurchlasskoeffizienten μ und der Baustofffeuchtigkeit erläutert.

3|2|4|1

Diffusionswiderstand

3|2|4|1

Die ÖNORM EN ISO 12572 [224] legt ein Verfahren zur Bestimmung des Wasserdampfdiffusionsdurchlasskoeffizienten von Bauprodukten und des Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizienten und der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke von Baustoffen unter isothermischen Bedingungen fest. Sie ist anwendbar auf alle Baustoffe mit einer wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke größer als 0,1 m. Übersteigt die gemessene wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke 1500 m, gilt der Stoff als wasserdampfundurchlässig. Das Prüfverfahren beruht auf dem Prinzip der zeitlichen Masseveränderung eines mit wässriger Lösung oder mit einem Trocknungsmittel gefüllten Gefäßes, dessen oberer, dicht schließender Abschluss zum umgebenden Raum vom Probekörper gebildet wird. Temperatur und Luftfeuchte des Raumes werden geregelt. Im Prüfgefäß entsteht aufgrund der darin enthaltenen wässrigen Lösung oder aufgrund des Trocknungsmittels unter konstanter Temperatur eine definierte und konstante relative Luftfeuchte. Wegen der unterschiedlichen Wasserdampfteildrücke zwischen Prüfgefäß und Prüfraum entsteht ein Dampfdiffusionsstrom durch durchlässige Probekörper.

Feuchte | 75

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Periodische Wägungen der Anordnung werden durchgeführt, um die Wasserdampfdiffusions-Stromdichte im stationären Zustand zu bestimmen. Als Trockenmittel kommen Calciumchlorid oder Magnesiumperchlorat zum Einsatz. Als wässrige Lösungen werden Magnesiumnitrat, Kaliumchlorid, Ammoniumdihydrogenphosphat und Kaliumnitrat eingesetzt. Durch regelmäßige Messung wird der Masseverlust über dem Zeitverlauf der Prüfung bestimmt und daraus die Wasserdampfdiffusionsstromdichte g nach Formel bestimmt.

g

G A

g G A p a d



p  a gd

Wasserdampfdiffusionsstromdichte Wasserdampfdiffusionsstrom Prüffläche Differenz der Wasserdampfpartialdrücke Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizient von Luft Dicke des Probekörpers

(3-09) kg/m²s kg/s m² Pa kg/(msPa) m

Der benötigte Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizient von Luft lässt sich für die Temperatur von 23 °C aus Abbildung 3-06 bestimmen. Abbildung 3-06: Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizienten der Luft in Abhängigkeit vom Luftdruck bei 23 °C

3|2|4|2

Baustofffeuchtigkeit Grundsätzlich versteht man unter Feuchtigkeit physikalisch gebundenes Wasser und unter Gesamtfeuchtigkeit physikalisch und chemisch gebundenes Wasser. Nach der Art der Feuchtigkeitsbestimmung ergibt sich eine Unterteilung hinsichtlich der Methodik. Die in der Praxis derzeit relevanten Methoden der Gesamtfeuchtigkeitsbestimmung sind die Darr-Methode (als genauestes Verfahren) und die Calcium-Carbid-Methode zur überblicksmäßigen Baustellenprüfung. Die derzeit vorhandenen Methoden der zerstörungsarmen oder -freien Feuchtigkeitsbestimmung sind für die Praxis ungeeignet. Feuchtigkeitsgehalt – Darr-Methode Zunächst wird bei der gravimetrischen Feuchtigkeitsbestimmung (DarrMethode) die entnommene Probe gewogen, und man erhält dadurch die Feuchtmasse der entnommenen Probe mf. Anschließend erfolgt die Trocknung der Probe (meist bei 105 °C 2 °C) im Trocken- oder Klimaschrank bis zur Gewichtskonstanz und die Bestimmung der Trockenmasse mtr analog zu mf. Der Gehalt an Wasser entspricht der Gewichtsabnahme. Angegeben wird der Feuchtigkeitsgehalt F in Masse-% bezogen auf die Trockenmasse.

76 | Bauphysik

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3|2|4|2

F

mf  mtr  100 mtr

F mf mtr

Feuchtigkeitsgehalt Masse feucht Masse trocken

(3-10) M-% g g

Grundsätzlich gibt es verschiedene Berechnungsmethoden zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes. Bei vorliegenden Feuchtigkeitswerten ist daher stets auf deren Definition und Einheit zu achten. Andere Untersuchungen geben oft den Feuchtigkeitsgehalt noch in Volumenprozent an. Eine Umrechnung zwischen Vol.-% und Masse-% kann über die Trockenrohdichten der Materialien erfolgen. Maximale Wasseraufnahme Für die Ermittlung der maximalen Wasseraufnahme bestehen unterschiedlichste Vorschreibungen, die auch unterschiedliche Ergebnisse liefern. Zur Bestimmung der maximalen Wasseraufnahme nach ÖNORM B 3355-1 [157] von Ziegel ist ein Granulat von 4/16 mm zu verwenden. Die Bestimmung ist nach 48-stündiger atmosphärischer Wasserlagerung mit mindestens 2 cm Überdeckungshöhe durchzuführen.

Wmax  Wmax ms mtr

ms  mtr  100 mtr maximale Wasseraufnahme Masse nach Wasserlagerung Masse trocken

(3-11) M-% g g

Durchfeuchtungsgrad Die Bestimmung der maximalen Wasseraufnahme ist erforderlich, um den Durchfeuchtungsgrad der Baustoffe im Mauerwerk errechnen zu können. In der Literatur wird dieser Kennwert auch oft als Porenfüllungsgrad bezeichnet.

D D F Wmax

F  100 Wmax Durchfeuchtungsgrad Feuchtigkeitsgehalt maximale Wasseraufnahme

(3-12) % M-% M-%

Hygroskopische Ausgleichsfeuchtigkeit Die hygroskopische Ausgleichsfeuchtigkeit A stellt jenen Anteil der Feuchtigkeit dar, der sich einstellen würde, wenn Wasser nur entsprechend dem Wasserdampfdruck und der Temperatur der Umgebungsluft aufgenommen wird. Je höher der Salzgehalt im Mauerwerk, desto höher ist die Ausgleichsfeuchtigkeit durch die hygroskopischen Eigenschaften der Salze. Nach ÖNORM B 3355-1 [157] hat die Bestimmung hat an ungetrockneten Proben mit einer Mindestkörngröße von 4 mm bei einem konstanten Klima von 20±2 C und 85±5 % relativer Luftfeuchtigkeit zu erfolgen. Die anschließende Trocknung ist mittels Darr-Methode durchzuführen.

A A mk mtr

mk  mtr  100 mtr hygroskopische Ausgleichsfeuchtigkeit Masse nach Klimalagerung Masse trocken

(3-13) M-% g g

Feuchte | 77

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3|3

3|3

Schall Als Schall werden periodische Druckschwankungen mit wellenförmiger Ausbreitungscharakteristik bezeichnet, die in Form von Luftdruckschwankungen vom Ohr wahrgenommen werden. Baulicher Schallschutz umfasst den Schutz von Aufenthalts- und Nebenräumen vor Schallimmissionen von außen und aus anderen Nutzungseinheiten desselben Gebäudes sowie aus angrenzenden Gebäuden. Die diesbezüglichen Anforderungen sind in Österreich mittlerweile vollständig in der OIB RL 5 [118] geregelt. Definitionen von Kennzahlen und Methoden derer Ermittlung finden sich in den ÖNORMEN B 8115-1 bis 4- [177][178][179][180] sowie in den ÖNORMEN EN 12354-1 bis -6 [218][ 219][ 220][ 221][ 222][ 223]. Zusätzlich zum baulichen Schallschutz bestehen Anforderungen an die Raumakustik, wenn Mindestmaßnahmen hinsichtlich der Hörsamkeit oder Lärmminderung in Räumen erforderlich sind, sowie Anforderungen an den Erschütterungsschutz. Auch diese sind in der OIB RL 5 [118] geregelt.

3|3|1

Physikalische Grundlagen

3|3|1

Charakteristische und für den Schallschutz grundlegende Größen des Schalls sind die Geschwindigkeit, die Frequenz und der Schalldruck: c

Schallgeschwindigkeit Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Schallwelle

m/s

c

Die Schallgeschwindigkeit erreicht in Luft bei 20 °C eine Größe von 340 m/s, in Mauerwerk oder ähnlich schweren Baustoffen das Zehnfache dieses Werts und darüber. f

Frequenz Quotient aus der Anzahl der Schwingungen und der Zeit

Hz

f

Die Frequenz beschreibt die Anzahl der Schwingungen je Zeiteinheit. Für das menschliche Ohr eines jungen Menschen wahrnehmbar ist der Bereich von 16 bis 20 000 Hz, mit einer signifikant hohen Empfindlichkeit des Ohres im Bereich von 100 bis 3 200 Hz, in dem auch, nicht zufällig, der größte Lautstärkeanteil üblicher Geräusch liegt und auf den sich auch, mit Ausnahmen, der bauliche Schallschutz bezieht. L

Schalldruckpegel Zehnfacher dekadischer Logarithmus des Verhältnisses der Quadrate des Effektivwertes des Schalldruckes und des Bezugsschalldruckes

dB

L

Das menschliche Ohr kann Druckschwankungen von 210-5 Pa (Hörbarkeitsgrenze) bis rund 10+2 Pa (Schmerzgrenze) wahrnehmen. Entsprechend der Charakteristik menschlicher Schallwahrnehmung wird der Schall als Schalldruckpegel, proportional dem dekadischen Logarithmus des quadratischen Schalldruckverhältnisses definiert.

 p2   p L  10  log  2   20  log  p   p0  0  p p0

   

Schalldruck Bezugsschalldruck = 210-5

(3-14) Pa Pa

Aus dieser Definition ergeben sich einige Besonderheiten, etwa, wonach die Addition gleichartiger Schallquellen desselben Schalldruckpegels in Summe zu

78 | Bauphysik

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einer Erhöhung des Schalldruckpegels um 3 dB führt. Zur Berücksichtigung der frequenzabhängigen Empfindlichkeit des menschlichen Ohres wurden frequenzabhängige Bewertungen des Schalldruckpegels eingeführt. Die am häufigsten verwendete ist die A-Bewertung, bei welcher der Schalldruckpegel tiefer Töne (5000 Hz) abgemindert berücksichtigt wird. Im baulichen Schallschutz kommt die A-Bewertung bei der Berücksichtigung des maßgeblichen Außenlärmpegels sowie bei der Anforderung an den maximal zulässigen Armaturen- und Anlagengeräuschpegel zur Anwendung, nicht aber bei den übrigen Kennzahlen wie SchalldämmMaß, Schallpegeldifferenz oder Trittschallpegel.

3|3|2

Kenngrößen

3|3|2

Die Anforderungen an den Schallschutz von Außenbauteilen bauen auf dem Wert des maßgeblichen Außenlärmpegels auf, für den laut den Erläuterungen zur OIB RL 5 [118] der A-bewertete energieäquivalente Dauerschallpegel LA,eq im Sinn der ÖNORM B 8115-1 [177] heranzuziehen ist. LA,eq

A-bewerteter energieäquivalenter Dauerschallpegel A-bewerteter Schallpegel, der bei dauernder Einwirkung dem unterbrochenen Geräusch oder Geräusch mit schwankendem Schalldruckpegel energieäquivalent ist.

dB

LA,eq

Planungsrichtwerte für gebietsbezogene Schallimmissionen sind in ÖNORM B 8115-2 [178] angeführt. Darüber hinaus ist der maßgebliche Außenlärmpegel aus Schallimmissionskarten, standortspezifischen Berechnungen sowie strategischen Umgebungslärmkarten oder aus Messung zu bestimmen. R

Schalldämm-Maß Zehnfacher dekadischer Logarithmus des Verhältnisses der auf einen Bauteil auftreffenden Schallleistung W1 zu der durch den Bauteil übertragenen Schallleistung W2

dB

R

Als zentrale Kenngröße zur Beschreibung und Planung des Schallschutzes von Außenbauteilen wird das Schalldämm-Maß herangezogen.

R  10  lg W1 W2 

W1  10  lg  W2



W2 W1

auf einen Bauteil auftreffende Schallleistung durch den Bauteil übertragene Schallleistung Transmissionsgrad

(3-15) W W —

Zur baupraktischen Handhabe wird die frequenzabhängige Kennzahl des Schalldämm-Maßes mittels bewertenden Vergleichs mit einer Bezugskurve in die Einzahlangabe des bewerteten Schalldämm-Maßes Rw übergeführt. Rw

bewertetes Schalldämm-Maß Einzahlangabe für das Schalldämm-Maß, ermittelt nach ÖNORM EN ISO 717-1 [247] aus den Werten von R

dB

Rw

Es wird dabei nach ÖNORM EN ISO 717-1 [247] eine Bezugskurve mit dem Ergebnis des frequenzabhängigen Schalldämm-Maßes durch Verschiebung zu einer definierten Deckung gebracht und dann der Wert der so verschobenen Bezugskurve bei 500 Hz als Rw abgelesen. C, Ctr

Spektrum-Anpassungswerte Werte, die zur Einzahlangabe Rw oder R’w oder DnT,w addiert werden, um ein bestimmtes Schallpegelspektrum zu berücksichtigen

dB

C, Ctr

Schall | 79

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Zur besonderen Berücksichtigung von typischen Wohngeräuschen sowie von Geräuschen des Straßenverkehrs werden außerdem die beiden SpektrumAnpassungswerte C und Ctr eingeführt und gemeinsam mit der Kennzahl des Schalldämm-Maßes in einem Klammerausdruck in der Schreibweise von Rw (C,Ctr) angegeben. Zur Beurteilung des A-bewerteten Schalldruckpegels im Innenraum ist daher gegen den Außenraum der Kennwert von Rw+Ctr zweckmäßig heranzuziehen und gegen andere Innenräume der Kennwert von Rw+C. Der Spektrum-Anpassungswert C berücksichtigt folgende Lärmquellen: - Wohnaktivitäten (Reden, Radio hören, Fernsehen), - Kinderspielen, - Schienenverkehr mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit, - Autobahnverkehr >80 km/h, - Düsenflugzeug in kleinem Abstand, - Betriebe, die überwiegend mittel- und hochfrequenten Lärm abstrahlen. Der Spektrum-Anpassungswert Ctr (tr = traffic) berücksichtigt folgende Lärmquellen: - städtischer Straßenverkehr, - Schienenverkehr mit geringer Geschwindigkeit, - Diskomusik, - Propellerflugzeuge, - Düsenflugzeug in großem Abstand, - Betriebe, die überwiegend tief- und mittelfrequenten Lärm abstrahlen. Im baulichen Schallschutz wird Rw laut OIB RL 5 [118] für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz von opaken Außenbauteilen sowie an jenen von Fenstern und Außentüren sowie Innentüren herangezogen und für Fenster und Außentüren in Kombination mit dem Spektrum-Anpassungswert Ctr. R´

Bau-Schalldämm-Maß Zehnfacher dekadischer Logarithmus des Verhältnisses der auf einen Trennbauteil auftreffenden Schalleistung W1 zu der gesamten in den Empfangsraum übertragenen Schallleistung Wtot, wenn zusätzlich zu der vom Trennbauteil abgestrahlten Schallleistung auch die Schallleistung, die durch flankierende Bauteile oder andere Elemente abgestrahlt wird, zu berücksichtigen ist

dB

R´

Ergänzend zum Schalldämm-Maß R wird das Bau-Schalldämm-Maß R‘ eingeführt, welches neben der direkten Schallübertragung auch die Effekte der Übertragung über Schallnebenwege berücksichtigt.

R´ 10  lg

W1  10  lg ´ Wtot

R´ W1 Wtot ´



Wtot W1

Bau-Schalldämm-Maß auf einen Trennbauteil auftreffende Schallleistung gesamte in den Empfangsraum übertragene Schallleistung Transmissionsgrad unter Berücksichtigung der vorhandenen Nebenwegsübertragung

(3-16) dB W W —

Auch aus dem Bau-Schalldämm-Maß R’ wird die Einzahlangabe des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes R’w gebildet. Im baulichen Schallschutz wird R‘w laut OIB RL 5 für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz von

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Decken und Wänden gegen nicht ausgebaute Dachräume, gegen Durchfahrten und Garagen sowie von Gebäudetrennwänden herangezogen. Richtlinien für die Ableitung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes R’w aus dem bewerteten Schalldämm-Maß Rw finden sich in ÖNORM B 8115-4 [180]. Gemäß dieser ist für den Fall des Anschlusses massiver Innenbauteile an einen massiven einschaligen Bauteil mit oder ohne außenliegender Vorsatzschale das im Prüfstand ermittelte Schalldämm-Maß Rw für den massiven einschaligen Bauteil wegen der Flankenübertragung um 2 dB zu vermindern und als R´w einzusetzen. Rres

resultierendes Schalldämm-Maß Schalldämm-Maß, das für einen Bauteil, der aus mehreren Teilflächen mit unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Schalldämm-Maßen besteht, angegeben wird

dB

Rres

Zur Kennzeichnung des Schallschutzes zusammengesetzter Bauteile, die aus mehreren Teilflächen mit unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Schalldämm-Maßen bestehen, wird das resultierende Schalldämm-Maß Rres eingeführt.

Rres  10  lg

S 10 S  1



i

Ri / 10



(3-17)

i

Si Ri

Flächeninhalt der Teilfläche i Schalldämm-Maß der Teilfläche i

m2 dB

Auch das resultierende Schalldämm-Maß wird in Form der Einzahlangabe des bewerteten resultierenden Schalldämm-Maßes Rres,w sowie unter Berücksichtigung der Schallübertragung über Schallnebenwege in seiner Form als bewertetes resultierendes Bau-Schalldämm-Maß R’res,w verwendet. Eine typische Anwendung des resultierenden Schalldämm-Maßes ist der Nachweis der Schallschutzanforderungen von Außenwänden mit Fenstern, wie im Beispiel 3-04 dargestellt. Beispiel 3-04: Ermittlung resultierendes Schalldämm-Maß [21] Außenwand (4,30 x 2,80 m) mit Fenster (2,50 x 1,20 m) SFassad e= 12 m² - 3 m² = 9 m² Rw,Fassade = 50 dB SFenster = 3 m² Rw,Fenster = 38 dB 50 38  9   3 R res,w  10  lg  10 10   10 10   43 dB  12  12  

Im baulichen Schallschutz wird R’res,w laut OIB RL 5 [118] für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz von Außenbauteilen in Kombination mit Fenstern und Außentüren herangezogen. Zur Beschreibung des Schallschutzes zwischen zwei Räumen wird die StandardSchallpegeldifferenz DnT eingeführt. DnT

Standard-Schallpegeldifferenz Schallpegeldifferenz zwischen einem Sende- und einem benachbarten Empfangsraum, bezogen auf einen Bezugswert der Nachhallzeit T0 im Empfangsraum unter Berücksichtigung der gemessenen Nachhallzeit T

dB

DnT

Schall | 81

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DnT  L1  L 2  10  log L1 L2 T T0

T T0

T0  0,5  s

(3-18)

Schallpegel im Senderaum Schallpegel im Empfangsraum Nachhallzeit Bezugswert der Nachhallzeit

dB dB s s

In DnT ist definitionsgemäß stets die Schallübertragung über Schallnebenwege inkludiert. Auch DnT wird baupraktisch in seiner Einzahlangabe als bewertete Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w verwendet. DnT,w

bewertete Standard-Schallpegeldifferenz Einzahlangabe für die Standard-Schallpegeldifferenz zur Bewertung des Luftschallschutzes zwischen Räumen in Gebäuden.

dB

DnT,w

Abbildung 3-07: Wege der Schallübertragung zwischen zwei Räumen

Dd Übertragung durch Anregung Df Übertragung durch Anregung Bauteil Fd Übertragung durch Anregung den Trennbauteil Ff Übertragung durch Anregung einen Flankenbauteil

und Abstrahlung des Trennbauteils und Abstrahlung über einen flankierenden eines Flankenbauteiles und Abstrahlung über eines Flankenbauteiles und Abstrahlung über

Der Nachweis zur Erfüllung der DnT,w-Anforderungen gemäß OIB RL 5 [118] für massive Gebäude kann im Planungsstadium erfolgen über - die Anwendung der Berechnungsmethode gemäß ÖNORM B 8115-4 [180] - vorliegende Ergebnisse von bauakustischen Messungen (ÖNORM EN ISO 140-4) in Gebäuden mit gleichen Bauteilen und Abmessungen Das Berechnungsmodell ist in ÖNORM EN 12354-1 [218] beschrieben. Dort ist sowohl ein detailliertes Modell dargestellt, mit dem das Bau-Schalldämm-Maß in Abhängigkeit von der Frequenz berechnet werden kann, als auch ein vereinfachtes Modell, das das bewertete Bau-Schalldämm-Maß auf der Grundlage von bewerteten Schalldämm-Maßen für die beteiligten Bauteile prognostiziert. Dabei werden die Schallübertragungswege über das Trennbauteil und die flankierenden Bauteile berücksichtigt. Für die Zwecke der ÖNORM B 8115-4 [180] wird das Rechenverfahren des vereinfachten Modells für die Körperschallübertragung gemäß ÖNORM EN 12354-1 [218] verwendet. Die Berechnung ist auf eine Dezimalstelle genau durchzuführen und das Ergebnis auf ganze dB gerundet anzugeben. D n   DnT ,Dd,w  nT ,Ff ,w DnT ,w  10  lg10 10  10 10   F  f 1 



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n

10 F 1



DnT ,Fd, w 10

n



10 f 1



DnT ,Df ,w 10

   

(3-19)

Für jeden Übertragungsweg wird die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz aus den Eingangsdaten für die Bauteile und die Stoßstellen berechnet. Für die direkte Übertragung durch den Trennbauteil Dd:

DnT,Dd,w  Rs,w  RDd,w  10  lgSs  10  lg V  5 Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für die Direktübertragung Dd durch den Trennbauteil

DnT,Dd,w

(3-20) dB

Für den Übertragungsweg Ff: R R DnT,Ff ,w  F ,w f ,w  RFf ,w  KFf  10  lg V  10  lglf  5 2 Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für den Übertragungsweg Ff

DnT,Ff,w

(3-21) dB

Für bestimmte Flankenkonstruktionen, wie zum Beispiel abgehängte Unterdecken, Leichtbaufassaden oder -wänden, überwiegt bei der Übertragung der Weg Ff, sodass die Beiträge aus den Wegen Df und Fd vernachlässigt werden können. Wird diese Übertragung durch die bewertete Norm-Schallpegeldifferenz flankierender Bauteile Dn,f,w gekennzeichnet, so gilt: l  DnT ,Ff ,w  Dn,f ,w  10  lg ab   10  lg V  15  lf 

(3-22)

Für den Übertragungsweg Fd:

DnT ,Fd,w 

RF ,w  Rs,w  RFd,w  KFd  10  lg V  10  lglf  5 2 Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für den Übertragungsweg Fd

DnT,Fd,w

(3-23) dB

Für den Übertragungsweg Df:

DnT,Df ,w 

RS,w  Rf ,w  RDf ,w  KDf  10  lg V  10  lglf  5 2 Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz für den Übertragungsweg Df

DnT,Df,w

(3-24) dB

Die Eingangsdaten für das Berechnungsmodell bestehen aus: - dem bewerteten Schalldämm-Maß der Bauteile (ohne Vorsatzschalen) Rs,w RF,w Rf,w -

Stoßstellendämm-Maß für den Übertragungsweg Ff Stoßstellendämm-Maß für den Übertragungsweg Fd Stoßstellendämm-Maß für den Übertragungsweg Df

dB dB dB

der Fläche des Trennbauteils und der Anzahl der flankierenden Bauteile Ss n

-

dB dB dB

dem Stoßstellendämm-Maß für jede Stoßstelle und jeden Übertragungsweg KFf KFd KDf

-

bewertetes Schalldämm-Maß des Trennbauteils bewertetes Schalldämm-Maß des flankierenden Bauteils F Bewertetes Schalldämm-Maß des flankierenden Bauteils f

Fläche des Trennbauteils Anzahl der flankierenden Bauteile in einem Raum; üblicherweise ist n = 4, je nach Entwurf und Konstruktion kann aber n in einer bestimmten Bausituation auch kleiner oder größer sein

m² -

dem Volumen des Empfangsraumes V

Volumen des Empfangsraumes

m³

Schall | 83

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-

der gesamten Verbesserung des Schalldämm-Maßes durch zusätzliche Vorsatzschalen an dem Trennbauteil und an jedem Flankenübertragungsweg gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen auf der Sende- und/oder Empfangsseite des Trennbauteils gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen auf der Sende- und/oder Empfangsseite des flankierenden Bauteils gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen am flankierenden Bauteil auf der Sendeseite und/oder auf dem Trennbauteil auf der Empfangsseite gesamte Verbesserung durch zusätzliche Vorsatzschalen am Trennbauteil auf der Sendeseite

RDd,w RFf,w RFd,w RDf,w -

dB dB

dB

der Kopplungslänge lf

Kopplungslänge der betrachteten Bauteile im Gebäude Kopplungslänge an der betrachteten Stoßstelle bei der Messung im Labor, für Unterdecken wird diese Größe mit Dn,c,w bezeichnet und es gilt lab = 4,5 m

lab Kij

Stoßstellendämm-Maß Größe, die die Übertragung von Körperschall-Leistung an einer Stoßstelle von Bauteilen im Gebäude kennzeichnet

m m dB

Kij

Die Prognose des Schallschutzes zwischen zwei Räumen wird neben der Direktdämmung Rw des trennenden Bauteils wesentlich auch durch die akustische Qualität der flankierenden Bauteile bestimmt. Damit spielt neben deren Direktdämm-Maß auch die Art der konstruktiven Bauteilanschlüsse eine maßgebliche Rolle. Ein gutes Flankendämm-Maß wird erreicht durch ein hohes Direktdämm-Maß des flankierenden Bauteils und gleichzeitig ein hohes Stoßstellendämm-Maß Kij. Die Beschaffung von Werten für die Stoßstellendämm-Maße kann entweder über die Richtwerte gemäß ÖNORM EN 12354-1 [218], oder über Messungen (ÖNORM EN ISO 10848-1) erfolgen. Die normativ hinterlegten Funktionen resultieren aus Baumessungen von Stoßstellen aus homogenem Mauerwerk und weisen eine Masseabhängigkeit der beteiligten Bauteile auf. Diese Flächenmasse-Abhängigkeit ist für Mauerwerk aus hochwärmedämmenden Ziegeln und Ziegeln mit integrierter Wärmedämmung nur bedingt zutreffend und führt in der Regel zu einer Unterbewertung der erreichbaren Stoßstellendämmung. LnT

Standard-Trittschallpegel Nachhallzeitbezogene Trittschallpegel im Empfangsraum, bei Körperschallanregung im darüber liegenden Senderaum mittels eines Normhammerwerks, unter Berücksichtigung der gemessenen Nachhallzeit T im Empfangsraum

dB

LnT

Zur Beschreibung der Körperschallübertragung von Decken wird der StandardTrittschallpegel LnT herangezogen.

L´nT  L  10  lg L T T0

T T0

Trittschallpegel gemessene Nachhallzeit im Empfangsraum Bezugswert der Nachhallzeit

(3-25) dB s s

Auch der Standard-Trittschallpegel LnT wird in Form der Einzahlangabe des bewerteten Standard-Trittschallpegels sowie unter Berücksichtigung der Schallübertragung über Schallnebenwege in seiner Form als bewerteter Bau-

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Standard-Trittschallpegel L‘nT,w verwendet. Im baulichen Schallschutz wird L‘nT,w laut OIB RL 5 [118] für die Formulierung der Anforderungen an den Schallschutz vor Trittschallübertragung zum Raum herangezogen. Zur Beschreibung des durch den Betrieb von haustechnischen Anlagen aus anderen Nutzungseinheiten entstehenden Anlagengeräuschpegels wird der Anlagengeräuschpegel LAFmax,nT definiert. Im baulichen Schallschutz wird LAFmax,nT laut OIB RL 5 für die Formulierung der schalltechnischen Anforderungen an haustechnische Anlagen herangezogen. LAFmax,nT

3|3|3

Anlagengeräuschpegel Maximaler A-bewerteter Schallpegel, der in einem Raum bei Betrieb einer haustechnischen Anlage außerhalb dieses Raumes gemessen und auf 0,5s Nachhallzeit bezogen wird

dB

Anforderungen

LAFmax,nT 3|3|3

Die Anforderungen an den baulichen Schallschutz, an die Bauakustik und an den Erschütterungsschutz sind in Österreich mittlerweile vollständig in der OIB RL 5 [118] geregelt. Abbildung 3-08: Mindesterforderliche Schalldämmung von Außenbauteilen für Wohngebäude, -heime, Hotels, Schulen, Kindergärten, Krankenhäuser, Kurgebäude

Abbildung 3-09: Mindesterforderliche Schalldämmung von Außenbauteilen für Verwaltungs- und Bürogebäude

Darin werden an den Schallschutz von Außenbauteilen absolute Mindestanforderungen an das resultierende Bauschalldämm-Maß R´res,w in Abhängigkeit vom maßgeblichen Außenlärmpegel festgeschrieben. Weiters werden absolut sowie relativ zu den Mindestanforderungen an das resultierende Bauschalldämm-Maß R´res,w auch Mindestanforderungen an das bewertete SchalldämmMaß Rw der opaken Außenbauteile festgeschrieben. Schließlich werden relativ

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zu den Mindestanforderungen an das resultierende Bauschalldämm-Maß Anforderungen an das bewertete Schalldämm-Maß Rw von Fenstern und Außentüren sowie an die maximal zulässige Senkung von R´res,w durch Lüftungsdurchführungen festgeschrieben. Tabelle 3-04: Mindesterforderliche Schalldämmung von Außenbauteilen Decken und Wände gegen nicht ausgebaute Dachräume

Durchfahrten und Garagen

Gebäudetrennwände (je Wand)

R’w = 42 / 471) dB

R’w = 60 dB

Rw = 52 dB

1) Bei einem maßgeblichen Außenlärmpegel ab 61 dB für Wohngebäude, -heime, Hotels, Schulen, Kindergärten, Krankenhäuser, Kurgebäude u. dgl.

Im Weiteren werden an den Luftschallschutz innerhalb von Gebäuden in Abhängigkeit von der Raumnutzung der Nachbarräume Anforderungen an die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w festgelegt und Anforderungen an den Trittschallschutz in Form von Obergrenzen des bewerteten StandardTrittschallpegels L’nT,w von Decken zu Aufenthaltsräumen sowie schalltechnische Anforderungen an haustechnische Anlagen, explizit auch an Lüftungsanlagen, in Form von Obergrenzen des Anlagengeräuschpegels LAFmax,nT formuliert. Schließlich bestehen darüber hinaus schalltechnische Anforderungen zwischen Reihenhäusern und aneinander angrenzenden Gebäuden, für Gebäude mit anderer als wohn-, büro- oder schulähnlicher Nutzung sowie für Räume mit spezifischer Nutzung. Tabelle 3-05: Mindesterforderliche bewertete Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w in Gebäuden zu

D nT,w [dB] ohne/mit Verbindung durch Türen, Fenster oder sonstige Öffnungen

aus Aufenthaltsräumen anderer Nutzungseinheiten

Aufenthaltsräumen

Allgemein zugänglichen Bereichen

55 / 50

Nebenräumen anderer Nutzungseinheiten Hotel-, Klassen-, Krankenzimmern, Gruppenräumen in Kindergärten sowie Wohnräumen in Heimen

Räumen gleicher Kategorie

55 / 50

Allgemein zugänglichen Bereichen (z. B. Treppenhäuser, Gänge, Kellerräume, Gemeinschaftsräume)

55 / 38

Nebenräume

50 / 35

Aufenthaltsräumen anderer Nutzungseinheiten Nebenräume

Allgemein zugänglichen Bereichen (z.B. Treppenhäuser, Gänge, Kellerräume, Gemeinschaftsräume)

50 / 35

Nebenräume anderer Nutzungseinheiten

Tabelle 3-06: Mindesterforderliche bewertete Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w zwischen Reihenhäusern und angrenzenden Gebäuden zwischen Reihenhäusern bzw. angrenzenden Reihenhauseinheiten, angrenzenden Gebäuden

D nT,w [dB] 60

3|3|4

Berechnung und Nachweisführung

3|3|4

3|3|4|1

Außenwände aus einschaligem Ziegelmauerwerk

3|3|4|1

Die wärmeschutztechnische Optimierung von Hochlochziegeln führte in den letzten 30 Jahren zu einer Optimierung der Lochbilder und einer Reduzierung der Brutto-Trockenrohdichte. J. Lang hat bereits 1985 darauf hingewiesen, dass die Schalldämmung von Hochlochziegeln nicht ausschließlich über die flächenbezogene Masse erfassbar ist, sondern stark von der Ausbildung des Ziegel-Lochbildes beeinflusst wird. Im einen Fall gehen die Ziegelstege von

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innen nach außen durch und wirken aussteifend, im anderen Fall sind sie gegeneinander versetzt und wirken weich. Abbildung 3-10: Beispielhafte Entwicklung des Lochbildes eines 38 cm dicken Hochlochziegels

Bei diesen Hochlochziegeln kommt es daher zu sogenannten Dickenresonanzen. Darunter versteht man Dickenschwingungen bei Wanddicken größer 30 cm und geringer Rohdichte, die bei den für den Stein spezifischen Resonanzfrequenzen zu Einbrüchen in der Schalldämmung führen. Zwar existiert für akustisch einschalig wirkende Bauarten laut ÖNORM B 81154 [180] ein einfacher Formelzusammenhang zwischen dem bewerteten Schalldämm-Maße Rw und der flächenbezogenen Masse m‘ des Bauteils (3-26), anwendbar auf Bauteile mit einer flächenbezogenen Masse von 100 bis 600 kg/m². R W  32,4  lgm'  26 m´

flächenbezogene Masse

(3-26) kg/m2

Abbildung 3-11: Bewertetes Schalldämm-Maß Rw von massiven einschaligen Wänden und Decken – ÖNORM B 8115-4 [180]

Von der Anwendung dieser Formel auf jeden Fall ausgeschlossen sind jedoch wärmeschutztechnisch optimierte Hochlochziegel für einschaliges Mauerwerk. Diese Ziegel weisen im Regelfall ein filigranes Lochbild mit relativ dünnen Ziegelstegen und schmalen, parallel zur Putzfläche verlaufenden Lochreihen auf. Mauerwerk aus Ziegeln dieser Bauart ist daher der Gruppe der nicht akustisch einschalig wirkenden Bauarten laut ÖNORM B 8115-4 [180] zuzuordnen, worunter explizit genannt werden: „Außenwände aus Hochlochziegeln oder Hohlblocksteinen, die ohne zusätzliche Wärmedämmsysteme die normgemäßen Anforderungen an den Wärmeschutz erfüllen.“ Für das bewertete Schalldämm-Maß Rw (C, Ctr) von wärmedämmendem einschaligem Ziegelmauerwerk sind somit stets Herstellerangaben auf Basis von Prüfstandergebnissen anzuwenden.

Schall | 87

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Beispiel 3-05: Charakteristische Werte für verputztes einschaliges Ziegelmauerwerk Ziegeltyp Hochlochziegel Wanddicke 38—50 cm | U = 0,35—0,15 W/m²K

bewertetes Schalldämm-Maß Rw (C; Ctr)

43 bis 48 (-1; -3) dB Schallschutz abhängig von - Rohdichte - Lochbild - Vermörtelung - Putzaufbau

Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung Wanddicke 30—50 cm | U = 0,25—0,12 Wm²K 48 bis 51 (-1; -3) dB Schallschutz abhängig von - Rohdichte - Lochbild - Putzaufbau

Die Werte des bewerteten Schalldämm-Maßes Rw (C, Ctr) werden von den Ziegelherstellern auf der Basis normgerechter Prüfstandmessungen, häufig in Varianten inklusive Putz und auch inklusive Wärmedämmverbundsystemen, zur Verfügung gestellt.

3|3|4|2

3|3|4|2

Außenwände aus Ziegelmauerwerk mit Zusatzdämmung Hinsichtlich der Anforderungen gelten, unverändert zum einschaligen Ziegelmauerwerk, die Anforderungen an das einzuhaltende bewertete BauSchalldämm-Maß R’w unter Berücksichtigung vom Ctr–Spektrum-Anpassungswert.

f0  160 

f0 s´ m´

s´ m´ Resonanzfrequenz der biegeweichen Schale vor schwerer biegesteifer Wand mit einer Dämmschicht der dynamischen Steifigkeit s’, die mit beiden Schalen vollflächig verbunden ist dynamische Steifigkeit der Zwischenschicht flächenbezogene Massen der biegeweichen Schale

(3-27)

Hz MN/m2 kg/m2

Die Außendämmung bildet dabei im Allgemeinen eine biegeweiche Vorsatzschale vor einer schweren biegesteifen Wand. In Abhängigkeit der Eigenfrequenz dieser Vorsatzschale kann sich durch die Dämmung daher sowohl eine bewertete Verbesserung als auch Verschlechterung des SchalldämmMaßes ergeben, ausgedrückt durch das Luftschallverbesserungsmaß ΔRw. Entscheidende physikalische Einflussgrößen sind dabei die flächenbezogene Masse des massiven Mauerwerks, die Dicke der Dämmung, ihr Elastizitätsmodul und die flächenbezogene Masse der Deckschicht. ÖNORM B 8115-4 [180], bietet zur Berechnung des bewerteten Luftschallverbesserungsmaßes ΔRw (Tabelle 3-07) durch eine Vorsatzkonstruktion einen einfachen Formelapparat an, der aber für Massivwände mit Zusatzdämmung negative Werte von ΔRw in der Größenordnung von bis zu

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10 dB und damit deutlich zu pessimistische, Kennzahlen des bewerteten Schalldämm-Maßes ergibt. Das Luftschallverbesserungsmaß ΔRw aufgrund von Zusatzdämmungen muss daher unbedingt von akkreditierten Prüfanstalten bestimmt und von den Komponentenherstellern angegeben werden. Erfahrungsgemäß ergeben sich bei Vollwärmeschutz Werte des Luftschallverbesserungsmaßes ΔRw in den Größenordnungen von -1 bis etwa +6dB.

3|3|4|3

Außenwände aus zweischaligem Ziegelmauerwerk

3|3|4|3

Hinsichtlich der Anforderungen gelten, unverändert zum einschaligen und zusatzgedämmten Ziegelmauerwerk, die Anforderungen an das einzuhaltende bewertete Bau-Schalldämm-Maß R’w unter Berücksichtigung vom Ctr– Spektrum-Anpassungswert. Schalltechnisch bildet zweischaliges Ziegelmauerwerk ein System aus zwei biegesteifen Schalen aus, für das sich, gegenüber dem Schalldämmmaß, das sich aus der gemeinsamen flächenbezogenen Masse der beiden biegesteifen Schalen ergibt, ein Luftschallverbesserungsmaß ΔRw von 5 oder 12 dB (Letzteres bei vollständiger Trennung) bzw. eines nach der Formel (3-28) aus ÖNORM B 81154 [180] ergibt. Anders als bei einschaligen Ziegelwänden kann dieses, ebenfalls masseabhängige Gesetz, auch bei Ziegeln mit hohem Lochungsanteil angewandt werden. Das Schalldämm-Maß des Mauerwerks selbst, vor Addition des Luftschallverbesserungsmaßes, ist wie für einschaliges Mauerwerk unter Berücksichtigung der flächenbezogenen Gesamtmasse beider Schalen zu berechnen. Tabelle 3-07: Bewehrtes Luftschallverbesserungsmaß ΔRw durch eine Vorsatzkonstruktion in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz f0 ΔRw in dB Resonanzfrequenz f0 der Vorsatzschale in Hz ≤80 35 — Rw/2 100 32 — Rw/2 125 30 — Rw/2 160 28 — Rw/2 200 -1 250 -1 bis -3 315 -3 bis -5 400 -5 bis -7 500 -6 bis -9 630 bis 1600 -6 bis -10 >1600 -3 bis -5 Anmerkung 1: Der ΔRw Mindestwert beträgt 0 dB für f0 ≤160, in Hz. Anmerkung 2: Für die Zwischenresonanzfrequenzen können die Werte durch lineare Interpolation aus dem Frequenz-Logarithmus abgeleitet werden. Anmerkung 3: ΔRw bezeichnet das bewertete Schalldämm-Maß der Rohwand oder der Rohdecke, in dB.

 1 1   f0  160  s´   m1´ m2´  f0 s´ m1´, m2´

Resonanzfrequenz, auch Eigenfrequenz, Eigenschwingungszahl genannt. Frequenz, bei der die beiden Schalen unter Zusammendrücken der Zwischenschicht (Luftpolster oder Dämmstoff) am stärksten (mit größter Amplitude) schwingen dynamische Steifigkeit der Zwischenschicht flächenbezogene Massen der Schalen

(3-28)

Hz MN/m2 kg/m2

Schall | 89

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3|3|4|4

Trennwände aus Ziegelmauerwerk

3|3|4|4

Für Trennwände leiten sich die schalltechnischen Anforderungen an deren Schalldämmmaß Rw aus den Anforderungen an die einzuhaltende StandardSchallpegeldifferenz DnT,w, bedingt durch die Schallübertragung durch den Trennbauteil und die Schall-Längsleitung z. B. der flankierenden Bauteile laut OIB RL 5 [118], ab. Zur Berechnung von DnT,w aus den Schalldämm-Maßen Rw der beteiligten Bauteile und den Stoßstellendämm-Maßen der beteiligten Bauteilanschlüsse stellt ÖNORM B 8115-4 [180] auf Basis von ÖNORM EN 12351-1 [218] ein vereinfachtes Rechenmodell zur Verfügung. Über diese vereinfachte Berechnung hinaus erweist es sich in der Praxis als tauglicher Richtwert, das Schalldämm-Maß der Trennbauteile im Mittel um 1 bis 2 dB über der erforderlichen Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w anzusetzen.

3|3|4|5

Vorsatzschalen vor Ziegelmauerwerk

3|3|4|5

Vorsatzschalen vor Ziegelmauerwerk sind eine effektive Methode zur Erhöhung des Schalldämm-Maßes. Bei ihrer Ausführung ist darauf zu achten, dass die Vorsatzschale schalltechnisch tatsächlich von der Massivwand entkoppelt ist. Abhängig von dem Schalldämm-Maß der ursprünglichen Wand werden etwa mit einer einfach beplankten Vorsatzschale aus 1,5 cm Gipskartonplatte vor >5 cm Luft mit schallabsorbierender Einlage Luftschallverbesserungsmaße ΔRw von 11 dB und darüber erreicht. Zur Berechnung von ΔRw steht, anaolg der Berechnungen zum zweischaligen Mauerwerk, der Formelapparat laut ÖNORM B 8115-4 [180] zur Verfügung.

f0 

60

f0 d m´

3|3|4|6

(3-29)

m´d Resonanzfrequenz der biegeweichen Schale vor schwerer biegesteifer Wand Schalenabstand der biegeweichen Schale flächenbezogene Masse der biegeweichen Schale

Hz m kg/m2

Ziegeldecken Für Ziegeldecken bestehen gemäß OIB RL 5 [118] erstens Anforderungen hinsichtlich des Schallschutzes zwischen Räumen in Gebäuden und damit Mindestanforderungen an die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w und bestehen zweitens Anforderungen an die Trittschallübertragung zum Raum und damit Mindestanforderungen an den bewerteten Standard-Trittschallpegel L’nT,w. Luftschallschutz von Ziegeldecken Für die Berechnung der bewerteten Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w ist das im Kapitel 3|3|4|4 erläuterte Verfahren nach ÖNORM B 8115-4 [180] anzuwenden, mit dem die Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w aus den Schalldämm-Maßen Rw der beteiligten Bauteile und den StoßstellendämmMaßen der beteiligten Bauteilanschlüsse errechnet wird. Ziegeldecken wirken hinsichtlich ihres Luftschallschutzes als akustisch einschalige Bauteile. Das als Eingangsgröße erforderliche Schalldämmmaß

90 | Bauphysik

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3|3|4|6

Rw wird demnach mit dem Massegesetz Formel (3-26) nach ÖNORM B 81154 [180] berechnet. Angesichts der flächenbezogenen Masse typischer Ziegel-Rohdecken von ca. 250 kg/m² ergibt sich ein Schalldämm-Maß Rw von 52 dB. Bei Ausführung eines schwimmenden Estrichs erhöht sich dieses, bei einer Trittschalldämmplatte aus Mineralwolle und 6 cm Estrich, berechnet nach Formel (3-27) und Tabelle 3-07 nach ÖNORM B 8110-4 [180], um weitere 9 dB. Die biegeweiche Schale mit Masse m´ vor schwerer biegesteifer Wand mit einer Dämmschicht der dynamischen Steifigkeit s´, die mit beiden Schalen vollflächig verbunden ist, gilt auch für den schwimmenden Estrich auf Massivdecke. Trittschallschutz von Ziegeldecken Ziegeldecken weisen einen strukturell hohen Trittschallschutz auf. Maßzahl ist der bewertete Standard-Trittschallpegel L’nT,w. nach ÖNORM B 8115-4 [180]. Dabei wird zunächst der äquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel Ln,eq,w der Rohdecke berechnet. Ziegeldecken verhalten sich hinsichtlich des Trittschallschutzes als Massivdecke, der bewertete Norm-Trittschallpegel Ln,eq,w wird daher mit dem Massegesetz Formel (3-30) laut ÖNORM B 81154 [180] berechnet.

L n,eq,w  164  35  lg m´ Ln,eq,w m´

(3-30)

äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel Masse der Rohdecke

dB kg/m2

Aus dem äquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegel Ln,eq,w der Rohdecke ergibt sich der bewertete Standard-Trittschallpegel L’nT,w nach Formel (3-31) laut ÖNORM B 8115- 4 [180].

L´nT, w  L n, eq, w  L w  K  10  lg V  14,9 L´nT, w  L n, w  K  10  lg V  14,9 L n, w  L n, eq, w  L w Ln,eq,w Lw V K

(3-31)

äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel bewertete Trittschallminderung durch Deckenauflage Rauminhalt des Empfangsraumes Korrektur für Trittschallübertragung über massiven flankierenden Bauteilen

dB dB m3 dB

Tabelle 3-08: Bewertete Trittschallminderung ΔLw von schwimmend verlegten Estrichen mit dem Bindemittel Zement oder Calciumsulfat – ÖNORM B 8115-4 [180] dynamische Steifigkeit s’ [ MN/m³ ] 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50

flächenbezogene Masse m’ der Estrichplatte [ kg/m² ] 60

80

100

120

140

160

34,0 32,9 32,0 31,1 30,4 29,8 27,3 25,6 23,1 21,4 20,0

35,8 34,6 33,6 32,7 31,9 31,2 28,5 26,5 23,8 21,9 20,3

37,3 35,9 34,8 33,8 32,9 32,2 29,2 27,0 24,1 21,9 20,3

38,5 37,0 35,8 34,7 33,7 32,9 29,6 27,3 24,1 21,7 20,0

39,4 37,9 36,5 35,4 34,3 33,4 29,9 27,4 23,9 21,4 19,4

40,3 38,6 37,2 35,9 34,8 33,8 30,0 27,4 23,6 20,9 18,8

Schall | 91

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Die bewertete Trittschallminderung ΔLw durch einen schwimmend verlegten Estrich und die Korrektur für die Trittschallübertragung über die massiven flankierenden Bauteile K ergibt sich aus ÖNORM B 8115-4 [180] in Verbindung mit ÖNORM EN 12354-2 [219]. Tabelle 3-09: Korrektur K für die Trittschallübertragung in den flankierten Bauteilen gemäß ÖNORM EN 12354-2 [219] Flächenbezogene Masse des trennenden Bauteils (Decke) in kg/m2 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900

Mittlere flächenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile, die nicht mit Vorsatzkonstruktionen belegt sind, in kg/m2 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 2 1 1 0 0 0 0 0 0 2 1 1 1 0 0 0 0 0 3 2 1 1 1 0 0 0 0 3 2 1 1 1 1 0 0 0 4 2 2 1 1 1 1 0 0 4 3 2 2 1 1 1 1 1 4 3 2 2 1 1 1 1 1 5 4 3 2 2 1 1 1 1 5 4 3 3 2 2 2 1 1 6 4 4 3 2 2 2 1 1 6 5 4 3 3 2 2 2 2

Weitere Verbesserungen durch weichfedernde Gehbeläge können laut ÖNORM B 8115-4 [180] berücksichtigt werden. Nachdem ihre Wirkung aber gering ist und nachdem ihre Existenz Teil der Einreichung und nicht Teil der Baukonstruktion ist, wird von ihrer schalltechnischen Berücksichtigung abgeraten.

3|3|5

Schalltechnische Prüfverfahren und Nachweise

3|3|5

Als drei baupraktisch wesentliche schalltechnische Prüfverfahren werden nachfolgend die Messungen des bewerteten Schalldämm-Maßes Rw, der bewerteten Standard-Schallpegeldifferenz DnT,w und des bewerteten StandardTrittschallpegels L´nT,w erläutert.

3|3|5|1

Bewertetes Schalldämm-Maß

3|3|5|1

Die Einzahlangabe des bewerteten Schalldämm-Maßes Rw wird nach dem Verfahren laut ÖNORM EN ISO 717-1 aus den frequenzabhängigen Werten des Schalldämm-Maßes R abgeleitet. Dessen messtechnische Ermittlung erfolgt unter größtmöglicher Ausschaltung der Schallnebenwege ausschließlich in einem Prüfstand nach ÖNORM EN ISO 10140-1, ÖNORM EN ISO 10140-2, ÖNORM EN ISO 10140-4 und ÖNORM EN ISO 10140-5 in Terzbändern von 100 Hz bis 3150 Hz oder im erweiterten Frequenzbereich von 50 Hz bis 5000 Hz.

3|3|5|2

Bewertete Standard-Schallpegeldifferenz Analog zum Schalldämm-Maß wird auch die bewertete StandardSchallpegeldifferenz DnT,w nach dem Verfahren laut ÖNORM EN ISO 717-1 aus den frequenzabhängigen Werten der Standard-Schallpegeldifferenz D sowie aus der Nachhallzeit des Empfangsraums T abgeleitet. Sie wird aber im Unterschied zum Schalldämm-Maß definitionsgemäß im Bauzustand, also vor Ort, mit Hilfe eines frequenzgeregelten Geräuschgenerators und zweier Mikrofone gemessen.

92 | Bauphysik

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3|3|5|2

3|3|5|3

3|3|5|3

Bewerteter Standard-Trittschallpegel Der bewertete Standard-Trittschallpegel L´nT,w wird ebenfalls im Bauzustand gemessen. Analog zur Messung der bewerteten Standard-Schallpegeldifferenz wird der Schall im Empfangsraum in Terzbändern gemessen und wird daraus nach dem Normverfahren der Verschiebung einer Bezugskurve zur Einzahlangabe des bewerteten Standard-Trittschallpegels ermittelt.

3|4

3|4

Brandschutz Jedes Gebäude ist dem Gefahrenfall „Brand“ ausgesetzt. Der Verlauf von Bränden ist durch eine Vielzahl von Einflussgrößen vorgegeben, die hemmend oder begünstigend auf den Brandverlauf wirken bzw. die daraus resultierenden Schäden beeinflussen. Massivbauten aus Ziegelmauerwerk bieten ein hohes Maß an passiver Sicherheit im Brandfall. Das Brandgeschehen in einer Wohnung oder in einem Gebäude entwickelt sich umso kritischer, je größer der Anteil an brennbarem Inventar sowie an brennbaren und ungeschützten Bauteilen im und am Gebäude ist. Die folgende Abbildung stellt die grundsätzliche Gliederung der Gesamtbrandlast in einem Gebäude dar. Abbildung 3-12: Zusammensetzung der Brandlastanteile in einem Gebäude

GESAMTBRANDLAST MOBILE BRANDLAST

nutzungsspezifische Ausstattung, Mobiliar etc.

KONSTRUKTIVE BRANDLAST bauweisenspezifische Brandlast

konstruktionsneutrale Brandlast

Trag- und Ausbaukonstruktionen

Fenster, Türen, Installationen, Gebäudetechnik etc.

Bei Betrachtung der gesamten Brandlasten in einem mehrgeschossigen Wohnbau mit einer durchschnittlichen Wohnnutzfläche von ca. 800 m2 liegt die gesamte mobile Brandlast bei rund 214 MWh und im Vergleich dazu die gesamte konstruktive Brandlast je nach Bauweise bei Holzbauten bei 190 bis 630 MWh und bei Ziegelbauten nur bei rund 20 MWh. Bezogen auf die Gesamtbrandlast ergeben sich damit bei einem reinen Holzwohnbau die zweibis vierfachen Mengen an brennbaren Stoffen wie in einem Massivwohnbau. Ein- und zweischalige Wände in Massivbauweise können in der Realität, d. h. unter Berücksichtigung der Brandwirkungen infolge der im Wohnbau tatsächlich vorhandenen Brandlasten, sehr lange dem Feuer Widerstand leisten.

3|4|1

Brandtechnische Eigenschaften der Baustoffe

3|4|1

Hinsichtlich der Brennbarkeit von Baustoffen fand in Österreich primär die ÖNORM B 3800-1 [163] Anwendung. Es wurde dabei zwischen dem Brandverhalten, der Brennbarkeit und den Brandnebenerscheinungen wie Qualmbildung und Tropfenbildung unterschieden und darüber hinaus je Brennbarkeitsklasse eine gesonderte Prüfmethode angewandt. Die europäische Regelung der Brennbarkeitsklassen der ÖNORM EN 13501-1 [233] umfasst sieben Klassen – A1, A2, B, C, D, E und F für Wand- und Deckenbekleidungen sowie zahlreiche neue Prüfbestimmungen. Ebenso wurde

Brandschutz | 93

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für die Brandnebenerscheinungen in der europäischen Normung eine Nachfolge gefunden. Tabelle 3-10: Brennbarkeitsklassen nach ÖNORM EN 13501-1 [233] A1 A2 B C D E F

kein Beitrag zum Brand (nicht brennbar) kein Beitrag zum Brand sehr begrenzter Beitrag zum Brand begrenzter Beitrag zum Brand hinnehmbarer Beitrag zum Brand hinnehmbares Brandverhalten keine Leistung feststellbar

Tabelle 3-11: Brandnebenerscheinungen nach ÖNORM EN 13501-1 [233] Rauchentwicklung s1 Rauchentwicklungsrate gering s2 Rauchentwicklungsrate normal s3 Rauchentwicklungsrate hoch

(SMOGRA ≤30 m2/s2) (SMOGRA ≤180 m2/s2) (SMOGRA >180 m2/s2)

brennendes Abtropfen/Abfallen d0 kein brennendes Abtropfen/Abfallen d1 kein fortdauerndes brennendes Abtropfen/Abfallen d2 brennendes Abtropfen/Abfallen

Tabelle 3-12: Kombinationen der Brandnebenerscheinungen – ÖNORM EN 13501-1 [233]

× —

— s1 A1 × — A2 — × B — × C — × D — × E × — F × — mögliche Kombination Kombination nicht vorgesehen

s2 — × × × × — —

s3 — × × × × — —

d0 — × × × × — —

d1 — × × × × — —

d2 — × × × × × —

Die Klassifikation des Brandverhaltens von Bauprodukten wird auch im Anhang der Entscheidung 2000/147/EG (ursprünglich 94/611/EG, geändert durch 2003/632/EG und 2006/751/EG) geregelt. Trägt ein Bauprodukt in seiner Endanwendung zur Entstehung und Ausbreitung von Feuer und Rauch im Brandentstehungsraum oder im Brandentstehungsbereich bei, so ist das Produkt, ausgehend von seinem Brandverhalten unter Berücksichtigung des Klassifizierungssystems einzustufen. Die Produkte sind dabei im Hinblick auf ihre Endanwendung zu betrachten. Bereits 1996 hat die Europäische Kommission mit der Entscheidung 96/603/EG erstmalig die Möglichkeit der Klassifizierung des Brandverhaltens ohne Prüfung geschaffen und für europäisch harmonisierte Bauprodukte ein Verzeichnis dafür erstellt. Diese Entscheidung wurde vier Jahre später, bedingt durch die Aufteilung der Brandverhaltensklasse A in A1 und A2, durch die Entscheidung 2000/605/EG geändert. - Die aufgeführten Materialien und aus diesen hergestellten Produkte werden aufgrund ihres niedrigen Brennbarkeitsgrades und unter den nachfolgenden Voraussetzungen in die Klasse A1 („kein Beitrag zum Brand“) eingestuft. Für Zwecke dieser Einstufung ist eine Prüfung des Brandverhaltens dieser Materialien oder Produkte nicht erforderlich (CWFT: „Classification without further testing“).

94 | Bauphysik

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- Die Produkte sind ausschließlich aus einem oder mehreren der folgenden Materialien herzustellen, wenn sie ohne Prüfung in die Klasse A1 eingestuft werden sollen. Produkte, die durch Verleimung eines oder mehrerer der nachstehenden Materialien hergestellt werden, sind ohne Prüfung den Klassen A1 zuzuordnen, sofern der Leim gewichts- oder volumenmäßig (hier findet der Wert Anwendung, der der größeren Masse entspricht) 0,1 % nicht übersteigt. - Produkte in Form von Tafeln (z. B. Dämmstoffe) mit einer oder mehreren organischen Schichten oder Produkte, die nicht homogen verteiltes organisches Material enthalten (Leim ausgenommen), sind von dieser Liste ausgeschlossen. - Keines der nachstehend aufgeführten Produkte darf gewichts- oder volumenmäßig (hier findet der Wert Anwendung, der der größeren Masse entspricht) mehr als 1 % des homogen verteilten organischen Materials enthalten. Tabelle 3-13: Produkte, die ohne Prüfung der Brennbarkeitsklasse A1 zugeordnet werden können (Auszug) Material Blähton

Bemerkungen

Geblähter Perlit Geblähter Vermiculit Mineralwolle Schaumglas Beton

Einschließlich Fertigbeton, Betonfertigteile und Spannbetonprodukte

Betonzuschlag (Schwer- und Leichtbeton mit mineralischen Zuschlagstoffen, ausgenommen integrierte Wärmedämmung) Zement

Kann Zusatzmittel und Zusatzstoffe (z. B. Flugasche), Pigmente und andere Materialien enthalten Umfasst Fertigteile

Kalk Mineralische Zuschlagstoffe Gips und Putz auf Gipsbasis

Mörtel mit anorganischen Bindemitteln Ton-Einheiten

Kalziumsilikat-Einheiten Naturstein- und Schieferprodukte Gips-Einheit Glas und glaskeramische Erzeugnisse

Keramische Erzeugnisse

3|4|2

Kann Zusatzstoffe enthalten (Verzögerungsmittel, Füllstoffe, Fasern, Pigmente, Löschkalk, Luft und Wasser zurückhaltende Stoffe und Plastikatoren), Schwerbetonzuschlagstoffe (z. B. Natursand oder gemahlener Schlackensand) oder Leichtbetonzuschlagstoffe (z. B. Perlit oder Vermiculit) Vorwurf-/Putzmörtel, Estrichmörtel und Mauermörtel mit einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, z. B. Zement, Kalk, Mauermörtelzement und Gips Einheiten aus Ton oder anderen tonigen Materialien, mit oder ohne Sand, Brennstoff oder anderen Zusätzen. Umfasst Ziegelsteine, Platten, Pflaster- und Schamotte-Einheiten (z. B. Schornsteinauskleidungen) Einheiten aus einem Gemisch aus Kalk und natürlichen, kieselhaltigen Materialien (Sand, Kies oder Felsgestein oder entsprechende Gemische). Kann Farbkörper enthalten Bearbeitetes oder unbearbeitetes Element aus Naturstein (Ergussgestein, Sedimentgestein oder metamorphes Gestein) oder Schiefer Umfasst Blöcke und andere Einheiten aus Kalziumsilikat und Wasser, gegebenenfalls mit Fasern, Füllstoffen, Zuschlagstoffen und anderen Zusätzen und farbpigmentiert Einschließlich gehärtetes, chemisch vorgespanntes, Verbund- und mit Drahteinlagen verstärktes Glas, glaskeramische Erzeugnisse aus einer kristallinen und einer RestGlasphase Einschließlich trockengepresste und extrudierte Produkte, glasiert oder unglasiert

Brandwiderstand der Bauteile

3|4|1

Anders als bei den Brennbarkeitsklassen werden im Rahmen der Klassifikation der Brandwiderstandsklasse nicht Baustoffe, sondern Bauteile untersucht, die je nach Dauer des Brandwiderstandes und unter Einhaltung der Leistungseigenschaften (Tabelle 3-14) nach ÖNORM EN 13501-2 klassifiziert werden können.

Brandschutz | 95

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Tabelle 3-14: Leistungseigenschaften (Auswahl) – ÖNORM EN 13501-2 [234] R E I W M C S tt

Tragfähigkeit Raumabschluss Wärmedämmung Strahlung Widerstand gegen mechanische Beanspruchung selbstschließende Eigenschaft Rauchdichtheit Klassifizierungsperioden in Minuten

Die Klassifizierung der Bauteile ist damit wie folgt darzustellen: R

E

I

W

tt

-

M

C

S

Für tragende Bauteile muss zusätzlich die aufgebrachte Last und/oder das Belastungsniveau im Klassifizierungsbericht angegeben werden. Den angeführten Leistungskriterien können noch zahlreiche Indizes zugeordnet werden, die auf Spezialitäten für einzelne Bauteile bzw. unterschiedliche Prüfmethoden hinweisen. Für die Klassifizierungsperioden wurden entsprechend den Ausführungen nachfolgende Zeiten festgelegt: Tabelle 3-15: Klassifizierungsperioden tt – ÖNORM EN 13501-2 [234] 15 min

30 min

60 min

120 min

240 min

20 min

45 min

90 min

180 min

360 min

Tragende Wände ohne raumabschließende Funktion können allen Klassifizierungsperioden zugeordnet werden, bei tragenden Wänden mit raumabschließender Funktion gibt es dazu einige Varianten, da raumabschließende Wände unter Umständen auch die Anforderungen hinsichtlich Temperaturerhöhung an der feuerabgewandten Seite (I) erfüllen können oder zur Strahlungsbegrenzung (W) vorgesehen sind oder ausreichenden Widerstand gegen mechanische Einwirkung (M) aufweisen müssen. Tabelle 3-16: Klassifizierungskombinationen für Wände

× —

tt

15

20

30

45

60

90

120

180

240

EI

×

×

×

×

×

×

×

×

×

R

×

×

×

×

×

×

×

×

×

RE

—

×

×

—

×

×

×

×

×

REI

×

×

×

×

×

×

×

×

×

REI-M

—

—

×

—

×

×

×

×

×

REW

—

×

×

—

×

×

×

×

×

mögliche Kombination Kombination nicht vorgesehen

Für Bauteile aus Ziegel (tragende und nichttragende Wände, Decken) sind die Ergebnisse der Klassifizierungsberichte in Kapitel 6|10 zusammengefasst.

96 | Bauphysik

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4

Gebäudephysik

4

Mit der Zusammensetzung der einzelnen Bauteile zu einem Ganzen, dem Gebäude, entstehen neue physikalische Zusammenhänge und sind weitere Bedingungen zu gestalten, etwa jene des generellen thermischen Komforts, der Energieeffizienz, des Schutzes vor sommerlicher Überwärmung, der Ausführung einer wärmebrückenarmen und luftdichten Gebäudehülle oder des Schallschutzes.

4|1

Thermischer Komfort

4|1

Als thermischer Komfort wird ein Zusammenspiel aus Umgebungsbedingungen, Kleidung und auch psychosozialen Randbedingungen verstanden, die zur Zufriedenheit mit dem persönlichen Wärmehaushalt führen. Thermischer Komfort ist demnach eine zutiefst subjektive Qualität, die aber doch auf physikalischen und biologischen Gesetzmäßigkeiten beruht, die es erlauben, allgemeine Gestaltungsregeln für Gebäude abzuleiten. Die biologisch-physiologische Grundlage thermischen Komforts ist der Wärmehaushalt des Menschen. Zentrale Organe des menschlichen Körpers, insbesondere das Gehirn, sind nur in einem engen Temperaturbereich rund um 37 °C funktionsfähig. Mittels eines hoch entwickelten Temperaturregelsystems hält der Körper diese Temperaturen über einen weiten Bereich von Außenbedingungen aufrecht. Außerdem wird vom menschlichen Körper laufend Wärme produziert und muss kontinuierlich abgeführt werden. Die Größe dieser abzuführenden Wärmeleistung ist untrennbar mit dem Maß des physiologischen Stoffumsatzes und in weitem Umfang mit der körperlichen Tätigkeit verbunden. Wärme muss also in einem vorgegebenen Maß abgeführt werden. Die Gestaltung der Umweltbedingungen beeinflusst, ob diese Wärmeabfuhr subjektiv als komfortabel oder als unkomfortabel erlebt wird.

4|1|1

Mechanismen der menschlichen Wärmeabgabe

4|1|1

Der Wärmeaustausch zwischen dem menschlichen Körper und seiner Umgebung erfolgt über die Mechanismen der Wärmeleitung, der Konvektion, der Wärmestrahlung, der Wasserverdunstung auf der Haut und der Atmung (Erwärmung und Befeuchtung der Atemluft). Abbildung 4-01: Wärmeabgabe des Menschen über der Lufttemperatur

Thermischer Komfort | 97

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Zur anteiligen Verteilung dieser Komponenten gibt es die als Summenkurven zu interpretierenden Anhaltswerte (Abbildung 4-01), sie gelten für einen sitzenden, ansonsten ruhenden Menschen in normaler Zimmerbekleidung. Gut erkennbar ist die Wärmeleistung, die korrelierend mit der Tätigkeit vom Körper über weite Bereiche der Umgebungstemperatur aufrecht gehalten wird.

4|1|2

Definition thermischer Komfortmodelle Thermische Behaglichkeit ist in der europäischen Bauforschung und Bauwerksnormung beschrieben in der ÖNORM EN ISO 7730 [250]. Basierend auf den Forschungsarbeiten von insbesondere Prof. Ole Fanger wird dort ein theoretisch abgeleitetes und empirisch abgesichertes Modell des allgemeinen thermischen Komforts sowie lokaler Komfortparameter aufgestellt. Dieses Modell beruht auf der Idee, dass thermischer Komfort jedenfalls eine ausgeglichene Wärmebilanz des Körpers voraussetzt, dass gleichzeitig die Hauttemperatur und die Schweißbedeckung der Haut in bestimmten, als komfortabel empfundenen, Grenzen zu halten sind und dass schließlich keine Einflüsse lokaler Unbehaglichkeit vorliegen dürfen. Als Maßzahlen des allgemeinen Komforts wird der PMV (Predicted Mean Vote) eingeführt, eine dimensionslose Zahl zwischen -3 (kalt) über 0 (neutral) bis +3 (heiß). Aus diesem abgeleitet wird die Maßzahl des PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied). Zielwerte thermischen Komforts werden nach diesem Modell häufig mit PMV ≤±0,5 und PPD ≤10 % angestrebt. Abbildung 4-02: Komfortbeschreibung mit PMV und PPD

Das Komfortmodell nach ÖNORM EN ISO 7730 [250] ist grundsätzlich statisch und ist daher für gleichförmige Bedingungen, wie sie oft am Arbeitsplatz herrschen, gut geeignet, ist aber für wechselnde Tätigkeiten oder Umgebungsbedingungen, wie sie in Wohnumgebungen charakteristisch sind, nur bedingt aussagekräftig. Insbesondere haben sich die Temperaturgrenzen, die laut dem PMV-Modell als die Grenzen der thermischen Behaglichkeit gelten, in warmen Umgebungen häufig als zu eng herausgestellt. In Erweiterung dieses Komfortmodells nach Fanger wurde daher das „Adaptive Comfort Model“ entwickelt, das auch die Faktoren der persönlichen Einflussnahme auf die Umgebungsbedingungen und das langfristige Niveau der Außentemperatur in die Ableitung von, somit deutlich erweiterten, Komfortgrenzen mit einbezieht. Dieses Komfortmodell ist normativ beschrieben in der ÖNORM EN 15251 [240] und ist im Begriff, auch in die nächste Ausgabe der ÖNORM ISO 7730 aufgenommen zu werden.

98 | Gebäudephysik

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4|1|2

4|1|3

Einflussgrößen des thermischen Komforts

4|1|3

Als primäre Einflussgrößen auf den thermischen Komfort gelten im Bereich der Gebäudephysik die Lufttemperatur, die Temperatur der Umschließungsflächen (Strahlungstemperatur), die Luftbewegung, die relative Luftfeuchte, der Tätigkeitsgrad und die Kleidung. Zwischen diesen bestehen enge Wechselwirkungen. Etwa wird Temperatur über weite Grenzen als der Mittelwert von Luft- und Strahlungstemperatur wahrgenommen, was mit der abgeleiteten Größe der operativen Temperatur beschrieben wird. Neben diesen primären Faktoren bestehen weitere Einflussgrößen auf das Komfortempfinden, wie etwa Konstitution, körperliche Verfassung, Alter, Geschlecht, ethnische Einflüsse, Nahrungsaufnahme, die naturgemäß von normativen Festlegungen nicht berücksichtigt werden.

4|1|4

Anforderungen an den thermischen Komfort

4|1|4

Anforderungen an den thermischen Komfort sind in der bereits erwähnten ÖNORM ISO 7730 [250] wie folgt festgelegt und sind in weiten Teilen so in die österreichische Allgemeine Arbeitnehmerschutzverordnung übernommen. - Bereich der operativen Raumtemperatur (empfundene Temperatur) im Winter (22 ±2 °C), im Sommer (24,5 ±1,5 °C) - Obergrenze der Luftgeschwindigkeit im Bereich zwischen ~0,12 m/s und ~0,30 m/s in Abhängigkeit von Lufttemperatur und Turbulenzgrad - Obergrenze des vertikalen Lufttemperaturgradients zwischen Knöchelhöhe und Kopfhöhe kleiner als 3 K - Oberflächentemperatur des Fußbodens zwischen 19 °C und 26 °C; Auslegung von Fußbodenheizungen bis 29 °C Fußbodentemperatur - Abweichung der Strahlungstemperatur von kalten, senkrechten Flächen (z. B. Fenstern) von der sonstigen Strahlungstemperatur kleiner 10 K - Abweichung der Strahlungstemperatur von warmen Decken von der sonstigen Strahlungstemperatur kleiner 5 K - Relative Feuchte im Bereich 30 bis 70 % Für nicht klimatisierte Gebäude, in denen die Nutzer außerdem individuelle Möglichkeiten der Reaktion haben, wie Zugriff auf öffenbare Fenster, Zugriff auf den Sonnenschutz und Ähnliches, sind in ÖNORM EN 15251 [240] die Komfortbereiche der operativen Raumtemperatur in Wechselwirkung zu einem gleitenden Mittelwert der Außentemperatur beschrieben. Der gleitende Mittelwert der Außentemperatur entspricht dabei vereinfacht dem Mittelwert der Außentemperatur der jeweils letzten sieben Tage. Im Detail zu berechnen laut ÖNORM EN 15251 [240]. Es ergeben sich für die mittlere Kategorie II (normales Maß an Erwartungen, empfohlen für neue und renovierte Gebäude) die folgenden oberen und unteren Grenzwerte der operativen Raumtemperatur:

Thermischer Komfort | 99

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i ,max  0,33  rm  18,8  3 i ,min  0,33  rm  18,8  3 i max i min rm

der obere Grenzwert der operativen Innentemperatur der untere Grenzwert der operativen Innentemperatur der gleitende Mittelwert der Außentemperatur

(4-01) °C °C °C

Diese Grenzen gelten für obere Grenzwerte 10 8 000 1) Immissionsflächenbezogene Luftvolumenströme von weniger als 50 m3/(hm2) führen zu einem hohen Überwärmungsrisiko und sind daher grundsätzlich zu vermeiden. 2) Im Bedarfsfall zu interpolieren

4|3

Wärmebrücken

4|3

Unter „Wärmebrücken“ werden Stellen einer Gebäudehülle verstanden, an denen örtlich begrenzte Störungen in flächigen Bauteilen, welche Bereiche unterschiedlicher Temperaturen trennen, auftreten. Diese Störungen bewirken eine lokale Veränderung der Wärmestromdichte und eine Ablenkung der ansonsten normal auf die Fläche verlaufenden Wärmestromrichtung. Prinzipiell können vier Grundtypen von Wärmebrücken unterschieden werden, die Störungen in das Wärme- und Temperaturverhalten flächiger Bauteile bringen. Es können auch Kombinationen zwischen den Gruppen auftreten. - Geometrisch bedingte Wärmebrücken, etwa eine Attika, eine Außenecke oder ein Fensteranschluss. - Materialbedingte Wärmebrücken, etwa eine Betonstütze in einer Ziegelwand oder ein Stahlträger in einer gedämmten Dachkonstruktion. - Massestrombedingte Wärmebrücken, etwa Luftströmungen durch Gebäude-Undichtigkeiten. - Umgebungsbedingte Wärmebrücken, etwa lokale Wärmequellen an der Wandinnenseite. Nach ihrer geometrischen Ausdehnung werden lineare und punktförmige Wärmebrücken unterschieden. Bauphysikalisch und baupraktisch sind Wärmebrücken in zweierlei Hinsicht relevant: 

Erstens kann die die Summe aller Wärmebrücken den Transmissionsleitwert und somit den Heizwärmebedarf eines Gebäudes nennenswert erhöhen. Ohne sorgfältig wärmebrückenoptimierte Detailausbildung kann die wärmebrückenbedingte Erhöhung des Transmissionsleitwerts Größenordnungen >10 % jenes Transmissionsleitwerts ergeben, der sich allein aus den U-Werten ergeben hätte.



Zweitens können Wärmebrücken lokal die Temperaturen an oder in Bauteilen empfindlich verändern und bilden somit ein Gefahrenpotenzial für schädliche Kondensation in oder an diesen Bauteilen. Entsprechend diesen beiden Gefahrenpotenzialen haben vollständige Untersuchungen von Wärmebrücken auch stets aus diesen beiden Aspekten zu bestehen: erstens aus der Berechnung des lokalen Wärmestroms, zweitens aus dem Nachweis der Vermeidung des Auftretens schädlichen Kondensats. Eine detaillierte, über den hier vorliegenden Rahmen hinausgehende, Erläuterung des Themas der Wärmebrücken findet sich in Baukonstruktion Band 1: Bauphysik [21].

Wärmebrücken | 105

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Eine Untersuchung der Wärmebrücken laut ÖNORM B 8110-2 [172] ist im Kapitel 4|6|3 für ein exemplarisches Referenzgebäude dokumentiert.

4|3|1

Berechnung des Wärmestroms durch Wärmebrücken Direkte Berechnung des mehrdimensionalen Wärmestroms Die direkte Berechnung von Wärmeströmen durch wärmebrückenbehaftete Bauteile erfolgt mit iterativen numerischen Verfahren, in denen Bauteilabschnitte nach dem Prinzip der finiten Elemente in physikalische Modelle zerlegt und die Wärmeströme zwischen den so entstehenden Rasterflächen berechnet werden. Eine vollständig realitätsnahe Berechnung erfordert die Berücksichtigung von Wärmeströmen in allen drei räumlichen Dimensionen (3D). Für viele Anwendungsfälle im Zusammenhang mit linear erstreckten Wärmebrücken kann man sich aber mit ausreichender Genauigkeit mit Betrachtung von Wärmeströmen in zwei räumlichen Dimensionen (2D) begnügen. Die zweidimensionale Rechnung ist meist hinlänglich genau zur Berechnung des zusätzlichen Wärmestroms durch Bauteile mit linearen Wärmebrücken. Sie ist aber selbst bei linearen Wärmebrücken häufig unzureichend zur Beurteilung der Gefahr schädlicher Oberflächenkondensation, die ja typischerweise an Anfangs- und Endpunkten linearer Wärmebrücken, also an Stellen mit ausgeprägt dreidimensionalem Wärmestrom auftritt. Indirekte Berechnung mittels Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizienten Zur schnellen Berücksichtigung ausschließlich des erhöhten Wärmestroms in wärmebrückenbehafteten Bauteilen hat sich die sogenannte „indirekte Methode“ mittels Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten etabliert. In dieser Methode wird aus der Differenz des tatsächlichen, mehrdimensionalen, Wärmestroms zu dem eindimensionalen Wärmestrom, der sich allein aus der Anwendung der U-Werte ergibt, ein Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizient ermittelt, der, multipliziert mit der Ausdehnung der Wärmebrücke und der anliegenden Temperaturdifferenz, den erhöhten Wärmefluss aufgrund der Wärmebrücke abbildet. Bei linienförmigen Wärmebrücken wird der Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizient als „“ [griech. Psi] bezeichnet und hat die Dimension [W/mK]. Bei punktförmigen Wärmebrücken wird der Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizient als „“ [griech. Chi] bezeichnet und hat die Dimension [W/K]. Der tatsächliche Leitwert eines wärmebrückenbehafteten Bauteils wird berechnet, indem zuerst der Leitwert des ungestörten Bauteils berechnet wird und dazu dann der zusätzliche Leitwert der Wärmebrücke, der sich aus dem Produkt des Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizienten mal seiner Ausdehnung ergibt, addiert wird. Die Berechnung der WärmebrückenZuschlagskoeffizienten ist normativ festgelegt in ÖNORM EN ISO 10211-1 [252]. Ihre Anwendung zur Berechnung der gesamten Wärmeverluste des Gebäudes ist normativ festgelegt in ÖNORM B 8110-6 [175]. Es ist unbedingt zu beachten, dass die Wärmebrückenberücksichtigung mittels Wärmebrücken-Zuschlagskoeffizienten ausschließlich Aussagen zur Größe des Wärmestroms, nicht aber zur minimalen Oberflächentemperatur im Bereich der Wärmebrücke liefert. Es können mit dieser vereinfachten Methode daher nur Fragen nach dem Transmissions-Wärmeverlust beantwortet werden, nicht aber nach der Gefahr schädlicher Kondensation in Bauteiloberflächen.

106 | Gebäudephysik

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4|3|1

Als baupraktische Erleichterung stellen die einschlägige Fachliteratur sowie die Baustoffindustriekataloge Auflistungen der WärmebrückenZuschlagskoeffizienten häufig auftretender Wärmebrücken zusammen mit Vorschlägen zur wärmebrückenoptimierten Ausführung der entsprechenden Baudetails zur Verfügung. Es ist weiters zu beachten, dass es eine unerlässliche Voraussetzung zur korrekten Anwendung der indirekten Methode ist, die bauphysikalische Modellbildung, mittels der „“ oder „“ ermittelt wurden, genau zu kennen und zu berücksichtigen. - Das betrifft immer die Frage, für welche geometrischen Abmessungen der Leitwert des ungestörten Bauteils berechnet wurde bzw. zu berechnen ist. - Das betrifft weiters bei zweidimensionalen Wärmebrücken immer die Frage, entlang welcher Linie die Ausdehnung der Wärmebrücke zu bestimmen ist. - Größte Aufmerksamkeit ist letztlich bei allen Wärmebrücken geboten, bei denen mehr als zwei angrenzende Raumtemperaturen an den betrachteten Bauteil angrenzen. Typisches Beispiel sind etwa Deckeneinbindungen zwischen kaltem Keller und beheiztem EG. Für solche Konstellationen ermittelte - oder -Werte gelten nur für eine der beteiligten Grenzflächen und auch immer nur für ein und dieselbe Kombination aus angrenzenden Raumtemperaturen.

4|3|2

Beurteilung des Kondensationsrisikos an Wärmebrücken

4|3|2

Zur Beurteilung der Gefahr kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren müssen die raumseitigen Oberflächentemperaturen im Bereich von Wärmebrücken ermittelt werden. Das kann mit eigener numerischer Berechnung oder mittels Bezugnahme auf ein identisches dokumentiertes Bauteil, das in einem der bereits erwähnten Wärmebrückenkataloge dokumentiert ist, erfolgen. Die indirekte Methode zur Berücksichtigung von Wärmebrücken mittels Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten ist für diese Fragestellung ungeeignet. Zur Beurteilung des Risikos von Tauwasser- oder Schimmelbildung wird der Temperaturfaktor fRsi [-] laut ÖNORM B 8110-2 [172] und ÖNORM EN ISO 13788 [257] verwendet.

fRsi  si i e

 si   e  i   e  raumseitige Oberflächentemperatur Raumlufttemperatur Außentemperatur

(4-05) °C °C °C

Die Normanforderung zur Vermeidung von Schimmelbildung lautet fRsi ≥0,71. Die Normanforderung zur Vermeidung von Tauwasserbildung lautet fRsi ≥0,69. Laut ÖNORM B 8110-2 [172] ist für Wohnungen und Räume vergleichbarer Widmung für die Raumlufttemperatur i der Wert von 20 °C zu verwenden. Für die Außentemperatur ist an thermisch speicherfähigen Bauteilen der niedrigste Monatsmittelwert und an nicht thermisch speicherfähigen Bauteilen der niedrigste Tagesmittelwert am jeweiligen Klimastandort einzusetzen.

Wärmebrücken | 107

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Laut ÖNORM B 8110-2 [172] sind für die Berechnung von Si zur Beurteilung des Kondensationsrisikos – abweichend von ÖNORM B 8110-1 [176] – folgende Werte für den Wärmeübergangswiderstand einzusetzen: innen:

RSi = 0,17 W/m²K

außen:

RSe = 0,05 W/m²K

RSi = 0,25 W/m²K im Bereich des Wandanschlusses von Fenstern RSe = 0 W/m²K für erdberührte Bauteile

4|4

4|4

Luftdichtheit Die Luft- und Winddichtheit der Gebäudehülle und einzelner Bauteile sowie Bauteilanschlüsse ist ein grundlegendes Qualitätsmerkmal mit vielfältigen Wechselwirkungen etwa auf die Bauschadensfreiheit, Energiehaushalt, thermische Behaglichkeit, Raumklima, Innenluftqualität und Lärmbelastung. Unter Luftdichtheit wird die Eigenschaft verstanden, unkontrolliertem Luftdurchtritt, hervorgerufen durch Druckdifferenzen an den Hüllbauteilen, einen ausreichend hohen Widerstand entgegenzusetzen. Winddichtheit hingegen bezeichnet den Widerstand speziell gegen das Einströmen von Außenluft in einen Hüllbauteil.

4|4|1

4|4|1

Anforderungen an die Luft- und Winddichtheit Eine luft- und winddichte Ausführung der Gebäudehülle ist für alle Neubauten verbindlich in OIB RL 6 [114] vorgeschrieben. Als Anforderung ist die Luftwechselrate n50 festgelegt, als jene Luftwechselrate, die sich bei 50 Pascal Druckdifferenz zwischen innen und außen, gemittelt über Unter- und Überdruck und bei geschlossenen Ab- und Zuluftöffnungen, einstellt. In den Qualitätsanforderungen an Passivhäuser ist darüber hinausgehend eine noch strengere Anforderung an die Luftdichtheit definiert. Tabelle 4-03: Anforderungen an die Luftwechselrate Gebäude ohne mechanisch betriebene Lüftungsanlage Gebäude mit mechanisch betriebener Lüftungsanlage Passivhäuser

Anforderung nach OIB RL 6 OIB RL 6 Passivhaus Institut

Zulässige n50 Luftwechselrate 3,0 1/h 1,5 1/h 0,6 1/h

Die n50 Luftwechselrate ist vergleichbar ist mit dem Staudruck auf eine Fassade bei direkter Anströmung mit einer Windgeschwindigkeit von etwa 9,5 m/s oder 33 km/h. Von der Maßzahl der n50 Luftwechselrate zu unterscheiden ist daher die Falschluftrate (Infiltrationsrate) unter statistisch relevanten Bedingungen, welche heranzuziehen ist für die Bewertung des mittleren erzwungenen Luftwechsels und des damit verbundenen Lüftungswärmeverlusts bei geschlossenen Fenstern oder sonstigen Lüftungsöffnungen. Zu ihrer Abschätzung kann die Näherungsformel laut ÖNORM B 8110-6 [175] herangezogen werden.

n X  0,11 bei

n 50  1,50

n X  0,07 bei n 50 von 0,6 bis 1,50 n X  0,04 bei n 50  0,60 nX

Falschluftrate (Infiltrationsrate)

108 | Gebäudephysik

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(4-06) h-1

4|4|2

Maßnahmen zur Sicherstellung der Luft- und Winddichtheit

4|4|2

Die Maßnahmen zur Sicherstellung der Luft- und Winddichtheit bestehen in der Herstellung sowohl einer Luftdichtheits- als auch einer Winddichtheitsebene. Letztere wird grundsätzlich immer am Übergang des Hüllbauteils an die Außenluft oder – bei hinterlüfteten Konstruktionen – an die Hinterlüftungsebene angeordnet. Die Lage der Luftdichtheitsebene ist aufgrund der meist damit auch verbundenen dampfbremsenden Eigenschaft von Außen- und Innenklima abhängig und befindet sich für österreichische Klimabedingungen in den allermeisten Nutzungsfällen an der Innenseite der Außenbauteile. Ausführungsregeln für die luft- und winddichte Herstellung von Ziegelmauerwerk sind im Kapitel 7|4|2 Luftdichtheit bei Ziegelmauerwerk erläutert.

4|4|3

Prüfverfahren zur Bestimmung der Luftdichtheit

4|4|3

Als Prüfverfahren zur Bestimmung der Luftdichtheit von Gebäuden oder Gebäudeteilen ist das Differenzdruckverfahren gemäß ÖNORM EN 13829 [235] definiert. Es wird dabei mittels eines drehzahlgeregelten Ventilators, welcher in einem Dichtrahmen üblicherweise in eine Fenster- oder Türöffnung eingesetzt wird, ein definierter Differenzdruck zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Prüfvolumens aufgebaut. Mit Kenntnis der Ventilatorkennlinie kann aus der Ventilatordrehzahl und der Druckdifferenz auf den Luftdurchsatz durch den Ventilator geschlossen und, aus der Kenntnis des Luftvolumens im Prüfbereich, auf die Luftwechselrate geschlossen werden. Beispiel 4-01: Blower - Door - Messung

Mittels gleichzeitiger Messung von Druckdifferenz und Drehzahl wird die „Leckagekurve“ als die Kennlinie der des Volumenstroms über dem Differenzdruck aufgezeichnet und aus ihren gemessenen Stützpunkten werden der Leckagekoeffizient CL und der Strömungsexponent n errechnet, mit denen gilt:

V L  C L ( p)n CL p n

Leckagekoeffizient erzeugte Druckdifferenz Strömungsexponent nach Gleichung (5)

Die n50 Luftwechselrate ergibt sich aus: V V 50  C L (50 Pa)n und n50  50 V

(4-07) m3/(hPan) Pa —

(4-08)

Luftdichtheit | 109

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ÖNORM EN 13829 [235] schreibt die Prüfung in je einer Unter- und einer Überdruckmessreihe zu mindestens 5 Messpunkten vor, wobei jeder Messpunkt einem spezifischen Unter- oder Überdruck in gleichmäßiger Verteilung über den Prüfbereich entsprechen muss. Unter Anwendung der Formel kann somit die n50 Luftwechselrate mit deutlich größerer Genauigkeit als bei Einzelmessung unter 50 Pa bestimmt werden und kann in Ausnahmefällen sogar aus Messreihen abgeleitet werden, welche aus technischen den Prüfdruck von 50 Pa nicht vollständig erreichen. Alternativ zur Ermittlung aus der Ventilatordrehzahl kann der Leckagevolumenstrom unter Prüfbedingungen auch mittels Indikatorgasverfahren laut ÖNORM EN ISO 12569 [254] ermittelt werden. Zur überschlägigen und kostengünstigen Überprüfung des Luftwechsels unter Realbedingungen, mit und ohne Betrieb mechanischer Lüftungsanlagen, haben sich außerdem Prüfverfahren nach der Konzentrationsabklingmethode unter Verwendung von CO2 als Indikatorgas bewährt.

4|5

Energieeffizienz

4|5

In den Themenbereich der Gebäudephysik, also jener physikalischen Zusammenhänge, die sich, unter den bleibenden Randbedingungen der Klimabedingungen und der Gebäudenutzung, über die Bauteile eines Gebäudes hinaus erst aus ihren Wechselwirkungen mit der Zusammenfügung der Bauteile zu dem eigentlichen Gebäude ergeben, fällt auch das große Themenfeld der Gebäude-Energieeffizienz. Ihr ist in der gegenständlichen Buchreihe Baukonstruktion vollständig der Band 1/1: Bauphysik Erweiterung 1 [22] gewidmet, weshalb im vorliegenden Sonderband „Ziegel“ auf theoretische Erläuterung verzichtet wird. Der genannte Band beschäftigt sich sowohl mit der Umsetzung der Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD) als auch mit der Richtlinie 6 „Wärmeschutz und Energieeinsparung“ der Harmonisierung der bautechnischen Vorschriften in Österreich. Es werden die exakten Rechenverfahren samt Beispielen erläutert und Näherungsmethoden für die Planungsphase bzw. den Bestand dargestellt. Darüber hinaus werden Werkzeuge für die Erfassung des Bestandes und die Planung von Sanierungen mit einem Schwerpunkt zur Potenzialabschätzung vorgestellt. Sehr wohl berücksichtigt wird die Energieeffizienz aber im Kapitel 4|6 exemplarische Lösungen anhand von zwei Gebäudebeispielen, in dem für die genannten beiden Gebäudebeispiele mit ihrer erläuterten bauphysikalischen und gebäudetechnischen Ausstattung unter Anwendung der OIB RL 6:2011 und der in ihr zitierten Normen die folgenden Kennzahlen der Gesamtergieeffizienz ermittelt werden: Tabelle 4-04: Kennzahlen der Gesamtenergieeffizienz HWB RK HWB Ref,RK fGEE RK EEB SK PEB SK CO2 SK

jährlicher Heizwärmebedarf pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Referenzklima jährlicher Referenz-Heizwärmebedarf pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Referenzklima Gesamtenergieeffizienz-Faktor als Relation des Endenergiebedarfes zur Anforderung an den Endenergiebedarf des Jahres 2007 bezogen auf das Referenzklima jährlicher Endenergiebedarf pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Standortklima jährlicher Primärenergiebedarf erneuerbar pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Standortklima jährliche Kohlendioxidemissionen pro m² konditionierter Brutto-Grundfläche, bezogen auf das Standortklima

110 | Gebäudephysik

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4|6

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen

4|6

Im Folgenden werden exemplarisch für zwei Gebäudebeispiele die Kennzahlen des Wärmeschutzes, des Schallschutzes, des Feuchteschutzes, der Vermeidung sommerlicher Überwärmung und der Gesamtenergieeffizienz berechnet und erläutert.

4|6|1

4|6|1

Definition von 2 Gebäudebeispielen Als zwei charakteristische Vertreter von Wohnbautypologien in Ziegelbauweise werden ein Einfamilienhaus und ein Mehrfamilienhaus mit exemplarischer Geometrie, technischer Gebäudeausstattung und Bauphysik der Hüllbauteile definiert.

4|6|1|1

4|6|1|1

Geometrie Bei dem exemplarischen Einfamilienhaus handelt es sich um ein zweigeschoßiges Gebäude mit nahezu quadratischer Grundfläche. Der Keller sowie der Dachraum werden als unbeheizt und ungedämmt angenommen und sind somit nicht Teil der thermischen Hülle. Abbildung 4-06: Perspektivische Darstellung der Gebäudebeispiele

Einfamilienhaus (EFH)

Mehrfamilienhaus (MFH)

Geometrie: - Länge: 10,26 m - Breite: 9,86 m - Brutto Grundfläche: 202 m² - Brutto Volumen: 708 m² - Gebäude- Hüllfläche: 487 m² - Kompaktheit A/V: 0,69 - Charakteristische Länge lc: 1,45

Geometrie - Länge: 61,6 m - Breite:10,3 m - Brutto Grundfläche: 1 903 m² - Brutto Volumen: 6 022 m³ - Gebäude- Hüllfläche: 2 634 m² - Kompaktheit A/V: 0,44 - Charakteristische Länge lc: 2,29

Fenster: - 18,0 m² südorientiert - 8,1 m² nordorientiert - 3,9 m² ostorientiert - 6,9 m² westorientiert

Fenster: - 235 m² südorientiert - 117 m² nordorientiert - 6,6 m² ostorientiert - 6,6 m² westorientiert

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 111

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Bei dem exemplarischen Mehrfamilienhaus handelt es sich um einen dreigeschoßigen Wohntrakt. Verglichen zum Einfamilienhaus weist das Gebäude mit einer charakteristischen Länge von 2,30 m statt 1,45 m eine deutlich bessere Kompaktheit auf. Der Keller sowie der Dachraum werden als unbeheizt und ungedämmt angenommen und sind somit nicht Teil der thermischen Hülle.

4|6|1|2 4|6|1|2

Technische Gebäudeausrüstung Das System der Raumheizung und Warmwasserbereitung im Einfamilienhaus wird definiert als zentrale Wärmebereitstellung durch einen Pelletskessel und sonstige Festlegungen wie folgt: - Zentrale Wärmebereitstellung für Warmwasser und Raumwärme mittels Pelletskessel - 8 m² Solaranlage mit Vakuum-Röhrenkollektoren - 500 Liter Pufferspeicher - 3/3 gedämmte Verteil-, Steig- und Anbindeleitungen - Wärmeabgabe mittels Fußbodenheizung (Temperaturniveau 35 °C/28 °C) - Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung (65 % Wärmebereitstellungsgrad) Das System der Raumheizung und Warmwasserbereitung im Mehrfamilienhaus wird definiert als zentrale Wärmebereitstellung durch eine Sole-WasserWärmepumpe und sonstige Festlegungen wie folgt: - Zentrale Wärmebereitstellung für Warmwasser und Raumwärme mittels Sole- Wasser-Wärmepumpe mit Tiefensonden - 3/3 gedämmte Verteil-, Steig- und Anbindeleitungen - Wärmeabgabe mittels Fußbodenheizung (35/28) - Zirkulation Warmwasserleitung - Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung (65 % Wärmebereitstellungsgrad)

4|6|1|3 4|6|1|3

Bauphysik der Hüllbauteile Es werden drei exemplarische Wandsysteme in Ziegelbauweise in Übereinstimmung mit Kapitel 7 definiert und für die weiteren Berechnungen herangezogen, wobei alle drei Wandkonstruktionen zur besseren Vergleichbarkeit einheitlich auf einen U-Wert von 0,16 W/m²K dimensioniert werden. - Monolithische Außenwand 50 cm mit Putzfassade - Ziegelwand 25 cm mit Wärmedämmverbundsystem - Ziegel-Zweischalenwand 25 cm + 10 cm mit Luftschicht und Wärmedämmung In allen Fällen wird weiters zugrunde gelegt: - Oberste Geschoßdecke aus Ziegeldecke mit Aufbeton und oberseitiger Wärmedämmung - Kellerdecke aus Ziegeldecke und Aufbeton, Trittschalldämmung und Estrich und mit unterseitiger Wärmedämmung - Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung mit außenliegendem Sonnenschutz

112 | Gebäudephysik

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Tabelle 4-05: Monolithische Außenwand 50 cm mit Putzfassade Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand außen Wärmedämmputz Hochlochziegel Innenputz Wärmeübergangswiderstand innen Dicke Summe = 55,5 cm U-Wert (verputzt) = 0,16 W/m²K Rw = 43 dB (Prüfergebnis)

d [m]

 [W/mK]

0,040 0,500 0,015

0,110 0,090 0,700

R [m2K/W] 0,04 0,36 5,56 0,02 0,13

Tabelle 4-06: Ziegelwand mit Wärmedämmverbundsystem Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand außen Dünnputzsystem Wärmedämmung Hochlochziegel Innenputz Wärmeübergangswiderstand innen Dicke Summe = 47,5 cm U-Wert (verputzt) = 0,16 W/m²K Rw = 49,5 dB (Prüfergebnis)

d [m]

 [W/mK]

0,010 0,200 0,250 0,015

0,700 0,040 0,250 0,700

R [m2K/W] 0,04 0,01 5,00 1,00 0,02 0,13

Tabelle 4-07: Ziegel-Zweischalenwand mit Luftschicht und Wärmedämmung Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand außen Außenputz Vorsatzschale (HLZ) Hinterlüftung Wärmedämmung Hochlochziegel Innenputz Wärmeübergangswiderstand innen Dicke Summe = 62,5 cm U-Wert (verputzt) = 0,16 W/m²K Rw = 64 dB (Prüfergebnis)

d [m]

 [W/mK]

0,020 0,100 0,040 0,200 0,250 0,015

— — 0,040 0,250 0,700

d [m]

 [W/mK]

0,280 0,210 0,015

0,040 0,738 0,700

d [m]

 [W/mK]

0,070 0,030 0,060 0,210 0,100

0,700 0,040 0,060 0,738 0,040

R [m2K/W] — — — 0,13 5,00 1,00 0,02 0,13

Tabelle 4-08: Oberste Geschoßdecke Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand oben Dämmung Ziegeldecke + Aufbeton Innenputz Wärmeübergangswiderstand unten Dicke Summe = 50,5 cm U-Wert (verputzt) = 0,13 W/m²K Rw = 46,7 dB (Prüfergebnis)

R [m2K/W] 0,10 7,00 0,28 0,02 0,10

Tabelle 4-09: Kellerdecke Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand oben Estrich Trittschalldämmung Schüttdämmstoff Ziegeldecke + Aufbeton Wärmedämmung

R [m2K/W] 0,10 0,10 0,75 1,00 0,28 2,50 0,10

Dicke Summe = 47 cm U-Wert (verputzt) = 0,21 W/m²K Rw = 57,3 dB (Prüfergebnis)

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 113

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Fenster Wärmeschutz: - Ug = 0,60 W/m²K - Uf = 1,1 W/m²K -  = 0,03 W/mK - g-Wert = 0,50 Sonnenschutz: Es wird ein außenliegender Sonnenschutz angesetzt. Lt. ÖNORM B 8110-3 [173] ergibt sich bei gegenwärtigem Fenster mit außenliegendem Sonnenschutz (Lichtdurchlass mittel, Farbe Hell) ein Fc von 0,265. Schallschutz: Die Fenster weisen ein Schalldämm-Maß von 36 dB auf.

4|6|1|4

Nutzung und Klimastandort

4|6|1|4

Das Nutzungsprofil wird entsprechend der ÖNORMB B8110-5 [174] für Einfamilienhaus und Mehrfamilienhaus angenommen. Als Klimastandort wird Wien Penzing gewählt. Für die Berechnungen wird ein zusatzgedämmtes Wandsystem gewählt.

4|6|2

Vermeidung sommerlicher Überwärmung – Ergebnisse

4|6|2

Nachfolgend werden beide Rechenverfahren zum Nachweis der Vermeidung sommerlicher Überwärmung laut ÖNORM B 8110-3 [173] auf den jeweils kritischen Raum jedes der beiden Referenzgebäude angewandt. Erstens die Berechnung des Tagesverlaufes der operativen Temperatur, zweitens der Nachweis über die immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse.

4|6|2|1

Einfamilienhaus Abbildung 4-07: Grundriss Erdgeschoß – EFH

114 | Gebäudephysik

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4|6|2|1

Für beide Nachweismethoden ist der im Sinne der Fragestellung kritische Raum zu finden. Ausschlaggebende Parameter sind die Fensterorientierung, die Fenstergröße, die Raumgröße und eventuell vorliegende Abschattungen. Im gegenständlichen Referenzgebäude EFH erweist sich der Wohnraum als der kritische Raum und wird daher für beide Nachweisverfahren herangezogen: Nutzfläche: 27,3 m² Nettovolumen: 82 m³ Fensterfläche (Architekturlichte) 6,0 m² südorientiert Berechnung des Tagesverlaufes der operativen Temperatur Außenklima-Randbedingungen und Nachbarräume Als Tagesmittelwert der Außentemperatur ist laut ÖNORM B 8110-3 [173] jene Außenlufttemperatur heranzuziehen, für die am gegebenen Standort eine Überschreitungshäufigkeit von 130 Tagen in 10 Jahren vorliegt. Ihre Ermittlung ist in ÖNORM B 8110-5, Bbl. 2, festgelegt und wird dort als „Normsommeraußentemperatur“ oder abgekürzt NAT-13 bezeichnet. Für den gewählten Standort Wien ergibt sich diese Normsommeraußentemperatur zu einem Wert von 23,4 °C. Auf diesen Mittelwert wird der Tagesgang der stündlichen Temperaturen mit einer Amplitude von ca. ±7 K laut ÖNORM B 8110-3, Anhang A, aufgeprägt. Die Nachbarraumbedingungen werden normgerecht angesetzt: gegen Keller wie gegen außen. Gegen alle anderen Räume ident zum untersuchten Raum. Anzunehmende innere Lasten Die inneren Lasten werden laut normativer Vorgabe als Stundenwerte der inneren Lasten durch Geräte und Personen angesetzt. Abbildung 4-08: Tagesgang der operativen Temperatur sowie der Außentemperatur

Annahmen zur Lüftung Die Annahmen zur Lüftung werden in Übereinstimmung mit den Stundenwerten des spezifischen hygienischen Luftvolumenstroms laut ÖNORM B 8110-3 getroffen. Zusätzlich wird außerdem eine Nachtlüftung angesetzt, deren Luftwechsel aus der Annahme eines von 21:00 bis 08:00 Uhr geöffneten Fensterflügels eines freien Strömungsquerschnitts von BH = 1,0 m  2,0 m mit dem Formelapparat aus ÖNORM B 8110-3 berechnet wird. Es ergibt sich daraus ein nächtlicher Luftwechsel von bis zu n = 5,5 1/h. Es wird vorausgesetzt, dass die notwendigen Sicherheitserfordernisse (gegen Sturm, Schlagregen, Einbruch u. dgl.) und der Schallschutz trotz Nachtlüftung erfüllt werden.

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 115

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Sonnenschutz Es wird ein außenliegender Sonnenschutz von ausreichender Gebrauchstauglichkeitswindgeschwindigkeit angesetzt. Laut ÖNORM B 8110-3 ergibt sich für einen außenliegenden, hellen Sonnenschutz mittleren Lichtdurchlasses: Abminderungsfaktor Sonnenschutz

Fc = 0,265

Die operative Temperatur liegt mit max. 24,7 °C unter der lt. ÖNROM B 8110-3 vorgegebenen max. Temperatur von 27 °C. Auch die Temperatur in den Nachtstunden liegt mit maximal 21,8 °C unter der vorgegebenen Temperatur von 25 °C. Laut Klassifizierung des sommerlichen Verhaltens nach ÖNORM B 8110-3 weist das Gebäude eine Sommertauglichkeit nach Güteklasse A auf. Vereinfachter Nachweis der immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse Die Zulässigkeit der Anwendung dieses vereinfachten Verfahrens ist auf Wohngebäude beschränkt und ist außerdem nur an Standorten zulässig, deren Auslegungstagesmitteltemperatur höchstens 23,0 °C beträgt, und ist außerdem nur dann zulässig, wenn sämtliche Fenster des als kritisch eingestuften Einzelraumes nachts offen gehalten werden können. Diese Voraussetzungen werden im gegenständlichen Fall erfüllt bzw. werden (Fensteröffnung) als erfüllbar vorausgesetzt. Immissionsfläche Als Immissionsflächen im Sinn der Norm gelten die verglasten Anteile der Fenster, abgemindert um den Gesamtenergiedurchlassgrad, den Abschattungsgrad des Sonnenschutzes und den Orientierungs- und Neigungsfaktor. Im untersuchten Raum ergibt sich die Immissionsfläche AI somit zu 0,19 m². Immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom Normativ festgelegt ist in ÖNORM B 8110-3 die anzunehmende Luftwechselzahl nL in Räumen und Raumverbänden in Abhängigkeit von der Lage der Lüftungsöffnungen (in ein, zwei oder mehreren Fassaden- bzw. Dachebenen) bei vollständiger Öffnung unter Sommerbedingungen. Im untersuchten Raum liegen Fensteröffnungen in nur einer Fassadenebene vor und daher ist die anzunehmende Luftwechselzahl mit nL = 1,5 1/h anzusetzen. Es ergibt sich somit ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von VL,s = 647,3 m³/(h.m²). Speicherwirksame Masse Die speicherwirksame Masse des Raumes mw wird aus den wirksamen Speicherkapazitäten in einer 24-Stunden-Periode der einzelnen Bauteile errechnet. Eine vorhandene speicherwirksame Masse der Einrichtung kann optional berücksichtigt werden, was im gegenständlichen Fall nicht in Anspruch genommen wurde. Außenwand Fußboden Decke Innenwand Summe

31,6 m² 27,3 m² 27,3 m² 40,0 m² 126,2 m²

116 | Gebäudephysik

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36,7 kg/m² 167,1 kg/m² 92,6 kg/m² 35,9 kg/m²

1 160 kg 4 565 kg 2 530 kg 1 434 kg 9 690 kg

Es ergibt sich die speicherwirksame Masse des Raumes zu mw = 9 690 kg. Es zeigt sich, dass auch im Massivbau die horizontalen Bauteile den weitaus größten Anteil der speicherwirksamen Masse bilden. Es ist ersichtlich, dass die Kellerdecke, aufgrund des raumzugewandten Estrichs, mit 4 565 kg mehr als die Hälfte der Speichermasse ausmacht. Ergebnis Aus obigen Berechnungen ergibt sich die gesamte immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse des Raumes zu mw,I = 56 464 kg/m². Dem gegenüber steht die Anforderung, dass dieser Wert die mindesterforderliche immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse übersteigen muss, welche in ÖNORM B 8110-3 in Abhängigkeit vom immissionsflächenbezogenen stündlichen Luftvolumenstrom als Anforderung festgelegt wird. Im gegenständlichen Raum liegt ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von VL,s = 647,3 m³/(h.m²) vor und es ergibt sich daraus die Anforderung der mindesterforderlichen immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse zu mw,l,min ≥2 000 kg/m². Es liegt tatsächlich eine immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse des Raumes von: mw,I = 43 928 kg/m² vor. Die Bedingung der Sommertauglichkeit ist demnach erfüllt.

4|6|2|2

Mehrfamilienhaus

4|6|2|2

Abbildung 4-09: Grundriss Erdgeschoß – MFH

Für beide Nachweismethoden ist auch hier der im Sinne der Fragestellung kritische Raum zu finden. Im gegenständlichen Referenzgebäude MFH erweist sich der südwestorientierte Wohnraum als der kritische Raum und wird daher für beide Nachweisverfahren herangezogen: Nutzfläche: 26,3 m² - Nettovolumen: 78,8 m³ - Fensterfläche (Architekturlichte) 6,2 m² südorientiert 2,2 m² westorientiert

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 117

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Berechnung des Tagesverlaufes der operativen Temperatur Außenklima-Randbedingungen und Nachbarräume Die Randbedingung des Außenklimas wird vollkommen analog dem Beispiel des EFH angesetzt. Die Nachbarraumbedingungen werden normgerecht angesetzt: gegen alle Nachbarräume ident zum untersuchten Raum. Anzunehmende innere Lasten Die inneren Lasten werden wie auch beim Beispiel des EFH laut normativer Vorgabe als Stundenwerte der inneren Lasten durch Geräte und Personen angesetzt. Annahmen zur Lüftung Die Annahmen zur Lüftung werden analog jenen im Beispiel des EFH getroffen. Es wird also zusätzlich zum hygienischen Luftvolumenstrom eine Nachtlüftung angesetzt, deren Luftwechsel aus der Annahme eines von 21:00 bis 08:00 Uhr geöffneten Fensterflügels eines freien Strömungsquerschnitts von BH = 2,0 m  1,0 m mit dem Formelapparat aus ÖNORM B 8110-3 berechnet wird. Es ergibt sich daraus ein nächtlicher Luftwechsel von bis zu n = 5,6 1/h. Es wird vorausgesetzt, dass die notwendigen Sicherheitserfordernisse (gegen Sturm, Schlagregen, Einbruch u. dgl.) und der Schallschutz trotz Nachtlüftung erfüllt werden. Abbildung 4-10: Tagesgang der operativen Temperatur sowie der Außentemperatur

Sonnenschutz Es wird wie beim Beispiel des EFH ein außenliegender Sonnenschutz von ausreichender Gebrauchstauglichkeits-Windgeschwindigkeit angesetzt. Laut ÖNORM B 8110-3 ergibt sich für einen außenliegenden, hellen Sonnenschutz mittleren Lichtdurchlasses: Abminderungsfaktor Sonnenschutz

Fc = 0,265

Ergebnis Die nachfolgende Ergebnisdarstellung bildet den Tagesverlauf der Außentemperatur und den Tagesverlauf der operativen Temperatur im Innenraum ab. Die operative Temperatur liegt mit max. 24,3 °C unter der lt. ÖNROM B 8110-3 vorgegebenen Temperatur von 27 °C. Auch die Temperatur in den Nachtstunden liegt mit max. 21,8 °C unter der vorgegebenen Temperatur von 25 °C. Der Nachweis der Sommertauglichkeit ist damit erfüllt. Lt. Klassifizierung des sommerlichen Verhaltens nach ÖNORM B 8110-3 weist das Gebäude eine Sommertauglichkeit nach Güteklasse A auf.

118 | Gebäudephysik

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Vereinfachter Nachweis der immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse Die Zulässigkeit der Anwendung dieses vereinfachten Verfahrens ist wie beim EFH zu prüfen und ist gegeben. Immissionsfläche Im untersuchten Raum ergibt sich die Immissionsfläche AI zu 0,27 m². Immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom Im untersuchten Raum liegen Fensteröffnungen in nur zwei Fassadenebenen vor. Es ist daher die anzunehmende Luftwechselzahl mit nL = 2,5 1/h anzusetzen. Es ergibt sich somit ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von VL,s = 437,5 m³/(h.m²). Speicherwirksame Masse Die speicherwirksame Masse des Raumes mw wird aus den wirksamen Speicherkapazitäten in einer 24-Stunden-Periode der einzelnen Bauteile errechnet. Eine speicherwirksame Masse der Einrichtung kann optional berücksichtigt werden, was im gegenständlichen Fall nicht in Anspruch genommen wurde. Außenwand Fußboden Decke Innenwand Summe

32,3 m² 26,3 m² 26,3 m² 32,3 m² 117,2 m²

46,8 kg/m² 167,1 kg/m² 92,5 kg/m² 35,9 kg/m²

1 511 kg 4 385 kg 2 429 kg 1 156 kg 9 481 kg

Es ergibt sich die speicherwirksame Masse des Raumes zu mw = 9 481 kg. Ergebnis Aus obigen Berechnungen ergibt sich die gesamte immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse des Raumes zu mw,I = 38 810 kg/m². Im gegenständlichen Raum liegt ein immissionsflächenbezogener stündlicher Luftvolumenstrom von VL,s = 437,5 m³/(hm²) vor und es ergibt sich daraus die Anforderung der mindesterforderlichen immissionsflächenbezogenen speicherwirksamen Masse zu mw,l,min ≥ 2 000 kg/m². Laut ÖNORM B 8110-3 ergibt sich eine gesamte immissionsflächenbezogene speicherwirksame Masse für den Raum von 30 598 kg/m². Der Nachweis ist somit erfüllt.

4|6|3

4|6|3

Wärmebrückenoptimierung – Ergebnisse Exemplarisch wird für das Mehrfamilienhaus ein Nachweis der wesentlichen Wärmebrücken hinsichtlich ihres Einflusses auf den Wärmeverlust und hinsichtlich der Freiheit von schädlichem Kondensat vorgenommen. Gemäß dem vereinfachten Ansatz laut ÖNORM B 8110-6 [175] müssen entsprechend dem vereinfachten Ansatz für die Berechnung des Heizwärmebedarfs nur die Wärmebrückenbereiche für Fenster und Türanschlüsse, Außenwand – Keller, Außenwand – Dach, auskragende Bauteile, Außenwand – Zwischendecke und Innenstützen im Freien berücksichtigt werden. Im gegenständlichen exemplarischen Mehrfamilienhaus beschränkt sich die Zahl der nachzuweisenden Wärmebrücken daher auf folgende Anschlussdetails. (Die Wärmebrücke des Türeinbaus wird mit jenen der Fenster als weitgehend identisch angenommen und wird daher nicht gesondert angeführt.)

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 119

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1 2 3a, 3b 4, 5 6

Sockelanschluss gegen unbeheizten Keller Deckenanschluss Dachanschluss, mit und ohne Übermauerung Anschluss Terrassentüren oben und unten Anschluss Terrassentüren seitlich

Die Wärmeströme und Oberflächentemperaturen in den angeführten Details werden nachfolgend exemplarisch mittels 2D-Wärmebrückenanalyse berechnet. Darauf aufbauend werden die Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten ermittelt und die Freiheit von schädlichem Oberflächenkondensat wird nachgewiesen. Die Temperaturrandbedingungen werden im Einklang mit ÖNORM B 8110-2 [172] innen mit 20 °C und außen -3,8 °C für den innerhalb Österreich ungünstigen und daher als Referenz empfohlenen Klimastandort Klagenfurt angesetzt. Abbildung 4-11: Mehrfamilienhaus Schnitt mit Detailbereichen

Tabelle 4-10 zeigt die Berechnungsergebnisse in Form des linearen Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten , der minimalen inneren Oberflächentemperatur si,min und des minimalen Temperaturfaktors fRsi für die ausgewählten Anschlussdetails. Falschfarbendarstellungen der Temperaturverteilung innerhalb des Bauteils siehe Abbildung 4-12 bis Abbildung 4-17.

120 | Gebäudephysik

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Tabelle 4-10: Berechnungsergebnisse Wärmebrückenzuschlagskoeffizienten und Temperaturfaktor 1 2 3a 3b 4, 5 6

4|6|4

Sockelanschluss gegen unbeheizten Keller Deckenanschluss Dachanschluss ohne Übermauerung Dachanschluss mit Übermauerung Anschluss Terrassentüren oben und unten Anschluss Terrassentüren seitlich

[W/mK] -0,025 +0,008 -0,038 +0,029 +0,233 +0,069

si,min [°C] 18,1 18,7 17,5 16,5 15,7 16,1

fRsi-min[-] 0,92 0,95 0,89 0,85 0,82 0,84

4|6|4

Energiebedarf – Ergebnisse Für die exemplarisch untersuchten Gebäude werden schließlich die Energiekennzahlen laut OIB RL 6:2011 für das Referenzklima ausgewertet, zuzüglich auch bereits des mit der OIB RL 6:2015 neu eingeführten HWB Ref,RK. 

Für das Einfamilienhaus ergeben sich folgende Energiekennzahlen: - HWB RK = 36,6 kWh/m²a - HWB Ref.,RK = 36,6 kWh/m²a - f GEE RK = 0,57 - EEB SK = 78,9 kWh/m²a - PEB SK = 112,0 kWh/m²a - CO2 SK = 7,7 kg/m²a



Für das Mehrfamilienhaus ergeben sich folgende Energiekennzahlen: - HWB RK = 16,4 kWh/m²a - HWB Ref.RK = 24,4 kWh/m²a - f GEE = 0,76 - EEB SK = 37,4 kWh/m²a - PEB SK = 98,1 kWh/m²a - CO2 SK = 15,6 kg/m²a In der vergleichenden Interpretation der Ergebnisse zeigt sich: In der Kategorie des HWB weist das Mehrfamilienhaus im Vergleich zum Einfamilienhaus, trotz gleichwertiger Thermischer Hülle, einen um ca. 13 niedrigeren HWB Ref,RK auf, was der Effekt der größeren charakteristischen Länge, also der größeren Kompaktheit ist. In der Kategorie des HWB RK zeigt sich im Mehrfamilienhaus der Effekt der Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung, welcher sich in einer Verringerung des HWB RK gegenüber dem HWB Ref,RK um etwa 8 kWh/m²a niederschlägt. In der Kategorie des EEB zeigt bildet sich die Charakteristik einer Wärmepumpenheizung ab, bei der nur die Antriebsenergie der WP, nicht aber die Umweltenergie im EEB abgebildet wird, weshalb das mit Wärmepumpe beheizte Mehrfamilienhaus einen faktoriell niedrigeren EEB als das mit Pellets beheizte Einfamilienhaus aufweist. In der Kategorie der CO2-Emissionen bildet sich die annähernde rechnerische Klimaneutralität des Brennstoffs Holz ab.

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 121

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Beispiel 4-02: Energieausweis Einfamilienhaus — EFH

122 | Gebäudephysik

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Beispiel 4-03: Energieausweis Mehrfamilienhaus — MFH

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 123

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Abbildung 4-12: Anschlussdetail 1 – Sockelanschluss gegen unbeheizten Keller

Abbildung 4-13: Anschlussdetail 2 – Deckenanschluss

Abbildung 4-14: Anschlussdetail 3a – Dachanschluss, ohne Übermauerung

124 | Gebäudephysik

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Abbildung 4-15: Anschlussdetail 3b – Dachanschluss, mit Übermauerung

Abbildung 4-16: Anschlussdetail 4 und 5 – Anschluss Terrassentüren oben und unten

Abbildung 4-17: Anschlussdetail 6 – Anschluss Terrassentüren seitlich

Exemplarische Lösungen anhand von 2 Gebäudebeispielen | 125

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Beispiel 4-04: Thermografie – Fenstersturz und Rollladenzug (Außentemperatur 5 °C)

Luftundichtigkeit im Bereich der Durchführung des Rollladenzuges unterhalb des Fenstersturzes. Beispiel 4-05: Thermografie – Türleibung und Steckdose (Außentemperatur 5 °C)

Typische leichte Wärmebrücke im Dichtungsbereich der Terrassentüre und Luftundichtigkeit bei der Steckdose. Beispiel 4-06: Thermografie – Fenster, Fenstersturz, Raumaußenecke (Außentemperatur 5 °C)

Dreifache geometrisch-materialbedingte Wärmebrücke im Bereich des Glasverbundes des Fensters, des Fenstersturzes und der Raumaußenecke. Beispiel 4-07: Thermografie – Stulpprofil, Fensterflügel (Außentemperatur 5 °C)

Luftundichtigkeiten durch schlechte Dichtungsausbildung zwischen dem Stulpprofil (Standflügel) und dem Fensterflügel (Gangflügel).

126 | Gebäudephysik

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5

Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

5

Im Unterschied zu quasihomogenen und isotropen Wandbaustoffen wie Beton verhält sich Mauerwerk in alle Richtungen anders und trägt dabei auch unterschiedlich. Die heute vermauerten Ziegel alleine sind schon anisotrop, wegen der Anforderungen an den Wärmeschutz ist nicht einmal das Lochbild in Wandlängsrichtung und quer dazu gleichmäßig. Das Vermauern mit einem sich gänzlich anders verhaltenden Baustoff, dem Mörtel, der zumeist nicht einmal die entstehenden vertikalen Stoßfugen füllt, verkompliziert die Situation noch weiter. Zu beachten ist, dass Mauerwerk wegen des schwachen Haftverbundes zwischen Stein und Mörtel nur eine geringe Biegezug- und fast keine Zugfestigkeit aufweist. Dabei ist die unterschiedliche Qualität der Vermauerung auf der Baustelle ein wesentlicher Einflussfaktor. Parameter wie die Ziegelzugfestigkeit quer und längs sind in der Regel ebenfalls stark streuend oder werden oft gar nicht erhoben. Das Verformungsverhalten der beiden Wandbestandteile z. B. unter Druck unterscheidet sich ebenso wie das Verformungsverhalten von ganzen Wänden in den beiden Hauptrichtungen „Quer zur Fuge“ und „in Fugenlängsrichtung“. Mauerwerk ist demnach ein komplexer Verbundwerkstoff, der aber große Vorteile durch seine Anpassbarkeit an örtliche Gegebenheiten, durch die einfache, kleinvolumige Herstellung und seinen stark handwerklichen Charakter aufweist. Wichtig ist jedoch eine sorgfältige Ausführung und hohe Herstellungsqualität, welche aber bei sorgsamer Überwachung und kompetenten Baufirmen problemlos erreicht werden kann.

5|1

5|1

Beanspruchungen und Tragmodelle Der Zusammenhalt von Mörtel und Ziegel beruht auf Bindungskräften zwischen den beiden Materialien bzw. innerhalb des Mörtels selbst, die verallgemeinernd (und nicht ganz korrekt) als Kohäsion bezeichnet werden. Diese Bindungskräfte werden durch das Saugvermögen der Ziegel genauso beeinflusst wie das Wasserrückhaltevermögen des Mörtels oder die Staubfreiheit der Steinoberflächen, sind also ein relativ sensibler Parameter. Schon aus diesem Grund ist es bedeutsam, Stein und Mörtel aufeinander abzustimmen und die Bauausführung genau zu überwachen. Neue Entwicklungen wie geklebte Systeme oder Materialauftrag mit Mörtelschlitten versuchen, die bestehenden Unsicherheiten zu reduzieren. Das Mörtelbett oder die Mörtelfuge ist jedoch nicht nur „Störfaktor“ zwischen den Ziegeln, sondern ermöglicht einen Ausgleich von Unebenheiten schon bei der Herstellung, aber auch den Ausgleich von Spannungsspitzen durch seine Verformbarkeit (Kriechen). Der Ziegelscherben hingegen ist starr und relativ spröde. Neuere Entwicklungen wie die Dünnbettmörtel auf plangeschliffenen Ziegeln oder geklebte Bausteine erhöhen nicht nur die Baugenauigkeit, sondern eliminieren Wärmebrücken durch den schlechter dämmenden Mörtel und vermeiden negative Einflüsse wie eine zu geringe Querdehnsteifigkeit. Im Bauwerk ist ergänzend ein Zusammenwirken von Mauerwerk mit den Decken gegeben – mit den Forderungen nach Weiterleitung von Kräften und der Verschließung der einzelnen Wandelemente –, sodass in der Gesamtheit ein räumlich stabiles und tragfähiges Gebäude entsteht.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 127

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5|1|1

Druckbeanspruchung

5|1|1

Die Druckfestigkeit ist die wichtigste Kenngröße für die Tragfähigkeit von Mauerwerk, sie ergibt sich primär aus den Festigkeiten von Stein und Mörtel. Unter einachsiger Druckbeanspruchung senkrecht zu Lagerfuge entsteht eine Stauchung des gesamten Mauerwerkgefüges bei gleichzeitig dreiachsigem Spannungszustand in Steinen und Mörtel infolge eines ungleichen Querdehnungsverhaltens der beiden Materialien. In der Regel weisen konventionelle oder dämmende Mauermörtel eine höhere Querdehnung als der Mauerstein auf, die sich natürlich wegen der vorhandenen Verbundwirkung nicht einstellen kann und die deshalb Querzugspannungen im Stein erzeugt. Gleichzeitig entstehen dreiaxiale Querdruckspannungen im Mörtel, die dazu führen, dass die Mauerwerksfestigkeit über der eigentlichen Mörtelfestigkeit liegt. Demgegenüber liegt wegen der in den Mauersteinen wirkenden Zugspannungen die Wandfestigkeit immer unter der geprüften Steinfestigkeit. Abbildung 5-01: Tragverhalten von Mauerwerk – abhängig vom Querdehnverhalten

Erhöhung der Traglast durch Zugbandwirkung des Mörtels (EbE m)

Die Mauerwerksdruckfestigkeit hängt direkt von der Höhe der Lagerfuge ab und erreicht bei dünnen Fugen – mit in der Regel steiferen Mörteln – eindeutig höhere Werte. Dies findet sich bei den in der ÖNORM EN 1996-1-1 [209] angegebenen Wandfestigkeiten wieder. Bei gleicher Steindruckfestigkeit erzielt man mit Dünnbettmörtel eine wesentlich höhere Tragfähigkeit des Mauerwerks wie mit Normalmörtel (M10). Folgende Faktoren beeinflussen das Bruchverhalten von Mauerwerk: - das Verhältnis von Zug- und Druckfestigkeit des Steines - das Verhältnis der Querdehnungsmodule von Stein und Mörtel - das Verhältnis von Querdehnungs- und Längsdehnungsverhalten des Mörtels - die Fugendicke - die Steinabmessungen und die Geometrie des Steinquerschnittes. Obwohl es eine Vielzahl von Rechenmodellen zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit unter Berücksichtigung der beschrieben Parameter gibt, hat sich eine einfache Formel nur unter Heranziehung der jeweiligen Komponentenfestigkeit als praktikabelste Variante durchgesetzt und ist in ähnlicher Form schon seit vielen Jahrzehnten in den Normen verankert (siehe 5|3|1). Als Besonderheit ist noch Mauerwerk mit Streifenvermörtelung zu nennen (aus dem Bestreben, wärmetechnische Vorteile zu erhalten, wird in Österreich praktisch nicht realisiert), wo die Spannungsverläufe konstruktiv widersinnig sind und demnach auch die zu erwartende Festigkeit deutlich kleiner ist.

128 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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5|1|1|1

Historische Bemessungsformeln Druckfestigkeit

5|1|1|1

Die Überlegungen über das Zusammenspiel der unterschiedlichen Verformungseigenschaften von Stein und Mörtel haben auch in möglichen Bemessungsformeln für die Mauerwerksdruckfestigkeit Niederschlag gefunden. Die Werte des Druck- und des Querdehnungsmoduls für Ziegel sind je nach Steinfestigkeit und Steinquerschnitt sehr unterschiedlich. Auch die Art der Messung, die nicht genormt ist, beeinflusst das Ergebnis aber maßgeblich. Qualitativ können die Querdehnungsverhältnisse von Mörtel und Ziegel wie folgt eingestuft werden.

Vollziegel Kalkzementmörtel M10 hist. Vollziegel Kalkmörtel M2





1 0,4

1 0,1 bis 0,3 (5-01)

Hochlochziegel Kalkzementmörtel M5 Hochlochziegel Wärmedämmm örtel M5

1  1 

1 0,3

Abbildung 5-02: Qualitativer Verlauf der Arbeitslinien verschiedener Mörtel [88]

Neuere Untersuchungen [90] haben ergeben, dass die tatsächliche Festigkeit des Mörtels in der Mörtelfuge sowie das Verformungsverhalten von den die Normansätze bildenden Grundlagen um bis zu 50 % abweichen können – also oftmals ein „weicheres“ Verformungsverhalten zeigen –, was zusätzliche Schwierigkeiten bei der Prognose von Wandfestigkeiten aufgrund der Verformungseigenschaften hervorruft. Obwohl es eine Vielzahl, auch recht komplexer Rechenmodelle zur Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit unter Berücksichtigung der beschrieben Parameter gibt, hat sich eine einfache Formel nur unter Heranziehung der jeweiligen Komponentenfestigkeit als praktikabelste Variante durchgesetzt und ist in ähnlicher Form schon seit vielen Jahrzehnten in den Normen verankert. Die bekannteste Formel ist wohl jene von Bröcker, der – bei Berücksichtigung der damals nur eingeschränkten Produktvielfalt – schon 1961 die Mauerwerksfestigkeit in sehr ähnlicher Art wie heute nur auf Stein- und Mörtelfestigkeit bezogen rechnerisch bestimmte.

Beanspruchungen und Tragmodelle | 129

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Drögsler (1933)

fma  0,377  fb  0,423  fm  27,35  log  14,3 Haller (1947)

fma 

 1  0,15  f  1 8  0,057  f b

m



Standardabweichung



(5-02)

(5-03)

Bröcker (1961) (5-04)

fma  3 fm  fb ZM 1: 3 k  0,297 KZM 1: 1: 6 k  0,177

Monk (1967)

fma  k  fb

KM

1: 3

(5-05)

k  0,138

Brenner (1973) (5-06)

fma  2,5  fb  4 fm fma fb fm

Mauerwerksdruckfestigkeit Mittelwert der Steindruckfestigkeit Mittelwert der Mörteldruckfestigkeit

kp/cm² kp/cm² kp/cm²

Die Mauerwerksfestigkeit war in Analogie zum heutigen System als charakteristischer Wert zu verstehen, der damals noch durch einen „Vorwert“ zu einer zulässigen Wandspannung umgerechnet wurde, wobei für fb und fm die deklarierten Werte (Mittelwerte) einzusetzen waren. ÖNORM B 3351:1977 – für Ziegel (5-07)

fma  fb  4 fm a  21,3 b  0,273

Kirtschig (1975)

fma  a  b  fm  c  fb

(5-08)

c  0,252

Mann (1982) (5-09)

fma  a  fbb  fmc fma fb fm

Mauerwerksdruckfestigkeit Mittelwert der Steindruckfestigkeit Mittelwert der Mörteldruckfestigkeit

ISO Dokument N16 (1988) – EC6-Entwurf

fk  k      fb 

0,75

 fm

0,25

ISO Dokument N39 (1989)

fk  k    fb 0,65  fm0,25

kp/cm² kp/cm² kp/cm² k  0,40 0,38  15       fb  k  0,65   Formfaktor

(5-10)

(5-11)

ÖNORM B 3350 (1991) für Normalmörtel und Wärmedämm-Mauermörtel M5w(EC) und M10w(EC) fk  0,60  fb 0,65  fm 0,25 für Vollsteine fk  0,55  fb 0,65  fm 0,25 für Hohlsteine für Wärmedämm- bzw. Hochwärmedämm-Mauermörtel M3ww, M5ww(EP) und M10w(EP) 0 ,5 0 ,5  fm  0,65 0,25  fm      fk  0,55  fb  fm    f   1,0  fb   b

(5-12)

ÖNORM B 3350 (1999) für Normalmörtel und Wärmedämm-Mauermörtel M5w(EC) fk  0,60  fb 0,65  fm 0,25 für Mauerziegel fk  0,55  fb 0,65  fm 0,25 für Hochlochziegel

130 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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(5-13)

für Wärmedämm- bzw. Hochwärmedämm-Mauermörtel M3ww, M5ww(EP) und M10w(EP) bzw. (EC) fk  0,80  fb 0,65 für Mauerziegel fk  0,70  fb 0,65 für Hochlochziegel, Wärmedämmmörtel fk  0,55  fb 0,65 für Hochlochziegel, Hochwärmedämmmörtel

für Dünnbettmörtel

fk  0,70  fb 0,70 für Hochlochziegel fk fb fm

5|1|2

charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit Mittelwert der Steindruckfestigkeit Mittelwert der Mörteldruckfestigkeit

N/mm² N/mm² N/mm²

5|1|2

Druckbeanspruchungen auf Teilflächen Lokalen Lastspitzen können in homogenen Materialien infolge der Dehnungsbehinderung durch umgebende, unbelastete Bereiche in größerem Maße ertragen werden, als gleichmäßig über den vollen Querschnitt wirkende Spannungen, wodurch lokal auch erhöhte Widerstände auftreten und diese durch Erhöhungen der Wanddruckfestigkeit von bis zum 1,5-Fachen berücksichtigt werden. Bei modernem Mauerwerk sind jedoch sehr oft keine homogenen Materialien vorhanden, Teilflächenlasten wirken sogar – oftmals ungünstig – nur auf Steinbereiche mit unterproportionalem Tragquerschnitt (z. B. im Inneren eines wärmetechnisch optimierten Ziegels). Deshalb darf bei Teilflächenpressungen, mit Ausnahme von Wänden aus Ziegeln der Gruppe 1, nur die Bemessungsdruckfestigkeit der Wand angesetzt werden. Abbildung 5-03: Teilflächenpressungen – Plastifizieren, Randspannung [79]

Es darf aber immer mit einem unter der Lasteinleitungsfläche beginnenden „Auseinanderfließen“ im darunter liegenden Mauerwerkskörper (Verteilung der Spannungen unter 60°) gerechnet werden. Die üblicherweise angesetzte Lastausbreitung unter 60° findet natürlich nur statt, wenn ein entsprechend steifes „Auflager“ vorhanden ist, ansonsten bleibt das Spannungsbild gleich. Bei sehr kleinflächig wirkenden Spannungsspitzen entstehen durch „Plastifizieren“, das heißt durch „sich der Beanspruchung (teilweise) entziehen“ von hoch belasteten Bauteilbereichen und Mitaktivieren von noch tragfähigeren Bereichen, Spannungsumlagerungen. Der dafür verantwortliche Mechanismus ist das Verformungsverhalten unter Last, welches diese Ausgleiche auslöst. Aus Versuchen erkennt man, dass je kleiner die Teilfläche, desto geringer die der Lasteintragsfläche zugeordnete Stauchung bei gleicher

Beanspruchungen und Tragmodelle | 131

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rechnerischer Stegflächenspannung, d. h. es kommt selbst bei den hoch aufgelösten Steinquerschnitten zu nennenswerten Umlagerungen über die Querstege. Zu große Ausmitten bei lokaler Lasteintragung sind ungünstig, da daraus ungünstig wirkende lokale Zugspannungen in benachbarten Bereichen resultieren können, und mit t/4 beschränkt. Teilflächenbelastungen am Rand von Wänden sind ebenfalls ungünstig, da hier die angesprochene Querdehnungsbehinderung nur teilweise wirksam wird. Bei exzentrischer Belastung ganzer Wände verformt sich die Wand unter Ausbildung von lokalen Spannungskonzentrationen dem eingeprägten Moment entsprechend. Abbildung 5-04: Last-Dehnungsverhalten bei exzentrischer Belastung [79]

5|1|3

Scherbeanspruchung Die Scherfestigkeit fvk, oft als Schubspannung bezeichnet, ist eine wichtige Größe für die Beurteilung der Querkrafttragfähigkeit von Mauerwerk, die insbesondere für den Standsicherheitsnachweis von Aussteifungswänden und Kellerwänden ermittelt werden muss. Das grundlegende Modell des Scherwiderstandes entspricht der Mohr-Coulomb´schen Spannungsgeraden und setzt sich aus zwei Komponenten, Anfangsscherfestigkeit fvk0 und Reibung  unter definierter Druckspannung, zusammen. Somit ist streng genommen die Scherfestigkeit eine abgeleitete Festigkeit. Eine reine Querkraftbeanspruchung kann durch ein „Kleben“ von Mörtel am Stein (Adhäsion in der Kontaktfuge oder der mechanischen Verzahnung durch die Bildung von Kristallen in Porenräumen des Ziegels und durch Eindringen von Mörtel in die Hohlkammern von Lochsteinen) aufgenommen werden. Alternativ ist auch ein Scherversagen im Grundmaterial – Kohäsionsbruch (im Ziegel oder Mörtel) – möglich. Dieser Wert (die charakteristische Anfangsscherfestigkeit fvk0) lässt sich durch zusätzlich wirkende Normalkräfte proportional erhöhen, wobei dieser Proportionalitätsfaktor als Reibungsbeiwert (Haftreibung)  bezeichnet wird.

132 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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5|1|3

Physikalisch ist die Qualität des Kontaktfugenverbundes von einer großen Zahl von Parametern abhängig, vom Ziegel (Scherbenstruktur und Ziegelfläche), von der Mörtelart, Festigkeit und vom Wasserrückhaltevermögen sowie von der Verarbeitungsqualität auf der Baustelle. Überschreitet die einwirkende Querkraft die Scherfestigkeit, bricht eine Scherfuge auf, der Scherwiderstand bleibt jedoch in einem verminderten Maße. Was den Zusammenhang Scherkraft und Verformung betrifft, ist erkennbar, dass die Scherkraft (Scherspannung) ein Maximum schon bei kleinen, im elastischen Bereich liegenden Verformungen erreicht, dann unter Verlust der Haftscherfestigkeit und der Abnahme des Anfangsreibungswinkels (schwächere Rissverzahnung) auf 70 bis 80 % ein annähernd konstantes Niveau erreicht, wo – bei dynamischen Versuchen – auch mehrmalige Lastzyklen abgetragen werden können. [71] Abbildung 5-05: Arbeitslinie bei Reibungsversagen in der Lagerfuge nach [71] 1

elastischer Bereich: fv=0 z. B. für Ersatzkraftverfahren

2

plastischer Bereich: fv=R z. B. für Push-over-Verfahren

fv  μ0 μR

5|1|4

Scherfestigkeit vertikale Druckspannung Reibungsbeiwert – Anfangsscherwinkel Reibungsbeiwert – Restscherwinkel

N/mm² N/mm² — —

5|1|4

Biegebeanspruchung Unter horizontaler Belastung (Erddruck bei Kellerwänden oder Wind) kommt es zu Biegezugspannungen im Mauerwerk. Bei genauerer Betrachtung sind effektive Biegezugspannungen nur im Falle von Bruchebenen parallel zur Lagerfuge eindeutig wirksam. Bei Biegung quer zur Lagerfuge könnten diese zwar in vollständig verfüllten Stoßfugen auftreten – wobei der Verbund Stoßfugenmörtel-Ziegel oft mangelhaft ist. Bei offenen Stoßfugen oder bei Mörteltaschen mit nur 40 % des Querschnitts ist eine Biegemomentenaufnahme nicht möglich. In diesem Fall wird der Biegewiderstand nur über eine Verdrehungsbehinderung in den Lagerfugen – also über die Haftscherfestigkeit der Lagerfugen erzeugt. Abbildung 5-06: Biegebeanspruchungen

Bruchebene parallel zu Lagerfugen

Bruchebene senkrecht zu Lagerfugen

Dennoch steht außer Diskussion, dass gut vermauertes Mauerwerk Biegebeanspruchungen in gewissem Maße schadensfrei ertragen kann. Entsprechende

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Widerstände (Werte fxk1 oder fxk2) dürfen nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] auch angesetzt werden. Voraussetzung ist aber, dass das Mauerwerk mit einem normentsprechenden Überbindemaß hergestellt wird. Sogar eine Kombination beider Biegewiderstände zur Momentenabtragung in Plattenebene ist möglich. Auch eine Erhöhung des Biegewiderstandes durch Berücksichtigung von vorhandenen Druckspannungen (z. B. durch einwirkende Wandlasten) darf in Berechnungen eingeführt werden, da diese die auftretenden Zugspannungen „überdrücken“ und zusätzlich den Reibungswiderstand in den Lagerfugen erhöhen. Hier ist der Eurocode progressiver als die ältere DIN 1053-100 [196] oder auch die ÖNORM B 3350 [156], wo Zugspannungen generell – und somit auch Zugspannungen zufolge Biegebeanspruchung – als nicht aufnehmbar definiert wurden und daher Biegebeanspruchungen nur durch vollständiges „Überdrücken“ der Zugspannungen abgetragen werden konnten.

5|1|5

Zugbeanspruchung

5|1|5

Parallel zur Lagerfuge treten Zugkräfte in Wandteilen z. B. bei Zwängen infolge von Verformungsbehinderung auf. Sofern hier überhaupt eine Berechnung erfolgt, kann die Zugkraftweiterleitung nur über die Reibung in den Lagerfugen und nicht über die Stoßfugen angesetzt werden – ist also streng genommen eine kombinierte Schub-Zug-Beanspruchung der Bauteile. Aus dem Überbindemaß und dem Reibungsbeiwert lässt sich die Zugfestigkeit parallel zur Lagerfuge unter Beachtung der maximalen Steinzugfestigkeit ermitteln. Voraussetzung hierfür ist aber, dass das Mauerwerk mit einem ausreichenden Überbindemaß (ü 0,4h) hergestellt wird. Vorhandene Spannungen quer zu den Lagerfugen wirken sich günstig auf die Zugfestigkeit des Wandelements parallel zur Lagerfuge aus. Der Maximalwert der Zugspannung wird erreicht, wenn entweder der Stein oder zumeist der Mörtel in der Lagerfuge versagt. Eine reine Zugfestigkeit von Wänden senkrecht zur Lagerfuge ist ungesichert und darf bei der Bemessung von Mauerwerk nicht angesetzt werden. Abbildung 5-07: Zugbeanspruchungen

Reibungsversagen im Verband

5|1|6

Zugversagen im Stein

Kombinierte Beanspruchungen Wie schon in den Vorkapiteln erkennbar, lassen sich in den Bauteilen und im Bauwerk die auftretende Belastungen zumeist schon deshalb nicht trennen, da Lastanteile vorhandene Widerständsgrößen beeinflussen. Die daraus resultierenden Beanspruchungen in den Wänden sind deshalb komplex und müssen gemeinsam betrachtet werden. Als maßgebliches Beispiel soll die Beanspruchung in einer Schubscheibe genannt werden, die gleichzeitig Normalkräfte abträgt – ja sogar abtragen soll – wie auch einwirkende Horizontalkräfte ableiten muss.

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5|1|6

5|1|6|1

Scheibenschub

5|1|6|1

Um Horizontalkraftnachweise bei gemauerten Bauwerken führen zu können, muss das Verhalten von gemauerten Wandscheiben bei statischen oder auch dynamischen horizontal wirkenden Kräften bekannt sein. Eine Wandscheibe trägt gleichzeitig Normalkräfte wie auch einwirkende Horizontalkräfte ab. Daraus resultieren, je nach der Intensität und dem Verhältnis der einwirkenden Kräfte, unterschiedliche Beanspruchungszustände, die auch unterschiedliche Bruchversagen zur Folge haben. Die Beanspruchung in der Scheibe selbst ist naturgemäß nicht gleichartig, sondern abhängig vom Betrachtungsort und von der Geometrie der Steine [55][50]. Zur Vertiefung der Kenntnis der maßgeblichen Einflussparameter und zur Überprüfung der Rechenmodelle für den Scheibenwiderstand wurden im Forschungsprojekt ESECMaSE (Enhanced Safety and Efficient Construction of Masonry Structures in Europe) umfassende Untersuchungen gemacht. Dabei wurden sowohl das tatsächliche Verformungsverhalten, die Rissmechanismen und die Verifikation von erwarteten Tragreserven im Vergleich von Ansätzen in den europäischen Normen beschrieben. Es zeigte sich, dass die bisher in der DIN und im EC6 angesetzten Nachweisformate im Wesentlichen die möglichen Beanspruchungen abdecken. Scheibenschub – vereinfachtes Tragmodell Zur Bestimmung der Schubfestigkeit einer Wand wird das vereinfachte Versagensmodell von Mann/Müller herangezogen. Hier werden das Gleichgewicht und die Beanspruchung an einem Einzelstein in Wandmitte betrachtet und die Versagenszustände bei unterschiedlichen Beanspruchungskombinationen der Wandscheibe definiert. Eine Übertragung von Schubspannungen über die Stoßfuge wird hierbei aus Sicherheitsgründen ausgeschlossen. Abbildung 5-08: Wandscheibe unter Scheibenschub, Ansatz nach Mann/Müller

Wandscheibe unter Scheibenschub

Gleichgewicht am Wandelement

Gleichgewicht am Einzelstein

Der Grenzzustand der Schubfestigkeit wird erreicht, wenn entweder die Steine (auf Zug oder Druck) oder der Mörtel (auf Schub) versagen. Die Schubfestigkeit von Mauerwerk ist somit, im Unterschied zur Mauerwerksdruckfestigkeit, kein fixer Wert, sondern ist vom jeweiligen Lastzustand abhängig. - Versagen durch Schub: Bei geringen Auflasten werden bei diesem Versagensmechanismus die aufnehmbaren Scherspannungen – primär in den Lagerfugen – überschritten und es kommt zu Gleitungen und Rissen in den Mauerfugen – entweder gerade oder abgetreppt. Es gilt das Versagenskriterium analog Mohr-Coulomb.

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-

Versagen bei Überschreiten der Steinzugfestigkeit: Steigen die Auflasten, dann ändert sich die Neigung der resultierenden Kraft und somit die Beanspruchung in der Wand – in den Steinen entstehen schräge Querzugspannungen, die dort zum Aufreißen führen können. In einer vereinfachten Betrachtung kann man die Steinzugfestigkeit als Grenzwert ansetzen. - Versagen bei Überschreiten der Steindruckfestigkeit: Erhöht man die vertikalen Kräfte weiter (bei gleichzeitiger Reduktion der Horizontalkräfte), dann entstehen stark geneigte Druckstreben im Wandkörper. Als Grenzfall konzentrieren sich die Druckspannungstrajektorien im randnahen Wandbereich und können dort zum Druckbruch führen. Die Querzugkomponente aus der Neigung vermindert die vorhandene Druckfestigkeit des Mauerwerks. Vereinfacht kann angesetzt werden, dass die aufnehmbare Schubspannung nicht größer als die Differenz zwischen vorhandener Normalspannung und Mauerwerksfestigkeit sein darf, die natürlich nicht überschritten werden kann. Abbildung 5-09: Schubversagen – Versagensarten

fvk Fall1  fvk 0     d fvk Fall 2 fvk Fall 3

  0,45  fbz  1  d fbz Ist  fk   d   2  h st

Fugenversagen Steinzugversagen Steindruckversagen

Demgemäß hängt die Schubfestigkeit fvk von Mauerwerk ab von: fvk0 charakteristischer Schubfestigkeit ohne Auflast, Haftscherfestigkeit – Haftkraft des Mörtels am Ziegel bei reiner Scherbeanspruchung. d

μ

der Druckspannung rechtwinklig zur Schubkraft in der betrachteten Querschnittsebene als Mittelwert der Vertikalspannungen im überdrückten Bereich, der den Schubwiderstand sicherstellt. dem Reibungsbeiwert zwischen Mörtel und Ziegel oder im Mörtel selbst.

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(5-14)

Wandscheiben – Einflüsse auf die Schertragfähigkeit Bei Anwendung des vereinfachten Modelles von Mann-Müller wird der Widerstand der Wand alleine aus der statisch wirkenden Normalkraft und der anzusetzenden Querkraft ermittelt – nur die Materialparameter und das jeweilige Lastniveau bestimmen die Grenztragfähigkeit. Tatsächlich bestimmt jedoch auch das statische System die Beanspruchung – wegen der daraus resultierenden lastableitenden Zonen und der daraus unterschiedlich ausgeprägten örtlichen Beanspruchungen. Abbildung 5-10: Nichtlineare Spannungs- und Verformungszustände bei unterschiedlichen statischen Systemen [50]

Eine Wandscheibe ohne Auflast mit Horizontalkraft am Wandkopf hat einen sehr kleinen Scher- bzw. Schubwiderstand, da ohne zusätzlich wirkende Vertikalkräfte die auftretenden Momente Vh nur in geringem Maße – bis zur Grenze des „Aneinanderhaftens“ der Steine am Mörtel (Haftzugfestigkeit) – aufgenommen werden können. Reißen die Fugen auf, ist die Fläche für die Reibungsübertragung vermindert und ein ausreichender Reibungswiderstand kann nicht mehr aktiviert werden. Auch bei niedrigem Normalkraftniveau wird durch das Moment, dargestellt als Exzentrizität der Normalkraft, die Zone zur Druckabtragung verkleinert. Bei höherer Normalkraft N hingegen wird durch die rückdrehende Wirkung das auftretende Moment merkbar verringert und somit die überdrückte Fläche wie auch die aktivierbare Reibung vergrößert – und damit die Möglichkeit, Horizontalkräfte aufzunehmen. Werden die Horizontalkräfte größer, steigt das Moment – die wirksame Druckzone der schon durch die Normalkraft stärker beanspruchten Wände wird wiederum signifikant reduziert, die Krafteinleitungszone wird örtlich versagen – die Wandscheibe kann über dem Wandfuß aufreiten und rotieren. Abbildung 5-11: Modell der Wirkungslinien bei unterschiedlichen Lastzuständen [55]

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Wird jedoch der Wandkopf – durch steife Bauteile – gegen Verdrehen gesperrt, wird die wirkende Normalkraft gegenläufig verschoben und ohne Veränderung des Lastniveaus das rückdrehende Moment mit seinen günstigen Auswirkungen maßgeblich vergrößert, die Exzentrizität im Wandfuß halbiert. Die Horizontalkraftaufnahmefähigkeit steigt damit signifikant an. Schon diese „theoretische“ Vorstellung zeigt, dass die Größe und das Auftreten der Hauptbeanspruchungsmechanismen auch von den Lagerungsbedingungen abhängen. - Reiner Schub: reinen Druck schräg in der Wandscheibe, korrespondierend dazu Zugspannungen in den Steinen. - Zugspannungen in den aufklaffenden Bereichen: Druck und Scheren in Kombination im Wandfuß. Bei einer sehr steifen Halterung (und der Möglichkeit einer zu aktivierenden Normalkraft) ist die Exzentrizität spiegelverkehrt an den beiden Scheibenkanten oben und unten. Die tatsächliche Verteilung ist jedoch vom Verhältnis der Plattensteifigkeit der Decke = Halterung und der Geometrie der Wandscheibe (Biegesteifigkeit) abhängig. Kurze Wände unterliegen einer größeren Wandrotation, längere Wände tragen stärker über Schub ab, deshalb ist dort die Deckenhalterung weniger maßgeblich. Ein realitätsnäheres Bauwerksmodell geht weg vom Kragscheibenmodell zu einer Struktur mit in den Geschoßebenen eingespannten Wandscheiben, was implizit geometrische und, bei wachsenden Verformungen, auch physikalisch nichtlineare Effekte in den Wandscheiben voraussetzt, die abhängen von - Wandkonfiguration im Grundriss - Auflast, Geometrie und Tragfähigkeiten der einzelnen Schubwände - räumlicher Verteilung der seismischen Kräfte im Bauwerk - Interaktion zusammengesetzter Querschnitte - Kopplung der einzelnen Schubwände - Einfluss der Schubwände orthogonal zur Belastungsrichtung - Deckensteifigkeit Die Vielzahl von Einflussfaktoren macht deutlich, dass der Grad der Einspannung nur schwer in allgemeingültiger Form beschrieben werden kann. Da die Größe der Einflussfaktoren sowie die Rückstellwirkungen der Deckenplatten bzw. vorhandener Unterzüge und damit die Unterschätzung der überdrückten Wandquerschnittsfläche nicht ausreichend erforscht sind, wird trotz der dadurch sehr auf der sicheren Seite liegenden Annahme dieser Effekt im Scheibennachweis nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] nicht berücksichtigt und es wird von einer mittig angreifenden Normalkraft ausgegangen.

5|1|6|2

Plattenschub und Plattenbiegung Aus den quer zur Wandebene einwirkenden Horizontalkräften resultieren in den Auflagern der Wand Auflagerkräfte. Die Verteilung dieser Kräfte und die Plattenmomente sind abhängig vom angesetzten Tragmodell der Platte. Kann man von einer guten Einbindung in ausreichend steife Querwände und einer Festhaltung in Deckenebene (Auflager einer steifen Deckenscheibe) ausgehen,

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5|1|6|2

dann darf auch eine gemauerte Wand wie eine allseitig gelagerte Platte angesehen und die Plattenmomente dürfen für beide Hauptrichtungen ermittelt werden. Bei Anschlüssen an vertikal tragende Wände kann sogar eine Teileinspannung an den vertikalen Seiten angenommen werden, jedoch muss die Momentenaufnahme nachgewiesen werden. Die Verteilung der Momente in einer Platte ist vom Stützweitenverhältnis, den Auflagerbedingungen und vom Verhältnis der Biegesteifigkeiten in den Hauptrichtungen beeinflusst. Die Steifigkeit wird unter der Annahme von Rissfreiheit mit voller Größe angesetzt. Für eine einfache Ermittlung der in den Hauptrichtungen wirkenden Momente werden im EC6 Faktoren für die Stützweitenverhältnisse in Abhängigkeit von den vorhandenen Auflagerbedingungen angegeben. Ein Orthotropiekoeffizient adaptiert die Momentengröße in Richtung der Lagerfugen. Dieser errechnet sich aus dem Verhältnis der Biegezugfestigkeiten des Mauerwerks in beiden Achsenrichtungen. Für die praktische Anwendung sind demnach entweder Prüfwerte erforderlich oder es ist das Verhältnis von fxk1 zu fxk2 laut Norm einzusetzen. Bei Wänden mit unregelmäßigen Umrissen oder mit großen Öffnungen darf unter Berücksichtigung der Orthotropie des Mauerwerks die Berechnung z. B. der Finite-Elemente-Methode oder der Bruchlinien-Analogie erfolgen. Falls Vertikalkräfte wirksam sind, kann das „Überdrücken“ durch eine erhöhte Biegefestigkeit berücksichtigt werden. Bei z. B. Türöffnungen in Wänden ist in der Regel nur der Ansatz einer einachsigen Tragwirkung möglich. Dafür wird als alternatives Tragmodell ein lastabtragender Bogen in der Wand angesetzt bzw. als weitere Vereinfachung ein Druckstrebenmodell. Die Auflagerbreite und die Druckzonenhöhe können minimal mit bis zu t/5 angenommen werden. Für die Mauerwerksfestigkeit ist die jeweils vorhandene Festigkeit in Richtung des Tragbogens anzusetzen, wobei für Druckbögen parallel zu den Lagerfugen eine flächige Mörtelfugenfüllung erforderlich ist und die Querdruckfestigkeit des Mauerwerks bekannt sein muss. Sind die Stoßfugen offen, muss eine Druckbogenbildung unter Voraussetzung einer Kraftweiterleitung über die Scherfestigkeit der Fugen im Druckzonenbereich möglich sein. Die Bedingungen für die Wirksamkeit der Auflager entsprechen natürlich den Anforderungen wie bei einer Flächentragwirkung. Ergänzend ist bei diesem Modell die Normalkraftaufnahme in den Endauflagern (Bogenschub) nachzuweisen. Ob durch Biegemomentenabtragung oder mit dem Druckbogenmodell gearbeitet wird, ist freigestellt – mit Ausnahme von Kellerwänden mit horizontalem Erddruck. Hier sollte eine Biegefestigkeit um die Lagerfuge nicht angesetzt werden. Somit sollte eigentlich auch eine Biegefestigkeit in Richtung Lagerfuge nicht herangezogen werden, woraus die Empfehlung zur Nachweisführung über das Druckbogenmodell resultiert. Was die Querkraftabtragung betrifft, muss bei Plattenschubbeanspruchung (z. B. bei der Abtragung von Erddruckkräften auf Kelleraußenwände) im Normalfall nicht mit einem Versagen der Steine (Zug) gerechnet werden. Allein maßgebend ist hier das Reibungsversagen in der Lagerfuge. Sind die Normalspannungen in der Lagerfuge in etwa gleichmäßig verteilt (das kann man im Allgemeinen annehmen), darf mit dem normalen Reibungsbeiwert μ von 0,6 in der Lagerfuge gerechnet werden.

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Sofern für Kellerwände ein positiver Nachweis mit dem vereinfachten Verfahren aus der ÖNORM EN 1996-3 [212] nicht geführt werden kann, können die auftretenden Momente für die jeweilige Geometrie der Kelleraußenwand und unter Beachtung der Belastungsverteilung ermittelt werden und diese Anteile (unter Berücksichtigung der Orthotropie) in der jeweiligen Wirkungsrichtung unter Verwendung des Druckbogenmodells unter Beachtung der Auflast nachgewiesen werden. Betrachtet man die Gesamtstruktur der Wand samt der aufliegenden Decke, ist zusätzlich noch die Veränderung der Lage der Resultierenden der Normalkräfte zu untersuchen, da nunmehr planmäßige Momente in Wandmitte zu berücksichtigen sind.

5|2

Mauerwerk als Teil der Gesamtstruktur

5|2

Gemauerte Gebäude bestehen aus Wänden und Decken, die gemeinsam eine stabile Baustruktur bilden. Obwohl man annehmen könnte, dass die Decken für die Normalkraftbetrachtung nur die „Lieferplattform“ der Lasten in die Wände darstellen, beeinflussen sie durch Momenteneintragung in den Auflagerpunkten sehr wohl das Tragvermögen der Wände und Pfeiler. Ein räumliches Tragmodell ist für diese Überlegungen nicht erforderlich – wohl aber bei der Betrachtung zur Abtragung von Erdbebenerregung.

5|2|1

5|2|1

Spannungsverteilungen im Mauerwerk Druckspannungen werden immer in Form einer blockförmigen Spannungsverteilung beschrieben, Biegespannungen z. B. infolge eingeprägter Momente in der Regel mit dreieckiger Verteilung. Werden Biegemomente durch ausmittige Normalkräfte beschrieben, dann lässt sich auch hier die Druckspannung linear-elastisch genähert als dreieckig ansetzen. Im Eurocode 6 kann zur weiteren Vereinfachung ideal plastisches Verhalten unterstellt und die Verteilung „stress-block“ verwendet werden, die eine gleiche Lage der Resultierenden und damit gleiche Momente im Querschnitt unterstellt. Diese Annahme beinhaltet aber gleichzeitig die Voraussetzung der Möglichkeit von Spannungsumlagerungen, da bei gleicher Kraft N aus der dreieckigen Spannungsverteilung eine um 33 % höhere Randspannung resultiert. Aus diesem Grund darf bei der Spannungsverteilung nach dem Spannungsblock keinerlei Spannungserhöhung wegen lokaler Einwirkung argumentiert werden. Abbildung 5-12: Ansätze zur Spannungsverteilung im Wand-Decken-Knoten

Stress-Block

Dreiecksverteilung

„reale“ Spannungsverteilung

Scherspannungen in der Wand weisen an den Enden Spannungsspitzen (Ansatz DIN) auf – werden aber als linear verteilt (Rechteckverteilung) angenommen. Schubspannungen, z. B. am Einzelstein, verlaufen zumeist parabelförmig, auch hier wird eine vereinfachte Rechteckverteilung angesetzt.

140 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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Abbildung 5-13: Ansätze Spannungsverteilung – Scherspannungen/Schubspannungen 1 „reale“ Spannungsverteilung 2 Stress-block

Scherspannungen

5|2|2

Schubspannungen

5|2|2

Zusammenwirken Wand und Decke In Bauwerken kommt den Decken eine entscheidende Wirkung zur Verteilung von Kräften und für den Zusammenhalt der Wandstruktur zu. Die Deckenhorizonte halten die Wände in den Geschoßebenen fest und reduzieren so die Knicklänge auf Geschoßhöhe. Wesentlich ist eine Unterscheidung in schubsteife und schubweiche sowie in biegesteife und biegeweiche Deckensysteme. Biegesteife Deckensysteme ermöglichen einerseits eine Querverteilung von Einzellasten und eine Vergleichmäßigung der Auflagerkräfte, andererseits eine gewisse Rahmenwirkung der Wand-Decken-Struktur. Biegeweiche Decken (z. B. FT-Rippendecken oder Holzbalkendecken) besitzen diese Eigenschaften nur sehr beschränkt. Schubsteife Deckensysteme sind nicht automatisch biegesteif, jedoch biegesteife Decken praktisch immer schubsteif. Als schubsteif oder starr wird nach ÖNORM EN 1998-1 [214] eine Scheibe dann betrachtet, wenn ihre in der Erdbeben-Bemessungssituation ermittelte Horizontalverschiebung, berechnet an einem Modell unter Berücksichtigung der tatsächlichen Nachgiebigkeit in der Ebene, nirgendwo die unter Annahme einer starren Scheibe ermittelten absoluten Horizontalverschiebungen um mehr als 10 % übersteigt. Durch schubsteife Deckensysteme wird eine gemeinsame Verformung des Gesamtbauwerkes erzwungen und einwirkende Horizontalkräfte werden entsprechend verteilt. Auch der Zusammenschluss der Wände untereinander wird dadurch verbessert. Gleichzeitig unterbrechen die Decken jedoch den gleichmäßigen Kraftfluss in der Wand und verursachen durch eingeprägte Momente zusätzliche Beanspruchungen im Mauerwerk. Besondere Beachtung erfordern Fertigteile – besonders vorgespannte Hohldielendecken. Es dürfen im Knotenbereich keine Deckenhohlräume verbleiben und die Fertigelemente müssen sicher im Deckenrost verankert werden. Bei allen Fertigteilen ist auf eine satte, formschlüssige Auflagerung der Decke auf der Wand zu achten – besonders wenn Deckenelementauflager erst im Zuge der Rostherstellung ausbetoniert werden – eine Ausführung, die kritisch zu hinterfragen ist.

5|2|2|1

Wand-Decken-Knoten

5|1|6|2

Aus der Ablastung der Geschoßlasten in die unterstützenden Wände kommt es zu einer Wechselwirkung WandDecke alleine schon bei nicht zentrischer Kraftweiterleitung (bei nicht durchlaufenden Deckenrosten) bzw. durch die aus Verformungen der Decke eingeprägten Momente. Gleichzeitig besitzt eine biegesteife Decke oder ein entsprechend biegesteifer Deckenrost den Vorteil einer Verteilung der angreifenden Lasten bzw. der daraus resultierenden Druckspannungen. Die rechnerische Erfassung erfolgt mittels vereinfachter

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Modelle (vereinfachten Modellvorstellungen als Geschoßrahmensysteme), die entweder - vom Ansatz eines steifen Rahmens aus Wänden und Decke mit einer vollständigen Einspannung der Deckenplatte in der Außenwand und der Mittelmauer ausgehen oder aber - von einer praktisch vollständig gelenkigen Lagerung der Decke auf der Außenwand bei gleichzeitig steifer Festhaltung in der Mittelmauer. Letzterer Ansatz berücksichtigt die Möglichkeit einer randnahen Auflagerung von Decken bzw. die Wahl von Deckensystemen, die für eine volle Einspannung in der Wand nicht geeignet sind (z. B. Rippendeckensysteme). Eine Volleinspannung in Mauerwerk, welches ja keine Zugkräfte aufnehmen kann, setzt naturgemäß ausreichend große, aktivierbare Normalkräfte in der auflastenden Wand voraus. Zu beachten ist außerdem, dass für den Steifigkeitsansatz der Wand die tatsächliche Steifigkeit unter Berücksichtigung der Wandöffnungen anzusetzen ist. Tatsächlich kommt es durch die Ausbildung von gedämmten Rosten zum Zwecke einer Vermeidung von Wärmebrücken auch bei Stahlbetonplatten und stark belasteten Wänden oft nur zu einer Teileinspannung. Abbildung 5-14: Außenwand-Decken-Knoten – Großversuch [79]

Die Momentenverteilung im Wand-Decken-Knoten beeinflusst auch die anzusetzende Lastexzentrizität in Wandmitte und geht somit auch dort in die Dimensionierung der Wände ein. Abbildung 5-15: Spannungsverteilung Wandenden und Wandmitte [79]

Wandkopf

Wandmitte

Wandfuß

Zwischen Decke und den angrenzenden Mauersteinen sollte als ausgleichende Zwischenschicht ein Mörtelausgleich hergestellt und jeweils eine Trennlage (z. B. Bitumendachbahn) zur Entkopplung des unterschiedlichen Verformungsverhaltens der beiden Baustoffe eingelegt werden. Die Kombination aus

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Mörtelabgleich und Trennlage hat dabei verschiedene positive Effekte auf die Tragsicherheit und Rissbildung im Anschlußbereich: - Vermeidung einer Verzahnung zwischen Decke und Mauerwerk (Einfließen des Frischbetons in die Lochungen der Ziegel wird verhindert) - Möglichkeit zur Längenänderung der Decken (Schwinden, Temperatur) bei gleichzeitiger Minimierung des Eintrags von rissauslösenden Schubkräften in das Mauerwerk und ausreichender Reibungsaktivierung zum Abtrag kurzzeitig wirkender Horizontallasten (Wind, Erdbeben) - Abbau von lokalen Spannungsspitzen durch örtliche Plastifizierung der Trenn- und Ausgleichsschichten Einen bei höheren Normalkräften sehr positiven Effekt haben tragende Roststeine. Sie beeinflussen das Tragverhalten durch eine Stützung der sich an der Außenseite verdrehenden Tragwände gegeneinander und bilden damit einen zusätzlichen Lastweiterleitungsquerschnitt. Damit wird die Beanspruchung der Wand günstiger verteilt und reduziert. Diese Knotenform ist in ÖNORM EN 1996-1-1 derzeit noch nicht erfasst. Abbildung 5-16: Lasteinleitung im Knotenbereich bei Teilauflagerung [79]

mit Roststein

Wand auskragend

Versagen mit Roststein

Für alle möglichen Nachweisorte – Wandkopf, Wandmitte und Wandfuß  sind die zusätzlichen Einflüsse aus ungewollten Effekten, aus Effekten II. Ordnung und natürlich die Auswirkung von Horizontalkräften (z. B. Wind) auf die Lage des Angriffpunktes der Normalkraft und damit auf die effektive Spannungsverteilung zu ermitteln. Die Berücksichtigung erfolgt über Abminderungsfaktoren .

5|2|2|2

Die vertikal lastabtragende Wand

5|2|2|2

Wie dargestellt, werden in den Wand-Decken-Knoten die abzuleitenden Kräfte durch den Momenteneintrag aus der Wandachse herausgedrängt. Diese Tatsache muß bei der Wandbemessung berücksichtigt werden und kann die Wandtragfähigkeit entscheidend verringern. Die Momentenwirkung wird in der Regel über Lastexzentrizitäten der Normalkraft abgebildet. Zusätzliche Effekte sind die vorhandene Wandschlankheit, die eine Abminderung des Widerstandes bedingt, aber auch Momente aus Windkräften, ungewollte Verkrümmungen oder Schiefstellungen, die weitere Ausmitten der Normalkraft hervorrufen und, bei exzentrischer Druckbeanspruchung nicht unbedeutend, Kriecheffekte.

Mauerwerk als Teil der Gesamtstruktur | 143

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Da die Normalkräfte teilweise günstige Wirkung auf die Spannungsverteilung haben, sind die einzelnen Lastfälle zu überlagern und die ungünstigsten Einwirkungen zu ermitteln. Wichtig für eine ordnungsgemäße Lastabtragung ist jedoch auch die Einhaltung der Verbandsregeln und Mindestüberbindemaße. Im Bereich von Teilflächenbeanspruchungen ist sonst keine gesicherte Lastausbreitung möglich. Eine horizontale Kraftabtragung ist ohne ordnungsgemäßen Verband ebenfalls nicht gegeben. Abbildung 5-17: Mauerwerksverband – Wirkungsweise zur vertikalen Lastabtragung

unzulässige Vermauerung ohne Verband

5|2|2|3

ordnungsgemäßer Mauerwerksverband

Horizontalkraftweiterleitung Decken auf Wand So wie für die Abtragung der vertikalen Kräfte das Zusammenwirken von Wänden und Decken einen wesentlichen Einfluss auf die Beanspruchung in den Bauteilen hat, ist bei der Abtragung von horizontalen Kräften ein Zusammenwirken von Decken und Wänden erforderlich. Ohne die funktionierende Kraftableitung über Wandscheiben (alternativ auch über Treppenhauskerne) ist im Mauerwerksbau eine räumliche Stabilität des Bauwerks nicht zu gewährleisten. Horizontale Krafteinwirkungen auf Bauwerke und somit auch auf einzelne Bauteile entstehen durch: - Windeinwirkung (Druck und Sog) - Trägheitskräfte zufolge Erdbeben - Erddruck / evtl. Wasserdruck - Kraftanteile zufolge von Imperfektionen in der Baustruktur (Lotabweichungen, Krümmungen usw.) Windkräfte wirken praktisch statisch auf die Außenhülle während Erdbebenkräfte dynamisch die Bauwerksmasse erregen. Die entsprechenden Ansätze sind den Belastungsnormen zu entnehmen. Es ist zusätzlich zu unterscheiden, welche Deckensysteme eingebaut sind. Angreifende Horizontalkräfte werden entweder über schubsteife Decken auf die „stützenden“ Wandscheiben verteilt oder direkt, entsprechend den Lasteinflußflächen den abtragenden Wänden zugewiesen. Abhängig davon sind die Umlagerungsmöglichkeiten ebenfalls unterschiedlich. Schubsteife Decken wirken in der Gebäudestruktur jedenfalls günstiger und sind besonders in Erdbebengebieten heute eine technische Notwendigkeit. Außerdem besitzen sie in der Regel auch eine höhere Biegesteifigkeit, die im Zusammenwirken mit den Wänden eine günstigere Beanspruchung in den aussteifenden Wandscheiben hervorruft.

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5|2|2|3

Abbildung 5-18: Wandscheiben unter Schub bei Rückhaltung durch Betondecken – schematische Darstellung [52]

Einen maßgeblichen Einfluss hat die schon angesprochene Halterung der Wandenden – die Behinderung der Verdrehung. In der Realität ist eine solche immer gegeben, wobei die Größe der Behinderung von der Steifigkeit der Decken aber auch von der Position der Wandelemente zueinander beeinflusst ist. Für lange Wände ist die Deckenhalterung eher unmaßgeblich, für kurze Wände jedoch bedeutsam. Bei einer sehr steifen Halterung ist die Exzentrizität spiegelverkehrt an den beiden Scheibenkanten oben und unten. Die tatsächliche Verteilung ist jedoch vom Verhältnis der Plattensteifigkeit der Decke = Halterung und der Geometrie der Wandscheibe (Biegesteifigkeit) abhängig. Um die Größe der Behinderung einordnen zu können, ist bei Stahlbetondecken zur Steifigkeitseinschätzung eine Deckenfeldbreite von max. 21/10 der zuordenbaren Deckenspannweite ansetzbar. Gleichzeitig ist es sinnvoll, für die Ermittlung der Wandsteifigkeit die rechnerische Länge mit der maximal 1,5fachen Wandhöhe zu beschränken.

5|3

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände

5|3

Grundlegende Einflussgrößen bei vertikaler und horizontaler Beanspruchung sind neben den Modellbildungen, das Verbundsystem Stein-Mörtel, die Komponentenfestigkeiten der Materialien aber auch die Ausbildung der Stoßund Setzfugen bis hin zum Überbindemaß zwischen den einzelnen Mauersteinen. Für die normative Beschreibung der Widerstände von unbewehrtem Mauerwerk werden diese zahlreichen Parameter auf die nachfolgenden Grundparameter reduziert: - unter Normalkraftbeanspruchung: fk - unter Schubbeanspruchung: fvk - unter Biegebeanspruchung: fxk - Verformungseigenschaften: E-Modul, Schubmodul

5|3|1

Unter Normalkraftbeanspruchung – fk

5|3|1

Der Basiswiderstand eines Mauerpfeilers oder einer gemauerten Wand gegen Normalkraftbeanspruchung = Druck wird durch die charakteristische Druckfestigkeit fk beschrieben, wobei diese nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] entweder aus Versuchen (siehe 5|4|2|1) abgeleitet oder aber aus den jeweiligen Komponentenfestigkeiten von Mauerstein fb (siehe 5|4|1|1) und Mörtel fm

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände | 145

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(siehe 5|4|1|2) ermittelt werden kann. Diese rechnerische Ermittlung der charakteristischen Druckfestigkeit aus den Komponenten Mauerstein und Mörtel erfolgt in Abhängigkeit von der Mauersteingruppe und der Mörtelart durch angepasste Formeln. Druckfestigkeit von Mauerwerk – Definition ÖNORM EN 1996-1-1 [209] Mauerwerksfestigkeit bei Druckbeanspruchung ohne Einfluss der Verformungsbehinderung durch die Druckplatten und ohne Einfluss der Schlankheit und ausmittiger Belastung. Charakteristische Festigkeit – Definition ÖNORM EN 1996-1-1 [209] Festigkeitswert des Mauerwerks, der mit einer vorgeschriebenen Wahrscheinlichkeit von nur 5 % in einer hypothetisch unbegrenzten Grundgesamtheit von Versuchen unterschritten werden darf. Dieser Wert entspricht dem 5 %-Fraktil der angenommenen statistischen Verteilung der Prüfserie einer bestimmten Material- oder Produkteigenschaft. Unter bestimmten Umständen wird ein Nennwert als charakteristischer Wert verwendet.

fk  K  fb   fm

fk

(5-15)

Tabelle 5-01: Beiwerte K und Exponenten ,  zur Ermittlung der Mauerwerksdruckfestigkeit – ÖNORM B 1996-1-1 [209]

Gruppe 1

0,60

 0,65

 0,25

0,90

 0,70

 0,00

Leichtmörtel mit einer Rohdichte über 800 bis 1500 600 bis 800 kg/m 3 kg/m 3 K K a    0,35 0,65 0,25 0,50 0,65 0,25

Gruppe 2

0,55

0,65

0,25

0,70

0,70

0,00

0,30

0,65

0,25

0,40

0,65

0,25

Gruppe 3

0,50

0,65

0,25

0,50

0,70

0,00

0,25

0,65

0,25

0,30

0,65

0,25

Gruppe 4

0,35

0,70

0,30

0,35

0,70

0,00

0,20

0,70

0,30

0,25

0,70

0,30

Mauersteinart: Ziegel

Normalmörtel K

Dünnbettmörtel Dicke 1 bis 3 mm K

Die Anwendung der Formel (5-15) ist noch an nachfolgende Bedingungen gebunden: - Für Mauersteine, die mit Leichtmörtel vermauert werden, darf keine größere Steinfestigkeit fb als 15 N/mm² in Rechnung gestellt werden. - fm darf bei der Verwendung von Leichtmörtel nicht größer als 10 N/mm² sein. - Für Mörtel darf für fm kein größerer Wert als 20 N/mm² bzw. 2fb in Rechnung gestellt werden. Der kleinere Wert ist maßgebend. - fb darf bei der Verwendung von Normalmörtel einen Wert von 75 N/mm² nicht überschreiten. - fb darf bei der Verwendung von Dünnbettmörtel einen Wert von 50 N/mm² nicht überschreiten. - Die Mörteldruckfestigkeit von Dünnbettmörtel ist fm  10 N/mm². - Bei Mauerwerk mit Normalmörtel und Mörtelfugen parallel zur Wandebene (Verbandsmauerwerk) muss fk um 20 % vermindert werden. Für ausgewählte Materialkombinationen der Stein- und Mörteldruckfestigkeiten und der Mauersteinart Ziegel kann die charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit auch der Tabelle 5-02 bis Tabelle 5-04 aus der ÖNORM B 1996-3 [212] entnommen werden.

146 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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Tabelle 5-02: Mauerwerksdruckfestigkeit fk in N/mm² – Ziegel Gruppe 1 Normalmörtel

fb N/mm2 2 4 6 8 10 12 16 20 25 30 50 75

M2,5 1,2 1,9 2,4 2,9 3,4 3,8 4,6 5,3 6,1 6,9 9,6 12,5

M5 1,3 2,2 2,9 3,5 4,0 4,5 5,4 6,3 7,3 8,2 11,4 14,8

M10 1,3 2,5 3,4 4,1 4,8 5,4 6,5 7,5 8,6 9,7 13,6 17,7

Dünnbettmörtel M20 1,3 2,5 3,6 4,6 5,7 6,4 7,7 8,9 10,3 11,6 16,1 21,0

1,5 2,4 3,2 3,9 4,5 5,1 6,3 7,3 8,6 9,7 13,9 18,5

Leichtmörtel mit einer Rohdichte 600 kg/m3 bis 800 kg/m3 bis 800 kg/m3 1500 kg/m3 M2,5 M5 M2,5 M5 0,7 0,8 1,0 1,1 1,1 1,3 1,5 1,8 1,4 1,7 2,0 2,4 1,7 2,0 2,4 2,9 2,0 2,3 2,8 3,3 2,2 2,6 3,2 3,8 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3 2,6 3,0 3,7 4,3

M10 1,1 2,1 2,8 3,4 4,0 4,5 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2

Tabelle 5-03: Mauerwerksdruckfestigkeit fk in N/mm² – Ziegel Gruppe 2 Normalmörtel

fb N/mm2 2 4 6 8 10 12 16 20 25 30 50 75

M2,5 1,1 1,7 2,2 2,7 3,1 3,5 4,2 4,8 5,6 6,3 8,8 11,4

M5 1,2 2,0 2,6 3,2 3,7 4,1 5,0 5,8 6,7 7,5 10,5 13,6

M10 1,2 2,3 3,1 3,8 4,4 4,9 5,9 6,9 7,9 8,9 12,4 16,2

Dünnbettmörtel M20 1,2 2,3 3,3 4,3 5,2 5,8 7,1 8,2 9,4 10,6 14,8 19,2

1,1 1,8 2,5 3,0 3,5 4,0 4,9 5,7 6,7 7,6 10,8 14,4

Leichtmörtel mit einer Rohdichte 600 kg/m3 bis 800 kg/m3 bis 800 kg/m3 1500 kg/m3 M2,5 M5 M2,5 M5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,9 1,1 1,2 1,5 1,2 1,4 1,6 1,9 1,5 1,7 1,9 2,3 1,7 2,0 2,2 2,7 1,9 2,3 2,5 3,0 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5 2,2 2,6 2,9 3,5

M10 0,9 1,7 2,3 2,7 3,2 3,6 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1

Tabelle 5-04: Mauerwerksdruckfestigkeit fk in N/mm² – Ziegel Gruppe 3 Normalmörtel

fb N/mm2 2 4 6 8 10 12 16 20 25 30 50 75

M2,5 1,0 1,5 2,0 2,4 2,8 3,2 3,8 4,4 5,1 5,7 8,0 10,4

M5 1,1 1,8 2,4 2,9 3,3 3,8 4,5 5,2 6,1 6,8 9,5 12,4

M10 1,1 2,1 2,8 3,4 4,0 4,5 5,4 6,2 7,2 8,1 11,3 14,7

Dünnbettmörtel M20 1,1 2,1 3,0 3,9 4,7 5,3 6,4 7,4 8,6 9,6 13,4 17,5

0,8 1,3 1,8 2,1 2,5 2,8 3,5 4,1 4,8 5,4 7,7 10,3

Leichtmörtel mit einer Rohdichte 600 kg/m3 bis 800 kg/m3 bis 800 kg/m3 1500 kg/m3 M2,5 M5 M2,5 M5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 0,9 1,1 1,0 1,2 1,2 1,4 1,2 1,4 1,5 1,7 1,4 1,7 1,7 2,0 1,6 1,9 1,9 2,3 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6 1,8 2,2 2,2 2,6

M10 0,7 1,2 1,7 2,1 2,4 2,7 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1

Wand mit Randstreifenvermörtelung der Lagerfugen – Definition ÖNORM EN 1996-1-1 [209] Wand, bei der die Mauersteine auf zwei Mörtelstreifen verlegt werden, die auf den äußeren Rändern der Lagerflächen der Mauersteine aufgetragen werden. Wird Mauerwerk nicht voll vermörtelt, sondern der Mörtel nur in Streifen aufgebracht, sind Einschränkungen in der Tragfähigkeit gegeben. Die Randstreifenvermörtelung erzeugt einen ungünstigen Spannungsverlauf in der Wand, da es zu Spannungskonzentrationen und damit stärkerer Beanspruchung

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände | 147

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der Mörtelflächen sowie zu ungleichmäßigen Spannungsverläufen in den Steinen kommt. Eine Randstreifenvermörtelung ist nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] nur zulässig wenn: - die Dicke des Mauerwerks ist gleich der Breite oder der Länge der Mauersteine, so, dass keine über die gesamte Länge der Wand oder Teile davon verlaufende Längsfuge vorhanden ist, - die Vermörtelung aus mindestens zwei oder mehreren gleich breiten Mörtelstreifen besteht, - die Mörtelstreifen an den Steinrändern aufgebracht werden, - jeder Mörtelstreifen zumindest 30 mm breit ist, - die druckübertragende Mörtelfläche der Mörtelstreifen gesamt zumindest 40 % der Wandfläche abdeckt, - bei Verwendung von Mauersteinen der Gruppen 1 und 4 Normalmörtel verwendet wird, - bei Verwendung von Mauersteinen der Gruppen 2 und 3 die normierte Druckfestigkeit fb der Mauersteine durch Versuche nach EN 772-1 [183] für Mauersteine mit Randstreifenvermörtelung bestimmt wird. Die Errechnung der charakteristischen Druckfestigkeit fk kann dann nach der bekannten Formel (5-15) erfolgen, wobei das Verhältnis der druckübertragenden Mörtelfläche zur Gesamtfläche zu berücksichtigen ist.

fk  K  fb   fm  fk  0,5  K  fb   fm 

bei 100 % Mörtelfläche bei 40 % Mörtelfläche

(5-16)

Zwischenwerte linear interpoliert

Aus heutiger Sicht ist eine Randstreifenvermörtelung als Maßnahme zur Verbesserung des Wärmeschutzes nicht sinnvoll und aus konstruktiven Gründen auch abzulehnen.

5|3|2

Unter Schubbeanspruchung – fvk Die Schubfestigkeit fvk ist eine wichtige Größe für die Beurteilung der Querkrafttragfähigkeit von Mauerwerk, die insbesondere beim Standsicherheitsnachweis von Aussteifungswänden und Kellerwänden zum Tragen kommt. Die in der ÖNORM EN 1996-1-1 [209] beschriebene Schubfestigkeit von Mauerwerk ist im Unterscheid zur Mauerwerksdruckfestigkeit kein fixer Wert, sondern ist vom jeweiligen Lastzustand abhängig. Sie berücksichtigt die Versagensformen des Fugenversagens und des Steinzugversagens in Wandlängsrichtung. Da das dritte Versagenskriterium – Druckversagen des Mauerwerks – praktisch nicht vorkommt, wurde dieses nicht in die vereinfachende Normformel aufgenommen. Die charakteristische Schubfestigkeit fvk ist entweder aus Ergebnissen von Versuchen an Mauerwerk (siehe 5|4|2|2) für das jeweilige Projekt oder aus einer vorhandenen Datenbasis zu bestimmen oder kann unter Einhaltung definierter Randbedingungen und mehreren Einflussparameter auch aus Normformeln ermittelt werden. Bei vermauerten Stoßfugen gilt:

fvk  fvk0  0,4  d  0,065  fb

148 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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5|3|2

fvk

(5-17)

Bei unvermörtelten jedoch knirsch gestoßenen Stoßfugen gilt:

fvk  0,5  fvk0  0,4  d  0,045  fb fvk0 d fb

(5-18)

charakteristische Haftscherfestigkeit ohne Auflast Bemessungsdruckspannung rechtwinklig zur Schubkraft normierte Steindruckfestigkeit

N/mm² N/mm² N/mm²

Gleichzeitig darf die Schubspannung fvk einen Grenzwert von 6,5 % der Steindruckfestigkeit fb (bei voll vermauerten Stoßfugen) bzw. von 4,5 % bei knirsch gestoßenen Stoßfugen – als Grenzwert für ein mögliches Schrägzugversagen der Wand im Stein – nicht überschreiten. Auch die charakteristische Anfangsscherfestigkeit (Haftscherfestigkeit) fvk0 von Mauerwerk sollte idealerweise aus Versuchen nach ÖNORM EN 1052-3 [194] oder ÖNORM EN 1052-4 [195] ermittelt werden, es dürfen jedoch – unter der Voraussetzung, dass die verwendeten Mörtel keine Zusatzstoffe oder Zusatzmittel beinhalten – die in der Norm angegebenen Werte ebenfalls angesetzt werden. Sie beschreibt die Haftkraft des Mörtels in sich (Kohäsionskraft, auch bei Eindringen von Mörtel in die Hohlkammern von Lochsteinen) oder am Ziegel (Adhäsion, in geringem Maße auch eine mechanische Verkrallung durch die Bildung von Kristallen in Porenräumen des Ziegels) bei reiner Scherbeanspruchung ohne Auflast.

fvk0

Tabelle 5-05: Anfangsscherfestigkeit (Haftscherfestigkeit) fvko – ÖNORM EN 1996-1-1 [209] fvk0 (N/mm 2) Mauerstein Normalmörtel mit einer Dünnbettmörtel (Lagerfugendicke Leichtmörtel Festigkeitsklasse 0,5 bis 3 mm) M10-M20 0,30 Ziegel M2,5-M9 0,20 0,30 0,15 M1-M2 0,10

Zwischenwerte für die Mörtelfestigkeiten von M1 bis M10 sind linear zu interpolieren. Für Mörtelfestigkeiten unter M1 ist der Ansatz einer Anfangsscherfestigkeit nicht zulässig. Der Schubwiderstand im Anschlussbereich zweier Wände darf unter Ansatz von fvk0 rechnerisch ermittelt werden oder er ist versuchstechnisch festzustellen. d ist die Bemessungsdruckspannung rechtwinklig zur Schubkraft in der betrachteten Querschnittsebene des Bauteils unter der entsprechenden Lastkombination als Mittelwert der Vertikalspannungen im überdrückten Bereich, der den Schubwiderstand in Abhängigkeit von einem Reibungsbeiwert von 0,4 sicherstellt. Bei der Bemessungsdruckspannung ist die für den jeweiligen Nachweisfall anzusetzende Normalkraft bzw. der zugehörige Sicherheitsbeiwert bedeutsam. Einleuchtend ist jedoch, dass die Normalspannung günstig wirkt und deshalb hier entsprechend niedrig angesetzt werden muss. Sind bei Randstreifenvermörtelung die Bedingungen für die Anwendung der charakteristischen Druckfestigkeit eingehalten, kann die Schubfestigkeit nach Formel (5-19) ermittelt werden. Im Prinzip wird dabei der Anteil der Haftscherfestigkeit proportional zur vorhandenen Mörtelfläche abgemindert.

fvk  g t

g  fvk 0  0,4  d t

 0,5  fvk 0  0,4   d  0,045  fb

Gesamtbreite der Mörtelstreifen Wanddicke

d

(5-19) m m

Materialparameter zur Beschreibung der Widerstände | 149

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Es wäre im Sinne der Normgeber, wenn die charakteristische Schubfestigkeit fvk von Mauerwerk aus Ergebnissen von Versuchen an Mauerwerk bestimmt würde. Diese Prüfung ist jedoch recht aufwendig und außerdem nicht normmäßig geregelt, weshalb praktisch immer zu wenige vergleichbare Versuchswerte in Datenbanken verfügbar sind und die Grenzwerte rechnerisch ermittelt werden.

5|3|3

5|3|3

Unter Biegebeanspruchung – fxk1, fxk2 Die charakteristischen Biegefestigkeiten fxk1 und fxk2 von Mauerwerk sollten durch Versuche (siehe 5|4|2|3) nach ÖNORM EN 1052-2 [193] an Mauerwerksprüfkörpern ermittelt werden, können jedoch auch aus den Normtabellen entnommen werden. Abbildung 5-19: Bruchebenen bei Biegebeanspruchung – ÖNORM EN 1996-1-1 [209]

parallel zu den Lagerfugen fxk1

senkrecht zu den Lagerfugen fxk2

Tabelle 5-06: Werte für fxk1 Bruchebene parallel zu den Lagerfugen – ÖNORM B 19961-1 [209] fxk1 (N/mm 2) Mauersteine Ziegel

Normalmörtel fm 150 150 >300 >150

Maße des Mauerwerksprüfkörpers Länge l s (2 · lu) (1,5 · lu)

Höhe h s 5 hu 3 hu 5 hu 3 hu

Breite t s

3 ts und 15 ts und ls

lu

Die früher oftmals für die Mauerwerksprüfung verwendeten Dreisteinpfeiler dürfen nach ÖNORM EN 1052-1 [192] ebenfalls herangezogen werden. Sie können jedoch die Wandfestigkeit wegen der ungenügenden Erfassung aller Einflussfaktoren nicht ausreichend gesichert realitätsnah erfassen und sollten demnach nur eingeschränkt Anwendung finden. Wenn die Längsverformung bestimmt werden soll, müssen je zwei an beiden Seiten montierte Dehnmessfühler zumindest über einen ganzen Stein und zwei Mörtelfugen reichen, um ein aussagekräftiges Messergebnis zu erhalten. Die Werte der vier Messungen können dann gemittelt werden. Die eventuell auch zu messende Querdehnung wird (an beiden Seiten) in halber Steinhöhe abgenommen und muss ebenfalls den Einfluss von Stein und Fugen erfassen. Die Beanspruchung ist mit einer konstanten Geschwindigkeit zu steigern, wobei entweder kraft- oder besser verformungsgesteuert gearbeitet werden kann. Die Lastaufbringung bis zum Bruch soll – bei üblicher Mauerwerksfestigkeit - rund 15 Minuten dauern, die Steigerung der Spannung also um 0,5 N/mm²/min sein.

Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen | 167

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Abbildung 5-25: Mauerwerksprüfkörper – ÖNORM EN 1052-1 [192]

Die resultierende Druckkraft muss in der Prüfkörper-Mittelachse angreifen, auf eine ausreichende Steifigkeit der Lastverteilungsbalken ist zu achten. Die Druckflächen der Mauerwerkskörper müssen planparallel abgeglichen sein, was üblicherweise durch dünne Gipsschichten passiert. Keinesfalls dürfen elastische Zwischenlagen eingebaut werden. Üblicherweise wird die Prüfung am Mauerwerkskörper unter Vermauerung von ebenfalls geprüften Komponenten durchgeführt, wobei der Mörtel natürlich seine Sollfestigkeit nach 28 Tagen erreicht haben sollte. Über die Prüfung ist ein entsprechendes Prüfprotokoll mit allen wesentlichen Daten anzufertigen. Die Prüfkörpergrößen „Dreisteinversuch, „RILEM-Prüfkörper“, aber auch noch größere Prüfkörper bis zu geschoßhohen Mauerpfeilern zeigen bei größeren Prüfkollektiven und sehr präziser Prüfkörpervorbereitung keine signifikanten Einflüsse aus der Prüfkörperform [88]. Schlankheitseinflüsse sind bis zu Prüfkörperschlankheiten von 15 nicht zu erkennen, jedoch bewirkt der unterschiedliche Fugenanteil eine geringe Traglastminderung bei geschoßhohen Prüfpfeilern gegenüber den RILEM-Pfeilern von 0,90. Dreisteinpfeiler sind sensibel auf einzelne Fehlstellen und besitzen keine Stoßfugen, was die Aussagekraft der Prüfergebnisse mindert. Der in der alten ÖNORM B 3351 angegebene Zusammenhang zwischen der Druckfestigkeit am Geschoßpfeiler = 0,70Festigkeit am Dreisteinpfeiler konnte in Versuchen nicht verifiziert werden.

5|4|2|2

Schub-/Scherversuche Die charakteristische Haftscherfestigkeit (Anfangsscherfestigkeit) fvk0 und die Reibung sind in Versuchen nach ÖNORM EN 1052-3 [194] an kleinen Prüfkörpern zu ermitteln, wobei zwei Verfahren beschrieben werden. Nach Verfahren A wird die Scherfestigkeit zwischen Stein und Mörtel an Prüfkörpern mit gleichmäßiger Scherbeanspruchung und unterschiedlichen Normalspannungsniveaus (Vorlasten) ermittelt, welches während der Querkrafteintragung auf 2 % gleichzuhalten ist. In je drei Laststufen wird an je 3 Prüfkörpern der Scherwiderstand ermittelt. Die Normalkräfte sind unter Einlage einer lastverteilenden Zwischenschicht gleichmäßig von der Seite einzutragen. Es sind zwei Prüfkörperformen definiert, wobei bei Steinhöhen über 200 mm auch die Prüfung an einem Prüfkörper Typ II zulässig ist.

168 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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5|4|2|2

Abbildung 5-26: Scherversuche nach EN 1052-3 [194]

Typ I

Typ II

Zu beachten ist, dass bei der Prüfkörpervorbereitung gleich nach der Herstellung eine minimale Vorlast auf die „Lagerfuge“ aufzubringen ist – entsprechend in etwa einer zusätzlich aufgemauerten Ziegelschar (n = 0,002 bis 0,005 N/mm²) –, um die Entwicklung eines entsprechenden Verbundes zu fördern. Der „Versatz“ der Krafteinleitung zur Mitte der Mörtelfuge ist mit 115 der Prüfkörperhöhe ls definiert. Grundsätzlich wäre bei Prüfungen die Anordnung nach Typ I zu bevorzugen, um Unwägbarkeiten aus der asymmetrischen Scherkraftweiterleitung hintanzuhalten. Bei Verfahren A wird die Schergerade durch Ausgleich der Einzelversuche (lineare Regression) ermittelt und die Anfangsscherfestigkeit als Schnitt der Schergeraden mit der Ordinate rechnerisch auf 0,01 N/mm² genau bestimmt. Die charakteristischen Werte können vereinfacht durch Multiplikation der Anfangsscherfestigkeit und der Reibung mit 0,80 angegeben werden. Verfahren B funktioniert prüftechnisch gleich, an mindestens 6 Prüfkörpern, nur wird keine Vorlast aufgebracht. Durch die Symmetrie der Krafteinleitung können (theoretisch) keine Kräfte quer zur geprüften Fuge entstehen und es kann die Anfangsscherfestigkeit direkt ermittelt werden. Es lässt sich jedoch keine Aussage über den Reibungsbeiwert machen. Das Ergebnisniveau bei Ermittlung von fvk0 ist bei Verfahren A gegenüber Verfahren B um ca. 10 % höher, da dort wegen der Vorlasten kleine Verbundfehler nicht sofort zum Versagen führen. Eine reine Scherspannung in einer Mauerwerksfuge ist trotz der klar definierten Versuchsanordnung im Prüfkörper im Rahmen einer Laborprüfung faktisch nicht zu erzielen. Wegen der unvermeidlichen Versätze der Initialkräfte kommt es immer zu einer Überlagerung von Scher- und Normalspannungen, die noch dazu auch nicht gleichmäßig verteilt sind. Wichtig ist deswegen, dass bei dem Versuchsprotokoll auch die Bruchform dokumentiert wird. Abbildung 5-27: Scherversuche – Bruchbilder ÖNORM EN 1052-3 [194]

Schubbruch im Verbund Stein und Mörtel

Schubbruch im Mörtel

Schubbruch im Stein

Zerbrechen oder Spalten Stein

Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen | 169

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Ebenso wie Druckspannung und Schertragfähigkeit einander beeinflussen, beeinflussen sich auch die Schertragfähigkeit und die Mauerwerkszugfestigkeit. Wie zu erwarten, sinkt die Anfangsscherfestigkeit bei Zugbeanspruchungen, wenn die Zugfestigkeit erreicht ist, auf null. Die Versagenskurve kann nach Van de Pluim als Parabel angenommen werden. Wegen der nur geringen Datenbasis lassen aber die Normen den Ansatz einer Scherfestigkeit bei auftretenden Zugspannungen generell nicht zu – wie auch eine Zugfestigkeit von Mauerwerk generell nicht angesetzt werden darf.

5|4|2|3

5|4|2|3

Biegezugprüfungen Die Prüfung erfolgt gemäß ÖNORM EN 1052-2 [193] durch eine Vier-PunktBelastung. Für jede Biegebeanspruchungsrichtung müssen 5 Prüfkörper geprüft werden, wobei die Größe der Prüfkörper von den Steingrößen abhängt. Abbildung 5-28: Prüfkörper Biegezugprüfungen nach ÖNORM EN 1052-2 [193]

parallel zu Lagerfugen

normal zu Lagerfugen

Tabelle 5-16: Maße der Prüfkörper für die Biegezugprüfung – ÖNORM EN 1052-2 [193] Richtung Biegezugfestigkeit für eine parallel zu den Lagerfugen verlaufende Bruchebene Biegezugfestigkeit für eine normal zu den Lagerfugen verlaufende Bruchebene

hu [mm] alle

b [mm]

Zusätzliche Bedingungen

≥400 und ≥1,5lu mind. 2 Lagerfugen innerhalb von l2

≤250

≥240 und ≥3hu

≥250

≥1000

mind. 1 Stoßfuge in jeder Schicht innerhalb von l2 mind. 1 Lagerfuge und mind. 1 Stoßfuge innerhalb von l2

Die Vorgaben für die Versuchsausführung gelten unabhängig, wie die Vermörtelung der Stoßfugen im Prüfkörper ausgeführt wurden, wobei Versuche und Bauausführung sinnvollerweise übereinstimmen sollten. Die für Biegung in Richtung Lagerfugen ermittelte Biegezugfestigkeit ist eine „fiktive“ Größe, da von einem Biegequerschnitt der Wand ausgegangen wird, der tatsächlich nicht vorhanden ist. Die Biegemomentenabtragung erfolgt über die Haftscherfestigkeit in den Lagerfugen. Generell ist die Verbundfestigkeit in der Fuge Mörtel—Ziegel der entscheidende Parameter. Eine enge Abhängigkeit der Verbundfestigkeit von der Mörteldruckfestigkeit nach ÖNORM EN 1015-11 [191] konnte bei Versuchsauswertungen nicht festgestellt werden. Aus diesem Grund ist es wichtig, in entsprechenden Versuchen aufeinander optimal abgestimmte Produkte (Steine und Mörtel) einzusetzen.

170 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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Beispiel 5-01: Biegezugprüfungen – ÖNORM EN 1052-2 [193]

5|4|2|4

Zugversuche Mauerwerk

5|4|2|4

Zugversuche für Mauerwerk sind in Europa nicht normativ erfasst, da die Ergebnisse mangels praktischer Verwendung kaum Bedeutung haben. Für Forschungs- und Entwicklungszwecke ist jedoch eine quantifizierte Aussage über die Güte des Verbundes auch bei dieser Beanspruchungsform, also Haftverbund Stein auf Mörtel, ebenso wie die Mörtelzugfestigkeit in der Wand selbst bedeutsam. Im Zuge des ESECMaSE-Projektes wurde ein simpler Zugtest vorgestellt. Direkter Zugversuch Krafteinleitung in zwei verklebte/vermörtelte Steine über angeklebte Lasteinleitungspatten. Die für eine gleichmäßige Lasteinleitung erforderlichen steifen Platten müssen gelenkig befestigt sein, um Zwängungen und somit Spannungsverzerrungen zu vermeiden. Die Auswertungen zeigt, dass oft nicht die volle nominale Fläche an der Kraftübertragung mitwirkt – und als negative Konsequenz zusätzliche Exzentrizitäten entstehen. Solche Effekte verstärken die Streuung der Ergebnisse und reduzieren die auswertbaren Prüfwerte, sodass bis dato keine Aussagen mit ausreichender Allgemeingültigkeit gemacht werden konnten. Bei Dünnbettmörtel und Ziegeln mit aufgelöstem Querschnitt ergaben Testserien Zugfestigkeiten von im Mittel beachtlichen 0,16 bzw. 0,23 N/mm².

5|4|3

Bauwerksversuche – Großversuche

5|4|3

Bauwerksprüfungen im eigentlichen Sinn sind Prüfungen, durch die das Verhalten des Bauwerks in seiner gesamten komplexen Struktur beurteilt werden soll. Das ist hauptsächlich für die Beurteilung der Erdbebensicherheit von Gebäuden oder anderen Strukturen wichtig, wo man z. B. nichtlineare Effekte im lokalen Materialverhalten zur Beurteilung der Struktursteifigkeit und des Dämpfungsverhaltens genauer erfassen möchte. Solche Versuche an Gesamtgebäuden mit Beanspruchungen wie bei reellen Erdbeben würden Einrichtungen für die Krafteinträge erfordern, die sich auch heute technisch kaum realisieren lassen, und würden praktisch zwingend zu wesentlichen Zerstörungen in den Gebäudestrukturen führen. Dies vermeidend, hat man in letzter Zeit In-situ-Versuche durch Aufprägung von Stoßbelastungen direkt auf den Baugrund im oder nahe am Gebäude durchgeführt. Dabei kann und soll natürlich keinesfalls eine gleichwertige dynamische Beanspruchung es Gebäudes wie bei einem „Bemessungsbeben“ verursacht werden. Ziel dabei ist vielmehr, die dynamische Antwort, also das

Baustoff-, Bauteil- und Bauwerksprüfungen | 171

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Schwingungsverhalten des Gesamtgebäudes, zu ermitteln und daraus auf den Erdbebenwiderstand rückschließen zu können. Eine andere Art der Bauwerksprüfung findet an vereinfachten Bauwerksmodellen statt, bei kleinen Strukturen entweder im naturgetreuen Maßstab oder sonst verkleinert auf sogenannten „Shakern“, also Rüttelplatten errichtet und dann entweder durch pseudodynamische Erregung oder unter Aufbringungen von realitätsnahen Schwingungsverläufen geprüft.

5|4|3|1

Dynamische In-situ-Untersuchungen

5|4|3|1

Gebäudeschwingungen werden durch übliche Nutzung oder auch durch vorbeifahrende Fahrzeuge praktisch ununterbrochen erzeugt. Die Gebäudereaktion auf diese Anregungen lässt sich messen und – sofern die Signale nicht durch harmonische Störungen überlagert sind – interpretieren. Einfacher ist jedoch die Interpretation der Antworten auf künstlich aufgeprägte, definierte Signale, die durch Unwuchterreger oder Reaktionsmassenanreger erzeugt werden. Natürlich sind die Erregungsamplituden so klein, dass die Gebäudeantwort nur durch ein linear elastisches Verhalten bestimmt ist und somit nur als Ausgangsbasis für weitere numerische Untersuchungen am Gebäude und zum Kalibrieren des Rechenmodelles dienen kann.

5|4|3|2

Shaker Um Versagensmechanismen an einzelnen Bauteilen zu erforschen bzw. den Bauteil-/Baukörperwiderstand unter Erdbebenbeanspruchungen möglichst realitätsnah zu ermitteln, werden bewegliche Plattformen mit ganzen Hausteilen bebaut und dann der Untergrund in Schwingungsbewegungen versetzt. Diese orientieren sich an den Beschleunigungsbildern echter Erdbeben und erzeugen wirklichkeitsnahe Beanspruchungszustände. Der hohe technische Aufwand setzt natürlich der Bauwerksgröße Grenzen, sodass oft nur maßstäblich verkleinerte Modellbauwerke untersucht werden. Die Berücksichtigung der Modellgesetze erschwert die Interpretation, das Hauptproblem ist jedoch fast immer das zu kleine Prüfkollektiv. In [48] wurden Reihenhausquerschnitte geprüft und der Schubwiderstand von kurzen Wandscheiben beurteilt, der nach Versuchsauswertungen erkennbar höher als in den rechnerischen Prognosen lag. Beispiel 5-02: Rütteltischversuche - NTUA-Bericht in ESECMaSE [48]

172 | Mauerwerk – ein Verbundwerkstoff

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5|4|3|2

5|4|3|3

Pseudodynamische Versuche

5|4|3|3

Nutzt man nicht Trägheitskräfte zur Erzeugung der Beanspruchungen, sondern prägt diese den Bauteilen mechanisch auf, wird von pseudodynamischen Versuchen gesprochen. Hier werden Bauteile oder Bauwerksteile durch hydraulische Pressen verschoben bzw. belastet. Das kann zyklisch, mit unterschiedlichen Lastgrößen und unterschiedlichen Belastungsdauern passieren. In der Regel ist jedoch die Belastungsgeschwindigkeit und sind die Lastspiele geringer als bei Erdbeben. Zumeist werden nicht nur das Versagen selbst, sondern auch der Versagensfortschritt und die Versagensform aufgenommen. In [54][53] wurden eine große Zahl von unterschiedlichen Wandscheiben mit vielen Lastenkombinationen beansprucht, um die Normansätze für die Horizontalkraftabtragung von Wandscheiben auch unter erdbebenähnlichen Verhältnissen verifizieren zu können. Abbildung 5-29: Testsetups für zyklische Schubversuche

Abbildung 5-30: Testsetup Reihenhaus in ISPRA

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Die Arbeitslinie des konkreten Bauteils ist bedeutsam für die Modellbildung von nichtlinearen Berechnungsmethoden, so wie z. B. der „Push-over-Methode“. Stehen ausreichend große Versuchseinrichtungen zu Verfügung, dann können ganze Bauwerksteile unterschiedlichen auch zyklischen Beanspruchungen (aus aufgeprägten Verschiebungen und Verdrehungen) unterworfen werden und die Versagenseintritte im Detail nachverfolgt werden.

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Untersuchungen Bestandsmauerwerk – Güteprüfung Unabhängig von den Kontrollen der Geometrie ist die Überprüfung der Materialqualität im Hinblick auf die Tragfähigkeit wesentlich. Sofern nicht andere Beurteilungsmöglichkeiten vorliegen, ist die Bestimmung der Druckfestigkeit von Stein und Mörtel bzw. die Wandfestigkeit vor Ort wichtig. Das ganz besonders, wenn nachträglich Beurteilungen vorgenommen werden müssen, wo keinerlei Unterlagen vorliegen. Für vorhandene Bauwerke ist im Fall von Um-, Aus- und Zubaumaßnahmen, bei Bauwerksertüchtigungen oder der allgemeinen Bewertung die Kenntnis des Bestandes wichtig, ebenso aber möglichst zerstörungsfreie und in der Praxis einfach anzuwendende Erkundungsmethoden wie die Überprüfung der Komponentenfestigkeiten. Die Prüfung des Mauerwerks zur Ermittlung der Druckfestigkeit kann mittels direkter Prüfverfahren - In-situ-Prüfung am Bauwerk - Prüfkörperentnahme und Laborprüfung oder in der Regel durch indirekte Prüfung, d. h. die Einzelkomponentenprüfung mit anschließender Berechnung der Mauerwerksdruckfestigkeit, erfolgen. - Prüfung der Steinfestigkeit (Ziegelfestigkeit) – Normprüfung - Prüfung der Steinfestigkeit durch Rückprallprüfung - Prüfung der Mörtelfestigkeit durch Stempeldruckprüfung - Prüfung der Mörtelfestigkeit durch Bestimmung des Eindringwiderstandes und der zugehörigen Verformung Nach den Bestimmungen der ÖNORM B 1996-3 [142] hat die Prüfung der Druckfestigkeit von Bestandsmauerwerk unter Berücksichtigung der objektspezifischen Gegebenheiten und der statischen Anforderungen zu erfolgen. Als Mindestanforderung einer ausreichenden Befundung eines Bestandsobjektes zur Erfüllung des Kenntnisstandes 3 (KL3) gemäß ÖNORM EN 1998-3 [215] gilt: - je Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien eine Prüfserie, - pro angefangene 1000 m2 Bruttogeschoßfläche und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien eine Prüfserie, - mindestens zwei Prüfserien pro Bestandsobjekt. Zur Erfüllung des Kenntnisstandes 2 (KL2) sind mindestens 50 %, für Kenntnisstand 1 (KL1) mindestens 20 % der Befundung durchzuführen. Weniger als 20 % jedoch mindestens eine Prüfstelle gelten als Stichprobe. Für die Prüfung eines Teilbereiches mit gleichartigen Materialien innerhalb eines Objektes ist mindestens eine Prüfserie auszuführen. Als Prüfserie für die Mauerwerksprüfung gelten - mindestens drei Einzelprüfkörper, - mindestens drei Prüfstellen einer Komponentenfestigkeitsbestimmung durch Entnahme von Materialproben und Druckfestigkeitsprüfung,

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mindestens sechs Prüfstellen einer Komponentenfestigkeitsbestimmung mittels Rückprall- und Eindringmessungen zur Druckfestigkeitsbestimmung.

Ein Prüfgutachten oder Prüfbericht einer Mauerwerksprüfung hat dabei mindestens zu enthalten: - Objekt, - Prüfdatum, - Plan mit Lage der Prüfstellen, - Prüfmethode und Umrechnung auf normgemäße Festigkeiten, - charakteristische Wandfestigkeit fk je Prüfstelle, Prüfserie und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien. Zusätzlich sind bei Prüfung der Komponentenfestigkeiten noch folgende Angaben anzuführen: - von der Prüfkörperform unabhängige Steindruckfestigkeit fb je Prüfstelle, Prüfserie und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien, - Mörteldruckfestigkeit fm je Prüfstelle, Prüfserie und Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien, - Angabe der Kategorie der Mauersteine gemäß ÖNORM EN 771-1 [182].

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Mauerwerksdruckfestigkeit

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Ideal für die alleinige Beurteilung der Wandfestigkeit ist die Entnahme von wandartigen Prüfkörpern oder einer In-situ-Prüfung mit einem genauen Aufschluss über die Festigkeit im geprüften Bauteil. Die zur Verfügung stehenden Methoden sind jedoch relativ aufwendig und dementsprechend teuer. Pfeilerprüfung im Labor Vorteil der Pfeilerentnahme und Laborprüfung ist Feststellung der tatsächlichen Festigkeitsverhältnisse der Wand im Bauwerk. Idealerweise entsprechen die Prüfkörper den Spezifikationen der Prüfnormen, also in Wandstärke mit einer Höhe von fünf Steinscharen und zumindest zwei Steinlängen breit, womit die Bruchfestigkeit der Wand ohne weitere Umrechnung abgelesen werden kann. Um Prüfungenauigkeiten ausgleichen zu können, sind zumindest drei Prüfkörper aus vergleichbaren Mauerwerksbereichen zu entnehmen. Nachteilig sind die hohen Kosten, die Schwächung der Bestandsstruktur und das kleine Prüfkollektiv. Letztendlich soll noch das Risiko von Zerstörungen bzw. von Störungen des Prüfkörpergefüges beim Freischneiden oder Freistemmen und dem darauf folgenden Entnahmevorgang genannt werden. Gemäß ÖNORM B 1996-3 [142] gilt, dass bei der Entnahme von Mauerwerksprüfkörpern besonders auf die statischen Gegebenheiten des Objektes zu achten ist. Bei der Prüfkörperentnahme aus tragenden Wänden sind dabei die Bestimmungen gemäß ÖNORM EN 1996-1-1 [209] zu beachten und im Regelfall ist ein statischer Nachweis für den geschwächten Wandbereich vorzulegen. Kleinere Prüfkörperabmessungen als die in ÖNORM EN 1052-1 [192] enthaltenen sind bei Bestandsmauerwerk für die Ermittlung von fk nur zulässig, wenn gesicherte Umrechnungsfaktoren zwischen diesen Prüfkörperabmessungen und den Mindestabmessungen gemäß ÖNORM EN

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1052-1 vorliegen sowie mindestens vier Lagerfugen im Prüfkörper vorhanden sind. Prüfkörper mit weniger als vier Lagerfugen dürfen nur für Kontrollprüfungen von mit organischen Harzen verfestigtem Bestandsmauerwerk eingesetzt werden. Die Entnahme und der Transport des Prüfkörpers haben unter größtmöglicher Schonung der Mauerwerksstruktur zu erfolgen. Die charakteristische Wandfestigkeit fk einer Prüfserie ist der Mittelwert der Prüfergebnisse dieser Serie dividiert durch 1,2. Ist der kleinste Einzelwert kleiner als der so ermittelte Wert für fk, so ist fk dem kleinsten Einzelwert gleichzusetzen. Beispiel 5-03: Prüfpfeiler aus Vollziegelmauerwerk

vor Belastung

beginnender Bruch

Bruchzustand

Flat-Jack-Verfahren Aus dem Gebirgsbau kommt der Ansatz der annähernd zerstörungsfreien Feststellung der Mauerwerksbeanspruchungen durch die Messung von Rückverformungen nach Entlastung von Mauerwerksteilen (beispielsweise durch Freischneiden). Dafür ist die Kenntnis von mehreren Spannungs- und Verformungszuständen erforderlich, die sich durch in Mauerschlitze eingebrachte, flache hydraulische Druckkissen, sogenannten „Flat-Jacks“, aufbauen lassen. Um Druckstufen aufbauen zu können, müssen zwei Druckkissen eingesetzt werden. Eine vor dem Einschneiden des Schlitzes angebrachte Messeinrichtung am Bauteil definiert den Verformungszustand, der durch den aufzubringenden Kissendruck nach der Entlastung des Freischneidens der Fuge wieder hergestellt wird und der dadurch die im Bauteil vorhandene und als hydraulischer Druck ablesbare Mauerwerksspannung festlegt. Abbildung 5-31: Flat-Jack-Prüfung von Mauerwerk

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Die erforderlichen Arbeitsschritte sind recht aufwendig und das Ergebnis muss mit parallel durchgeführten Versuchen an Prüfpfeilern korreliert werden. Bei einer nur kleinen Anzahl von Versuchen ist das Risiko, durch lokale Einflüsse verfälschte Ergebnisse zu erhalten – beispielsweise aus Rückverformungen des Schlitzrandes - groß, wobei eine falsche Messung überhaupt nicht erkannt wird. Baupraktisch ist dieses Verfahren möglich, aber aus Zeit- und Kostengründen nicht bedeutsam.

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Komponentenfestigkeiten Die Bestimmung der Komponentenfestigkeiten umfasst die Ermittlung der Ziegeldruckfestigkeiten und der Mörteldruckfestigkeiten. Dafür werden nach der Festlegung der Probestellen an den für die Festigkeitsbeurteilung maßgeblichen Stellen Mauersteine mittels Mauersäge oder Ausstemmen entnommen und der Fugenmörtel vorsichtig ausgelöst, um entsprechend große Mörtelproben herstellen zu können oder nach Putzentfernung zerstörungsarme Prüfungen zugeführt. Danach können wie bei einem neu hergestellten Mauerwerk alle Festigkeitswerte aus Normvorgaben entnommen oder berechnet werden. Steindruckfestigkeit – Normprüfung Die Mauersteinprüfung ist gemäß ÖNORM EN 772-1 [183] durchzuführen. Bei Vollsteinen kann mit Halbsteinen das Auslangen gefunden werden, ohne die Aussagekraft der Prüfwerte wesentlich zu verändern, das ist bei Hochlochziegeln nicht möglich, da hier das Tragvermögen des Ziegelmantels für die Tragfähigkeit des Steines essenziell ist. - Für die Mittelwertbildung an einer Prüfstelle sind abweichend von den Bestimmungen der ÖNORM EN 772-1 [183] mindestens 5 Einzelwerte heranzuziehen. - Für die Festlegung der Mauersteinkategorie sind alle Einzelwerte der Prüfserien innerhalb einer Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien heranzuziehen. An sich sollten Ziegel durch Prägung eindeutig gekennzeichnet sein. Wenn diese Kennzeichnung gefunden wird und die Ziegel auch noch datenmäßig verfügbar sind, ist der Nachweis der Festigkeit über die deklarierte Ziegelfestigkeit eine sinnvolle Alternative. Ebenso können im Rahmen einer Güteprüfung zur Kontrolle der Ausführungsqualität (IL) die Ziegel noch vor der Vermauerung entnommen werden. Steindruckfestigkeit – Rückprallprüfung Schon seit 1990 ist der Zusammenhang zwischen den Rückprallwerten an Ziegeln und deren Druckfestigkeit bekannt und es wurde diese Abhängigkeit auch durch Versuche an Bestandsgebäuden überprüft. Die Ziegelhersteller verwenden den Rückprallhammer zum Teil auch für die Eigenüberwachung der Produktion und ein entsprechend adaptierter Prüfhammer ist im Handel erhältlich. - Bei Anwendung eines Rückprallverfahrens zur Bestimmung der Steindruckfestigkeit sind je Probestelle mindestens 10 Einzelprüfungen auszuwerten. - Für die Festlegung der Mauersteinkategorie sind alle Einzelwerte der Prüfserien innerhalb einer Mauerwerksart mit gleichartigen Materialien heranzuziehen.

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Es zeigte sich, dass das Bestimmtheitsmaß der Regressionsanalyse zwischen den Prellwerten und der Druckfestigkeit nicht übermäßig hoch ausfällt. Für Ziegelfestigkeiten unter 25 N/mm² ließ sich nach entsprechenden Eichversuchen und Adaptierung der Prüfmethode jedoch eine Korrekturfunktion ermitteln, sodass sich das Verfahren zur Festigkeitsbestimmung am Ziegel anwenden lässt. Die für Beton definierten Untersuchungsvorschreibungen gelten bei keramischen Baustoffen jedoch nicht, hier würden gänzlich falsche Ergebnisse entstehen. Die Rückprallwerte werden mit den Korrekturfaktoren auf die Steindruckfestigkeit von Vollsteinen umgerechnet, die oberflächennahen strukturellen Störungen durch eine entsprechend große Anzahl an Einzelprüfwerten kompensiert. Die dabei ermittelte Steindruckfestigkeit beinhaltet bereits den Umrechnungsfaktor  und ist als normierte Steindruckfestigkeit am 10/10/10-cm-Würfel anzusehen. Weiterhin lassen sich mit dem Prüfhammer einfach Aussagen über eine gleichmäßige Vermauerung und damit über eine erlaubte Extrapolation von Prüfwerten auch auf benachbarte Bereiche machen. Beispiel 5-04: Prüfstelle und Versuchsdurchführung Rückprallprüfung Vollziegel

Bei Hochlochziegel ist vorab der Querschnitt des Ziegels durch örtliches Aufstemmen zu bestimmen. Im Weiteren ist bei der Anwendung darauf zu achten, dass der oft dünne Ziegelmantel nicht durchschlagen oder beschädigt wird. Solcherart erhaltene Werte wären nicht repräsentativ. Es bleibt als Prüfstelle nur der Randbereich der Ziegel bzw. der Ansatz von dickeren Querstegen. Die Ergebnisse sind mit der Scherbenfestigkeit korreliert, die mit dem Lochanteil auf die Steinfestigkeit umgerechnet wird. Eine Ziegelfestigkeitsprüfung an Hochlochziegeln erfordert ein erhöhtes Maß an Erfahrung. Mörtelprüfung – Normprüfung An Lagerfugenmörtel ist eine Normprüfung an Prismen mit den Abmessungen 160/40/40 mm (siehe Kapitel 5|4|1|2) nicht möglich. Im Rahmen Güteprüfung zur Kontrolle der Ausführungsqualität (IL) des Mörtels können noch vor der Vermauerung Mörtelprismen hergestellt und anschließend geprüft werden, wobei je Prüfstelle mindestens drei Prüfkörper zur Bestimmung der Biegezug- und Druckfestigkeit nach ÖNORM EN 1015-11 [191] bereitzustellen sind. Mörtelprüfung – Stempeldruckprüfung Mörtel kann in Plättchenform mit Lagerfugendicke gewonnen werden. Normprüfangaben sind dazu in Österreich nicht vorhanden, in Deutschland sind in DIN 18555-9 [127] Prüfverfahren angeführt, Umrechnungen auf die

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Festigkeiten am Normprisma – die für die Standsicherheitsberechnungen benötigt werden – fehlen aber. Für die Prüfung des Fugenmörtels nach ÖNORM B 1996-3 [142] sind geeignete Prüfverfahren einzusetzen, die eine gesicherte Umrechnung der geprüften Festigkeiten auf die Mörteldruckfestigkeit, geprüft nach ÖNORM EN 998-2 [190], besitzen. - Bei Mörtel mit Druckfestigkeiten ≤5,0 N/mm2 ist zur Prüfung der Mörteldruckfestigkeit bevorzugt das Stempeldruckverfahren anzuwenden. Für die Auswertung einer Probestelle sind mindestens 10 Einzelprüfwerte heranzuziehen. Beispiel 5-05: Mörtelproben und Stempeldruckprüfung

Gute Ergebnisse auch an niedrigfesten Bestandmörtel zeigt das Stempeldruckverfahren, wo in mehreren Arbeiten die Grundidee des in Aachen vorgeschlagenen Prüfverfahrens adaptiert wurde und die Ergebnisse durch umfangreiche Vergleichsversuche abgesichert wurden. Die Prüfwerte, die man an mit 5 mm Gipsschicht abgeglichenen Mörtelplättchen erhält, werden mittels Umrechnungsfaktoren aus entsprechenden Korrelationskollektiven unter Berücksichtigung der Lagerfugendicke auf die Festigkeiten am Norm-Mörtelprisma umgerechnet. Um die nicht unmaßgeblichen Streuungen und eventuelle Ausfallsprüfungen zu beherrschen, welche durch größere Zuschlagskörner oder lokale Störstellen verursacht werden, wird eine Kollektivgröße pro Probestelle von 15 Mörtelproben empfohlen, 10 Proben sollten für die Auswertung jedenfalls verfügbar sein. Die nachträgliche Beurteilung von Dünnbettmörtel oder gar von Kunstharzklebefugen ist naturgemäß mit dieser Prüfung nicht möglich. Mörtelprüfung – Eindringprüfung In Weiterführung der Idee der Ziegelprüfung mittels des Rückprallhammers wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Mörteldruckfestigkeit mit anschließender Umrechnung auf die Festigkeit am Normprisma entwickelt und durch vergleichende Versuche abgesichert. Eine In-situ-Mörtelprüfung zur groben Beurteilung der Mörtelqualität ermöglicht der am Markt befindliche Prüfhammer Type PM der Firma Schmidt. Wie die Forschungen an der TU-Wien zeigten, ist eine genauere Bestimmung der Mörtelfestigkeit direkt aus der Rückprallenergie des Prüfhammers zwar nicht möglich, jedoch können aus dem Eindringverhalten einer adaptierten Prüfschneide brauchbare Zusammenhänge abgeleitet werden. - Bei Anwendung eines Eindring- oder Rückprallverfahrens zur Bestimmung der Mörteldruckfestigkeit sind nach ÖNORM B 1996-3 [142] je Probestelle mindestens 10 Einzelversuche auszuwerten.

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Aus dem Eindringwert lässt sich auf die Mörtelfestigkeit der Fuge rückrechnen und aus dem Prüfmittelwert die Mörtelnormfestigkeit ermitteln. Diese Werte liegen auf der sicheren Seite und sind – auch wegen der im Allgemeinen höheren Mörtelfeuchtigkeit in der Wand – um 20 bis 30 % niedriger, als sich aus der Stempeldruckprüfung ergeben. Die Druckfestigkeit von Kalk-Zement-Mörtel oder Zementmörtel mit größerer Festigkeit fm 5 N/mm² kann nur durch Prüfung an freigestemmten Mörtelplättchen (Stempeldruckprüfung) bestimmt werden. Beispiel 5-06: Mörtelprüfung mittels Eindringverfahren

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Mauerwerksbemessung

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Mit der Einführung der Europäischen Normenreihe EN 1990-1999 in das österreichische Normenwesen gelangte eine stärker auf ingenieurmäßigen Grundlagen basierende Sicht des Mauerwerksbaues in die österreichische Baurealität. Auch wenn die meisten Ziegelbauten mit der, gewisse Anwendungsgrenzen wie Geschoßanzahl oder Geschoßhöhen einhaltenden und deshalb einfacheren ÖNORM EN 1996-3 [212] durchaus realisiert werden können, sind viele Grundlagen in der praktisch viel weitergehenden ÖNORM EN 1996-1-1 [209] definiert und soll deswegen auch das Arbeiten mit dieser Norm genauer erläutert werden. Neben dem klassischen Ziegelmauerwerk sind hier Regeln für bewehrtes, eingefasstes und vorgespanntes Mauerwerk sowie Füllziegelmauerwerk erfasst. Speziell bewehrtes Mauerwerk in Verbindung mit Füllziegeln und Rostbalken ermöglicht wegen der Möglichkeit der Zugkraftaufnahme durch eingelegte Stahlbewehrung eine spürbare Steigerung des Widerstandes bei Erdbebenbeanspruchung und erhöht die Rissesicherheit von Wänden. Im Bereich der Grundlagen ist die Ermittlung der Mauerwerksfestigkeit beschrieben. Durch die offenen Definitionen wird hier die Weiterentwicklung von Mauerwerk aus geklebten Ziegeln ermöglicht. Grundsätzlich gilt, dass die verwendeten Baustoffe den jeweiligen Produktnormen und den Anforderungen der ÖNORM EN 1996-1-1 [209] und ÖNORM B 1996-1-1 [139] bzw. der ÖNORM B 1996-3 [142] entsprechen oder – wenn entsprechende Zulassungen vorliegen, diese zumindest sinngemäß erfüllen müssen. Tabelle 6-01: Bemessungs- und Konstruktionsnormen für Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln ÖNORM B 1996-1-1 für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-1-1 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln ÖNORM EN 1996-1-2 — Tragwerksbemessung für den Brandfall (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln ÖNORM B 1996-1-2 — Tragwerksbemessung für den Brandfall - Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-1-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der ÖNORM EN 1996-2 Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der ÖNORM B 1996-2 Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte ÖNORM EN 1996-3 Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten (konsolidierte Fassung) Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte ÖNORM B 1996-3 Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten — Nationale Festlegungen und Ergänzungen zur ÖNORM EN 1996-3 Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Vereinfachte Berechnungsmethoden für ÖNORM ONR 21996 unbewehrte Mauerwerksbauten nach ÖNORM EN 1996-3 und ÖNORM B 1996-3 Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 1: Grundlagen, ÖNORM EN 1998-1 Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten (konsolidierte Fassung) Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 1: Grundlagen, ÖNORM B 1998-1 Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1998-1 und nationale Erläuterungen Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 3: Beurteilung und Ertüchtigung ÖNORM EN 1998-3 von Gebäuden (konsolidierte Fassung) Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben — Teil 3: Beurteilung und Ertüchtigung ÖNORM B 1998-3 von Gebäuden — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1998-3 und nationale Erläuterungen ÖNORM EN 1996-1-1

2013 01 01 [209] 2009 03 01 [139] 2013 11 01 [210] 2011 05 15 [140] 2009 11 15 [211] 2006 11 01 [141] 2009 12 01 [212] 2009 03 01 [142] 2011 03 15 [260] 2013 06 15 [214] 2011 06 15 [144] 2013 10 01 [216] 2013 05 01 [215]

Für die Nachrechnung von bestehenden Gebäuden und als Dokumentation der Entwicklung der Normung des Mauerwerksbaues in Österreich enthält Tabelle 6-02 einen Überblick über die früheren Bemessungsnormen für Mauerwerk.

Bemessungsgrundlagen | 181

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Tabelle 6-02: Historische Bemessungsnormen für Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk (konsolidierte Fassung) ÖNORM EN 1996-1-1 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln ÖNORM EN 1996-1-1 für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-3: Allgemeine Regeln ÖNORM ENV 1996-1-3 — Detaillierte Regeln bei horizontaler Belastung ÖNORM ENV 1996-1-1 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln ÖNORM ENV 1996-1-1 — Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk ÖNORM EN 1996-1-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln ÖNORM EN 1996-1-2 — Tragwerksbemessung für den Brandfall ÖNORM ENV 1996-1-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-2: Allgemeine Regeln ÖNORM ENV 1996-1-2 — Tragwerksbemessung für den Brandfall ÖNORM EN 1996-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk ÖNORM EN 1996-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerk — Teil 2: Planung, Auswahl der ÖNORM ENV 1996-2 Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk ÖNORM EN 1996-3 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten ÖNORM EN 1996-3 Eurocode 6: Berechnung und Ausführung von Mauerwerk — Teil 3: Vereinfachte ÖNORM ENV 1996-3 Berechnungsmethoden und einfache Regeln für Mauerwerk ÖNORM B 1996-1-1 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 1-1: Allgemeine Regeln ÖNORM B 1996-1-1 für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk - Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-1-1 ÖNORM B 1996-1-1 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 2: Planung, Auswahl der ÖNORM B 1996-2 Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1996-2 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte ÖNORM B 1996-3 Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten — Nationale Festlegungen und Ergänzungen zur ÖNORM EN 1996-3 Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten — Teil 3: Vereinfachte ÖNORM B 1996-3 Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten — Nationale Festlegungen zur ÖNORM B 1996-3 ÖNORM EN 1996-3 ÖNORM B 3350 Tragende und aussteifende Wände — Bemessung und Konstruktion ÖNORM B 3350 Tragende Wände und aussteifende Wände - Bemessung und Konstruktion ÖNORM B 3350 Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion ÖNORM B 3350 Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion ÖNORM B 3350 Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion ÖNORM B 3350 Tragende Wände — Bemessung und Konstruktion ÖNORM B 3350 Tragende Wände — Berechnung, Bemessung und Ausführung ÖNORM B 3350 Tragende Wände — Berechnung, Bemessung und Ausführung ÖNORM B 3350 Tragende Wände — Berechnung, Bemessung und Ausführung ÖNORM B 3351 Wände, aus Ziegeln oder Betonsteinen gemauert ÖNORM B 3351 Wände, aus Ziegeln oder Betonsteinen gemauert ÖNORM B 3351 Wände, aus Ziegeln oder Betonsteinen gemauert ÖNORM B 3351 Wände, aus künstlichen Steinen gemauert ÖNORM B 3350 Massive Mauern und Wände; Güteeigenschaften ÖNORM EN 1996-1-1

Im Zuge des Abbaus der Handelsschranken können auch ausländische Produkte verwendet werden, sofern sie die entsprechenden CE-Kennzeichnungen bzw. die ÜA-Zeichen besitzen. Als Beispiel wird auf die deutschen bauaufsichtlich zugelassenen Produkte verwiesen, wo nicht alleine das Produkt, sondern auch die Anwendung, der Einbau und auch die Bemessung in der bauaufsichtlichen Zulassung genau beschrieben werden.

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Bemessungsgrundlagen

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Anwendungsbereiche EC6 und EC8

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Hinsichtlich der Bemessung und den Entwurf von Mauerwerkskonstruktionen sind die Eurocodes 6 und 8 heranzuziehen, die sich gegenseitig ergänzen.

182 | Mauerwerksbemessung

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2009 11 15 2006 03 01 2004 06 01 1999 03 01 1997 01 01 1995 09 01 2006 01 01 2004 09 01 1997 05 01 1995 09 01 2006 04 01 2005 09 01 2001 06 01 2006 07 01 2005 09 01 2000 07 01 2008 11 01 2006 07 01 2006 03 01 2006 04 01 2008 11 01 2006 11 01 2006 07 01 2006 01 01 2005 10 01 2003 07 01 2003 03 01 1999 07 01 1999 01 01 1994 01 01 1991 04 01 1990 04 01 1983 10 01 1981 02 01 1977 06 01 1962 05 01 1951 06 01

Anwendungsbereich EC6 - Definition ÖNORM EN 1996-1-1 [209] Der Eurocode 6 gilt für den Entwurf, die Berechnung und Bemessung von Hoch- und lngenieurbauwerken bzw. Teilen davon, die mit unbewehrtem, bewehrtem, vorgespanntem oder eingefasstem Mauerwerk ausgeführt werden. Der Eurocode 6 behandelt ausschließlich Anforderungen an die Tragsicherheit, die Gebrauchstauglichkeit und die Dauerhaftigkeit von Tragwerken. Andere Anforderungen, z. B. an den Wärme- und Schallschutz, werden nicht behandelt. Die Ausführung wird nur so weit behandelt, wie dies zur Festlegung der Qualitätsanforderungen an die zu verwendenden Baustoffe und Bauteile und der Ausführungsqualität zur Erfüllung der Annahmen bei der Tragwerksplanung erforderlich ist. Der Eurocode 6 behandelt nicht die besonderen Anforderungen an den Entwurf für erdbebengefährdete Bauwerke. Festlegungen zu entsprechenden Anforderungen sind im Eurocode 8 enthalten, er ergänzt Eurocode 6 und ist mit diesem abgestimmt. Anwendungsbereich EC8 - Definition ÖNORM EN 1998-1 [214] Die Reihe EN 1998 gilt für Entwurf, Bemessung und Konstruktion von Bauwerken des Hoch- und Ingenieurbaus in Erdbebengebieten. Das Ziel ist sicherzustellen, dass bei Erdbeben menschliches Leben geschützt ist, Schäden begrenzt und wichtige Bauwerke zum Schutz der Bevölkerung funktionstüchtig bleiben. Der Abschnitt 9 der EN 1998-1 gilt für die Bemessung von Hochbauten aus unbewehrtem, eingefasstem und bewehrtem Mauerwerk in Erdbebengebieten. Für die Bemessung von Mauerwerksbauten gilt EN 1996. Die folgenden Regeln gelten zusätzlich zu den Regeln in EN 1996.

6|1|2

Gebäudeklassen OIB bzw. ÖNORM B 3806

6|1|2

Nach den Begriffsbestimmungen der OIB-Richtlinien [111] sind Gebäude überdeckte, allseits oder überwiegend umschlossene Bauwerke, die von Personen betreten werden können. Diese Gebäude werden weiter noch in Gebäudeklassen, in Abhängigkeit vom Fluchtniveau und der BruttoGrundfläche eingeteilt. Gebäude der Gebäudeklasse 1 (GK1) Freistehende, an mindestens drei Seiten auf eigenem Grund oder von Verkehrsflächen für die Brandbekämpfung von außen zugängliche Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen, mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7,00 m und insgesamt nicht mehr als 400 m² BruttoGrundfläche der oberirdischen Geschoße, bestehend aus nicht mehr als zwei Wohnungen oder einer Betriebseinheit. Gebäude der Gebäudeklasse 2 (GK2) Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7,00 m von insgesamt nicht mehr als 400 m² Brutto-Grundfläche der oberirdischen Geschoße; Reihenhäuser mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7,00 m, bestehend aus Wohnungen bzw. Betriebseinheiten von jeweils nicht mehr als 400 m² Brutto-Grundfläche der oberirdischen Geschoße; freistehende, an mindestens drei Seiten auf eigenem Grund oder von Verkehrsflächen für die Brandbekämpfung von außen zugängliche Gebäude mit ausschließlicher Wohnnutzung mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von

Bemessungsgrundlagen | 183

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nicht mehr als 7,00 m von insgesamt nicht mehr als 800 m² BruttoGrundfläche der oberirdischen Geschoße. Gebäude der Gebäudeklasse 3 (GK3) Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7 m, die nicht in die Gebäudeklassen 1 oder 2 fallen. Gebäude der Gebäudeklasse 4 (GK4) Gebäude mit nicht mehr als vier oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 11 m, bestehend aus mehreren Wohnungen bzw. mehreren Betriebseinheiten von jeweils nicht mehr als 400 m² Nutzfläche der einzelnen Wohnungen bzw. Betriebseinheiten in den oberirdischen Geschoßen. Gebäude mit nicht mehr als vier oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 11 m, bestehend aus einer Wohnung bzw. einer Betriebseinheit ohne Begrenzung der BruttoGrundfläche der oberirdischen Geschoße. Gebäude der Gebäudeklasse 5 (GK5) Gebäude mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 22 m, die nicht in die Gebäudeklassen 1, 2, 3 oder 4 fallen. Bauwerke mit einem Fluchtniveau über 22 m werden dann als Hochhaus bezeichnet, wobei die OIB-Richtlinie 2.3 [113] hier noch in Gebäude mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 32 m, mehr als 32 m und nicht mehr als 90 m sowie mehr als 90 m unterscheidet.

6|1|3

ÖNORM EN 1990 – CC-Klassen

6|1|3

In Anlehnung an die ÖNORM EN 1990 [200] wurde in der ÖNORM B 1990-1 [131] im Anhang B die Behandlung der Zuverlässigkeit im Bauwesen zusammenfassend geregelt. Hier erfolgt auch die Verknüpfung der drei Zuverlässigkeitsklassen (RC = Reliability Classes) mit den Schadensfolgeklassen (CC = Consequences Classes). Tabelle 6-03: Schadensfolgeklassen gemäß ÖNORM B 1990-1 [131] Schadensfolgeklasse

Merkmale

Beispiele im Hochbau oder bei sonstigen Ingenieurbauwerken 

CC3 ( = RC3)

CC2 ( = RC2)

CC1 ( = RC1)

Hohe Folgen für Menschenleben oder sehr große wirtschaftliche, soziale oder umweltbeeinträchtigende Folgen

   

Mittlere Folgen für Menschenleben, beträchtliche wirtschaftliche, soziale  oder umweltbeeinträchtigende Folgen  Niedrige Folgen für Menschenleben und kleine oder vernachlässigbare  wirtschaftliche, soziale oder umweltbeeinträchtigende Folgen 

Bauwerke (oder eigenständige Bauwerkstellen) mit einem widmungsgemäßen Fassungsvermögen für mehr als 1000 Personen (wie z. B. Krankenanstalten, Einkaufszentren, Stadien, Bildungseinrichtungen) Bauwerke, die eine Energie- und Versorgungsfunktion erfüllen Bauwerke und Einrichtungen, die für den Katastrophenschutz dienen Bauwerke, die unter die SEVESO-II-Richtlinie fallen Bauwerke, die mehr als 16 oberirdische Geschoße besitzen Bauwerke, die nicht der Schadensklasse CC1 oder CC3 zuzuordnen sind Gebäude mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7 m, bestehend aus höchstens fünf Wohnungen bzw. Betriebseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m2 Brutto-Grundfläche der oberirdischen Geschoße Reihenhäuser mit nicht mehr als drei oberirdischen Geschoßen und mit einem Fluchtniveau von nicht mehr als 7 m, bestehend aus Wohnungen bzw. Betriebseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m2 Brutto-Grundfläche der oberirdischen Geschoße Landwirtschaftlich genutzte Bauwerke mit niedriger Personenfrequenz

Hinsichtlich der Differenzierung der Zuverlässigkeit von Bauwerken sind die Schadensfolgeklassen (CC) näher definiert, bei denen die Auswirkungen des

184 | Mauerwerksbemessung

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Versagens oder der Funktionsbeeinträchtigung eines Tragwerks betrachtet werden. Im Zusammenhang mit einem Katastrophenmanagement oder einer Risikoanalyse können die jeweiligen Schadensfolgeklassen auch abweichend von der in Tabelle 6-03 enthaltenen Klassifizierung festgelegt werden. Dies kann auch für einzelne Teile eines Tragwerks erfolgen und obliegt üblicherweise den zuständigen Behörden, die die Baubewilligung erteilen. Die Ermittlung der Personenanzahl erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Nutzungskategorie (Tabelle 6-04). Bei Bauwerken mit unterschiedlichen oder mehreren Nutzungsmerkmalen sind die für die einzelnen Nutzungsmerkmale ermittelten Personenzahlen in der Regel zu addieren, wenn die einzelnen Nutzungen unterschiedlichen Personen zugeordnet sind (z. B. Bettentrakt und Verwaltungstrakt in Krankenhäusern). Tabelle 6-04: Personenanzahl je Nutzungsmerkmal gemäß ÖNORM B 1990-1 [131] Nutzungsmerkmal Wohnung Schule Kindergarten, Kindertagesheim Krankenhaus, Hotel, Heim Restaurant Veranstaltungsstätte (z. B. Theater, Kino, Lehrsaal, religiöse Einrichtung) Büro, Betriebsgebäude, Werkstatt Geschäft, Verkaufslokal Lagerfläche Garage

Personenanzahl 2,35 Personen pro Wohnung Schüleranzahl plus Lehrer Kinderanzahl plus Aufsichtspersonal Anzahl der Betten Verabreichungsplätze Sitz- und Stehplätze je 15 m2 Nutzfläche 1 Person je 8 m2 Nutzfläche 1 Person keine Personen je 30 m2 Nutzfläche 1 Person

Die Mehrfachberücksichtigung von Personen in einem Bauwerk ist nicht erforderlich, wenn die einzelnen Nutzungen gleichen Personen oder unterschiedlichen Betriebszeiten zugeordnet sind (z. B. Stellplatz in der Garage und zugehörige Wohnung). Ein gesonderter Nachweis der möglichen Gleichzeitigkeit der Personen ist unter Berücksichtigung der Gesamtnutzung des Bauwerks zu erbringen. Tabelle 6-05: Bedeutungskategorien und Versagensfolgeklassen auf Basis der Schadensfolgeklassen gemäß ÖNORM B 1990-1 [131] Schadensfolgeklasse ÖNORM B 1990-1 CC 1

Bedeutungskategorie ÖNORM EN 1998-1 I

Versagensfolgeklasse ÖNORM EN 1991-1-7 1

CC 2

II, IV1)

2a, 2b

CC 3 III, IV1) 3 1) Die Anwendung der Bedeutungskategorie IV ist in der ÖNORM EN 1998-1:2011, Tabelle 4.3 zu entnehmen, wobei die Einordnung dieser Gebäude in die Schadensfolgeklassen CC 2 oder CC 3 entsprechend ihrer Bedeutung vorzunehmen ist.

Auf Basis der nunmehr definierten Schadensfolgeklassen (CC) ist auch eine Zuordnung zu den Bedeutungskategorien (I bis IV) gemäß ÖNORM EN 1998-1 [214] sowie den Versagensfolgeklassen (1 bis 3) gemäß ÖNORM EN 1991-1-7 [207] gegeben.

6|1|4

ÖNORM EN 1990 – Überwachungsmaßnahmen

6|1|4

Die für die verschiedenen Zuverlässigkeitsklassen (RC) geforderten unterschiedlichen Zuverlässigkeiten können entweder durch unterschiedliche Teilsicherheitsbeiwerte oder vorrangig durch unterschiedliche Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL) und der Ausführung (IL) erreicht werden.

Bemessungsgrundlagen | 185

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6|1|4|1

Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL)

6|1|4|1

Die Differenzierung der Überwachungsmaßnahmen bei der Planung besteht in verschiedenen organisatorischen Qualitätssicherungsmaßnahmen, die kombiniert werden können. Die Festlegung einer bestimmten Stufe für Überwachungsmaßnahmen kann auch mit anderen Maßnahmen wie der Klassifizierung des Planers oder der Prüfinstanz verbunden sein. Zugehörig zu den drei Zuverlässigkeitsklassen (RC) werden auch drei Stufen für Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL = Design Supervision Levels) angegeben. Tabelle 6-06: Überwachungsmaßnahmen bei der Planung (DSL) gemäß ÖNORM B 19901 [131] Überwachungsmaßnahmen Merkmale bei der Planung

Mindestanforderungen an die Prüfung statischer Berechnungen, von Zeichnungen und Anweisungen Prüfung durch unabhängige Drittstelle: Prüfung durch DSL 3 verstärkte eine von der Planungsstelle organisatorisch unabhängige in Verbindung mit RC 3 Überwachung1) Prüfstelle (Fremdüberwachung) Prüfung durch eine von der Planungsstelle unabhängige DSL 2 normale Prüfstelle in der eigenen Organisation in Verbindung mit RC 2 Überwachung2) (Eigenüberwachung durch eigene Prüfstelle) DSL 1 normale Eigenüberwachung: Prüfung durch die Planungsstelle 2) in Verbindung mit RC 1 Überwachung selbst 1) Die verstärkte Überwachung umfasst ergänzend zur normalen Überwachung eine unabhängige Kontrollrechnung und Überprüfung der planlichen Darstellung hinsichtlich der Tragsicherheit 2) Die normale Überwachung umfasst eine Kontrolle der Vollständigkeit der Unterlagen (statische Berechnung, Zeichnungen und Anweisungen) und eine Plausibilitätsprüfung der wesentlichen Ergebnisse hinsichtlich Tragsicherheit.

Die Differenzierung der Überwachungsmaßnahmen bei der Planung kann auch eine Klassifizierung der Planer oder Prüfer (z. B. Prüfingenieure, Prüfstatiker, Gutachter) je nach Kompetenz, Erfahrung und organisatorischer Zugehörigkeit abhängig von der Bauart, Werkstoff und Art des Tragwerks bedeuten und bis zu einer unterschiedlichen Modellierung der Einwirkungen und Widerstände nach Art und Größe reichen.

6|1|4|2

Überwachungsmaßnahmen bei der Herstellung (IL)

6|1|4|2

Hinsichtlich der Bauausführung werden drei Überwachungsstufen für die Herstellung (IL = Inspection Levels) angegeben und diese wieder mit den drei Zuverlässigkeitsklassen (RC) verbunden. Die drei Überwachungsstufen sind mit den verschiedenen Qualitätsklassen der Herstellung verknüpft und müssen durch Qualitätssicherungsmaßnahmen sichergestellt werden (siehe Kapitel 7|1|3|3). Tabelle 6-07: Überwachungsstufen (IL) für die Herstellung – ÖNORM B 1990-1 [131] Überwachungsstufe Merkmale Anforderungen IL 3 verstärkte Überwachung durch unabhängige Drittstelle in Verbindung mit RC 3 Überwachung (Fremdüberwachung) IL2 normale Überwachung durch Überwachungsstelle der eigenen in Verbindung mit RC 2 Überwachung Organisation IL 1 normale Eigenüberwachung in Verbindung mit RC 1 Überwachung Anmerkung: Zusammen mit den Überwachungsstufen werden Prüfpläne für Bauprodukte und die Herstellung von Bauwerken definiert. Da diese baustoffabhängig sind, werden Einzelheiten in den jeweiligen Ausführungsnormen angegeben.

6|1|4|3

Veränderung der Teilsicherheitsbeiwerte Ein Weg zur Differenzierung der Zuverlässigkeit von Tragwerken besteht auch in der Klassifizierung nach Teilsicherheitsbeiwerten sowohl für die

186 | Mauerwerksbemessung

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6|1|4|3

Einwirkungen wie auch die Widerstände mittels KFI-Faktoren, wobei gleiche Überwachungsstufen sowohl in der Planung wie auch der Herstellung vorausgesetzt werden. Tabelle 6-08: KFI-Faktoren zur Modifikation von Teilsicherheitsbeiwerten gemäß ÖNORM B 1990-1 [131] Zuverlässigkeitsklasse RC 1 RC 2 RC 3 KFI 0,9 1,0 1,1 Anmerkung: Zur Erreichung der Zuverlässigkeitsklasse RC 3 werden in der Regel andere Maßnahmen als die Anwendung des KFI -Faktors vorgezogen. Der KFI -Faktor ist nur auf ungünstige Einwirkungen anzuwenden. KFI – Beiwerte für Einwirkungen

Unabhängig von der Forderung der Überwachungsmaßnahmen ist auch eine Abminderung des Teilsicherheitsbeiwerts für eine Baustoff- oder Produkteigenschaft oder einen Bauteilwiderstand möglich, wenn höhere Überwachungsklassen der Herstellung (IL) zusammen mit höheren Anforderungen angewendet werden. Die Prüfung der Wirksamkeit dieser Maßnahmen ist jedoch durch Bauteilprüfungen und durch eine vollständige probabilistische Betrachtung unter Einhaltung der geforderten Zuverlässigkeitsklasse (RC) zu belegen.

6|2

Sicherheitskonzepte

6|2

Hinsichtlich der theoretischen Grundlagen und statistischen sowie mathematischen Zusammenhänge der einzelnen Sicherheitskonzepte wird auf Band 2: Tragwerke [18] verwiesen und im Nachfolgenden nur eine überblicksmäßige Zusammenfassung angeführt.

6|2|1

6|2|1

Handwerkliche Regeln Seit Jahrtausenden wurde Mauerwerk nicht bemessen, sondern nur nach tradierten Vorgaben und handwerklichen Regeln errichtet. Beispielsweise finden sich in der Wiener Bauordnung von 1859 Angaben zu vorzusehenden Mindestabmessungen der Wände unter Berücksichtigung der Abtragung der Lasten und vertikal wirkenden Kräften sowie in Abhängigkeit von der Art der Wände und der Deckentypen.

Tabelle 6-09: Mindestabmessungen von Wänden nach Wiener Bauordnung 1859 – bei Tramdecken und Trakttiefe kleiner 6,50 m

6|2|2

Geschoß

Stiegenhausmauer

4. Stock 3. Stock 2. Stock 1. Stock Erdgeschoß Keller

45 cm 45 cm 45 cm 45 cm 45 cm 60 cm

Lichthofmauer belastet/unbelastet 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 60/45 cm

Feuermauer belastet/unbelastet 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 45/30 cm 60/60 cm

Mittelmauer 60 cm 60 cm 60 cm 60 cm 75 cm 90 cm

Deterministisches Sicherheitskonzept

Hauptmauer belastet 45 cm 45 cm 60 cm 60 cm 75 cm 90 cm

6|2|2

Bei der deterministischen Betrachtungsweise werden die Mittelwerte der Einwirkungen und der Widerstände, unabhängig von deren Dichteverteilungen, gegenübergestellt. Der klassische Nachweis ist die Einhaltung z. B. einer zulässigen Spannung, wie sie im Mauerwerksbau noch in der ÖNORM B 3350:1994 angeführt wurde. Die darin enthaltene Sicherheit betrug 3,33 (= 1/0,3), wobei hier bereits erstmals auch eine charakteristische Druckfestigkeit

Sicherheitskonzepte | 187

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der Wand (als 5 %-Fraktilwert) und ein charakteristischer Wert der Einwirkungen angeführt wird. Eine rein deterministische Betrachtung findet sich bis zur ÖNORM B 3351:1983.

 vorh   zul vorh zul

6|2|3

vorhandene Spannung im betrachteten Querschnitt zulässige Spannung im betrachteten Querschnitt

(6-01) z. B. N/mm² z. B. N/mm²

Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept

6|2|3

Im semiprobabilistischen Sicherheitskonzept sind die Widerstände entsprechend der Wahrscheinlichkeit ihrer tatsächlichen Verteilungen angesetzt und den festgelegten Einwirkungen gegenübergestellt. Der Nachweis beruht auf dem Vergleich des Bemessungswertes der Einwirkungen (= Einwirkung vervielfacht mit einem Teilsicherheitsbeiwert für diese Einwirkung) mit dem Bemessungswert des Widerstands (= Materialwiderstand dividiert durch den Teilsicherheitsbeiwert des Materials). Die herangezogenen Werte der Einwirkungen bzw. der Widerstände sind die 5 %- bzw. 95 %-Fraktilwerte der unterstellten Dichtefunktionen. Diese Vorgangsweise entspricht den derzeit geltenden europäischen Konstruktionsnormen und ist auch im Eurocode 6 so enthalten. Die Nachweise im Mauerwerksbau basierten auf diesem Sicherheitskonzept ab der Ausgabe der ÖNORM B 3350:1999. N Ed  N Rd NEd NRd

6|2|4

Bemessungswert der Einwirkungen Bemessungswiderstand des Bauteils

(6-02) z. B. kN z. B. kN

6|2|4

Probabilistisches Sicherheitskonzept Bei der probabilistischen Betrachtungsweise, die als Basis für alle semiprobabilistischen Sicherheitsüberlegungen dient, sind sowohl die Widerstände wie auch die Einwirkungen in ihren tatsächlichen Verteilungen anzunehmen. Die erforderliche Sicherheit ist durch die operative Versagenswahrscheinlichkeit vorgegeben und nachzuweisen. p f , vorh  p f , erf pf,vorh pf,erf

6|3

operative Versagenswahrscheinlichkeit des Systems erforderliche operative Versagenswahrscheinlichkeit

(6-03) z. B. 10-x z. B. 10-6

Einwirkungen Die Einwirkungen auf Mauerwerksbauten resultieren hauptsächlich aus den Eigengewichten der Bauteile und den Nutzlasten in den jeweiligen Geschoßen. Ergänzt werden diese Beanspruchungen noch durch äußere Einwirkungen wie Wind, Schnee, Temperatur, Erddruck im Kellerbereich und außergewöhnliche Einwirkungen sowie in Abhängigkeit von der geografischen Lage auch Erdbebenkräfte. Die diese Lastansätze enthaltenden Normen sind hauptsächlich der Eurocode 1, Eurocode 7 und Eurocode 8, die Überlagerungen einzelner Einwirkungen sind in der ÖNORM EN 1990 [200] geregelt.

188 | Mauerwerksbemessung

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6|3

Tabelle 6-10: Einwirkungsnormen für Mauerwerksbauten ÖNORM EN 1990 ÖNORM B 1990-1 ÖNORM EN 1991-1-1 ÖNORM B 1991-1-1 ÖNORM EN 1991-1-2 ÖNORM B 1991-1-2 ÖNORM EN 1991-1-3 ÖNORM B 1991-1-3 ÖNORM EN 1991-1-4 ÖNORM B 1991-1-4 ÖNORM EN 1991-1-5 ÖNORM B 1991-1-5 ÖNORM EN 1991-1-6 ÖNORM B 1991-1-6 ÖNORM EN 1991-1-7 ÖNORM B 1991-1-7 ÖNORM EN 1998-1 ÖNORM B 1998-1

6|3|1

Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung (konsolidierte Fassung) Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung — Teil 1: Hochbau. Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1990 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen — Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen — Wichten, Eigengewichte, Nutzlasten im Hochbau — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-1 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen — Brandeinwirkungen auf Tragwerke (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen — Brandeinwirkungen auf Tragwerke — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-2 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen — Schneelasten — Nationale Festlegungen zur ÖNORM EN 1991-1-3, nationale Erläuterungen und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen — Windlasten (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen — Windlasten — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-4 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-5: Allgemeine Einwirkungen — Temperatureinwirkungen (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-5: Allgemeine Einwirkungen — Temperatureinwirkungen — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-5 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-6 : Allgemeine Einwirkungen — Einwirkungen während der Bauausführung (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-6: Allgemeine Einwirkungen — Einwirkungen während der Bauausführung — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-6 und nationale Ergänzungen Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-7: Allgemeine Einwirkungen — Außergewöhnliche Einwirkungen (konsolidierte Fassung) Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 1-7: Allgemeine Einwirkungen — Außergewöhnliche Einwirkungen — Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-7 Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten (konsolidierte Fassung). Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten – Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1998-1 und nationale Erläuterungen.

Eigengewichtslasten

2013 03 15 [200] 2013 01 01 [131] 2011 09 01 [202] 2006 01 01 [133] 2013 01 15 [203] 2003 12 01 [134] 2012 03 01 [201] 2013 09 01 [132] 2011 05 15 [204] 2013 05 01 [136] 2012 01 01 [205] 2012 01 01 [135] 2013 03 15 [206] 2006 01 01 [137] 2014 09 01 [207] 2007 04 01 [138] 2013 06 15 [214] 2011 06 15 [144]

6|3|1

Das Eigengewicht als ständige Last resultiert aus den Eigenlasten der Baustoffe und Bauteile. Es kann aus der ÖNORM B 1991-1-1 [133] entnommen bzw. nach dieser ermittelt werden. Für nicht in der Norm angegebene Baustoffe oder Bauteile ist das Eigengewicht durch Vergleich mit ähnlichen Stoffen oder durch Versuche zu ermitteln. Das Eigengewicht von Bauwerken umfasst das Tragwerk und alle nichttragenden Bauteile einschließlich eingebauter Ver- und Entsorgungsleitungen sowie das Gewicht von Aufschüttungen und Fußböden. Als nichttragende Bauteile nach EN 1991-1-1 [202] werden Dachabdeckungen, Oberflächenbeschichtungen, ortsfeste Zwischenwände und Ausfütterungen, Handläufe und Geländer, Fassaden- und Wandbekleidungen, untergehängte Decken, Abdichtungen sowie ortsfeste Versorgungseinrichtungen angesehen. Lasten aus versetzbaren Trennwänden sind als Nutzlasten zu behandeln. Die Tabelle 6-11, Tabelle 6-12 und Tabelle 6-13 enthält Auszüge aus den Eigengewichtslasten nach ÖNORM B 1991-1-1 [133], die als charakteristische Werte anzusehen sind.

Einwirkungen | 189

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Tabelle 6-11: Wichten Baustoffe – ÖNORM B 1991-1-1 [133] Material Beton Leichtbeton Normalbeton Stahlbeton Schwerbeton

Nennwerte (kN/m³) 10,5–20,5 24,0 25,0 >26,0

Mörtel Zementmörtel, Trasszementmörtel Gipsmörtel Kalkmörtel, Kalkgipsmörtel, Kalktrassmörtel Kalkzementmörtel, Lehmmörtel

21,0 14,0 18,0 20,0

Metalle Aluminium Stahl

27,0 78,5

Ziegel Klinkerziegel Vollziegel

20,0 16,0

Dämmstoffe Schaumglas Glas- oder Steinwolle Hartschaumstoffe Kork Estriche Blähtonestrich Zementestrich Beschüttungen Bauschutt, Hochofenschlacke, Hüttensplitt Blähton Hüttenbims Sand, Schotter, Kies Ziegelsplitt Blähglimmer (Perlit)

1,2 0,7–1,4 0,3 3,0 16,0 22,0 14,0 8,0 10,0 18,0–20,0 12,0 1,0

Tabelle 6-12: Eigengewichte von Bauteilen – Wände – ÖNORM B 1991-1-1 [133] Bauteile Wände

Nennwerte (kN/m²)

Gipskartonplatten auf Ständerkonstruktion 212,5 mm Plattendicke 4x15,0 mm Plattendicke Mauerziegel NF 12 cm dick für je weitere 13 cm Dicke Mauerziegel (altes österr. Format) 14 cm dick für je weitere 15 cm Dicke Zwischenwandsteine Hohlziegel 6,5/10 cm dick Blähtonbeton 7 cm dick Blähtonbeton 12 cm dick Blähtonbeton 20 cm dick Schallschutzziegel (25 cm dick) Ziegelsplitt-Betonstein Einkammerstein (7 cm dick) Einkammerstein (10 cm dick) Zweikammerstein (12 cm dick)

190 | Mauerwerksbemessung

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0,35 0,75 2,60 2,20 3,10 2,70 0,85/1,00 1,00 2,00 3,60 3,50–4,00 1,10 1,20 1,80

Tabelle 6-13: Eigengewichte von Bauteilen – Decken, Fußböden – ÖNORM B 1991-1-1 [133] Bauteile Decken

Nennwerte (kN/m²)

Dippelbaumdecke 3,00 3,35 0,04

Beschüttung aus Schlacke (8 cm), Holzboden, Putzträger, Verputz Beschüttung aus Schlacke (4 cm), Ziegelpflaster, Putzträger, Verputz Zuschlag für Beschüttung aus Bauschutt je cm Beschüttungsdicke Tramdecke mit Beschüttung aus

6|3|2

Schlacke/Bauschutt (8 cm) Tramtraversendecke Ziegeldecke (Platzldecke) Fertigteildecke Stahlbetonrippendecke mit Ziegelfertigteilen (19–28 cm) Stahlbetonhohlplatten (20–40 cm)

2,00/2,30 2,50 5,00 3,50–4,00 2,50–3,85 2,60–4,55

Fußbodenaufbau trocken ( 8 cm) Sandausgleich, Trittschalldämm., Trockenestrich, Fliesen Fußbodenaufbau massiv

0,80

Sandausgleich, Trittschalldämm., Folie, Estrich, Belag (10 cm) mit Fußbodenheizung (12 cm)

1,60 2,00

Nutzlasten

6|3|2

Im Allgemeinen sind Nutzlasten Einwirkungen, die sich nach Größe und Zeit verändern können. Für die Bauwerksbemessung müssen deren Grenzwerte in ungünstigster Stellung angesetzt werden. Bei Treppen und Balkonen (Loggien) wird aus Sicherheitserwägungen eine höhere Nutzlast gefordert, da sie Zufluchtsorte (bei Katastrophenfällen) sind oder Menschenkonzentrationen aus Anlass bestimmter Ereignisse vorkommen können. Tabelle 6-14: Nutzlasten auf Wohn-, Büro-, Verkaufs- und Versammlungsflächen – ÖNORM B 1991-1-1 [133] Nutzungsart Wohnflächen Wohngebäude, Hotels, Heime etc.

Kategorie Decken Treppen Balkone

Nicht ausbaubare, begehbare Dachböden Büroflächen Büroflächen in bestehenden Gebäuden Büroräume in Bürogebäuden Flächen mit Personenansammlungen Flächen mit Tischen, Schulen, Restaurants Flächen mit fester Bestuhlung, Kirchen, Theater, Kinos Flächen mit mäßiger Personenfrequenz, Treppen in Bürogebäuden Schulen, Kasernen, Gaststätten, Verkaufsgebäude etc. Flächen mit möglichen körperlichen Aktivitäten, Bühnen, Turnsaal Flächen mit Menschenansammlungen Decken Treppen Balkone Verkaufsflächen in Einzelhandelsgeschäften in Kaufhäusern

A A1 A1 A1 A2 B B1 B2 C C1 C2 C3.1 C3.2 C4 C5 C5 C5 D D1 D2

qk [kN/m²]

Qk [kN]

2,0 3,0 4,0 1,5

2,0 2,0 2,0 2,0

2,0 3,0

2,0 3,0

3,0 3,0 4,0 5,0 5,0 5,0 6,0 6,0

3,0 4,0 4,0 5,0 4,0 4,0 4,0 4,0

4,0 5,0

4,0 5,0

Die belasteten Bauteile sind entsprechend ihrer Nutzung sowohl mit den Flächenlasten als auch Einzellasten an ungünstigster Stelle situiert zu bemessen, Flächen- und Einzellasten müssen dabei nicht überlagert werden. Sind Decken mehreren Nutzungskategorien zuzuordnen, so ist die jeweils ungünstigste für die Bemessung zugrunde zu legen.

Einwirkungen | 191

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Ist aufgrund der Deckenkonstruktion eine Querverteilung von Lasten möglich, darf das Eigengewicht versetzbarer Trennwände durch eine gleichförmig verteilte Flächenlast (diese gilt dann als Nutzlast) berücksichtigt werden, die in Abhängigkeit vom Eigenwicht der Trennwände festgelegt ist. Trennwände mit mehr als 3,0 kN/m Eigengewicht sind als ständige Last zu berücksichtigen. Tabelle 6-15: Nutzlastzuschlag versetzbarer Trennwände – ÖNORM B 1991-1-1 [133] Trennwand

qk [kN/m²] 0,5 0,8 1,2

Eigengewicht 1,0 kN/m Eigengewicht 2,0 kN/m Eigengewicht 3,0 kN/m

Für die Dimensionierung von Stützen und Wänden, deren Belastung aus mehreren Stockwerken herrührt, darf die Nutzlast in den Geschoßen immer als gleichmäßig verteilt angenommen werden. Eine Abminderung der Nutzlasten ist für Stützen, Wände und Fundierungen, welche durch Lasten der Nutzungskategorien A bis D aus mehreren Stockwerken belastet sind, möglich. Der Abminderungsfaktor n ist dabei abhängig von der Anzahl der darüber befindlichen Stockwerke und dem Kombinationsbeiwert 0 (Tabelle 6-35).

n 

2  (n  2)  0  1,0 n

n n 0

6|3|3

n2

0  0,7

(6-04)

Abminderungsfaktor Geschoße Anzahl Geschoße oberhalb Kombinationsbeiwert

— — —

n

2

3

4

5

6

7

8

9

10

n bei 0 = 0,7

1,000

0,900

0,850

0,820

0,800

0,786

0,775

0,767

0,760

Windkräfte Windeinwirkungen, die unter Verwendung von ÖNORM EN 1991-1-4 [204] und ÖNORM B 1991-1-4 [136] berechnet werden, sind charakteristische Werte, die mit der Basiswindgeschwindigkeit oder dem entsprechenden Geschwindigkeitsdruck bestimmt werden. Der Grundwert der Basiswindgeschwindigkeit vb,0 ist die charakteristische mittlere 10-Minuten-Windgeschwindigkeit, die unabhängig von Windrichtung und Jahreszeit, in 10 m Höhe über dem Boden, für ebenes, offenes Gelände mit niedriger Vegetation (Gelände der Kategorie II) anzusetzen ist. Statistisch besitzt diese Windbeanspruchung eine mittlere Wiederkehrperiode von 50 Jahren. Tabelle 6-16: Geländekategorien nach ÖNORM EN 1991-1-4 [204] 0 I II III IV

See, Küstengebiete, die der offenen See ausgesetzt sind. Seen oder Gebiete mit niedriger Vegetation und ohne Hindernisse. Gebiete mit niedriger Vegetation wie Gras und einzelne Hindernisse (Bäume, Gebäude) mit Abständen von mind. 20-facher Hindernishöhe. Gebiete mit gleichmäßiger Vegetation oder Bebauung oder mit einzelnen Objekten mit Abständen von weniger als der 20-fachen Hindernishöhe (z. B. Dörfer, vorstädtische Bebauung, Waldgebiete). Gebiete, in denen mindestens 15 % der Oberfläche mit Gebäuden mit einer mittleren Höhe von 15 m bebaut sind.

Aus dem Grundwert der Basiswindgeschwindigkeit vb,0 bzw. dem zugehörigen Referenzwert des Staudrucks qb,0 errechnet sich dann der für die Bemessungsansätze maßgebliche Böenstaudruck qb. In der ÖNORM B 1991-1-4 [136] sind dafür Formeln in Abhängigkeit der Höhe z und der Geländeform enthalten.

192 | Mauerwerksbemessung

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6|3|3

0,24

 z  qp  qb,0  2,10     10  0,29  z  III : qp  qb,0  1,75     10  0,38  z  IV : qp  qb,0  1,20     10  II :

qb,0 qp z

(6-05)

Referenzwert des Staudruckes Böenstaudruck Höhe über Gelände mit z zmin Geländeform II: zmin = 5 m Geländeform III: zmin = 10 m Geländeform IV: zmin = 15 m

kN/m² kN/m² m

Tabelle 6-17: Grundwerte Windgeschwindigkeit österreichischer Landeshauptstädte – ÖNORM B 1991-1-4 [136] Ort Wien St. Pölten Eisenstadt Linz Salzburg Graz Klagenfurt Innsbruck Bregenz Mindestwert Maximalwert

vb,0 [m/s] 25,1–27,0 25,8 24,6 27,4 25,1 20,4 17,6 27,1 25,5 17,6 28,3

qb,0 [kN/m²] 0,39–0,46 0,42 0,38 0,47 0,39 0,26 0,19 0,46 0,41 0,19 0,50

Die genaue Ermittlung der Windkraft auf ein Bauwerk bzw. einen Wandabschnitt erfolgt dann nach ÖNORM EN 1991-1-4 [204] und ÖNORM B 1991-1-4 [136] unter Ansatz von Struktur- und Formbeiwerten in Abhängigkeit von der Bauwerksgeometrie.

6|3|4

6|3|4

Schneelasten Schneelasten werden immer auf die horizontale Grundrissprojektion bezogen, sind sehr stark ortsgebunden und stellen eine einmal in 50 Jahren zu erwartende Belastung dar. In der ÖNORM EN 1991-1-3 [201] sind, abhängig von 10 Klimaregionen unterschiedliche Rechenvorschriften zur Ermittlung der charakteristischen Schneelasten sk – am Erdboden auftretend – angegeben. Für Österreich als Teil der „alpinen Region“ wurde die Bestimmung der Schneelast bis zu Seehöhen von 1500 m in der ÖNORM B 1991-1-3 [132] festgelegt.

  A 2  s k  ( 0,642  Z  0,009 )  1       728   sk Z A

charakteristische Schneelast Zonenwert Seehöhe = Geländehöhe über Meeresspiegel

(6-06) kN/m² — m

Für die Ermittlung der Schneelasten auf Dächern sind die charakteristischen Schneelasten auf den Boden mit entsprechenden Formbeiwerten in Abhängigkeit von der Dachneigung bzw. Dachform zu multiplizieren.

Einwirkungen | 193

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Tabelle 6-18: Charakteristische Schneelasten österreichischer Landeshauptstädte – ÖNORM B 1991-1-3 [132] Ort Seehöhe [m] Wien 171 St. Pölten 265 Eisenstadt 169 Linz 260 Salzburg 436 Graz 369 Klagenfurt 448 Innsbruck 573 Bregenz 398 Mindestwert (Andau, Rust) Maximalwert (St. Christoph/Arlberg)

Zone 2–3 2 2* 2 2 2 3 2 2/3

sk [kN/m²] 1,10–2,20 1,45 1,10 1,45 1,75 1,65 2,65 2,10 2,10 1,05 13,50

s  i  s k s μi

(6-07)

Schneelast auf Dachfläche Formbeiwert

kN/m² —

Tabelle 6-19: Formbeiwerte für Dächer - ÖNORM B 1991-1-3 [132] 0°  15°

μ1

6|3|5

Dachneigung  [ ° ] 15°  30° 30°TC gilt das Prinzip der gleichen Verschiebungsantworten. In weiterer Folge erfolgt die Bestimmung der Zielverschiebung d*et am idealisierten äquivalenten Einmassenschwinger mit unbeschränkt elastischem Verhalten mit Se(T*) als Ordinate des elastischen Beschleunigungsantwortspektrums für die Periode T*.

T *  * det  S e ( T *)     2 

2

T *  2

m * d*y Fy*

(6-81)

Die Eckperiode zwischen den Bereichen kurzer und mittlerer Perioden ist die obere Grenze des Bereichs konstanter Spektralbeschleunigung TC (Tabelle 6-27). Für die Bestimmung der Zielverschiebung dt* für Tragwerke im Bereich kurzer Perioden (kleiner TC) und für Tragwerke im Bereich mittlerer und langer Perioden sind verschiedene Ausdrücke zu verwenden. 

Bereich kurzer Perioden T TC Die Periode T* wird durch die radiale Gerade durch den Ursprung des Koordinatensystems zum Punkt des elastischen Antwortspektrums mit den Koordinaten det* und Se(T*) wiedergegeben.

T* * dt*  det  S e ( T *)     2 

260 | Mauerwerksbemessung

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2

(6-83)

Abschließend erfolgt eine Rücktransformation und Zielverschiebung der Mehrmassenschwinger bezogen auf den Kontrollknoten in das „reale“ MMSModell. Dies geschieht durch Umkehrung der Beziehung (6-84), wobei nach ÖNORM EN 1998-1 [214] die ermittelte Verschiebung dt um den Faktor 1,5 zu erhöhen ist.

dt    dt*

6|9

dt 

dmax 1,5

Nichttragende Wände

(6-84)

6|9

Für die Herstellung von nichttragenden Innenwänden aus Ziegel gemäß der ÖNORMEN B 3358-1 [158] und B 3358-2 [159] dürfen nur Baustoffe, Bauteile, Verbindungen und Befestigungen verwendet werden, die genormt sind oder deren Brauchbarkeit auf andere Weise nachgewiesen ist. Diese Wände müssen außer ihrer Eigenlast, einschließlich etwaiger Putze oder Wandbekleidungen, auch geringe statische Lasten, leichte Konsollasten sowie geringfügige dynamische Belastungen (Stoßbeanspruchungen) ohne Beeinträchtigung der Funktionstauglichkeit aufnehmen und auf tragende Bauteile abtragen können. Sie dürfen nicht zum Nachweis der Gebäudeaussteifung oder der Knickaussteifung tragender Wände herangezogen werden. 

Nachweisemethode: Vereinfachte Berechnungsmethode für begrenzt horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 [212] (siehe 6|9|1). Werden nichttragende Wände durch Windkräfte beansprucht (z. B. in Hallenbauten mit großen und häufig offen stehenden Toren bzw. wenn Fenster oder Türen betriebsbedingt auch bei Sturm geöffnet werden müssen), so ist ein entsprechender Nachweis der Aufnahme dieser Kräfte unter Berücksichtigung der ÖNORM EN 1991-1-4 [204] und ÖNORM B 1991-1-4 [136] für den Ansatz der Windkräfte zu erbringen. 

Nachweisemethode: Vereinfachte Berechnungsmethode für gleichmäßig horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 [212] (siehe 6|9|2). Schlitze in gemauerten, nichttragenden Innenwänden sind ohne gesonderte Bemessung nur im Ausmaß gemäß ÖNORM EN 1996-1-1 (siehe 6|5|6) zulässig, wobei für die Anwendung der Bestimmungen die Wanddicke gleich der RegelWanddicke im unverputzten Zustand zuzüglich zweimal 1 cm Verputz gesetzt werden darf. Sofern für nichttragende Wände ein detaillierter Nachweis zu führen ist, kann dieser unter Ansatz der jeweiligen Materialien, der Lagerungsarten und der Einwirkungen nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] querbelasteter Mauerwerksscheiben (siehe 6|8|1|2) auch für Wanddicke unter 17 cm erfolgen.

6|9|1

Vereinfachte Berechnungsmethode für begrenzt horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 [212]

6|9|1

Eine vereinfachte Berechnungsmethode zur Bestimmung der Mindestdicke und der Grenzabmessungen von vertikal außer dem Eigengewicht nicht beanspruchten Innenwänden ist in der ÖNORM EN 1996-3 [212], in

Nichttragende Wände | 261

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Abhängigkeit der seitlichen Halterung und ergänzend einzuhaltenden Anforderungen angegeben. - lichte Höhe (h) der Wand ist nicht größer als 6,0 m - Länge (l) der Wand zwischen den seitlichen Halterungen ist nicht größer als 12,0 m - Wanddicke ohne Berücksichtigung des Putzes nicht kleiner als 50 mm - Mauersteine der Gruppen 1, 2, 3 und 4 - Seitliche Halterungen am oberen Rand, an den Seiten oder am oberen und an den seitlichen Rändern müssen zeitabhängige Verformungen der angeschlossenen Bauwerksteile (z. B. Durchbiegung infolge Kriechen einer Betondecke) aufnehmen können. - Die Wand befindet sich innerhalb eines Gebäudes. - Die Außenfassade des Gebäudes ist nicht durch eine große Türe oder ähnliche Öffnungen durchbrochen. - Die horizontale Beanspruchung der Wand ist auf Lasten durch Personen und Kleinmöbel in Bereichen mit geringer Menschenansammlung begrenzt (z. B. Räume und Flure in Wohnungen, Büros, Hotels und ähnlich genutzten Gebäuden). - Die Wand hat außer ihrem Eigengewicht keine weiteren ständigen oder zeitweise auftretenden veränderlichen Belastungen (einschließlich Windbelastung). - Die Wand wird nicht als Auflager schwerer Gegenstände wie z. B. Möbel, Sanitär- oder Heizungsanlagen, verwendet. - Die Stabilität der Wand wird nicht durch Verformungen anderer Teile des Gebäudes (z. B. durch die Durchbiegung von Decken) oder durch Betriebsabläufe im Gebäude ungünstig beeinflusst. - Die Auswirkung von Schlitzen in der Wand, die die Abmessungen nach 6|5|6 überschreiten, werden berücksichtigt. - Die Auswirkung von Türen oder anderen Öffnungen in der Wand werden berücksichtigt. Die Mindestdicke und die Grenzabmessungen sind in Abhängigkeit von der seitlichen Halterung der Typen a bis d der Wand bestimmt. - Typ a: Wände, die an allen vier Rändern gehalten sind. - Typ b: Wände, die an allen Rändern, mit Ausnahme eines vertikalen Randes, gehalten sind. - Typ c: Wände, die an allen Rändern, mit Ausnahme des oberen Randes, gehalten sind. - Typ d: Wände, die nur am oberen und unteren Rand gehalten sind. Abbildung 6-33: Wandtypen von nichttragenden Wänden in Abhängigkeit der Lagerung

262 | Mauerwerksbemessung

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Für Wände mit Öffnungen können Mindestdicke und Grenzabmessungen unter Berücksichtigung des Wandtyps für die jeweiligen Teilbereiche bestimmt werden. Wandtyp a mit Öffnung ist als Wandtyp b zu berücksichtigen, für Wandtyp c ist keine Öffnung zulässig. Der Einfluss von Öffnungen in der Wand ist vernachlässigbar wenn: - die Gesamtfläche der Öffnungen nicht größer als 2,5 % der Wandfläche ist und - die größte Fläche einer Einzelöffnung nicht größer als 0,1 m² und die Länge oder Breite einer Einzelöffnung nicht größer als 0,5 m ist. Abbildung 6-34: Wandtypen a und d mit einer Öffnung – ÖNORM EN 1996-3 [212]

Abbildung 6-35: Mindestdicke und Grenzabmessungen von vertikal nicht beanspruchten Innenwänden mit begrenzter horizontaler Belastung – ÖNORM EN 1996-3 [212]

6|9|2

Vereinfachte Berechnungsmethode für gleichmäßig horizontal, aber nicht vertikal beanspruchte Wände – ÖNORM EN 1996-3 [212]

6|9|2

In der ÖNORM EN 1996-3 [212] ist eine vereinfachte Berechnungsmethode zur Bestimmung der Mindestdicke und der Grenzwerte der Maße von Wänden mit gleichmäßig verteilten horizontalen Kräften und vertikal außer dem Eigengewicht nicht beanspruchten Wänden in Abhängigkeit der seitlichen Halterung angeführt. Die angegebenen Regeln gelten nur für Wände mit einer Dicke ≥50 mm, einer Wandlänge bis zu 12,0 m und einer Wandhöhe bis zu 6,0 m. Die Mindestdicke, im Verhältnis zur Länge und zur Höhe, kann aus Abbildung 6-36 bis Abbildung 6-38 für die Wandtypen a, b, c (Abbildung 6-33) und abhängig von der Biegefestigkeit abgelesen werden.

Nichttragende Wände | 263

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t l h fxd1 fxd2 pEd

Wanddicke ≥0,05 m Wandlänge ≤12,0 m Wandhöhe ≤6,0 m Bemessungswert der Biegefestigkeit, Bruchebene parallel zu den Lagerfugen Bemessungswert der Biegefestigkeit, Bruchebene senkrecht zu den Lagerfugen Bemessungswert der horizontalen Belastung Anmerkung: 1 kN/m² = 1/1000 N/mm²

m m m N/mm² N/mm² N/mm²

Abbildung 6-36: Dicke und Grenzwerte der Maße von vertikal nicht beanspruchten Wänden mit gleichmäßig verteilter horizontaler Belastung, Wandtyp a – ÖNORM EN 1996-3 [212]

fxd1 / fxd2 = 1,00

fxd1 / fxd2 = 0,50

fxd1 / fxd2 = 0,25

Abbildung 6-37: Dicke und Grenzwerte der Maße von vertikal nicht beanspruchten Wänden mit gleichmäßig verteilter horizontaler Belastung, Wandtyp b – ÖNORM EN 1996-3 [212]

fxd1 / fxd2 = 1,00

fxd1 / fxd2 = 0,50

fxd1 / fxd2 = 0,25

Abbildung 6-38: Dicke und Grenzwerte der Maße von vertikal nicht beanspruchten Wänden mit gleichmäßig verteilter horizontaler Belastung, Wandtyp c – ÖNORM EN 1996-3 [212]

fxd1 / fxd2 = 1,00

264 | Mauerwerksbemessung

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fxd1 / fxd2 = 0,50

fxd1 / fxd2 = 0,25

6|10

Bemessung Brand

6|10

Mauerwerk besteht aus Mauersteinen und Mauermörtel und kann daher als Verbundwerkstoff bezeichnet werden. Alle Ziegel gelten hinsichtlich der Brennbarkeit als „nicht brennbar“ (A1: kein Beitrag zum Brand) nach ÖNORM EN 13501-1 [233]. Die Abstimmung des Mauersteins mit dem Mauermörtel – insbesondere hinsichtlich Druckfestigkeiten und Querdehnungsmoduli – ist dahingehend sinnvoll, da beide Materialien das Verhalten des Mauerwerks bei Belastung und im Brandfall stark beeinflussen. Druckbelastung verursacht bei Mauerwerk eine Querdehnung, die neben der Belastung auch von der Temperatur abhängig ist. Bei gleicher Last ist bei höherer thermischer Belastung auch die Querdehnung größer. Zwischen 500 °C und 600 °C nimmt die Querdehnung sprungartig zu. In der ÖNORM EN 1996-1-2 [210] sind drei Nachweisverfahren für Mauerwerk vorgesehen: - Nachweis durch Prüfung - Nachweis durch Tabellenwerte - Nachweis durch Berechnung Die zuverlässigste Methode ist sicherlich jene der Brandprüfung, die auch für spezielle Fälle anzuwenden ist. Der Nachteil dieser Variante ist jedoch der Zeitfaktor, da alleine das Abwarten der normgemäßen Lagerung mindestens 4 Wochen in Anspruch nimmt. Die einfachste Vorgangsweise ist die des Tabellenverfahrens, wo in zahlreichen Tabellen der ÖNORM B 1996-1-2 [140], je nach Ziegelart, Mörtelart, Lastfall und Feuerwiderstandsklasse, das Ermitteln der Mindestwanddicken, sowohl für unverputzte als auch verputze Wände, möglich ist. Beim dritten Nachweisverfahren handelt es sich um ein Bemessungsmodell, das von einer Verminderung des Querschnittes des Ziegelmauerwerks infolge der Brandbelastung ausgeht und ab 600 °C Bauteiltemperatur ein Dickenverlust mit einem damit verbundenen Tragfähigkeitsverlust eintritt. Für die brandtechnische Beurteilung von Mauerwerk wird auch noch eine zusätzliche Mauersteingruppe definiert: Mauersteingruppe 1S Mauersteine mit einem Lochanteil von weniger als 5 Vol.- %. Diese Steine können zusätzliche Vertiefungen, z. B. Grifflöcher oder Nuten in der Lagerfläche, enthalten, wenn diese Vertiefungen im Mauerwerk mit Mörtel gefüllt werden.

6|10|1

Einwirkungen Brand

6|10|1

Wie alle Einwirkungen ist auch die Brandeinwirkung im Eurocode 1 in der ÖNORM EN 1991-1-2 [203] und B 1991-1-2 [134] geregelt. Diese enthält einige Möglichkeiten der Festlegung der Brandtemperaturen und legt die thermischen Einwirkungen durch den Netto-Wärmestrom in die Oberfläche des Bauteils unter Berücksichtigung der Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung fest. Einheitstemperaturzeitkurve Die wohl häufigste und weltweit auch verbreitetste Temperaturzeitkurve ist die Einheitstemperaturzeitkurve – häufig auch ETK genannt. Sie stellt im Wesentlichen ein Modell dar, das für einen voll entwickelten Brand in einem

Bemessung Brand | 265

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Raum gilt – also für stetiges Anwachsen der Temperatur und ohne Verbrauch von brennbarem Material.

g  20  345  log10 (8  t  1) g t

(6-85)

Gastemperatur im Brandabschnitt Zeit

°C min

Außenbrandkurve Zur Anwendung auf die Außenfläche raumabschließender Außenwände, die von verschiedenen Teilen der Fassade aus einem Brand ausgesetzt sein können, d. h. unmittelbar aus dem Inneren des jeweiligen Brandabschnittes oder aus einem Brandabschnitt, der sich unter der jeweiligen Außenwand befindet oder an diese angrenzt.

 g  20  660  (1  0,687  e 0,32t  0,313  e 3,80t )

(6-86)

Tabelle 6-47: Einheitstemperaturzeitkurve – ÖNORM EN 1991-1-2 [203] t

g

t

g

t

g

[min] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

[°C] 20 576 678 739 781 815 842 865 885 902 918 932 945

[min] 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120

[°C] 945 957 968 979 988 997 1006 1014 1022 1029 1036 1043 1049

[min] 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 50 175 180

[°C] 1049 1055 1061 1067 1072 1077 1082 1087 1092 1097 918 1106 1110

Naturbrandmodelle Brandmodelle basieren auf bestimmt physikalischen Größen, die nur in bestimmten Grenzen anwendbar sind. Für Vollbrände wird dabei eine gleichmäßige zeitabhängige Temperaturverteilung, für lokale Brände eine ungleichmäßige zeitabhängige Temperaturverteilung angenommen. Die jeweiligen Gastemperaturen sind auf der Grundlage physikalischer Parameter zu berechnen, die mindestens die Brandlastdichte und die Ventilationsbedingungen berücksichtigen.

266 | Mauerwerksbemessung

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6|10|2

Widerstände nach ÖNORM B 1996-1-2

6|10|2

Ein umfassender analytischer brandschutztechnischer Nachweis nach ÖNORM EN 1996-1-2 [210] und B 1996-1-2 [140] muss das Verhalten des Tragwerks bei erhöhten Temperaturen, die mögliche Wärmebeanspruchung und die positiven Effekte aktiver Brandschutzmaßnahmen einschließlich der mit diesen Aspekten zusammenhängenden Unsicherheiten sowie die Versagensfolgen des Tragwerks berücksichtigen. Es ist zwar möglich, einen rechnerischen Brandschutznachweis zu führen, der einige, wenn nicht alle Parameter berücksichtigt, und zu zeigen, dass das Tragwerk oder seine Bestandteile bei einem Gebäudebrand eine ausreichende Leistungsfähigkeit aufweisen. Die derzeit überwiegend verwendete Methode zum Nachweis des Brandverhaltens basiert aber auf den Ergebnissen von Normbrandprüfungen. Die ÖNORMen EN 1996-1-2 [210] und B 1996-1-2 [140] gelten für Mauerwerkswände, die zur Gewährleistung der allgemeinen Brandsicherheit unter Brandbeanspruchung bestimmte Funktionen erfüllen müssen, wie: 

Vermeidung eines vorzeitigen Einsturzes der Konstruktion (Tragfähigkeit)



Verhinderung der Brandausbreitung (Flammen, heiße Gase, übermäßige Hitze) über bestimmte Bereiche hinaus (Raumabschluss) Im Speziellen werden zu folgenden Wandsystemen brandtechnische Aussagen getroffen: - Nichttragende Innenwände - Nichttragende Außenwände - Tragende raumabschließende oder nichtraumabschließende Innenwände - Tragende raumabschließende oder nichtraumabschließende Außenwände

6|10|2|1

Bemessungsmodell – Rechenverfahren

6|10|2|1

Eine brandtechnische Bemessung von Mauerwerk ist speziell für stark aufgelöste Querschnitte wie Hochlochziegel ein relativ komplizierter Vorgang, der auf sehr vielen versuchstechnisch bestimmten Parametern aufbaut. Dies beginnt bereits bei der Ermittlung der Bauteiltemperaturen im Brandfall. Für die Bemessungswerte der Materialeigenschaften (Festigkeiten, Verformung) sind die jeweiligen Eigenschaften der normalen Bemessung („Kaltbemessung“) entsprechend Formel (6-87) auf die Werte im Brandfall zu modifizieren.

X k,  k   X k Xk, k Xk

(6-87)

Wert der Materialeigenschaft im Brandfall Abminderungsbeiwert für die Materialeigenschaft im Brandfall charakteristischer Wert der Materialeigenschaft (EN 1996-1-1)

Entsprechend der ÖNORM EN 1996-1-2 [210] kann der Teilsicherheitsbeiwert für die Materialeigenschaft im Brandfall mit 1,00 angesetzt werden, wodurch die Bemessungswiderstände gleich den charakteristischen Widerständen gesetzt werden. Für die Bemessungseinwirkungen im Brandfall können vereinfacht die Bemessungswerte für normale Temperaturen mit einem Abminderungsbeiwert

Bemessung Brand | 267

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multipliziert werden. Die ÖNORM EN 1996-1-2 [210] gibt dazu genaue Rechenregeln zu den jeweiligen Lastkombinaten an, ermöglicht aber auch einen Ansatz eines Pauschalwertes mit 0,65 für alle Lastkategorien ausgenommen E (Lagerräume) mit 0,70.

X d,fi  X d,fi

X k,

 M,fi  X k,   M,fi

Xd,fi

Erhöhung der Eigenschaft positiv auf Sicherheit Erhöhung der Eigenschaft negativ auf Sicherheit

Bemessungswert der Materialeigenschaft im Brandfall Teilsicherheitsbeiwert für die Materialeigenschaft im Brandfall = 1,00

M,fi

—

E fi,d  fi  E d Efi,d fi Ed

(6-88)

(6-89)

Bemessungseinwirkung im Brandfall Abminderungsbeiwert für die Bemessungslast im Brandfall = 0,65 Bemessungseinwirkung bei normalen Temperaturen

—

Genaues Berechnungsverfahren Das genaue Berechnungsverfahren basiert auf den grundsätzlichen physikalisch-mechanischen Zusammenhängen des Verhaltens von Bauteilen im Brandfall, wobei sowohl die Temperaturentwicklung und Temperaturverteilung in einem Bauteil (thermisches Berechnungsmodell) wie auch das mechanische Verhaltens des Tragwerks oder seiner Bestandteile (mechanisches Berechnungsmodell) berücksichtigt werden. Genauere Berechnungsverfahren können in Verbindung mit jeder Aufheizkurve verwendet werden, wenn die Materialeigenschaften in dem entsprechenden Temperaturbereich und für die entsprechende Aufheizrate bekannt sind.

E fi,d  Rfi,t,d Rfi,t,d

(6-90)

Bemessungswiderstand im Brandfall abhängig von der Branddauer

Vereinfachtes Rechenverfahren Im vereinfachten Rechenverfahren wird die Tragfähigkeit eines Restquerschnitts des Mauerwerks nach einer definierten Branddauer unter Verwendung der Lasten bei Raumtemperatur bestimmt. Dieses vereinfachte Verfahren kann im Ziegelmauerwerk nur für Wände und Pfeiler aus Mauerziegel der Gruppe 1S und Gruppe 1 mit einer Steindruckfestigkeit fb von 10 bis 40 N/mm² sowie Trockenrohdichten von 1000 bis 2000 kg/m³ und der Verwendung von Normalmörtel angewendet werden. Abbildung 6-39: Isothermen von Mauerwerk unter Brandbelastung – ÖNORM EN 19961-2 [210] 1 2

Isotherme für 2 Isotherme für 1 A 1 A 2

reale Isothermen

268 | Mauerwerksbemessung

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idealisierte Isothermen für vereinfachte Berechnung

raumabschließender Querschnitt

NEd  NRd,fi,i NEd NRd,fi,i

vertikale Bemessungseinwirkung bei Raumtemperatur vertikaler Bemessungswiderstand im Brandfall

(6-91) kN kN

Der Bemessungswert der vertikalen Tragfähigkeit einer Wand oder eines Pfeilers resultiert aus den Bemessungsdruckfestigkeiten von zwei Wandbereichen in Abhängigkeit der Temperatur und der reduzierten Bauteilschlankheit.

NRd,fi,i    fd,1  A 1  fd,2  A 2  Abminderungsbeiwert zur Berücksichtigung der Schlankheit und Lastausmitte in Wandmitte nach ÖNORM EN 1996-1-1 unter Berücksichtigung der zusätzlichen Exzentrizität eΔθ Bemessungsdruckfestigkeit von Mauerwerk bis zur Temperatur 1 Bemessungsdruckfestigkeit von Mauerwerk zwischen 1 und 2 Mauerwerkquerschnitt bis zur Isotherme 1 Mauerwerkquerschnitt zwischen den Isothermen 1 und 2 Temperatur, bis zu der die Festigkeitseigenschaften von Mauerwerk bei normalen Temperaturen angenommen werden dürfen = 100 °C Temperatur, oberhalb derer keine Materialfestigkeit angesetzt werden darf = 600 °C

 fd,1 fd,2 A1 A2 1 2

(6-92)

— N/mm² N/mm² mm² mm² °C °C

fk mit  M,fi  1,00  M,fi  c cl  fd,1 mit c cl  0,50

fd,1  fd,2

(6-93)

Bei keramischen Mauersteinen tritt bei 600 °C ein Dickenverlust mit ein damit verbundener Tragfähigkeitsverlust ein, der bei 90 Minuten Brandbelastung bei einem „Abbrand“ von 2,6 cm liegt. Die angesetzte Temperatur von 600 °C ist dadurch begründbar, dass bei seiner Erhitzung der Ziegel mehrere problematische Phasen durchschreitet. Bei 450 °C bis 650 °C löst eine Volumensvergrößerung des Quarzes, einer der wesentlichsten Komponenten in keramischen Materialien, erhebliche Spannungen aus („Quarzsprung“). Diese bewirken Risse, die bei Hochlochziegeln – bedingt durch die dünnen Stege – durchaus gefährdend für die Substanz sein können. Abbildung 6-40: Einfluss der Temperatur auf den Wandquerschnitt bei Ziegelmauerwerk – Isothermen – ÖNORM EN 1996-1-2 [210]

Bemessung Brand | 269

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Tabelle 6-48: Temperatureindringung bei Ziegelmauerwerk mit Trockenrohdichte 1000 bis 2000 kg/m3 – ÖNORM EN 1996-1-2 [210] 1 = 100 °C 50 mm 80 mm ~ 100 mm nicht angeführt

Versuchsdauer 30 Minuten 60 Minuten 90 Minuten 120 Minuten

2 = 600 °C 2 mm 14 mm 26 mm 34 mm

Wertet man Abbildung 6-40 für die beiden Isothermen bei 100 °C und 600 °C aus, ergibt sich ein Dickenverlust bei Ziegelmauerwerk nach Tabelle 6-48. Die Exzentrizität infolge Brandbeanspruchung eΔ zur Verwendung im vereinfachten Rechenverfahren kann aus Prüfungen oder aus Gleichung (6-94) bestimmt werden.

  2  20 hef 1   hef 2 t 8 tFr 20 0

e  

mit 2  600 C

e 

allseitige Brandbeanspruchung

hef tFr t

6|10|2|2

effektive Wandhöhe Dicke des Querschnitts, dessen Temperatur 2 nicht überschreitet Wärmedehnungskoeffizient von Mauerwerk

(6-94) mm mm —

Tabellenverfahren

6|10|2|2

Der Nachweis des Feuerwiderstands von Mauerwerkswänden durch Tabellenwerte wird in Abhängigkeit von den geforderten Kriterien für die erforderliche Mindestdicke des Mauerwerks angegeben, um eine bestimmte Feuerwiderstandsdauer zu erreichen. Dabei sind die Angaben zu Mauersteinart, Mauersteingruppe und Trockenrohdichte zu berücksichtigen. Die Mindestwanddicken in den Tabellen berücksichtigen nur die Anforderungen des Brandschutzes, größere erforderliche Wanddicken aus statischen oder akustischen Anforderungen sind nicht berücksichtigt und gesondert zu prüfen.

N vorh 

  NRk   fk  t   Glo  Glo

Nvorh NRk Glo  fk t 

vorhandene Vertikallast pro Laufmeter Wand charakteristischer Widerstand pro Laufmeter Wand globaler Sicherheitsbeiwert = 3,00 Verhältniswert charakteristische Druckfestigkeit Wanddicke Abminderungsfaktor Schlankheit

mit

 Glo  3,0

(6-95) kN/m kN/m — — N/mm² mm —

Die Tabellenwerte für tragendes Mauerwerk gelten für eine Wandausnutzung mit den Verhältniswerten  von 1,00 oder 0,60 und geben die erforderliche Dicke einer Mauerwerkswand tF in mm für eine Feuerwiderstandsdauer tfi,d in Minuten an. In den Tabellen wird die erforderliche Wanddicke ohne zusätzliche Bekleidungen angeführt, wobei die Werte ohne Klammer für unverputztes Mauerwerk und die Werte in Klammer ( ) für Wände mit einem Putz mit einer Mindestdicke von 10 mm auf beiden Seiten einer einschaligen Wand bzw. auf der Außenseite einer zweischaligen Wand gelten. Für Mauerwerk mit unvermörtelten Stoßfugen aus Steinen mit Nuten und Federn in der Stoßfläche dürfen für Stoßfugenbreiten bis 5 mm die Tabellenwerte für unverputztes

270 | Mauerwerksbemessung

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Mauerwerk verwendet werden. Für die in den Tabellen angeführten Bereiche bedeutet „nvg“ (no value given) „keine Angaben“. Die in der ÖNORM B 1996-1-2 [140] tabellierten Werte für Ziegelmauerwerk basieren ausschließlich auf vorliegenden Prüfungen und Klassifizierungsberichten [68][62] mit nationalen Baustoffen. Eine Anwendung der Tabellen ist daher nur in Verbindung mit gültigen Klassifizierungsberichten zulässig, andernfalls gelten die nach dem Schrägstrich angegebenen oberen Grenzwerte der tabellierten Werte der ÖNORM EN 1996-1-2 [210]. Tabelle 6-49: Ziegelmauerwerk – Gruppen 1S, 1, 2, 3, 4: Kriterium EI Mindestwanddicke (mm) tF zur Einstufung in die Feuerwiderstandsklasse EI in (Minuten) tfi, d 30 45 60 90 120 180 240 Normalmörtel, Dünnbettmörtel, Leichtmörtel Trockenrohdichte : 500  2400 kg/m3 65/100 65/100 65/100 80/140 -/170 -/190 -/210 (65/70) (65/70) (65/70) (65/100) (65/100) (100/140) (-/170) Materialeigenschaften

Tabelle 6-50: Ziegelmauerwerk – Gruppe 1: Kriterium REI Materialeigenschaften

Mindestwanddicke (mm) tF zur Einstufung in die Feuerwiderstandsklasse REI in (Minuten) tfi,,d 45 60 90 120 180

30 240 Normalmörtel, Dünnbettmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 75 N/mm2 Trockenrohdichte : 800  2400 kg/m3 170 170 170 170 170 -/190 -/210  1,0 (170) (170) (170) (170) (170) (170) (-/190) 170 170 170 170 170 170 -/200  0,6 (170) (170) (170) (170) (170) (170) (-/190) Normalmörtel, Dünnbettmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 25 N/mm2 Trockenrohdichte : 500  800 kg/m3 170 170/200 170/200 170/200 -/365 -/365 -/370  1,0 (170) (170) (170) (170) (200/300) (200/300) (-/370) 170 170 170 170/200 -/365 -/365 -/370  0,6 (170) (170) (170) (170) (200/300) (200/300) (-/370)

Tabelle 6-51: Ziegelmauerwerk – Gruppe 2: Kriterium REI Materialeigenschaften

Mindestwanddicke (mm) tF zur Einstufung in die Feuerwiderstandsklasse REI in (Minuten) tfi,,d 45 60 90 120 180

30 Normalmörtel, Dünnbettmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 35 N/mm2 Trockenrohdichte : 800  2200 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: ct 25 % 170 170 170 170  1,0 (170) (170) (170) (170) 170 170 170 170  0,6 (170) (170) (170) (170) Normalmörtel, Dünnbettmörtel, Leichtmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 25 N/mm2 Trockenrohdichte : 700  800 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: ct 25 % 170 170 170 170  1,0 (170) (170) (170) (170/240) 170 170 170 170  0,6 (170) (170) (170) (170) Normalmörtel, Dünnbettmörtel, Leichtmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 25 N/mm2 Trockenrohdichte : 500  900 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: 16 % ct 25 % 170 170 170 170  1,0 (170) (170) (170) (170/240) 170 170 170 170  0,6 (170) (170) (170) (170)

-/240 (200) -/240 (170)

240

-/240 -/240 (200/240) (-/240) -/240 -/240 (170/190) (-/190)

nvg nvg nvg (200/300) (200/365) nvg nvg nvg (170/300) (170/300) (-/300)

nvg nvg (200/300) (200/365) nvg nvg (170/300) (170/300

nvg nvg nvg

Bemessung Brand | 271

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Tabelle 6-52: Ziegelmauerwerk – Gruppe 3: Kriterium REI Mindestwanddicke (mm) tF zur Einstufung in die Feuerwiderstandsklasse REI in (Minuten) tfi,,d 30 45 60 90 120 180 Normalmörtel, Dünnbettmörtel, Leichtmörtel 2 Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 35 N/mm Trockenrohdichte : 500  1200 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: ct 12 % nvg nvg nvg nvg nvg nvg  1,0 (-/170) (-/200) (-/240) (-/300) (-/365) (-/425) 380 380 380 380 380 nvg  0,6 (250/365) (250/365) (250/365) (250/365) (250/365) (-/365) Materialeigenschaften

240

nvg nvg (-/365)

Tabelle 6-53: Ziegelmauerwerk – Gruppe 1: Kriterien REI-M und EI-M Materialeigenschaften

Mindestwanddicke (mm) tF zur Einstufung in die Feuerwiderstandsklassen REI-M und EI-M in(Minuten) tfi,,d 30 45 60 90 120 180 240

Normalmörtel, Dünnbettmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 75 N/mm2 Trockenrohdichte : 800  2400 kg/m3 -/240  1,0 (-/170) -/240  0,6 (-/170) Normalmörtel, Dünnbettmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 25 N/mm2 Trockenrohdichte : 500  800 kg/m3 -/240  1,0 (-/170) -/240  0,6 (-/170)

-/240 (-/170) -/240 (-/170)

-/240 (-/170) -/240 (-/170)

-/240 -/365 -/365 (-/170) (200/365) (200/365) -/240 -/365 -/365 (-/170) (200/365) (200/365)

nvg

-/240 (-/170) -/240 (-/170)

-/240 (-/170) -/240 (-/170)

-/300 (-/240) -/300 (-/240)

nvg

-/365 (-/365) -/365 (-/365)

-/365 (-/365) -/365 (-/365)

nvg

nvg

Tabelle 6-54: Ziegelmauerwerk – Gruppe 2: Kriterien REI-M und EI-M Materialeigenschaften

Mindestwanddicke (mm) tF zur Einstufung in die Feuerwiderstandsklassen REI-M und EI-M in(Minuten) tfi,,d 30 45 60 90 120 180 240

Normalmörtel, Dünnbettmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 35 N/mm2 Trockenrohdichte : 800  2200 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: ct  25 % -/240 -/240 -/240 -/240  1,0 (-/170) (-/170) (-/170) (-/170) -/240 -/240 -/240 -/240  0,6 (-/170) (-/170) (-/170) (-/170) Normalmörtel, Dünnbettmörtel, Leichtmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 25 N/mm2 Trockenrohdichte : 700  800 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: ct 25 % -/365 -/365 -/365 -/365  1,0 (-/240) (-/240) (-/240) (-/240) -/365 -/365 -/365 -/365  0,6 (-/240) (-/240) (-/240) (-/240) Normalmörtel, Dünnbettmörtel, Leichtmörtel Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 25 N/mm2 Trockenrohdichte : 500  900 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: 16 % ct 25 % -/365 -/365 -/365 -/365  1,0 (-/170) (-/170) (-/170) (170/365) -/365 -/365 -/365 -/365  0,6 (-/170) (-/170) (-/170) (200/300)

272 | Mauerwerksbemessung

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-/365 -/365 (200/365) (200/365) -/365 -/365 (200/365) (200/365)

-/365 (-/365) -/365 (-/365)

-/365 (-/365) -/365 (-/365)

nvg nvg (200/365) (200/365) nvg nvg (200/300) (200/300)

nvg nvg

nvg nvg

nvg nvg

Tabelle 6-55: Ziegelmauerwerk – Gruppe 3: Kriterien REI-M und EI-M Mindestwanddicke (mm) tF zur Einstufung in die Feuerwiderstandsklasse REI in (Minuten) tfi,,d 30 45 60 90 120 180 Normalmörtel, Dünnbettmörtel, Leichtmörtel 2 Steindruckfestigkeit fb: 5 fb 35 N/mm Trockenrohdichte : 500  1200 kg/m3 Querstegsummendicke ct in % der Wanddicke: ct 12 % nvg nvg nvg nvg nvg nvg  1,0 (-/365) (-/365) (-/365) (-/365) nvg nvg nvg nvg nvg nvg  0,6 (-/365) (-/365) (-/365) (-/365) Materialeigenschaften

240

nvg nvg

6|11

Sonderfälle der Bemessung für Bauteile aus Ziegel

6|11

6|11|1

Bemessung Ziegelfertigteile

6|11|1

Bei den mit Ziegelfertigteilen errichteten Gebäuden sind folgende Nachweisprinzipien zu beachten: - Tragende und nichttragende Wände sind am Kopf- und Fußende durch geeignete bauliche Maßnahmen unverschieblich zu halten. - Tragende Wänden sind darüber hinaus über ihre ganze Länge durch massive Decken zu belasten. - Die Wände aus Ziegelfertigteilen sind als zweiseitig gehalten anzusehen. - Bei Einwirkungen normal zu der Wandfläche dürfen Zugspannungen in den Lagerfugen nicht in Rechnung gestellt werden. - Über die Fugen zwischen den einzelnen Ziegelfertigteilen ist eine planmäßige Weiterleitung von Kräften in der Wandebene nicht anzusetzen, es sei denn, die Ziegelfertigteile sind durch geeignete Maßnahmen miteinander verbunden. - Die charakteristische Druckfestigkeit des Mauerwerks ist aus der deklarierten Druckfestigkeit der Ziegel zu berechnen. Je nach Hersteller werden in den Zulassungen Angaben zu den Festigkeitsparametern vorgegeben, die sowohl die vertikalen wie auch die horizontalen Widerstände in Abhängigkeit von der Wandstärke beschreiben. Ergänzend können auch konstruktive Regeln, aufbauend auf den Bemessungsansätzen der ÖNORMen B 1996-1-1 [139] und B 1996-3 [142], vorgegeben werden.

6|11|2

Bemessung Füllziegel

6|11|2

Wie in Kapitel 5|3 dargestellt, kann Planziegel-Füllmauerwerk so betrachtet werden, wie wenn das Mauerwerk aus „Verbundsteinen Ziegel plus Betonfüllung“ mit Dünnbettmörtel gemauert hergestellt wird. Eine Berechnung der Wanddruckfestigkeit fk,V nach der in ÖNORM EN 1996-1-1 [209] angegebenen Berechnungsformel ist möglich und widerspricht nicht den Intentionen der Norm. Die in Kapitel 5|3 angegebenen normierten Steindruckfestigkeiten fk,V von Verbundsteinen unterschiedlicher Ziegelfestigkeit (Angaben der Hersteller) und variabler Betonfestigkeitsklassen sind die charakteristischen Wandfestigkeiten nach ÖNORM B 1996-1-1 für Ziegel der Gruppe 1 und Dünnbettmörtel. Der Einfluss eines eventuell verwendeten Mauerklebers ist schon in den Tragtabellen berücksichtigt.

Sonderfälle der Bemessung für Bauteile aus Ziegel | 273

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Je nach Einsatz der Verfüllziegel ist nach ÖNORM EN 1996-3 [212] der Vorgang zur Bestimmung der Wandfestigkeit beschrieben, der genauso wie für konventionelles Ziegelmauerwerk abläuft. Der Nachweis bei Horizontalkrafteinwirkungen wird ebenso gleichartig wie bei Ziegelmauerwerk geführt, nur, dass hier die Scherkraftaufnahme für den Verbundstein nach der Art der Vermauerung bzw. Verklebung differenziert werden muss. Sofern durch Einklage von Zugbewehrung in den Füllbetonkern die Aufnahme von Zugsspannungen gesichert möglich ist, kann anstelle der überdrückten Länge die tatsächliche Wandscheibenlänge in die Rechnung eingeführt werden. Die aus MEd resultierende Biegespannung des Wandquerschnittes, vermindert um die aus Ned folgende Druckspannung ist für den Nachweis der Bewehrung am Scheibenrand heranzuziehen (Zugkeildeckung).

6|11|3

Bemessung Hochlochziegel mit integrierter Wärmedämmung

6|11|3

Die Bemessung von Planziegelmauerwerk mit großem Lochanteil und Verfüllung mit Wärmedämm-Material erfolgt gleichartig wie für Ziegelmauerwerk mit entsprechender Verklebung mit Dünnbettmörtel oder mit Mauerkleber. Obwohl der Ziegeltyp streng nicht durch die Normbestimmungen der ÖNORM EN 1996-1-1 [209] erfasst ist, können alle dort genannten Bestimmungen für Ziegel der Steingruppe 3 angewendet werden. Das gilt auch für die Bestimmungen für die Haftzug- und Haftscherfestigkeit.

6|11|4

Bemessung von Mauerwerk mit Mauerkleber

6|11|4

Wände aus Planziegeln, geklebt mit Mauerkleber auf Polyurethanbasis, besitzen in Österreich eine österreichische technische Zulassung. Darin ist auch das einzusetzende Material für den Mauerkleber genau beschrieben. Der „Teilsicherheitsbeiwert“ für das Material ist mit M = 2,0 definiert. Planziegelmauerwerk mit Mauerkleber weist bei gleichem Stein eine geringere Druckfestigkeit auf wie mit Dünnbettmörtel vermauert. Die entsprechenden Festigkeitsparameter sind aus Kapitel 5|3|7|2 bzw. der jeweiligen Zulassung zu entnehmen. Ein Nachweis ist nur innerhalb der Anwendungsgrenzen der ÖNORM EN 1996-3 [212] möglich.

6|11|5

Bemessung Lehmziegel Wände aus Lehmziegel sind Sonderanwendungen. Sehr oft werden sie nur zur Verbesserung der bauphysikalischen Qualität als Füllziegelmauerwerk eingebaut und werden demnach nicht bemessen. Da es keine große Produktpalette an solchen Steinen gibt, wurden keine allgemeingültigen Bemessungsformeln entwickelt und wird tragendes Lehmziegelmauerwerk sicherlich nur nach Angaben aus Einzelzulassungen zu berechnen sein. Bei Lehmziegel sind zumeist Steine der Gruppe 1 am Markt, jedoch gibt es auch Hochlochziegel der Gruppe 2. Bauten aus Lehmziegel sind jedenfalls als Gesamtsystem zu sehen, wobei die Errichtung nur von mit dem System vertrauten und geschulten Unternehmen und Arbeitern erfolgen darf. Bei erforderlicher Sorgfalt in der Planung und Ausführung lassen sich – bei Einschränkungen in den Abmessungen und Einhaltung der Grenzen der Anwendung – sichere und schadensfreie Gesamtbauwerke errichten. Die für die Herstellung der Wände definierten Baustoffe wie Steine und Mörtel müssen jedenfalls den in der Zulassung bestimmten Parametern entsprechen.

274 | Mauerwerksbemessung

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6|11|5

Wesentlich ist, dass die Randbedingungen für konstruktiv wirkendes Lehmziegelmauerwerk eingehalten werden: - Tragendes Lehmziegelmauerwerk ist in sorgfältigem Verband mit ebenen und waagrechten Scharen herzustellen. Die Verbandregel – Fugen um einen Halbstein versetzt – ist unbedingt einzuhalten. Bei Hochlochziegel dürfen Längenanpassungen nur durch geschnittene Teilstücke durchgeführt werden. Die Verbandsregeln sind besonders bei dem gemeinsamen Verbauen von Lehmziegeln und gebrannten Ziegeln sowie bei der Herstellung von Fenster- und Türleibungen zu beachten. - Lehmziegel und Zubehörsteine sollten nur mit Kalk-Trass-Mörtel, Mörtelklasse M5, vorzugsweise als Werksmörtel, vermauert werden. - Die zwei untersten und die oberste Ziegelschar in jedem Geschoß sind aus keramischen Ziegeln mit einer deklarierten Druckfestigkeit von mindestens 10 N/mm² herzustellen. - In Einzelfällen dürfen, um lokale Spannungsspitzen aufnehmen zu können, auch Pfeiler oder Wandbereiche aus keramischen Ziegeln in die Wände integriert oder einzelne Wände aus keramischen Ziegeln hergestellt werden, wobei Ziegel mit gleichem Format und angepasster Steinfestigkeit verwendet werden müssen. Die für das keramische Mauerwerk in Rechnung stellbare charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit darf nicht höher als das Doppelte der charakteristischen Mauerwerksdruckfestigkeit des Wandquerschnittes aus Lehmsteinen sein. Durch die Einhaltung konstruktiver Grundregeln gilt, ausgenommen eines allfällig erforderlichen Erdbebennachweises, die Standsicherheit als gegeben bei: - Hochbauten mit einfacher und regelmäßiger Grundrisskonfiguration und maximal 130 m² verbauter Grundfläche, maximal einem Geschoß über dem verglichenen Geländeniveau sowie einem leicht ausgebauten Dachgeschoß - charakteristische Schneelasten sk von maximal 3,0 kN/m², einfacher Dachform mit einem gemauerten Trempel von höchstens 1,2 m und einer maximalen Giebelhöhe von 3,5 m - Mindestdicke von tragenden Wänden aus Lehmziegeln 25 cm, lichte Raumhöhen auf den Rohbau bezogen ≤2,8 m, Decken mit einem Eigengewicht von nicht mehr als 4,0 kN/m², Nutzlasten auf Geschoßdecken ≤2,0 kN/m² - Deckenstützweiten (lichte Weite) auf den Rohbau bezogen ≤5,0 m, Summe der Deckenstützweiten von auf Mittelmauern aufliegenden Decken ≤8,0 m - maximaler Abstand aussteifender = tragender Querwände oder gleichwertiger Ersatzmaßnahmen 8,0 m, die aussteifende Wände sind ebenfalls mit t = 25 cm auszuführen - der Wandquerschnitt tragender Wände darf durch Öffnungen in Mittelmauern um nicht mehr als 30 % verringert werden, in Außenwänden um nicht mehr als 45 %, maximale Länge einer Einzelöffnung in tragenden Wänden 2,00 m. - Pfeiler aus Lehmziegel brauchen eine Mindestquerschnittsfläche von 0,188 m², das ist eine Pfeilerlänge von mindestens 75 cm. Kleinere Bauteile sind als tragende Teile unzulässig.

Sonderfälle der Bemessung für Bauteile aus Ziegel | 275

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Die für die Bemessung maßgeblichen Festigkeitsparameter sind aus Zulassungen zu entnehmen oder aus versuchsbasierten Daten der Hersteller. Die jeweiligen Nachweise können dann nach ÖNORM B 1996-3 [142] geführt werden. Für den Ansatz des Teilsicherheitsbeiwertes für das Material wird M = 2,20 empfohlen.

6|12

6|12

Ziegeldecken Alle Ziegeldecken werden als fertige Systeme angeboten, die bereits alle üblichen statisch konstruktiven Angaben, von der Materialauswahl bis zur Zulagebewehrung bei Deckendurchbrüchen, enthalten. Das statische System ist der Einfeldträger, der bei entsprechender Geometrie durch Zulagebewehrung auf der Baustelle zum Durchlaufträger erweitert werden kann. Die Bemessung der Deckensysteme basiert auf dem Eurocode 2 und der Trägerdeckennorm ÖNORM EN 15037. Von den Herstellern werden die einzelnen Produkte in Traglasttabellen zusammengefasst. Je nach Raumgeometrie, Deckenauflast und den Deckendurchbrüchen wird durch Variation der Trägerabstände (Deckenziegelbreite), der Höhe des Ziegel und des Aufbetons, der Betonfestigkeitsklasse und der Zulagen bei Deckenauswechslungen die erforderliche Deckentype ermittelt. Der Vorteil der Ziegeldeckensysteme liegt einerseits in der Vollständigkeit (mit der Trägerauswahl einer Deckentype sind alle statischen Anforderungen erfüllt) und andererseits in der hohen Flexibilität, weil selbst auf der Baustelle die Träger noch gekürzt und durch einfache Zulagebewehrungen den Gegebenheiten angepasst werden können. Damit eignen sich die Ziegeldecken aus statisch konstruktiver Sicht nicht nur für den Neubau, sondern insbesondere für die Sanierung und den Dachausbau. Die am Markt befindlichen Deckensysteme weisen systembedingt unterschiedliche zulässige Beanspruchungen aus, für die typenstatische Berechnungen und Bemessungstabellen vorliegen. Beispiel 6-01: Auflasttabelle Füllkörperdecke Deckentype Rohdeckenstärke + Aufbeton zulässige Auflast lichte Weite Eigengewicht Trägerabstand

cm kN/m² m kg/m² cm

VT 1 14+4 4,50 4,50 240 62,5

VT 2 17+4 4,50 5,00 270 62,5

VT 3 17+4 4,50 5,75 290 45,5

VT 4 22+4 4,50 7,25 340 37,5

VT 5 26+4 4,50 8,50 420 30,0

Bezüglich des Brandwiderstandes von Ziegeldecken liegt ein Klassifizierungsbericht [63] tragender Ziegeldecken mit und ohne Aufbeton und einer Putzoberfläche von mindestens 1,5 cm an der Unterseite vor, der zusammenfassend für alle Ziegeldecken eine brandtechnische Klassifizierung von REI 120 ausweist.

6|13

Stürze und Überlagen Die Bemessung und Dimensionierung von Stürzen und Überlagern erfolgt vergleichbar mit jener der Ziegeldecken. Nach einer Aufstellung der auf das Überlager einwirkenden Lasten (siehe 6|7|1|6) kann aus Tragtabellen – auf Basis typenstatischer Berechnungen – aus den jeweiligen Produkten ausgewählt werden. Zu beachten sind besonders die Verarbeitungsregeln hinsichtlich erforderlicher Übermauerungen bei Flachstürzen und die Mindestauflagerlängen.

276 | Mauerwerksbemessung

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6|13

7

Ausführung, Verarbeitung, Details

7

Der Ziegel für Wand, Decke und Dach stellt seine Qualitäten – die Verfügbarkeit, die Veränderbarkeit, die Dauerhaftigkeit, die optimale Feuchtigkeitsregulierung, die Schadstofffreiheit, die Vielseitigkeit, die Speicherwirkung, die Natürlichkeit, die Individualität, die Haptik und die Atmosphäre – seit Jahrtausenden unter Beweis.

7|1

Anforderungen

7|1

Die Anforderungen an Gebäude verlangen Baustoffe, die hochwertiges, anwendungsfreundliches Bauen gewährleisten. Mit dem breiten Spektrum an Ziegelprodukten lassen sich Gebäude auf technisch und gestalterisch sehr anspruchsvollem Niveau erbauen. Ziegel stehen dabei für regionale Wertschöpfung und sind wie gemacht für das nachhaltig orientierte Bauen (ökonomisch, ökologisch, sozial). Sie sind baubiologisch unbedenklich, bestehen aus einem natürlichen Material und verursachen keine Schadstoffbelastung der Innenraumluft. Erde, Wasser, Luft und Feuer — am Grundrezept für Ziegel hat sich über Jahrtausende wenig geändert: Ton und Wasser werden vermischt, in Formen gepresst und luftgetrocknet oder gebrannt. Ganz im Sinne des Spruchs „Das wertvolle der Natur bewahren“. Durch moderne Fertigungstechnologien wird der Nutzen optimiert und unseren Zeiten und Erfordernissen angepasst.

7|1|1

Grundlegende Anforderungen

7|1|1

Die Grundanforderungen an Bauwerke in Anlehnung an die „Bauproduktenverordnung“ (Verordnung (EU) Nr. 305/2011 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 9. März 2011 zur Festlegung harmonisierter Bedingungen für die Vermarktung von Bauprodukten und zur Aufhebung der Richtlinie 89/106/EWG des Rates) [110] und in Umsetzung der OIB Richtlinien 1 bis 6 sind auch für den Baustoff Ziegel zu erfüllen. 

Mechanische Festigkeit und Standsicherheit – OIB RL 1 [116] Durch den Brennvorgang sind die mechanischen Eigenschaften auf Dauer „festgehalten“. Fast für jeden Verwendungszweck gibt es Ziegel mit den entsprechenden statisch abgestimmten Eigenschaften (Druckfestigkeit, …).



Brandschutz – OIB RL 2 [112] Ziegel unterstützt bei folgenden Zielen: keine zusätzlichen Brandlasten einbringen, Tragvermögen auch unter Brandeinwirkung behalten (Fluchtwege dauerhaft sichern), keine Rauchgase abgeben, keine Qualmbildung, Wärmeschutz auf der brandabgewandten Seite erhalten, keine Brandweiterleitung, Reparaturfähigkeit gegeben.



Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz – OIB RL 3 [115] Ziegel ist ein natürlicher Baustoff (Ziegel = Tonerde, Wasser, Luft, Feuer), ist „schadstofffrei“ (frei von Allergenen, Ausdünstungen), fäulnis- und verrottungssicher, schädlingsresistent und schafft Voraussetzungen für Behaglichkeit und Wohngesundheit, bietet Ästhetik.



Sicherheit und Barrierefreiheit bei der Nutzung – OIB RL 4 [117] Ziegel bietet mit den verschiedenen Wandsystemen Schutz vor Elektrosmog und Feuchtigkeitsschutz (Klima, Niederschlag, Hochwasser, Rohrbruch im Haus verlegter Leitungen – Trocknung und Wiedererlangung der

Anforderungen | 277

300-7-20150805_HD.docx

Eigenschaften vor der Durchnässung), reguliert den Feuchtehaushalt (Feuchtepuffervermögen, z. B. Ziegelkeller), ist beständig gegen Säuren und Laugen (z. B. wichtig für Dachdeckung, Wand- und Pflasterklinkerungen).

7|1|2



Schallschutz – OIB RL 5 [118] Erfüllt mit den verschiedenen Wandsystemen den Schallschutz (Schutz vor Außenlärm, Verkehrslärm, Lärm innerhalb von Nutzungseinheiten), bietet in den verschiedenen Wandsystemen Schutz vor tieffrequenten Lärmanteilen (Straßenlärm u. Ä.).



Energieeinsparung und Wärmeschutz – OIB RL 6 [114] Erfüllt mit den verschiedenen Wandsystemen den Wärmeschutz für Anforderung durch Bauordnungen, Richtlinien, Förderungen und verschiedene Baukonzepte (Niedrigenergiehaus, Sonnenhaus, Passivhaus, Plusenergiehaus), bietet Speichervermögen (Kühle im Sommer = Sommertauglichkeit, Ausnutzung winterlicher Einstrahlungsgewinne = Kachelofeneffekt).



Nachhaltige Nutzung der natürlichen Ressourcen Ziegel bietet Werterhaltung (Robustheit) und Langlebigkeit und in richtiger Anwendung sehr große Wartungsfreiheit sowie vielfältige optische Eigenschaften, ist recyclingfähig und Sekundärrohstoff.

7|1|2

Umweltbedingungen und Baustoffwahl Für die richtige Auswahl der jeweiligen Baustoffe sind neben den Makroumweltbedingungen (Regen und Schnee, Kombination von Wind und Regen, Temperaturschwankungen, Schwankungen der relativen Luftfeuchte – Abbildung 7-01) deren Auswirkungen auf die Mikroumweltbedingungen zu berücksichtigen. Die ÖNORM EN 1996-2 [211] definiert dabei für fertiggestelltes Mauerwerk die Klassen MX1 bis MX5. Abbildung 7-01: Beispiele für Makroumweltbedingungen – ÖNORM EN 1996-2 [211]

1 2 3 4

kein Dachüberstand Loggia Abdeckplatte Außenputz

5 6 7

278 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Brüstungsmauer Dachüberstand Revisionsschacht

8 freistehende Mauer 9 Pflasterung 10 Stützmauer

Tabelle 7-01: Mikroumweltbedingungen – ÖNORM EN 1996-2 [211] Klasse Mikrobedingungen des Mauerwerks MX1 In trockener Umgebung

Beispiele für Mauerwerk in diesem Zustand Innenmauerwerk für normale Wohnräume und Büros, einschließlich der Innenschale von zweischaligen Außenwänden, die im Normalfall nicht feucht werden. Verputztes Außenmauerwerk, das keinem mäßigen oder starken Schlagregen ausgesetzt ist und von Feuchte in benachbartem Mauerwerk oder Bauteilen getrennt ist.

MX2

Feuchte oder Durchnässung ausgesetzt

Innenmauerwerk, das großen Mengen an Wasserdampf ausgesetzt ist, wie z. B. in einer Wäscherei. Außenwände, die von einem Dachüberstand oder einer Mauerabdeckung geschützt und keinem starken Schlagregen oder Frost ausgesetzt sind. Mauerwerk frostfrei gegründet und in gut entwässerten, nicht angreifenden Böden. Mauerwerk, das weder Frost noch angreifenden Chemikalien Durchnässung, aber keinen Frost-Tau-Wechselbedingungen oder ausgesetzt ist, z. B. in Außenwänden mit Mauerkronen oder mit MX2.2 Sulfattreiben oder angreifenden Chemikalien in signifikanten Dachüberstand, in Brüstungsmauern, freistehenden Mauern, im Mengen ausgesetzt Boden, unter Wasser. MX3 Feuchte oder Durchnässung und Frost-Tau-Wechseln ausgesetzt Feuchte oder Durchnässung und Frost-Tau-Wechselbedingungen, MX3.1 aber keinem Sulfattreiben oder angreifenden Chemikalien in Mauerwerk wie Klasse MX2.1 aber Frost-Tau-Wechsel ausgesetzt. signifikanten Mengen ausgesetzt Starker Durchnässung und Frost-Tau-Wechselbedingungen, aber MX3.2 keinem Sulfattreiben oder angreifenden Chemikalien in Mauerwerk wie Klasse MX2.2 aber Frost-Tau-Wechsel ausgesetzt. signifikanten Mengen ausgesetzt MX4 Der Einwirkung von salzhaltiger Luft, Meerwasser oder Tausalzen ausgesetzt Mauerwerk im Küstenbereich. Mauerwerk an Straßen, auf denen im Winter Tausalz gestreut wird. MX5 In einer Umgebung mit stark angreifenden Chemikalien Mauerwerk in Berührung mit gewachsenen oder aufgefüllten Böden oder Grundwasser, wobei Feuchte und Sulfate in signifikanten Mengen vorhanden sind. Mauerwerk in Berührung mit stark sauren Böden, kontaminiertem Boden oder Grundwasser. Mauerwerk in der Nähe von Industriegebieten, mit atmosphärisch angreifenden Chemikalien. Anmerkung: Bei der Überlegung, welchen Umweltbedingungen das Mauerwerk ausgesetzt ist, sollten die aufgebrachten Oberflächenbehandlungen und Schutzbekleidungen berücksichtigt werden. Feuchte, aber keinen Frost-Tau-Wechselbedingungen oder MX2.1 Sulfattreiben oder angreifenden Chemikalien in signifikanten Mengen ausgesetzt

Die möglichen Stein-Mörtel-Kombinationen können entsprechend der Beanspruchungsklasse des Mauerwerks aus Tabelle 7-03 und Tabelle 7-04 bestimmt werden. Für Mauermörtel sind in der ÖNORM EN 998-2 [190] Begriffe für die Dauerhaftigkeit festgelegt. Vor der Wahl des Mörtels sollte beachtet werden, welchen Umgebungseinflüssen der Mörtel ausgesetzt sein wird. Dazu gehört auch der Schutz gegen Wassersättigung. Die Umgebungsbedingungen (stark, mäßig und nicht angreifend) drücken den Gefährdungsgrad dafür aus, inwieweit das Mauerwerk einem hohen Wassergehalt ausgesetzt ist und gleichzeitig aufgrund der örtlichen klimatischen Verhältnisse und/oder aufgrund der Mauerwerkskonstruktion die Gefahr häufiger Frost-Tau-Wechsel besteht. Die Faktoren, die bei der Beurteilung der Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden, sind sowohl die Temperatur- und Feuchtebedingungen als auch das Auftreten aggressiver Substanzen. Bei der Beurteilung müssen örtliche oder traditionelle Erfahrungen berücksichtigt werden. Der Einfluss einer möglichen Oberflächenbeschichtung (z. B. Anstrich) sollte überprüft werden. Von den einzelnen Expositionsklassen zugeordneten Werkstoffen von Ergänzungsbauteilen wird erwartet, dass sie unter den beschriebenen Bedingungen eine wirtschaftlich vertretbare Lebensdauer aufweisen, wobei in einigen Fällen fachmännischer Rat einzuholen ist. Die Auswahl hängt von der jeweiligen Verwendung, ihrem Ort und der vorgesehenen Lebensdauer ab. Für

Anforderungen | 279

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Ergänzungsbauteile, die während des Einbaus oder im eingebauten Zustand Formänderungen aufnehmen müssen, sollten Werkstoffe und Beschichtungen berücksichtigt werden, die den erwarteten Formänderungen widerstehen. Tabelle 7-02: Verwendung von Mauersteinen und Mörtel – ÖNORM EN 998-2 [190] P

Mörtel zur Verwendung in Mauerwerk für nicht angreifende Umgebung  Mauerwerk in Außenwänden, sofern diese mit ausreichendem Schutz versehen sind, wobei der Umfang der Schutzmaßnahmen von den klimatischen Bedingungen abhängt. In einigen Teilen Europas haben örtliche Erfahrungen gezeigt, dass eine dicke Putzlage einen ausreichenden Schutz bietet.

M

S

Mörtel zur Verwendung in Mauerwerk für mäßig angreifende Umgebung  Schutz der Wandkronen durch Dachüberstände oder Abdeckungen,  Einplanung gekehlter Simse,  Feuchtesperrschichten im oberen und unteren Bereich der Wände. Mörtel zur Verwendung in Mauerwerk für stark angreifende Umgebung  Außenmauerwerk nahe der Geländeoberkante (2 Lagen darüber und darunter), bei dem eine große Gefahr der Wassersättigung mit gleichzeitiger Frosteinwirkung besteht,

 unverputzte Brüstungen, bei denen eine große Gefahr der Wassersättigung mit gleichzeitiger Frosteinwirkung besteht, z. B. wenn die Brüstung nicht durch eine ausreichende Abdeckung geschützt ist,  unverputzte Schornsteine, bei denen eine große Gefahr der Wassersättigung mit gleichzeitiger Frosteinwirkung besteht,  Mauerkronen, Abdeckungen und Simse in Gegenden mit Frostgefahr,  freistehende Grenzmauern und Windschutzwände, bei denen eine große Gefahr der Wassersättigung mit gleichzeitiger Frosteinwirkung besteht, z. B. wenn die Wand nicht mit einer wirkungsvollen Abdeckung versehen ist,  erdberührte Stützwände, bei denen eine große Gefahr der Wassersättigung mit gleichzeitiger Frosteinwirkung besteht, z. B. wenn die Wand nicht mit einer wirkungsvollen Abdeckung versehen wurde oder an der erdberührten Seite nicht gegen Wasser geschützt ist.

Tabelle 7-03: Bewährte Anforderungen für Mauersteine in Bezug auf Dauerhaftigkeit – ÖNORM EN 1996-2 [211] MX11) MX2.1 MX2.2 MX3.1 MX3.2

Alle F0, F1 oder F2/S1 oder S2 F0, F1 oder F2/S1 oder S2 F1 oder F2/S1 oder S2 F2/S1 oder S2 In jedem Falle ist der Grad der Beanspruchung durch Salze, Durchnässung und Frost-TauMX4 Wechsel abzuschätzen und der Hersteller zu konsultieren. In jedem Falle sollte eine genaue Einschätzung der Umgebung und der Auswirkungen der MX5 vorhandenen Chemikalien unter Berücksichtigung der Konzentrationen, vorhandenen Mengen und Reaktionszeiten vorgenommen und der Hersteller konsultiert werden. 1) Die Klasse MX1 gilt nur, solange das Mauerwerk oder einer oder mehrere seiner Bestandteile nicht während der Bauausführung über einen längeren Zeitraum stärkeren Beanspruchungen ausgesetzt ist.

Tabelle 7-04: Bewährte Anforderungen für Mörtel in Bezug auf Dauerhaftigkeit – ÖNORM EN 1996-2 [211] MX11)2) MX2.1 MX2.2 MX3.1 MX3.2

P, M oder S M oder S M oder S3) M oder S S3) In jedem Falle sind der Grad der Beanspruchung durch Salze, Durchnässung und Frost-TauMX4 Wechsel abzuschätzen und die Hersteller der Bestandteile zu konsultieren. In jedem Falle sollten eine genaue Einschätzung der Umgebung und der Auswirkungen der MX5 vorhandenen Chemikalien unter Berücksichtigung der Konzentrationen, vorhandenen Mengen und Reaktionszeiten vorgenommen und die Hersteller der Bestandteile konsultiert werden. 1) Die Klasse MX1 gilt nur, solange das Mauerwerk oder einer oder mehrere seiner Bestandteile nicht während der Bauausführung über einen längeren Zeitraum stärkeren Beanspruchungen ausgesetzt ist. 2) Wenn mit P bezeichnete Mörtel festgelegt sind, ist es unbedingt erforderlich, sicherzustellen, dass Mauersteine, Mörtel und Mauerwerk während der Errichtung vollständig gegen Durchnässung und Frost geschützt sind. 3) Wenn Mauerziegel der Kategorie des Gehalts an löslichen Salzen S1 in Mauerwerk der Expositionsklassen MX2.2, MX3.2, MX4 und MX5 verwendet werden sollen, sollten die verwendeten Mörtel außerdem widerstandsfähig gegen den Angriff durch Sulfate sein.

280 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Tabelle 7-05: Korrosionsschutzsysteme für Anker, Zugbänder, Konsolen und Auflager nach ÖNORM EN 845-1 [184] in Bezug auf die Expositionsklassen – ÖNORM EN 1996-2 [211] Werkstoff

Expositionsklasse MX2 MX3 MX4

MX5 Austenitischer nichtrostender Stahl (Molybdän-Chrom-NickelU U U U R Legierungen) Kunststoff für Ankerkörper U U U U R Austenitischer nichtrostender Stahl (Chrom-Nickel-Legierungen) U U U R R Ferritischer nichtrostender Stahl U X X X X Phosphorbronze U U U X X Aluminiumbronze U U U X X Kupfer U U U X X Verzinkter (940 g/m2) Stahldraht U U U R X Verzinktes (940 g/m2) Stahlbauteil U U U R X Verzinktes (710 g/m2) Stahlbauteil U U U R X Verzinktes (460 g/m2) Stahlbauteil U R R R X Verzinktes (300 g/m2) Stahlband oder -blech mit organischem U U U R X Überzug auf allen Außenflächen des fertig bearbeiteten Bauteils 2 Verzinktes (300 g/m ) Stahlband oder -blech mit organischem U U U R X Überzug auf allen Außenflächen des fertig bearbeiteten Bauteils Verzinkter (265 g/m2) Stahldraht U R R X X Verzinktes (300 g/m2) Stahlband oder -blech, dessen Schnittkanten U R R X X mit einem organischen Überzug versehen sind Vorverzinktes (300 g/m2) Stahlband oder -blech U R R X X Verzinktes (137 g/m2) Stahlband oder -blech mit organischem U U U R X Überzug auf allen Außenflächen des fertig bearbeiteten Bauteils Verzinktes (137 g/m2) Stahlband oder -blech mit organischem U U U R X Überzug auf allen Außenflächen des fertig bearbeiteten Bauteils Vorverzinktes (137 g/m2) Stahlband mit verzinkten Kanten U R R X X Verzinkter (60 g/m2) Stahldraht mit organischem Überzug auf allen U R R R X Außenflächen des fertig bearbeiteten Bauteils Verzinkter (105 g/m2) Stahldraht U R R X X Verzinkter (60 g/m2) Stahldraht U X X X X Verzinktes (137 g/m2) Stahlblech U X X X X Legende U — uneingeschränkte Verwendung des Werkstoffs in dieser Expositionsklasse. R — eingeschränkte Verwendung; bezüglich der jeweiligen Planungsbedingungen ist der Hersteller oder ein Fachberater zu konsultieren. X — nicht für den Gebrauch in dieser Expositionsklasse empfohlener Werkstoff.

7|1|3

MX1

Ausführung von Mauerwerkskonstruktionen

7|1|3

Für die Ausführung von Ziegelmauerwerk sind in jedem Fall die konstruktionsbedingt Vorgaben (siehe 6|5), ohne die auch eine Bemessung nicht möglich wäre, einzuhalten. Zusammenfassend betrifft dies: - Mindestwanddicke - Mindestwandfläche, Pfeilerabmessungen - Mauerwerksververband - Mörtelfugen - Mindestauflagerlängen - Anschlüsse von Wänden an Decken und Dächer - konstruktive Rostausbildungen und Deckenauflager - Aussparungen und Schlitze Auf die Möglichkeit von Formänderungen im Mauerwerk ist bereits bei der Planung derart Rücksicht zu nehmen, dass diese die Gebrauchstauglichkeit nicht nachteilig beeinflussen. Wenn miteinander verbundene Wände nicht das gleiche Verformungsverhalten aufweisen, sollte die Verbindung zwischen solchen Wänden in der Lage sein, sich ergebende Verformungsunterschiede aufzunehmen.

Anforderungen | 281

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7|1|3|1

Dehnungsfugen

7|1|3|1

Das Ziegelmauerwerk gehört als keramischer Baustoff zu den Baukonstruktionen mit den geringsten Wärmedehnungen, trotzdem müssen die Längenänderungen der Außenschale bzw. beanspruchten Ziegelwänden bei der Projektierung berücksichtigt werden. Um den Auswirkungen von Wärme- und Feuchtedehnung, Kriechen und Durchbiegung und den möglichen Auswirkungen von durch senkrechte oder seitliche Belastung verursachten internen Spannungen Rechnung zu tragen, sollten senkrechte und waagerechte Dehnungsfugen vorgesehen werden, damit das Mauerwerk nicht beschädigt wird. Bei der Anordnung dieser Dehnungsfugen sollte berücksichtigt werden, dass die Tragfähigkeit und Stabilität der Wand erhalten bleiben muss. Bei der Bemessung sollten daher nachfolgende Punkte Beachtung finden: - Verhalten des Mauerwerks unter dem Einfluss von Wärme- und Klimabedingungen. - Geometrie der Gebäudestruktur unter Berücksichtigung der Öffnungen, falls vorhanden, das Verhältnis der Ausfachungsflächen. - Größenordnung der Verformungsbehinderungen. - Verhalten des Mauerwerks unter Kurzzeit- oder Dauerbelastungen. - Anforderungen an den Feuerwiderstand. - Anforderungen an die Schall- und Wärmedämmung. - Art der Mauersteine unter Berücksichtigung ihrer charakteristischen Feuchtedehnung (aus Untersuchungen ist bekannt, dass die Feuchtedehnung bei Ziegel österreichischer Produktion praktisch keine Bedeutung hat). - Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Bewehrung. Die Ausbildung der Dehnungsfugen sollte ermöglichen, dass sowohl umkehrbare als auch nicht umkehrbare Formänderungen aufgenommen werden können, ohne Schäden am Mauerwerk zu verursachen. Alle Dehnungsfugen sind über die gesamte Dicke der Wand oder im Falle von zweischaligen Wänden durch die gesamte Dicke der Außenschale einschließlich aller Oberflächenbehandlungen durchzuführen, sofern diese die Formänderung nicht aufnehmen können. Dehnungsfugen in Außenwänden sind so zu planen, dass gegebenenfalls vorhandenes Wasser ablaufen kann, ohne das Mauerwerk zu beschädigen oder in das Bauwerk einzudringen. Der horizontale Abstand zwischen den senkrechten Dehnungsfugen in nichttragenden Außenwänden aus Ziegelmauerwerk sollte nicht größer als lm = 12 m sein und der Abstand der ersten senkrechten Fuge zu einer verformungsbehinderten Wandecke sollte nicht größer als lm/2 = 6 m sein.

7|1|3|2

Zulässige Abweichungen Grenzwerte für mögliche Abweichungen des ausgeführten Mauerwerks von den vorgesehenen Planungsmaßen (Sollmaße im Grund- und Aufriss) sind in der Planung – abgestimmt auf die Berechnung – festzulegen. Sofern für die konstruktive Planung keine anderen Festlegungen getroffen werden, dürfen die zulässigen Abweichungen nicht größer als die in Tabelle 7-06 angegebenen Werte sein.

282 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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7|1|3|2

Tabelle 7-06: Zulässige Abweichungen für Mauerwerkselemente – ÖNORM EN 1996-2 [211] Position Vertikalität über ein Geschoss über die gesamte Gebäudehöhe, bei drei oder mehr Geschossen senkrechte Fluchtlinie Ebenheit1) über einen Meter über 10 Meter Dicke

Maximale Abweichung ± 20 mm ± 50 mm ± 20 mm ± 10 mm ± 50 mm

± 5 mm oder ± 5 % der Schalendicke, wobei der größere Wert maßgebend ist 1 Geschoßhöhe 2 Gebäudehöhe der zweischaligen Wand ± 10 mm 1) Die Ebenheit wird als maximale Abweichung von einer geraden Linie zwischen zwei beliebigen Punkten gemessen. 2) Ausgenommen Wandschalen mit einer Breite oder Länge eines einzelnen Mauersteines, bei denen die Maßtoleranzen des Mauersteines die Schalendicke bestimmen. der Wandschale2)

7|1|3|3

Überwachungsmaßnahmen der Bauausführung (IL)

7|1|3|3

Um die in der ÖNORM B 1990-1 [131] definierten Überwachungsmaßnahmen bei der Herstellung mit Qualitätssicherungsmaßnahmen zu gewährleisten, sind neben der Eigen- und Fremdüberwachung der Herstellung auch Einzelüberprüfungen an den Bauteilen erforderlich. Bei Verarbeitung von Beton, bewehrtem Beton oder Stahlbeton in Verbindung mit Mauerwerk sind für die Betonbauteile die Überprüfungen und Anforderungen nach ÖNORM B 4704 [167] einzuhalten. Anmerkung: Die nachfolgenden Bestimmungen sind derzeit in den Normengremien in Beratung und sollen voraussichtlich bis 2016 in die ÖNORM B 1996-1-1 aufgenommen werden.

Wenn unzulässige Abweichungen von den Vorgaben festgestellt werden, ist eine statisch-konstruktive Beurteilung deren Auswirkungen von einem befugten Fachplaner zu erstellen. Anforderungen an den Ausführenden – Eigenüberwachung Die Ausführung von Mauerwerksarbeiten muss mindestens durch den Polier auf der Baustelle überwacht werden. Die Auswahl des Poliers liegt in der Verantwortung des Konzessionsträgers. Der Bauleiter bzw. der Polier hat bei der Ausführung von Bauwerken insbesondere zu organisieren und zu überwachen: - Einhaltung der plangemäßen Abmessungen sowie der Lage der Bauteile, - standsichere Ausführung von Unterstellungen, - plangemäße Güte der Baustoffe, - Führung der erforderlichen Aufzeichnungen. Ausführungsdokumentation Auf der Baustelle sind fortlaufend Aufzeichnungen über alle für die Güte der Baustoffe sowie für die Güte und die Standsicherheit des Bauwerkes oder Bauteiles wichtigen Angaben in überprüfbarer Form zu führen. Als Dokumentationen gemäß ÖNORM B 2110 [145] gelten die Eintragungen in Bautagesberichten und Baubüchern oder in ein gleichwertiges Protokoll. Folgende Aufzeichnungen sind erforderlich: - Zeitraum des Vermauerns der einzelnen Abschnitte, - tägliche Tiefst- und Höchstwerte der Lufttemperatur und die Witterungsverhältnisse während der Mauerwerksarbeiten,

Anforderungen | 283

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-

-

verwendete Baustoffe – Ziegel, Mörtel und Bindemittel, zugeordnet zu den einzelnen Abschnitten, Namen der Lieferwerke und Nummern der Lieferscheine aller verwendeten Baustoffe, bei Verwendung von Baustellenmörtel die Angabe des Mischungsverhältnisses, bei Verwendung von Fertigteilen und Ergänzungsbauteilen für Mauerwerk die Namen der Lieferwerke, Nummern der Lieferscheine und Angabe des Bauteiles oder Bauabschnittes, für den das betreffende Fertigteil bzw. der Ergänzungsbauteil verwendet wurde, Kontrolle der plangemäßen Abmessungen und plangemäßen Lage der Bauteile (Einhaltung der geometrischen Toleranzen), zugeordnet zu den einzelnen Abschnitten.

Geometrische Toleranzen Sofern vom Auftraggeber oder dessen Planer nicht anders festgelegt, sind die konstruktiven Randbedingungen der ÖNORM EN 1996-1-1 [209] und ÖNORM EN 1996-2 [211] einzuhalten. Eine Kontrolle ist grundsätzlich am unverputzten Mauerwerk durchzuführen. Bei nachträglichen Kontrollen am verputzten Mauerwerk sind Freilegungen bis zur Wandoberfläche in erforderlichem Ausmaß – entsprechend der Überwachungsstufe – vorzunehmen. - Toleranzen gemäß ÖNORM EN 1996-2 [211] (Tabelle 7-06) - Bauteilabmessungen – Wanddicke, Wandfläche, Pfeilerabmessungen - Mauerwerksverband – Überbindemaß - Mörtelfugen – Minimal- und Maximalabmessungen - Mindestauflagerlängen - Anschlüsse von Wänden an Decken und Dächer – Auflagertiefen - nachträgliche Aussparungen und Schlitze Überwachungsstufe IL1 – Eigenüberwachung (Selbstkontrolle) Diese entspricht der Selbstkontrolle, d. h. Kontrolle der Qualität der Baustoffe und abschließende Kontrolle der Arbeiten durch eine Person, die mindestens die Qualifikation eines Poliers aufweist und die Arbeiten geleitet hat. Der Umfang der Kontrollen entspricht der Ausführungsdokumentation. Überwachungsstufe IL2 – Eigenüberwachung durch Überwachungsstelle der eigenen Organisation Diese entspricht der Eigenüberwachung, d. h., es ist ein Baukontrollor des Ausführenden als unabhängige Stelle in der eigenen Organisation einzusetzen. Er ist für die Kontrolle der Qualität der Baustoffe und für die abschließende Kontrolle der Arbeiten verantwortlich. Der Umfang der Kontrollen entspricht der Ausführungsdokumentation, wobei der Baukontrollor (z. B. Bauleiter, wenn die Ausführungsdokumentation durch den Polier erstellt wurde) die einzelnen Aufzeichnungen stichprobenweise zu überprüfen hat, jedoch die Kontrolle der Qualität der Baustoffe und die abschließende Kontrolle selbst durchführen oder überprüfen muss. Überwachungsstufe IL3 – Fremdüberwachung durch unabhängige Drittstelle Diese entspricht der Fremdüberwachung und ist die Überwachung der Qualität der Baustoffe und der Ausführung durch eine vom Ausführenden unabhängige Stelle, die keine Funktion im Unternehmen und/oder keine Organschaft hat (Drittstelle). Die Person, die die Überwachung durchführt,

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muss mindestens die Qualifikation des Baukontrollors aufweisen. Der Umfang der Kontrollen entspricht der Ausführungsdokumentation, wobei das unabhängige Prüforgan die einzelnen Aufzeichnungen stichprobenweise zu überprüfen hat und die Kontrolle der Qualität der Baustoffe und die abschließende Kontrolle selbst erstellen oder überprüfen muss. Ergänzend sind noch Materialprüfungen im Umfang einer Kenntnisstand 2 (KL2) - Befundaufnahme gemäß ÖNORM B 1998-3 [215] erforderlich. Häufigkeit der Überprüfungen der geometrischen Toleranzen Die Häufigkeit der Überprüfungen betrifft einerseits die Kontrolle der geometrischen Toleranzen und andererseits die Kontrolle der Güte der verwendeten Baustoffe und ist abhängig von der Überwachungsstufe. - Überwachungsstufe IL1 stellt eine Überwachung in beschränktem Umfang dar mit mindestens 20 % der Überprüfungen nach Überwachungsstufe IL3. - Überwachungsstufe IL2 stellt eine Überwachung in erweitertem Umfang dar mit mindestens 50 % der Überprüfungen nach Überwachungsstufe IL3. - Überwachungsstufe IL3 stellt eine Überwachung in umfassenden Umfang dar, bei der bei Wänden alle angefangenen 50 m² und bei Auflagerbereichen von Decken alle angefangenen 5 m Auflagerlänge eine Überprüfung durchzuführen ist. Eine Prüfstelle umfasst dabei die Kontrolle der Lage der Bauteile (Toleranzen), der Bauteilabmessungen (Wanddicke, Wandfläche, Pfeilerabmessungen), den Mauerwerksverband (Überbindemaß), die Abmessungen der Mörtelfugen und die Auflagerlängen von Fertigteilen in der Wand sowie die Anschlüsse von Wänden an Decken und Dächer (Auflagertiefen). Für die Einhaltung des Mindestüberbindemaßes gilt, sofern vom Auftraggeber oder dessen Planer nicht anders festgelegt, dass bezogen auf eine Kontrollfläche von 1 m² dieses noch eingehalten ist, wenn maximal 20 % der vorliegenden Überbindemaße vom Mindestmaß abweichen und keine Beeinträchtigung von Lastausbreitungen aus Teilflächenbelastungen vorliegt. Als einzelnes Überbindemaß ist dabei je Mauerstein das geringste Versatzmaß zum darunter liegenden Mauerstein definiert. Die Einhaltung der Maximalabmessungen von nachträglich hergestellten Schlitzen und Öffnungen gilt für alle Schlitze und Öffnungen, unabhängig von der Überwachungsstufe. Häufigkeit der Überprüfungen der Güte der Baustoffe Hinsichtlich der verwendeten Baustoffe ist über die Kontrolle der Lieferscheine und vorzulegenden Deklarationen der Hersteller eine vollständige Dokumentation aller Bauteile zu erstellen. In Abhängigkeit der Vollständigkeit dieser Dokumentation und der jeweiligen Überwachungsstufe sind noch ergänzende Materialuntersuchungen gemäß ÖNORM B 1998-3 [215] erforderlich (siehe Kapitel 5|4|4). - Überwachungsstufe IL1: Bei vollständiger Vorlage der Herstellerdeklarationen ist keine ergänzende Überprüfung der Materialien erforderlich. Bei teilweiser Vorlage der Herstellerdeklarationen ist eine Überprüfung nach Kenntnisstand 1 (KL1) und ohne Herstellerdeklarationen eine Überprüfung im Umfang nach Kenntnisstand 2 (KL2) erforderlich.

Anforderungen | 285

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- Überwachungsstufe IL2: Bei vollständiger Vorlage der Herstellerdeklarationen ist keine ergänzende Überprüfung der Materialien erforderlich. Bei teilweiser Vorlage der Herstellerdeklarationen ist eine Überprüfung im Umfang nach Kenntnisstand 2 (KL2) und ohne Herstellerdeklarationen eine Überprüfung im Umfang nach Kenntnisstand 3 (KL3) erforderlich. - Überwachungsstufe IL3: Bei vollständiger Vorlage der Herstellerdeklarationen ist eine ergänzende Überprüfung im Umfang nach Kenntnisstand 2 (KL2), bei teilweiser Vorlage der Herstellerdeklarationen eine Überprüfung im Umfang nach Kenntnisstand 3 (KL3) und ohne Herstellerdeklarationen eine um 20 % erhöhte Prüfstellenanzahl nach Kenntnisstand 3 (KL3) erforderlich. Die einzelnen Materialproben können dabei entweder noch vor der Vermauerung gezogen werden oder sind aus dem Bestandsmauerwerk zu entnehmen.

7|2

Wandsysteme

7|2

In der Verarbeitung und Ausführung werden bei Ziegelmauerwerk in Österreich hauptsächlich folgende Wandsysteme nach ÖNORM EN 1996-1-1 [209] unterschieden bzw. verwendet: 

Außenwandsysteme Einschalige (monolithische) Ziegelwand Ziegelwand mit Wärmedämmverbundsystem Zweischalige Ziegelwand (Ziegel-Zweischalenmauerwerk) mit Luftschicht und Wärmedämmung oder mit Kerndämmung

-



7|2|1

Innenwandsysteme - Tragende Ziegelinnenwände - Nichttragende Ziegelinnenwände

Begriffe und Definitionen von Wandsystemen Einschalige Ziegelwand (monolithische Ziegelwand) Ziegelwand ohne Zwischenraum oder eine durchlaufende senkrechte Fuge in ihrer Ebene. Zweischalige Ziegelwand mit Luftschicht, mit Luftschicht und Wärmedämmung oder mit Kerndämmung Ziegelwand, die aus zwei parallelen einschaligen Ziegelwänden besteht, die durch Maueranker oder Lagerfugenbewehrung statisch wirksam miteinander verankert sind, wobei der Zwischenraum ein durchgehender Hohlraum (zweischalige Wand mit Luftschicht) oder mit nichttragendem Wärmedämm-Material ganz (zweischalige Wand mit Kerndämmung) oder teilweise (zweischalige Wand mit Luftschicht und Wärmedämmung) verfüllt ist. Zweischalige Ziegelwand ohne Luftschicht Ziegelwand, die aus zwei parallelen Schalen mit vertikaler, mit Mörtel voll ausgefüllter Fuge besteht, wobei die Schalen mit Mauerankern so verankert sind, dass beide Schalen unter Last zusammenwirken.

286 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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7|2|1

Verfüllte zweischalige Ziegelwand Ziegelwand, die aus zwei parallelen Schalen mit einem Zwischenraum besteht, der mit Beton oder Vergussmörtel verfüllt ist, wobei die Schalen mit Mauerankern oder Lagerfugenbewehrung so verankert sind, dass beide Schalen und die Verfüllung unter Last zusammenwirken. Einschaliges Verblendmauerwerk Eine Ziegelwand mit Verblendsteinen als Sichtmauerwerk (z. B. Klinker), die mit den Hintermauersteinen im Verband gemauert sind, sodass beide Schalen unter Last zusammenwirken. Zweischalige Ziegelwand mit Vorsatzschale Zweischalige Ziegelwand mit Vorsatzschale in Sichtmauerwerk (z. B. Klinker), die nicht im Verband mit dem Ziegel-Hintermauerwerk oder Skelett gemauert wird bzw. keinen Beitrag zu dessen Tragfähigkeit leistet. Beide Schalen sind durch Anker verbunden. Kellerziegelwand Tragende Ziegelwand, die teilweise oder vollständig unterhalb der Geländeoberfläche errichtet wurde.

7|2|2

Einschalige (monolithische) Ziegelwand mit Putz

7|2|2

Unter einschaligen Ziegelwänden versteht man Ziegelwände, die, abgesehen von Putz und Mörtel (oder Plankleber bei Planziegeln), aus Ziegel gemauert werden. Diese Ziegelwand muss alle bauphysikalischen, statischen und sonstigen Anforderungen (beispielsweise geringer Wartungsaufwand, Wertbeständigkeit, optische Eigenschaften etc.) erfüllen. Einschalige Ziegelaußenwände werden zumeist in Ziegeldicken von 38 bis 50 cm, Ziegelinnenwände typisch in Wanddicken von 20 bis 25 cm realisiert. Es gibt auch Projekte, welche Wanddicken über 50 cm aufweisen, meist werden dann zwei einschalige Ziegelwände (z. B. Projekt 2226 in Lustenau – ein Haus ohne Heizsystem, mechanische Kühlung und mechanische Lüftung, ©Arch. Dietmar Eberle, ausgeführt mit 2×38 cm Hochlochziegel, ergibt mit den Putzschichten ca. 80 cm Wanddicke) nebeneinander gemauert.

7|2|2|1

Monolithische Außenwand mit Putzfassade

7|2|2|1

Einschalige Ziegelaußenwände, werden sehr häufig – insbesondere für kleinvolumige Wohnbauten (z. B. Ein-/Zweifamilienhäuser, Reihenhäuser) – meist in monolithischen Hochloch-Ziegeldicken von 38 cm bis 50 cm realisiert. Ein Hauptvorteil der einschaligen Wand besteht darin, dass auf die Anordnung zusätzlicher Dämmstoffschichten verzichtet werden kann. Die Außenoberfläche bildet Verputz (als Wärmedämmputz, Leichtputz oder herkömmlicher Dreilagenputz mit verschiedenen Möglichkeiten der Gestaltung und Oberflächenstruktur). Die Innenoberfläche wird ebenfalls meist verputzt. Diese Putzfläche ist dann in den überwiegenden Fällen die luftdichte Ebene. Wird die Innenoberfläche als Sichtfläche (z. B. unverputzt und gefärbelt) belassen, dann ist die luftdichte Ebene anderweitig zu definieren und zu planen. Tabelle 7-07: Typische Wanddicken monolithischer Ziegel-Außenwände (ohne Putz) 30 cm

38 cm

44 cm

45 cm

50 cm

Wandsysteme | 287

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Tabelle 7-08: Aufbau, Wärme- und Schallschutz – monolithische Außenwand 30 bis 38 cm mit Putzfassade

Außenputz

 [kg/m³] 1200

d

Wärmedämmputz

470

t

t

Hochlochziegel

1,5

1,5

Innenputz

Dicke [cm] A 2,0

Schichtbezeichnung B

 [W/(mK)] 0,400 0,110

siehe Wärme/Schall 1300

0,700

Schallschutz Rw [dB] Wandstärke t [cm] 38 38

Wärmeschutz U-Wert [W/(m²K)] Wanddicke t [cm] 30 38 38 38

d 30 38 30 30 38 38 [cm]  = 0,085  = 0,120  = 0,070  = 0,110  = 0,130  = 0,150  = 690  = 750  = 620  = 670  = 740  = 750 A 2,0 0,27 0,36 0,18 0,25 0,30 0,36 431) 491) 491) 431) 431) 431) 4,0 0,24 0,33 0,17 0,23 0,28 0,32 1) 1) 1) 1) 1) B 43 49 49 43 43 431) 6,0 0,23 0,31 0,16 0,22 0,26 0,31 1) Schallschutzwerte sind infolge des Lochanteils und der Steggeometrie durch Versuche zu bestimmen. Die angegebenen Werte sind typische Mindestwerte von Mauerziegeln aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie. Variante

Tabelle 7-09: Aufbau, Wärme- und Schallschutz – monolithische Außenwand 44 bis 50 cm mit Putzfassade

Außenputz

1200

 [W/(mK)] 0,400

d

Wärmedämmputz

470

0,110

t

t

Hochlochziegel

1,5

1,5

Innenputz

Dicke [cm] A 2,0

Variante

d

44

[cm]

= 0,064

Wärmeschutz U-Wert [W/(m²K)] Wanddicke t [cm] 44 50 50 50 = 0,109

Schichtbezeichnung

 [kg/m³]

B

= 0,064

= 0,079

= 0,110

50 = 0,130

44

siehe Wärme/Schall 1300

44

 = 630  = 733

Schallschutz Rw [dB] Wandstärke t [cm] 50 50  = 592

 = 620

0,700

50

50

50

 = 788

2,0 0,14 0,23 0,12 0,15 0,21 0,24 491) 431) 431) 491) 431) 431) 4,0 0,13 0,22 0,12 0,15 0,20 0,23 B 491) 431) 431) 491) 431) 431) 6,0 0,13 0,21 0,12 0,14 0,19 0,22 1) Schallschutzwerte sind infolge des Lochanteils und der Steggeometrie durch Versuche zu bestimmen. Die angegebenen Werte sind typische Mindestwerte von Mauerziegeln aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie. A

Bewertung der Eigenschaften von monolithischen Ziegel-Außenwänden im Vergleich mit Ziegel-Außenwandsystemen (Ziegelwand mit Wärmedämmverbundsystem und zweischalige Ziegelwand Ziegel-Zweischalenmauerwerk mit Luftschicht und Wärmedämmung oder mit Kerndämmung):  bewährte Bauweise (einfache bewährte Konstruktion)  niedrige U-Werte erreichbar (Werte bis ca. 0,15 W/(m2K), mit innenliegender Wärmedämmung in den Hohlkammern bis ca. 0,12 W/(m2K))  U-Wert nach unten begrenzt  guter sommerlicher Wärmeschutz (geringe Gefahr sommerlicher Überhitzung, ist auch eine Planungs- und Gesamtkonzeptfrage)  guter Schallschutz  lange Lebensdauer (Robustheit)  hohe (mechanische) Beanspruchbarkeit der Fassade  hohe Wertbeständigkeit (hoher Wiederverkaufswert)  geringer Erhaltungsaufwand, leicht aus- und umbaubar  rascher Baufortschritt, geringe Materialvielfalt, wartungsfreundlich  hohe Speichermasse des Ziegels reguliert Raumklima  gutes Dampfdiffusionsverhalten (ungestörte Dampfdiffusion), feuchtigkeitsregulierend  einfache Baurestmassenbeseitigung, hohes Recyclingpotenzial, günstige Ökobilanz

288 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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    

7|2|2|2

baubiologisch einwandfrei, natürliches Material keine Schadstoffbelastung der Innenraumluft rasche Austrocknung, niedrige Gleichgewichtsfeuchte Brandschutz (höchste Brandwiderstandsklasse) keine Rauch-, Gas- und Qualmentwicklung im Brandfall

7|2|2|2

Tragende Ziegel-Innenwände Tragende Innenwände aus Ziegelmauerwerk werden im Regelfall einschalig (monolithisch) ausgeführt. Die übliche Wanddicke ist 25 cm. Für erhöhte Schallschutzanforderungen stehen spezielle Schallschutzziegel (mit höherem Gewicht) oder sogenannte Füll-/Verfüllziegel (unter Füllziegel versteht man Mauerziegel mit besonderer Lochung, die zur Verfüllung mit Beton oder Mörtel geeignet sind) zur Verfügung. Im mehrgeschossigen Wohnbau kann es aus bauphysikalischen Gründen (Wärme- bzw. Schallschutz) erforderlich sein, die Ziegelwand mit einer biegeweichen Versatzschale zu versehen. Dadurch kann das bewertete Schalldämmmaß um bis zu 10 dB erhöht werden. Tabelle 7-10: Typische Wanddicken tragender Ziegel-Innenwände (ohne WD und Putz) 17cm

20 cm

25 cm

30 cm

17+17 cm

20+20 cm

25+25 cm

Bei Reihenhaustrennwänden wird auch häufig eine zweischalige Variante ausgeführt, bestehend aus zwei 25 cm (bzw. 20 cm oder 17 cm) dicken Ziegelwänden mit einer biegeweichen Zwischenschichte (z. B. aus Mineralwolle). Mit derartigen Ausführungen sind höchste Schalldämmwerte erreichbar. Wichtig ist hierbei jedoch, dass kein Mörtel in den Hohlraum zwischen den Schichten eindringt, da dieser eine stark wirksame Schallbrücke bilden kann. Tabelle 7-11: Aufbau, Wärme- und Schallschutz – tragende Innenwand Dicke [cm] B C 1,5 t 1,5 d d t t t 1,5 1,5 1,5 A 1,5

Variante

1) 2) 3)

4)

Schichtbezeichnung Innenputz Hochlochziegel Vorsatzschale Wärmedämmung Hochlochziegel Innenputz

Wärmeschutz U-Wert [W/(m²K)] Wanddicke t [cm] 20 20 25 25 30

  [kg/m3] [kg/m3] 1300 0,700 siehe Wärme/Schall 700 0,210 — 0,040 siehe Wärme/Schall 1300 0,700 Schallschutz Rw [dB] Wandstärke t [cm] 20 25 25

d 17 30 17 20 30 30 [cm] =0,245 =0,086 =0,303 =0,077 =0,259 =0,078 =0,120 =865 =800 =1108 =775 =798 =750 =690 A 1,00 0,38 1,04 0,28 0,79 0,24 0,36 —4) 481) 471) 521) 451) 521) 491) 4 0,49 0,27 0,50 0,22 0,43 0,19 0,26 6 0,39 0,24 0,40 0,20 0,35 0,18 0,23 B 8 0,33 0,21 0,33 0,18 0,30 0,16 0,21 —3) —3) —3) —3) —3) —3) —3) 10 0,28 0,19 0,28 0,16 0,26 0,15 0,19 12 0,25 0,18 0,25 0,15 0,23 0,14 0,17 4 0,37 0,17 0,38 0,13 0,31 0,11 0,16 6 0,31 0,15 0,32 0,12 0,27 0,11 0,15 C 8 0,27 0,14 0,28 0,11 0,24 0,11 0,14 671) 672) 722) 702) 702) 722) —4) 10 0,24 0,13 0,24 0,11 0,21 0,10 0,13 12 0,21 0,13 0,22 0,10 0,19 0,09 0,12 Messwerte inkl. Innenputz und Außenputz oder Fugenglattstrich Gemäß ÖNORM B 8115-4: (massive zweischalige Trennbauteile, durchgehend getrennt ): Rw für Gesamtmasse + 12 dB (sonst + 5dB) Nach ÖNORM B 8115-4: Je nach Resonanzfrequenz f0 kann das für den akustisch einschalig wirkenden massiven Bauteil gegebene bewertete Schaldämm-Maß Rw durch eine Vorsatzschale verändert werden. Schallschutzverbesserung der Massivwand ΔRw bis max. 15 dB (typisch bis 10 dB in der Praxis möglich), Werte: siehe B 8115-4, Tabelle 5 Schallschutzwerte sind infolge des Lochanteils und der Steggeometrie durch Versuche zu bestimmen. Die angegebenen Werte sind typische Mindestwerte von Mauerziegeln aus der Produktion der österreichischen Ziegelindustrie.

Wandsysteme | 289

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Bewertung der Eigenschaften von tragenden Ziegelinnenwänden:  ein Baustoff für alle Bauteile vermeidet Probleme mit Rissen an den Anschlüssen (bedingt durch gleiches Verformungsverhalten)  einfacher und damit rascher Baufortschritt (nur ein Baustoff)  einheitlicher Putzgrund vermeidet Putzrisse oder aufwendige Putzbewehrung  hoher Schall- und Brandschutz  gute Wärmespeicherung durch hohe flächenbezogene Masse  einfache und sichere Befestigungsmöglichkeiten auch für schwere Lasten ohne Zusatzkonstruktion  hohe Festigkeit des Ziegelmauerwerkes  einfache Entsorgung bei Umbauten (rein mineralisches Abbruchmaterial)

7|2|2|3

7|2|2|3

Nichttragende Ziegel-Innenwände Nichttragende Ziegelwände sind scheibenartige Bauteile, die überwiegend nur durch ihr Eigengewicht beansprucht werden und auch nicht der Knickaussteifung tragender Wände dienen. Sie müssen aber auf ihre Fläche wirkende Horizontalkräfte (z. B. Windlasten) auf tragende Bauteile, z. B. Wandoder Deckenscheiben, abtragen. Die Standsicherheit der nichttragenden Innenwände selbst ist durch die Verbindung mit den angrenzenden Bauteilen gegeben und nichttragende Innenwände müssen außer ihrer Eigenlast, einschließlich etwaiger Putze oder Wandbekleidungen, auch geringe statische Lasten, leichte Konsollasten sowie geringfügige dynamische Belastungen (Stoßbeanspruchungen) ohne Beeinträchtigung der Funktionstauglichkeit aufnehmen und auf tragende Bauteile abtragen können. Formänderungen angrenzender Konstruktionen – vor allem zeitabhängige plastische Verformungen (Kriechen) von Decken – sind für nichttragende Wandsysteme durch bauliche Vorkehrungen derart zu berücksichtigen, dass entweder keinerlei schadenverursachende Zwängungen auftreten (z. B. gleitender Anschluss) oder Risse sich nur kontrolliert ausbilden können (z. B. Kellenschnitt im Putz oder Trennstreifen). Tabelle 7-12: Typische Wanddicken nichttragender Ziegel-Innenwände (ohne Putz) 6,5 cm1)

8 cm

10 cm

12 cm

1) Als Schachtummauerung

Abhängig von der Ziegelart sind die Lagerfugen oder die Lager- und Stoßfugen vollflächig zu vermörteln. Bei Verwendung von geschliffenen Ziegeln (Planziegeln) ergibt sich eine Dicke der Lagerfuge von 1 mm und es sind die entsprechenden Herstellerspezifikationen zu beachten, die Nenndicke bei vollflächig vermörtelten Stoßfugen beträgt 10 mm. Zu den nichttragenden Wänden gehören ebenso: - nichttragende Außenwände, auch als Ausfachungen bezeichnet, - nichttragende Innenwände, - nichttragende Außenschalen von zweischaligen Außenwänden. Bewertung der Eigenschaften von nichttragenden Ziegelinnenwänden:  ein Baustoff für alle Bauteile hilft Risse an den Anschlüssen zu vermeiden (bedingt durch gleiches Verformungsverhalten)  einheitlicher Putzgrund vermeidet Putzrisse oder aufwendige Putzbewehrung

290 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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  

hoher Brandschutz einfache und sichere Befestigungsmöglichkeiten einfache Entsorgung bei Umbauten (rein mineralisches Abbruchmaterial)

7|2|3 7|2|3

Ziegelwand mit Wärmdämmverbundsystem Unter Wärmedämmverbundsystem versteht man Außenwandbekleidungen, die aus einer Dämmschicht und einer unmittelbar darauf aufgebrachten Putzschicht (Deckschicht) bestehen. Die Dämmschicht wird mit dem Untergrund verklebt bzw. verklebt und verdübelt oder mechanisch verankert. Die Art der Verankerung ist abhängig von der Gebäudehöhe, den Eigenlasten des Wärmedämmverbundsystems, den verwendeten Dämmstoffen sowie der Beschaffenheit des Untergrundes, wie z. B. seiner Festigkeit oder Ebenheit. Tabelle 7-13: Typische Wanddicken Außenwände mit WDVS (ohne Putz bzw. WDVS) 20 cm

25 cm

30 cm

38 cm

Als Wärmedämmstoffe werden in der Regel expandiertes Polystyrol oder Mineralfaserdämmstoffe verwendet, aber auch z. B. mineralisch gebundene mehrschichtige Holzwolle-Leichtbauplatten, Mineralschaumplatten, Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Als Putze kommen kunstharzmodifizierte Putze, rein mineralische Putze und seltener reine Kunstharzputze in Frage. Das Putzsystem besteht aus einem glasgewebebewehrten Unterputz und einem Oberputz. Tabelle 7-14: Aufbau, Wärme- und Schallschutz – Ziegel-Außenwand mit WDVS Dicke [cm] A B 1,0 1,0 d d t t 1,5

Schichtbezeichnung Dünnputzsystem inkl. Endbeschichtung Wärmedämmung A Wärmedämmung B Hochlochziegel

1,5

Wärmeschutz U-Wert [W/(m²K)] Wanddicke t [cm] 25 25 30 30 38

 [kg/m³] 1800 — —

 [W/(mK)] 0,700 0,040 0,032

siehe Wärme/Schall

Innenputz

1300

0,700

Schallschutz Rw [dB] Wandstärke t [cm] 25 30 30

d 20 38 20 25 38 38 [cm] =0,303 =0,077 =0,259 =0,078 =0,120 =0,070 =0,101 =1108 =755 =798 =750 =690 =620 =670 0,30 0,17 0,27 0,15 0,19 0,12 0,15 10,0 0,23 0,14 0,21 0,13 0,16 0,11 0,13 14,0 0,19 0,13 0,18 0,12 0,14 0,10 0,12 18,0 A 49 45 49 45 431) 45 431) 0,16 0,11 0,15 0,10 0,12 0,09 0,11 22,0 0,14 0,10 0,13 0,09 0,11 0,08 0,10 26,0 0,12 0,09 0,12 0,09 0,10 0,08 0,09 30,0 0,25 0,15 0,23 0,14 0,17 0,11 0,14 10,0 0,19 0,13 0,18 0,12 0,14 0,10 0,12 14,0 B 49 45 49 45 431) 45 431) 0,15 0,11 0,15 0,10 0,12 0,09 0,10 18,0 0,13 0,10 0,12 0,09 0,10 0,08 0,09 22,0 1) Schallschutzwerte sind, bei nicht einschalig wirkenden Ziegeln infolge des Lochanteils und der Steggeometrie durch Versuche zu bestimmen. Eine Berechnung lt. Norm ist zulässig. Die angegebenen Werte sind typische Mindestwerte. Variante

Je nach λ-Wert des Dämmstoffs (und des Ziegels) und der Dämmstoffdicke sind andere U-Werte möglich. Je nach Dämmstoff (mineralisch/organisch), Lage der Fasern (normal, quer) und Herstellart sind verschiedene Schalldämmwerte RW möglich. Bewertung der Eigenschaften von Ziegelwänden mit Wärmdämmverbundsystem im Vergleich mit den weiteren Ziegel-Wandsystemen:  niedrigste U-Werte erreichbar  keine Wärmebrücken bei guter Ausführung

Wandsysteme | 291

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         

   

7|2|4

Beachtung der Brandgefahr (je nach Wärmedämmung) begrenzte Lebensdauer der Schichten im Dämmbereich geringere mechanische Beanspruchbarkeit der Fassade Abminderung des Schalldämmmaßes Rw (je nach Dämmstoff und Dämmstoffdicke) möglich Beschädigung durch Tiere (Vögel, Insekten etc.) möglich Algenbefall möglich (Einsatz von Fungiziden und Algiziden im Oberputz, Auswaschung beachten) Baurestmassentrennung durch Verklebung aufwendigere Befestigung von Markisen, Außenleuchten, Blumenkisten, Fensterläden etc. bei großen Dämmstoffdicken 25 cm Mauerwerk + WDVS: Gewinn an Nettonutzfläche bei bestmöglichen U-Werten (je nach Dämmsystem) zusätzliche brandschutztechnische Maßnahmen bei Verwendung von expandiertem Polystyrol (EPS) ab 10 cm Dämmstoffdicke nötig (Brandriegel) 30 und 38 cm Mauerwerk + WDVS: der Ziegel übernimmt einen Teil des Wärmeschutzes mittlerer Wärmeschutz auch im Rohbauzustand nachträgliches Stemmen von Installationsschlitzen kein Problem große Speichermasse des Ziegels reguliert das Raumklima

Ziegel-Zweischalenwand – mehrschalige Ziegelwand

7|2|4

Als Zweischalenmauerwerk werden in diesem Buch Außenwandkonstruktionen bezeichnet, die aus zwei Mauerschalen und einer wärmedämmenden Zwischenschicht bestehen. Jede der drei Schichten übernimmt einen ganz spezifischen Teil der Anforderungen, die an eine Außenwand gestellt werden. Im koordinierten Zusammenwirken ergibt sich die Summe der guten Eigenschaften des Ziegel-Zweischalenmauerwerks. Für die bautechnische Realisierung dieses Konstruktionsprinzips gibt es aber nicht nur eine einzige Lösung, insbesondere im Hinblick auf die Frage, ob die Wand mit oder ohne Hinterlüftung der Dämmung ausgebildet wird. Ein weiteres Unterscheidungskriterium ist die Ausführung der Außenschale. Diese kann entweder – unter Verwendung von Sichtziegeln oder Klinker – als Sichtmauerwerk ausgeführt werden oder die gemauerte Außenschale wird mit einem mineralischen Putz versehen. Innenschale Der inneren Ziegelwand sind in erster Linie Tragfunktionen zugeordnet. Sie ist durch die Außenschale vor Witterungseinflüssen geschützt und nur sehr geringen Temperaturdifferenzen ausgesetzt. Die Ziegelinnenwand ist außerdem maßgebend an der Erzielung und Erhaltung des behaglichen und ausgeglichenen Wohnklimas beteiligt. Neben der guten Dämmfähigkeit gegen Schall sind dafür vor allem die große Wärmespeicherfähigkeit sowie die für den Feuchtehaushalt maßgebende Kapillarität des gebrannten Tonmaterials von großer Bedeutung. Es empfiehlt sich deshalb, die innere Schale in einer Dicke von mindestens 25 cm mit schalltechnisch günstigen Hochlochziegeln auszuführen (Mindestdicke für tragendes Mauerwerk sind 17 cm). Tabelle 7-15: Typische Wanddicken Zweischalenmauerwerk – Tragschale (ohne Putz) 17 cm

20 cm

292 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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25 cm

30 cm

Wärmedämmschicht Die Zwischenschicht hat den Hauptteil der Wärmedämmung zu übernehmen. Als Dämmstoff werden in der Regel hydrophobierte Mineralwolle, Perlite oder ein anderes Dämm-Material in Form von Platten, Schüttgut oder Matten verwendet, wobei folgende Forderungen erfüllt sein müssen: standfest, geringe Feuchtigkeitsaufnahme, verrottungssicher, setzungssicher. Außenschale Die äußere Mauerschale dient in erster Linie als Schutzschicht gegen die Witterungseinflüsse und liefert einen Beitrag zum sommerlichen Wärmeschutz. Sie hat dem Schlagregen sowie dem Winddruck und Windsog zu widerstehen und muss zur Gewährleistung der Standsicherheit mit der Tragkonstruktion der Innenschale verbunden werden. Die Verankerung erfolgt durch Zweischalenanker. Darüber hinaus ist die Außenschale zum Teil beträchtlichen Temperaturunterschieden ausgesetzt. Aufgrund langjähriger Erfahrung empfiehlt es sich, die Dicke der Außenschale mit 12 cm zu wählen und einen Kalkzement-Mauermörtel zu verwenden, der eine ausreichende Mauerwerksbiegezugfestigkeit gewährleistet. Bei Zweischalenmauerwerk mit Hinterlüftung ist auch die Verwendung von 10 cm dicken Hochlochziegeln möglich. Bewertung der Eigenschaften von Ziegel-Zweischalenwänden im Vergleich mit den weiteren Ziegel-Wandsystemen:  niedrige U-Werte erreichbar  sehr hoher Schallschutz  sehr guter sommerlicher Wärmeschutz  keine Wärmebrücken bei guter Ausführung  hohe Lebensdauer (durch geringe Instandhaltungskosten)  Speichermasse des Ziegels reguliert Raumklima  gutes Dampfdiffusionsverhalten bei Verwendung mineralischer Dämmstoffe  trennbare Wandkonstruktion (Recyclingvorteil bei Abbruch)  Dämmung und Außenschale kann auch nachträglich ausgeführt werden  bei Verwendung von Klinker: unverputzte Vorsatzschale mit verlängerter, wartungsfreier Lebensdauer  höhere Investitionskosten (im Gegenzug dafür höhere Lebensdauer)  aufwendigere Baurestmassentrennung gegenüber monolithischer Wand (aber es erfolgt keine Verklebung der Schichten)  höherer Planungs- und Ausführungsaufwand  Know-how für Details erforderlich  größere Wanddicken

7|2|4|1

Ziegel-Zweischalenwand mit Luftschicht und Wärmedämmung

7|2|4|1

Zweischalige Wände können grundsätzlich mit oder ohne Hinterlüftung ausgeführt werden. Obwohl sich die Fachleute bezüglich der Vorteile bzw. der Notwendigkeit der Hinterlüftung nicht ganz einig sind, kann doch als Faustregel gesagt werden, dass die Hinterlüftung ein höheres Maß an Sicherheit gegenüber der Gefahr einer Durchfeuchtung der Dämmschicht bietet. Insbesondere bei Ausführung der Außenschale als Sichtmauerwerk sowie bei Verwendung feuchteempfindlicher hydrophobierter Dämmstoffe (Glaswolle

Wandsysteme | 293

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oder Steinwolle) ist daher der Ausführungsvariante mit Hinterlüftung der Vorzug zu geben. Bei hinterlüfteten Fassaden wird die von innen durch die Wand diffundierende Feuchtigkeit vom Luftstrom hinter der Außenschale abgeführt, während eventuell eindringende Niederschlagswässer an der Innenseite der Außenschale abrinnen können. Als hinterlüftet gilt eine Vorsatzschale, wenn der ständig freibleibende Hinterlüftungsspalt gemäß ÖNORM B 8110-2 [172] zwischen massiver Innenschale bzw. Dämmschicht und Verkleidung mindestens 2 cm beträgt und die freibleibenden Zu- und Abluftquerschnitte jeweils mindestens 150 cm2 je Laufmeter Vorsatzschale betragen. Die Hinterlüftung muss auch im Parapetund Sturzbereich sichergestellt sein. Sofern horizontale Querriegel im Hinterlüftungsspalt erforderlich sind, ist der Zu- und Abluftquerschnitt unterhalb und oberhalb des Querriegels sicherzustellen. Die Zuluftöffnungen müssen so ausgebildet sein, dass eine einwandfreie Abfuhr von eindringendem Niederschlagswasser gesichert ist. Tabelle 7-16: Aufbau, Wärme- und Schallschutz – zweischalige Außenwände mit Hinterlüftung Dicke [cm] A B 12 12 d t 1,5

Variante

d t 1,5

 [kg/m3] — — — — siehe Wärme/Schall 1300

Schichtbezeichnung Klinker-Vorsatzschale Hinterlüftung Wärmedämmung A Wärmedämmung B Hochlochziegel Innenputz

Wärmeschutz U-Wert [W/(m²K)] Wanddicke t [cm] 20 20 25 25 30

Schallschutz Rw [dB] Wandstärke t [cm] 20 25 25

 [kg/m3] — — 0,040 0,035 0,700

d 17 30 17 20 30 [cm] =0,245 =0,303 =0,086 =0,077 =0,259 =0,078 =0,120 =865 =1108 =800 =755 =798 =750 10 0,29 0,29 0,20 0,17 0,27 0,15 0,19 A 14 0,22 0,22 0,16 0,14 0,21 0,13 0,16 631) 661) 641) 631) 641) 651) 18 0,18 0,18 0,14 0,12 0,17 0,12 0,14 10 0,26 0,26 0,18 0,16 0,24 0,14 0,18 B 14 0,20 0,20 0,15 0,13 0,19 0,12 0,15 631) 661) 641) 631) 641) 651) 18 0,16 0,16 0,13 0,12 0,16 0,11 0,13 1) Gemäß ÖNORM B 8115-4: RW für Gesamtmasse + 5 dB 2) Schallschutzwerte sind bei nicht einschalig wirkenden Ziegeln infolge des Lochanteils und der Steggeometrie durch Versuche zu bestimmen. Die angegebenen Werte sind typische Mindestwerte. Anmerkung: Die Angabe der Rohdichten bezieht sich auf die Bruttorohdichte der Ziegelinnenschale.

7|2|4|2

Ziegel-Zweischalenwand mit Kerndämmung Bei mehrschaligen Konstruktionen sollte man die Wahl und Anordnung der Wandbaustoffe so vornehmen, dass der Wärmefluss maximal unterbunden und der Feuchtetransport nach außen optimal gefördert wird. Das heißt, dass die einzelnen Schichten nach außen hin abnehmende Wärmeleitzahlen und Dampfdiffusionswiderstände aufweisen sollen. Für die Eignung eines Wandaufbaus gibt es geeignete Nachweisverfahren, die in der Normung abgebildet sind. In kritischen Fällen kann man sich damit behelfen, innenseitig eine Dampfbremse anzuordnen, um das Eindringen von Feuchtigkeit aus der Raumluft in das Mauerwerk zu verringern. Auch wenn hier eine Kerndämmung ohne Luftschicht ausgeführt wird, ist aus baupraktischen Gründen eine geringe (~1 cm) Luftschicht zwischen Kerndämmung und der Vormauerschale zu empfehlen. Die Dicke dieses „Fingerspalts“ ist bei der Dimensionierung und bei den Abständen von Drahtankern oder Luftschichtankern zu berücksichtigen.

294 | Ausführung, Verarbeitung, Details

300-7-20150805_HD.docx

7|2|4|2

30 =690

482)

482)

Tabelle 7-17: Aufbau, Wärme- und Schallschutz – zweischalige Außenwände mit Kerndämmung Dicke [cm] A B 2 2 12 12 d d t t 1,5 1,5

 [kg/m3] 1200 825 — — siehe Wärme/Schall 1300

Schichtbezeichnung Außenputz leicht Hochlochziegel Wärmedämmung A Wärmedämmung B Hochlochziegel Innenputz

Schallschutz Rw [dB] Wandstärke t [cm] 20 25 25

Wärmeschutz U-Wert [W/(m²K)] Wanddicke t [cm] 20 20 25 25 30

Variante

 [kg/m3] 0,400 0,350 0,040 0,035 0,700

d 17 30 17 20 30 [cm] =0,245 =0,303 =0,086 =0,077 =0,259 =0,078 =0,120 =865 =1108 =800 =755 =798 =750 10 0,26 0,27 0,18 0,16 0,25 0,14 0,18 14 0,21 0,21 0,16 0,14 0,20 0,13 0,15 A 601) 641) 611) 611) 611) 621) 18 0,17 0,17 0,13 0,12 0,17 0,11 0,13 0,16 0,16 0,13 0,11 0,15 0,11 0,12 20 10 0,24 0,24 0,17 0,15 0,23 0,14 0,17 14 0,19 0,19 0,14 0,13 0,18 0,12 0,14 B 601) 641) 611) 611) 611) 621) 18 0,16 0,16 0,12 0,11 0,15 0,10 0,12 0,14 0,14 0,12 0,10 0,14 0,10 0,11 20 1) Gemäß ÖNORM B 8115-4: RW für Gesamtmasse + 5 dB 2) Schallschutzwerte sind bei nicht einschalig wirkenden Ziegeln infolge des Lochanteils und der Steggeometrie durch Versuche zu bestimmen. Die angegebenen Werte sind typische Mindestwerte. Anmerkung: Die Angabe der Rohdichten bezieht sich auf die Bruttorohdichte der Ziegelinnenschale.

7|2|5

Ziegelmauerwerk mit vorgehängter hinterlüfteter Ziegelfassade

30 =690

482)

482)

7|2|5

Das älteste System einer vorgehängten, hinterlüfteten Fassade ist das senkrecht ausgeführte Ziegeldach. Eine Weiterentwicklung davon ist die Fassade aus Ziegelplatten, Befestigungsmitteln und Unterkonstruktion. Tabelle 7-18: Typische Wanddicken Ziegelmauerwerk mit vorgehängter hinterlüfteter Ziegelfassade – Tragschale (ohne Putz) 20 cm

25 cm

30 cm

Für die Basis-Unterkonstruktion werden Aluminium-Konsolen mittels zugelassener Dübel in statisch erforderlichen Abständen an der Gebäudewand verankert, daran senkrechte Tragprofile ausgerichtet und mit zugelassenem Befestigungsmaterial, wie Blindnieten oder Schrauben, nach statischem Erfordernis befestigt. Um die Dehnungsfreiheit der Unterkonstruktion zu erhalten, ist auf die Ausbildung erforderlicher Fest- und Gleitpunkte zu achten. Die bauphysikalischen Werte des Wärmeschutzes sind ident mit jenen von zweischaligen hinterlüfteten Außenwänden mit massiver Klinkervorsatzschale (Tabelle 7-16). Der Luftschallschutz liegt im Vergleich zu einschaligen massiven Wänden – die hinterlüftete Fassade vor massiven Wänden verhält sich wie eine biegeweiche Vorsatzschale – je nach Ausführung um bis zu +9 dB höher. Bewertung der Eigenschaften von Ziegelwänden mit vorgehängten hinterlüfteten Ziegelfassaden im Vergleich mit den weiteren ZiegelWandsystemen:  fFarb- und lichtbeständig  frostbeständig  unempfindlich gegen aggressive Medien  keine Ausblühungen  entspricht den Fachregeln des Dachdeckerhandwerks  formbeständig  nicht brennbar

Wandsysteme | 295

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  

7|3

kombinierbar mit Wärmedämmungen die Vielfalt der gestalterischen Möglichkeiten (Farbe, Form, Oberflächen) unterschiedliche Fassadenbekleidungen (d. h. auch im gewissen Ausmaß Werkstoffkombinationen) möglich

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk

7|3

Da alle Ziegel ein ähnliches Verformungsverhalten unter Belastung und bei Temperaturänderungen aufweisen, sollten alle Wände eines Bauwerkes aus dem gleichen Baustoff bestehen. Durch diese homogene Bauweise wird die Gefahr von Rissbildungen (besonders bei Materialwechsel) und Bauschäden vermindert. Ziegel sind vorzunässen und vollfugig zu vermauern bzw. zu verkleben. Ziegel, ausgenommen Vollziegel, werden nicht behauen, sondern geschnitten. Bei Frost bzw. unter +5 °C (Tag und Nacht) sind besondere Maßnahmen zu berücksichtigen. Frisches Mauerwerk ist vor Verschmutzung, Regen, Frost und intensiver Sonneneinstrahlung zu schützen. Vor Beginn der Aufmauerung werden die Planmaße der tragenden Wände auf die Rohdecke übertragen und der höchste Punkt der Auflagerfläche (Rohdecke, Fundament) mit Hilfe einer Schlauchwaage oder eines Laser-Nivelliergerätes bestimmt. In der Breite des zu errichtenden Mauerwerks ist bei Bedarf vor dem Auftragen des Mörtelbettes noch eine Feuchtigkeitsabdichtung zu verlegen. Vom höchsten Punkt ausgehend erfolgt ein dem vorgegebenen Waagriss entsprechender Höhenausgleich durch ein horizontales, vollflächiges Mauermörtelbett, dieses soll jedoch an keiner Stelle dünner als 1 cm sein (Mörtelklasse M5 oder M10). Geplante Tür- und Fensterpfeiler sowie Wandeinbindungen werden schon in der ersten Ziegelschar berücksichtigt, um das erforderliche Überbindemaß bei Fenster- und Türöffnungen sicherzustellen.

7|3|1

Konventionelles Mauerwerk

7|3|1

Die Mauerwerkshöhe wird mit Hilfe einer gehobelten Latte (Aufstichlatte) kontrolliert, auf der die einzelnen Ziegelscharen (Ziegelhöhe +1,2 cm Mörtelfuge) in der Länge der geplanten einzelnen Höhen aufgetragen sind (Parapethöhe, Sturz- und Deckenunterkanten etc.).

7|3|1|1

Regeln für die Vermauerung Das Mauern beginnt mit dem Eckziegel, der unmittelbar in das Mauermörtelbett versetzt wird (M5 oder M10). Die so entstandenen „Eckpunkte“ werden über die Ziegeloberkante mit einer gespannten Maurerschnur (Nylon) über die ganze Länge verbunden. Ab der zweiten Schar werden die Ziegel mit dem jeweils bezüglich Druckfestigkeit und Wärmedämmung abgestimmten Mauermörtel verarbeitet. Die Ziegel werden in ein vollflächiges Mörtelbett gelegt und vertikal mittels Wasserwaage bzw. Gummihammer eingerichtet. Um den Verbund zwischen Ziegel und Mauermörtel sicherzustellen, darf ein nachträgliches horizontales Verschieben nicht mehr erfolgen, die Ziegel sind im genässten Zustand zu verarbeiten. Um die Funktion des Mauermörtels zu gewährleisten (um als Ausgleichsschicht zu wirken und die Lasten im Mauerwerk gleichmäßig zu verteilen), wird die Lagerfuge im Mittel 12 mm dick ausgebildet.

296 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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7|3|1|1

Nut- und Feder-Ziegel werden knirsch versetzt. Die Lagerfugen sind aufgrund der Druckfestigkeit und der Wärmedämmung vollflächig und kantenbündig auszuführen. Der Lagerfugenmörtel darf nicht zu stark austrocknen, um sich noch genügend in die Hohlkammern der Ziegel einzudrücken bzw. verkrallen zu können. Ab der 4. Ziegelschar ist auch die senkrechte Mauerflucht zu kontrollieren. - Beim Vermauern sollen nur Ziegel mit gleichen Eigenschaften bezüglich Wärme- und Schallschutz sowie Druckfestigkeit verarbeitet werden. - Bei Mörteltaschenziegel (Ziegel ohne Nut- und Federverbindung) sind die Mörteltaschen scharweise vollständig mit Mauermörtel zu verfüllen. - Bei kleinformatigen Mauerziegeln ohne Nut- und Federverbindung und ohne Mörteltasche wird die Stoßfuge mindestens 10 mm vermörtelt. Mauerwerksverband Es sind möglichst nur ganze Ziegel zu verwenden. Erforderliche Passstücke werden geschnitten und in der geschnittenen Stoßfuge vermörtelt. Die Mauersteine müssen im Verband mit Mörtel nach bewährten Regeln vermauert werden. In einer unbewehrten Mauerwerkswand müssen die Mauersteine schichtweise überbinden, sodass sich die Wand wie ein einziges Bauelement verhält (Mindestanforderungen siehe 6|5|3). Planungsraster Um einen optimalen Mauerwerksverband im gesamten Wandgefüge sicherzustellen, ist die Einhaltung eines Rastermaßes von 12,5 cm (Modul) zu empfehlen. Dabei ergeben sich Pfeilerbreiten oder Mauerlängen in ungestörtem Ziegelverband „voll auf Fug über Mitte“ in Abmessungen von einem Vielfachen von 12,5 cm. Das Ergänzungsziegelprogramm ist maßlich darauf abgestimmt, bei der Bauausführung die innenliegenden Mauermaße genau einzuhalten. Das Planungsrastermaß ist als Innenraster anzuwenden. Beispiel 7-01: Objektgrundriss mit Planungsraster 12,5×12,5 cm

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 297

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Beispiel 7-02: Mauerwerksverbände von Hochlochziegel im Planungsraster 12,5×12,5 cm (1. Schar | 2. Schar) Außenecke HLZ25 – Ziegellänge 25 cm

Innenecke HLZ25 – Ziegellänge 25 cm

Innenwandanschluss HLZ 25 – Ziegellänge 25 cm

Außenecke HLZ25 – Ziegellänge 37,5 cm

Innenecke HLZ25 – Ziegellänge 37,5 cm

Innenwandanschluss HLZ 25 – Ziegellänge 37,5 cm

Außenecke HLZ38

Innenecke HLZ38

Innenwandanschluss HLZ 38

Außenecke HLZ45

Innenecke HLZ45

Innenwandanschluss HLZ 45

Außenecke HLZ50

Innenecke HLZ50

Innenwandanschluss HLZ 50

Außenecke zweischaliges Mauerwerk

Innenecke zweischaliges Mauerwerk

Innenwandanschluss zweischaliges Mauerwerk

298 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Unvermeidbare Mauerlängen, die nicht dem Rastermaß entsprechen, erfordern Passstücke, die vom Ziegel abgeteilt werden können. Um eine Störung des Ziegelverbandes zu vermeiden, sind die Passstücke so vorzusehen, dass sich ihre Stoßfugen in jeder 2. Schar decken. Um den Bedarf gering zu halten, sind Passstücke tunlichst im Bereich der Fensterparapete vorzusehen. Die Einbindung von Querwänden in Außenwände erfolgt im Rastermaß und beträgt daher in jeder 2. Schar 12,5 cm. Ziegelverbände bei Vollziegel Durch richtig ausgebildete Ziegelverbände werden Lasten und Kräfte gleichmäßig im Mauerwerkskörper verteilt. Kleinformatige Ziegel mit den Grundmaßen 25×12 cm werden in den traditionellen Verbänden nach den Grundregeln für die Vermauerung verarbeitet. Abbildung 7-02: Ziegelverbände Vollziegel am Beispiel einer 25 (12) cm dicken Wand

7|3|1|2

Läuferverband

Binderverband

Blockverband

Kreuzverband

Gotischer (Polnischer) Verband

Holländischer Verband

Schlesischer Verband

Märkischer Verband

Flämischer Verband

7|3|1|2

Verarbeitung von Mauermörtel Für die Verarbeitung von Mauermörtel müssen grundsätzlich die nachfolgenden Forderungen eingehalten werden, damit die geplante Qualität erreicht werden kann. - Der Mörtel muss vor Beginn des Erstarrens verarbeitet sein. - Der Mörtel soll nicht unter Regeneinwirkung verarbeitet werden.

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 299

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- Trockene, stark saugende Ziegel sind vor dem Vermauern zu nässen. - Der Mörtel darf nicht ohne zusätzliche Vorkehrungen (Frostschutzmittel, Warmwasser, Abdeckungen) bei Temperaturen unter +5 °C verarbeitet werden. - Der Mörtel darf nicht mit gefrorenen Ziegeln verarbeitet werden. - Lagerfugen sind vollflächig auszuführen. Verarbeitung von werksmäßig hergestellten Mauermörteln Bei werksmäßig hergestellten Mauermörteln nach der ÖNORM EN 998-2 [190] wird unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen und der Gefahr einer Wassersättigung ein Bezug zwischen den Mörtelklassen, welche für Eigenschaften wie Frostwiderstand und Gehalt an löslichen Salzen festgelegt sind, und dem praktischen Verhalten hergestellt. Mauermörtel, die im Werk hergestellt werden, werden in Normal-, Dünnbett- und Leichtmauermörtel unterteilt. Für den vorgesehenen Verwendungszweck auf Wänden, Pfeilern und Trennwänden sind gemäß Anwendungsbereich folgende wesentliche Eigenschaften zu beachten: - Druckfestigkeit (Kategorien oder deklarierte Werte) - Mischungsverhältnis (Mischungsverhältnisse bezogen auf Volumen oder Gewicht) - Verbundfestigkeit (deklarierter Wert der Anfangsscherfestigkeit, Messwert, Tabellenwert) - Chloridgehalt (deklarierter Wert) - Brandverhalten (deklarierte Euroklasse) - Wasseraufnahme (deklarierter Wert) - Wasserdampfdurchlässigkeit (deklarierter Tabellenwert für den Wasserdampfdiffusionskoeffizienten) - Wärmeleitfähigkeit/Dichte (deklarierter tabellierter oder gemessener Mittelwert) - Dauerhaftigkeit (deklarierter Wert, sofern erforderlich) - gefährliche Substanzen Verarbeitung von baustellengemischten Mauermörteln Für baustellengemischte Mörtel gilt die ÖNORM B 3344 [152] und gibt Angaben zu Mauermörtel–Mischungsverhältnisse und -Festigkeitsanforderungen. Das entsprechende Mischungsverhältnis (Rezept) ist gemäß den Anforderungen zu wählen (siehe Kapitel 2|2). Die jeweiligen Ausgangsstoffe sind innig miteinander zu vermischen. Für die Aufbringung der Lagerfuge (1,2 cm oder in der Dicke eines Mittelbettmörtels von ca. 0,6 cm) gibt es Spezialwerkzeuge, manchmal auch „Mörtelschlitten“ genannt. Beispiel 7-03: Mörtelverarbeitung Normalmörtel

300 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Zur Verminderung von Wärmebrücken im Bereich des Fußpunktes bei Häusern mit Zuluftheizung oder ähnlichen hoch wärmegedämmten Konzepten der thermischen Hülle wird die erste Ziegelschar auch gerne mit Wärmedämmung (z. B. wasserabweisende expandierte Perlite, wasserabweisende Glasschaumkugeln) verfüllt. Diese werden in einen Blech- oder in einen Bretterschlitten eingefüllt und damit die Hohlkammern der ersten Ziegelschar mit Wärmedämmung gefüllt. Beispiel 7-04: Herstellung Thermofuß

7|3|2

7|3|2

Planziegelmauerwerk Für ein rasches und exaktes Verarbeiten der Planziegel ist ein exakt hergestelltes, planebenes Mörtelbett unerlässlich. Mörtelbett für die erste Ziegelschar Mit einer Anlegehilfe (auch genannt „Justiergerät“ oder „NivellierVorrichtung“) erfolgt einfach und rasch die Herstellung des Höhenausgleiches mittels Ausgleichsschicht. Eine stabile Abziehlatte (am besten Alulatte mit 3 bis 4 m Länge), die auf den Peiler der beiden „Anlegehilfe-Vorrichtungs“-Geräte aufgesetzt wird, dient dazu, dass beim Auftragen des Mörtels kein Material über den Rand der Decke hinausfällt. Nun wird zwischen den beiden „Anlegehilfen-Vorrichtungs“-Geräten im Bereich des zu erstellenden Mauerwerks ausreichend Mörtel auf den vorbereiteten Untergrund aufgebracht. Nach dem Abziehen wird der überschüssige Mörtel hinter der Latte mit der Kelle abgestreift. Beispiel 7-05: Planziegelmauerwerk – Mörtelbett für die erste Ziegelschar

Versetzen der ersten Ziegelschar auf dem Ausgleichsmörtel Die erste Ziegelschar wird, von den Ecken beginnend, nach Schnur verlegt. Im Regelfall kann die erste Schar unmittelbar in den Anlegemörtel versetzt werden, wobei jedoch darauf geachtet werden muss, dass der Mörtel eine ausreichende Steifigkeit erreicht hat, um das Einsinken des Ziegels in das Mörtelbett zu verhindern. Sollte es jedoch bereits so trocken sein, dass ein Einrichten der Ziegel nicht mehr möglich ist, kann auch die erste Schar bereits mit Dünnbettmörtel versetzt werden. Es ist sehr wichtig, das exakte

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 301

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Einrichten der ersten Ziegelschar auf Ebenflächigkeit mit größter Sorgfalt durchzuführen, da größere Höhenunterschiede nicht durch die 1 mm dicke Dünnbettmörtelfuge ausgeglichen werden können. Die Planziegel sind im genässten Zustand zu verarbeiten. Versetzen der weiteren Scharen Ab der 2. Schar werden die Planziegel mit dem Dünnbettmörtel (DBM) verarbeitet. Dieser wird nach der auf dem Mörtelsack aufgedruckten Gebrauchsanleitung angesetzt und angerührt. Die Lagerflächen der Ziegel müssen eben und sauber und vorgenässt sein. Danach wird der Mörtel mit der Auftragswalze aufgebracht. Auftragswalzen sind typischerweise in den Breiten 50, 38, 30, 25 und 17 cm erhältlich, wobei eine Reduzierung durch entsprechende Walzeneinsätze auf 12 bzw. 10 cm oder andere Dimensionen möglich sein sollte. Mit Wasserwaage und Gummihammer werden die Eckziegel exakt ausgerichtet, die Maurerschnur gespannt und die erste Schar Ziegel um Ziegel knirsch gesetzt. Die Nut- und Federausbildung der Stoßfugen erleichtert dabei das Arbeiten (Ziegel von oben nach unten in die Nut- und Federverbindung eingleiten lassen, nicht schieben). Zum Abschluss wird die Schar mit der Wasserwaage auf Ebenflächigkeit überprüft. Beispiel 7-06: Planziegelmauerwerk – Auftrag Dünnbettmörtel

Planziegelkleber — Varianten Durch eine spezielle Mörtelwalze in Verbindung mit dem Plankleber wird gewährleistet, dass der Dünnbettmörtel vollflächig deckelt. Dieser deckelnde Dünnbettmörtel ist ein werksgemischter Trockenmörtel nach ÖNORM EN 998-2 [190]. Die Verarbeitung bleibt einfach und rationell wie gewohnt. Die vollflächige Dünnbettmörtelschicht schließt die Ziegellagen wie beim herkömmlichen Mörtel. Eine weitere aktuelle Entwicklung zur Verbindung von Planziegeln stellt der sogenannte „Rollmörtel“ dar. Dieser besteht aus einer Kombination von trockenem, jedoch nicht abgebundenem Mauermörtel einer konstanten Schichtstärke und einem Trägermaterial. Beim Rollmörtel wird ein vorgefertigtes Band mit darauf haftendem trockenem Mörtel auf eine Ziegelschar aufgebracht und anschließend mit Wasser befeuchtet. Durch Nässen reagiert der trockene Mauermörtel, sodass eine dauerhafte Verbindung zwischen den Mauersteinen entsteht. Im Mauerwerk wirkt das Gewebe als Trägerstruktur für den feuchten Mörtel, womit sichergestellt wird, dass z. B. die Löcher von Ziegeln sicher verschlossen werden, ohne dass Gefahr besteht, dass Teile des Mörtels in die Löcher einsinken. Verarbeitung feuchtehärtendes Polyurethan-Klebesystem Ein Polyurethan-Planziegel-Kleber ist ein feuchtigkeitshärtender, 1komponentiger PUR-Kleber, der ausschließlich zur Verklebung von Planziegeln jener österreichischen Hersteller verwendet werden darf, die

302 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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dieses System entwickelt, geprüft und damit die notwendige rechtliche Zulassung haben. Bis zur ersten Ziegelschar erfolgt die Verarbeitung wie bei herkömmlichem Planziegelmauerwerk, danach sind die Kleberdosen entsprechend den Herstellervorschriften vorzubereiten, die Lagerfuge von Staub zu befreien und gut zu befeuchten. Auf die hergestellte erste Ziegelschar werden nun parallel 2 Kleberstränge mit ca. 3 cm Breite jeweils in 5 cm Abstand vom Ziegelrand aufgetragen. Bei Wandstärke 10 und 12 cm wird nur ein Kleberstrang mittig aufgetragen. Die Planziegel sind innerhalb von drei Minuten aufzusetzen, bereits aufgesetzte Planziegel dürfen nicht mehr weggehoben werden. Beispiel 7-07: Kleberauftrag PUR-Planziegelkleber

1K-PUR-Kleber

7|3|3

2K-PUR-Kleber

Zweischalenmauerwerk

7|3|3

Die Außenschale von zweischaligem Mauerwerk ist starken klimatischen Beanspruchungen, wie Temperaturunterschieden oder Feuchtigkeit, ausgesetzt. In Bezug auf Temperaturunterschiede sind sowohl die langzeitlichen Schwankungen der Außentemperatur zwischen Sommer und Winter als auch kurzfristig oder plötzlich auftretende Temperaturdifferenzen zu beachten, wie beispielsweise die Schwankungen zwischen Tag und Nacht oder die Abkühlung einer sonnenerwärmten Wand durch Regen. Für die Beurteilung des Temperaturverhaltens einer Außenschale muss mit den folgenden Differenzen der mittleren Temperatur einer Wandpartie gerechnet werden:  Differenzen im Tagesablauf: - sehr helle Wände: 15 bis 20 K - dunklere Wände: 30 bis 40 K  Differenzen zwischen den Jahreszeiten: - sehr helle Wände: –20 °C bis +40 °C = 60 K - dunklere Wände: –20 °C bis +60 °C = 80 K  Temperaturdifferenzen zwischen Außenseite und Innenseite der Außenschalen bis zu 15 K Ziegelmauerwerk gehört zu den Baukonstruktionen mit nur geringen Wärmedehnungen. Trotzdem müssen die Längenänderungen der Außenschale bei der Projektierung berücksichtigt werden. Eine 10 m lange Wand dehnt sich bei angenommenen Temperaturdifferenzen von 60 K zwar nur um rund 4 mm, wenn die Wand diese Bewegungen aber nicht weitgehend zwängungsfrei ausführen kann, können Rissbildungen auftreten.

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 303

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Beispiel 7-08: Thermische Ausdehnung Mauerwerk Material Mauerwerk: Temperaturdifferenz: Wandlänge: Temperaturdehnung: 10600,006 =

T = 0,006 mm/mK T = 60 K l = 10 m 3,6 mm

Die folgenden Voraussetzungen für eine ausreichende Bewegungsfreiheit in Wandebene der Außenschale sind erforderlich: - Sorgfältiges Vermeiden von Kraftbrücken zwischen Tragkonstruktion und Außenschale, wie sie durch Mörtel, Dachsparren, Fensterkonstruktionen usw. hervorgerufen werden können. - Richtig angeordnete, konstruktiv zweckmäßige Verankerung der Außenschale. - Angemessene Anordnung von Dehnungsfugen. Als Grundprinzip gilt, dass Bewegungsfugen dort angeordnet werden sollen, wo das Mauerwerk reißen würde, wenn keine Fugen vorhanden wären. Folgende Faktoren können bei der Beurteilung von Bedeutung sein: - Größe und Geometrie der Wand - Lage und Größe der Öffnungen - Dicke der Außenschale - Auflagerung der Wand - unterschiedliche Belastung der Wand (tragend/nichttragend) - Intensität der Sonnenbestrahlung - Farbton der Fassadenoberfläche - Größe des Dachvorsprunges, Vordach - klimatische Verhältnisse - geografische Orientierung. Tabelle 7-19: Richtwerte für Dehnungsfugenabstände in Außenschalen Wandaufbau Zweischalenmauerwerk mit Luftschicht Kerndämmung

Dehnungsfugenabstand in (m) Vertikalfugen Vertikalfugen 10–12 6–12 6–8 6–12

Bei stark besonnten Flächen, dunklen Ziegeloberflächen, hochwärmedämmendem Untergrund und/oder bei Verblendschalen mit geringer Masse sind die geringeren Abstände der Tabelle 7-19 zu wählen. Die Fugenbreite in Abhängigkeit vom gewählten Dichtungsmaterial muss die errechneten Längenänderungen infolge Temperaturdehnung aufnehmen können. Außerdem müssen die beiden Wandteile durch ein geeignetes, weiches Füllmaterial vollständig voneinander getrennt sein. Je nach Fugensystem hat sich eine Fugenbreite von 10 bis 20 mm bewährt. Besonders zu berücksichtigen ist die sorgfältige Trennung (Fugen) bei Ecken, Anschlüssen an tragende Teile, Fenstern und Türen sowie bei Anschlüssen an andere Materialien. Die äußere Schale muss zur Gewährleistung der Standsicherheit mit der Tragkonstruktion verbunden werden. Da ein starrer Verbund zwischen den beiden Mauerschalen aus Gründen der Wärmedämmung (Wärmebrücken) und der Bewegungsfreiheit der Außenschale in Wandebene (Temperaturdehnung) aber grundsätzlich unerwünscht ist, darf die Verankerung nur durch spezielle und richtig angeordnete Zweischalenanker erfolgen. Alle übrigen Zwängungen, beispielsweise verursacht durch Mörtelbrücken, Sparrendurchführungen oder Fensterrahmen, sind sorgfältig zu vermeiden.

304 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Abbildung 7-03: Beispiele für Dehnungsfugen in der Außenschale

Außenschale verputzt 1 2 3

Ziegelmauerwerk Klinker Außenschale Außenputz

4 5 6

Außenschale Klinker Schaumstoffprofil 7 Dehnfugenprofil 8 dauerelastischer Dichtstoff

Schaumstoff/Weichfaserplatte Konsole

In der Praxis haben sich vor allem Flachanker und Drahtanker bewährt. Die Wahl der Anker und der Einbauart hängt wesentlich mit dem Bauvorgang zusammen. Da die Anker zwischen den beiden Schalen nicht vollkommen vor Korrosionseinflüssen geschützt sind, werden sie ausschließlich in entsprechendem Edelstahl geliefert. Die Anzahl und Anordnung der Anker hängt vom Ankertyp ab. 

Anker beidseitig im Mörtelbett Lagerfugen innen und außen in gleicher Höhe, Anker werden jeweils beim Aufmauern ins Mörtelbett gelegt.



Anker in der Innenschale mit Dübel Nachträgliches Bohren und Versetzen der Dübel bei ungleich hohen Lagerfugen.

Beispiel 7-09: Dehnfugenausbildungen, Lüftungsöffnungen in der Außenschale

7|3|4

7|3|4

Vorgehängte hinterlüftete Ziegelfassaden Als hinterlüftet gilt eine Vorsatzschale oder Ziegelfassade, wenn der ständig freibleibende Hinterlüftungsspalt zwischen massiver Innenschale bzw. Dämmschicht und Verkleidung mindestens 2 cm beträgt und die freibleibenden Zu- und Abluftquerschnitte jeweils mindestens 150 cm2 je Laufmeter Vorsatzschale betragen. Die Hinterlüftung muss auch im Parapet- und Sturzbereich sichergestellt sein. Tragkonsolen mit Wärmedämmung Für die Unterkonstruktion werden Tragkonsolen aus Aluminium mittels zugelassener Dübel im horizontalen Achsmaß und im statisch erforderlichen Abstand an der Fassade befestigt. Anschließend wird die Wärmedämmung auf die vorher gesäuberte Wandfläche aufgebracht. Das Verlegen der Wärmedämmplatten erfolgt unter Einhaltung der Herstellerrichtlinien. Zur Anwendung gelangen in der Regel hochwertige Mineralfaser- bzw. Steinwolleplatten. Die Wahl des Dämmstoffes ist im Einzelfall auf das Objekt und seine speziellen Anforderungen abzustimmen.

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 305

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Tragprofile anbringen In die Konsolen werden Aluminium-Tragprofile eingesteckt und gefluchtet. Nach Ausrichtung des Tragprofils wird dieses mit Blindnieten fixiert. Dabei ist auf die Ausbildung von Fest- und Gleitpunkten zu achten. Ziegelplatten einstellen, aufstecken und fixieren Nach Anlegen der Fugenprofile kann die erste Reihe Ziegelplatten mit dem unteren Falz eingestellt werden. Die Fugenprofile müssen nicht gesondert mit Nieten oder Schrauben befestigt werden. Sie halten allein durch ihre Klemmwirkung. Zur oberen Befestigung und für die Aufnahme der nächsten Plattenreihen werden die Halter auf den vorgelochten Tragprofilen montiert. Bei den folgenden Reihen wiederholt sich diese Vorgehensweise bis zur Montage der Oberhalter. Nach Beendigung der Montage ist die Fassade mit Wasser gründlich zu reinigen und abzuspülen. Eine weitere Montagemöglichkeit bietet ein neu entwickeltes System. Die Ziegelplatten werden dabei einfach in horizontale Aluminium-Tragschienen eingehängt und mit Abstandhaltern aus EPDM gesichert. Eine Verwendung von Plattenhaltern und Fugenprofilen ist somit nicht mehr erforderlich, was eine schnelle und einfache Montage ermöglicht. Abbildung 7-04: Montageformen von Ziegel-Fassadenplatten

mit vertikalen Tragschienen

mit horizontalen Tragschienen

Beispiel 7-10: Montageablauf hinterlüftete Ziegel-Fassadenplatten mit vertikalen Tragschienen

Beispiel 7-11: Montageablauf hinterlüftete Ziegel-Fassadenplatten mit horizontalen Tragschienen

306 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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7|3|5

Ziegelfertigteile

7|3|5

Grundlage für die richtige Positionierung der Fertigteilelemente ist der Montageplan sowie eine optimal geebnete Grundfläche für das Aufstellen der Fertigteile. Anlieferung Die Anlieferung der vorgefertigten Wandelemente erfolgt mit Spezialtiefladern und erfordert freie Zu- und Abfahrtsmöglichkeiten und etwaige Stellflächen müssen eine reibungslose Anlieferung garantieren. Wandgewicht und Hebeleistung müssen aufeinander abgestimmt sein. Das Anheben der Wände mittels Mobilkran vom Tieflader erfolgt mittels Ausgleichstraverse an den zwei dafür vorgesehenen Anschlagspunkten (Gestänge), die werkseitig vorzubereiten sind. Aufstellen der Fertigteilelemente Für das lagerichtige Aufstellen können entweder Unterlagsplättchen oder ein vollflächiges Mörtelbett vorbereitet werden. Bei Unterlagsplättchen werden vom höchsten Punkt ausgehend die in unterschiedlichen Dicken vorbereiteten Plättchen versetzt und eingemessen. Dabei ist am höchsten Punkt eine Mindeststärke der Plättchen von 10 mm einzuhalten und infolgedessen eine Mindestmörteldicke von 10 mm zu gewährleisten. Sofern die Plättchen bereits am Vortag des Versetzens verteilt werden, kann es je nach Situation (z. B. Wetter) zielführend sein, diese anzukleben. Die Kunststoffplättchen dienen während der Erhärtung des Mauermörtels als Auflager für die Wand. Bevor die Fertigteilelemente an die dafür vorgesehenen Stellen versetzt werden, wird ein vollflächiges Mörtelbett aus Kalk-Zement-Mörtel oder ein Fertigestrich nach statischem Erfordernis zwischen den Plättchen in ausreichender Stärke aufgetragen (kein Thermomörtel). Damit ein optimaler Verbund zwischen Fertigelement und Decke bzw. Fundamentplatte erfolgen kann, wird eine Schichtdicke von 15 mm über Plättchenoberkante eingehalten. Die andere Variante ist eine Mörtelausgleichsschicht, die vom höchsten Punkt ausgehend mit Kalk-Zement-Mörtel oder Fertigestrich mit Hilfe einer Anlegehilfe oder Nivellierhilfe vollkommen waagrecht auf die Sollhöhe abgezogen wird. Dabei ist am höchsten Punkt eine Mindeststärke des fertigen Mörtelbetts von 10 mm einzuhalten. Unmittelbar vor dem Versetzen der Fertigelemente wird über das ausreichend erhärtete Mörtelbett mittels Zahnspachtel eine Schicht Dünnbettmörtel aufgebracht. Schrägstützen Um einen reibungslosen Montageablauf zu gewährleisten, sind ausreichend Schrägstützen bereitzuhalten. Nach dem Versetzen eines Elementes werden diese zur Lagesicherung und zwecks lotrechter Einrichtung in ausreichender Anzahl eingesetzt. Zur Fixierung der Stützen werden diese zuerst oben an der Wand mittels Sechskantschrauben M12-140 befestigt. Die anschließende Verankerung auf der Fundamentplatte bzw. Betondecke erfolgt mittels spezieller Schlagdübel. Einbauten in der Rohdecke müssen beim Bohren der Löcher für die Stützmontage berücksichtigt werden. Montagefugen Die Verbindung der einzelnen Mauertafeln untereinander erfolgt im Bereich der Montagefuge. Nach dem Versetzen der Elemente kann die Fuge folgendermaßen geschlossen werden:

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 307

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Variante 1: Bei geklebten Ziegelfertigteilen wird die verbleibende Fuge mit einem speziellen Montagekleber geschlossen, um diesen Bereich vor Witterungseinflüssen zu schützen. Dazu wird jeweils eine Raupe an der Innen- bzw. Außenseite der Montagefuge aufgetragen. Überstehende, aufgequollene PU-Reste werden nach Aushärtung weggeschnitten. Bei den herkömmlichen Ziegelfertigteilen wird bei der Fugenverfüllung zur Montageaussteifung werkseitig in den Lagerfugen eine Schlaufenbewehrung angeordnet. Diese Schlaufen greifen nach dem Versetzen übereinander. Durch die so gebildeten Bewehrungsringe wird von oben ein Bewehrungsstab geführt. Die Fugenverfüllung mittels Mörtel muss in derselben Mörtelgüte, mit der auch das Wandelement hergestellt wurde, erfolgen. Variante 2: Die Montagefuge wird beidseitig abgeschalt und von oben mit entsprechendem Vergussmörtel vergossen. Variante 3: Die Montagefuge wird beidseitig mit Mörtel hohlraumfrei ausgefugt. Variante 4: Die Montagefuge wird unter Einsatz einer Mörtelpumpe mit entsprechendem Verfüllmörtel hohlraumfrei ausgespritzt. Um das Aufbrennen des Mörtels in der Fuge zu vermeiden, ist unabhängig von der Art der Fugenverfüllung darauf zu achten, einen gleichmäßigen, nicht zu stark saugenden Untergrund zu gewährleisten. Hierzu muss der Fugenbereich vorgenässt werden. Fugen Nun sind im Innenbereich sämtliche Fugen mit kunststoffvergüteter Spachtelmasse und mit eingelegtem Glasfasergewebe deckend zu verspachteln. Dabei ist eine Mindestbreite der Spachtelung von je 10 cm nach links und rechts einzuhalten. Bei Ausführung mit Gipsputzen kann die Stoßfugenbewehrung alternativ mit Putz eingearbeitet werden. Sobald die Standsicherheit der Mauertafeln durch eine seitliche Verbindung (Fugenverschluss) und durch Ringbalken- bzw. Deckenauflage dauerhaft gewährleistet ist, können die Abhebestangen bzw. Transportschlaufen und Montagestützen entfernt werden. Beispiel 7-12: Montage Ziegelfertigteile

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Stürze und Überlagen Beim Einbau von Stürzen und Überlagen sind folgende Bereiche besonders zu beachten: 

Vor dem Einbau sind die Stürze und Überlagen auf Beschädigungen zu prüfen. Stürze und Überlagen, die Beschädigungen durch Transport oder

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Manipulation bzw. andere augenscheinliche Mängel aufweisen, dürfen nicht eingebaut werden. 

Die Stürze sollen beidseitig mindestens 12 cm am Mauerwerk in einem Mörtelbett aufgelegt werden. Speziell bei Flachstürzen, bei denen die Übermauerung eine statischkonstruktive Funktion besitzt, gilt ergänzend: 

Vor dem Herstellen der Übermauerung bzw. der Betonergänzung ist die Oberseite der Flachstürze sorgfältig zu reinigen und vorzunässen.



Bis zum Erreichen einer ausreichenden Festigkeit der Druckzone der Flachstürze müssen Lasten aus Fertigteildecken oder Schalungen von Ortbetondecken gesondert abgefangen werden (Unterstellung je nach Sturztype).



Die Stoßfugen der Übermauerung von Flachstürzen sind zu vermörteln (keine Knirschvermauerung oder Nut- und Federverzahnung).

Abbildung 7-05 enthält Anwendungsmöglichkeiten der Ziegelstürze für die Herstellung von Tür- und Fensterstürzen sowie für die Ausbildung von Rollläden, Falt- und Minirollläden bei Wänden mit Wandstärken von 25 bis 50 cm. Alle Varianten sind sowohl mit Ziegel- als auch mit Betondruckzone möglich. Abbildung 7-05: Typische Einbaudetails Stürze und Überlagen

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 309

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Um eine entsprechende Standsicherheit von schmalen Überlagen (Breite 6,5 cm, Höhe 23,8 cm) bei der Herstellung zu gewährleisten, sind jeweils mindestens zwei Überlagen miteinander zu einem Paket zu verbinden. Der Einbau von einzelnen Überlagen ist aufgrund der Kippgefahr nicht zulässig. Die Auflagertiefe muss auf beiden Seiten gleich groß sein und mindestens 12 cm betragen. Bei geringerer Mauerwerksdruckfestigkeit ist die Auflagertiefe den statischen Erfordernissen entsprechend größer zu wählen. Die Überlagen ab einer Länge von 2,00 m sind an den Trägerenden mit einer Spaltzugbewehrung versehen und dürfen daher nicht geschnitten werden. Bei Planziegel-Mauerwerk sind die Überlager vorzugsweise mittels Kran zu versetzen und die Auflager mit Klebemörtel oder feuchtehärtendem Polyurethankleber zu sichern.

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Anschlüsse

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Die korrekte Ausführung von Anschlüssen (Deckenauflager, Roste, Einbindungen) ist eine wichtige Voraussetzung für die Erfüllung sowohl der statischen wie auch der bauphysikalischen Eigenschaften (Wärmeschutz, Schallschutz, Brandschutz, Luftdichtheit) des Mauerwerks in der thermischen Hülle und auch zwischen bzw. innerhalb von Wohnungen oder Nutzungseinheiten.

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Deckenauflager, Roste Gemäß ÖNORM B 1996-3 [142] sind alle tragenden und aussteifenden Wände derart zu verschließen, dass die aus Lastverteilungen oder Verformungsunterschieden entstehenden horizontalen Zugkräfte in Höhe der Decken aufgenommen werden können (siehe auch 6|5|5|1). Abbildung 7-06: Detailausbildungen Roste an Außenwänden

310 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Bei gemauerten Außenwänden hat die Mindestbreite des Rostes 15 cm zu betragen. Verbleiben zwischen Rost- und Mauerwerk-Außenkante mehr als 12 cm freier Überstand, so sind tragende Roststeine vorzusehen. Bei luftschalltechnischen Anforderungen zwischen zwei übereinander liegenden Räumen ist der Rost möglichst weit zur Mauerwerk-Außenkante zu führen. Bei tragenden und aussteifenden Innenwänden ist der Rost über die gesamte Breite des Bauteils auszuführen. Für den Rost ist mindestens Beton der Festigkeitsklasse C 16/20 mit einer Längsbewehrung aus BSt 550 mit einem Gesamtquerschnitt von mindestens 2 cm2 zu wählen. Beispiel 7-13: Deckenauflager Außenwand

Nach Fertigstellung der letzten Ziegelschar wird die Mauerhöhe kontrolliert und – wenn erforderlich – mit einer dünnen Mörtelausgleichsschicht (nicht höher als 1 cm) zur Herstellung einer genauen Deckenauflage horizontal ausgeglichen. Die Mörtelausgleichsschicht darf nicht mit einem Kellenstrich abgefast sein, sondern muss vollflächig und scharfkantig ausgeführt werden. Massivdecken werden zunehmend auf einer Trennlage (z. B. Mauersperrbahn, Bitumendachbahn beidseitig besandet) gelagert, um Zwängungen aus Schwinden und Kriechen abzubauen und um ein Hineinlaufen des Betons in das Ziegelmauerwerk zu verhindern. Die Ermittlung der Reibungsbeiwerte von diesen speziellen Feuchtesperrschichten bestätigen, dass diese Konstruktion für die Aufnahme von Horizontalkräften (Wind, Erdbeben) als starr angenommen werden darf.

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Deckenanschluss von nichttragenden Wänden Die nichttragenden Innenwände sollten erst nach Fertigstellung des Rohbaus eingebaut werden, da zu diesem Zeitpunkt bereits ein großer Teil der Verformungen der tragenden Konstruktion abgeklungen ist. Trennwände erhalten ihre Standsicherheit erst durch Anschlüsse an die angrenzenden Bauteile. Die Verbindungen müssen den Einfluss, den die Formänderungen angrenzender Bauteile auf die Trennwände haben können, berücksichtigen. Neben einer Begrenzung der Schlankheit zur Verringerung der Formänderungen sind gleitende Anschlüsse zu empfehlen. Werden innere Trennwände nicht bis unter die Decke geführt – z. B. bei durchlaufenden Fensterbändern –, so können sie als ausreichend gehalten angesehen werden, wenn die Wandkronen durch durchlaufende Aussteifungsriegel, z. B. aus Stahlbeton oder Stahlprofilen, stabilisiert sind. Raumhohe Zargen oder Steher gelten bei entsprechender Ausbildung als seitliche Halterung.

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 311

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Abbildung 7-07: Deckenanschlüsse nichttragender Wände – ÖNORM B 3358-2 [159]

starrer Deckenanschluss

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gleitender Deckenanschluss

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Bodenanschluss von nichttragenden Wänden Bei Decken mit schwimmendem Estrich wird die nichttragende Trennwand direkt auf die Rohdecke aufgesetzt. Bei Verbundestrich kann die nichttragende Trennwand auf den Estrich gesetzt werden. Bei Deckenspannweiten über 4 m empfiehlt es sich, am Fußpunkt eine Trennlage vorzusehen, um einen Abriss der unteren Scharen aufgrund von Deckendurchbiegungen zu verhindern. Aus Schallschutzgründen werden häufig leichte Zwischenwände auf eine elastische Zwischenlage (Dämmstreifen) gestellt. Abbildung 7-08: Bodenanschlüsse nichttragender Wände – ÖNORM B 3358-2 [159]

bei schwimmendem Estrich

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bei Verbundestrich

Wandanschluss von nichttragenden Wänden

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Trennwände erhalten ihre Standsicherheit erst durch geeignete Verbindungen mit den angrenzenden Bauteilen. Die Verbindungen müssen den Einfluss berücksichtigen, den die Formänderungen angrenzender Bauteile auf die Trennwände haben können. Starre Anschlüsse werden durch Verzahnung oder durch Ausfüllen mit Mörtel oder durch Stumpfstoßtechnik mit Anker, Dübel oder einbindende Stahleinlagen hergestellt. Sie können für Zwischenwände verwendet werden, bei denen keine oder nur geringe Zwängungskräfte aus den angrenzenden Bauteilen zu erwarten sind. Tabelle 7-20: Baustoffe für elastische Zwischenlagen bei Anschlüssen Material Bitumenfilz Presskork Bitumenkorkfilz Mineralfaserdämmstoff Hartschaum

am Boden Dicke d ≥10 mm ≥300 kg/m3 ≥250 kg/m3 ≥200 kg/m3 ≥65 kg/m3 ≥30 kg/m3

312 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Anschlussbereich an den Seiten Dicke d ≥6 mm ≥300 kg/m3 ≥250 kg/m3 ≥200 kg/m3 ≥40 kg/m3 ≥20 kg/m3

an der Decke Dicke d ≥10 mm ≥300 kg/m3 ≥250 kg/m3 ≥200 kg/m3 ≥40 kg/m3 ≥20 kg/m3

Elastische Anschlüsse werden bei größeren Wandlängen (ab 5 m) ausgeführt. Diese werden durch Anbringen von Randstreifen nach der nachstehenden Baustofftabelle zwischen Wand und angrenzenden Bauteilen hergestellt. Abbildung 7-09: Wandanschlüsse nichttragender Wände – ÖNORM B 3358-2 [159]

durch Nut

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mit Anker

durch Einputzen

mit Verzahnung

gleitend mit Profil

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Einbindung von tragenden Wänden Tragende Innenwände ohne schallschutztechnische Anforderungen (tragende Innenwände innerhalb der Wohnung bzw. Betriebseinheit) können durch Aufmauern im Verband eingebunden werden. Abbildung 7-10: Einbindung von tragenden Wänden durch Verband

1. Schar 2. Schar monolithisches Mauerwerk

1. Schar 2. Schar zusatzgedämmtes Mauerwerk

Schall wird nicht nur über das trennende Bauteil, z. B. die Wohnungstrennwand, sondern auch über die flankierenden Bauteile, wie Außenwand, leichte Trennwände und Decken, weitergeleitet. Diese Weiterleitung wird geringer, wenn an der Stoßstelle zwischen trennendem und flankierendem Bauteil eine sogenannte „Verzweigungsdämpfung“ vorhanden ist. Diese wird aber nur wirksam, wenn die Bauteile biegesteif verbunden sind. Schwere Wohnungstrennwände und Decken sollten möglichst weit in die Außenwand einbinden. Eine außen angeordnete Dämmstoffplatte mindert die Wärmebrücke. Der Dämmstoff muss als Putzträger geeignet sein. Abbildung 7-11: Einbindung von tragenden Wänden mit Schallschutzanforderungen

1. Schar 2. Schar monolithisches Mauerwerk

1. Schar 2. Schar zusatzgedämmtes Mauerwerk

Verarbeitung von Ziegelmauerwerk | 313

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Durch die Stumpfstoßtechnik ist es möglich, zug- und druckfeste Verbindungen der Wandscheiben ohne aufwendige Mauerwerksverzahnung auszuführen. Hierbei werden die Wände ohne Einhaltung der Verbandsregeln gegeneinander gestoßen. Voraussetzung für die Anwendung ist eine rechnerische Ermittlung der erforderlichen Flachstahlanker. Um Verletzungen vorzubeugen, werden die Flachanker bis zum Gegenmauern der Querwände nach oben oder unten abgebogen. Die Vorteile der Stumpfstoßtechnik liegen in:  Unterschiedliche Steinformate können problemlos verbunden werden  In Außenwänden entstehen keine Wärmebrücken durch die unterschiedlichen Wärmedämmwerte von Außen- und Innenziegeln Der Stumpfstoß ist aus statischen und schalltechnischen Gründen satt zu vermörteln (Mindestdicke 1,5 cm). In Ausziehversuchen wurde die Tauglichkeit der Flachstahlanker nachgewiesen. Verwendet wurden 22 mm breite gelochte Flachstahlanker mit einer Dicke von 0,75 mm und einer Länge von 300 mm. Die Bemessung (Anzahl der erforderlichen Flachstahlanker und Lage) erfolgt nach den Herstellerangaben. Meist gibt es dazu Tabellen für die verschiedenen Mörtel. Abbildung 7-12: Einbindung von tragenden Wänden in Stumpfstoßtechnik

1. Schar

2. Schar

Hochlochziegel (HLZ) Plan Der Stumpfstoß ist durch mindestens 2 Stück Flachstahlanker pro Meter Wandhöhe herzustellen. Diese Flachstahlanker sind 30 cm lang und mindestens 23 der Ankerlänge müssen in die Zwischenwand ragen. Bei einem nachträglichen Einbau wird 13 des Flachstahlankers um 90° aufgebogen und an der tragenden Wand mittels Dübel befestigt. Hochlochziegel (HLZ) N+F (Lagerfuge 1,2 cm) Der Stumpfstoß ist durch mindestens 2 Stück Rippentorstahl 8 pro Meter Wandhöhe herzustellen. Diese Anker sind mindestens 33 cm lang und mindestens 23 der Ankerlänge müssen in die Zwischenwand ragen.

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Aussparungen und Schlitze Installationsschlitze, Aussparungen oder Durchbruche dürfen nur in einem solchen Ausmaß und in solcher Form angeordnet sein, dass die Funktionstauglichkeit, die Standsicherheit, die Feuerwiderstandsfähigkeit sowie der Wärme- und Schallschutz der Wand (unabhängig ob tragend oder nichttragend) nicht beeinträchtigt wird. Dies gilt dann als gewährleistet, wenn die Maximalabmessungen nach Kapitel 6|5|6 nicht überschritten sind und für die Anwendung der Bestimmungen bei nichttragenden Wänden die Wanddicke gleich der Regel-Wanddicke im unverputzten Zustand zuzüglich zweimal 1 cm Verputz gesetzt werden darf. In allen anderen Fällen ist ein statischkonstruktiver Nachweis für den verbleibenden Restquerschnitt zu führen.

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Schlitze für Installationsleitungen sind in die gemauerten Wände nur einzufräsen oder einzuschneiden und sind so zu schließen, dass eine ausreichende Überdeckung (mindestens 1 cm) der Einbauteile vorhanden ist. Nur Ergänzungen an den Ecken dürfen gestemmt werden.

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Befestigungstechnik – Dübelsysteme

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Zur sicheren und dauerhaften Lasteintragung in den Untergrund stehen heute nahezu für jede Anwendung geeignete Dübelsysteme zur Verfügung. Sie sind durch ihre unterschiedlichen Wirkungsprinzipien, Werkstoffe und Abmessungen den verschiedensten Anwendungen in Verankerungsgründen angepasst. Ihr richtiger Einsatz auf der Baustelle ist sicherzustellen. Hierfür gibt es eine große Vielfalt von Zulassungen, die Vorschriften für die Anwendung, Bemessung und Montage der Dübel enthalten.

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Kunststoffdübel Die bekanntesten Dübelsysteme für Voll- und Hochlochziegel sind Kunststoffdübel, in die beispielsweise eine Schraube mit entsprechendem Durchmesser eingedreht wird. Diese Dübel werden für alle Arten von Befestigungen mit geringen Lasten verwendet. Von Sockelleisten bis zu leichten Regalen und Küchenschränken kommen diese Dübel zum Einsatz. In Vollmaterial tragen Kunststoffdübel durch Reibung zwischen der Hülse und der Bohrlochwand, da der Kunststoff aufgrund seiner gegenüber Mauersteinen geringeren Festigkeit nicht dazu in der Lage ist, das Material des Verankerungsgrundes zu verdrängen. In Lochsteinen tragen die Dübel ebenfalls vorwiegend über Reibung. Durch die zusätzliche Verzahnung der Hülse hinter den durchbohrten Stegen der Steine wird ein weiterer Beitrag zur Haltekraft geliefert.

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Kunststoff-Rahmendübel

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Kunststoff-Rahmendübel bestehen aus einer Dübelhülse mit Spreizteil und anschließendem Dübelschaft sowie in den meisten Fällen einer speziellen, zum Dübel gehörenden und auf die Dübelhülse abgestimmten Spezialschraube. Der Spreizteil des Kunststoffdübels ist geschlitzt und besitzt Sperrzungen zur Sicherung gegen Mitdrehen bei der Montage und Demontage. Die Dübelhülse wird durch Eindrehen der Spezialschraube oder Einschlagen des Spezialnagels verspreizt. Die Schraube bzw. der Nagel ist bis zum Rand der Dübelhülse einzudrehen bzw. einzuschlagen, sodass die Spitze der Schraube oder des Nagels das Ende der Dübelhülse durchdringt. Dabei prägt sich die Schraube ein Gewinde in den Kunststoff und presst gleichzeitig die Hülse gegen die Bohrlochwand, ohne die Dübelhülse zu beschädigen. Einen weiteren wichtigen Unterschied zu normalen Kunststoffdübeln stellt bei Kunststoff-Rahmendübeln der Schaft dar. Durch diesen Schaft, der mit einem Kragen gegen das Tieferrutschen versehen ist, können diese Dübel nur in Durchsteckmontage montiert werden. Vor allem bei dünnwandigen Hochlochziegeln ist es wichtig, dass der Dübel bei der Montage nicht tiefer gesetzt wird, da sonst die Gefahr besteht, dass im äußeren Steg nicht mehr richtig verankert werden kann und damit die übertragbare Last reduziert wird. Bei zugelassenen Kunststoff-Rahmendübeln dürfen Kunststoffhülse und zugehörige Spezialschraube nur als serienmäßig gelieferte Befestigungseinheit

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eingesetzt werden. Länge, Durchmesser und Gewinde der mitgelieferten Schraube sind zur Erzielung eines optimalen Tragverhaltens auf die Dübelhülse abgestimmt. Zugelassene Kunststoff-Rahmendübel werden vor allem für die Befestigung von Fassaden oder die Abhängung von Deckenbekleidungen in Voll- und Lochziegelmauerwerk eingesetzt. Beispiel 7-14: Kunststoff-Rahmendübel als Schraub- bzw. Nageldübel

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Injektionsdübel Injektionsdübel sind Verankerungen, bei denen Gewindestangen oder Innengewindehülsen mit Injektionsmörtel nachträglich in ein Bohrloch gesetzt werden. Die Mörtelmasse besteht aus zwei Komponenten, wobei die eine Komponente den Härter und die zweite Komponente das Harz beinhaltet. Das Wirkungsprinzip in Vollmaterial beruht hauptsächlich auf einer Verklebung der Ankerstange mit der Bohrlochwand. Dieses Wirkungsprinzip wird als Stoffschluss bezeichnet. Äußere Zuglasten werden über Verbund zwischen der Mörtelmasse und der Ankerstange sowie über Verbund zwischen der Mörtelmasse und der Bohrlochwandung in das als Verankerungsgrund dienende Bauteil eingetragen. Bei Hochlochziegeln werden Siebhülsen aus Metall oder Kunststoff verwendet, die verhindern, dass die Mörtelmasse unkontrolliert in die Steinkammern gelangt. Diese Siebhülsen müssen vollständig mit Mörtel verfüllt werden. Durch das Einbringen der Gewindestange wird der in die Siebhülse eingepresste Injektionsmörtel durch die Maschen der Siebhülse in die Kammern des Steines gedrückt und erzeugt einen Formschluss mit den Stegen. Deshalb tragen Injektionsdübel in Mauerwerk ihre Lasten überwiegend durch Formschluss und nur im Bereich der Steinstege durch Stoffschluss in den Verankerungsgrund ein. Auf eine gründliche Reinigung des Bohrloches ist besonders bei Vollziegeln zu achten. Eine unzureichende Bohrlochreinigung kann hier zu starken Lastabminderungen führen. Injektionssysteme sind in Voll- und Hochziegelmauerwerk die einzigen Dübelsysteme für beispielsweise die Montage von Markisen, Balkongeländern und Vordächern. Beispiel 7-15: Injektionsdübel

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7|4

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Verarbeitung Putzsysteme Putzsysteme und Wärmedämmverbundsysteme bestehen in der Regel aus einem mehrschichtigen Aufbau, der mit dem Putzgrund oder einem Putzträger in Verbindung steht (siehe Band 13: Fassaden [24]). Je nach Bauteilfunktion und Bauteillage ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an den Putz: - Ebenflächigkeit - gleichmäßiges Aussehen - gute Haftung auf dem Putzgrund - geringe Wasseraufnahme - rasche Wasserabgabe - Frostbeständigkeit - ausreichende Festigkeit - geringe Rissanfälligkeit Hinsichtlich der Verarbeitung der einzelnen Putz- und Wärmedämmverbundsysteme existieren zahlreiche Regelwerke und Normbestimmungen, sodass im Folgenden hauptsächlich auf den richtig ausgeführten Putzgrund und dessen Überprüfungsmöglichkeiten eingegangen wird. Tabelle 7-21: Normen und Regelwerke für die Putzverarbeitung ÖNORM ÖNORM ÖNORM ÖNORM

B B B B

2206 2207 2210 3344

Mauer- und Versetzarbeiten – Werkvertragsnorm Fliesen-, Platten- und Mosaiklegearbeiten – Werkvertragsnorm Putzarbeiten – Werkvertragsnorm Baustellengemischte Mauer- und Putzmörtel Sanierputzsysteme für feuchtes und salzbelastetes Mauerwerk – Anforderungen, Prüfverfahren, ÖNORM B 3345 Hinweise für die Verarbeitung Putzmörtel – Regeln für die Verwendung und Verarbeitung – Nationale Ergänzungen zu den ÖNORM B 3346 ÖNORMEN EN 13914-1 und -2 ÖNORM B 3347 Textilglasgitter für Putzarmierung ÖNORM B 3645 Drahtziegelgewebe; Güteanforderungen und Prüfbestimmungen ÖNORM B 3692 Planung und Ausführung von Bauwerksabdichtungen Einbau von Fenstern und Türen in Wände – Planung und Ausführung des Bau- und des ÖNORM B 5320 Fenster/Türanschlusses ÖNORM EN 998-1 Festlegungen für Mörtel im Mauerwerksbau – Teil 1: Putzmörtel ÖNORM EN 13914-1 Planung, Zubereitung und Ausführung von Innen- und Außenputzen – Teil 1: Außenputz Planung, Zubereitung und Ausführung von Innen- und Außenputzen – Teil 2: Planung und ÖNORM EN 13914-2 wesentliche Grundsätze für Innenputz ÖNORM DIN 18202 Toleranzen im Hochbau – Bauwerke VAR VI Verarbeitungsrichtlinien für Werkputzmörtel VAR VI – ÖAP MB Temperaturen Merkblatt Verputzen bei hohen und niedrigen Temperaturen – ÖAP RL Fugen 2012 Richtlinie für Putzanschlüsse, Putzabschlüsse, Fugenprofile – ÖAP RL SO Verarbeitungsrichtlinien Sockel – ÖAP

2015 06 15 [146] 2015 01 05 [147] 2013 02 15 [148] 2012 10 15 [152] 2009 06 01 [153] 2013 04 15 [154] 2004 09 01 [155] 1981 11 01 [161] 2014 11 15 [162] 2015 03 15 [169] 2012 11 01 [189] 2013 10 01 [236] 2013 10 01 [237] 2013 10 01 [181] 2012 11 [122] 2013 12 [120] 2012 11 [121] 2014 04 [123]

Anwendungshinweise für Putze sind allgemein gültig, gelten für durchschnittliche Verhältnisse und beruhen auf langjährigen praktischen Erfahrungen sowie auf Ergebnissen aus Laborversuchen mit Versuchswänden. Besondere klimatische oder bauwerksmäßige Verhältnisse, auch sehr kurze Bauzeiten, sowie außergewöhnliche Planungs- und Gestaltungsbedingungen verlangen spezielle Maßnahmen beim Putzaufbau oder auch bei der Putzverarbeitung.

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Mauerwerk als Putzgrund Ziegelmauerwerk ist ein hervorragender Putzgrund, es müssen jedoch Grundsätze und Regeln befolgt werden, um eine schadensfreie Putzoberfläche zu erhalten. Als Wunschvorstellung für dauerhaften Putz ist ein stabiler Putzgrund mit entsprechenden Eigenschaften erforderlich.

Verarbeitung Putzsysteme | 317

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Putzuntergründe, die keine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen, dürfen keinesfalls ohne entsprechende Vorbehandlung verputzt werden. Bei der Aufbringung von Putzmörtel entstehen in der Regel während des Abbindens wie auch bei Bewitterung Schwind- und Quellspannungen sowie hygrothermische Bewegungen, die zu einem Ablösen und Absturz des Putzes führen können. Der Putzgrund muss - trocken - ebenflächig - tragfähig und fest - ausreichend formstabil - nicht wasserabweisend, gleichmäßig saugend, homogen - rau, staubfrei, frei von Verunreinigungen - frei von schädlichen Ausblühungen (Bartbildung) - frostfrei und über +5 °C temperiert sein. Rissbildungen des Untergrundes sind für die Vorbereitung von Verputzarbeiten besonders zu beachten. Da Risse die Eigenschaften haben, sich bei thermischen Änderungen zu verändern, können die Putzlagen zusätzlich belastet werden und ebenfalls zu Rissen neigen. Die Verwendung von Putzträgern (Rippenstreckmetall, Drahtziegel-Gewebe, Textilglasgitterarmierungen oder Ähnliches) kann erforderlich sein. Statische Risse müssen nicht nur mittels Putzträger, sondern in der Regel durch ein Auskeilen und Verfestigen des Mauerwerkes instandgesetzt werden. Tabelle 7-22: Anwendungshinweise für Putzmörtel auf Ziegelmauerwerk INNENPUTZ als Einlagenputz Gipsputz (Glättputz) Gips-Kalk-Putz (Glättputz, Reibputz) Kalk-Gips-Putz (Reibputz, Glättputz) Gips-Leicht-Putz (Glättputz) Gips-Wärmedämmputz (Glättputz, Reibputz) Kalk-Putz (Reibputz) INNENPUTZ als Mehrlagenputz UNTERPUTZ Kalk-Zement-Putz1)2) (abgezogen, geschnitten, zugestoßen) Kalk-Zement-Leichtgrundputz (abgezogen, zugestoßen) Kalk-Zement-Wärmedämmputz Perlite (abgezogen, geschnitten) Kalk-Zement-Wärmedämmputz EPS (abgezogen, geschnitten)

Vorbehandlung nicht erforderlich Vorbehandlung nicht erforderlich Vorbehandlung nicht erforderlich Vorbehandlung nicht erforderlich Vorbehandlung nicht erforderlich Vorbehandlung nicht erforderlich OBERPUTZ Gips- und gipshaltige Feinputze Kalk-Zement-Putz Kalk-Zement-Edelputz Kalkputz Silikatputz3) Kunstharzputz4) 3)

Siliconharzputz

Vorbehandlung nicht erforderlich Vorbehandlung nicht erforderlich Zement-Vorspritzer (Standzeit: mind. 3 Tage) Zement-Vorspritzer (Standzeit: mind. 3 Tage)

AUSSENPUTZ UNTERPUTZ OBERPUTZ Kalk-Zement-Leichtgrundputz Kalk-Zement-Putz Vorbehandlung nicht erforderlich (abgezogen, zugestoßen) Kalk-Zement-Putz Kalk-Zement-Edelputz Zement-Vorspritzer (Standzeit: mind. 3 Tage) (abgezogen, geschnitten, zugestoßen) Silikatputz3) Kalk-Zement-Wärmedämmputz Kunstharzputz Zement-Vorspritzer (Standzeit: mind. 3 Tage) Perlite (abgezogen, geschnitten) Silikonharzputz3) Kalk-Zement-Wärmedämmputz EPS Zement-Vorspritzer (Standzeit: mind. 3 Tage) (abgezogen, geschnitten) 1) Kann bei sehr guten Verhältnissen, z. B. bei schwach und gleichmäßig saugendem Putzgrund, bei wenig schwankender Putzdicke und gleichmäßigen, vollen Mauerwerksfugen auch als Einlagenputz ausgeführt werden. 2) Bei stark saugenden Putzgründen (>40 g/dm2, siehe Herstellerempfehlung) ist ein Saugausgleich (Vorspritzer, Aufbrennsperre) erforderlich. Eventuell vornässen. 3) Oberputze als Silikat- oder Silikonharzputz erfordern auf Wärmedämmputzen und auf groben Kalk-Zement-Putzen eine Zwischenschicht und immer eine Grundierung. 4) Oberputze als Kunstharzputz erfordern auf groben Kalk-Zement-Putzen eine Zwischenschicht und immer eine Grundierung. Auf KalkZement-Wärmedämmputzen werden sie nicht empfohlen.

318 | Ausführung, Verarbeitung, Details

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Die Saugfähigkeit des Untergrundes entscheidet ebenfalls über das Abbindeverhalten und in weiterer Folge über die Haftfestigkeit des Putzes am Untergrund. Schlecht saugende oder zu stark saugende Untergründe müssen mit Egalisierungsschichten wie beispielsweise Aufbrennsperren oder Vorspritzer behandelt werden. Letztlich ist auch die Feuchtigkeit des Untergrundes bzw. auch der Salzgehalt entscheidend. Bei feuchtem Mauerwerk bzw. Mauerwerk welches im Zuge von Trockenlegungsmaßnahmen verputzt werden soll, dürfen nur Spezialputze, sogenannte Sanierputze, verwendet werden.

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Untergrundprüfung Die Untergrundprüfung ist ein wesentlicher Schritt für einen qualitativ hochwertigen und dauerhaften Innen- und Außenputz. Die ÖNORM B 2210 [148] regelt hinsichtlich der Untergrundprüfung, die Bestandteil der Putzleistung ist, Umfang und Methodik. Ebenso sind die vertraglich üblicherweise vorzusehenden Untergrundvorbereitungsarbeiten geregelt. Diese sind je nach Putzart, Ausführungstechnik und Untergrund unterschiedlich. 

Grundsätzlich muss der Auftragnehmer (AN) von Putzarbeiten annehmen können, dass die zu putzenden Flächen nach den anerkannten Regeln der Technik hergestellt wurden.



Der Putzgrund (Untergrund) hat maßgeblichen Einfluss auf die Auswahl des Putzmaterials und auf die Art der Verarbeitung (Vorbehandlung des Putzgrundes, Putzdicke etc.). Vor Beginn der Putzarbeiten ist der Putzgrund vom Auftragnehmer auf seine diesbezügliche Eignung zu prüfen. Die Prüfung erfolgt nach Augenschein, Wisch-, Kratz- (Ritz-) und Benetzungsprobe (ÖNORM B 3346 [154]).



Die unbedingte Forderung nach ebenflächigem Putzgrund besteht, weil z. B. vorspringende Ziegel, Steine, Platten zu einer unregelmäßigen Schwächung der Putzdicke führen und an derartigen Stellen erhöhte Rissgefahr besteht. Gleiches gilt für nicht volle bzw. verfüllte Fugen. An derartigen Stellen hängt die Putzlage wie eine Brücke über der offenen Fuge. Schon bei geringsten thermischen Veränderungen (Bewegungen, Spannungen) im Putzgrund kann es zu Rissen kommen.



Der Putzgrund muss ebenflächig, tragfähig und fest, ausreichend formstabil, nicht wasserabweisend, gleichmäßig saugend, homogen, rau, trocken, staubfrei, frei von Verunreinigungen, frei von schädlichen Ausblühungen, frostfrei bzw. über +5 Grad temperiert sein.



Vor- und/oder rückspringende Ziegel müssen innerhalb des zulässigen Stichmaßes für die Ebenflächigkeit liegen und dürfen keine zu stark differierenden Putzdicken verursachen.



Der Auftragnehmer hat dem Auftraggeber allfällige Bedenken hinsichtlich der Eignung des Putzgrundes für die Ausführung der Putzarbeiten mit dem Hinweis auf die zu erwartenden Mängel und evtl. Lösungsvorschläge schriftlich bekanntzugeben. Fotos dokumentieren nicht nur die Beschaffenheit eines Putzgrundes (z. B. Mischmauerwerk an der Fassade), sondern können im Zuge der Warn- und Hinweispflicht Dokumente, im Schadensfalle aber auch wichtige Beweismittel darstellen!

Verarbeitung Putzsysteme | 319

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Tabelle 7-23: Prüfliste für Untergrundprüfung auf der Baustelle – ÖNORM B 3346 [154] Beschaffenheit

Feuchtigkeit Anhaftende Fremdmaterialien, Staub, Schmutz Lockere und mürbe Teile am Putzgrund Reste von Schalungstrennmittel

Saugverhalten

Betonhaut und Sinterschichten

Ausblühungen

Prüfmethode Augenschein Wischprobe

Befund Maßnahme Dunkle Farbe Nässe Warten, bis Putzgrund ausreichend trocken ist1) langsame oder keine Benetzungsprobe Wasseraufnahme Augenschein Farbunterschied, Erhebungen Reinigen mit Traufel, Bürste, Besen bzw. mit Wasser und trocknen lassen Wischprobe Abstauben Ritzprobe Abplatzen Wischprobe Absanden, Abmehlen Benetzungsprobe Wasser perlt ab

vollständige Entfernung mit Traufel, Stahlbürste oder Stahlbesen

Reinigen mit Bürste und Wasser unter Zusatz von entsprechenden Netzmitteln. Abspülen mit reinem Wasser, trocknen lassen; fluoreszierendes Aufleuchten Sandstrahlen Augenschein glänzende Oberfläche Bei gipshaltigen Putzen: Aufbringen einer Haftbrücke2) Wischprobe glatte Oberfläche kein Farbumschlag von hell Bei Kalk-Zement-Putzen: auf dunkel, anhaftende Aufbringen eines Haftvermittlers2) Benetzungsprobe Wassertropfen sehr rascher Farbumschlag Vorspritzer, Grundierung zum Saugausgleich von hell auf dunkel Ritzprobe Abplatzen, Abblättern Bürsten mit Stahlbürste; geringes Saugverhalten, in Aufrauen mit Stahlbesen; der Ritzung jedoch Sandstrahlen; Benetzungsprobe Dunkelfärbung (starkes Schleifen Saugverhalten) Trocken abbürsten. Erforderlichenfalls Aufbringen einer Haftbrücke Augenschein Salzablagerungen bzw. eines Haftvermittlers UV-Licht

Temperatur von RaumMessung