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MWK2011_Brameshuber.ppt1
EntwicklungsfEntwicklungsfäähigkeit higkeit von Mauerwerk von Mauerwerk
aus baustofflicher Sichtaus baustofflicher Sicht
Deutscher Mauerwerkskongress, Aachen, 22.09.2011
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Brameshuber
Institut für Bauforschung der RWTH Aachen University (ibac)
MWK2011_Brameshuber.ppt2
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt3
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt4
Historisches – Naturstein
3000 v. Chr. Kalksteinmauer der Grabkammer von Sakkara
2600 v. Chr. Ägyptische Pyramiden von GizehKalkstein und Tuffspäter Sandstein, Granite und Diotite
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MWK2011_Brameshuber.ppt5
Historisches – Naturstein
2500 v. Chr. Megalithbauten von Stonehenge
2500 v. Chr. Palast von Knossos auf KretaKalkstein und Alabaster
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MWK2011_Brameshuber.ppt6
Historisches – Ziegel
ca. 13.000 v. Chr. Funde von ungebrannten Lehmziegeln in Ägypten4000 v. Chr. erstmals gebrannte Ziegel in Mesopotamien3000 v. Chr. erste gefärbte Ziegel
2000 bis 1780 v.Chr. Urbau des Turms von Babylon
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MWK2011_Brameshuber.ppt7
Historisches – Ziegel
Große Chinesische Mauerab ca. 450 v. Chr. erste Grenzbefestigungen
ab 1500 n. Chr. heutiger Zustand
1858 Patent für den Ringofen1873 Bau des ersten Tunnelofens
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MWK2011_Brameshuber.ppt8
Historisches – Bindemittel
2000 v. Chr. Verwendung von Kalkals Bindemittel in Troja
1000 v. Chr. Kalk als Mörtelbildnerbeim Bau der Zisternenvon Jerusalem
300 v. Chr. Entwicklung des „Emplecton“ der GriechenWeiterentwicklung der Römer zum „Opus Caemetitium“
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MWK2011_Brameshuber.ppt9
Historisches – Bindemittel
1894 Beginn der industriellen Herstellung von Kalksandsteinen
1924 erste Herstellung moderner Porenbetonsteine in Schweden
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P
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V K
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MWK2011_Brameshuber.ppt10
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt11
Verschärfung der Anforderungen – Wärmeschutz
1. WSVO 1977 2. WSVO 1982 3. WSVO 1995
1. EnEV 2002 2. EnEV 2007 3. EnEV 2009 4. EnEV 2012
MWK2011_Brameshuber.ppt12
Primärenergie-Kennwerte
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MWK2011_Brameshuber.ppt13
Verschärfung der Anforderungen – Wärmeschutz
1977 Anforderungen an den Wärmedurchgangskoeffizientender wärmeübertragenden Umfassungsfläche
1995 erstmal Bilanzierung der Wärmegewinne und -verluste2007 Einführung des Energieausweises
Quelle: klemm-bau.de
Quelle: energieundbau.de
MWK2011_Brameshuber.ppt14
Verschärfung der Anforderungen – Schallschutz
DIN 4109: Anforderungen gegen Luft- und Trittschallübertragung• zwischen fremden Wohn- und Arbeitsräumen• gegen Außenlärm und gegen Geräusche haustechnischer Anlagen
Quelle: ZIEGEL
Quelle: UNIKA KS
Schallübertragungswege zwischen 2 Räumen
MWK2011_Brameshuber.ppt15
Verschärfung der Anforderungen – Weitere Einflüsse
Statik (Wind- und Erdbebenlasten)
Brandschutz
Feuchteschutz
Wirtschaftliche Aspekte
Ökologie und Nachhaltigkeit
Weitere Einflüsse:
MWK2011_Brameshuber.ppt16
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt17
Mauersteine – Rohdichte und Festigkeitsklassen
Kalksandsteine
Porenbetonsteine
Leichtbeton- undBetonsteine
Festigkeitsklassen (N/mm²)28
24
20
16
12
10
8
6
4
2
0
Mauerziegel
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0Rohdichte (kg/dm³)
MWK2011_Brameshuber.ppt18
Mauersteine – Entwicklung zum WärmedämmziegelQ
uelle
: Mau
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erk
Erfüllen der U-Wert-Anforderungen mit einschaliger Wandkonstruktion
MWK2011_Brameshuber.ppt19
Mauersteine – Entwicklung bei Leichtbeton (Beispiel)
Quelle: Bisotherm®
* nur VBL
MWK2011_Brameshuber.ppt20
Wärmedämmaspekte – Ziegel Q
uelle
: Por
oton
Einsatz für einschaligeWandsysteme
hoher Wärmeschutzλ ≥ 0,07 W/mK
guter Schallschutz
Hochlochziegel mit integrierter Perlit Füllung aus 100% Vulkangestein
MWK2011_Brameshuber.ppt21
Wärmedämmaspekte – Ziegel
Hochlochziegel mit integrierter Mineralgranulat-Füllung
Mineralgranulat:Basalt + Wasser + Feuer
hoher Wärmeschutzλ = 0,08 W/mK
guter Schallschutz
guter Brandschutz
Que
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NIP
OR
CO
RIS
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MWK2011_Brameshuber.ppt22
Wärmedämmaspekte – Ziegel
Hochlochziegel mit integrierter Mineralwolle-Füllung
Que
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einz
iege
lhau
s®
hoher Wärmeschutz λ ≥ 0,07 W/mK
feuchtigkeitsunempfindlich dank hydrophober Füllung
optimale Tragfähigkeit durch massive Ziegelstege
MWK2011_Brameshuber.ppt23
Wärmedämmaspekte – Leichtbeton
Leichtbetonstein als Vollblockstein
hoher Wärmeschutzλ = 0,10 W/mK
durchlaufendeInnenstege inWandlängsrichtung,damitkein Nachweis derLängsdruckfestigkeitin Erdbebenzonennotwendig
Que
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isot
herm
®
MWK2011_Brameshuber.ppt24
Wärmedämmaspekte – LeichtbetonQ
uelle
: Bis
othe
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Leichtbetonsteinmit integrierter organischer oder mineralischer Wärmedämmung
hervorragenderWärmeschutz mitλ = 0,065 W/mK
MWK2011_Brameshuber.ppt25
Wärmedämmaspekte – Leichtbeton
BISOGREEN® Mauerstein
Que
lle: B
isot
herm
®
nur natürliche Zutaten:Naturbims, Kalk undLuft
hoher Wärmeschutzmit λ = 0,09 W/mK
MWK2011_Brameshuber.ppt26
Wärmedämmaspekte – Steingeometrie
JASTOPLAN Z-Stein
Que
lle: J
asto
®
spezielle Steingeometrie zur Vermeidung von Wärmebrücken
lässt sich in ¼-Stein, ½-Stein oder ¾-Stein ohne Verschnittfür jede Situation sägen
MWK2011_Brameshuber.ppt27
Wärmedämmaspekte – Ergänzungsbauteile
Ziegelrollladenkasten und Ziegelsturz
Que
lle: W
iene
rber
ger
Ergänzungselemente zur Vermeidung klassischer Wärmebrücken
MWK2011_Brameshuber.ppt28
Wärmedämmaspekte – Mehrschichtsteine (Pb)
Porenbetonstein mit integrierter Kerndämmplatte
Porenbeton λ = 0,10 W/mK, Dämmung λ = 0,022 W/mKtragendes Hintermauerwerkintegrierte Kerndämmung aus Phenolharz-Hartschaumsparsame Außenschale
Que
lle: H
+H
MWK2011_Brameshuber.ppt29
Wärmedämmaspekte – Mehrschichtsteine (Lb)
Leichtbetonstein mit integrierter Wärmedämmung
Que
lle: L
iapo
r®
rein mineralischerStein aus Blähton
Wärmedämmkern
bester Schallschutz
höchste Feuer-widerstandsklasse
MWK2011_Brameshuber.ppt30
Wärmedämmaspekte – Mehrschichtsteine (Pb/KS)
Twinstone®
tragenderTeil:
Kalksandstein
dämmenderTeil:
Porenbeton
ausgezeichneteTragfähigkeitmit sehr guterWärmedämmungkombiniert
exzellenter Schall-schutz und max.Brandschutz
homogenerPutzgrundinnen und außen
Que
lle: G
reis
el
λ = 0,07 W/mK
MWK2011_Brameshuber.ppt31
Wärmedämmaspekte – Latentwärmespeicher
Funktionsweise von Micronal® PCM
spezielleWachsmischungalsLatentwärme-speichermaterial
absorbiert WärmedurchPhasenwechselfest – flüssig
Que
lle: B
AS
F
MWK2011_Brameshuber.ppt32
Wärmedämmaspekte – Latentwärmespeicher
Anwendungsbeispiele von Micronal® PCM
Gips-Maschinenputz Porenbetonstein
maxit clima® von maxit Deutschland GmbH CelBloc Plus® von H+H Deutschland GmbH
MWK2011_Brameshuber.ppt33
Schallschutzaspekte – Schallschluckwand
Schall absorbierendeWand aus KS-Schall-schlucksteinenmit werkseitig durch-stoßener Lochung
Verwendet inTurnhallen, Kirchen,Versammlungsräumenund bei frei stehendenSchallschutzwänden
Quelle: BV KS
MWK2011_Brameshuber.ppt34
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt35
Wirtschaftliche Aspekte – Großelemente
Verwendung von Großelementen bei allen Steinsorten
Que
lle: B
V P
P
hohe Wirtschaftlichkeit0,3 bis 0,4 h/m²
große Maßgenauigkeit
Que
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Que
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iene
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ger
MWK2011_Brameshuber.ppt36
Wirtschaftliche Aspekte – Großelemente
Quelle: BV PP
Entwicklung von Versetzhilfenermöglicht den Einsatz von Großelementen
MWK2011_Brameshuber.ppt37
Wirtschaftliche Aspekte – Mauertafeln
Mauertafeln als Wandelemente
Que
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Que
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Mauertafeln können in allen Bereichen des Wohnungs-, Gewerbe-und Industriebaus verwendet werden
MWK2011_Brameshuber.ppt38
Wirtschaftliche Aspekte – Mauertafeln
Mauertafeln als Deckenelemente
Que
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einz
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Quelle: Wienerberger
keine Schalungkeine Zwischen-unterstützung
MWK2011_Brameshuber.ppt39
Wirtschaftliche Aspekte – TrockenmauerwerkQ
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links
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rock
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große Wirtschaftlichkeit
geringere Arbeitszeit
Ausführung auch bei Frost möglich
MWK2011_Brameshuber.ppt40
Wirtschaftliche Aspekte – Installationskanäle
Rasterelemente mit durchgängigerLochung
vertikale, in der Wand integrierteInstallationskanäle
Staubbelastung sinkt
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MWK2011_Brameshuber.ppt41
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt42
Ökologische Aspekte – Go Green
Quelle: kbakergraphicdesigns.com
"The good building is not one that hurts the landscape, but one which makes the landscape more beautiful than it was before the building was built."
– Frank Lloyd Wright
Eat Green
Think Green
Build Green
Act Green
MWK2011_Brameshuber.ppt43
Ökologische Aspekte – Holzspansteine
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pans
tein
e.co
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Schalungsziegel mit integrierter Wärmedämmung
zertifiziert als biologisches BaumaterialSchalungsziegel aus Holzspänen und Zement, verfüllt mit Beton
MWK2011_Brameshuber.ppt44
Ökologische Aspekte – Lehmsteine
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ungebrannter Ziegelnur Ton als BindemittelLehm reguliert Luftfeuchtigkeit,spart Energie, verringertUmweltverschmutzung und istwieder verwendbar
MWK2011_Brameshuber.ppt45
Ökologische Aspekte – Meier Öko-Kalkstein®
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über 90 % Calcium- und Magnesiumcarbonathervorragende bauphysikalische Eigenschaftenoffenporig und diffusionsoffen
Quelle: Mauerwerk
MWK2011_Brameshuber.ppt46
Ökologische Aspekte – „Strohballenhaus“ eiwa Lehmbau
Bauzeit: 4 Monate
U-Wert: 0,10 – 0,14 W/(m² K)
Feuerwiderstandsklasse:F 90
MWK2011_Brameshuber.ppt47
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt48
Dünnbettmörtel – Verarbeitung
Verarbeitung mit dem Mörtelschlitten als Deckelmörtel
Que
lle: u
nipo
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optimiert Schallschutz, Winddichtheit und Wärmedämmunggleichmäßiger Auftrag ohne Mörtelverlust
MWK2011_Brameshuber.ppt49
Dünnbettmörtel – Verarbeitung
Alternativen zum Mörtelschlitten
Que
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o.at
Verwendung steinspezifischerHaltewerkzeuge zum Tauchenoder MörtelrolleLochstruktur bleibt erhalten
Que
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MWK2011_Brameshuber.ppt50
Vom Mörtel zum Kleber
Quelle: Wienerberger
Arbeitszeitersparnis bis 50%Einsetzbar bis -5°C
Quelle: Ytong
MWK2011_Brameshuber.ppt51
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt52
Moderner Putz – Fassadenputz
Quelle: huettl-maler.de
Quelle: quick-mix
Problem: Kalkausblühungenoder Algen- und SchimmelbefallLösung: Feuchtigkeitsregulierungdurch teilhydrophoben Putz
MWK2011_Brameshuber.ppt53
Moderner Putz – Kalkputz
Quelle: haganatur.de
Quelle: baulinks.de
Innenputz als Feuchteregulator
mineralisch und biologisch
beugt Schimmel vor
vielfältige GestaltungsmöglichkeitenQuelle: IWM
MWK2011_Brameshuber.ppt54
Gliederung
Geschichtlicher Hintergrund
Mauersteine – Ökologische Aspekte
Wärmedämmsysteme
Moderner Putz – Beispiele
Verschärfung der Anforderungen an Mauerwerk
Mauersteine – Wärmedämmaspekte
Mauersteine – Wirtschaftliche Aspekte
Moderner Mörtel – Beispiele
MWK2011_Brameshuber.ppt55
Wärmedämm-Verbundsystem
Quelle: Fachverband WDVS
Dämmsystem seit über 50 Jahren für Außenwände
Que
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MWK2011_Brameshuber.ppt56
Neuentwicklung – Wärmedämmstoffe
Vakuum-Isolationspaneel
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Bay
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Hochleistungsdämmstoff λ = 0,02 W/mK8-mal dünner als herkömmliche Dämmstoffe
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MWK2011_Brameshuber.ppt57
Neuentwicklung – Wärmedämmstoffe
Aerogel-Dämmstoffe
Que
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OC
KW
OO
L®
Que
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r-Süd
dünne Dämmplatten oder Isolationsmatten mit λ = 0,019 W/mKKombination aus Aerogel und Mineralwolle oder Fasern
MWK2011_Brameshuber.ppt58
Neuentwicklung – Wärmedämmfassade
POROTON®-WDF
Quelle: Schlagmann POROTON®
Perlitfüllung
massiv, sehr guteWärmedämmung undhoher Brandschutz
sehr wirtschaftlich
MWK2011_Brameshuber.ppt59
Neuentwicklung – Wärmedämmfassade
Que
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OR
OTO
N®
Als Außendämmung Als Innendämmung
MWK2011_Brameshuber.ppt60
Neuentwicklung –Entsalzungsdämmplatte
Sanierdämmplatte auf Basis von Porenbeton
Aufnahme der gelösten Salze über das WasserVerdunstung des Wassers an der PlattenoberflächeAblagerung der Salze in den reichlich vorhandenen Poren undPorengängen der Sanierdämmplatte
Quelle: Ytong Multipor
MWK2011_Brameshuber.ppt62
Festlegungen in der europäischen Prüfnorm DIN EN 772-1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0Schlankheit λ
Formfaktoren δEN
min (l,b)[mm]
Symbol
50100150200250
MWK2011_Brameshuber.ppt63
Vergleich mit eigenen Untersuchungen (Porenbeton)
0,00
0,80
0,90
1,00
1,10
1,20
1,30
1,40
1,50
~~
0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
δEN / fV
100 - 149,9150 - 199,9200 - 249,9
> 250
Steinbreitein mm
Versucheeigene andere
Schlankheit λ
MWK2011_Brameshuber.ppt64
Formfaktoren
Zusätzliche ergänzende Untersuchungenunter Berücksichtigung der Einflüsse (1) bis (4)
Europäische Formfaktoren nicht nachvollziehbar
(1) Einfluss der Prüfkörpergröße
(2) Einfluss der Schlankheit
(3) Einfluss des Feuchtegehalts
(4) Einfluss der Festigkeit
MWK2011_Brameshuber.ppt67
Einfluss Feuchtegehalt / Festigkeit
Einfluss des Feuchtegehalts
– Ausgleichsfeuchte, 6 M.-%, wassergesättigter Zustand
Einfluss der Festigkeit
– Porenbeton: SFK 2 und 6
– Kalksandstein: SFK 20
MWK2011_Brameshuber.ppt68
Übersicht Porenbeton Festigkeitsklasse 2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5βPR in N/mm² h/d = 0,7 (6 M.-%)
h/d = 1,0 (6 M.-%)h/d = 2,0 (6 M.-%)h/d = 3,0 (6 M.-%)h/d = 1,0 (2 M.-%)h/d = 1,0 (wassersatt)
Kantenlänge 40 mm
Schlankheit Größe Feuchte Schlankheit Größe Feuchte Schlankheit Größe Feuchte
Kantenlänge 100 mm Kantenlänge 200 mm
MWK2011_Brameshuber.ppt69
Übersicht Porenbeton Festigkeitsklasse 6
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0h/d = 0,7 (6 M.-%)h/d = 1,0 (6 M.-%)h/d = 2,0 (6 M.-%)h/d = 3,0 (6 M.-%)h/d = 1,0 (2 M.-%)h/d = 1,0 (wassersatt)
Kantenlänge 40 mm
Schlankheit Größe Feuchte Schlankheit Größe Feuchte Schlankheit Größe Feuchte
Kantenlänge 100 mm Kantenlänge 200 mm
βPR in N/mm²
MWK2011_Brameshuber.ppt70
Übersicht Kalksandstein Festigkeitsklasse 20
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0βPR in N/mm² h/d = 0,7 (6 M.-%)
h/d = 1,0 (6 M.-%)h/d = 2,0 (6 M.-%)h/d = 3,0 (6 M.-%)h/d = 1,0 (2 M.-%)h/d = 1,0 (wassersatt)
Kantenlänge 40 mm
Schlankheit Größe Feuchte Schlankheit Größe Feuchte Schlankheit Größe Feuchte
Kantenlänge 100 mm Kantenlänge 200 mm
MWK2011_Brameshuber.ppt74
Zugversuche an Dünnlagenputzen auf KS-Putzgrund
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0 20 40 60 80 100 120
MW Messtellen 1/2 PK1MW Messtellen 1/2 PK2MW Messtellen 1/2 PK3MW Messtellen 1/2 PK 4
σZ in N/mm²
"schnelle" Stoßfugenöffnung(kraftgeregelt: σmax / 5 min.)
"langsame" Stoßfugenöffnung(weggeregelt: 100 μm / 24h) sichtbarer Riss
an Oberfläche
Δl in μm
MWK2011_Brameshuber.ppt76
Schubfestigkeit von Mauerwerk – Numerische Simulation
FE-Modell 1 FE-Modell 2
F
F
F
F
F
F
MWK2011_Brameshuber.ppt77
Schubfestigkeit von Mauerwerk – Numerische Simulation
FE-M
odel
l FE2
FE-M
odel
l FE1
Hauptzugspannungen Verformungsfigur Rissbild
MWK2011_Brameshuber.ppt78
Vergleich Versuch / Simulation (Modelle FE1 / FE2)
Lochstein
Vollstein
1
2
3
4
5
6
7
8
Mauer-steine
Mörtel
NM IIa
DM
DM
Stoß-fuge
vm
uv
vm
uv
ü
0,5 . l
0,2 . l
0,5 . l
0,2 . l
0,5 . l
σV[N/mm²]
0
-1,1
0
0,12
0,14
0,09
0,23
0,11
0,05
0,06
0,05
0,10
0,11
0,10
0,16
0,10
0,05
0,04
0,08
0,60
0,17
0,14
0,81
0,12
0,04
0,04
0,11
obs. FE1 FE2
max τ[N/mm²]
PK
Recommended