Einfluß der Steinbreite auf die Tragfähigkeit des einschaligen Mauerwerkes (D776)
Allgemeine Angaben
- Diplomarbeit Nr. 776
- Bearbeiter: Andreas Boye
- Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach
- Betreuer: Dr.-Ing. H. Wiese , Lehrstuhl für Massivbau, Dr.-Ing. A. Sabha, Professur für Tragwerksplanung (Fak. Architektur)
- Bearbeitungszeitraum: 9-11/1998
Gliederung der Diplomarbeit
- Stand der Erkenntnisse
- Tragverhalten und Bruchmodelle
- Materialkennwerte des Postaer Sandsteins
- Experimentelle Untersuchungen
- Rechnergestützte Untersuchungen
- Anwendungsbeispiel
Thesen zur Diplomarbeit
Das Tragverhalten von einschaligem Natursteinmauerwerk ist noch nicht ausreichend erforscht. Da bereits existierende Bruchmodelle unterschiedliche Versagensarten zugrunde legen, weichen deren Aussagen mitunter stark voneinander ab.
In der heute gültigen Vorschrift für den Mauerwerksbau (DIN 1053) wird die Vielfalt der Natursteinmauerwerke hinsichtlich Materialeigenschaften und geometrischen Verhältnissen nur ungenügend berücksichtigt. Durch die damit verbundene Unterschätzung der Tragreserven ist eine wirtschaftliche Anwendung des Mauermaterials Naturstein nicht möglich.
Der Parameter Steinbreite und die Verhältniswerte Steinbreite/Lagerfugendicke haben einen nicht zu vernachlässigenden Einfluß auf die Tragfähigkeit von einschaligem Mauerwerk.
Das Versagen des Mauerwerkes ist auf eine Überschreitung der Steinzugfestigkeit zurückzuführen.
Die zwei grundlegenden Ursachen für die Querzugspannungen im Stein sind die Einschnürung des Mörtels aufgrund der Querdehnungsbehinderung durch den Stein und die Teilflächenpressung. Die Teilflächenbelastung tritt infolge des Ausbröckelns des überbeanspruchten Fugenmörtels in den Randbereichen auf.
Die ungenügenden Kenntnisse über das Tragverhalten von historischem Natursteinmauerwerk können zu einer falschen Einschätzung der Tragfähigkeit führen. Dies kann eine unzweckmäßige Sanierung oder sogar den Abriß eines intakten Gebäudes zur Folge haben.
Die Aufgabe der Forschung ist es, dem Tragwerksplaner Mittel zur Verfügung zu stellen, die es ihm erlauben, Eingriffe in historisches Mauerwerk zu minimieren und diese verträglich und reversibel zu gestalten.
Um bei den Modellversuchen den Einfluß der Steinbreite getrennt von den anderen Parametern (z. B. Verbandswirkung) zu bestimmen, ist ein Pfeileraufbau zweckmäßig. Damit eine ungestörte Lagerung der Steine garantiert werden kann, muß der Pfeiler aus mindestens 3 Steinen bestehen.
Zur computergestützten Modellierung von Mauerwerkskörpern ist die Methode der Finiten Elemente (FEM) am besten geeignet.
Ergebnisse der FEM-Untersuchung sollten hauptsächlich qualitativ beurteilt werden, da exakte quantitative Aussagen schon durch die ungenauen Eingabewerte kaum möglich sind.
Fugendicke 10mm:
a) h/b = 1,4
b) h/b = 1,00
c) h/b = 0,77
d) h/b = 0,50
Fugendicke 20mm:
a) h/b = 1,43
b) h/b = 1,00
c) h/b = 0,77