Übermauerung von Ziegel-Flachstürzen (AMz-Bericht 1/1999)

Einleitung

Ziegel-Flachstürze werden als Zuggurte bei der Überbrückung von Wandöffnungen verwendet. Die Tragfähigkeit des Sturzes wird durch das Zusammenwirken des Flachsturzes mit der darüberliegenden Übermauerung (Druckzone) erzielt. Die Bemessung von übermauerten Flachstürzen kann entweder nach der Flachsturzrichtlinie /1/ oder nach DIN 1053-3 /2/ erfolgen.

Beide Regelwerke enthalten erhebliche Einschränkungen, die eine wirtschaftliche, praxisgerechte Ausführung von Mauerwerk in diesem Anwendungsbereich behindern. Diese Einschränkungen beziehen sich vor allem auf die verwendbaren Steine und die geforderte Ausführung der Übermauerung mit vermörtelten Stoßfugen.

Im Auftrag der Arge Mauerziegel wurde daher in /3/ untersucht, ob die Anforderungen in /1/ bezüglich der Mindest-Steinfestigkeit sowie der zwingenden Vermörtelung der Stoßfugen im Sturzbereich in dieser Form erforderlich sind.

Ziegel für die Übermauerung

Die Flachsturz-Richtlinie /1/ stammt aus dem Jahr 1977 und schreibt vor, daß ausschließlich Ziegel für die Bemessung nach dieser Richtlinie HLz A der Druckfestigkeitsklasse >= 12 verwendet werden dürfen. Bei "versetzten oder diagonal verlaufenden Stegen", d. h. Stegen, die nicht in Wandlängsrichtung durchgehen, wird sogar die Mindest-Druckfestigkeitsklasse 20 gefordert.

In der heutigen Baupraxis werden im Außenwandbereich in der Regel großformatige wärmedämmende Hochlochziegel HLzB der Steindruckfestigkeitsklassen 6 bis 12 eingesetzt. Diese Ziegel sind nach /1/ für eine statisch in Rechnung gestellte Flachsturzübermauerung nicht verwendbar.

DIN 1053-3 erlaubt in der Druckzone die Verwendung aller Ziegel nach DIN 105 mit einem Lochanteil <= 35%. Als Mauermörtel sind alle Mörtel nach DIN 1053-1 mit Ausnahme der Mörtelgruppe I verwendbar. Nach /4/ können für Mauerwerk nach DIN 1053-3 auch HLz mit Lochanteilen <= 50% verwendet werden, wenn zusätzliche Bedingungen bezüglich der Steinlängsdruckfestigkeit eingehalten werden.

Abweichend von /1/ wird daher in bauaufsichtlichen Zulassungen /5,6/ geregelt, daß in der Übermauerung von Flachstürzen auch HLz A und HLz B der Druckfestigkeitsklassen >= 6 mit zusätzlichen Anforderungen an die Stein-Längsdruckfestigkeit (Mittelwert >= 2,0 N/mm², kleinster Einzelwert >= 1,6 N/mm²) eingesetzt werden dürfen.

Mit den Versuchen in /3/ sollte für einen möglichst großen Anwendungsbereich überprüft werden, unter welchen Randbedingungen ein statischer Nachweis von Flachstürzen möglich ist.

Für die Übermauerung wurden auf der sicheren Seite liegend bauaufsichtlich zugelassene großformatige Hochlochziegel HLz B 6 - 0,8 verwendet, die in Wandlängsrichtung versetzte Stege und eine mittlere Steinlängsdruckfestigkeit von 1,1 N/mm², kleinster Einzelwert 0,9 N/mm², aufwiesen.

Versuchsaufbau

Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung sind ausführlich in /3/ beschrieben. Nach /1/ dürfen Flachstürze nicht durch Einzellasten beansprucht werden. Es wurde daher eine Prüfeinrichtung konzipiert, s. Bild 1, mit der zu Versuchsbeginn eine Gleichlast aufgebracht wurde. Bei steigender Durchbiegung des Sturzes erfolgte ein gleitender Übergang zu der sehr viel ungünstigeren Einzellast-Beanspruchung.


Bild 1: Grenzbelastungsfälle aufgrund des Versuchsaufbaus Fall 1: Gleichlast; Fall 2: Einzellasten

Als kritischster Fall wurde überwiegend die Übermauerung mit einer Steinlage untersucht. Ergänzend wurde punktuell auch die mehrlagige Übermauerung (Steinhöhe 113 mm) geprüft.

Versuchsergebnisse und Bewertung Übermauerung mit Stoßfugenvermörtelung

Flachsturz-Übermauerungen mit vermörtelten Stoßfugen wurden in /3/ nur für zwei Grenzfälle geprüft. Für die beiden möglichen Versagenskriterien Schub und Biegung können mit den verwendeten Materialien und den Bemessungsregeln aus /1/ die Bemessungswerte mit den erforderlichen Sicherheitsabständen eingehalten werden.

Versagenskriterium Schubtragfähigkeit

Eine Vergleichsrechnung in /3/ zeigt, daß unter der Annahme einer Gleichlast-Beanspruchung die zulässige Schubspannung tzul für die untersuchte Variante (Übermauerung mit HLz B 6-0,8) zu

tzul = 0,1 N/mm²

angenommen werden kann.

Versagenskriterium Biegedruck

/1/ enthält aufgrund der starken Einschränkung der verwendbaren Mauersteine bisher nur den festen Wert bR = 2,5 N/mm².

Bei einer Übermauerung aus Steinen mit niedrigen Stein-Druckfestigkeiten muß der Rechenwert der Mauerwerkdruckfestigkeit analog zu DIN 1053-3 als Funktion der Stein-Mörtel-Kombination angegeben werden.

Bei einer eventuellen Überarbeitung von /1/ sollte daher für Vollsteine bR = 2,67 s0

mit s0 nach DIN 1053-1 und bei gelochten Vollsteinen sowie Lochsteinen bRL = 0,5 bR

angesetzt werden. Die Versuchsergebnisse in /3/ liegen dann für den Lastfall Biegung weit auf der sicheren Seite. Tabelle 1 enthält eine Zusammenstellung der maßgebenden Rechenwerte der Mauerwerkdruckfestigkeit.

Tabelle 1: Rechenwerte bRL der Mauerwerkdruckfestigkeit für den Nachweis von Flachsturz-Übermauerungen mit Hochlochziegeln
Ziegel-Festigkeits-
klasse
Mörtelart
  Leichtmörtel LM 21 Normalmörtel IIa Dünnbettmörtel1)
  bRL in N/mm²
HLz 4 0,67 1,07 1,07
HLz 6 0,93 1,34 1,47
HLz 8 1,07 1,60 1,74
HLz 10 1,07 1,87 2,14
HLz 12 1,20 2,14 2,401)
HLz 20 1,20 2,54 2,40
1) zulässige Druckspannungen
s0 nach /7/

Die bisher in /1/ enthaltene Beschränkung auf Steinfestigkeitsklassen >= 12 bzw. >= 20 bei Steinen mit nicht in Wandlängsrichtung laufenden Stegen könnte damit geändert und bei Hochlochziegeln auf Ziegel der Festigkeitsklasse >= HLz 6 festgesetzt werden.

Als zusätzliche Bedingung sollte bei Lochsteinen mit nicht in Wandlängsrichtung laufenden Stegen eine mittlere Mindest-Steinlängsdruckfestigkeit bDL,st >= 1,0 N/mm² eingehalten werden.

Übermauerung ohne Stoßfugenvermörtelung

Bei einer einlagigen Übermauerung ohne Stoßfugenvermörtelung traten in der Regel sehr große Durchbiegungen der Flachstürze auf, die zum einen auf die versuchstechnisch bedingte, aber praxisfremde, fehlende Einspannung am Sturzende, zum anderen auf die fehlende Möglichkeit zur Kraftübertragung in der Übermauerung zurückzuführen sind.

Bei der dreilagigen Übermauerung (Gesamthöhe der Übermauerung 375 mm) wurde in einem Fall die rechnerische Schubtragfähigkeit für eine Übermauerung mit Stoßfugenvermörtelung genau erreicht, in einem zweiten Versuch jedoch deutlich unterschritten. Einziger Unterschied zwischen beiden Versuchen war die Ausbildung der Mörtelfuge oberhalb der obersten Steinlage. Diese Lagerfuge wurde einmal durchgehend hergestellt und einmal mit einem Sägeschnitt in der Sturzmitte getrennt. Ob dieser kleine Unterschied die Ursache für derart große Tragfähigkeitsunterschiede sein kann, konnte im Rahmen der Versuche in /3/ nicht abschließend geklärt werden.

Eine Bemessung von Flachstürzen nach /1/ ist bei einer Übermauerung ohne Stoßfugenvermörtelung nicht möglich; die Deckenlast muß über einen deckengleichen Unterzug abgetragen werden.

Die Belastung durch das Eigengewicht der Übermauerung alleine kann dagegen problemlos aufgenommen werden. Bei Einsatz eines deckengleichen Unterzuges ist demnach kein Wechsel in der Ziegelsorte und in der Stoßfugenausführung oberhalb von Flachstürzen erforderlich.

Zusammenfassung

Die Versuche in /3/ haben gezeigt, daß anders als bisher in der Flachsturzrichtlinie festgelegt, die Übermauerung von Flachstürzen auch mit großformatigen Hochlochziegeln der Festigkeitsklassen >= HLz 6 möglich ist.

Bei einer Vermörtelung der Stoßfugen im Bereich der Übermauerung kann die Bemessung grundsätzlich nach der Flachsturzrichtlinie erfolgen, wenn für die Druckfestigkeit bR (bzw. 0,5 bR bei Lochsteinen) die Werte nach DIN 1053-1 angesetzt werden.

Bei Flachsturzübermauerungen mit unvermörtelten Stoßfugen ist die Ausbildung eines deckengleichen Unterzuges zur Lastverteilung erforderlich. Das Eigengewicht des Sturzes und der Übermauerung wird vom Flachsturz sicher aufgenommen.

Die Ergebnisse aus /3/ werden bei der beabsichtigten Überarbeitung von DIN 1053-3 als Grundlage für eine Ergänzung und Änderung der derzeitigen Regelungen eingebracht.

Literatur

/1/ Richtlinie für die Bemessung und Ausführung von Flachstürzen. Deutscher Ausschuß für Stahlbeton. 08.77. Berlin: Ernst&Sohn. - In: Mauerwerk-Kalender (4) 1979, S. 453-459.

/2/ DIN 1053-3 02.90. Mauerwerk; Bewehrtes Mauerwerk; Berechnung und Ausführung.

/3/ Caballero-Gonzalez, A.; Schubert, P.: Tragverhalten von Ziegel-Flachstürzen mit vermörtelten und unvermörtelten Stoßfugen in der aufgemauerten Druckzone. Aachen: Institut für Bauforschung, Forschungsbericht Nr. F 492 1998.

/4/ Hochlochziegel und Leichthochlochziegel für Mauerwerk mit horizontaler Bewehrung in den Lagerfugen. Berlin: Deutsches Institut für Bautechnik, 1994, Zulassungsnummer Z-17.1-480

/5/ Wienerberger Stürze. Berlin: Deutsches Institut für Bautechnik. Zulassungsnummer Z-15.2-32.

/6/ Schultheiss-Poroton-Ziegelsturz. Berlin: Deutsches Institut für Bautechnik. Zulassungsnummer Z-15.2-114

/7/ Schubert, P.; Meyer, U.: Schub- und Druckfestigkeit von Ziegelmauerwerk. Berlin: Ernst&Sohn. In: das Mauerwerk 3 (1999) Heft 1

Bonn, 27. Februar 1999
Dr. My-GdJ AMz

 

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