Stumpfstoßverankerung von Ziegelwänden (AMz-Bericht 4/1999)
Grundlagen, Ausführung, Tragfähigkeit

1 Allgemeines

Eine der wesentlichen Einflußgrößen für die Bemessung von Mauerwerkwänden nach DIN 1053-1, Ausgabe 1996, ist die Anzahl der unverschieblich gehaltenen Ränder einer Wandscheibe. Horizontale Halterungen können z. B. Decken und Ringbalken sein, vertikale Halterungen sind Querwände oder andere ausreichend steife Bauteile (z. B. Stahlbetonstützen).

Unverschiebliche Halterung der vertikalen Wandränder darf nach DIN 1053-1 nur angenommen werden, wenn:

2 Mauerwerkverband durch Verzahnung

Für den Anschluss von Querwänden kommen mehrere Verzahnungsarten zum Einsatz, s. Bild 1. Ein zug- und druckfester Anschluß wird nur mit der liegenden und der stehenden Verzahnung erreicht. Bei der stehenden Verzahnung muß dabei die gleichzeitig im Verband hochgeführte Wandlänge mindestens 20% der Wandhöhe betragen, i. d. R. mehr als 52 cm.

Die Loch- und Stockverzahnung (im Bild 1 unten) sind nur zum Anschluß
Liegende Verzahnung     Stehende Verzahnung
 
Lochverzahnung         Stockverzahnung
 

3 Wandverbindungen in der Stumpfstoßtechnik

Die Stumpfstoßtechnik unter Verwendung von Flachstahlankern hat sich als Möglichkeit zur zug- und druckfesten Verbindung von Längs- und Querwänden inzwischen weitgehend durchgesetzt. Die wichtigsten Vorteile sind:


Bild 2 Flachanker 300 x 22 x 0,75 mm aus nichtrostendem Stahl

4 Zulässige Lasten für Flachstahlanker

In umfangreichen Verbundversuchen (Ausziehversuchen) mit Ziegelmauerwerk /1,2/ wurde die Eignung von Flachstahlankern (s. Bild 2) als Verbindungsmittel in der Stumpfstoßtechnik nachgewiesen.

Die Versuche wurden an kleinen Mauerwerk-Prüfkörpern aus Hochlochziegeln HLz 4 und Normalmörtel NM II, Leichtmörtel LM 21 und LM 36 sowie Dünnbettmörtel durchgeführt.

Trotz der vergleichsweise niedrigen Ziegelfestigkeitsklasse HLz 4 trat bei allen Versuchen das Versagen durch Überschreiten der Verbundfestigkeit zwischen Mörtel und Flachstahlanker auf. Die Einbindelänge der Flachstahlanker betrug 140 bzw. 150 mm.

Die Bandbreite der erzielten Bruchlasten lag je nach Mörtelsorte zwischen 2,2 und 7,4 kN.
Unter den Randbedingungen

wurden in /3/ die zulässigen Ankerlasten nach Tabelle 1 abgeleitet.

Mörtelart Zuläss. Ankerlast [kN]
Einbindelänge > 15 cm
Leichtmörtel LM 21 0,7
Leichtmörtel LM 36 1,0
Normalmörtel > MG II und
Dünnbettmörtel
2,0
Tabelle 1: Zulässige Lasten von Flachstahlankern in Ziegelmauerwerk nach Ausziehversuchen /1, 2/ und Gutachten /3/

5 Bemessung von Stumpfstoßverankerungen

Der Nachweis der ausreichenden Tragfähigkeit eines Stumpfstoßes mit Flachstahlankern kann in Anlehnung an DIN 1045 geführt werden. Die Flachstahlanker sind so zu bemessen, daß in den Drittelspunkten der Wandhöhe jeweils 1% der vertikalen Last der auszusteifenden Wand aufgenommen werden kann.

Zur einfachen Bemessung kann Tabelle 2 verwendet werden, in der nach der oben genannten Regel die Anzahl der über die Wandhöhe jeweils erforderlichen Ankerbleche in Abhängigkeit von der Wandlast angegeben ist. In Tabelle 2 wurde das in der Praxis übliche Ankerblech von 30 cm Länge bei 14 bis 15 cm Einbindelänge zugrunde gelegt. Zur Vermeidung einer zu großen Häufung von Ankerblechen in den Drittelspunkten (z. B. bei hohen Wandlasten) dürfen die Ankerbleche auch über die Geschoßhöhe verteilt werden, z. B. auf jede zweite oder jede Lagerfuge.

6 Bemessungsbeispiel (s. Bild 3)

Gegeben: Abmessungen: Längswand d = 30 cm
Querwand d = 17,5 cm
Einflußlänge für die auszusteifende Längswand I
1 = 6,0 m
Einbindelänge der Ankerbleche > 15 cm
  Baustoffe: Hochlochziegel
Normalmörtel MG II
  Belastung: Normalkraft der Längswand: N = 140 kN/m = 0,47 N/mm²
Gesucht: Anzahl der Ankerbleche
Berechnung: Wandlast: 6,0 m x 140 kN/m = 840 kN
Die Ankerbleche sind für eine horizontale Last von 1/100 der im Einflußbereich
vorhandenen Auflast je Drittelspunkt zu bemessen.
  840/100 kN = 8,4 kN je Drittelspunkt; insgesamt 16,8 kN.
Die erforderliche Anzahl der Anker errechnet sich aus der Horizontallast von 16,8 kN dividiert durch die zulässige Ankerlast nach Tabelle 1.
16,8/2,0 = 8,4. Es müssen also über die Wandhöhe insgesamt 9 Ankerbleche eingebaut werden.
gewählt: je 2 Flachanker in den Drittelspunkten sowie den beiden jeweils darüber und darunterliegenden Fugen = 12 Anker.
Vgl. auch Tabelle 2 Normalmörtel MG II, Einflußlänge I = 6,00 m, Normalkraft der tragenden Wand 140 kN/m, erforderliche Anker = 9 Stück.


Bild 3: Einflußlänge der mit Stumpfstoß anzuschließenden Querwände

  Gemittelte Wandlast der auszusteifenden Wand [kN/m]     < NM II/Dünnbettmörtel
  50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Einflußlänge
I
1 bzw. I2 [m]
3 2 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 5 6 6
4 2 2 3 3 4 4 4 5 5 6 6 6 7 7 8 8
5 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10
6 3 4 4 5 5 6 7 7 8 8 9 10 10 11 11 6
7 4 4 5 6 6 7 8 8 9 10 11 11 12 13 13 14
8 4 5 6 6 7 8 9 10 10 11 12 13 14 14 15 16
  Gemittelte Wandlast der auszusteifenden Wand [kN/m]           Leichtmörtel LM 36
  50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Einflußlänge
I
1 bzw. I2 [m]
3 3 4 4 5 5 6 7 7 8 8 9 10 10 11 11 12
4 4 5 6 6 7 8 9 10 10 11 12 13 14 14 15 16
5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
6 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 22 23
7 7 8 10 11 13 14 15 17 18 20 21 22 24 24 27 28
8 8 10 11 13 14 16 18 19 21 22 24 26 27 29 30 32
  Gemittelte Wandlast der auszusteifenden Wand [kN/m]           Leichtmörtel LM 21
  50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Einflußlänge
I
1 bzw. I2 [m]
3 4 5 6 7 8 9 9 10 11 12 13 14 15 15 16 17
4 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 18 19 21 22 23
5 7 9 10 11 13 14 16 17 19 20 21 23 24 26 27 29
6 9 10 12 14 15 17 19 21 22 24 26 27 29 31 33 17
7 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
8 11 14 16 18 21 23 25 27 30 32 34 37 39 41 43 46
Tabelle 2: Erforderliche Anzahl von Flachstahlankern

7 Ausführung von Stumpfstößen

Die Vertikalfuge zwischen der aussteifenden und der auszusteifenden Wand ist auch beim Stumpfstoß aus schalltechnischen und statischen Gründen satt zu vermörteln.

Bild 4 zeigt eine Sonderlösung für Wohnungstrennwände im Geschoßwohnungsbau. Die Trennwand aus Füllziegeln durchstößt die Außenwand in voller Dicke. Der äußere Füllkanal ist mit Wärmedämmung gefüllt. Hier sind beide Längswände jeweils mit der erforderlichen Anzahl Flachstahlanker zu halten und beide Stoßfugen satt zu vermörteln.


Bild 4: Anschluß von Trennwänden mit Flachstahlankern

8 Vergleich der Tragfähigkeit von Stumpfstoß und Verzahnung

Für außergewöhnliche Lastfälle, z. B. beim Einsatz in Erdbebengebieten ist ein Vergleich der Tragfähigkeiten der möglichen Verbindungsarten von Längs- und Querwänden interessant.

Betrachtet wird ein Stoß zwischen Längs- und Querwand, Wanddicke jeweils 175 mm, Wandhöhe 2,625 m. Bei Verwendung von Normalmörtel NM II oder Dünnbettmörtel erhält man je Anker eine mittlere Verbund-Bruchlast von 6 kN.
Damit ergeben sich die Gesamt-Bruchlasten der Tabelle 3.

Tabelle 3: Aufnehmbare Bruchlasten bei Stumpfstoßverankerung mit Normal- und Dünnbettmörtel
Ankeranzahl 5 10 20
  1 Anker jede 2. Lagerfuge 1 Anker je Lagerfuge 2 Anker je Lagerfuge
aufnehmbare
Bruchlast in kN
30 60 120

In dieser Bruchlast bleibt ein Beitrag der vorhandenen geringen Haftzugfestigkeit in der satt vermörtelten Vertikalfuge unberücksichtigt.

Die aufnehmbare Last bei einer Verzahnung von Längs- und Querwand erhält man aus der ungünstigeren der beiden Bedingungen "Steinzugversagen" und "Haftscherversagen".

Die Haftzugfestigkeit in der Stoßfuge wird wie beim Stumpfstoß mit Flachankern vernachlässigt.

Für den Lastfall Haftscherfestigkeit greifen 5 Ziegel jeweils 175 mm tief in die Längswand ein. Berücksichtigt wird sowohl die obere als auch die untere Lagerfläche. Als Haftscherfestigkeit wird nach /4/ 0,3 N/mm² angesetzt.

Fmax Haftscher = 2 x 5 x 175 x 175 x 0,3 = 92,0 kN

Für den Lastfall Steinzugversagen sind nur die 5 Ziegel zu betrachten, die in die Längswand eingreifen.

Fmax, Steinzug = 5 x 175 x 249 x 0,033 x 12 = 86,3 kN.

Die maximal aufnehmbaren Lasten liegen für beide möglichen Versagensfälle etwa in der gleichen Größenordnung.

Bei Anordnung von 2 Flachstahlankern je Lagerfuge ist die Tragfähigkeit der Stumpfstoßverbindung gegenüber der Verzahnung deutlich höher.

9 Literatur

/1/ Prüfzeugnis Nr. 1319/ 91 A/Eg der AMPA Bau Hannover

/2/ Prüfzeugnis Nr. 1056/ 90 Mj/Hi der AMPA Bau Hannover

/3/ Kirtschig, K.: Gutachten zur Tragfähigkeit von ISO-Mauerverbindern. Hannover 1993.

/4/ Schubert, P.: Eigenschaftswerte von Mauerwerk, Mauersteinen und Mauermörtel. Berlin: Ernst & Sohn. In: Mauerwerk-Kalender 1998, S. 89-106.

September 1999
Dr.My-GdJ AMz

 

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