Rissdiagnostik
Rissdiagnostik
Rissdiagnostik
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Mitteldeutsches Sachverständigenforum 2011<br />
13.10.2011 in Leipzig<br />
Rissbildungen in Baustoffen<br />
- Ursachen<br />
- <strong>Rissdiagnostik</strong><br />
- Bewertung und Instandsetzung<br />
Prof. Dr. Ing. Gerd Förster<br />
ö.b.u.v.Sachverständiger, SG „Schäden an Gebäuden“<br />
Hochschule Anhalt<br />
Fachbereich: Architektur, Facility Management, Geoinformatik<br />
Fachgebiet: Baustofftechnik
2<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Risse an Baustoffen und Bauwerksteilen<br />
1 Allgemeines zu Rissen<br />
2 <strong>Rissdiagnostik</strong><br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
4 Risse im Putz<br />
5 Risse im Beton und Stahlbeton<br />
6 Risse in Holz<br />
7 Risse im Stahl<br />
8 Risse im Glas<br />
9 Praxisbeispiele
3<br />
1 Allgemein zu Rissen<br />
Rissunterscheidung<br />
Risse unterscheidet man wie folgt:<br />
• Oberflächenriss<br />
• durchgehender Riss (Trennriss)<br />
1. Stadium 2. Stadium<br />
Oberflächenriss<br />
• wenige Millimeter tief<br />
• oft flächig verteilt<br />
• vorerst keine statische Bedeutung<br />
• Dauerhaftigkeitsprobleme möglich<br />
durchgehender Riss (Trennriss)<br />
• trennt das Material ganz<br />
• selten flächig verteilt<br />
• meist in Abhängigkeit von mechanischen,<br />
thermischen und hygrischen<br />
Belastungen auftretend<br />
• i.d.R. statische Relevanz
4<br />
1 Allgemein zu Rissen<br />
Der Riss<br />
Der Riss wird nicht nur hinsichtlich seiner Risstiefe, sondern zusätzlich<br />
durch die Rissweite und seiner Rissbewegung beurteilt:<br />
1 – Rissmund<br />
2 – Risstiefe<br />
3 – Risswurzel<br />
Zeitpunkt t = 1<br />
Rissbreite B1<br />
Risstiefe T1<br />
Zeitpunkt t = 2<br />
Rissbreite B2<br />
Risstiefe T2<br />
Rissweitenbewegung B = B2 – B1<br />
Risstiefenzuwachs<br />
T = T2 – T1
5<br />
Rissursachen<br />
1 Allgemein zu Rissen<br />
Risse an Gebäuden bzw. Bauteilen können durch unterschiedliche<br />
Ursachen entstehen:<br />
Risse treten stets dann auf, wenn die vorhandenen Festigkeiten, vornehmlich die<br />
Zugfestigkeit des Materials, der Belastung durch innere Kräfte, durch chemische<br />
Reaktionen oder durch von außen aufgebrachte Lasten sowie thermische und<br />
mechanische Beanspruchungen nicht mehr standhalten können.<br />
Das Material möchte der Belastung stets durch Bewegung (Verformung)<br />
ausweichen. Ist diese Bewegung nicht möglich, entsteht eine Behinderung und<br />
die äußeren Kräfte (Belastungen) bauen im Material Spannungen (innere Kraft)<br />
auf.<br />
Aktion<br />
Reaktion<br />
Krafteinwirkung<br />
A – Verformung<br />
B – Spannung
6<br />
1 Allgemein zu Rissen<br />
Rissursachen<br />
Mit zunehmender Verformungsbehinderung baut sich im Material eine<br />
Spannung auf, die unter Umständen größer wird als die Eigenfestigkeit des<br />
Materials.<br />
Ursachen von solchen Kräften können sein:<br />
• Lastabhängige Ursachen<br />
• Setzungen im Baugrund<br />
• mechanische Belastungen<br />
• thermische Belastungen<br />
• hygrische Beanspruchung<br />
• rheologische Einflüsse<br />
• Lastunabhängige Ursachen<br />
• lösender Angriff<br />
• treibender Angriff<br />
• physikalischer Angriff<br />
• Schrumpfen
7<br />
Lastabhängige Ursachen<br />
1 Allgemein zu Rissen<br />
• Setzungen im Baugrund<br />
→ Sohlpressungen, Setzungen,<br />
Grundwasser<br />
• mechanische Belastungen → Eigenlasten, Verkehrslasten, Stoß- und<br />
Explosionslasten, Schnee-, Eis- und<br />
Windlasten<br />
• thermische Belastungen<br />
→ Lastfall 1 - konstante Belastung<br />
(gleichmäßige Erwärmung des Querschnittes)<br />
Lastfall 2 - lineare Belastung<br />
(Erwärmung des Querschnittes einseitig von<br />
außen)<br />
Lastfall 3 - nichtlineare Belastung<br />
(Erwärmung des Querschnittes von innen durch<br />
Hydratationswärmeentwicklung)
8<br />
Lastunabhängige Ursachen<br />
1 Allgemein zu Rissen<br />
• lösender Angriff<br />
Auslagerung durch Wasser und Säuren<br />
→ Bindemittelverlust, Salztransport, Volumenzunahme und Volumenabnahme<br />
• treibender Angriff<br />
i.d.R. chemische Reaktion mit starker Volumenzunahme<br />
→ Sulfattreiben, Alkalitreiben<br />
• physikalischer Angriff<br />
Poreninnendruck wird in den Materialporen durch Kristallisation so groß, dass<br />
eine Zerstörung einsetzt<br />
→ Eisdruck, Salzkristallisation, Kristallisation von Mineralien<br />
• Schrumpfen<br />
Das Schrumpfen ist verursacht durch die Verringerung der Volumina zwischen<br />
Ausgangs- und Endprodukt während einer chemischen Reaktion<br />
→ Wasseranlagerung bei der Betonerhärtung
<strong>Rissdiagnostik</strong>
10<br />
<strong>Rissdiagnostik</strong><br />
2 <strong>Rissdiagnostik</strong><br />
Die <strong>Rissdiagnostik</strong> ist eine notwendige Leistung für die<br />
Ursachenermittlung der Rissentstehung sowie für die Wahl des<br />
effektivsten Sanierungsverfahrens.<br />
Kennwerte:<br />
Welche Kennwerte sind je nach Material notwendigerweise zu ermitteln?<br />
• Rissart<br />
• Rissverteilung<br />
• Rissbreite<br />
• Risstiefe<br />
• Risslänge<br />
• Rissbewegungen<br />
• Rissfeuchtigkeit
11<br />
<strong>Rissdiagnostik</strong>geräte<br />
2 <strong>Rissdiagnostik</strong>
12<br />
<strong>Rissdiagnostik</strong>geräte<br />
2 <strong>Rissdiagnostik</strong>
13<br />
2 <strong>Rissdiagnostik</strong>
Risse im Mauerwerk
15<br />
Materialbedingte Rissursachen<br />
herstellungsbedingte Risse Ziegel:<br />
• mangelhafte Trocknung<br />
• zu hohe Brenntemperaturen<br />
• zu schnelles Abkühlen<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
Risse im Ziegelmaterial<br />
Die nach außen zugewandte Ziegelfläche muss rissfrei sein,<br />
Ziegel müssen mindestens eine Kopf- und eine Läuferseite ohne Risse aufweisen,<br />
Rissbreitenbegrenzung für die übrigen Flächen des Steins nach Herstellung, Haarrisse<br />
0,2 mm möglich.<br />
Risse in Kalksandstein und Porenbeton:<br />
Rissefreiheit ist zu garantieren !!!<br />
herstellungsbedingte Risse Mörtel:<br />
• treibende Bestandteile des Mörtels
16<br />
Materialbedingte Rissursachen<br />
erstellungsbedingte Risse Mauerwerk:<br />
• baugrundbedingt<br />
• falsche Mörtelwahl<br />
• unzulässiger Wasser-Bindemittel-Wert des Mörtels<br />
• Missachtung der Verbandsregeln<br />
• Missachtung des Überbindemaßes<br />
• ungenügende Lastverteilung an Lasteintragungspunkten<br />
(Träger, Stürze, Deckenplatten, Ecken, Aussparungen)<br />
• unterschiedliche Verformung infolge Materialwechsels<br />
(Wand = Ziegel, Decke = Stahlbeton)<br />
3 Risse im Mauerwerk
17<br />
Baugrundbedingte Risse<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
Um baugrundbedingte Risse zu vermeiden, sind geringe, sich<br />
langsam realisierende, gleichmäßige Setzungen erforderlich:<br />
• Fundamentabmaße = f (Last, zulässige Sohlpressung,<br />
Tragfähigkeit und Feuchtigkeit des Bodens)<br />
• Gründungen bis zum tragfähigen Boden führen oder<br />
Tiefengründungen herstellen<br />
• Gründungsplanung muss eine "gleichmäßige Setzung"<br />
zum Ziel haben<br />
• Setzungen liegen im nichtbindigen Boden bei 1 - 3 cm,<br />
im bindigen Boden bis zu 10 cm<br />
mögliche Schadensursachen:<br />
• ungleichmäßige Setzungen von Streifenfundamenten in Querrichtung
18<br />
Baugrundbedingte Risse<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
Rissgeschädigte Mauerwerke infolge falscher Berechnungsansätze:
19<br />
Baugrundbedingte Risse<br />
Maßnahmen zur Rissminimierung für Bauwerke<br />
infolge baugrundbedingter Risse:<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
‣ bewehrte Streifenfundamente<br />
‣ bewehrte Bodenplatten<br />
‣ Keller aus Beton<br />
‣ Erstellung von Baugrundgutachten / hydrologischen Gutachten<br />
und Vermeidung von unsachgemäßen Gründungen
20<br />
Rissbildung an speziellen Bauwerksteilen<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
Dazu gehören:<br />
Fensterbrüstungen<br />
Hausgiebel<br />
Vormauerschalen<br />
Stahlbetongurte am Ortgang<br />
a) Ursachen der Rissbildung an Fensterbrüstungen<br />
• Die Rissursache lässt sich in diesen Fällen vornehmlich<br />
aus dem Kräfteverlauf an den Fenstern herleiten.<br />
• Längenänderungen aus Temperatur und Schwinden<br />
erhöhen die Rissgefahr an den Fensterbrüstungen.<br />
• Weitere Erhöhung der Rissgefahr infolge großformatigen<br />
Mauerwerks mit ungünstigem Stoßfugenverlauf.
21<br />
Rissbildung an speziellen Bauwerksteilen<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
b) Ursachen der Rissbildung am Giebelbereich<br />
• fehlende horizontale Aussteifung der Dachstuhlgebinde<br />
• Schubrisse infolge Verwendung von Stahlbetondecken auf Leichtlochhochziegel<br />
• Horizontalrisse durch Temperaturunterschiede bei<br />
Stahlbetonbrandschutzwandkappen, die über die Dachhaut gezogen sind<br />
• fehlerhafte Ausbildung des Stahlbetongurtes am Ortgang
22<br />
Rissbildung infolge Deckendurchbiegung<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
Beispiel: Spannungsaufbau am Deckenauflager am Beispiel der<br />
Deckenrandverdrehung
23<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
Risssanierung im Mauerwerk<br />
Rissbewegung abgeklungen<br />
• Kraftschlüssiges Verpressen<br />
• Verspannung mit Spannankern<br />
• Vernadelung<br />
1. Bohrkanäle erstellen<br />
2. Nadeln (gerippte Betonstähle 8…20 mm Durchmesser) in Bohrkanäle<br />
einbringen und mittels Abstandshalter zentrieren<br />
3. Bohrkanäle mit Mörtel füllen (dient der Kraftübertragung vom<br />
umliegenden Mauerwerk und zum Korrosionsschutz der Nadeln)<br />
→ Mörtelüberdeckung an den Nadelenden sollte min. 25 cm betragen !!!
24<br />
Risssanierung im Mauerwerk<br />
Rissbewegung abgeklungen<br />
• Ankereinsatz (schlaff)<br />
1. Rissanalyse<br />
2. horizontale Mörtelfuge ausschneiden, säubern,<br />
3. Spiralankermörtel in den hinteren Teil der Fuge<br />
einbringen<br />
4. Spiralanker in den Mörtel eindrücken<br />
5. anschließend Fuge mit Spiralankermörtel<br />
verfüllen<br />
3 Risse im Mauerwerk<br />
Rissbewegung nicht abgeklungen<br />
• Konstruktiver Eingriff<br />
• Dehnfähiges Verpressen<br />
• Neuverputz mit rissüberbrückenden Maßnahmen<br />
(Wärmedämmschicht oder Gaze)<br />
Detail Spiralanker
Risse im Putz
26<br />
Mögliche Ursachen für Rissschäden im Putz<br />
4 Risse im Putz<br />
Untergrund Material Verarbeitung Äußere Einflüsse<br />
- zu stark saugend<br />
- ungleichmäßig saugend<br />
- zu glatt<br />
- ungünstige<br />
Fugenausbildung<br />
- Bewegung/Schwinden/<br />
Quellen<br />
- unterschiedliche Festigkeit<br />
(Mischmauerwerk)<br />
- falsche/fehlende Putzträger<br />
- fehlende Bewegungsfugen<br />
- falsch ausgeführte<br />
Anschlüsse zwischen<br />
einzelnen Bauteilen<br />
- zu hoher<br />
Bindemittelanteil<br />
- zu feiner Zuschlag<br />
- Zuschlag mit<br />
ungünstiger Sieblinie<br />
- Fehlende Untergrundvorbehandlung<br />
- ungünstiges Festigkeitsgefälle<br />
- zu geringe<br />
Schichtdicke<br />
- zu schnelles<br />
Austrocknen<br />
- Sinterhaut<br />
- Zu geringe Wartezeit<br />
zwischen einzelne<br />
Arbeitsgängen<br />
- Putzträger nicht<br />
richtig befestigt<br />
- Temperatureinwirkungen<br />
- Feuchtigkeitseinwirkungen<br />
- Erschütterungen<br />
(Verkehr)<br />
- Baugrundbewegungen
27<br />
Äußere Einwirkungen auf den Putz<br />
4 Risse im Putz<br />
Erwärmung/<br />
Befeuchtung<br />
= Expansion<br />
Abkühlung/<br />
Trocknung<br />
= Kontraktion<br />
Eingruppierung von Rissen im<br />
Putz nach Ursachen:<br />
• Putzbedingte Risse<br />
• Sackrisse<br />
• Schrumpfrisse<br />
• Schwindrisse<br />
• Fettrisse<br />
Druckspannung<br />
Zugspannung<br />
• Putzgrundbedingte Risse<br />
• Fugenrisse<br />
• Querschubrisse<br />
• Kerbrisse<br />
Folge: Hohlstellen<br />
Folge: Risse<br />
• Bauwerkbedingte Risse<br />
• Deckenschubrisse<br />
• Querschubrisse<br />
• Risse auf Grund von...<br />
Verkehrs-, Windlasten,<br />
Erschütterung, Baugrundsenkung,<br />
u.a.
28<br />
4 Risse im Putz<br />
Putzbedingte Rissarten<br />
Schwindrisse<br />
• können netzförmig oder einfach verzweigt (y-förmig) auftreten<br />
• können, müssen aber nicht, bis zum Putzuntergrund reichen<br />
• Risse entstehen überwiegend 1 -2 Monate nach Abschluss<br />
der Putzarbeiten<br />
• im Bereich Rissflanken kann ein Ablösen des Putzes vom Putzgrund vorkommen,<br />
dies ist abhängig von den jeweiligen Hafteigenschaften zwischen Putz und<br />
Putzgrund<br />
Schwindrisse entstehen infolge...<br />
• Untergrund und Putzsystem nicht aufeinander<br />
abgestimmt sind (bezüglich der Festigkeit)<br />
• auf dem Putzgrund haftungsstörende Schichten<br />
(z.B. mürbe Altputz, Staub, Wasser- oder Frostschleier)<br />
• das Putzsystem in sich nicht aufeinander<br />
abgestimmt ist (Festigkeitsunterschiede)<br />
• Standzeiten (Erhärtungszeiten) nicht eingehalten<br />
werden<br />
• die einzelnen Putzlagen zu schnell austrocknen<br />
Schwindrisse im Oberputz,<br />
überstrichen mit Dispersionsfarbe<br />
und Schmutzablagerung, daher<br />
besonders stark sichtbar
29<br />
4 Risse im Putz<br />
Putzbedingte Rissarten<br />
Sackrisse<br />
• kurze, überwiegend horizontal durchhängend<br />
verlaufende Risse, mit einer Länge von 10 - 20 cm<br />
• Die Rissbreite kann bis zu 3 mm betragen<br />
• Hohlstellen im unteren Rissflankenbereich sind<br />
möglich<br />
Sackrisse entstehen im noch plastischen<br />
Mörtel infolge...<br />
• zu dicken Putzauftrag in einer Lage<br />
• schlechter Haftung des Putzes auf den<br />
Untergrund<br />
d.h. zu wenig saugfähigem oder zu<br />
nassem Untergrund<br />
• bei zu langem oder starkem<br />
Verreiben der Putzoberfläche<br />
• bei zu weicher Konsistenz des<br />
Putzmörtels<br />
Hohlstellen<br />
möglich<br />
Sackrisse (horizontale Risse) und<br />
z.T. Schrumpfrisse in einem zu dick<br />
aufgetragenem Kalkzementputz
30<br />
4 Risse im Putz<br />
Putzgrundbedingte Rissarten<br />
Kerbrisse<br />
• Zumeist diagonal von eckigen<br />
Mauerwerksöffnungen ausgehend<br />
Kerbrisse entstehen infolge...<br />
• Spannungskonzentrationen in den Ecken der<br />
Mauerwerksöffnungen<br />
• der geschwächten Wandgeometrie<br />
• Spannungsspitzen durch unterschiedlicher<br />
Lastabtragung
31<br />
4 Risse im Putz<br />
Putzgrundbedingte Rissarten<br />
Fugenrisse<br />
• Fugennetz zeichnet sich durch Risse ab,<br />
vordergründig bei verputztem MW aus<br />
großformatigen Leichtbetonsteinen oder<br />
Porenbetonsteinen<br />
Fugenrisse entstehen infolge...<br />
• Spannungskonzentration in<br />
Mauerwerksfugen<br />
• zu dünn aufgetragenem Putz<br />
• Zu dünn ausgeführte Lagerfuge im<br />
Mauerwerk<br />
Fugenrisse im Außenputz von MW<br />
aus Porenbeton, Lagerfugen sind<br />
fast durchgehend erkennbar. Infolge<br />
Kerbwirkung pflanzen sich Risse<br />
von Stoßfugen z.T. auch in<br />
angrenzende Steinlagen fort
32<br />
Bewertung von Rissen im Putz<br />
4 Risse im Putz<br />
In der Regel kann bei einem mineralischem Putzsystem im<br />
Außenbereich von keiner optischen Beeinträchtigung ausgegangen<br />
werden, wenn nachfolgend aufgeführte Rissbreiten nicht überschritten<br />
werden.<br />
• bis 0,1 mm bei glatter Feinstruktur,<br />
z.B. bei gefilzten, verwaschenen und geglätteten Putzen<br />
• bis 0,2 mm bei strukturgegebenen Körnern<br />
bei einer Korngröße > 3 mm<br />
Breitere Risse stellen dann keinen Mangel dar, wenn sie unter<br />
gebrauchsüblichen Bedingungen nicht sichtbar sind und auch sonst keine<br />
Beeinträchtigung stattfindet.<br />
Unabhängig von der Rissbreite liegt ein Mangel vor, wenn<br />
• die Rissränder verschmutzen und die Risse dadurch gut sichtbar werden<br />
• die bauphysikalischen Eigenschaften beeinträchtigt oder verändert werden.
Risse im Beton<br />
und Stahlbeton
34<br />
5 Risse im Beton und Stahlbeton<br />
Risse im Beton<br />
Ursachen der Rissbildung:<br />
• einzelne Risse<br />
• statische Überbelastung<br />
• Fehlende Bewehrung<br />
• plötzliche Ereignisse<br />
• Baugrundveränderungen<br />
• systematische Risse<br />
• Überbelastung der Zugzone<br />
• fehlende Bewehrung<br />
• zu geringe Betondeckung<br />
• Netzrisse<br />
• Schwinden<br />
• Schadreaktionen<br />
• Frost-Tau-Salz-Folgen<br />
• AKR<br />
• Ettringitbildung
35<br />
Rissursachen<br />
Wie entstehen Zugspannungen infolge Hydratation?<br />
5 Risse im Beton und Stahlbeton<br />
Hauptursache für Risse sind somit verursachte Zugspannungen aus unterschiedlicher<br />
Herkunft, die die Betonzugfestigkeit an der Oberfläche oder auch im Inneren überschreiten.<br />
Auch Druckspannungen infolge Volumenveränderungen (Temperaturquellen und<br />
Schadreaktionen) sowie Drucklasten führen zu Druckbeanspruchung, welche zu Rissen<br />
führen können.
36<br />
5 Risse im Beton und Stahlbeton<br />
Zusammenhang Betontemperatur und Spannung<br />
Gegenmaßnahmen:<br />
‣ Verwendung von NW-Zementen<br />
‣ Zementmengenminimierung<br />
‣ Kühlen der Betonbestandteile<br />
Betontemperaturen lassen sich um 1 K senken, wenn Zement um 10 K,<br />
Zuschlag um 1,6 K, Wasser um 3,6 K abgesenkt werden oder 6 l Wasser<br />
durch 6 kg Eisen ersetzt werden.<br />
‣ Schutz vor äußeren Temperatureinflüssen
37<br />
Risse im Beton infolge Schwinden<br />
5 Risse im im Beton und und Stahlbeton<br />
Die Schwindverkürzung in Betonen ist abhängig von den<br />
Umgebungsbedingungen<br />
• feucht Umgebung<br />
(relative Luftfeuchtigkeit ca. 70 %)<br />
• trockne Umgebung<br />
(relative Luftfeuchtigkeit ca. 50 %)<br />
• Bauteilgeometrie<br />
• Betonalter<br />
Gegenmaßnahmen<br />
‣ Schalungsdauer verlängern<br />
‣ Anmachwasser minimieren<br />
‣ Fließmittel verwenden<br />
‣ Nachbehandlung durchführen<br />
‣ Fassaden regengeschützt
38<br />
Risse im erhärteten Beton<br />
5 Risse im Beton und Stahlbeton<br />
Risse treten auf bei Überschreitung der ertragbaren<br />
Materialpannungen durch:<br />
• zu hohe Lasten<br />
• zu hohe Zwängungen<br />
• zu hohe Temperaturdifferenzen (T >15 K)
39<br />
zulässige Rissweiten nach Lohmeier<br />
5 Risse im Beton und Stahlbeton
40<br />
Ausführung der Rissverpressung<br />
5 Risse im Beton und Stahlbeton
Risse im Holz
42<br />
Risse im Holz<br />
6 Risse in Holzkonstruktionen<br />
Risse an Holzkonstruktionen sind in 4 unterschiedliche Kategorien<br />
zu bewerten:<br />
1. Relevanz für die Tragfähigkeit<br />
2. holzschutztechnische Aspekte<br />
Risse bieten die Möglichkeit, Angriffspunkte und Ausgangspunkte für<br />
tierischen und pflanzlichen Befall darzustellen<br />
3. brandschutztechnische Aspekte<br />
Rissufer und -fasersplitter setzen gegenüber den glatten<br />
Holzoberflächen die Entzündbarkeit wesentlich herauf; bei Hölzern mit<br />
brandschutztechnischer Behandlung erhöhte Brandgefahr durch<br />
unbehandelte Rissflanken<br />
4. ästhetische Erfordernisse<br />
gilt nicht im konstruktiven Bereich; in sichtbare Nutzungseinheiten<br />
(somit in beheizten Innenräumen) gelten höhere Maßstäbe an die<br />
Rissfreiheit
43<br />
Rissarten in der Holzkonstruktion<br />
6 Risse in Holzkonstruktionen<br />
b) Risse infolge Belastung in der Konstruktion<br />
→ diese Risse entstehen durch Unterdimensionierung während der Planung und<br />
Ausführung bzw. durch Überbeanspruchung während der Nutzung; sie<br />
können die Tragfähigkeit beeinflussen<br />
Beispiele<br />
• Kerbrisse<br />
• Querzugrisse<br />
• Biegezugrisse<br />
• Schubrisse<br />
• Scherrisse
44<br />
Rissarten im Holz<br />
c) Schwindrisse<br />
6 Risse in Holzkonstruktionen<br />
→ häufigste Rissschäden an Hölzern und Holzkonstruktionen; entstehen infolge<br />
Feuchtigkeitseinwirkungen; führen i.d.R. nicht zum Tragfähigkeitsversagen<br />
Einschnitt von Kanthölzern mit unterschiedlicher Lage zum Mark<br />
Ganzholz Halbholz Viertelholz/<br />
große Risse !!!<br />
Kreuzholz<br />
steigende<br />
Rissneigung<br />
Schwindriss vom Hirnholz<br />
ausgehend<br />
versetzte Schwindrisse im mittleren<br />
Bereich eines Kantholzes<br />
durchgehende Trockenrisse,<br />
führen zu einem hohen Verlust<br />
der Tragfähigkeit
45<br />
Schwindrisse<br />
6 Risse in Holzkonstruktionen<br />
Schwindrisse sind die häufigsten Rissschäden an Hölzern und<br />
Holzkonstruktionen. Ihre Bewertung ist umstritten.<br />
Holzfeuchten<br />
• Frischholzfeuchte 22 - 35 %<br />
• Eiche 23 - 25 %<br />
• Kiefer 26 - 28 %<br />
• Tanne/Fichte 30 - 34 %<br />
• Buche 32 - 35 %<br />
Wasser ist in Holz gebunden…<br />
…bis zu 15 % kapillar<br />
…bis zu 6 % entsprechend der Waals´schen Kräfte (Bindungsart < 6% chemisch)<br />
baurechtliche Feuchten nach DIN 1052:<br />
• Innenraum beheizt 9 3 %<br />
• Innenraum unbeheizt 12 3 %<br />
• außen überdacht 15 3 %<br />
• Witterung ausgesetzt 18 3 %<br />
Bei Fussbodenverlegearbeiten sind die Forderungen für Innenräume zu großzügig ausgelegt.
46<br />
Rissarten in der Holzkonstruktion<br />
6 Risse in Holzkonstruktionen<br />
horizontale Risse sind aufgrund ihrer Ausbildung auf das<br />
Widerstandsmoment und damit auf die Tragfähigkeit ungünstiger zu<br />
bewerten als vertikale Risse<br />
Bis zu welcher Risstiefe gelten Risse als statisch unbedenklich?<br />
• Risse an auf Biegung beanspruchte Teile:<br />
→ unbedenklich<br />
bis 70 % der Höhe,<br />
bis 60 % der Breite<br />
• Risse an auf Schub beanspruchte Teile:<br />
→ unbedenklich<br />
bis 70 % der Höhe,<br />
bis 50 % der Breite<br />
• Risse an auf Druck beanspruchte Teile:<br />
→ unbedenklich<br />
bis 50 % der Höhe,<br />
bis 60 % der Breite
47<br />
6 Risse in Holzkonstruktionen<br />
Risssanierung an Holzkonstruktionen<br />
Risse statisch relevant<br />
• Materialaustausch<br />
• Anlaschungen<br />
• Verstärkungshölzer<br />
• Bewehrungseinbau auf Kunstharzbasis<br />
Rissschäden aus holzschutztechnischen Gründen begegnen<br />
• Risse sind gegen tierische und pflanzliche Schädlinge zu schützen<br />
→ Risse mit zugelassenem Holzschutzmittel nach Prüfprädikat Iv und P behandeln<br />
(zwingend im Außenbereich erforderlich)<br />
Risse aus ästhetischen und Feuchtigkeitsbedingungen schließen<br />
• Ausspänen<br />
• Aufdopplung von Abdeckbretter<br />
• Holzkitt (nur bei starren Rissen)
Risse im Stahl
49<br />
Makroskopische Rissmerkmale<br />
7 Risse im Stahl<br />
Nach dem makroskopischen Bruchaussehen wird zwischen Sprödbruch und<br />
Zähbruch (Verformungsbruch) unterschieden:<br />
Zähes oder sprödes Bruchverhalten ist nicht ausschließlich eine Werkstoffeigenschaft,<br />
sondern hängt wesentlich von den äußeren Beanspruchungsbedingungen wie<br />
Temperatur, Spannungszustand, Belastungsgeschwindigkeit und umgebenden Medien<br />
ab<br />
• Sprödbruch<br />
Der Rissausbreitung geht keine bzw. nur eine auf den unmittelbaren Bereich an<br />
der Rissspitze beschränkte plastische Verformung voraus.<br />
→ der Bruch des Bauteils ist im Vorstadium nicht ohne weiteres erkennbar !!!<br />
• Zähbruch<br />
Die Rissausbreitung erfolgt erst nach stärkerer irreversibler Verformung des<br />
Grundmaterials.<br />
→ Vor dem Eintreten eines Bruches treten am Bauteil erkennbare Verformungen auf
50<br />
Mikroskopische Rissmerkmale<br />
7 Risse im Stahl<br />
Die mikroskopischen Merkmale der Rissufer führen zu einer<br />
Systematisierung nach den grundlegenden Mechanismen der<br />
Rissausbreitung und nach der Gefügeschädigung.<br />
Unterscheidung nach dem Mechanismus der Rissausbreitung:<br />
• Spaltbruch, interkristallin (a1)<br />
→ statische Belastung; winklig zueinander<br />
angeordnete Korngrenzflächen<br />
• Spaltbruch, transkristallin (a2)<br />
→ statische Belastung; ebene Spaltfläche<br />
mit sognannten Zungen und Flüssen<br />
• Wabenbruch (b)<br />
→ statische Belastung; transkristalliner Bruch durch die zwischen<br />
den Hohlräumen bestehenden Werkstoffbrücken<br />
• Ermüdungsbruch<br />
• Scherbruch<br />
• Kriechbruch<br />
a1) a2)
51<br />
Mikroskopische Rissmerkmale<br />
Unterscheidung nach der Art der Gefügeschädigung:<br />
7 Risse im Stahl<br />
• transkristalliner Bruch<br />
• interkristalliner Bruch<br />
ebene Spaltflächen mit sogenannten<br />
Zungen und Flüssen<br />
winklig zu einander angeordnete<br />
Korngrenzenflächen<br />
Risssanierung im Stahl<br />
Anlaschen und Verschweißen als provisorische Maßnahme möglich!
Risse im Glas
53<br />
8 Risse im Stahl<br />
Mikroskopische Rissmerkmale<br />
Man unterscheidet Schäden infolge<br />
Glasbruch wie folgt:<br />
Thermischer Palmbruch / Fächerbruch<br />
Verlauf:<br />
• geradliniger Einlauf<br />
• Richtungswechsel und mehrfache Auffächerung<br />
• weiterer Verlauf mäanderförmig<br />
Steinwurfbruch:<br />
Verlauf:<br />
• unregelmäßiges Loch<br />
• sehr grobes Spinnennetz<br />
• geradlinige, eckige Brüche<br />
• zentral v. Angriffspunkt ausgehend<br />
• Bruchverläufe häufig bis zur Kante<br />
durchgehend
54<br />
Mikroskopische Rissmerkmale<br />
8 Risse im Stahl<br />
Eckenbruch:<br />
Verlauf:<br />
• von der Ecke strahlenförmig ausgehend<br />
• geradliniger Bruchverlauf<br />
• meist nicht bis zur Kante durchgehend<br />
Klemmbruch<br />
Verlauf:<br />
• immer vom Rand ausgehend<br />
• geradliniger Bruchverlauf<br />
• kurzer Einlauf<br />
• bei längeren Brüchen oft rückläufig zum Rand<br />
Torsionsbruch<br />
Verlauf:<br />
• fast immer von Rand zu Rand verlaufend<br />
• leicht gewellter, geradliniger Bruchverlauf,<br />
• Bruchkantenversatz oft vorhanden
Praxisbeispiele
56<br />
9 Praxisbeispiele<br />
Stockholmer Altstadt:<br />
Risse infolge Versagen des Baugrundes<br />
Putzschaden:<br />
infolge unregelmäßigem Untergrund
57<br />
9 Praxisbeispiele<br />
Altschloßstraße Bitterfeld:
58<br />
IHK-Gebäude in Halle:<br />
Liniendiagramm Daten im Kellerbereich<br />
20<br />
9 Praxisbeispiele<br />
0.0 - MP7-Riß14 0.1 - MP2-Riß3 0.2 - MP5-Riß 0.3 - MP1-Riß2 0.4 - MP1-Riß9<br />
0.5 - MP0-Riß1 0.6 - MP6-Riß6 0.8 -<br />
°C<br />
40<br />
18<br />
30<br />
16<br />
14<br />
20<br />
Ansicht Logger MP 3 und<br />
MP 4 im Deckengewölbe<br />
12<br />
10<br />
10<br />
8<br />
0<br />
6<br />
02.10.2008<br />
29.10.2008<br />
26.11.2008<br />
24.12.2008<br />
21.01.2009<br />
18.02.2009<br />
18.03.2009<br />
-10<br />
Zeit<br />
16.04.2009<br />
Ansicht Logger IV/1 Nordseite<br />
links neben Tür<br />
Keller:<br />
schwarz MP 0; III / 2<br />
weiß MP 1; III / 2a Ecke<br />
hellblau MP 2; III / 4 a<br />
lila MP 3; VII / 1<br />
Blau MP 4; VII / 2<br />
Gelb MP 5; V / 6<br />
Grün MP 6; IV / 1<br />
rot MP 7 Temperatur
59<br />
9 Praxisbeispiele