Kalksandstein. Planung, Konstruktion, Ausführung

Architekt und Tragwerksplaner sind gehalten,
auf ausreichende Rissesicherheit von
Bauteilen und Bauwerken zu achten. Risse
lassen sich in vielen Fällen vermeiden,
wenn das unterschiedliche Verformungsverhalten
von verschiedenem Mauerwerk
und die daraus möglicherweise entstehende
Rissgefahr bereits in der Planungsphase
beurteilt und berücksichtigt werden.
Zur Beurteilung der Rissesicherheit stehen
heute geeignete Näherungsverfahren zur
Verfügung, siehe auch [11/1]. Sie lassen
sich für bestimmte Fälle ohne besondere
Schwierigkeiten anwenden. Gegebenenfalls
empfiehlt sich eine spezielle Fachbeurteilung.
11.1 DAS ENTSTEHEN VON
SPANNUNGEN UND RISSEN.
Formänderungen, die sich ohne Behinderung
einstellen können, rufen keine Spannung
hervor. Ein homogener, reibungsfrei
gelagerter Körper, der einer gleichmäßigen
Dehnung unterworfen ist, kann sich völlig
spannungsfrei verformen. In der Praxis wird
sich ein Bauteil in der Regel nicht behinderungsfrei
verformen können, weil es mit
Nachbarbauteilen verbunden ist. Verformen
sich die beiden miteinander verbundenen
Bauteile unterschiedlich, so entstehen
Spannungen. Wenn die Verformungen
durch äußere Kräfte (Zwang) behindert
werden, wird die dadurch verursachte
Spannung als äußere bzw. Zwangspannung
bezeichnet. Spannungen in einem Bauteil
können jedoch auch ohne Einwirkung äußerer
Kräfte entstehen, z.B. wenn sich das
Bauteil unterschiedlich erwärmt oder wenn
es ungleichmäßig austrocknet – außen
stärker als im Kern. Die dadurch entstehenden
Spannungen werden dann als
Eigenspannung bezeichnet (Bild 11/1).
Beim Mauerwerk tritt dieser Fall vor allem
bei dickeren Wänden (Pfeilern) ein, wenn
Steine mit hoher Einbaufeuchte vermauert
werden und anschließend austrocknen.
Durch die ungleiche Austrocknung über
den Querschnitt entstehen Eigenspannungen,
und zwar Zugspannungen in den äußeren,
stärker austrocknenden Bereichen
und Druckspannungen im Kernbereich.
Die Größe der entstehenden Spannung
wird im Wesentlichen beeinflusst durch die
Größe der Formänderungen, den Behinderungs-,
Einspannungsgrad bzw. die Steifigkeitsverhältnisse
der miteinander verbundenen
Bauteile, den Elastizitäts- oder
Schubmodul und dem Spannungsabbau
infolge Relaxation. Relaxation ist der zeitabhängige
Spannungsabbau bei konstanter
Dehnung. Beispielsweise wird in einem
11. VERFORMUNG UND RISSESICHERHEIT.*
Eigenspannungen
frei beweglich, Abkühlung der Außenflächen
Bauteillängsschnitt
Zwangspannungen
beidseitig eingespannt, gleichmäßige Abkühlung
Bauteillängsschnitt
Bild 11/1: Eigen- und Zwangspannungen.
Bauteil eine Ausgangsspannung durch konstante
Temperaturdehnung hervorgerufen.
Diese Ausgangsspannung verringert sich
infolge Relaxation (innerer Spannungsabbau)
nach einer gewissen Zeit auf eine wesentlich
geringere Endspannung. Kritisch
und besonders rissgefährlich sind Zugspannungen
oder Scher- bzw. Schubspannungen,
weil die Zugfestigkeit und die
Schubbeanspruchbarkeit von Mauerwerk
vergleichsweise gering sind.
Risse entstehen dann, wenn die Spannung
die entsprechende Festigkeit überschreitet
bzw. die vorhandene Dehnung
größer als die Bruchdehnung wird.
� el =
* Dr.-Ing. Peter Schubert, Institut für Bauforschung der RWTH Aachen (ibac)
Dehnung
11.2 FORMÄNDERUNGEN.
+
+
+
-
Zugspannung
Druckspannung
Zugspannung
Zugspannung
11.2.1 Allgemeines.
Eine Übersicht über die Formänderungen,
die bei Mauerwerk auftreten können, gibt
Bild 11/2.
Der Oberbegriff Dehnung umfasst Verkürzungen
und Verlängerungen als bezogene
Längenänderung – Einheit: mm/m –
das heißt z.B. 0,3 mm Längenänderung je
Meter Bauteillänge.
Rechenwerte, d.h. im Allgemeinen zutreffende
Formänderungswerte, sowie Angaben
zum Bereich möglicher Kleinst- oder
Größtwerte finden sich in DIN 1053-1, Ta-
lastabhängig lastunabhängig
kurzzeitig langzeitig Wärmedehnung Feuchtedehnung
elastisch
+
sofort
bleibend
vorh �
E
bleibend
+
verzögert
elastisch
Bild 11/2: Formänderungen von Mauerwerk.
• Schwinden
• Quellen
• chem. Quellen
� k = � · � el � T = �T · � T � f
109