Neue Ansätze für die realistische Bemessung von Mauerwerksbauten unter Horizontallasten
Ansprechpartner: C. Butenweg, M. Klassen
Moderne Mauerwerksbauten aus Ziegelmauerwerk müssen heute die architektonischen Anforderungen an die Transparenz und Nutzerflexibilität erfüllen, gleichzeitig aber auch statisch, energetisch sowie schall- und brandschutztechnisch optimal ausgelegt sein. Dies führt zu der großen Herausforderung mit neuen bauphysikalisch hervorragend optimierten Mauerwerksprodukten Grundrisse mit möglichst wenig Schubwänden zu realisieren. Durch das komplexe Zusammenspiel der aufgeführten Anforderungen ist die statische Auslegung von Mauerwerksbauten aus Ziegelmauerwerk unter horizontalen Beanspruchungen häufig nur im Grenzbereich der Nachweisführung oder mit dem zusätzlichen Einbau von Stahlbetonwänden realisierbar. Der wesentliche Grund hierfür ist, dass sich zwar die Bauweise mit neuen innovativen Produkten und Verfahren stetig weiterentwickelt hat, bei den Berechnungs- und Bemessungskonzepten in der Summe aber kein substantieller Fortschritt erzielt wurde. Noch immer werden die rechnerischen Nachweise von Mauerwerksbauten mit zu konservativen linearen Rechenmodellen durchgeführt, in denen Schubwände vereinfacht als Ersatzschubbalken abgebildet werden. Wesentliche Interaktionen wie Normalkraftumlagerungen, Deckeneinspannwirkungen und Lastumlagerungsmöglichkeiten bleiben unberücksichtigt. Mit vereinfacht ermittelten Beanspruchungen erfolgen in vorgegebenen Bemessungsschnitten Nachweise auf Wandebene, wobei der Widerstand der Wand aus dem Minimum der Tragfähigkeiten für Biegung, Schub mit Reibungsversagen und Schub mit Steinzugversagen ermittelt wird.
Die zu lösende wissenschaftliche-technische Problemstellung des Projekts besteht in der Entwicklung neuer Ansätze für eine realistischere Berechnung und Bemessung von Mauerwerksbauten aus Ziegelmauerwerk. Dies erfordert einen neuen ganzheitlicheren Ansatz, in dem die Trag- und Verformungsfähigkeiten auf der Wandebene eng mit der Berechnung auf Gebäudeebene verknüpft werden. Die starre Trennung eines vereinfachten Berechnungsmodells und einer Bemessung auf Wandebene muss aufgegeben werden, um die Randbedingungen im Gebäude realistischer zu erfassen.
Die Herausforderung des Projekts liegt darin einen nachvollziehbaren und praxistauglichen Weg zu finden die Tragwerksreserven mit einem vertretbaren Rechenaufwand zu erschließen und in der Praxis verfügbar zu machen. Die Problemstellung ist in der Praxis hinlänglich bekannt und immer wieder Gegenstand intensiver Diskussionen auf Fachtagungen und in Normausschüssen, konnte bislang aber nicht gelöst werden.