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Umsetzung einer optimierten Prüfung der Haftscherfestigkeit im Mauerwerksbau in Anlehnung an das bisherige europäische Prüfverfahren nach DIN EN 1052-3

Ergebnisse

Projektbeschreibung

Projektbeteiligte

Eckdaten

Umsetzung einer optimierten Prüfung der Haftscherfestigkeit im Mauerwerksbau in Anlehnung an das bisherige europäische Prüfverfahren nach DIN EN 1052-3


Projektnummer
10.08.18.7-16.43
Projektbeginn
10.2016
Projektende
10.2019
Projektstatus
abgeschlossen mit Bericht

Ergebnisse

Mit dem Übergang auf die europäischen Prüfnormen wird die Haftscherfestigkeit nach DIN EN 1052-3 geprüft. Die damit erreichbaren Werte sind etwa um die Hälfte geringer als nach dem bisherigen deutschen Prüfverfahren nach DIN 18555-5. Die Ursachen dafür konnten bisher nicht geklärt werden. Es war im Rahmen dieses Forschungsvorhabens ein geeigneter Versuchsaufbau in Anlehnung an das europäische Prüfverfahren zu testen und weiter zu optimieren.

Gegenstand
Am Anfang der Forschungen standen eine umfassende Analyse des neuen europäischen Prüfverfahrens nach DIN EN 1052-3 und ein Vergleich mit dem bisherigen deutschen Verfahren nach DIN 18555-5. In der Folge dieser Analysen ist festgestellt worden, dass in dem Versuchsaufbau erhebliche Biegemomente auftreten, die das Ergebnis verfälschen. Es tritt keine reine Scherbeanspruchung auf. Der Prüfkörper reißt dort, wo Biegezugspannungen auftreten auf, weshalb sich die Prüffläche in der Fuge verkleinert und damit
auch das Prüfergebnis der Haftscherfestigkeit reduziert.
Bei dem Verfahren mit Seitenlast war festgestellt worden, dass i.d.R. die unteren Seitenlaststufen zu gering sind, um den Biegeeinfluss zu überdrücken. Erst bei vollständiger Überdrückung kann mit einer Ausgleichsgeraden die Haftscherfestigkeit extrapoliert werden. Ergebnis der umfangreichen FEM-Analysen war auch, dass die Art der Lagerung und der Einleitung der Seitenlasten einen erheblichen Einfluss auf die Prüfergebnisse hat.
Nach den theoretischen Überlegungen sind dann mechanisch und experimentell das Verfahren A nach DIN EN 1052-3 mit Seitenlasten ab der Überdrückung der Biegespannungen und das Verfahren B mit beidseits aufgeklebten Stahlplatten sowohl mechanisch als auch experimentell weiter verfolgt worden.
Für das Verfahren A mit Seitenlasten ab der Überdrückung der Biegezugspannungen wurden sowohl mit Hand als auch mittels FEM die erforderlichen Seitenlasten errechnet.
Der Nachteil bei dem Verfahren A ist, dass bei hohen Haftscherfestigkeiten hohe Seitenlasten erforderlich sind, die ggf. vom Stein
nicht mehr getragen werden können. Im Bereich des Überganges vom Nichtüberdrückten zum Überdrückten kann es weiter zu stärkeren Streuungen des Prüfergebnisses kommen, die mikromechanisch begründbar sind.
Das Verfahren B wurde mit den seitlich aufgeklebten Stahlplatten mit einer Handrechnung und mit einer FEM Rechnung verifiziert. Es erfolgte die Auswahl eines geeigneten Klebers, der einen Bruch zwischen Klebefläche und Stein vor dem Bruch der Mörtelfuge ausschließt. Beide modifizierte Verfahren wurden experimentell an ausgewählten Stein-Mörtel-Kombinationen erprobt. Die dabei erzielten Werte
für die Haftscherfestigkeit lagen in der Größenordnung der aus der Literatur bekannten Erwartungswerte, die auf dem alten deutschen Prüfverfahren beruhen.
Der Versuchsaufbau B ohne Seitenlast ist äußerst anfällig, was den Einbau der Prüfkörper und die Durchführung anbetrifft. Mit dem modifizierten Aufbau mit den aufgeklebten Stahlplatten lassen sich die Unterschiede zwischen den Versuchsserien und innerhalb dieser reduzieren, weil die Prüfkörper über die Stahlplatten sicher eingefasst sind. Des Weiteren kann dadurch die Streuung der Versuchswerte erheblich verringert werden.
Mit den Versuchen konnte gezeigt werden, dass die Durchführung der Prüfung praktikabel ist. Bei Verfahren A ist lediglich eine Ermittlung der erforderlichen Seitenlaststufen in Abhängigkeit von dem Erwartungswert der Haftscherfestigkeit vorzuschalten. Es ist zu prüfen, ob diese von den vorgesehenen Steinen getragen werden können. Bei Verfahren B sind die erforderlichen steifen Stahlplatten im Versuchsaufbau zu ergänzen (je Serie 12 Stück). Als Kleber wurde "Sikadur 30 Normal“ der Fa. Sika Schweiz AG, Zürich, getestet. Es handelt sich um einen 2-Komponentenkleber auf Epoxidharzbasis. Eine Entfernung des Klebers von den Stahlplatten kann einfach durch Erwärmung erfolgen, ohne dass eine weitere Nachbearbeitung der Platten erforderlich wäre.
Fazit
Mit dem Forschungsvorhaben konnten die Unterschiede zwischen dem alten Prüfverfahren nach DIN 18555-5 und dem neuen gemäß DIN EN 1052-3 nach eingehenden Untersuchungen mechanisch und experimentell erklärt werden. Die Ursache liegt in den auftretenden Biegezugspannungen, die das Ergebnis verfälschen.
Letztlich wurden folgende Modifizierungen für die Verfahren nach DIN EN 1052-3 verfolgt:
- Prüfung nach Verfahren A mit erhöhten, die Biegespannungen kompensierenden Seitenlaststufen
- Prüfung nach Verfahren B mit zwei seitlich aufgeklebten Stahlplatten
Diese wurden weiter bearbeitet und erfolgreich gestestet. Die dabei experimentell erzielten Haftscherfestigkeitswerte lagen dicht beieinander und im aus der Literatur bekannten Erwartungshorizont.
Die Ergebnisse werden der Bauaufsicht und den Normungsgremien zur Verfügung gestellt, um eine Praxiseinführung in Angriff zu nehmen.

 

Projektbeteiligte
Antragsteller/in :

TU Dresden, Lehrstuhl Tragwerksplanung

01062 Dresden

Federführende/r Forscher/in (alternativ Sprecher/in) :

Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger
Dipl.-Ing. (FH), Dipl.-Kfm. Maik Erler
M.Eng. Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Ries
Dipl.-Ing. Peter Schöps

Fachbetreuer/in im BBSR :

Steffen Kisseler, i. A. WB 3

Eckdaten
Schlagworte zum Projekt : Haftscherfestigkeit, DIN EN 1052-3, DIN 18555-5, Versuchsaufbau
Einordnung in Zukunft Bau : Normen/ Standards, Mauerwerksbau, Tragwerksplanung, Forschungsbericht
Bundesförderung in EUR : 47.700,00