Earthquake-resistant brick masonry enclosures Erdbebensichere

EU-Forschungsprojekt INSYSME « Baustoff
Earthquake-resistant brick masonry enclosures
Erdbebensichere Ausfachungswände aus Ziegelmauerwerk
The new EU research project INSYSME – Innovative Systems for Earthquake Resistant Masonry Enclosures in RC
Buildings – was launched on October 1, 2013. Coordinated by the University of Padua, the project has 16 partners
from six European countries taking part.
Source/Quelle: [2]
Am 1. Oktober 2013 wurde das EU-Forschungsprojekt INSYSME – Innovative Systeme für erdbebentaugliche
Ausfachungswände aus Ziegelmauerwerk in Stahlbetonrahmentragwerken – gestartet. Unter der Koordination
der Universität Padua beteiligen sich 16 Partner aus sechs europäischen Ländern.
Bricks l Ziegel 2015
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Material » EU research project INSYSME
Germany, Greece, Italy, Portugal, Romania and Turkey are
partner countries to the three-year research project. The
German partners are Bonn-based Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel, Kassel University and SDA-engineering GmbH in
Herzogenrath. The German partners’ aim is to develop innovative infill systems for monolithic, insulative brick masonry
enclosures with which to ensure not only elevated earthquake resistance but also the reliable fulfilment of increasingly stringent wind-resistance requirements. The research
findings are to be integrated into the MINEA software solution, which was developed and made available several years
ago by INSYSME partner SDA-engineering GmbH [1]. Further information of relevance can be found at the project
websites [2].
1 Task definition
Assuming an appropriate structural design of the frame
nodes, single- and multi-storey reinforced concrete framed
buildings can be made more resistant to earthquakes, because their lower rigidity in comparison with wall-braced
systems activates less inertia forces in response to seismic
ground motion. This aseismic mode of construction does,
however, involve a greater extent of deformation. This must
be accounted for in executing any masonry enclosures that
are intentionally excluded from horizontal load transfer.
According to DIN EN 1998-1, section 4.3.5 [3], the seismic impact on masonry enclosures (a.k.a. infilled frames)
is described in terms of a static substitute load in line with
the targets specified for non-load-bearing structural components, with the wall itself and the wall junctions requiring
static verification. In addition, DIN EN 1998-1, section 4.3.6
[3] defines further requirements for masonry infilled frames,
as summarized below:
› Adverse local effects due to interaction between frame
and infill must be accounted for. For example, failure of
a diagonal brace in the stiffening infill could cause shear
failure of the frame supports
› The uncertainties of how masonry infills react to seismically
induced fluctuations in their mechanical properties, in addition to the resultant effects on the surrounding frames,
must be accounted for in the design and sizing of the overall structure
› According to DIN EN 1998-1, sections 4.3.6.1 and 4.3.6.2
[3], a pronouncedly irregular arrangement of masonry enclosures in the horizontal or vertical sense must also be accounted for in the seismic design of the overall structure
› According to DIN EN 1998-1, section 4.3.6.3 [3], brittle
failure must be prevented by suitable means. Possible options include the use of lightweight wire netting and wall
ties. Alternatively, concrete posts and concrete collars with
the same thickness as the wall also can be employed
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An dem auf drei Jahre ausgelegten Forschungsprojekt nehmen Deutschland, Griechenland, Italien, Portugal, Rumänien
und die Türkei teil. Die deutschen Partner dabei sind die Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel aus Bonn, die Universität
Kassel sowie das Ingenieurbüro SDA-engineering GmbH aus
Herzogenrath. Ziel der deutschen Partner ist die Entwicklung
von innovativen Ausfachungssystemen aus monolithischem
wärmedämmenden Ziegelmauerwerk, mit denen nicht nur
eine erhöhte Erdbebensicherheit, sondern auch die sichere
Erfüllung der steigenden Anforderungen aus Windbeanspruchungen gewährleistet werden können. Die Forschungsergebnisse sollen von dem Partner SDA-engineering GmbH
in die bereits seit einigen Jahren verfügbare Softwarelösung
MINEA [1] integriert werden. Weitere Informationen stehen
auf den Websites des Projektes [2] zur Verfügung.
1 Aufgabenstellung
Mit Stahlbetonrahmentragwerken kann bei einer entsprechenden konstruktiven Durchbildung der Rahmenknoten auch im Mehrgeschossbau eine höhere Erdbebensicherheit erreicht werden, da aufgrund der im Vergleich
zu wandausgesteiften Systemen geringeren Steifigkeit
kleinere Trägheitskräfte durch die seismische Bodenbewegung aktiviert werden. Gleichzeitig stellen sich aber im
Sinne einer erdbebengerechten Bauweise größere Verformungen ein. Diese sind bei der Ausführung der planmäßig
nicht am horizontalen Lastabtrag beteiligten Ausfachungswände zu beachten.
Die seismische Einwirkung auf Ausfachungswände wird
nach DIN EN 1998-1, Abschnitt 4.3.5 [3] entsprechend der
Vorgaben für nicht tragende Bauteile durch eine statische
Ersatzlast beschrieben, für welche die Wand selbst und
die Wandanschlüsse nachzuweisen sind. Zusätzlich sind
für Ausfachungswände aus Mauerwerk in DIN EN 1998-1,
Abschnitt 4.3.6 [3] weitergehende Anforderungen festgelegt, die wie folgt zusammengefasst werden können:
› Die örtlichen nachteiligen Auswirkungen infolge der
Wechselwirkung von Rahmen und Ausfachung müssen
berücksichtigt werden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um das Schubversagen der Rahmenstützen infolge
des Versagens der Diagonalstrebe in der aussteifend wirkenden Ausfachung
› Die Unsicherheiten des seismischen Verhaltens von Ausfachungswänden durch Schwankungen der mechanischen
Eigenschaften und der Anschlusswirkung an die umgebenden Rahmen müssen bei der Bemessung des Gesamttragwerks beachtet werden
› Eine stark unregelmäßige Anordnung der Ausfachungswände im Grund- oder Aufriss ist nach DIN EN 1998-1,
Abschnitte 4.3.6.1 und 4.3.6.2 [3] bei der seismischen
Auslegung des Gesamttragwerks zu berücksichtigen
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Due, however, to a lack of baseline data, DIN EN 1998-1 [3]
contains no practical rules of analysis and design for complying with the stated requirements. This makes it difficult
to implement the requirements in building practice. Hence,
there is need for practice-oriented rules of analysis and design for demonstrating the seismic safety of masonry enclosures.
2 Tentative experiments with infill masonry composed
of high-precision clay masonry units
2.1 General
In 2012/2013, MPA Hannover (Material Testing Institute for
Materials and Manufacturing Engineering) conducted a series of experiments serving to underpin the stipulations of
the “infill table” (DIN 1053-1, table 9 [5]; DIN EN 1996-3/
NA, table NA.C.1 [6]) for masonry consisting of precisionground vertically perforated clay units (PHLzB) set in thinjoint mortar [7]. Precision-ground vertically perforated clay
units of the type PHLzB 20-0.8 were employed for the experiments.
› Nach DIN EN 1998-1, Abschnitt 4.3.6.3 [3] ist ein sprödes
Versagen durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden. Als
mögliche Maßnahmen werden die Anordnung leichter
Drahtnetze und Wandanker genannt. Alternativ können
auch Betonpfosten und Betongurte in voller Wanddicke
angeordnet werden
Für die Erfüllung der genannten Anforderungen werden in der
DIN EN 1998-1 [3] jedoch keine anwendbaren Berechnungs- und
Bemessungsregeln angegeben, da die Grundlagen hierfür noch
nicht vorliegen. Diese Tatsache erschwert die Umsetzung der
Anforderungen in der Baupraxis. Es besteht also ein Bedarf an
praxistauglichen Berechnungs- und Bemessungsregeln, um die
seismische Sicherheit von Ausfachungswänden nachzuweisen.
2 Tastversuche an Ausfachungsflächen von
Planziegelmauerwerk
2.1 Allgemeines
An der MPA Hannover wurde 2012/2013 eine Versuchsreihe
zur Absicherung der Festlegungen in der „Ausfachungsta-
Material » EU research project INSYSME
The findings of the tests performed – flexural strength determination according to DIN EN 1052-2 [8] and testing of
ceiling-high walls – are summarized below.
2.2 Determination of flexural strength according to
DIN EN 1052-2
The mean flexural strength levels determined according to
DIN EN 1052-2 were situated well above the theoretical values shown in the National Annex DIN EN 1996-3/NA [6] for
masonry with thin-joint mortar:
› 0.38 N/mm² (six single values ranging from 0.32 to
0.43 N/mm²) for vertical loads on the horizontal joint (fracture plane parallel to horizontal joint) and
› 0.32 N/mm² (seven single values ranging from 0.25 to
0.42 N/mm²) for plane-perpendicular loads on the horizontal joint (fracture plane normal to the horizontal joint)
2.2 Biegezugprüfungen nach DIN EN 1052-2
Die mittleren Biegezugfestigkeiten nach DIN EN 1052-2 lagen deutlich über den Rechenwerten des Nationalen Anhangs DIN EN 1996-3/NA [6] für Mauerwerk mit Dünnbettmörtel:
› mit 0,38 N/mm² (sechs Einzelwerte von 0,32 bis 0,43 N/
mm²) für die Beanspruchung senkrecht zur Lagerfuge (Bruchebene parallel zu den Lagerfugen) sowie
› 0,32 N/mm² (sieben Einzelwerte von 0,25 bis 0,42 N/mm²)
für die Beanspruchung parallel zur Lagerfuge (Bruchebene
senkrecht zu den Lagerfugen)
Für die Bruchebene parallel zu den Lagerfugen wird dort
als charakteristischer Wert 0,2 N/mm² (bei Wind auf Ausfachungsmauerwerk) angegeben. Für die Bruchebene senkrecht zu den Lagerfugen ergibt sich für die untersuchte Variante ein charakteristischer Wert von 0,11 N/mm².
Photo/Foto: [7]
There, 0.2 N/mm² is listed as a characteristic value for a fracture plane running parallel to the horizontal joint (for infill
masonry with wind exposure). For a fracture plane arranged
at right angles to the horizontal joint, a characteristic value
of 0.11 N/mm² results for the tested design variant.
Assuming a characteristic value amounting to 80%
of the mean value (roughly corresponding to the lowest
test datum in both loading directions), the findings ob-
belle“ der DIN 1053-1, Tabelle 9 [5] bzw. DIN EN 1996-3/NA,
Tabelle NA.C.1 [6] für Mauerwerk aus Planhochlochziegeln
PHLzB mit Dünnbettmörtel durchgeführt [7]. Für die Versuche wurden Planhochlochziegel PHLzB 20-0,8 verwendet.
Es wurden Biegezugprüfungen nach DIN EN 1052-2 [8]
sowie Prüfungen an geschosshohen Wänden durchgeführt,
deren Ergebnisse nachfolgend zusammengefasst sind.
»1 Test set-up for determining flexural strength normal to the horizontal joint plane in accordance with DIN EN 1052-2
»1 Prüfeinrichtung zur Ermittlung der Biegezugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge nach DIN EN 1052-2
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Bricks l Ziegel 2015
Photo/Foto: [7]
EU-Forschungsprojekt INSYSME « Baustoff
»2 Side view of test set-up
»2 Seitenansicht der Prüfeinrichtung
tained for the tested precision-ground vertically perforated
clay units (fracture plane parallel to the horizontal joints)
ranged between 50% and more than 100% higher than
the reference value stated in DIN EN 1996-1-1/NA [6]. »1
shows a specimen wall mounted in the tester for determining its flexural strength at right angles to the horizontal
joint.
2.3 Experiments with ceiling-high walls
Four different ceiling-high walls (h = 2.5 m) with lengths of
3 and 6 m were chosen for testing. The experimental test
set-up is shown in »2. The wall was supported either on
three sides (excluding the upper edge) or on all four sides.
The vertical load was applied to the wall by adjusting the
pressure in an airbag arranged along the wall. The dimensions of the largest wall corresponded to the maximum infill
area of 14 m² for 175 mm-thick walls with quadrilateral support, as listed in DIN 1053-1, table 9 [5] and DIN EN 1996-3,
table NA.C.1 [6]. The breaking loads determined for the various specimen walls are shown in »Table 1.
Comparison of these breaking loads with the characteristic
wind loads described in DIN EN 1991-1-4/NA, table NA.B.3 [9]
shows that the tested high-precision clay masonry units possess high load-bearing capacity reserves. The test variant comparable to the 175 mm-thick masonry infill measuring 14 m²
in area, as described in DIN EN 1996-3, table NA.C.1 [6] (here:
quadrilateral support, 14.7 m² infill area), with its mean loadbearing capacity of 4.7 kN/m², is more than five times stronger than would be required for normal inland wind loads (wind
zone 2, qP = 0.9 kN/m²) on buildings with heights up to 25 m,
and more than three times the maximum values for coastal
regions in wind zone 4 (qP = 1.55 kN/m²). Even the trilaterally
Bei Annahme eines charakteristischen Werts von 80 %
des Mittelwerts (dies entspricht in beiden Beanspruchungsrichtungen auch etwa dem kleinsten Prüfwert) liegen die
Versuchsergebnisse für die untersuchten Planhochlochziegel somit 50 % (Bruchebene parallel zu den Lagerfugen)
bzw. mehr als 100 % über den Vergleichswerten nach
DIN EN 1996-1-1/NA [6]. »1 zeigt einen Prüfkörper in der
Prüfeinrichtung zur Ermittlung der Biegezugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge.
2.3 Prüfungen an geschosshohen Wänden
Untersucht wurden vier Varianten geschosshoher Wände
mit einer Höhe von h = 2,5 m, wobei die Wandlängen mit
etwa 3 bzw. 6 m gewählt wurden. Den Versuchsaufbau
zeigt »2. Die Lagerung erfolgte dreiseitig (oberer Rand frei)
bzw. vierseitig. Die Belastung senkrecht zur Wand wurde
über die Regulierung des Drucks in einem auf die Wandfläche aufgebrachten Luftsack aufgebracht. Die Abmessung
der größten Wand entspricht der maximalen Ausfachungsfläche von 14 m² für vierseitig gehaltene 175 mm starke
Wände in DIN 1053-1, Tabelle 9 [5] und DIN EN 1996-3,
Tabelle NA.C.1 [6]. Die aus den Versuchen ermittelten
Bruchlasten der einzelnen Prüfkörper sind in »Tabelle 1 zusammengestellt.
Ein Vergleich der Bruchlasten mit den charakteristischen
Windlasten aus DIN EN 1991-1-4/NA, Tabelle NA.B.3 [9]
zeigt, dass für das hier untersuchte Planziegelmauerwerk
große Tragfähigkeitsreserven vorhanden sind. Die mit der
zulässigen Ausfachungsfläche von 14 m² für 175 mm starkes Mauerwerk nach DIN EN 1996-3, Tabelle NA.C.1 [6]
vergleichbare Versuchsvariante (vierseitige Lagerung, Ausfachungsfläche 14,7 m²) liegt mit einer mittleren Tragfähigkeit
von 4,7 kN/m² um mehr als das 5-fache über den üblichen
Windlasten im Binnenland (Windzone 2, qP = 0,9 kN/m²) für
bis zu 25 m hohe Gebäude und mehr als das 3-fache über
den Maximalwerten für Küstenregionen in Windzone 4 (qP =
1,55 kN/m²). Sogar die dreiseitig gelagerte Wand (oberer
Rand frei) liegt noch um mehr als das 3,5-fache über den
Bemessungswerten für vierseitig gelagerte Wände in Wind-
» Table 1 Dimensions, type of frame and breaking load of ceiling-high, unstressed masonry enclosures of precision-ground vertically perforated clay
units set in thin-joint mortar (brick overlap s = 0.4 h)
» Tabelle 1 Abmessungen, Lagerungsbedingungen und Bruchlast von geschosshohen unbelasteten Ausfachungswänden aus Planhochlochziegeln mit
Dünnbettmörtel (Überbindemaß ü = 0,4 h)
Specimen
Prüfkörper
Dimensions
Abmessungen [mm]
Frame
Lagerung
Breaking load
Bruchlast [kN/m²]
1
2950 x 170 x 2500
trilateral (open at top)/dreiseitig (oberer Rand frei)
6.62
2
2952 x 170 x 2500
quadrilateral/vierseitig
6.47
4
5900 x 170 x 2500
trilateral (open at top)/dreiseitig (oberer Rand frei)
2.85
3+5
5910 x 170 x 2500
quadrilateral/ vierseitig
4.67
Bricks l Ziegel 2015
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Material » EU research project INSYSME
supported wall (with open upper rim) is more than 3.5 times
stronger than the reference values for quadrilaterally confined
walls in wind zone 2. The fracture image of a quadrilaterally
confined wall with an approximate length of 6 m is shown by
way of example in »3.
The results of tentative experiments show that vertically
stressed infill masonry possesses significant load-bearing
capacity reserves in comparison with current design values. However, describing the load-bearing behaviour of infill masonry in reinforced concrete frame buildings subject
to seismic loading will require additional investigations to
clarify both how the infill interacts with the frame and how
simultaneous seismic action in parallel with and at right
angles to the wall plane impacts the infill. These investigations fall under the present scope of the ongoing EU project
INSYSME.
3 Arbeitsprogramm des EU-Projekts INSYSME
Mit dem europäischen Verbundprojekt INSYSME sollen die in
Abschnitt 2 beschriebenen normativen Lücken einer erdbebensicheren Auslegung von Ausfachungswänden geschlossen werden. Hierzu ist es notwendig, praxistaugliche Regeln
für die sichere Bemessung und konstruktive Auslegung von
Ausfachungswänden zu entwickeln. Nachfolgend wird das
Arbeitsprogramm der deutschen Partner in dem Projekt
INSYSME zur Untersuchung dieser Fragestellung vorgestellt.
In der ersten Projektphase werden für ausgewählte Ziegelprodukte (»4) unter anderem Biegezugfestigkeiten nach
DIN EN 1052-2 ermittelt. Auf der Basis dieser Ergebnisse werden für die ausgewählten Varianten Versuche an geschosshohen ausgefachten Stahlbetonrahmen durchgeführt, wobei
die Stahlbetonrahmen niedrig dissipativ ausgelegt werden.
Photo/Foto: [7]
3 Work agenda of the EU project INSYSME
The primary purpose of the collaborative EU project
INSYSME is to fill in the normative gaps regarding the earthquake-resistant design of masonry enclosures, as described
in section 2 above. This calls for the generation of field-relevant rules governing the safe design and sizing of masonry
enclosures. The work agenda of the German partners for
investigating this complex within the INSYSME project is
presented below.
During the first phase of the project, testing will include,
inter alia, determination of the flexural strength of selected
heavy clay products (»4) in accordance with DIN EN 1052-2.
zone 2. Beispielhaft zeigt »3 das Bruchbild einer vierseitig
gelagerten Wand mit einer Länge von etwa 6 m.
Die Ergebnisse der Tastversuche zeigen, dass senkrecht
zur Ebene belastetes Ausfachungsmauerwerk gegenüber
den aktuellen Bemessungswerten deutliche Tragwerksreserven aufweist. Für die Beschreibung des Tragverhaltens von
Ausfachungsflächen in Stahlbetonrahmentragwerken unter
seismischer Belastung sind aber weitergehende Untersuchungen erforderlich, um die Interaktion der Ausfachung mit
dem Rahmen und die gleichzeitige seismische Einwirkung in
und senkrecht zu der Wandebene zu erfassen. Diese Untersuchungen sind gegenwärtig Gegenstand des europäischen
Verbundprojektes INSYSME.
»3 Fracture image of a quadrilaterally framed wall of high-precision clay masonry units set in thin-joint mortar
»3 Bruchbild einer vierseitig gelagerten Wand aus Planziegelmauerwerk mit Dünnbettmörtel
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Bricks l Ziegel 2015
EU-Forschungsprojekt INSYSME « Baustoff
Deutschlands
Ziegel Nr.1
On the basis of the results obtained, the selected variants
will be tested as infill masonry in low-dissipative reinforcedconcrete frames. In the first series of experiments, the loads
within and normal to the wall plane will be applied separately.
In addition to the wall experiments conducted in the individual partner countries, a model building with masonry
enclosures will be subjected to vibrating table tests at the
EU-Centre in Pavia. The vibrating table tests are intended to
help clarify the global structural behaviour and filtering effect of the building and the seismic load on the individual
masonry enclosures, and to assess the efficacy of the various
reinforcement options.
In addition, computation models for linear and nonlinear
numerical simulations will be generated with the help of the
findings from the scale-model and full-scale test series. Simulations are to be run for three-dimensional models of the
overall structure, and parameter studies will be performed
on individual brick infills in order to investigate the effects
of such crucial parameters as the wall geometry, the manner of attachment to the frame, and the means of wall reinforcement. The results of the wall experiments will be used
to check the quality of the simulation models.
Rules of design for accommodating seismic loads in parallel with and at right angles to the wall, as well as for their
combined impacts, will be formulated on the basis of the experimental and simulative findings. These rules will then be
incorporated into a practice-oriented design directive (code
of practice). It is also planned to implement the generated
regulations into the Minea software [1].
Application of the achieved results will be demonstrated
via prototypical implementation of a reinforced infill system.
In that connection, the selected prototype will be evaluated
in terms of operational feasibility and economic efficiency.
Evaluation will be based on quality control data obtained by
various metrological means.
After the project work agenda has been completed, flexural strength values are to be made available for the subject
variants along with practice-oriented rules for the aseismic
design of brick masonry infills.
4 Summary
Initial tentative experiments performed on infill masonry
consisting of high-precision clay masonry units have shown
infill masonry to possess substantial structural safety margins with respect to plane-perpendicular loading. Requisite
additional fundamental investigations are currently being
conducted within the scope of the EU project INSYSME, in
which innovative systems of earthquake-resistant brick masonry enclosures in reinforced concrete framed buildings are
being developed.
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127
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Photos/Fotos: Deutsche Poroton, Unipor Ziegel, Mein Ziegelhaus
Material » EU research project INSYSME
»4 Vertically perforated clay masonry units tested in the INSYSME project
»4 Im Projekt INSYSME untersuchte Hochlochziegel
Dr.-Ing. Christoph Butenweg, SDA-engineering GmbH,
www.sda-engineering.de
Dr.-Ing. Udo Meyer, Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel e.V.,
www.argemauerziegel.de
Prof. Dr.-Ing. Ekkehard Fehling, Universität Kassel,
www.uni-kassel.de
References/ Literatur
[1] Minea: Softwarelösung zur Berechnung und Bemessung
von Mauerwerksbauten, www.minea-design.com
[2] Projektwebsites: http://www.insysme.eu,
http://cordis.europa.eu/projects/rcn/110090_en.html
[3] DIN EN 1998-1: Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken
gegen Erdbeben – Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten. Deutsche Fassung
EN 1998-1:2004 + AC:2009. Deutsches Institut für Normung (DIN), Berlin, Dezember 2010
[4] FEMA 273: NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings. Applied Technology Council (ATC),
Redwood City, USA, 1997
[5] DIN 1053-1:1996-11 Mauerwerk – Teil 1 – Berechnung
und Ausführung, Deutsches Institut für Normung (DIN),
Berlin, November 1996
[6] DIN EN 1996-3/NA: Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten,
Deutsches Institut für Normung (DIN), Berlin, Januar 2012
[7] Bestimmung der Biegetragfähigkeit an geschosshohen Wänden und Wänden nach DIN EN 1052-2 aus
Planhochlochziegeln und Dünnbettmörtel. Prüfbericht
111890, MPA Hannover, Mai 2013
[8] DIN EN 1052-2: Prüfverfahren für Mauerwerk – Teil 2:
Bestimmung der Biegezugfestigkeit, Deutsches Institut
für Normung (DIN), Berlin, Oktober 1999
[9] DIN EN 1991-1-4/NA: Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windlasten, Deutsches Institut für Normung (DIN), Berlin, Dezember 2010
128
Die Belastungen in und senkrecht zu der Wandebene werden
in den ersten Versuchsreihen zunächst getrennt aufgebracht.
Zusätzlich zu den Wandversuchen, die in den einzelnen
Teilnehmerländern durchgeführt werden, werden am EUCentre in Pavia Rütteltischversuche an einem Modellgebäude mit Ausfachungswänden durchgeführt. Die Rütteltischversuche ermöglichen die Untersuchung des globalen
Tragwerksverhaltens und der Filterwirkung des Gebäudes,
die Ermittlung der seismischen Belastung auf die einzelnen
Ausfachungswände und die Beurteilung der Wirksamkeit
der unterschiedlichen Verstärkungsvarianten.
Unter Verwendung der Versuchsergebnisse der Klein- und
Bauteilversuche werden zusätzlich Rechenmodelle für lineare
und nichtlineare numerische Simulationen erstellt. Die Simulationen sollen zum einen mit dreidimensionalen Modellen
am Gesamttragwerk erfolgen, zum anderen werden aber
auch Parameterstudien an einzelnen ausgefachten Rahmen
durchgeführt. So soll der Einfluss wesentlicher Parameter,
wie beispielsweise die Wandgeometrie, die Verbindungsmittel zum Rahmen und die Wandverstärkungen untersucht
werden. Eine Überprüfung der Simulationsmodelle erfolgt
mit den Ergebnissen der Wandversuche.
Auf Grundlage der Ergebnisse der Versuche und Simulationen werden Konstruktions- und Bemessungsregeln für Beanspruchungen in und senkrecht zu der Wandrichtung sowie
deren kombinierte Einwirkung abgeleitet. Diese werden in
einer Bemessungs- und Konstruktionsrichtlinie für die praktische Anwendung aufbereitet. Weiterhin ist geplant, die erstellten Regelwerke in der Software Minea [1] umzusetzen.
Die Demonstration der Anwendung der erzielten Ergebnisse erfolgt durch die prototypische Umsetzung eines Ausfachungssystems mit Verstärkungen. Dabei wird der ausgewählte Prototyp hinsichtlich der praktischen Ausführbarkeit
und Wirtschaftlichkeit bewertet. Die Bewertung erfolgt auf
Grundlage von Qualitätskontrollen unter Einsatz verschiedener Messtechniken.
Nach Durchführung des Projektarbeitsprogramms sollen
zutreffende Biegezugfestigkeitswerte für die untersuchten
Varianten sowie praxistaugliche Regeln für die erdbebengerechte Auslegung von Ausfachungsmauerwerk aus Ziegelmauerwerk zur Verfügung gestellt werden.
4 Zusammenfassung
Erste Tastversuche an Ausfachungsflächen aus Planziegelmauerwerk haben gezeigt, dass senkrecht zur Ebene belastetes Ausfachungsmauerwerk erhebliche Tragwerksreserven
aufweist. Die notwendigen weiteren Grundlagenuntersuchungen werden zur Zeit in dem EU-Projekt INSYSME durchgeführt, in dem innovative Systeme erdbebentauglicher
Ausfachungswände aus Ziegelmauerwerk in Stahlbetonrahmentragwerken entwickelt werden.
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