DE19801305C2 - Bewehrungsanordnung für Mauerwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bewehrungsanordnung für gemauerte Bauteile.

Eine derartige Bewehrungsanordnung für Mauerwerk ist aus der Zeitschrift "Das Mauer­ werk" 2/97, S. 72-77 bekannt. Zweck der beschriebenen Mauerwerksbewehrung aus Stahl ist die Erhöhung der Tragfähigkeit der Mauer und die Verhinderung grösserer Ris­ se im Mauerwerk. Dazu werden Stahlstäbe entweder einzeln oder als Gitterkonstruktion in die Mörtelfugen, d. h. in Längsrichtung der Wand eingelegt. Auf diese Weise können verzahnte vertikale und stufenförmige Schrägrisse, die u. a. infolge Schwindens auftre­ ten, entweder vermieden oder so reduziert werden, dass sie nur noch schwer wahr­ nehmbar und für die Konstruktion unschädlich sind.

Neben dieser horizontal in die Mörtelfugen eingebrachten Bewehrung ist es grundsätz­ lich bei Hohlblocksteinen denkbar, auch eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Bewehrung vorzusehen. In der Praxis wird die Möglichkeit aufgrund des hohen Aufwan­ des jedoch kaum realisiert. Bei Gasbeton- und Kalksandsteinmauerwerk sind wegen ihres geringen Lochanteils in der Praxis keine vertikal verlaufenden Bewehrungen mög­ lich.

Aufgrund der Tatsache, dass die Bewehrung in die Mörtelfugen eingebracht werden muss, kommen vorgenannte konstruktive Massnahmen nur bei der Neuerstellung einer Wand in Betracht.

Aus dem Bereich der Bausanierung ist durch einen Prospekt der Firma Diplom-Ingenieur R. Laumer, Baufertigteilwerk, 8332 Massing bekannt, Stahlbetonkonstruktionen mit Hilfe von Stahllamellen zu verstärken, die mit Hilfe von Epoxydharzen mit den Stahlbetontei­ len verbunden werden. Die Armierungslamellen werden dabei mit Hilfe des Klebers an die Betonkonstruktion, insbesondere Decken, Unterzüge und Säulen angeklebt. Voraus­ setzung für eine kraftschlüssige Verklebung ist allerdings eine aufwendige Vorbehand­ lung der Stahlbetonkonstruktion, z. B. durch Sandstrahlen.

Diese Aufgabe löst eine Bewehrungsanordnung für gemauerte Bauteile, insbesondere Mauerwerk mit einer Bewehrung, die unmittelbar, kraftschlüssig mit der Oberfläche der Bauteile verbunden und die frei von flachgewalztem Streckmetallgitter ist.

Die Bewehrungsanordnung hat den Vorteil, dass sie sich nicht nur bei Neukonstruktio­ nen, sondern auch bei bereits vorhandenen gemauerten Bauteilen realisieren lässt. Sie hat den weiteren Vorteil, dass die oberflächlich aufgeklebte Bewehrung die statischen Eigenschaften der gemauerten Bauteile verbessert. Dadurch wird es möglich, dass bei gemauerten Bauteilen mit einer erfindungsgemässen Bewehrungsanordnung, verglichen mit nicht bewehrten gemauerten Bauteilen, die Wandstärken der gemauerten Bauteile bei gleichem Tragvermögen reduziert werden können. Dieses wiederum bedeutet eine Kosten- und Zeitersparnis sowie einen Gewinn an Grundfläche. Gleichermassen ver­ bessert werden das Verformungs- und Rissverhalten. Hierbei ist die Lage der Beweh­ rung direkt an der Oberfläche der gemauerten Bauteile von besonderem Vorteil. Weiter­ hin bietet die Erfindung den Vorteil, dass im Vergleich zu Betonarmierungen eine grosse Anzahl Materialien und entsprechend angepasster beziehungsweise optimierter Kleb­ stoffe verwendet werden können.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bewehrung streifenförmig und/oder matrixförmig oder flächig auf die Oberfläche der gemauerten Bauteile aufgebracht ist.

Die Bewehrung in Streifen- und/oder Matrixform hat den Vorteil, dass sich die Beweh­ rungsbahnen zeit- und kostengünstig aufbringen und in die Kraftlinien legen lassen.

Eine vollflächig geschlossene Bewehrungsstruktur, z. B. mit einer auf die Aussenseite von Aussenwandkonstruktionen aufgebrachten faserverstärkten Folie hat den Vorteil, gleichzeitig eine Erhöhung der Tragfähigkeit, eine konstruktive Verbesserung und den Witterungsschutz der Aussenwand sicherzustellen.

Innenseitig auf die gemauerten Bauteile aufgebrachte Bewehrung hat den Vorteil, dass sich für Winddruck von aussen die statischen Eigenschaften der gemauerten Bauteile verbessern lassen, ohne dass für die Aufbringung der Bewehrung ein Gerüst erforderlich ist. Dadurch wird eine erhebliche Kostenreduzierung im Vergleich zu einer beidseitigen Aufbringung der Bewehrung möglich.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bewehrung ein oder meh­ rere der Materialien Glasfaser, Kunststoff, Mineralfaser, Kohlefaser, Porzellanfaser, Textilfaser, Stahl, Eisen und/oder recyclebare Stoffe wie Jute oder Stroh enthält.

Dies hat den Vorteil, dass sich die Bewehrungsanordnung optimal hinsichtlich der ge­ wünschten Verbesserungeigenschaften an die zu bewehrenden gemauerten Bauteile anpassen lässt, so dass die Bewehrungsanordnung für alle Arten von gemauerten Bau­ teilen geeignet ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Bewehrung und der Oberfläche der gemauerten Bauteile durch einen Klebstoff hergestellt wird.

Dies hat den Vorteil, dass sich die Erfindung einfach realisieren lässt und dass keine zusätzlichen Verankerungsmassnahmen für die Bewehrung erforderlich sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Klebstoff ein minerali­ scher Kleber oder ein Kunststoffklebstoff wie z. B. Epoxydharz ist.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass sich sowohl herkömmliche Binde­ mittel wie Zement als auch hochkraftschlüssige Klebstoffe einsetzen lassen, die eine optimale Verbindung des Bewehrungsmaterials mit den gemauerten Bauteilen ermögli­ chen.

Hinsichtlich des Verfahrens zur Bewehrung von auf Biegung beanspruchten gemauerten Bauteilen sieht die Erfindung vor, dass eine Bewehrung, die frei von flachgewalztem Streckmetallgitter ist, unmittelbar auf die Oberfläche der Bauteile geklebt wird.

Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass sich die Bewehrung für gemauerten Bauteile in kostengünstiger Weise sowohl hinsichtlich des erforderlichen Zeitaufwands als auch hinsichtlich der Materialien realisieren lässt.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass die Bewehrung strei­ fenförmig und/oder matrixförmig aufgeklebt wird.

Aus der Patentanmeldung DE 197 14 435 A1 ist eine mittels Dünnbettmörtel auf Mauer­ werk, insbesondere Gasbetonsteine, aufgebrachte Bewehrung aus flachgewalztem Rip­ penstreckmetall bekannt. Diese Anmeldung bezieht sich jedoch ausschließlich auf Be­ wehrung aus flachgewalztem Rippenstreckmetall und berücksichtigt andere Materialien, die teilweise wegen ihrer Materialeigenschaften sehr viel besser geeignet sind, nicht.

Weiter ist aus der Patentanmeldung DE 195 25 508 A1/Int. Cl. C04B41/70 eine Be­ wehrung für Stahlbeton oder Mauerwerk bekannt die in eine Matrix (Zementmörtel­ schicht) eingebettet wird. Dieses Verfahren weist gegenüber der erfindungsgemässen Anordnung wesentlich schlechtere Verbundeigenschaften zwischen zu verstärkendem Bauteil und aufzubringender Bewehrung auf da eine unmittelbare hochfeste Verklebung nicht stattfindet. Ausserdem ist der Bewehrungsvorgang (mehrere Arbeitsgänge, Auf­ bringen von Mörtelschichten, Eindrücken der Bewehrung in nasse Schichten, etc.) schwierig, arbeitsintensiv und damit teuer.

Aus der Patentanmeldung DE 42 13 839 A1/Int. Cl. E04G21/12 ist eine verklebte oberflächige Wandbewehrung bekannt, die jedoch ausschliesslich für den Fall einer Scheibenbeanspruchung (Schubspannungen) aus Erdbeben oder Wind vorgesehen und aufgrund ihrer diagonalen Anordnung auch nur für Scheibenbeanspruchung geeignet ist. Eine Scheibenbeanspruchung von Mauerwerk kommt jedoch in der Praxis äusserst sel­ ten vor da zur Aussteifung bei höherer Beanspruchung fast immer Stahlbetonscheiben (Treppenhäuser, Aufzüge, etc.') eingesetzt werden. Ausserdem kommt bei Scheibenbe­ anspruchungen die oberflächige Lage der Bewehrung (grosser Hebelarm bei Biegung) nicht zum Tragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bewehrungsanordnung für gemauerte Bauteile, insbesondere Mauerwerk und ein Verfahren zur Bewehrung von gemauerten Bauteilen, insbesondere Mauerwerk vorzusehen, die sich flexibel sowohl für Alt- als für Neukonstruktionen einsetzen lassen und mit denen sich die statischen Eigenschaften und die Gebrauchsfähigkeit der gemauerten Bauteile bei Biegebeanspruchung (Platten­ biegung, Beulen, Knicken) verbessern lassen. Diese Anforderung ist im Gegensatz zu der Schubbeanspruchung sehr häufig und tritt sowohl in tragenden als auch in nichttra­ genden Bauteilen auf.

Durch die streifenförmige und/oder matrixförmige Anordnung der Bewehrung kann ein Optimum hinsichtlich der Kosten als auch hinsichtlich der Verbesserung der statischen Bauteileigenschaften erzielt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a und 1b einen Querschnitt sowie eine Ansicht durch eine Skelettkonstruktion mit Mauerwerkausfachung,

Fig. 2a und 2b eine Ansicht und einen Grundriss eines zweiten Beispiels einer Ske­ lettkonstruktion mit Mauerwerkausfachung und

Fig. 3 eine detaillierte Schemadarstellung einer beidseitigen Bewehrungsanordnung mit Mauerwerk.

In der schematischen Darstellung der Fig. 1a und 1b sind zwei Geschossdecken 1 und 2 eines mehrgeschossigen Gebäudes mit jeweils zugeordneten Unterzügen 3 und 4 dargestellt. Die Geschossdecke 1 mit Unterzug 3 wird durch Säulen 5 gestützt. Eine derartige Skelettkonstruktion kann beispielsweise ein Stahlskelett wie für Wolkenkratzer oder ein Stahlbetonskelett für mehrgeschossige Gebäude sein. Die Wände 6 zwischen dem Unterzug 3 und der darunterliegenden Geschossdecke 2 sowie in Längsrichtung zwischen den Säulen 5 sind ausgemauert.

Die Erfindung sieht eine Bewehrungsanordnung für das Mauerwerk 6 vor, bei der eine Bewehrung 7 unmittelbar, kraftschlüssig mit der Oberfläche des Mauerwerks 6 verbun­ den ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Bewehrung 7 in Form von vertikal angeordneten Streifen 7a, 7b, 7c und 7d ausgeführt. Das Material der Bewehrung kann Glasfaser, Kunststoff, Mineralfaser, Kohlefaser, Porzellanfaser, Textilgewebe, Stahl, Eisen und/oder recyclebare Stoffe wie Jute oder Stroh enthalten. Eine Kombination mehrerer Materialien ist möglich. Die Materialstruktur kann z. B. ein Gewebe, ein Geflecht, eine Maschenware oder ein Gelege sein. Vorzugsweise ist die Bewehrung flach, so dass sie nur wenig auf dem Mauerwerk aufträgt.

Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Mauerwerk 6 und der Bewehrung stellt ein Klebstoff 8 her, der an die Materialien des Mauerwerks und der Bewehrung z. B. hinsichtlich der Kleb-, Temperatur- und/oder der Alterungseigenschaften angepasst ist. In Frage kommen unter anderem ein mineralischer Kleber, z. B. Zement oder ein Kunst­ stoff-klebstoff, z. B. Epoxydharz. Damit sich auf der bewehrten Mauerseite eine glatte Oberfläche ergibt, wird auf die Bewehrungsanordnung aus Kleber und Bewehrung ein weiteres, nicht dargestelltes Material aufgetragen. Dieses kann beispielsweise ein zu­ sätzlicher Kleber, eine Folie, eine Verkleidung oder ein Putz sein. Insbesondere sofern für die Bewehrung ein recyclebares Material genommen wird, muss darauf geachtet werden, dass das Bewehrungsmaterial seine typischen Eigenschaften während der vor­ gesehenen Lebensdauer des Gebäudes erhält.

In Fig. 1a ist schematisch eine Windbelastung W gezeichnet, die auf die Aussenwand 6 wirkt. Die Windbelastung erzeugt Biegung und damit eine Zugkraft im Mauerwerk, der der Geschossdruck entgegenwirkt. In stark übertriebener schematischer Darstellung ergibt sich bei nicht bewehrter Wand eine Durchbiegung 9. Es gehört zu den Vorteilen der Erfindung, dass die Bewehrung 7 optimal auf die Kraftverhältnisse im bzw. des Mau­ erwerks abgestimmt werden kann. Die streifenförmige Bewehrung 7 möge dabei die industriell gefertigte Breite a haben. Die Streifen seien im Abstand b, der in Fig. 1 äqui­ distant ist, angeordnet. Die senkrechte Anordnung der Bewehrungsstreifen ergibt sich in Fig. 1b dadurch, dass die Mauer 6 am unteren Fusspunkt durch ihr Gewicht gehalten wird und oben typischerweise durch eine Verdübelung fixiert ist. Die Bewehrung 7 wirkt nun einer Durchbiegung 9 der Mauer entgegen, so dass das bewehrte Mauerwerk nur eine geringe Durchbiegung erleidet. Streifenbreite und Streifenabstände können variiert werden. Insbesondere können die Streifen in die Kraftlinien gelegt bzw. der Beanspru­ chung an jeder Stelle des Bauteils angepasst werden.

Ist umgekehrt jedoch eine Durchbiegung der Mauer zulässig, so ermöglicht die Beweh­ rungsanordnung geringere Wandstärken des Mauerwerks. Beispielsweise kann man je nach Funktion der Wand als Aussen- oder Innenwand statt des üblichen Ziegelformats einer 36,5-er Wand eines der Ziegelformate 24, 17,5 oder sogar 14,5 bzw. noch kleinere Ziegelformate verwenden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Mauerwerk weniger Volumen hat, woraus zunächst eine erhebliche Geldersparnis resultiert, weil weniger Material benötigt wird. Darüberhinaus ergibt sich ein Zeit- und damit ein weiterer Geld­ vorteil, weil eine dünnere Wand typischerweise schneller erstellt werden kann. Schliess­ lich ermöglicht eine dünnere Wand eine grössere Geschossfläche.

Der besondere Vorteil der Bewehrungsanordnung besteht darin, dass sich die vorge­ nannten Wirkungen auch bei industriellen Gebäuden, beispielsweise Bürogebäuden, mit einer relativ grossen Geschosshöhe ergeben. Aufgrund der in Fig. 1 erläuterten Kraft­ verhältnisse ist es meistens ausreichend, die Bewehrung 7 auf der Innenseite der Au­ ssenmauer aufzubringen. Ebenso wie bei der Verstärkung bereits bestehender Mauer­ werksstrukturen ergibt sich dadurch der Vorteil, dass die Bewehrung im Innenausbau aufgebracht werden kann, so dass ein Aussengerüst nicht erforderlich ist. Daraus ergibt sich ein weiterer Kostenvorteil.

In den Fällen, wo durch die Bewehrung z. B. das Knick- oder Beulverhalten der Mauer­ werkswand verbessert werden soll, wird die Bewehrung beidseitig aufgebracht.

Eine vollflächig geschlossene Bewehrungsstruktur, z. B. mit einer faserverstärkten Folie oder einem anderen flächigen Material wie z. B. Textilgewebe, die auf die Aussenseite von Aussenwandkonstruktionen aufgebracht wird, kann gleichzeitig eine Erhöhung der Tragfähigkeit, eine konstruktive Verbesserung und den Witterungsschutz der Aussen­ wand sicherstellen.

Wo Putzschichten auf die Bewehrung aufgebracht werden sollen wird die Oberfläche der Bewehrung so ausgeführt, dass sie als Putzgrund hinsichtlich der Anforderungen an Haftung, Wärmeleitung, Wärmeableitung, etc. geeignet ist. Durch Putzbeschichtungen oder andere Verkleidungen wird u. a. auch den Anforderungen an den Brandschutz ge­ nüge getan.

Aufgrund der Tatsache, dass sich bei einem Mauerwerk mit Bewehrungsanordnung die Durchbiegung verringert oder aber bei einem Mauerwerk geringerer Stärke im zulässi­ gen Mass liegt, können Putzrisse klein gehalten werden. Der Vorteil der Bewehrungsan­ ordnung gegenüber einem bewehrten Putz oder bewehrten Mörtelschichten besteht un­ ter anderem darin, dass die Bewehrung unmittelbar auf das Mauerwerk aufgebracht wird. Bekannte Konstruktionen verwenden dagegen üblicherweise ein Kunststoffgewe­ be, das im Putz/Mörtel angeordnet ist, um Putzrisse klein zu halten, das jedoch keine ausreichende kraftschlüssige Verbindung mit dem Mauerwerk eingeht. Die sich bei der Erfindung beispielhaft ergebende Möglichkeit einer Verringerung der Wandstärke mit der Bewehrungsanordung ist z. B. bei bewehrten Putzen nicht möglich. Es ergibt sich im letzteren Fall keine Verbesserung des Tragverhaltens der Wand.

Fig. 2 mit den Teilfiguren 2a und 2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, bei dem gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Unterschied zu Fig. 1 besteht im wesentlichen darin, dass die Bewehrung 10 matrixförmig mit der Oberfläche des Mauerwerks 6 verbunden ist. Die Matrixform ist durch vertikale und horizontale Bewehrungsstreifen 11 beziehungsweise 12 hergestellt. Damit bei dieser Ausführungsform die Dicke der Bewehrung insbesondere an den Kno­ tenpunkten der Bewehrungsstreifen klein bleibt, ist es zweckmässig, ein flaches Geflecht oder ein flaches Gewebe für die Bewehrung zu benutzen.

Ein Detail einer beidseitig auf Mauerwerk aufgebrachten Bewehrungsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt, in der die Mauer durch Elemente 20 hergestellt ist, die durch Mörtel­ fugen 21 miteinander verbunden sind. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Bauteile der Mauer aus beliebigem Material bestehen können, beispielsweise Ton, Kalksandstein oder Gasbeton; auch Hohlblockbausteine sind geeignet. Der Klebstoff 8 sorgt für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Mauer und der Bewehrung 11. Über dem Klebstoff und der Bewehrung 11 ist eine Glättungsschicht 22, beispielsweise ein Putz oder eine Folie aufgetragen.

Die Bewehrung und das Verfahren zu ihrer Herstellung beziehen sich auf alle gemauer­ ten Bauteile wie Wände, Stützen, Unterzüge, Decken, etc. sowie auf Bauteile aus Mate­ rialien wie Ziegel, Gasbeton, Kalksandstein, etc., die ursprünglich im Mauerwerksbau verwendet wurden (Ziegelelementdecken, Gasbetonfertigteile etc).

Die Bewehrungsanordnung für das Mauerwerk und das Verfahren lassen sich optimal an die jeweils gestellte Bauaufgabe anpassen. Parameter sind dabei u. a. die Mauerstärke, das Bewehrungsmaterial, das Mauerwerksmaterial und das Klebstoffmaterial. Mit allen diesen Parametern lässt sich ein optimales Mauerwerk mit glatter Oberfläche erreichen. Die Bewehrungsanordnung ist dabei für Mauerwerk erheblich besser geeignet als für Beton, weil die Beanspruchung und damit die Scherspannung in der Klebefuge und die Zugspannung in der Armierung von Mauerwerk üblicherweise geringer als von Beton­ tragteilen ist. Es sei ausdrücklich erwähnt, dass sich die Bewehrungsanordnung nicht nur bei hohen und/oder neu zu erstellenden Gebäuden vorteilhaft einsetzen lässt, son­ dern auch bei bestehenden Altbauten, insbesondere wenn Fehler in der Statik oder den Ausführungsplänen oder ein Sanierungsfall vorliegen. Auch bei nachträglichen baulichen Änderungen ist die Bewehrungsanordnung von Vorteil.

Claims (10)

1. Bewehrungsanordnung für auf Biegung beanspruchte gemauerte Bauteile, insbeson­ dere Mauerwerk, mit einer Bewehrung (7, 11, 12), die unmittelbar, kraftschlüssig mit der Oberfläche der Bauteile (6) verbunden ist und die frei von flachgewalztem Streckmetall­ gitter ist.

2. Bewehrungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung streifenförmig (7a-7d) und­ /oder matrixförmig (11a-11d, 12a, 12b), im wesentlichen senkrecht und/oder waage­ recht oder flächig aufgebracht ist.

3. Bewehrungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung allein einseitig, beidseitig oder mehrseitig auf die gemauerten Bauteile aufgebracht ist.

4. Bewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung (7, 11, 12) eines oder mehre­ re der Materialien Glasfaser, Kunststoff, Mineralfaser, Kohlefaser, Porzellanfaser, Textil­ gewebe, Stahl, Eisen und/oder recyclebare Stoffe wie Jute oder Stroh enthält.

5. Bewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Bewehrung und den gemauerten Bauteilen mittels eines Klebstoffs mit minerali­ schem Bindemittel oder eines Kunststoffklebers hergestellt ist.

6. Bewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bewehrenden Bauteile Wände und Stützen aus Mauerwerk sind oder Wände, Stützen, Unterzüge und Decken aus Materia­ lien wie Ziegel, Gasbeton oder Kalksandstein, die ursprünglich im Mauerwerksbau ver­ wendet wurden.

7. Verfahren zur Bewehrung von auf Biegung beanspruchten gemauerten Bauteilen, insbe­ sondere Mauerwerk, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewehrung (7, 11, 12), die frei von flachgewalztem Streckmetallgitter ist, unmittelbar auf die Oberfläche der Bauteile (6) geklebt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung streifenförmig und/oder ma­ trixförmig, im wesentlichen senkrecht und/oder waagerecht oder flächig aufgeklebt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung allein einseitig, beidseitig oder mehrseitig auf die gemauerten Bauteile aufgebracht wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl bei Neubauten als auch bei der Sanierung bestehender Bauten angewendet wird.