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In Deutschland wird zum Nachweis von auf Schub beanspruchten Mauerwerkswänden ein einfaches und anschauliches Berechnungsmodell, dessen Grundzüge in den 70er Jahren entwickelt wurden, verwendet. Bei Verwendung von moderneren Materialien, insbesondere bei großformatigen Mauersteinen, ist auf Grund des geringen Erkenntnisstandes eine Abminderung der Traglast vorzunehmen. Ziel des Forschungsprojektes war es, die durch die pauschale Abminderung entstehenden Reserven aufzudecken und den Wissensstand zu vertiefen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neben theoretischen und experimentellen Betrachtungen, auch numerische Analysen durchgeführt. Den ersten Teil bildete eine umfangreiche Literaturanalyse. Anschließend erfolgten Versuche im Maßstab 1:1 und an kleineren Wänden. Für die Nachstellung mittels FEM wurden zusätzlich umfangreiche Materialprüfungen durchgeführt. Ferner sind an einem vereinfachten Gebäudemodell numerisch die Belastungen für die Aussteifungswände in Abhängigkeit von deren Größe und Lage untersucht worden. Zudem wurde ein optimiertes FE-Modell zur Bestimmung der Schubfestigkeit entwickelt.
List of contents
Inhaltsverzeichnis I
Verzeichnis der verwendeten Symbole III
1 Problemstellung 1
2 Normative Regelungen und Berechnungsmodelle im Überblick 3
2.1 Allgemeines 3
2.2 Stand der Normung 5
2.2.1 DIN 1053-1 [1] und DIN 1053-100 [3] 5
2.2.2 E DIN 1053-1 [4] 8
2.2.3 prEN 1996-1-1 (EC 6) [6] 9
2.2.4 SIA 266 [16] 10
2.2.5 Vergleich der Normen 12
2.3 Theoretische Modelle 13
2.3.1 Mann/Müller 13
2.3.2 Graubner/Simon 17
2.3.3 Schneider/Wiegand/Jucht 21
2.3.4 Ganz/Mojsilovi? 22
2.4 Weitere Forschungsarbeiten 25
3 Experimentelle Untersuchungen 27
3.1 Versuchsprogramm 27
3.2 Materialparameter 27
3.2.1 Mauersteine 28
3.2.2 Mauermörtel 35
3.2.3 Verbundeigenschaften 36
3.2.4 Mauerwerk 39
3.2.5 Beton 40
3.3 Versuche an geschosshohen Wänden 40
3.3.1 Versuchsaufbau 40
3.3.2 Lastprogramm 43
3.3.3 Messtechnik 44
3.3.4 Ergebnisse des Versuches S1 48
3.3.5 Ergebnisse des Versuches S2 54
4 Numerische Untersuchungen 57
4.1 Allgemeines 57
4.2 Verwendete Elemente 59
4.3 Spannungsverteilungen in Schubwänden im Gebäude 61
4.4 Numerische Ermittlung von Wandtraglasten 68
4.4.1 Ermittlung der Eingangsparameter 68
4.4.2 Nachrechnung der Versuchswände 72
4.4.3 Vergleich von verschiedenen Wandgeometrien 77
4.5 FEM-Model Wandausschnitt 82
4.5.1 Minimiertes FE-Model 83
4.5.2 Untersuchung zum Einfluss der Netzgröße 85
4.5.3 Ergebnisse der Parameterstudie 87
4.6 Schubspannungsverteilung im Stein 90
4.7 Spaltzugfestigkeit am Stein 93
5 Theoretische Untersuchungen 95
5.1 Überdrückte Länge 95
5.1.1 Berücksichtigung der Zugfestigkeit 96
5.1.2 Überdrückte Länge bei Nichtausnutzung der Druckspannung 100
5.2 Schubspannungsverteilung in balkenartigen Bauteilen 102
5.2.1 Lineares Materialverhalten 103
5.2.2 Nichtlineares Materialverhalten 105
5.3 Analytische Betrachtungen zu den Versagenszuständen 110
5.3.1 Gleichgewicht (Glgw.) 2 nach dem 1. Versagen 110
5.3.2 Gleichgewicht 3 nach dem 2. Versagen 112
5.3.3 Klaffen der Lagerfuge 113
5.3.4 Reibungsversagen 114
5.3.5 Steinversagen am Steinrand 130
6 Bewertung der Ergebnisse 139
7 Zusammenfassung und Ausblick 143
8 Literaturverzeichnis 145
Anhang A - Experimentelle Untersuchungen A1
Anhang B - Numerische Untersuchungen B1
Anhang C - Theoretische Untersuchungen C1
