Entwicklung einer Versuchseinrichtung zur Ermittlung der dynamischen Haftscherfestigkeit von Ziegelmauerwerk

Abstract

Der Mauerwerksbau erfreut sich aktuell hoher Akzeptanz und Beliebtheit vor allem im Wohnungsbau. Stellvertretend für Mitteleuropa sei eine Erhebung des statistischen Bundesamtes Deutschland [3] aus dem Jahr 2018 erwähnt, die einen bundesweiten Anteil von Mauerwerksbauten im Wohnungsbau von 72 Prozent ausweist. Aufgrund dieser hohen Akzeptanz und Beliebtheit spielt auch die Bemessung von Mauerwerksbauten auf Basis fundierter Materialparameter eine immer größere Rolle. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es somit von großem Interesse, das Potential in der Bemessung zu eruieren und bestmöglich auszuschöpfen. Der Mauerwerksbau weist aufgrund seiner Materialeigenschaften einen geringen Widerstand gegen horizontale Belastung auf. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich eingehend damit, wie sich dieser im statischen Fall geringe Widerstand unter dynamischer Horizontalbelastung verändert. Die Relevanz dieses Themas wird mittels Analyse von Schadensbildern aufgrund (dynamischer) Horizontalbelastung unterstrichen. Anschließend werden die Schubkraftmodelle und die auf diesen Modellen beruhenden normativen Bemessungsansätze beschrieben und erläutert. Durch die Analyse der aktuellen normativen Bemessungsansätze wird das Potential in der Bemessung herausgearbeitet. Das Kernstück dieser Diplomarbeit bildet die Entwicklung einer Versuchseinrichtung zur Ermittlung der dynamischen Haftscherfestigkeit von Ziegelmauerwerk. Die einzelnen Schritte, von den ersten Skizzen bis zur Herstellung einer funktionierenden Versuchseinrichtung, werden detailliert erläutert. Abschließend wurden schematisch drei Versuchsserien mit verschiedenen Mörtelklassen durchgeführt und ausgewertet. Die Auswertung der Versuchsserien zeigt einen prinzipiell funktionierenden Versuchsaufbau mit kleinen Schwächen, der im Hinblick auf zukünftige Versuchsserien verbessert werden muss. Anhand der Ergebnisse lässt sich erkennen, dass die dynamische Haftscherfestigkeit von Mauerwerk tendenziell einen höheren Wert aufweist, als die in der Praxis herkömmlich angesetzte statische Haftscherfestigkeit.

Masonry construction is currently enjoying high acceptance and popularity, especially in residential construction. Representative for Central Europe is a collection of the Federal Statistical agency of Germany from 2018, which shows a nationwide amount of masonry buildings in residential construction in the amount of 72 percent. [3] Due to this high acceptance and popularity, the design of masonry structures plays an increasingly important role. From an economic point of view, it is therefore highly interesting to determine the potential of improvement in the design and to make the best possible use of it. The masonry construction has due to its material properties a low resistance to horizontal load. This diploma thesis deals in detail with the material properties under dynamic horizontal load. The relevance of this topic is underlined by analyzing damage patterns due to (dynamic) horizontal loading. Subsequently, the shear force models and the design codes based on these models are described and explained. The potential of improvement is worked out by means of analysis oft he current design codes. The central part of this diploma thesis is the development of a test device for the determination of the adhesive shear strength of brick masonry. The individual steps from the first diagrams to the manufacturing of a functioning test device are explained in detail. Finally, three test series with different mortar classes were subjected to a test. The evaluation of the test series shows a functioning test device with a few weaknesses that need to be eradicated. From the results, it can be seen that the dynamic adhesive shear strength of masonry tends to have a higher value than the statically applicable adhesive shear strength.