Entwicklung eines in situ Schubversuchs zur Beurteilung der Schubtragfähigkeit von Mauerwerksscheiben im Bestand

Abstract

Die Sicherheit von gemauerten Bestandsobjekten gegenüber horizontalen Einwirkungen(z. B. Wind und Erdbeben) und die damit verbundene Beurteilung der Schubtragfähigkeitspielt zunehmend eine wesentliche Rolle.Gemäß ÖNORM EN 1996-1-1 ist die charakteristische Schubfestigkeit zur Beurteilungder Schubtragfähigkeit von Mauerwerk in erster Linie aus Ergebnissen von Versuchen zubestimmen. Die Tatsache, dass derzeit auf europäischer Ebene kein genormter Versuch zurBestimmung der Schubfestigkeit von Mauerwerk existiert, war Anstoß und Motivation fürdie Entwicklung eines geeigneten in situ Schubversuchs, um das tatsächliche Zusammenwirkender einzelnen Komponenten (Ziegel und Mörtel) direkt im Bestand unter einerkombinierten Beanspruchung abzubilden.Bei dem entwickelten Versuch handelt es sich im Speziellen um einen kraftgesteuertenquasistatischen in situ Schubversuch mit dem freigeschnittene Kleinkörperproben(b · h · t = 90 · 45 · 15 ÷ 30 cm) in bestehenden Mauerwerksscheiben beurteilt werdenkönnen. Dazu wird die Versuchseinrichtung, bei der es sich im Wesentlichen um eineReaktionsrahmen-Konstruktion aus Stahl handelt, mit dem freigeschnittenen Probekörperkraftschlüssig verbunden. über eine hydraulische Presse wird eine horizontale Kraft vonzwei Richtungen in den Probekörper eingeleitet. Auf diese Weise kann quasistatisch einezyklische Belastung simuliert werden.Im Zuge der Entwicklung wurden insgesamt vier Tastversuche in einem Bestandsobjektdurchgeführt und interpretiert. Dabei wurde das Materialverhalten, das Rissverhalten,die Entwicklung der Resttragfähigkeit und die Querkraftkapazität untersucht. Zur Veranschaulichungder Ergebnisse wurden anschließend Kraft-Verschiebungskurven erstellt.Ein Vergleich der Versuchsergebnisse mit dem Bemessungskonzept nach ÖNORM EN1996-1-1 zeigt, dass die Wahl der Teilsicherheitsbeiwerte bei der Nachbemessung vonBestandsmauerwerk entscheidend ist. Weiterführend kann durch die Untersuchung undZuordnung der auftretenden Rissbreiten der Grenzzustand der wesentlichen Schädigungnach ÖNORM EN 1998-3 beschrieben werden.In der gegenständlichen Arbeit wird, ausgehend von den zugrundeliegenden theoretischenGrundlagen, die Machbarkeit, Durchführung und Einsetzbarkeit eines in situ Schubversuchs untersucht.

The safety of masonry buildings against horizontal forces (e.g. wind or earthquakes) and thus the evaluation of shear strength is becoming increasingly important. According to ÖNORM EN 1996-1-1, the characteristic shear strength for evaluating the shear strength of masonry has first and foremost be determined through testing. There currently is no standardised test to determine the shear strength of masonry, which is the motivation for developing a suitable in situ masonry shear test. This test will represent the actual interplay of the individual components (brick and mortar) on site, under combined loading. The developed test is a force controlled quasi static in situ shear test which assesses small, free cut test sections (b · h · t = 90 · 45 · 15 ÷ 30 cm) of masonry discs in building stock. The test equipment includes a steel reaction frame which is connected non-positively to the free cut test section. A hydraulic press applies horizontal forces on the test section from two directions. This quasi statically simulates cyclic loading. The development of the test included the implementation and interpretation of four pilot test series in a stock property. The material behaviour, crack behaviour, development of residual load capacity and transverse force capacity were examined. The results were visualised in force-displacement diagrams. A comparison of the test results with the design concept in ÖNORM EN 1996-1-1 shows that the calculation for masonry is directly depending on the safety factors. Furthermore, the limit state of substantial damage according to ÖNORM EN 1998-3 can be described through the conducted testing of crack widths. The present thesis describes the feasibility, implementation and usability of an in situ shear test based on theoretical foundations.