EinfluB unterschiedlicher Steinhohen auf die Festigkeit von Wanden E. Jung, Institut Hi r Zicgclforschllng Essen c. V., Essen,

Kurzfassung Dic Mauerwcrksfcstigkeit ist von VIe­len Faktoren abhangig. AllS Wandprüfllngen im Rahmen von Gütepriifu11gen und anderen Veran­lassungcn ist bekannt, daS die MaBgc­nauigkeit der verwendeten Steine -insbcsondere unterschiedliche Hohen­maBe - einen merklichen Einflufi auf die Wandfestigkeit hat.

Zur Zeit werdcn in Dcutschland die Mauerwerksnormcn überarbeitct. So war der AnlaB gcgcbcn, in einer grüBeren Versllchsrcihc den EinflllB der MaBgenauigkcit auE die Wandfcstig­keit ausführlidler lU untcrsuchel1.

Es ist das Zicl dieser und weitercr Un­tersuchungell , fundi erte Ergebnisse bc­reirzustellcn für die Fesrlegllng von ToleranzmaBen in dcn neuen Normcn, insbesonderc für die Ausführung von hochfcstelll Mauerwerk.

Im Rah men dieser Arbeit wurden Ver­suche a11 gcschoBhohcn Wanden durch­gdührr, i111 Festigkeitsbcreich und im Schlankheitsbereich sowie an klcinercn, 50 C111 hohen Prlifkorpern. Ais Ver­suchsmatcrial dienten Sreine mi t cin­heidichclll Format .. 2 DF", Uinge­Brcite-Hohc ist ca. 240/1 J 5/113 111111.

Variiert wmdcn:

di e Ste illf cs tigk e ic zwci Steillklassen mir ciner minlcren Druckfcstigkcit von 150 und 350 kp / cm2 ;

die M o rt elfestig k eit zwei Mortelgruppcl1 mit ca. 2S kp /cm2

und 100 kp /cm2 Druckfcstigkeic zum Zcirpullkt der Prjjfung;

dic Ma Bgc na uigk e it 1. geschliffcne Steine, 2. Ofenware (nicht ausgclcsenc Steine), 3. ausgewahlcc Stcine (nur extrel11 hohe

und extrem niedrige Sreinc) zu glei­cheu Amei/en im Mauerwerk vcrar­beitet.

Es wi rd übcr die Ergcbnisse berichtet. Das Verstlchsprograllllll wi rd mit wei­tcren Varianten forrgcflihn.

208

The Influence of Variations in Brick Height on Wall Strength Brickwork strength dcpends on a numbcr of factors. From tesrs on walls made in corUlection with quali ry conerol checks and on orhcr occasions it is known that rhe di l11ensional accuracy of the bricks eI11ployed - particlllarly va riations in hcight - has a markcd influence on wall st rengtb.

The standards for brickwork are being rev iscd at the prcsent time in German y. An occasioll in tl1us provided for carry­ing out a thorough investigation, by n1 eans of an extensive seri es of tests, of the influence of dimensional accuracy of bricks on wall streugth.

Ir is the aim of this and subseguent swdies to lllake availablc consolidated rest dat.1. in order to formulate toleran­ces for inclusion in the new standards, in particular for the construction of high-strength brickwork.

Wirhin rhe general scope of this \Vork tests were carried om on srorey-high walls, in the strength range and in the slcnderness range, in addition to mode! tests on 50 CIl1 . high specimens. For thc tests bricks of uuiform size "2 DF" with the following di mensions were lIsed: 240 111m. long X 115 111m. wide X 113 111m. high approx. The parametcr investigated \Vere as follows:

Dri ck st r engt h Two brick strength classes with an averagc crushing strength of 150 and 350 kgf /cm2, respcctively;

Monar strength T\Vo catcgories of 11l0rtar \V irh a co mpressive st rengrh of 25 kgf/Clll2

and 100 kgf/cm2 rcspcctivcly at thc ri me of resri ng;

Dimensional accll r acy 1. tooled stones, 2. kiln prodllcts (non-sc1cctcd bricks), 3. specially sclected bricks (only extrc­

mely high and exrrcl11c1y low bricks) laid in equal proportions in rhe brickwork.

A reporr is givcn 011 the results obt:lÍned. The test prograllllllc will bc cominucd wich further variations.

Influence de la hauteur inégale des brigues sur la résistance des murs La résistancc de la maçolU1cric dépend de nOl11breux fac teurs. Des cssais sur l11urs faits dans Ic cadre du controle de gualité ct cn d'autres occasions om 1l10mré gue Ics tolérances sur les di­l11ensions dcs briques cmployées - et cn particulier celles sur la hamcur - om une inAuence considérablc sur la ré­sistance du mur.

Acruellemcm, les normcs allemandes sur la maçonnerie som en révisioll . Voila une borUle occasion d'étlldier, par une grande série d'essais, I'inflllencc des tolérances sur les dimensions des briques sur la résiscance mécanique dcs mUfS.

Le buc de la recherchc présellte cr de celles qui sllivrom est de mettre à la disposition des résulrats bicn fondés pour I'élaboration des toléranccs sur les dimcnsions dans les nOllvclles normes ; ceci particulicremem pour la maçOll­nerie de grande résistancc.

Dans le cadre de cc travai] dcs essais ont été eHectués sur des Illurs de haureur d 'étagc dans le domaine de C0111-

pression simple de même que dans le domaillc de Aambage, ainsi que sur des éprollvettes de 50 C I11 de haut. Des brigues de format ,,2 DF. (240/11 5/ 113 111111), ont servi de matériall d'essai . On a joué sur Ics paramctres suivants:

la résistance d es briques Detlx catégories de briques ayan t respcctivement une résistance 1l10yeJUle à l'écrasemcnr de 150 ct 350 kp /cm2 ;

la résis tancc du 1l1 0rtier dellx catégorics de mortiers avec ré­sistance à b compression d 'cnviron 25 kp /cm2 ct tOO kp/cm2 au mo ment de J'essai;

l es ro lérauces sur les dim e l1 sio ns de s bri ques 1. briques rectifiécs, 2. brigues tout vcnant (nol1 triées), 3. br iques rriées (selllcmenc brigues

extrêmemenc haures ou extrêmc-111ent basscs) mises cn o::uvre CIl

pareies égales dans la maçonnerie.

Dcs informations sont données sue lcs résultats de ces essais. t e programl1lc des cssais est poursuivi avec d 'autrcs variantes,

Tabclle 1: T olcranzmaBc i!l 111 111

Stcinhohe !l11l1

A B D DK GB'

51- 75 + 5 + 2 + 2 + 2 + 2,5 -5 -2 - 2 -2 - 1,5

101-125 + 5 - + 5 + 3 + 1,8 - 5 - - 5 -3 - I,S

226-250 + 5 - + \0 + 3 -- 5 - - l O - 3 -

* gcbrauchl,chc Abkiirzungcn fHr dic wcstcuropãischcn Lãndcr

In dcn Mallcrwerksnormen vicIe r Uinder findcn sich Angaben libcr die zulassigcn MaBwleranzen von Ziegelstcinen. Die allf­gcführten W ertc weichen zum T eil sehr stark voncinander ab (siehc Tabelle 1).

Hir unterschicdl iche Stcin- oder Mallerwerksklasscn werdcll manchmal nochmals lInterschiedliche T olcranzmaBc gefor­dcrt, wobei mie zuneh mender zulassiger Spannung ein ver­mindecees T oleranzmaB verkni.ipft ist (siehe Tabellcn 2a llnd 2b); Angabcn in Schwcizer und spanischer Norm.

Dic Vorgabc VOI; T olcranzmaBcn hat sich im allge meinen bei der Untergrcnze an den Moglichkci ten der Zicgel tcchnologie, bei der Obergrenze 3n den bauüblichen T oleranzmaBcn dcs Bauhauptgewcrbes orientiert.

Tabelle 2a

Kurzbc- N ormal-hochwcr-

zeieh-Eigcnsehaften dcs

Maucr-tigcs Sonder-

Maucrstcincs Mallcr- qualitãt nung werk

werk

AT Abmessungstolc-ranzen:

AM m aximalc Abwei-chullg des Einzcl-wertes vom Mittcl-\Vert in %

Lãnge lInd Brcite ± 2,5 ± 1,5 ± 1 Hohc ± 3 ± 2,0 ± 1,5

AS maximalc Ab-wciehung des

Mittelwertcs VOIl1 5011 wert III lunl

Unge ± 6 ± 5 ± 4 BTeite ± 3,5 ± 3 ± 2,5 Hohc ± 3 ± 2,5 ± 2

Tabclle 2b : Tolcrall zcll Wr dic Ablll essungcn

1. Quali tãt

N ominalabmessllllg Für Nennw' rt I

Für Durchschnitt d. Lieferung

elll IlU H I mm

39 oder mchr .. ' .. . . . . . .. .. ... . ... ± 5 ± 3 29 und 24 ..... . .. . . . . . . . . - . . . , . . ± 4 ± 3 19 und 14 . . .... . . . . . . . . . . . . . . . . ± 3 ± 2 11,511Ild9 .... .. .. . . . .. ... .. . ... ± 3 ± 2 6,5 und 5,3 ......... - .... ........ . ± 2 ± 1 4 oder wenigcr ..... . ... _ . . . ...... ± 2 ± 1

GB2 I, I, N S SF, SF z*

- + 1 + 2 + 1 + 2 + 2 + 3 - - 1 - 2 - 3 - 2 -2 - 3

+ 2,5 +3 + 4 + 1 + 0 + 4 + 4 - 2,5 -3 - 4 - 5 -6 -4 - 4

+ 5 + 4 + 6 + 2 + 0 + S + 10 -5 -4 -6 -S -6 -S - 10

Mie der zunehmcndcn Verbreitung von hochfcsrclll Mallcr­werk, bedingr durch die Z lInahmc von Wohn-Hochhauscrn, wird u. a. dic Begrcnzung der TolcranzmaBc - wobci vor aliem an das HohenmaB gedacht ist - aIs cin gecignetes Minei angesehen, hohe Wandfestigkciten zu erreichcn ll , 2, 3, 4, 5, 6,7J.

Im wesentlichen sind zwei Einfllissc damit ursachlich vcrknüpft. Das ist einl11al die Lagerfugcndicke, mie deren Z unahme eine Abnahmc der Wandfestigkeit festzustellen isto Dic crwünschtcll dünncn Lagcrfugcll kann man aber nur Jusfi.ihren, WCllll dic verwendeten Mauerziegel geringe MaBtoleranzen bcsÍtzen. Sobald die verwendcten Steine nicht mehr glcich hoch sind, tritt ein zwciecr EinfluB hinzu : die unterschicdliche Komprcs­sion des Fugcnmortels und, damie direkt verbunden, untcr­schiedliche Qllcrdehnungcn. Daraus reslllticrcn zusatzliche, in der Wand unglcichmaBig vertciltc Schcr- und Biegcspannun­gcn, die den Spannungcn aus Normalk.raft zu i.i berlagern sind. Dieser Bericht geht spezicll auf die W cchselbeziehungcn zwischcn unterschiedlicher Stcinhohc und Wandfestigkcit cin , die bei cincr groBeren Zahl vou Wandvcrsuchen erkelmbar wurden.

Vorüberlegungen zur Versuchsdurcbführung Dem EinfluB der FlIgendicke kaJUl man mie mafigenauell Steinen im Vcrsuch reche gut nachgehen, wenll man die vielen anderen EinfIuBgroBen, von der unterschiedlichen Steinfestig­kcit bis zm Verarbcitungsqualitat, weitgehend glcichhalt. Der EinflllB ungleicher Steinhohen ist jedoch immer mit del1l EinflllB der Fugendicke verknüpfr. Man I1l11B daher bci Ver­gleichsuntcrsuchungen an Stcinen unterschicdlicher MaBge­nauigkeit von einer Fugendickc allsgehen, die dic Ausführung cincs fachgerechten Mauerwerks mie Stcincn der groBten MaB­toleranzen geradc noch gestattet. Dadurch wcrden Mauer­secine, die eincr bessercn MaBkategorie angehoren, mit dcn gleichen mittlcrcn Fugendicken verarbeitet. Gchr man von der Annahmc aus, daB die Tragfãhigkeie der W and linear mit Ab­nahme der Fugendicke ansteigt , dann würde der reine Einflu l3 der Fugendickc bei Wanden - hergcstellt J US Steinen untcr­schicdlichcr MaBtoleranz - c1iminien scin. Unterschiedlichc

2. Q ualitãt 3 . Q uali tã t

Für N ennwcrt I Für Für Nennwert I Für

Durchschnitt Durchschnitt d . Lieferung d. Lieferung

IlllU I 111111 1111ll I 111111

±8 ± S ± 1O ± 6 ± 6 ± 4 ± S ± S ± 5 ± 3 ± 6 ± 4 ± 4 ± 3 ± 5 ± 3 ± 3 ± 2 ± 4 ± 3 ± 2 ± 2 ± 3 ± 2

209

Bruchlasten waren dann eindeutig auf dcn Faktor MaBunge­nauigkeit der Stcinc zurückzuführen (bei sonst gleichen Be­dingungen). Der EinfluB der Fugendicke ist qualitativ noch nicht für Maucr­werk in allgcmeincr Form bekannt [2, 4, 5], im Gegensatz zum Beton/Stahlbecon [3, 6, 7], wo diese Bezichungen sehr wcit­gchend bekannt sind. Vcreinfacht kann man dort fcststcllcn, daB dic Wandfcstigkcic umerhalb des Verhaltnisscs (Fugcn­dicke /Wanddicke) d /b - I/ lO sehr stark ansteigt, Es ware daher beispielsweisc moglich, daB der TragfãhigkcitsZt1wachs der Wand überproportional mit abnchmcnder Fugcndicke zunimll1t, so daB das Mauerwcrk mit den grofitcn MaBtoleran­zen nm aus der Sicht dcs Fugeneinflusses besser ais die übrigen Verglcichswande - einzig aus der Sicht der Fugendicke -abschnciden müBte, da die lUer zahlrcich vorhandenen dünnen Fugen festigkeitsmãBig mie einem stãrkeren Gewicht eingehen. Ferner ist zu crwarten, daB für verschiedene Steinfestigkeirs- / Mortclfestigkeitskombinationen ein ganz unterschicdlicher EinfluB der MaBgenalligkeit erkcnnbar wird. Zudcm haftet der Stcinauswahl die bei allcn Versllchcn mit Zicgcln bekannte Problematik an, daB es keine anwendbaren zerstonmgsfreien Pri.ifverfahren mit gucer Aussagefa:higkeit gibt, AlIs dicsen kurzen Vorbetrachtungen wird deurlich, dafi es einer groBcn ZahI von Prüfkorpern itmcrhaIb eincr Pri.ifrcihe bedarf - bei einer ViclzahI von Mortel- jSteinfestigkeitskombi­nationcn -, um das Problem des Einflusscs der MaSgcnauigkeit auf d ie Wandfestigkcit statistisch gcsichert bdriedigend zu klaren.

Auswahl und Merkmale der Einzelprüfungen Stcinc Dic Untersuchungen wurden mit drei Steinkategoricn durch­gefi.ihrt, die in zwei vcrschiedenen Wcrkcn entnOlllmcn wur­den, und zwar: I. Ofenware, n. Ausleseware, IH. geschliffene Steine. Gemeinsamcs Kennzcichen aller Stcinc ist, daB sie, mit einem zcitlich geringen Abstand, direkt nach Verlassen des Tunnel­ofens cntnOl11men wurden. Die Stcinc stammen von vcrschie­denen Tunnclofenwagen, weil die Auswahl der cxtrem dicken und dünnen Stcinc die Durchsicht vieler Ziegclstapel erforderte, da die Steine nur sehr wenig MaBabweichungen zeigten. Das gilt insbesondcre fi.ir dic Steine "K" (s. auch Anlagc 1),

Ofenware sind Steine, die stapclweise dem Ofenwagen ent­nommen wurdcn, wobei vor dem Verarbeiten sichtbar rissige Steinc aussortiert wllrden.

A~sIescware sind Steinc l11it den HóhenmaBen < 110 mm und > = 114mmbeiSteinen"K", und < = 108 und > = 113mm bei Steinen "S". Kleine und groBe Steine w urden gctreIUlt gestapelt.

Geschliffcne Steine sind die nach der Auslesc der groBen und kleincn Steine verbliebcncn Reststcinc der Ofenwarc, welche planparaHcl geschliffen wurden, Bei deu noch ungcschliffeneu Steincn betrugen dic Hohen­maSe: "K" < = 111 bis > = 113 Illm, "S" < = 109 bis > = 112 I11lll.

Vor de m Schleifen (NaBschliff) der Steinc wllrde eine weitere Auswahl gctroHen, so daS sich die HohcnmaBc der Stcinc nach dem Schleifen nur um 1 111m voncinander ullterschieden: Sorte"K" 111 und 112 mm,Sorte"S" 110und 111111111. Es wurden Steine aus zwci unterschicdIichen Produkcionsstat­tcn fiir die Versuche verwendct. Es handeIt sich bei beiden Sor­ten um Gitterziegelmit dcm Format 2 DF. Von der Lochung her sind sie aIs HochIochziegel zu bczcichnen und gehoren z. Z. zu den gebrãuchlichsten Steinen in der BRD. Die wesentlichen MerkmaIc sind in der nachfoIgenden Tabelle 3 zusa mmellgc­stcHt,

210

TabcU(3

Fabribt K" I 5"

Mine1wert Druckfestigkeit kp/cm 2 401,0 327,7

Srandardabwcichung in kp/cm 2 50,76 42,11 in% 12,65 12,85

Druckfcsrigkcit untcr crhõhter Querzugbeanspruchung 156,5 112,1

Spczifisches Saugvcrmogcn g/dm 2 mino 19,60 45,62

Rohgcwichtc kg /dm- 1,28 1,13

Lochanreil % 27 25,4

Farbc ror,ohlle vorwiegeud crkennbarc gcJb,3uch Farbabwci- gclbrot, rot-chungcn gclb, ror

Die Druckfestigkeitsprüfung der Steine wurde getrcnnt für die einzclnen Stcin.katcgorien vorgenOlllmen. Die Ergcbnisse sind in TabcHe 4 dargestellt,

Tabcllc 4: Mittclwcrtc mit Standardabwcichung der Stcinbruch­fesrigkcitcn

Mittcl- Einzclwcnc Standard-\Verte klcin- groB- abwcichung

Sorte An stcr ter kp/ kp / kp/ kp /

I kp /

Ctn 2 cm Z CI112 cm2 O;{)

K 1 Mchrhõhc 340,09 293 408 32,05 9,42 2 Mindcrhohc 323,15 239 395 35,66 11,04 3 Ofcnwarc 401,28 308 559 50,76 12,65 4 gcschliffcnc 447,52 250 568 89,90 20,09 5 Mehr- und

Mindcrhõhe 331,62 239 408 34,55 lO,42 6 Mittclwcrtc allcr

Steinc 387,30 197,6 558 77,48 20,00

5 gc1b 1 Mehrhohc 290 254,1 348,7 31,44 10,84 2 Mindcrhohc 338,5 302,7 432,5 39,10 t 1,55 30fenwarc 330,0 239,7 383,8 45,17 13,69 4 gcschliffclle 328,3 284,5 390 31,04 9,45 5 Mehr- lInd

Mindcrhohc 314,27 254,1 432,5 42,57 13,54 ror 6 gcschliffcllc 351,9 277,8 427,8 42,06 11,95

7 Mirrclwert aller 5teinc 327,74 42,11 12,85

Bei der Betrachtung der Ergebnissc falIt bcsondcrs auf (bei Stcincn "K"), daS die geschliffencn Steine die hóchstc mittlcrc Steinfestigkeit bcsitzen, was damit erkHirt werdcn kann, daS sie ausgewãhlt wurden aus deu ohnchin schon sehr lnaBgenauen Srcinen, dic verblicben waren nach der Auswahl der Ober- und UntergroBen (s, Abb, 5), DaB Steine mit Mchr- oder Mindcrhohc eine geringc Festig­keit besitzen, erscheint plausibcl, da es sich um cineAuBenseiter­gruppe handclt, wobci zu beachten ist, daB die Minderhohe oHensichtlich nicht - wie oh zu bcobachten - durch starkeren Brand erklãrlich wird, sondem durch Ungenauigkcit des Ab­schnciders. Es ist fcrner zu bcachten, daB alie Ergebnisse auch "signifikam" sind (t99). Die Obcrprüfung erfolgt nach der bcblUuen Be­ziehung:

_I X, - x'IV N I x N, (») P - 95% , t- S N N t l,n P _ 9901

I + 2 / 0 '

Abb. 5: Vergleich der Steinfestigkeiten bez. auf die Ofenware

K 5

ow.

5 O :

: :

I: :

I : :

: : :

Dabei ist: N 1, N2 = Anzahl der MeBwcrtc zwcicr Md3reihen, X I, Xl = Mittelwerrc zweicr MeBrcihen, S = Standardabweichung

V L:Xil - XI I' + L: (Xi, - X,), N] + N,-2

Im Gegensatz dazu faIlt bei den Stcinen "S" auf, daS die Signi­fikanzprüfung nur in drei Eillen zu gesichertcn Ergebnissen im Sinne der Statistik geführt hat. Es erscheinc überhaupt fraglich, ob bei groSerer Prüfkorperzahl signifikame Unterschiede in den Steinfcstigkeiten sichtbar werdcn, da die Druckfestigkeiten sich nicht viel voneinander llnterscheiden. Sicher begeht man daher keinen gro13en Fehler, sclbst welUl sich die Prüfergebnisse bei groBerer Anzahl aIs signifikant erweisen sollten, welUl die Steinfestigkeit nicht durch cincn Korrekturfehler bei der W andfestigkeit beriicksichtigt wird. Fiir die Stcine "S" triHt wahrscheinlich zu, daS die Mehrhohe durch Brand bei nicdri­ger Tcmperatur und die Minderhohe durch Brand bei hoherer Temperatur zustandc kam und nicht wie bei Steinen "K" durch Ungenauigkeiten des Abschneiders. Bemerkcnswert deutlich ist der Unterschied im spezifischen Saugvermogen der beiden Steinfabrikate. Die Ergebnissc der DrllckfestigkeitsprUfung unter erhohtem Q uerzug - Einzelsteinprüfung mit oberer und unterer Gummi­platte anstcllc der AbgIeichschichten - sind aHin zu den Druck­festigkeitsprüfungen nach DIN 105 (s. Tabelle 6).

Tabclle 6

kJeillc Steille

Sorte "K" *) 148 Sorre"S"*) 119,5

*) Mictelwert 10 Steillc.

gro6c Steine I Ofcl1ware

kp /cm 2

162,2 I 156,5 105,1 112,1

I geschliffene

Sceine

286,8 224,4

Ferner sind dic Steine genlâB DIN 105 in unterschiedliche Festigkeitsklassen einzustufen, und zwar: K: "MZ 350", S: "MZ 250". EbenfaUs deutlich sichtbar (Anlage 1) sind die unterschiedli­chen MaBtolcranzen: Stcine "K" < "S".

Moreel Die Mortelfestigkeit betrllg zum Zeitpunkt der Priifung ea. 25,50 lInd 100 kp /cm'. Zur Findung des Zeitpun.ktes der Prüfungen dienten Mortel­prismen in AnIehmmg an DIN 1164, hergestellt aIs "Indikator". Es war naturgenúS nicht immer tllogIieh, zum Prüfzeitpllnkt genau die oben genanmen Mortelfestigkeiten zu treffen. Um die Prüfergebnissc der einze1nen Serien umereinander ver­gleichbar zu machen, wurde eine Korrektur der Bruchspan­mmgcn vorgenOl11men, bezogen auf die den Mortelprüfcrgcb­nissen nachliegenden angestrebten Wcrte von 25 bzw. 500der 100 kpfcm2. DazlI bot sich dic Formei von Brockcr an, die in dem Normblatt DIN 18554 "Ermittlung der Tragfahigkeit von Wanden" angcgeben isto

3= __

V Mvcrgl.. aW gepr. aW korrigiert =

Dabei ist:

= das Ergcbnis der Mortelfestigkcitspriifung; M gepr. Mvcrgl. = Mortelfestigkeit, die fUr den Zeitpunkt der Prii-

fung angcstrebt wurde (25, 50, 100 kp /cm'); a\f./ gcpr. = Ergebnis der Wandprüfung. Der verwendete Mortel ist der Gruppe lIa zuzurechnen; Mi­schungsverhaltnis in RaumteiIen: Zement 350 F/Kalkhydrat/ Rheinsand (0-3 ~ 1/1/6), Wasscrzugabe bis zur "kcUenge­rechten" Konsistenz. Die Wandpriifungen erfolgten unabhangig vom Alcer des Morte1s stets immcr daIUl, wellll die Mortclfestigkeit der Mor­teIprismen etwa der angestrebten Mortelfestigkcit enrsprach. AlIe Mortclmischungen wurden nach der gleichen Rezeptur und mit Sand, Zement und Kalk aus einer Lieferung herge­stellt.

Prüfkorper Aus finanziellen Erwagungen wurden überwicgend kIeine Prüfkürper hergestcllt, die durch einige Priifungen an geschoS­hohen Wanden im Schlankheitsbereich erganzt wurden. Die Prüfkorper wurdcn sowohl aIs Einstcinmauerwerk und aIs Verbandsmauerwerk hergestellt. fine Obersicht aller durchgeführtcn Wandversuche emhalten die Anlagen 2 bis 6. Alle Prüfkorper wurden mit einer einheitliehen Fugendicke (im Mittel12 mm) hergestcllt. Die etwas geringere Prüfkorper­hohe des Mauerwerks aus geschliffenen Steinen wird durch eine enrsprechend dicke obere llnd uncere AbgIeichschicht bei dcn kleinen Prüfkorpern, bzw. durch eine zusatzlichc Steinschicht bei den geschoShohen Prüfkorpern, wicder kompensiert. Die Abgleichschichten wurden in AnIehnung an DIN 105 pIan­parallel aus MorteI mit dem Mischungsvcrhaltnis in Raum­tcilen: Zemellt Z 450 F/gewaschener Sand (0-1 mm ~ 1/1) hergestellt. Beim Einbau in die Prüfmaschine wurdcn, sofem erforderlich, noch kIeine Korrekturcn durch SchIeifen vorge­nOlllmen.

Alie Steine wurden wahrend des V crarbeitungsvorganges ein­heitlich kurz, nach Ermessen des Maurers, in Wasser getaucht. Fiir das Einsteinmauerwerk (11,5 cm) wurde ein Lauferver­band gewahlt und fiir das 24cr Maucrwerk der "BIockverband". Wande aus AusIcseware wurden je zur Halfte aus hohen und niedrigen Steinen, lllld zwar gcnau im WechseI ein kleiner, ein groBer Stein - in der darüberliegenden Schicht um einen haIbcn Stein versetzt - gemallert.

211

Herstellen llnd Lagem der Prlifkorper erfolgte bei ea. 200 C ulld 65-750/0 relativer LlIftfeuehte. Aus der Prlifkorperbezeiehnung ist zu entneh men (siehe Anla­gcn), bei welcher Mortelfestigkeit die Prlifung vorgenom­men wurde: alle hohen Priifkorper (250 em) Mortclprismenfestigkei t = 100 kp/cm'. Bei den kleinen Prüfkõrpern (h ~ 50 cm) bedeuten die End­buehstaben: · .. a) Mortclprismenfcst igkeit = 25 kp /em2,

· .. b) 50 kp/cm' , · .. b) nur bei gesdlliffcncn Steinen Sorte "K" 40 kp/em2.

AIs besonders wiehtig sol! noeh einmal darauf hingewicscn werden, daS alle Pri.ifkorper mit der gleiehen mictleren Fugen­dieke von ea. 12 mm hergestelJt wurden. BewuBt wurde darauf verziehtet, z. B. bei gcsehliffenen Steinen, mit einer ea. 4 111111

dünneren Fuge zu arbeiten, um den EinfluB der Fugendicke weitgehend zu elimilliercn. Ganz gelingt es natiirlich nur bei dcn geschliffenen Steinen, und man müBte zur weiteren ge­nauen Klarung noeh mindesrens zwei Reihen mit andercn mittlercn Fugendieken untersuchen, da der EinfluB der Fugen­dickc, wie spater crkcnnbar wird (bei der Auslescware), doeh Illcrklich isto

B curt e il u ng der Prli fe rgebni sse Um die Ergebllissc der Wandbruchfestigkeitcn ul1tereinander vergleiehbar zu machen für Aussagcn iiber den zu separiercn­den EinflllB der unterschiedlichen Stcinhohc, wurden die Er­gebnisse - sofem die Mortclfestigkeit zum Zeitpunkt der Prüfung vom Sollwert (25, 50, 100 kp /cm2) bzw. der Srein­festigkeit signifikant vom Mittclwert abwcieht - geringfiigig korrigierc.

Dazu diente die Formei von Brócker:

3<.7 __

. . V Mgepr .. VS W kornglerc = 3 . W -V ers.

V MsolI . fÇ

Dabei ist:

Mgcpr. = Prismcnfestigkeit z. Z. der Wandpriifung in der Niihe der Sollwcrte;

S

= die angestrebte Prislllcnfcst igkeit z. Z. der Wand­prüfllng (25, 50, 100 kp/cm2) ;

= der Mitrclwert der Einzelsteinprüfung der drei ver­schiedenen Stcinklassen (Ofen-, AlIslese- , gesehlif­fene Ware):

= Mictelwert der Einzclstcinfestigkeitel1 alIer Stein­klassen, sofem die Klassenprüfung ergab, daB die Ergcbnisse signifikant sind. Sofeen keinc Signifikanz vorlag, handclt es sich um den Mitrelwert der Ofen­,"vare.

Bei der Bctrachtung der Ergebnissc von Prüfkorpern mie den Steinen Sorte " K" fallt sofort iiberraschend auf. daS die Ofcn­ware stees deutlich schlcchter abschncider ais die gcschliffellcn Steinc und die Auslesewarc. Das mag daran licgcn, daB das Mauerwerk aus der Ofcnware wesendich inhomogencr ist ais solches aus den bciden anderen Gruppen. Wie bercits erwahllt, w urde die Auslcseware naeh einem bestimmren Schema \'cr­arbeitet, so daB das Maucrwerk von dell Steincn hcr ein sehr gleichmaBiges Bild zeigte (siehe auch Anlage 1).

W enn man ul1terstellt, daB dünne Fugen die Festigkeit über­proporcional giinstig beeinflussen [31, dann erschcint das Ergeb­nis tatsachIich glaubhaft. Die Prüfergebnisse bei der geschIiffe­nen Ware zcichnen sich besonders dllfCh geringe Standardab­weichungen aus.

212

Trotz der relativ groBcl1 ZahI von Prüfkorpern (36 Stück) sind die Ergebnisse bei Anwendung des t-Testes nur rcjJweise ais signifikant einzuswfen. Einigc weitere Ergcbnisse licgen zwi­schen t95 llud [99 (also noch im unsicheren Bereieh). Insgesamt ist aber wohl der SchIuB erlaubt, daB bei weiterer Erhohllng der Prüfkorperzahl aueh mit signifikanten Ergebnissen ge­rechnet werden kalm im Sinnc der bis jctzt sichtbarcn Ergeb­nISsc. Es ist ferner zu beachten, daB sich die Ausleseware umereinan­der nm um < = 3 mm in der Hohe untersehied, wobei nur wenige Hohendifferenzen oberhalb von 4 mm liegcn dürften. Von wcsentlichem EinflllB war sicher der groBe Unterschied in Mortel- und StcÍlúestigkcir, der dazl1 fiihrte, daB fast aus­schlieBlich die Morcelfestigkei t Einleitung und Ablauf dcs Bruchvorganges dominierend bescimmtc und die Steinfestig­keit wohl erkeImbar, jedoch qualitativ nicht wesentlich von EinflllB war. Bei groBen Umerschieden in der Mortel- und Steinfestigkeit lInd absoltlt hohcr Steinfestigkeit wird der Bruch i 111 Mortel aIs sehwachstes Glied allsgelost.W egcn der behindertcn Querdehnung liegt die Mortelfestigkeir wcsentlich oberhalb der Prismenfestigkcit. Itúolge der hohen Ql1erzug­fcsrjgkcir der Steine (ea. 150 kp /em2 s. Tab. 6) ist eine hohe DruckbeIastung des Mortcls moglich, die zu teiIweiser Zer­storung der Mortclplattc im Bcrcich der LOchcr führt. Da­durch werden dic Sreine moglicherweise durch Einwirkung des GroBtkomes noch durch ortliche SpalrzugkraÍte ncben den Zl1gkraftcn aus bchinderter Querdehnung bclastct. Bei Steinen mit geringerer Qucrzugfestigkeit (Sorte "S") [ritt der Brueh zu eincl11 fcüh ercn Zeitpl1nkt cin, bei dem alJcin die Zug­spannung infolgc behindcrter Querdehnung der Mortcl­platte maBgebend ist, bcvor eine reilweisc Zerstorl1ng des Mór­telgcfiiges, ermoglicht dureh dic Lochung, übcrhaupt crfoIgcn kann.

Indirekt warc zu folgern, daS bei der Relation Fugendieke/ Wanddicke d /b ~ 12-4/11 ,5 ~ 0,65 (groGe Stcine) die Wand­festigkeit crheblich anwachsen müStc, da im maBungenauen Maucrwerk Sorte " K" alie anderen negaciven Einflüsse über­deckt wurden. Hinweise daflir finden sich auch in {2] sowie in [3]llnd [7] für Beton .

~I GESCHUFFEHE SIU'E I

~ .4 h ta. I " ""

II li II Ir--

HÃUFIOI<E/TSAUFTElllmO OER ZIEOElHÔHENMA,SSe:

EINES STAPELS

STE\H "K" STE\N"S"

100

" "

70

" 50

'o

" 20 r

1 h 10

Ih. S"

109 _0 " ~l fIl l.IO " , UICIl' IOl ' . " 1II nlll , .. ll~

ANLA6E 1

Bei m Vcrglcich mie den hohen Wanden (Morte1feseigkeie 100 kp /c m2) wird sichtbar. daB sich die Steinfestigkcie schon wescndich searkcr cntfaltcn kann und die Ergebnissc sich i m Sinnc der Statistik niche mehr voneinander unterscheiden. Folgt man der sich abzcichnenden Tendenz. dann ware evtl. bei noch hohcrcr Mortelfestigkeie damit zu rcchnen, daB dic erwartere Rclation geschliffcnc Sreinc > Ofenwarc > AllS­lescware crkennbar wird.

Bei der Sorte "K" fallt weiterhin besonders auf. daB die ge­schliffene Ware nur z. T. erwartungsgemãB gegenübcr der Auslese- llnd Ofcnwarc dominicrt. Neben den bereits gCllann­ten Griinden schcint der 5chleifvorgang die Mortelhaftuug ungiinstig beeinflllBt Zl1 habcn. wie sich bei Enmah me von Steinen aUS zcrstortcn Prüfkorpcrn zeigtc. Geringc Riickstandc von Schleifsch mand in dcn Poren der Oberflache, verbundcn mit der gcrillgcn Sallgfahigkcit (verglichen mit der Sorte " F"), habcn wahrschcinlich dic gcgenüber den brandrallhcn Steinen schlechterc Mortelhaftung verursacht. Daraus ist ein frühercr Bruch der Mortclfllge abzuleiren, der nicht durch dic hohere Steinfesrigkeit (sigllifikant) kompensiert werden kann.

Die Ergebnissc sind dcn Anlagen 2 bis 6 zu entneh men. Bei den klcinen Prüfkorpcrn (24 CI11 dick) mit 25 kp /cm2 Mortelfestig­ke it liegt dic Wandfestigkeit der Auslesc- und geschliffcncn Ware 27% iibcr der Ofcnware (signifikant). Gleichzeitig dazu muB man das Ergcbnis der Einzclstcinfcstigkeit betrachtel1, wobei die AlIsleseware 17,5% unter - und dic gcschliffcl1cn Stcinc 11,3% i.iber - der Steinfestigkeit der Ofenwarc liegen mi t dem ZlI sa tzl ichcn Phãnomen, daS es sich UI11 Verband­mauerwerk handelt, dCI11 eine groBcre Empfindlichkcit gcgen­í.ibcr MaBtolcranzen bcigcmessen wird aIs Einsteinmauerwerk. Bei den Untersllehungcn mit Steinen und wanden der Sorte "S" sind dic Ergcbnisse erwartungsgemãB allsgefallen.

Bei den Eillzelstcincn wie bei den wanden nimmt die Festig­kei t VOI1 Auslcscwarc iibcr Ofenware bis zur geschliffenen Ware zu (mit wenigcn Ausnahmen), wo die Ofcnwarc dic glciche Wandfesrigkeir besitzt wie bei den geschliffenen Stei­ncn. Deutlich schlechtcr (7 bis 25(%) sehneiden dic maBungc­nauen Sreine ab. Der Absolutwcrr der HohenmaBunterschiede liegt hjer jedoch zwisehen 4 t1nd 5 mm (bei Sorte " K" nur 3 bis 4 mm). Die Ergebnisse sind nicht alie signifikant im Si/me t99 aber die Tcndenz wird gut siehtbar, so daB eine weitere erhohte Priifkorperzahl sicher eine Bestatigung bringen würdc.

LlTERATUR

[1 ] o. Brõcker: Bcronstcillzeitung, Heft 10/63. [2] A. J. Fr:lIlcis, C, B. Hormann, L. E. ]errelll s: The Effcct of j oint

Thickncss and othcr Facrors on the Comprcssivc Strength of Brickwork. Hder:l t, gch:lltcn auf der 2. IMC in Keele (Grof3-britannicn).

[3] E. Gr:lscr, F. Daschmcr: Dic Druckfestigkeit von Morrc1 fllgcn zwischcn Bctonfcrrigtcilcn. Hcft 221, Dclltschcr Allsschuf3 fUr St:lhlbcton.

[4] P. Halle r : Dic rechnischen Eigcnschaften von Backsteinlll:lucr­wcrk fi.ir Hochhãusc r. Sondcrschrift " Hochhallsba ll in Backsrci-

Der geringere Untersehied, vcrglichen mit Sorte " K", zwi­schcn Mortel- und Steinfestigkeit har sichcr ebenfa lls dazu bei­getragen, daB die Mortelfestigkeir den EinfluB der MaBunge­nauigkeie nicht überdeckcn konntc. Dahcr wird bei dieser Srcinsorte aueh siclubar, daB Einsteinmaucrwcrk hohere Fcstigkci t aufweist aIs Vcrbandsmauerwerk (270/0 ). Der EinfluB der gcringcren Unterschiede bei der Einzclstcinfest igkeit von Ofen-, Auslesc- t1nd geschliHener Ware wllrde nicht beriick­sicluigt, da die Ergebnissc sich aIs zufãllig (t-Test) erwiesel1.

Zusammenfassung Selbst bei vorsichtiger Auslegung der vielcn Aspcktc der Prüf­ergcbnisse mit Steinen lInd Wandcn der Sorte "K" lInd ,,5" kann man folgendes feststellcn: Dei eincr naeh Norm üblichell Fl1gendickc von 12 I11Ill und Mortcl-/Steinfestigkeiesverhaltnissen von 25 kp /em2/350-400 kp lcI1l2 bis 100 kp /cI1l2 /350-400 kp /c m2 wird dic Wandfcstig­kcit durch Unterschiedc in der Stcinhohe von 3 bis 4 mm (3, ,5%, bczogcn allf die Steinhohc) nicht negativ beeinfluBt. Der EinfluB wird erst crkennbar bei der Rclat ion Mortel-/ Stcinlcstigkcit von 25 lmd 50 kp/cI1l2 /330 kp /cm2 lInd Hühen-1111tcrschicden von 4 bis 5 111111. Andererscits bringr cine groBerc MaBgenauigkei r, bei der dic Stcinhohen nicht Illchr ais 1 mm diffcrieren, einen Fcstigkeitszuwachs von to bis 250/0. Dic starksten Streuungcn bei den Pri.i fergebnisscn zeigcn die Wande mit dcn maBungenauen Steincn. W cgcn des gll tcn Abschneidens der Auslescwarc kann auBer­dem der SchluB gezogen werden, daB dic MaBgenall igkcit der Steine eincn wcitercn Festigkeitszuwachs erbringt, wenn man die Moglichkeit zur Ausführung einer diinllen Fugc (ca. 8mm) allsnutze. Dei extrem schlanken Wanden, h/d = 22 und 100 kp icm2 Mürtelfestigkcit, gehe der EillflllB cxtrc l11cr Genal1ig­kcit (ea. 1 mm) bzw. Ungenauigkci t (3 bis 4 mm) zurlick. AIs bcmerkenswertes Randergebnis darf allf die hohe Wand­festigkeit von ca. 110 kp /em2 verwiesen werden, dic die 11 ,5 em dicken Wãnde bei einer Sehlankhcit von h/d = 22 erreichten. Der U miang dcr durchgefiihrtcll Unccrsllehungen reichre nicht aus, um den EinfluB der MaBgcnauigkcit auf die Wand­fes tigkeit in sciner ganzen Vielfalt abzllklaren. Besonders wiinschenswert erscheinen dcm Verfasser weitcrc Versuche mie andcren Relationen, wie Monel- und Stcinfcstigkcir, dic Ein­bezichung maBgenauer, jcdoeh ungeschliffencr, Steinc und die Einbezichung von Steinen mit hohercrn Lochameil. die zu­nehmend wegen ihrcr hoheren Warmedammung an Bcdeutung gcwmncn.

nen" der sclrweizerischen Zicgcl- und Steinfab rikantcn. [5] H. Hilsdorf: Unrcrsuchungcn übcr dic GrundJagcll dcr Maucr­

wcrksfcstigkeit. Bcricht 40, MatcrialprUfungsamt fiir das Ball­wcscn der TH MUnchen.

[6J M. Sti llcr: Dic BCll1cssung von Mortc1fugcn. Bctonstcinzcinmg, Hclt 6/70.

[7] Jackblock-Verfahrcn. Bcrichte Ubcr Entwicklllng und AIl\Vcn­dung. Jack block Intcrnationa al N. V., Rinswijk ZH. (Holland).

[8) Schweizcr Norm SIA 113. 19J Spanische Nonn MV 201-1972.

213

BLATT I

K.+ $ . = FIRME NBEZEICHNUNG

A l1S em STARKE ZIEGELKORPER ai ID

ZIEGE l KORP ER '" '" B ~ 24 em STARK E O O

'" '" kp/c rrl a • M Ô RTE L FE ST I GK EIT

'" '" b " O O . z z H " S H ,. S ;! '" ~ '" '" '" '" '" '" VJ VJ >i >i >i >i >i " ~t-W Z",N wW z ... "' ;ow ... " .... '" 100 ... "' w" r ~~ffi . .. .. ~im . .. . ..

~ .. ..

... ~

... .. ..

50

..

..

O BEl BERÜC K _ N UR N UR

SICHTIGUNG VON: STE INE INFl USS ~ OA TE L~ IN f LU SS

25kp/cm2

5 0 " H " '" '" " >i

..

..

. ..

..

..

..

[ BE IDE

EINFL ÜSSE

S

'" >i

I II ]I[

o H

'" >i

~

OFENWARE O M AS$ UNGENAUE r::::: ;1

GESCHUFFENE CJ

a a • o a M ~ H ~ lO

'" Dl '" Dl Dl

'" '" >i '" >i

.. .. ..

..

.. . . .. .. .. . .

.. .. ..

..

'"' STEtNEINF LUSS

, u. MORTELEI NFLUSS

o o a H FI S Dl Dl '" >i '" >i

..

f- . . f-

.. ..

..

..

. .

.. ..

BE ID E

EI NFL ÜSSE

~ ~

H " Dl '" " >i

f-f- fi'

.. . .

. .

. .

. .

. .

. .

.. . .

..

,u. STEINE I NFtUSS

MITTELWERTE DER WANDFESTIGKE I TEN IK LEINE PRÜ FKÔR PE R 50 em) A NL AGE 2

~ .o ~

H " " k p/crrf ai ai "' >i " >i

100

50

U NUR

MORTElf l NFlUSS

~ ~ ~

H <01 " Dl I!l ai

'" >i "

EC

I--I--

..

B E I OE

EINfLÜ SSE

9LATT 2

• ~ • ~ a ~ • ~ a H H " " S S H H <01

'" '" '" '" '" '" m I!l Dl VJ ui VJ "' ui ui ui ui ui

NUR MORTELE INFLUSS

r

fi'

MI TTELWER TE DER WANDFES TI GK E IT EN IKLEI NE PRÜFKÔRP E R SOem)

214

~

" S S m ai m ui ui ui

AN L AGE 3

~

S

"' "

'I,

100

50

MORTELEINFL. STEINEINFL. BEIDE EINFl.

LEGENDE WIE IN ANLAGE 2

MIITELWERTE DER WANDFESTIGKEITEN K.M IgroneWande 2,50ml

ANLAGE 4

VERGLEICH DER WANDFESTIGKEITEN BEZ. AUF DIE OFENWARE

K.A

2 r,",

..

..

..

..

t. MORTElE INFL. 2= STEINEINFL. 3" BEIOE EINFl.

3

1 C:

K.Ba

2 ' 3

2 ,"" ,

VGL. ANLAGE 2

3

O. W

ANLAGE 5

215

216

'I,

VERGLEICH DER WANDFESTIGKEITEN BEZOGEN AUF DIE .OFENWARE IVGL. ANLAGE 3 u.4'

SAa 5 Ba K.M. IgroOe Wande 2,50ml

r " 3

100 +---+f----H------R---+-!------j+-A---!+--+' .. ;H~ Ow.

50

1 = MORTELEINFl. 2 = 5 TEINEINF L 3 • SEI DE EINFL

ANLAGE 6

MITTELWERTE DER STEINBRUCHFESTIGKEITEN IVGL. A SS. 4'

100

I±I. MEHRHOHE

8. MINDERHOHE

@

.;;.

.;;.

..

..

SORTES

8

.;;.

..

. .

..

c::=J OFENWARE

c:::J MASSUNGENAUE

c:::=:J GESCHLlFFENE

ANLAGE 7