7.2 Ingenieurbau
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Organisationseinheit der BAM
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Die Bemessung von tragendem Lehmmauerwerk erfolgt in Deutschland auf Basis der Lehmbau Regeln. Das dort verankerte Nachweisverfahren beruht auf einem globalen Sicherheitskonzept, welches aus zuverlässigkeitstheoretischer Sicht nicht mehr dem Stand der Technik entspricht. Auf Grund dessen wird das Bemessungskonzept für Lehmmauerwerk vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) voraussichtlich 2023 außer Kraft gesetzt. Ein statischer Nachweis von tragenden Lehmbauten wäre in Deutschland dann ausschließlich mit einer Zustimmung im Einzelfall (ZiE) oder vorhabenbezogener Bauartgenehmigung (vBg) möglich. Beides ist mit erheblichem Mehraufwand und höheren Kosten verbunden, was für den Lehmmauerwerksbau einen entscheidenden Nachteil im Vergleich zum konventionellen Mauerwerksbau darstellt. Um eine unkomplizierte Praxisanwendung von Lehmmauerwerk zu ermöglichen, werden innerhalb eines Forschungsvorhabens, welches von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), dem Institut für Massivbau der Technischen Universität Darmstadt sowie dem Ingenieurbüro ZRS durchgeführt wird, auf Basis der Produktnormen für Lehmsteine und Lehmmauermörtel Grundlagen für ein aktualisiertes Bemessungskonzept entwickelt. Im Rahmen des Projekts wird ebenfalls untersucht, inwiefern die Bemessungsregeln nach den vereinfachten Berechnungsmethoden für unbewehrtes Mauerwerk gemäß DIN EN 1996-3 / NA auf den Lehmmauerwerksbau übertragbar sind. Falls eine Anwendung des normativen Nachweisverfahrens bei Lehmmauerwerk möglich ist, wäre zukünftig eine Aufnahme von Lehmsteinen und Lehmmauermörtel in den nationalen Anhang des Eurocode 6 denkbar, was eine bedeutsame Erweiterung des Anwendungsbereichs von Lehmmauerwerk zur Folge hätte.
Diverse wissenschaftliche Untersuchungen konnten zeigen, dass bemessungsrelevante Festigkeits- und Verformungseigenschaften von Lehmmauerwerksbaustoffen stark von der vorherrschenden Materialfeuchte abhängen, welche im hygroskopischen Wassergehaltsbereich im Wesentlichen von der relativen Luftfeuchte (RLF) bestimmt wird. Auch die Zwischenergebnisse des laufenden Forschungsvorhabens zur Entwicklung eines Bemessungskonzepts für Lehmmauerwerk ergaben eine deutlich erkennbare Abhängigkeit zwischen der Materialfeuchte und den relevanten Festigkeits- und Verformungseigenschaften. Eine detaillierte Kenntnis des feuchteabhängigen Materialverhaltens von Lehmsteinen, -mörtel und -mauerwerk ist zwingend erforderlich, um ein konsistentes und zuverlässiges Bemessungskonzept für Lehmmauerwerk zu entwickeln. Im Rahmen des laufenden Forschungsprojektes werden deshalb umfangreiche Versuche zum Drucktragverhalten von Lehmsteinen und -mörtel sowie Lehmmauerwerk nach Konditionierung bei unterschiedlichen RLF durchgeführt und analysiert. Weiterhin werden auf Basis der experimentellen Ergebnisse numerische Modelle kalibriert, welche die detaillierte Analyse der Biegedrucktragfähigkeit von Lehmmauerwerk ermöglichen.
In diesem Beitrag werden zunächst die bisherigen Zwischenergebnisse bezüglich der experimentell ermittelten feuchteabhängigen Materialkennwerte von Lehmsteinen, -mörtel und -mauerwerk dargelegt. Darauf aufbauend werden numerische Untersuchungen zur Bestimmung der Systemtragfähigkeit von Lehmmauerwerk unter Feuchteeinflusses durchgeführt und erläutert.
Repair is an indispensable part of the maintenance of structures over their lifetimes. Structural grouting is a widely used remediation technique for concrete components, trenches, mine subsidence, dam joints, restoration of masonry structures, and geological stabilizations. A structural grout system should be injectable in narrow spaces and hence include ingredients with finer particles. Ultrafine cements are ideal for these type of demanding grouts due to their superior properties compared to that of the less expensive, but coarser ordinary Portland cement (OPC). Supplementary cementitious materials (SCMs) are often used to replace OPC clinker based binder in order to modify certain properties and to reduce costs. The most commonly used SCMs are fly ash (FA), and ground granulated blast furnace slag (GGBS). For various special applications microsilica (MS), and metakaolin (MK) are also used. Identifying the optimum replacement contents of OPC by SCMs are a challenge during the design of such grouts. The aim of this experimental study is to investigate the effect of the selected SCMs (FA, MS and MK) on the slump flow, time of efflux, viscosity, shrinkage, and compressive and flexural strength of ultrafine cement based grouts with constant water-binder ratio and superplasticizer content. The test program was formulated using Box-Behnken design principles. Maximum percentages of replacement with ultrafine cement was 6% by volume of cement for MS and 16% for FA, and MK. The results suggest that most investigated grouts have the potential to be used for structural applications. The appropriate quadratic models are then formulated through statistical tools and presented as response surfaces. The trends indicate that fly ash improves the rheological properties, whereas microsilica and metakaolin positively affect shrinkage and mechanical properties to some extent. Based on the influence of SCMs and priorities among the properties, Decision Matrix Analysis (DMA) is carried out to select the most suitable ones among the SCMs. The analysis suggests that microsilica and fly ash are more suitable as SCMs than metakaolin without affecting the properties.