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Statik – Normung

labpressDie Standsicherheit von Mauerwerk wurde bisher nach der deutschen Norm „DIN 1053 Mauerwerk – Berechnung und Ausführung“ nachgewiesen. Im Zuge der europäischen Harmonisierung werden im Bauwesen die nationalen Normen durch europaweit vereinheitlichte Regeln für die Bemessung, die sog. Eurocodes, ersetzt, von denen es zur Zeit zehn Normenreihen gibt, die alle Hauptgebiete des Bauwesens abdecken.

DIN 1053: Mauerwerk – Berechnung und Ausführung
Die nach wie vor gültige DIN-Norm basiert auf dem globalen Sicherheitskonzept. Sie umfasst sowohl die Berechnung und Nachweisführung als auch die Konstruktion und Ausführung. Mauerwerksrelevant ist insbesondere der Teil 1. Dieser enthält ein vereinfachtes Verfahren, das bis zu 95 % aller Anwendungsfälle abdeckt, sowie ein genaueres Verfahren.

DIN 1053-100: Mauerwerk – Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts
Europäische Baunormen verwenden statt des globalen Sicherheitskonzepts ein sogenanntes Teilsicherheitskonzept. In Vorbereitung auf deren Einführung wurden die Themenbereiche „Berechnung und Bemessung“ aus dem Teil 1 der DIN 1053 ausgegliedert und sozusagen als Zwischenlösung in einen Teil 100 überführt, um eine durchgängige Berechnung von Gebäuden aus Mauerwerk und anderen Bauelementen, die bereits nach dem Teilsicherheitskonzept bemessen werden, zu ermöglichen. Dabei sind alle Nachweise von der Spannungsebene (σ) auf die Kraftebene (N) überführt worden, zudem wird mit differenzierten Sicherheitsbeiwerten auf unterschiedliche Bauwerksbelastungen und -einwirkungen eingegangen.  
Da der Eurocode 6 / die DIN EN 1996 vorliegt und über einen Gleichwertigkeitsbeschluss des DIBt anwendbar ist, hat die DIN 1053-100 keine praktische Bedeutung mehr.

Eurocode 6 / DIN EN 1996: Mauerwerk
Für den Mauerwerksbau maßgebend  ist die DIN EN 1996 „Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten“, die wiederum aus vier Teilnormen besteht:

  • DIN EN 1996-1-1:    Bemessung für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk
  • DIN EN 1996-1-2:    Bemessung für den Brandfall
  • DIN EN 1996-2:    Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk
  • DIN EN 1996-3:    Vereinfachte Bemessung für unbewehrtes Mauerwerk

Länderspezifische Besonderheiten können in nationalen Anhängen („NA“) aufgenommen und definiert werden.
Der Eurocode 6 ist noch nicht bauaufsichtlich eingeführt. Bis zur endgültigen Aufnahme des EC 6 in die Länderlisten der technischen Baubestimmungen (voraussichtlich Frühjahr 2015) gilt deshalb eine sogenannte Gleichwertigkeitserklärung der Fachkommission Bautechnik der Bauministerkonferenz. Demnach können Nachweise für Mauerwerk aus Norm- sowie aus Zulassungsziegeln sowohl nach DIN EN 1996, als auch – wie bisher – nach DIN 1053 erstellt werden, eine Mischung innerhalb eines Gebäudes ist jedoch nicht zulässig. Mit Einführung der DIN EN 1996 wird die DIN 1053-100 als technische Baubestimmung gestrichen. DIN 1053-1 bleibt noch bis zum 31.12.2015 bauaufsichtlich eingeführte Norm.

Weitere Normteile
DIN 1053-2: Mauerwerk –  Mauerwerksfestigkeitsklassen aufgrund von Eignungsprüfungen
Die Norm zu Mauerwerk nach Eignungsprüfung war eine reine Prüfnorm und bauaufsichtlich nicht eingeführt, sie wurde im Juli 2012 ersatzlos zurückgezogen.
DIN 1053-3: Mauerwerk – Bewehrtes Mauerwerk; Berechnung und Ausführung
Die Norm wurde zurückgezogen und durch DIN EN 1996 ersetzt.  Der Teil zum bewehrten Mauerwerk wird nicht bauaufsichtlich eingeführt.
DIN 1053-4: Mauerwerk – Fertigbauteile
Dieser Normenteil regelt Fertigbauteile aus Mauerwerksprodukten und wird zukünftig durch die DIN 1996 ersetzt.
DIN 1053-11 bis 14
Der zuständige Normenausschuss Bauwesen (NABau) hatte begonnen, die DIN 1053-1:1996-11 in Anlehnung an den EC 6 zu überarbeiten und neu in die Normenteile 11 bis 14 zu strukturieren. Im Hinblick auf die anstehende Einführung der Eurocodes wurde jedoch 2009 beschlossen, eine neu gestaltete DIN-Norm mit den Teilen 11 bis 14 national nicht mehr bauaufsichtlich einzuführen, die Arbeiten daran wurden eingestellt.

Statik – Sicherheitskonzepte

DIN 1053 – Globales Sicherheitskonzept
Vereinfacht dargestellt errechnet sich der Standsicherheitsnachweis nach DIN 1053 aus „ständigen Lasten“ (Eigengewicht) und „veränderlichen Lasten“ (Verkehrslasten), die auf statische Systeme gelegt werden. Die daraus entstehenden Spannungen in den Bauteilen werden ermittelt und mit den zulässigen Spannungen σ verglichen. Die vorzunehmenden Sicherheitsabschläge sind bereits in den zulässigen Spannungswerten enthalten.

DIN EN 1996 – Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept
Einwirkung: Zukünftig wird nicht mehr von Lasten ausgegangen, sondern von „Einwirkungen“. Dabei wird unterteilt in:

  • ständige Einwirkungen (G): z. B. Eigen- und Ausbaulasten
  • veränderliche Einwirkungen (Q): z. B. Nutz-, Schnee-, Windlasten
  • außergewöhnliche Einwirkungen (A): z. B. Explosion, Fahrzeuganprall
  • Erdbeben

Die für eine Berechnung anzusetzenden „Bemessungswerte von Einwirkungen“ ergeben sich aus den „charakteristischen Werten der Einwirkungen“ (aus DIN-Normen und ggf. bauaufsichtlichen Ergänzungen und Richtlinien) multipliziert mit „Teilsicherheitsbeiwerten“ und „Kombinationswerten“:  (Nd = Nk ∙ γF ∙ Ψ).
Die Summe der Kräfte aus den Einwirkungen unter Berücksichtigung von Teilsicherheitsbeiwerten von 1,35 für ständige und 1,5 für veränderliche Einwirkungen ergibt die „einwirkende Normalkraft NEd“.

Tragwiderstand: Auf der anderen Seite steht der Widerstand, den Bauteile den Einwirkungen entgegen bringen. Wesentliche Größe im Mauerwerksbau ist die „charakteristische Mauerwerksdruckfestigkeit fk“.  Sie ist die Festigkeit, die unter Zugrundelegung eines statischen Sicherheitskonzeptes von 1:1.000.000 abgesichert ist und von der erwartet werden kann, dass sie von höchstens 5 % der Produkte nicht erreicht wird. Zur Berechnung des Tragwiderstands wird dann noch ein Teilsicherheitsbeiwert von 1,5 und bei außergewöhnlicher Belastung noch zusätzlich von 1,3 berücksichtigt.  Bei Mauerwerk, für das noch kein fk-Wert vorliegt, darf vereinfacht umgerechnet werden:

Zulassungsziegel:    fk = σ0 ∙ 2,64
Normziegel:      fk = σ0 ∙ 3,14

In Abhängigkeit der Baustoffwerte, Abminderungsfaktoren und Sicherheitsbeiwerte errechnet sich der „Bemessungswert der aufnehmbaren Normalkraft (NRd)“.
Nachweis: Die Bemessung von Mauerwerk erfolgt dann über den Nachweis, dass der Bemessungswert der einwirkenden Normalkraft kleiner ist, als der Bemessungswert der aufnehmbaren Normalkraft NEd  ≤ NEd.

Durch Zuweisung von Sicherheitsbeiwerten jeweils zu Einwirkung und zu Widerstand verspricht man sich eine genauerer Beschreibung der Bemessungssituation und damit wirtschaftlichere Konstruktionen.
Die neben der Standsicherheit ebenfalls sicherzustellende Gebrauchstauglichkeit von Bauteilen und Bauwerken kann im Mauerwerksbau ohne weiteren Nachweis als erfüllt angesehen werden, wenn der Nachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit mit den vereinfachten Berechnungsmethoden nach DIN EN 1996-3 mit nationalem Anhang erfolgt ist und die Regelungen zur Ausführung nach DIN EN 1996-2 mit nationalem Anhang eingehalten sind.

Vereinfachtes Verfahren – Voraussetzungen
Für die Bemessung von Mauerwerkswänden stehen im Eurocode 6 zwei Berechnungsverfahren zur Verfügung, die Grundlagen beider Verfahren sind identisch, die gleichzeitige Verwendung in einem Gebäude ist zulässig:

  • Vereinfachtes Berechnungsverfahren nach DIN EN 1996-3 +NA
        Vorteile:
        – Biegebeanspruchung aus Lastexzentrizität und Windeinwirkungen werden in stark vereinfachter Form bei der Bemessung berücksichtigt
  • Genaueres Berechnungsverfahren nach DIN EN 1996-1-1 +NA
        Empfehlenswert wenn:
        – die Randbedingungen zur Anwendung des vereinfachten Berechnungsverfahrens nicht eingehalten werden können
        – teilweise erheblich höhere rechnerische Tragfähigkeiten bei Biegebeanspruchung nötig sind

Statik – Anwendungsgrenzen des vereinfachten Verfahrens nach DIN 1053-1 und DIN EN 1996-3/NA

Bauteil
lichte Geschoß-
höhe hs (m)
lichte Geschoß-
höhe hs (m)
Verkehrslast1)
qk = p (kN/m²)
a) Innenwände 11,5 ≤ d < 24,0 cm hs ≤ 2,75 ≤ 5,0
24,0 ≤ D unbeschränkt
b) tragende Außenwände
c) zweischalige Haustrennwände

11,5 2) ≤ d < 17,5 2) hs ≤ 2,75 ≤ 3,0
17,5 ≤ d < 24,0 hs ≤ 2,75 ≤ 5,0
24,0 ≤ d hs ≤ 12 ∙ d
  1. einschließlich Trennwandzuschlag
  2. als einschalige Außenwand nur bei eingeschossigen Garagen und ähnlichen Bauwerken, die nicht zum Daueraufenthalt vorgesehen sind,
  3. als Tragschale zweischaliger Außenwände und als zweischalige Gebäudetrennwand nur bei maximal zwei Vollgeschossen zzgl. ausgebautes Dachgeschoß, aussteifende Querwände im Abstand von max. 4,50 m bzw. Randabstand von Öffnungen mind. 2,00 m

Weitere Randbedingungen

  • Deckenstützweite: l ≤ 6,0 m, sofern Biegemomente aus Deckendrehwinkel nicht durch konstruktive Maßnahmen begrenzt werden (z. B. Zentrierleiste). Bei zweiachsig gespannten Decken ist die kürzere Spannweite maßgebend.
  • Gebäudehöhe: H ≤ 20 m ü. Gel. (bei geneigtem Dach gilt das Mittel aus First- und Traufhöhe)
  • Mindest-Deckenauflagertiefe: a ≥ (0,5 ∙ d); bei d = 36,5 cm: a ≥ (0,45 ∙ d)
  • Überbindemaß: ü ≥ 0,4 ∙ hst ≥ 45 mm
  • Windlast: Einfluss darf vernachlässigt werden, wenn das Gebäude ausreichend ausgesteift ist

Druckfestigkeit
Die Druckfestigkeit ist die wichtigste Kenngröße für die Tragfähigkeit von Mauerwerk, sie ergibt sich aus den Festigkeiten von Stein und Mörtel. Bei einer Druckbelastung von oben (senkrecht zur Lagerfuge) wird das Wandbauteil gestaucht, der Baustoff will seitlich ausweichen, wodurch Querzugspannungen im Material entstehen. Da sich der Mörtel meistens stärker als die Steine verformt, entstehen in den Steinen Zugspannungen. Die Druckfestigkeit und die Stärke des Mörtels haben also einen entscheidenden Einfluss auf die Gesamttragfähigkeit des Mauerwerks. Bei gleicher Steinfestigkeit erzielt man mit Dünnbettmörtel eine wesentlich höhere Tragfähigkeit als mit Normalmörtel.

Grundwerte der zulässingen Druckspannung – Planziegel mit Dünnbettmörtel

Grundwerte der zulässigen Druckspannung σ0 und Werte der charakteristischen Druckfestigkeit fk

meinZiegelhaus-Produkt
Zulassung DIBt
Rohdichte-
klasse
Steinfestigkeits-
klasse
zulässige MW-Druckspannung charakteristische
MW-Druckfestigkeit
(kg/dm³)   σ0 (MN/m²) fk (MN/m²)
Außenwandziegel
ThermoPlan MZ70
Z-17.1-1084
0,55 8 0,55 1,5
ThermoPlan MZ8
Z-17.1-906
0,60 6 0,55 1,45
ThermoPlan MZ90-G
Z-17.1-1087
0,70 12 1,15 3,00
ThermoPlan MZ10
Z-17.1-1015
0,75 12 1,15 3,00
ThermoPlan S8
Z-17.1-1013
0,60 6 0,70 1,80
ThermoPlan S9
Z-17.1-1013
0,60 / 0,65 6 0,70 1,80
ThermoPlan T10
Z-17.1-1047
0,65 / 0,70 6 0,70 1,85
ThermoPlan T11
Z-17.1-1047
0,70 6 0,70 1,85
ThermoPlan TS12
Z-17.1-1107
0,75 8 1,20 3,17
ThermoPlan T16
Z-17.1-907
0,75 8 1,40 3,70
Innenwandziegel    
ThermoPlan Planfüllziegel
Z-17.1-911
0,8 8 1,70 4,40
ThermoPlan TS2
Z-17.1-1037
0,8 10 1,60 4,22
ThermoPlan TS2
Z-17.1-913
0,8 12 1,80 4,75
ThermoPlan TS2
Z-17.1-993
0,9 12 1,90 5,02
ThermoPlan TS2 1,2
Z-17.1-993
1,2 12 1,90 5,02
ThermoPlan TS2 1,4
Z-17.1-993
1,4 12 1,90 5,02

Grundwerte der zulässingen Druckspannung – Blockziegel mit Dickbettmörtel

Grundwerte der zulässigen Druckspannung σ0 und Werte der charakteristischen Druckfestigkeit fk

meinZiegelhaus-Produkt
Zulassung DIBt
Rohdichte-
klasse
Steinfestigkeits-
klasse
Mörtel-
art
zulässige MW-Druckspannung charakteristische
MW-Druckfestigkeit
(kg/dm³)     σ0 (MN/m²) fk (MN/m²)
Außenwandziegel
ThermoBlock S9
Z-17.1-1046
0,60 / 0,65 6 LM 21 0,45 1,19
ThermoBlock T11
Z-17.1-1048
0,70 6 LM 21 0,45 1,32
ThermoBlock T16
Z-17.1-909
0,75 8 LM 21 0,80 2,11
LM 36 1,0 2,64
NM IIa 1,2 3,17
Innenwandziegel     
ThermoBlock HLZ-T
DIN EN 771-1/DIN 105-100
0,80 12 NM IIa 1,60 5,00
NM III 1,80 5,60
ThermoBlock TS2 1,2
Z-17.1-1038
1,20 12 NM IIa 1,60 4,22
NM III 1,80 4,75
ThermoBlock TS2 1,4
Z-17.1-1038
1,40 12 NM IIa 1,60 4,22
NM III 1,80 4,75

Druckfestigkeitsklassen

Druckfestigkeitsklasse Mittelwert kleinster zul. Einzelwert  
4   5,0 N/mm2   4,0 N/mm2   (50 kp/cm2)
6   7,5 N/mm2   6,0 N/mm2   (75 kp/cm2)
8 10,0 N/mm2   8,0 N/mm2 (100 kp/cm2)
10 12,5 N/mm2 10,0 N/mm2 (125 kp/cm2)
12 15,0 N/mm2 12,0 N/mm2 (150 kp/cm2)
16 20,0 N/mm2 16,0 N/mm2 (200 kp/cm2)
20 25,0 N/mm2 20,0 N/mm2 (250 kp/cm2)
28 35,0 N/mm2 28,0 N/mm2 (350 kp/cm2)
Maßeinheit: 1 N/mm2 = 1 MN/m2 = 19 kp/cm2