BG BAU Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft

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1 Prüfung und Beurteilung von Fertigbauteilen aus Mauerwerk unter Stoßbeanspruchung

1.1 Allgemeines

1.1.1 Einleitung

Beim Transport von Fertigbauteilen mit Hebezeug besteht die Gefahr des Anstoßens dieser Bauteile an ein starres Hindernis, so dass das gesamte Bauteil oder einzelne Teile gelöst oder beschädigt werden und sich daraus eine Gefährdung für Personen, die sich im Schwenkbereich der Last aufhalten, ergeben kann.

Es wird daher gefordert, dass bei Fertigbauteilen aus Mauerwerk derartige Gefährdungen durch geeignete konstruktive Maßnahmen auszuschließen sind.

Der Nachweis der Eignung dieser konstruktiven Maßnahmen wird durch die hier beschriebenen Prüfverfahren geführt.

Das folgende Ablaufdiagramm gibt eine Übersicht über die durchzuführenden Prüfungen und Begutachtungen abhängig von der konstruktiven Ausbildung der Fertigbauteile aus Mauerwerk. Berücksichtigt wird hierbei auch, ob es sich nur um eine Variante bereits geprüfter Fertigbauteile zum Beispiel mit abweichender Stein-Mörtelkombination handelt.

1.1.2 Ablaufdiagramm der Prüfung und Beurteilung von Fertigbauteilen aus Mauerwerk unter Stoßbeanspruchung

Bild 1: Ablaufdiagramm

Bild 1: Ablaufdiagramm

1.2 Großversuche

1.2.1 Zweck

Die Großversuche dienen dem Zweck, die Stoßbeanspruchung auf das Fertigbauteil so praxisnah wie möglich zu simulieren, um eine Beurteilung der konstruktiven Sicherungsmaßnahmen vornehmen zu können. Dazu werden folgende Versuche durchgeführt:

Versuch 1: Prüfung der Gesamtsteifigkeit des Fertigbauteils,
Versuch 2: Prüfung der Transportsicherheit von Ecksteinen unter Stoßbeanspruchung,
Versuch 3: Impulsmessung bei Simulation eines realen Stoßes.

Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung sind dabei so konzipiert, dass bei sicherheitsgerechter Arbeitsweise auch die ungünstigsten Fälle abgedeckt sind.

Die für die Ersatzprüfung notwendigen Kennwerte müssen im Rahmen der Großversuche durch Versuch 3 bestimmt werden, falls für diese Mauersteinart nicht bereits entsprechende Ergebnisse vorliegen. Aus dem gemessenen Impuls ergibt sich gemäß Tabelle 1 eine Ersatzstoßbeanspruchung, die den Sicherheitsbeiwert γ = 2,0 beinhaltet.

1.2.2 Geräte und Hilfsmittel

  • Transportsystem für Fertigbauteile, das dem für die Praxis vorgesehenen System entspricht, z.B. Kettengehänge,
  • Brücken- oder Portalkran mit einer Fahrgeschwindigkeit von 40 m/min,
  • Freier Anfahrtsweg, so dass beim Anfahren an die Prüfeinrichtung eine Geschwindigkeit von 40 m/min gewährleistet ist (erforderlich ist ein Weg von etwa 15 m),
  • Anprallvorrichtung zur Einleitung des Stoßimpulses in das Fertigbauteil gemäß Versuche 1 und 2 (siehe Bild 2 ),
  • Anprallvorrichtung mit Kraftmessdosen zur Impulsmessung gemäß Versuch 3 (siehe Bild 3 ),
  • Anpralldorne aus Stahl oder Stahlbeton,
  • Messwerterfassungsanlage zur Aufnahme, Darstellung und Auswertung der Kraft-Zeitfunktion,
  • Längenmessgerät, Messgenauigkeit 1 mm,
  • Waage, Messgenauigkeit 1 g.

1.2.3 Prüfkörper

1.2.3.1 Maße und Anzahl

Versuch 1 (Gesamtsteifigkeit):

1 Wand, maximale Länge, geschosshoch

Versuch 2 (Eckanstoß):

1 Wand, maximale Länge, geschosshoch, ganze Steine als untere Ecksteine

1 Wand 1), maximale Länge, geschosshoch, geteilte oder Sondersteine als untere Ecksteine

Versuch 3 (Eckanstoß bei Impulsmessung):

2 Wände 2) , maximale Länge, geschosshoch

Eine Kombination der Versuche 2 und 3 ist zulässig.

1.2.3.2 Vorbehandlung der Mauersteine

Die Vorbehandlung der Mauersteine muss gemäß Abschnitt 9.1 der DIN 1053-1 „Mauerwerk; Teil 1: Berechnung und Ausführung“ , Ausgabe November 1996, erfolgen.

1.2.3.3 Herstellung und Lagerung

Die Herstellung des Prüfkörpers aus Mauerwerk erfolgt in Anlehnung an DIN 1053-4. Sie muss der vorgesehenen Ausführungsart entsprechen. Der Prüfkörper wird als volle Wandscheibe ohne Öffnungen hergestellt.

Der Verband des Prüfkörpers ist normgerecht auszuführen. Die beiden Ecksteine sollen für die Versuchsdurchführung nicht durch Transporteinrichtungen gehalten sein. Die Stoßfugenausbildung muss der vorgesehenen Ausführungsart entsprechen.

Zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Sicherung gegen Stoßbeanspruchung sind im Prüfbericht zu dokumentieren.

Bis zur Prüfung sind die Prüfkörper durch geeignete Maßnahmen, z.B. Abdecken mit Folien, vor zu starker Austrocknung zu schützen.


1) siehe letzter Absatz des Abschnittes 1.2.5, Versuch 2,
2) davon eine Ersatzwand

1.2.4 Prüfalter

Das Prüfalter beträgt vier Tage. Wird davon abgewichen, so ist dies im Prüfbericht zu vermerken.

1.2.5 Durchführung der Prüfung

Der Prüfkörper wird mit dem für die Praxis vorgesehenen Transportsystem angehoben und mit einer Krangeschwindigkeit von 40 m/min transportiert.

Die Länge des Anfahrtsweges ist so zu wählen, dass beim Anfahren an die Prüfeinrichtung eine Geschwindigkeit von 40 m/min gewährleistet ist.

Die in Abschnitt 1.2.2 beschriebenen Geräte zur Einleitung des Stoßimpulses in das Fertigbauteil werden so aufgestellt, dass die Lage des Anstoßpunktes sich wie folgt ergibt:

-

Versuch 1 (Gesamtsteifigkeit, mittiger Anstoß):

Für den ersten Stoß:

  • in der untersten Steinschicht, in der der Wandmitte nächstgelegenen Stoßfuge auf halber Steinhöhe.

Für den zweiten Stoß:

  • im Schnittpunkt der Stoßfuge mit der Lagerfuge wie für den ersten Stoß, jedoch oberhalb der untersten Steinschicht.
-

Versuch 2 (Eckanstoß):

Für den ersten Stoß:

  • Mitte des Ecksteines der untersten Schicht.

Für den zweiten Stoß:

  • Äußerer Viertelpunkt des Ecksteines der untersten Schicht.

Bei geteilten Steinen oder Sondersteinen als Ecksteine wird der erste Stoß wiederholt.

Anschließend wird der Prüfkörper um 180° gedreht und die Prüfung des anderen Ecksteines in gleicher Weise durchgeführt.

Falls durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Sicherung gegen Stoßbeanspruchung die Ecksteine an Lager- und Kopfseite flächig umschlossen werden, z.B. mit Gewebe, darf auf die Prüfung mit geteilten Steinen oder Sondersteinen verzichtet werden.

-

Versuch 3 (Impulsmessung):

  • Mitte des Ecksteines der untersten Schicht; je Wandtyp sind mindestens zwei auswertbare Impulsmessungen erforderlich. Bei mehrfachem Anstoßen ist für den Messwert der jeweils erste Stoß maßgebend.

1.3 Ersatzprüfverfahren

1.3.1 Zweck

Im Falle einer Stoßbeanspruchung sind besonders die Ecksteine der unteren Schicht gefährdet. Sie können beschädigt werden oder sich insgesamt lösen und herabfallen.

Mit dem nachfolgend beschriebenen Prüfverfahren können konstruktive Maßnahmen zur Erzielung einer ausreichenden Sicherheit gegen herabfallende Steine oder Teile von Steinen beurteilt werden, ohne dass eine Wand mit maximaler Länge und Höhe zur Verfügung steht.

1.3.2 Bezeichnungen

l Länge des Prüfkörpers
h Höhe des Prüfkörpers
d Dicke des Prüfkörpers
y horizontale Auslenkung
z Höhendifferenz

1.3.3 Geräte und Hilfsmittel (siehe hierzu Bild 4 )

  • Einrichtungen zur seitlichen Fixierung des Prüfkörpers; die Führungen sollen aus Kanthölzern bestehen und müssen unverschieblich gehalten sein.
  • Massivkugel aus Stahl - Masse: m = 60 kg
  • Pendelseil.

1.3.4 Prüfkörper

1.3.4.1 Maße

l: mindestens 1,74 m und 4 Steinlängen
h: mindestens 1,24 m und 5 Schichten
d: entsprechend der Wanddicke

1.3.4.2 Vorbehandlung der Mauersteine

Die Vorbehandlung der Mauersteine muss gemäß Abschnitt 9.1 der DIN 1053-1, Ausgabe November 1996, erfolgen.

1.3.4.3 Herstellung und Lagerung

Die Herstellung des Prüfkörpers aus Mauerwerk erfolgt in Anlehnung an DIN 1053-4. Sie muss der vorgesehenen Ausführungsart entsprechen.

Der Verband des Prüfkörpers ist normgerecht auszuführen. Die unterste Schicht ist bei zwei Prüfkörpern aus ganzen Steinen und gegebenenfalls bei einem Prüfkörper aus geteilten Steinen oder Sondersteinen der kleinsten zulässigen Länge an den Ecken herzustellen.

Falls durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Sicherung gegen Stoßbeanspruchung die Ecksteine an Lager- und Kopfseite flächig umschlossen werden, z.B. mit Gewebe, darf auf die Prüfung mit geteilten Steinen oder Sondersteinen verzichtet werden. Die beiden Ecksteine dürfen nicht durch Transporteinrichtungen gehalten sein.

Die zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen zur Sicherung gegen Stoßbeanspruchung müssen im Prüfbericht umfassend beschrieben sein.

Bis zur Prüfung sind die Prüfkörper durch geeignete Maßnahmen, z.B. Abdecken mit Folien, vor zu starker Austrocknung zu schützen.

1.3.4.4 Prüfalter

Das Prüfalter beträgt vier Tage. Wird davon abgewichen, ist dies im Prüfbericht zu vermerken.

1.3.4.5 Anzahl

Die folgende Anzahl an Prüfkörpern ist jeweils zu untersuchen:

  • zwei Prüfkörper bei Ausführung mit ganzen Steinen (Variante 1/ Bild 4 )
  • ein Prüfkörper bei Ausführung mit geteilten Steinen oder Sondersteinen (Variante 2/ Bild 4 ). Diese Variante darf gegebenenfalls entfallen; siehe Abschnitt 1.3.4.3 .

1.3.5 Durchführung der Prüfung (siehe auch Bild 4 )

Der Prüfkörper wird mit dem für die Praxis vorgesehenen Transportsystem angehoben und freihängend 100 bis 150 mm zwischen die Führungshölzer eingeschwenkt. Das Spiel zwischen Prüfkörperoberfläche und Führungshölzern soll beidseitig 10 ± 5 mm betragen (siehe Bild 4 ).

Vor Beginn der Prüfung muss der Prüfkörper in Ruhe sein.

Die Prüfkugel wird straff am Pendel hängend so vor dem Prüfkörper eingerichtet, dass sie direkt vor diesem liegt und ganze Steine als Ecksteine bei zwei Versuchen in deren Mittelpunkt und bei zwei Versuchen in deren äußerem Viertelpunkt sowie geteilte Steine oder Sondersteine als Ecksteine in deren Mittelpunkt berührt.

Die Kugel wird, entsprechend der Abbildung in Bild 4 , um das Maß y ausgelenkt. Die Auslenkung y ergibt sich in Abhängigkeit vom Maximalwert der bei den Großversuchen nach Abschnitt 1.2 Versuch 3 gemessenen Impulse, oder aus dem bei einer statistischen Auswertung ermittelten, charakteristischen Wert des zugehörigen Impulses gemäß Spalte 3 der Tabelle 1 .

Das Pendelseil, welches an seinem Aufhängepunkt unverschieblich gehalten wird, muss dabei straff sein. Der Pendelradius muss 2,00 m ± 20 mm betragen (siehe Bild 4 ). Dann wird die Kugel losgelassen und die Stoßbelastung ausgeübt.

Anschließend wird der Prüfkörper um 180° gedreht und die Prüfung des anderen Ecksteines in gleicher Weise durchgeführt.

 

Bild 2: Anprallvorrichtung, unverschieblich gehalten

Maße in mm

Bild 2: Anprallvorrichtung, unverschieblich gehalten

Bild 3: Anprallvorrichtung mit Kraftmessdosen, unverschieblich gehalten

Maße in mm

Bild 3: Anprallvorrichtung mit Kraftmessdosen, unverschieblich gehalten

Bild 4: Prüfung der Stoßbeanspruchung

Bild 4: Prüfung der Stoßbeanspruchung

 

1

2

3

 

B (Ns)

Impuls

(gemessen)

Z (m)

Fallhöhe

(60 kg)

Y (m)

Auslenkung

(60 kg)

1

10

0,02

0,25

2

20

0,03

0,36

3

30

0,05

0,44

4

40

0,06

0,50

5

50

0,08

0,56

6

60

0,10

0,62

7

70

0,11

0,66

8

80

0,13

0,71

9

90

0,15

0,75

10

100

0,16

0,79

11

110

0,18

0,82

12

120

0,19

0,86

13

130

0,21

0,89

14

140

0,23

0,92

15

150

0,24

0,95

16

160

0,26

0,98

17

170

0,28

1,01

18

180

0,29

1,04

19

190

0,31

1,07

20

200

0,32

1,09

21

210

0,34

1,12

22

220

0,36

1,14

23

230

0,37

1,16

24

240

0,39

1,18

25

250

0,40

1,21

26

260

0,42

1,23

27

270

0,44

1,25

28

280

0,45

1,27

29

290

0,47

1,29

30

300

0,49

1,31

Tabelle 1: Auswertung der Stoßuntersuchungen

1.4 Auswertung, Beurteilung

1.4.1 Prüfbericht

Der Prüfbericht muss für jeden Prüfkörper folgende Angaben enthalten:

  • Art und Bezeichnung der Mauersteine gemäß der einschlägigen Stoffnorm bzw. nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung,
  • Vorbehandlung der Mauersteine,
  • Mörtelart gemäß DIN 1053-1,
  • Druck- und Biegezugfestigkeit des Mörtels zum Zeitpunkt der Prüfung,
  • Art des Mauerwerksverbandes, Stoßfugenausführung des Prüfkörpers sowie Art und Lage der Aufhängungen und der Bewehrung,
  • Maße des Prüfkörpers,
  • Alter des Prüfkörpers,
  • Fotografische Dokumentation der dem Stoß ausgesetzten Steine einschließlich der angrenzenden Wandbereiche vor und nach der Stoßbelastung,
  • Beurteilung des Prüfkörpers nach Abschnitt 1.4.2 ,
  • bei den Versuchen herabgefallene Bruchstücke sind gegebenenfalls nach Anzahl, Masse und Größe aufzulisten,
  • konstruktive Maßnahmen zur Sicherung gegen Stoßbeanspruchung müssen im Prüfbericht dokumentiert sein,
  • gegebenenfalls Maß der Auslenkung,
  • gegebenenfalls Messwerte des Stoßimpulses,
  • Besonderheiten, z.B. Rissbildungen.

1.4.2 Beurteilung

Die Prüfung gilt als bestanden, wenn nach den Stoßbelastungen weder Wandteile, noch Einzelsteine, noch Teilstücke von Steinen herabfallen, welche eine Gefährdung von Personen darstellen können.

Bei der Durchführung von Versuch 1 (Gesamtsteifigkeit, mittiger Anstoß) werden nur diejenigen Teile berücksichtigt, die durch den ersten Stoß herabgefallen sind.

Kleine Absplitterungen bis zu einer Kantenlänge von 50 mm führen nicht zu einer negativen Beurteilung des Versuches. Absplitterungen mit Kantenlängen größer als 50 mm sind zulässig, wenn die Masse maximal 0,15 kg beträgt.

Störungen im Wandgefüge, z.B. Risse, führen nicht zu einer negativen Beurteilung, es sei denn, eine vollständige Trennung in zwei oder mehrere Wandteile ist eingetreten.

Als vollständige Trennung im Sinne dieses BG-Grundsatzes gilt auch eine Situation, in der nur noch ein geringerer Anteil als 30 % der Bewehrung im Bruchquerschnitt ungerissen ist.

 

 

 

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