mauerwerk 01/2015 free sample copy (kurz)

1Volume 19February 2015ISSN 1432-3427A 43283

– Masonry panel system with two-component polyurethane adhesive Mauertafeln mit Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff– The bending strength of masonry Biegezugfestigkeit von Mauerwerk– Load-carrying capacity of masonry with textile reinforced rendering Tragfähigkeit von Mauerwerk mit textilbewehrtem Putz– A proposal for the restructuring of the Eurocode EN 1996-1-1 Ein Vorschlag zur Neustrukturierung des Eurocode EN 1996-1-1– Infl uencing factors on the energy demand of walling systems Einfl ussfaktoren auf den Energiebedarf von Wandsystemen– Classifi cation of SIM infi ll panels Klassifi kation von SIM-Ausfachungswänden

MauerwerkZeitschrift für Technik und ArchitekturEuropean Journal of Masonry

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Lässt jede gut aussehen.Mit dem bewährten HALFEN Konsolanker HK4

hält Ihre Fassadenverblendung dauerhaft und optimal.

Viele AnwendungsgebieteDer bewährte HALFEN Konsolanker HK4 bietet ein umfangreiches Liefer-programm mit großer Typenvielfalt rund um das Verblendmauerwerk. Er ist in Edelstahl A4 erhältlich und für nahezu alle Arten von Abfangungen geeignet.

Viel ErfahrungIn der bewährten Technik, den ausgereiften Konstruktionen und der hochwertigen Qualität des HALFEN Konsolankers HK4 zeigt sich das Know-How aus über 70 Jahren Befestigungstechnik und vielen tausend Projekten in der Herstellung von Abfangkonstruktionen.

Viele ErgänzungenZusätzlich bieten wir ein vielfältiges Ergänzungsprogramm, z.B. Einmörtel-konsolen für eine nachträgliche Ver-blendung, Attika-Verblendanker für rissgefährdete Attika-Konstruktionen sowie reichhaltiges Zubehör wie Ge-rüstanker, Maueranschlussanker und Luftschichtanker und eine anwender-freundliche Bemessungssoftware.

Auszug Übersicht HK-Typen

D ie Verblendung von Fassaden ist attraktiv und wirtschaftlich.

Damit eine solche Fassade auch langfristig standfest bleibt, muss das Eigengewicht der Verblendmau-erschalen in die Gebäudekonstruk-tionen weitergeleitet werden. Dafür haben wir das HK4-Prinzip entwi-ckelt: Konsolanker mit der Sicherheit und Perfektion, die eine moderne Montage von Verblendmauerwerk benötigt.

Viele JustiermöglichkeitenDer HALFEN Konsolanker HK4 bietet Ausgleichsmöglichkeiten von +/- 3,5 cm in der Höhe und ist somit bestens geeignet, vorhandene Roh-bautoleranzen oder Einbau-Ungenau-igkeiten von Dübeln auszugleichen. Eine optional erhältliche Druckschrau-be ermöglicht die Tiefenjustierung.

Viele Typen Alle Typen des HALFEN Konsolankers HK4 sind je nach Kundenwunsch in variablen Abmessungen lieferbar. Die wichtigsten Typen sind ständig lager-mäßig verfügbar.

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Typengeprüfte LaststufenMit der Unterteilung in die drei Last-stufen 3,5 kN, 7,0 kN und 10,5 kN ist der HALFEN Konsolanker HK4 in Verbindung mit Halfenschienen, Betonschrauben oder Dübeln eine typengeprüfte und extrem wirtschaft-liche Verankerung für verschiedene

Anwendungen bei Verblendmau-erwerk.

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Viele Argumente, ein Fazit: Die Produkte von HALFEN bedeuten Sicherheit, Qualität und Schutz – für Sie und Ihr Unternehmen.

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Inhalt

Mauerwerk1

Editorial

1 Wolfgang Brameshuber The Masonry journal is becoming international Die Zeitschrift Mauerwerk wird international

Articles – Fachthemen

3 Wolfgang Brameshuber, Markus Graubohm Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesive Vorgefertigte Mauertafeln mit Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff

27 Ulf Schmidt, Wolfram Jäger, Wolfgang Brameshuber, Tammam Bakeer The bending strength of masonry Biegezugfestigkeit von Mauerwerk

40 Catherine (Corina) Papanicolaou, Thanasis Triantafi llou, Pere Roca Fabregat Increase of load-carrying capacity of masonry with textile reinforced rendering Erhöhung der Tragfähigkeit von Mauerwerk mit textilbewehrtem Putz

52 Wolfgang Brameshuber A proposal for the restructuring of the Eurocode EN 1996-1-1 Ein Vorschlag zur Neustrukturierung des Eurocode EN 1996-1-1

64 Dariusz Alterman, Adrian Page, Behdad Moghtaderi, Congcong Zhang Contribution of thermal resistance and thermal mass to the energy demand

of walling systems Beitrag des Wärmedurchlasswiderstandes und der thermischen Masse

zum Energiebedarf von Wandsystemen

74 Yuri Z. Totoev Classifi cation of SIM infi ll panels Klassifi kation von SIM-Ausfachungswänden

Reports – Berichte

80 Sustainable Buildings for Future Project: “Innovative insulation technology for reducing the heat losses in masonry

construction, with the aim of ensuring 0-energy standards” Zukunft durch nachhaltiges Bauen Projekt: „Innovative Dämmtechnik zur Reduzierung der Transmissionswärmeverluste

im Mauerwerksbau, mit dem Ziel der Gewährleistung des 0-Energie-Standards“

83 Ulrich Finsterwalder Structural Engineering Award 2015 Impressions from the judging panel’s meeting on 21.11.2014 Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015 Impressionen von der Jurysitzung am 21.11.2014

Regular Features – Rubriken

73 Companies and associations – Firmen und Verbände (s. a. 88)79 Events – Veranstaltungen

A4 Products & Projects – Produkte und Objekte

A9 Anbieterverzeichnis

With the Burdenko residential and business building, Russian architect Sergey Skuratov has created a communicative clinker brick sculpture in the historic centre of Moscow. The textured façade design using clinker bricks specifi cally developed for the project determines the overall appearance, especially with reference to the sculptural effect created by the protrusion of various clinker bricks in the façade (cf. pages A5 and A6).

Der russische Architekt Sergey Skuratov inszeniert mit dem Wohn- und Geschäftshaus Burdenko eine kommunikative Skulptur aus Klinker im historischen Zentrum von Moskau.Die Fassadengestaltung mit eigens für das Projekt entwickelten Klinkern prägt das Erscheinungsbild, besonders die Relieffi erung mit einzelnen hervorstehenden Klinkern (s. S. A5 und A6).

Foto: Hagemeister

19. JahrgangFebruar 2015, Heft 1ISSN 1432-3427 (print)ISSN 1437-1022 (online)

Bitte beachten:

Die gedrucktenJahresinhaltsverzeichnisse 2014erhalten unsere Abonnenten mit dieser Ausgabe.

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Multipor boasts natureplus credentialsThe Multipor mineral insulation board continues to carry the “na-tureplus” quality mark for particularly environmentally compatible healthy building products. Another production facility, in Köln-Porz, has now also obtained certification. The insulation board pro-duced at the Stulln factory has passed the obligatory repeat exam-ination for the second time. Production of the board in the Köln-Porz facility has now also been audited and successfully certified. This solid insulation board keeps its shape and the only materi-als required in its production are sand, lime, cement and water. It thus complies with the very strict requirements of the inde-pendent natureplus quality mark in all areas, including ecologi-cal and sustainable production, as well as in terms of recycling suitability. Offcuts that are not mixed with other materials can be returned to the production cycle; demolition material can ei-ther be recycled or disposed of in landfill sites without any prob-lem. In the interest of health protection, natureplus demands particularly low emissions of noxious substances. Multipor com-plies with this requirement without any difficulty. Multipor can be used universally in almost all situations in a building – both as internal insulation and as a compound system for the external insulation of walls, for the insulation of flat and sloping roofs and the insulation of basement ceilings. Its struc-ture allows diffusion, thereby preventing moisture-induced mould or construction defects; in applications as external insu-lation it is “woodpecker-proof”. The insulation material is fully mineral-based and non-combustible (construction material class A) and does not produce any smoke or poisonous vapours in the case of fire. It also limits the spread of flame.

For further information, please visit www.natureplus.org, www.multipor.de

Multipor setzt Zeichen mit natureplusDie mineralische Dämmplatte Multipor trägt weiterhin das na-tureplus-Qualitätszeichen für besonders umweltfreundliche und gesunde Bauprodukte. Neu zertifiziert wurde ein weiteres Her-stellungswerk in Köln-Porz. Bereits zum zweiten Mal haben die Dämmplatten aus dem Werk Stulln die obligatorische Wieder-holungsprüfung bestanden. Neu geprüft und erfolgreich zertifi-ziert wurde die Herstellung im Werk in Köln-Porz. Die massive Dämmplatte ist formstabil und wird lediglich aus Sand, Kalk, Zement und Wasser hergestellt. Die strengen Anfor-derungen des unabhängigen natureplus-Qualitätszeichens erfüllt sie in allen Bereichen. Sowohl was die Vorgaben für eine ökolo-gische und nachhaltige Produktion betrifft, als auch für das Re-cycling. Sortenreine Reste können dem Produktionskreislauf wieder zugeführt werden, Abbruchmaterialien werden problem-los deponiert oder wiederverwertet. Zum Schutz der Gesund-heit fordert natureplus besonders niedrige Emissionen an Schadstoffen. Auch diese Disziplin meistert Multipor ohne Pro-bleme. Multipor ist universell einsetzbar an nahezu allen Bauteilen ei-nes Gebäudes: Sowohl als Innendämmung als auch Verbundsys-tem zur Außendämmung der Wände, bei der Dämmung von Flach- und Schrägdächern sowie zur Dämmung von Kellerde-cken. Seine diffusionsoffene Struktur verhindert feuchtebedingte Schimmel- und Bauschäden und ist als Außenwanddämmung „spechtsicher“. Der vollmineralische Dämmstoff ist nicht brenn-bar (Baustoffklasse A) und entwickelt im Brandfall keinen Rauch oder giftige Dämpfe. Zudem hemmt er die Weiterleitung der Flammen.

Weitere Informationen unter www.natureplus.org, www.multipor.de

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 1105106_dp

Kundenservice: Wiley-VCHBoschstraße 12D-69469 Weinheim

Tel. +49 (0)6201 606-400Fax +49 (0)6201 [email protected]

Ernst & SohnVerlag für Architektur und technischeWissenschaften GmbH & Co. KG

Mauerwerk-Kalender 2015

Die bauaufsichtliche Einführung des Eurocode 6 ist für 2015 geplant. Der diesjährige Mauerwerk-Kalender befasst sich deshalb ergänzend zu den Ausgaben von 2012 und 2014 mit vertiefenden Fragestellungen der Bemessung.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet entsprechend seiner zu-nehmenden Bedeutung das Bauen im Bestand. Anspruchsvol-le Instandsetzungsprojekte werden vorgestellt und das Trag-verhalten historischer Bausubstanz wird erörtert.

Online-Bestellung: www.ernst-und-sohn.de

Hrsg.: Wolfram Jäger


Schwerpunkte: Bemessung,

Bauen im Bestand

2015. ca. 700 Seiten

ca. € 144,–

Fortsetzungspreis ca. € 124,–

ISBN: 978-3-433-03106-3

Erscheinungstermin: Frühjahr 2015

Auch als erhältlich

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A5Mauerwerk 19 (2015), Heft 1

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Confident dialogue – clinker bricks dominate the Burdenko residential and business complex With the Burdenko residential and business building, the Russian architect Sergey Skuratov has created a communicative clinker brick sculpture in the historic centre of Moscow (Figure 1). The guiding idea was the design of a harmonious, expressive urban space composition that suits the location and offers comfortable, upmarket housing. Covering a total area of 12,740 m2, the com-plex consists of three succinct parts. Using clever staggering of the building volume, Skuratov has succeeded in accommodating 33 apartments with floor areas of between 100 and 250 m2, with-out restricting the view of, and daylight to, the opposite build-ings. Owing to the textured façade that consists of the multi- coloured and faceted Hagemeister clinker brick of the specially produced “Burdenko” assortment, the prestigious new building enjoys respect and appreciation in the neighbourhood.

Fig. 1. Burdenko residential and business building in MoscowBild 1. Wohn- und Geschäftshaus Burdenko in Moskau

The demolition of a historic four-storey brick building prompted Skuratov to design a building with a predominant brick clinker feature that links the place with its history. From a certain an-gle, the residential and business building links up with the resi-dential Belgravia complex dating from 2000, which was also built to plans by Skuratov. However, the focus of the new resi-dential and business building at Burdenko Street is on itself and its immediate neighbourhood. The complex consists of three ele-ments: a five-storey apartment building, which borders the given building line and is in perfect keeping with the surroundings. A twelve-storey tower block, which provides a landmark in the skyline of the city centre. An independent two-storey town resi-dence in a terraced garden completes the ensemble. Together, these three distinct building volumes enter into a confident dia-logue with their historic environment. On the outside, the textured façade design using Hagemeister clinker bricks of the “Burdenko” assortment specifically devel-oped for the project determines the overall appearance (Figure 2). “In European architecture, this detailing is a common feature” reasons Skuratov with reference to the sculptural effect created by the protrusion of various clinker bricks in the facade (Figure 3). “It makes it possible to enliven the façade and gives it additional complexity and density, which is necessary in order to be able to compete with historic architectural pattern systems.” Overall, there is an area of 4,000 m2 of clinker face bricks, which were produced in a special firing for the project using the non-stand-ard format of 210 × 100 × 48 mm. In total, 280,000 clinker bricks and 20,000 special-shaped clinker bricks were used. The ani-

mated appearance of even larger parts of the elevation has been created by harmonious changes in the colouring of the bricks, which includes earthy shades in the range from red-brown to sand-coloured – similar to the play of light and shadow in the sur-rounding deciduous trees. “Clinker bricks in combination with the sculptural façade design and the space composition have cre-ated a unique and unforgettable facade, which enhances and en-livens the street elevation overall”, says the architect.Brick-faced beams at oriels and projecting elements, vertical joints with a strong structuring effect and large asymmetrical win-

Fig. 3. The relief image of the façade is created by the protrusion of selected bricksBild 3. Lebendigkeit durch Relieffierung einzelner hervorstehender Klinker

Fig. 2. Colourful façade using clinker bricks in different colour finishesBild 2. Vielfarbige Fassade durch changierende Klinker

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 1105106_dp





Die bauaufsichtliche Einführung des Eurocode 6 ist für 2015 geplant. Der diesjährige Mauerwerk-Kalender befasst sich deshalb ergänzend zu den Ausgaben von 2012 und 2014 mit vertiefenden Fragestellungen der Bemessung.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet entsprechend seiner zu-nehmenden Bedeutung das Bauen im Bestand. Anspruchsvol-le Instandsetzungsprojekte werden vorgestellt und das Trag-verhalten historischer Bausubstanz wird erörtert.

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Hrsg.: Wolfram Jäger


Schwerpunkte: Bemessung,

Bauen im Bestand

2015. ca. 700 Seiten

ca. € 144,–

Fortsetzungspreis ca. € 124,–

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Erscheinungstermin: Frühjahr 2015

Auch als erhältlich

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dow reveals give the building a sculptural character (Figure 4). Decorative rhythms and sub-divisions are part of the design scheme, which shines forth through the façade material. The win-dow reveals that taper towards the inside give the building the necessary depth and visual variation, depending on the changing light conditions. In this way, the Burdenko residential and busi-ness complex succeeds in establishing its own presence as an in-teresting and varied brick structure in a historic neighbourhood.

Fig. 4. Large asymmetrical window reveals give additional depth to the façade(Photos: Hagemeister)Bild 4. Zusätzliche Fassadentiefe durch großflächige, asymmetrische Fensterlaibungen(Fotos: Hagemeister)

Selbstbewusster Dialog – Klinker prägen Wohn- und Geschäftskomplex Burdenko Der russische Architekt Sergey Skuratov inszeniert mit dem Wohn- und Geschäftshaus Burdenko eine kommunikative Skulp-tur aus Klinker im historischen Zentrum von Moskau (Bild 1). Leitende Idee war die Gestaltung einer harmonischen, zum Ort passenden und ausdrucksstarken baustädtischen Raumkomposi-tion, die gleichzeitig komfortables und gehobenes Wohnen bietet. Auf einer Gesamtfläche von 12 740 m2 gliedert sich der Komplex in drei Baukörper. Mit einer geschickten Staffelung der Volumen gelingt es Skuratov, 33 Wohnungen mit 100 bis 250 m2 Grundflä-che zu realisieren, ohne Aussicht und Belichtung der gegenüber-liegenden Bauten einzuschränken. Durch die texturierte Fassade aus vielfarbig changierendem Hagemeister Klinker der speziell angefertigten Sortierung „Burdenko“ verschafft sich der repräsen-tative Neubau in seiner Umgebung Respekt und Ansehen.Der Abbruch eines historischen vierstöckigen Ziegelhauses ver-anlasste Skuratov zu den Plänen einer prägenden Klinkerarchi-tektur, die an die Geschichte des Ortes anknüpft. Aus dem Augen-winkel nimmt das Wohn- und Geschäftshaus Kontakt mit dem Wohnkomplex Belgravia auf, der im Jahr 2000 ebenfalls nach den Plänen Skuratovs gebaut wurde. Seinen Fokus richtet das neue Wohn- und Geschäftshaus an der Burdenko Street aber auf sich selbst und seine unmittelbare Nachbarschaft. Der Kom-plex besteht aus drei Elementen: Ein fünfgeschossiges Wohnhaus, das die vorgegebene Baulinie einhält, passt sich perfekt der Um-gebung an. Ein zwölfgeschossiges Hochhaus stellt mit seiner Silhouette einen Orientierungspunkt im Stadtzentrum her. Eine zweigeschossige, eigenständige Stadtvilla in einem terrassenför-mig angelegten Garten ergänzt das Ensemble. Gemeinsam tre-ten diese drei Baukörper in einen selbstbewussten Dialog mit ihrer historischen Umgebung.

Nach außen prägt eine texturierte Fassadengestaltung mit Hage-meister Klinker der eigens für das Projekt entwickelten Objekts-ortierung „Burdenko“ das Erscheinungsbild (Bild 2). „Diese Technik ist bekannt in der europäischen Architektur“, begründet Skuratov die Relieffierung mit einzelnen hervorstehenden Klin-kern (Bild 3). „Sie ermöglicht, die Fassade zu beleben, verleiht ihr zusätzliche Komplexität und Dichte, die notwendig ist, um gegen die historischen Ordnungssysteme in der Architektur in Wettbe-werb zu treten.“ Die verklinkerte Fläche beträgt insgesamt 4 000 m2 und besteht aus einem speziellen Objektbrand im Son-derformat 210 × 100 × 48 mm. Insgesamt wurden 280 000 Klinker und 20 000 Formklinker verarbeitet. Zur Lebendigkeit auch groß-flächiger Partien trägt zudem die harmonisch changierende Far-bigkeit der Klinker in abwechslungsreichen rotbraunen bis sand-farbenen Erdtönen bei – ähnlich dem Licht- und Schattenspiel der umgebenden Laubbäume. „Klinker in Verbindung mit der plastischen Fassadengestaltung und der Raumkomposition hat ein einzigartiges und unvergessliches Fassadenbild erzeugt, das die Straße insgesamt belebt und verschönert“, so der Architekt.Gemauerte Unterzüge von Erkern und Konsolen, stark gliedernde vertikale Fugen und großflächige, asymmetrische Fensterlaibun-gen verleihen dem Gebäude einen skulpturalen Charakter (Bild 4). Dekorative Rhythmen und Unterteilungen sind der Bauplan, der durch den Stoff der Fassade durchscheint. Die sich nach innen verjüngenden Fensterlaibungen geben dem Gebäude zusätzlich die notwendige Tiefe und Vielfalt von Bildern, abhängig von den wechselnden Lichtverhältnissen. So gelingt es dem Wohn- und Geschäftskomplex Burdenko, sich als abwechslungsreich gemauerte Skulptur in seiner historisch geprägten Nachbar-schaft zu etablieren.

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Unipor offers new products for energy aware building

With its latest range of products, the Unipor Group considers it-self to be well prepared for 2015: Both in the detached building as well as in the multi-storey housing sector, Unipor offers an optimum wall building material solution for virtually every con-struction project. Since the need for housing continues to be high especially in conurbations, the demands on the building structure and on wall building materials are changing. Statutory and economic demands on new builds also require ever higher quality and sustainable building materials.The Unipor Group has also reacted to these developments with the new “Unipor WS08 Coriso” brick (Figure 1). It is suitable for building detached, semi-detached and townhouses as well as for multi-storey housing and is thus considered to be a “solid all-rounder”. From a wall thickness of 30 cm, the solid brick pro-

Fig. 1. Fulfils the demands for energetic construction projects: The Unipor WS08 Coriso brick. Bild 1. Erfüllt die Ansprüche an energetische Bauvorhaben: der Mauerziegel „Unipor WS08 Coriso“

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Products & Projects – Produkte & Objekte

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vides a high sound-absorbing value Rw,Bau,ref of at least 48.2 dB. It exceeds the cur-rent demands of the Energy Saving Directive (EnEV) and thus creates the preconditions for the construction of KfW funded effi ciency houses. With a thermal conductance of just 0.08 W/(mK), the Uni-por WS08 Coriso already has outstanding thermal insula-tion from a wall thickness of 30 cm. In addition, in time for BAU 2015 in Munich, the Unipor Group had developed a com-pletely new type of brick. It is known as the “Unipor Silva-cor”, and the special feature is

that the brick is provided with an integrated fi lling of insulating material consisting of pure wood fi bres (Figure 2). The Unipor Group is thus the fi rst supplier throughout Germany of solid bricks, which are fi lled with a 100 % renewable raw material. The new Silvacor bricks achieve the best construction values and are proving to be exceptional where healthy living is con-cerned. They are of particular interest for experts and employers who place particular emphasis on ecology and sustainability. As the fi rst brick of its kind, the “Unipor W07 Silvacor” is entering the market. It is designed for the construction of detached, semi-detached and townhouses and is outstanding due to its very high thermal insulation. With it, KfW fi nanced effi ciency houses can thus be built in a monolithic design – without addi-tional external insulation of the walls (WDVS).

Further information: UNIPOR Ziegel GruppeFax: +49 (0)89 – 74 98 67 11 [email protected], www.unipor.de

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Unipor bietet neue Produkte zum energiebewussten Bauen

Für 2015 sieht sich die Unipor-Gruppe mit ihrem aktuellen Produktangebot sehr gut aufgestellt: Sowohl im Sektor des Einfamilienhauses als auch im mehrgeschossigen Wohnungs-bau bietet Unipor für praktisch jedes Bauvorhaben eine opti-male Wandbaustoff -Lösung. Da der Bedarf an Wohnraum be-sonders in den Ballungszentren weiterhin hoch ist, verschieben sich die Ansprüche an Gebäudestruktur und Wandbaustoff e. Gesetzliche und wirtschaftliche Anforderungen an Neubauten verlangen zudem immer hochwertigere und nachhaltigere Bau-stoff e.Die Unipor-Gruppe reagiert auf diese Entwicklungen unter ande-rem mit dem neuen „Unipor WS08 Coriso“-Mauerziegel (Bild 1). Er eignet sich sowohl für den Bau von Einfamilien-, Reihen- und Doppelhäusern als auch für den mehrgeschossigen Wohnungs-bau und gilt daher als „massiver Alleskönner“. Bereits ab einer Wanddicke von 30 cm bietet der massive Mauerziegel einen ho-hen Schallschutzwert Rw,Bau,ref von mindestens 48,2 dB. Er über-triff t zudem die aktuellen Anforderungen der Energie-Einspar-verordnung (EnEV) und schaff t damit die Voraussetzungen für den Bau von KfW-geförderten Effi zienzhäusern. Mit einem Wärmeleitwert von nur 0,08 W/(mK) weist der Unipor WS08 Coriso bereits ab einer Wanddicke von 30 cm eine hervorra-gende Wärmedämmung auf.

Fig. 2. Wood fi bre fi lled brick Unipor Silvacor (Photos: UNIPOR, Munich)Bild 2. Holzfasergefüllten Mauerziegel „Unipor Silvacor“ (Fotos: UNIPOR, Mün-chen)

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Darüber hinaus hat die Unipor-Gruppe – pünktlich zur BAU 2015 in München – eine komplett neue Mauerziegel-Gattung entwickelt. Sie trägt den Namen „Unipor Silvacor“ und hat die Besonderheit, dass die Mauerziegel mit einer integrierten Dämm-stoff-Füllung aus sortenreinen Holzfasern versehen sind (Bild 2). Damit ist die Unipor-Gruppe der bundesweit erste Anbieter von massiven Mauerziegeln, deren Füllung aus einem 100 % nach-wachsendem Rohstoff besteht. Die neuen Silvacor-Ziegel errei-chen bauphysikalische Bestwerte und erweisen sich als äußerst wohngesund. Sie sind speziell für Fachleute und Bauherren inte-ressant, die besonderen Wert auf Ökologie und Nachhaltigkeit legen. Als erster Ziegel der neuen Gattung kommt der „Unipor W07 Silvacor“ auf den Markt. Er ist für den Bau von Einfami-lien-, Doppel- und Reihenhäusern konzipiert und überzeugt durch seine sehr hohe Wärmedämmung. Mit ihm lassen sich da-her auch KfW-geförderte Effizienzhäuser in monolithischer Bau-weise errichten – ohne zusätzliche Außendämmung der Wände (WDVS).

Weitere Informationen:UNIPOR Ziegel GruppeFax: 089 – 74 98 67 11 [email protected], www.unipor.de

Two-piece plastic insulating material clip

The two-piece plastic insulating material clip from EJOT is suit-able for insulating material thicknesses of 60 to 300 mm and re-duces the packaging volume by up to 80 %. It consists of two components, the shank as well as a separate disk element. The EJOT insulating material clip DH provides many benefits by comparison to standard plastic insulating material clips.Through the separate packaging of the shank and disc element, the packaging volume is reduced by up to 80 % when compared with one-piece insulating material clips. The insulating material clip has a setting depth restriction. This permits a precise fitting position with a setting depth of 30 mm both for brickwork as well as for concrete. High-grade plastic ensures proper installation even with large insulating material thicknesses and prevents the shank from buckling when it is be-ing driven into the subsurface. Subsequent positioning of the disk element solved an additional problem: Customary insulating material clips are occasionally driven too deep into the subsurface, since they do not have a setting depth restriction. As a result, the disk elements fixed on the shank compress the soft insulating material at this point. An

unwanted quilting effect occurs, which has a negative effect on the insulating characteristic and can cause the butt joints of the insulating material to gape open.

Further information: EJOT HOLDING GmbH & Co. [email protected]

Zweiteiliger Dämmstoffhalter aus Kunststoff Der zweiteilige Dämmstoffhalter aus Kunststoff von EJOT eig-net sich für Dämmstoffdicken von 60 bis 300 mm und reduziert das Verpackungsvolumen um bis zu 80 %. Er besteht aus zwei Einzelteilen, dem Schaft sowie einem separaten Tellerelement. Der EJOT Dämmhalter DH bietet viele Vorteile gegenüber her-kömmlichen Kunststoffdämmhaltern.

Fig. 1. The new insulating material clip consists of two components, the shank as well as a separate disk elementBild 1. Der neue Dämmhalter besteht aus zwei Einzelteilen, dem Schaft sowie einem separaten Tellerelement

Fig. 2. After installing the shank, the disk element is pushed onto the shank up to the insulating material Bild 2. Nach Einbau des Schaftes wird das Tellerelement auf den Schaft bis zur Dämmung aufgeschoben

Durch die separate Verpackung von Schaft und Tellerelement reduziert sich das Verpackungsvolumen im Vergleich zu einteili-gen Dämmhaltern um bis zu 80 %. Der Dämmhalter verfügt über eine Setztiefenbegrenzung. Da-durch wird eine exakte Einbausituation von 30 mm Setztiefe so-wohl für Mauerwerk als auch für Beton ermöglicht. Hochwerti-ger Kunststoff garantiert eine prozesssichere Montage auch bei großen Dämmstoffdicken und verhindert das Ausknicken des Schaftes beim Eintreiben in den Untergrund. Die nachträgliche Positionierung des Tellerelements löst ein wei-teres Problem: Herkömmliche Dämmstoffhalter werden manch-mal zu tief in den Untergrund eingetrieben, da sie über keine Setztiefenbegrenzung verfügen. Dadurch drücken die am Schaft befestigten Tellerelemente die weiche Dämmung an dieser Stelle ein. Es entsteht ein unerwünschter Steppdeckeneffekt, der sich negativ auf das Dämmverhalten auswirkt und die Stoßfugen der Dämmung sogar zum Aufklaffen bringen kann.

Weitere Informationen:EJOT HOLDING GmbH & Co. [email protected]

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AnbieterverzeichnisProdukte & Dienstleistungen

Mauerwerk 19 (2015), Heft 1

Abfangungen

Fassadenbefestigungen

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1© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 19 (2015), Heft 1

Editorial

The Masonry journal is becoming internationalDie Zeitschrift Mauerwerk wird international

Wolfgang Brameshuber

Liebe Leser der Zeitschrift Mauerwerk,

nun ist es vollbracht, vor Ihnen liegt eine richtig internati-onale Fassung der Zeitschrift Mauerwerk in zweisprachiger Ausfertigung. Vielleicht erinnern Sie sich: Einen Probelauf hat es im Sommer anlässlich der internationalen Mauer-

werkkonferenz in Portugal gegeben. Das Heft 3-4/2014 war ebenfalls schon zweispra-chig, gefüllt mit Artikeln deutschsprachiger Autoren aus Europa, deren Beiträge ins Englische übersetzt wurden. Das war der Modellversuch zu dem nun vorliegenden Pilotheft, in dem auch Beiträge von interna-tionalen, nicht deutschsprachigen Autoren veröffentlicht werden. In der Zukunft soll erreicht werden, dass die Beiträge zum Mau-erwerk von internationalen Autoren aus der ganzen Welt über neueste Erkenntnisse zum Mauerwerkbau in den Heften berichten.

Aus aktuellem Anlass wird zunächst über Mauerwerkfertigteile, die mit einem PU-Kleber an-stelle von Dünnbettmörtel hergestellt werden, berichtet. Hier wird in Kürze eine allgemeine bauaufsichtliche Zulas-sung erteilt werden. Die jüngst in Plattling/Bayern eröffnete Fertigungshalle erinnert in manchen Details an die Produk-tion von Fahrzeugen. Ein weiterer Beitrag beschreibt den aktuellen Stand zur Biegezug- und Biegetragfähigkeit von Mauerwerkwänden. Die Bedeutung einer realitätsnahen Betrachtung des Gesamtsystems und der Einflussfaktoren auf die Festigkeit werden hier besonders deutlich. Der Bei-trag von unseren südeuropäischen Partnern zum Thema Verstärken von Mauerwerk bzgl. Schubtragverhalten und Knicken zeigt, wie weit hier die Forschung bereits ist, und macht auch deutlich, wo die Entwicklungspotentiale für die Verstärkung von Mauerwerkwänden im Bestand ist. Ich selbst habe im Rahmen der Initiative zur Vereinfachung von Normen (PRB) versucht, die Fragen der Bemessung, Aus-führung und Baustoffe zu entzerren, um hier klare Verant-wortlichkeiten zu erhalten. Der Beitrag zeigt das Prinzip, und bringt auch Vorschläge für eine Umsetzung. Das birgt viel Sprengstoff, aber regt auch die Diskussion zu verschie-denen Themen an. Aus Australien kommen zwei Artikel: Der eine befasst sich mit der Analyse der Wärmedämmung und der spezifischen Wärmekapazität auf die Behaglichkeit und den Energiebedarf, betrachtet an Wänden in vier Wohngebäuden. Der andere befasst sich mit dem Trocken-

Dear Masonry readers

Here it is now – you have in front of you a proper inter-national version of the Masonry journal in bilingual form. Perhaps you will remember that last summer, on the oc-casion of the International Masonry Conference in Portu-gal, we had a trial run. Likewise, issue num-ber 3-4/2014 was already bilingual, includ-ing articles by German-speaking authors from Europe, and which had been trans-lated into English. That was the model trial for the pilot issue now in your hands, which also publishes contributions from interna-tional authors who are not German speak-ers. In future, we want international authors from all over the world to contribute reports to Masonry on the latest findings in ma-sonry construction.

Because it is currently in the news, this issue reports on prefabricated masonry com-ponents which are produced using a polyurethane adhe-sive instead of thin-bed mortar. This system will shortly be given general technical approval. The production facility recently opened in Plattling/Bavaria is reminiscent, in some details, of the production of vehicles. Another con-tribution describes the current status regarding the flexural tensile and bearing capacity of masonry walls. The impor-tance of a realistic assessment of the overall system and the factors influencing the strength become particularly appar-ent. The contribution by our southern-European partners on the subject of reinforcement of masonry / shear force capacity and buckling illustrates the status of research on this subject, and also what the development potential is for the reinforcement of the masonry walls of existing build-ings. I myself have, in the context of the initiative for the simplification of standards (PRB), attempted to clarify the issues relating to structural design, execution and building materials in order to obtain a clear picture of the respec-tive responsibilities. The article illustrates the principle and includes proposals for implementation. This is potentially explosive, but also stimulates the debate on various sub-jects. We have two articles from Australia; one of them addresses the analysis of thermal insulation and specific thermal capacity as they affect comfort levels and energy requirements, taking the walls in four residential buildings as examples. The other discusses the performance of dry

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Editorial

mauerwerk aus perforierten oder verdübelten Ziegeln in Bezug auf den Widerstand gegen Erdbebenbeanspruchung.

Ich würde mich sehr freuen, wenn Sie Ihren interna-tionalen Partnern und Freunden mitteilen, dass die Zeit-schrift Mauerwerk nun auch für den nicht deutschsprachi-gen Bereich zugänglich gemacht wird. So wird der eine oder andere die sicher sehr interessanten Beiträge lesen wollen und sich ein Heft kaufen. Das wäre der beste Erfolg für die Mühe, die ein solches Heft natürlich auch erfordert.

masonry consisting of perforated or dowelled bricks in re-lation to earthquake-resistance.

I would be very pleased if you would tell your interna-tional partners and friends that the Masonry journal is now also available for non-German speakers. One or other of them will surely be wanting to read the very interesting contributions, and purchase an issue. That would be the best reward for the effort that such an issue obviously re-quires.

Yours – Ihr Wolfgang Brameshuber

ibac – Institut für BauforschungInstitute of Building Materials Research

RWTH Aachen University

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Ernst & SohnVerlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Call for Papers

Masonry building of all types, brought together in a specialist journal for all Eu-rope. Technical developments, the latest research results and the practical applica-tion of masonry products are accompa-nied by specialist articles, reports and sup-plementary information and innovations. Mauerwerk is also the only journal that covers this entire range.

Mauerwerk is seeking original papers of the highest quality for publication. Pa-pers will cover all aspects of the design, construction, performance in service, sustainability, strengthening of masonry structures, including papers on research.

Mauerwerksbau in allen Façetten, zu-sammengeführt in einer Fachzeitschrift für Europa. Technische Entwicklungen, neueste Forschungsergebnisse und die praktische Anwendung von Mauerwerks- produkten werden mit Fachaufsätzen, Berichten und ergänzenden Informatio-nen begleitet. Mauerwerk ist die ein-zige unabhängige Zeitschrift, die diese gesamte Bandbreite abdeckt.

Mauerwerk ist stets auf der Suche nach aktuellen Fachbeiträgen. Die Fachar-tikel sollten Aspekte der Entwicklung, Konstruk tion, Nachhaltigkeit, Anwen-dungen von Mauerwerksprodukten sowie Forschungsergebnisse abdecken.

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3© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 19 (2015), Heft 1


DOI: 10.1002/dama.201500644Wolfgang BrameshuberMarkus Graubohm

Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesiveVorgefertigte Mauertafeln mit Zweikomponenten- Polyurethanklebstoff

Building with factory-prefabricated masonry panels made of clay units meanwhile has become a long-established, field-proven construction method. The advantages are shorter construction time for shell constructions, lower construction costs and uniform level of quality as well as high dimensional accuracy of the ma-sonry panels and a production that is independent of weather in-fluences. An innovation in the field of prefabricated masonry is the dry bonding method for prefabricated masonry panels made of clay units whereby, instead of a conventional thin layer mortar, a two-component polyurethane adhesive (2C-PUR) is applied by machine to the flat ground surface of the clay unit. In mid 2013, the Institute of Building Materials Research (ibac) in Aachen was commissioned by Redbloc Deutschland GmbH to carry out tests on masonry prefabricated with 2C-PUR adhesive, to establish the necessary basis for obtaining a general technical approval (abZ) for masonry panels built according to the Redbloc system and thereby lay the foundations for using this new con-struction method in Germany.This article shall firstly give a survey of the test programme for the approval procedure agreed with the German building author-ity , Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), and present the key results obtained from the tests carried out in Aachen. Further-more the individual steps from planning via production in the pre-fabrication plant right through to transport and assembling of the masonry panels at the building site will be presented, taking the example of the first prefabrication factory of Redbloc Elemente GmbH opened at Plattling in Germany in the meantime.

1 Introduction

Building with factory-prefabricated masonry panels made of clay units meanwhile has become a long-established, field-proven construction method which, as a conse-quence of the growing cost pressure on building sites, is now being used not only in the construction of detached, semi-detached and terrace houses but also increasingly for larger residential complexes as well as commercial and industrial buildings. The advantages of construction with prefabricated elements are many and various. Be-sides shorter construction times for shell constructions and related lower construction costs resulting from effi-cient prefabrication of the masonry panels, one also ought to mention the uniform quality and high dimen-sional accuracy of masonry panels achieved by automated production that is independent of manual skills and weather influences.

Das Bauen mit werksmäßig vorgefertigten Mauertafeln aus Zie-geln ist eine inzwischen langjährig in der Praxis bewährte Bauart. Vorteile sind kürzere Rohbauzeiten, niedrigere Baukosten sowie gleichmäßiges Qualitätsniveau und hohe Maßgenauigkeit der Mauertafeln und die von Witterungseinflüssen unabhängige Pro-duktion. Eine Neuerung im Bereich des vorgefertigten Mauer-werks stellt das Trockenklebeverfahren für Ziegelfertigteilwände dar, bei dem anstelle eines herkömmlichen Dünnbettmörtels ein Zweikomponenten-Polyurethanklebstoff (2K-PUR) maschinell auf die plangeschliffene Ziegeloberfläche aufgetragen wird. Mitte des Jahres 2013 wurde das Institut für Bauforschung Aachen (ibac) von der Redbloc Deutschland GmbH mit Untersuchungen an mit 2K-PUR-Klebstoff vorgefertigtem Mauerwerk beauftragt, um die nötigen Grundlagen für die Erlangung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (abZ) für Mauertafeln nach dem Redbloc-System und damit die Voraussetzungen für eine Anwen-dung dieser neuen Bauart in Deutschland zu schaffen.Der vorliegende Beitrag soll zunächst einen Überblick über das für das Zulassungsverfahren mit dem Deutschen Institut für Bau-technik (DIBt) abgestimmte Versuchsprogramm geben und die im Rahmen der Bearbeitung des Projektes in Aachen erzielten we-sentlichen Untersuchungsergebnisse vorstellen. Weiterhin wer-den die einzelnen Schritte von der Planung über die Produktion im Fertigteilwerk bis hin zum Transport und zur Montage der Mauertafeln auf der Baustelle anhand der ersten zwischenzeit-lich in Deutschland eröffneten Fertigteilfabrik der Redbloc Ele-mente GmbH in Plattling beispielhaft vorgestellt.

1 Einleitung

Das Bauen mit werksmäßig vorgefertigten Mauertafeln aus Ziegeln ist eine inzwischen langjährig in der Praxis be-währte Bauart, die infolge des wachsenden Kostendrucks auf den Baustellen mittlerweile nicht nur im Einfamilien-, Doppel- und Reihenhausbau, sondern immer häufiger so-wohl für größere Wohnanlagen als auch im Gewerbe- und Industriebau eingesetzt wird. Die Vorteile der Elementbau-weise sind dabei vielfältig. Neben den infolge der rationel-len Vorfertigung der Mauertafeln kürzeren Rohbauzeiten und damit verbunden niedrigeren Baukosten sind hier u. a. auch das gleichmäßige Qualitätsniveau und die hohe Maß-genauigkeit der Mauertafeln zu nennen, die durch die auto-matisierte, von handwerklicher Geschicklichkeit und Wit-terungseinflüssen unabhängige Produktion erreicht werden.

Bei den in der Vergangenheit verwendeten Herstel-lungstechniken wurden die Mauertafeln im Fertigteilwerk

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W. Brameshuber/M. Graubohm · Prefabricated masonry panel system with two-component polyurethane adhesive

4 Mauerwerk 19 (2015), Heft 1

With the manufacturing techniques used in the past, masonry panels were prefabricated in the factory like con-ventional masonry on a building site, standing upright with masonry units in comination with mineral masonry mor-tar, by the use of semi- or fully automated factory. An inno-vation in the field of prefabricated masonry is the patented dry bonding method for prefabricated masonry walls made of clay units developed collaboratively between an Ameri-can technology group and the Austrian-based firm of Red-bloc, whereby, instead of a conventional thin layer mortar, a two-component polyurethane adhesive (2C-PUR) is ap-plied by machine to the flat ground surface of the clay unit. Overall construction time is further shortened significantly by the dry bonding method and the innovative sawing technology, since no moisture is added during the produc-tion of the masonry panels and thus lengthy drying out phases can be dispensed with.

In mid 2013, the Institute of Building Materials Re-search (ibac) in Aachen was commissioned by Redbloc Deutschland GmbH to carry out tests on masonry prefab-ricated with 2C-PUR adhesive, to establish the necessary basis for obtaining a general technical approval (abZ) for masonry panels built according to the Redbloc system and thereby lay the foundations for using this new construction method in Germany.

2 Tests for suitability2.1 Test programme for the approval procedure

The test programme comprised tests on masonry units, composite test specimens and masonry walls. First of all, the basic standard properties of the high precision hollow clay units chosen for the approval procedure (see section 2.2.1) were determined. In the second step, tests were car-ried out on small test specimens to determine the bonding behaviour under shear and tensile load as well as the strength development and durability of the 2C-PUR adhe-sive (see section 2.3). In the final step, tests were con-ducted on masonry walls to determine the flexural, com-pressive and shear load bearing behaviour (see section 2.4).

As a rule, reference test specimens were also made and tested with a customary thin layer mortar in order to better classify and assess the results of the test speci-mens bonded with 2C-PUR adhesive. Owing to the very elaborate wall tests under the unified test procedure of the DIBt, only tests on masonry with 2C-PUR adhesive were carried out when investigating solely the shear be-haviour.

2.2 Applied materials and material characteristics2.2.1 Masonry units

For the majority of the tests, the following high precision hollow clay units stipulated in the general technical ap-provals were used: – High precision hollow clay units

(PHLz 6-0.65-248×365×249) acc. to Z-17.1-890 [1] – High precision hollow clay units

(PHLz 6-0.60-248×365×249) acc. to Z-17.1-1057 [2] – High precision hollow clay units

(PHLz 12-0.9-372×240×249) acc. to Z-17.1-715 [3]

wie konventionelles Baustellenmauerwerk aufrecht ste-hend aus Mauersteinen in Kombination mit mineralischen Mauermörteln im Verband durch den Einsatz von halb- oder vollautomatisierten Fertigungsanlagen vorgefertigt. Eine Neuerung im Bereich des vorgefertigten Mauerwerks stellt das von der in Österreich ansässigen Firma redbloc in Zusammenarbeit mit einem amerikanischen Technologie-konzern entwickelte, patentierte Trockenklebeverfahren für Ziegelfertigteilwände dar, bei dem anstelle eines herkömm-lichen Dünnbettmörtels ein Zweikomponenten-Polyure-thanklebstoff (2K-PUR) maschinell auf die plangeschliffene Ziegeloberfläche aufgetragen wird. Durch das Trockenkle-beverfahren und eine neuartige Sägetechnik verkürzt sich die Gesamtbauzeit nochmals deutlich, da bei der Herstel-lung der Mauertafeln keine Feuchtigkeit zugeführt wird und so längere Austrocknungsphasen entfallen können.

Mitte des Jahres 2013 wurde das Institut für Baufor-schung Aachen (ibac) von der Redbloc Deutschland GmbH mit Untersuchungen an mit 2K-PUR-Klebstoff vorgefertig-tem Mauerwerk beauftragt, um die nötigen Grundlagen für die Erlangung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulas-sung (abZ) für Mauertafeln nach dem Redbloc-System und damit die Voraussetzungen für eine Anwendung dieser neuen Bauart in Deutschland zu schaffen.

2 Untersuchungen zur Eignung2.1 Versuchsprogramm für das Zulassungsverfahren

Das Versuchsprogramm umfasste Untersuchungen an Mauersteinen, an Verbundprüfkörpern und an Wandprüf-körpern. Als Eingangsprüfung wurden zunächst die we-sentlichen Normeigenschaften der für das Zulassungsver-fahren ausgewählten Planhochlochziegel bestimmt (s. Ab-schn. 2.2.1). Im zweiten Schritt erfolgten Untersuchungen an Kleinprüfkörpern zur Bestimmung des Verbundverhal-tens unter Scher- und Zugbeanspruchung sowie der Festig-keitsentwicklung und der Dauerhaftigkeit des 2K-PUR-Klebstoffs (s. Abschn. 2.3). Im letzten Schritt wurden Un-tersuchungen an Wandprüfkörpern durchgeführt, um die Biege-, Druck- und Schubtragfähigkeit des Mauerwerks zu bestimmen (s. Abschn. 2.4).

In der Regel wurden auch Referenzprüfkörper mit einem handelsüblichen Dünnbettmörtel hergestellt und ge-prüft, um die Ergebnisse der mit 2K-PUR-Klebstoff verkleb-ten Prüfkörper besser einordnen und beurteilen zu können. Lediglich bei der Untersuchung des Schubtragverhaltens wurden aufgrund der sehr aufwändigen Wandversuche nach dem vereinheitlichten Prüfverfahren des DIBt ledig-lich Versuche mit verklebtem Mauerwerk durchgeführt.

2.2 Verwendete Materialien und deren Eigenschaften2.2.1 Mauersteine

Für den überwiegenden Teil der Untersuchungen wurden die folgenden, in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassun-gen geregelten Planhochlochziegel verwendet: – PHLz 6-0,65-248×365×249 (12DF) nach Z-17.1-890 [1] – PHLz 6-0,60-248×365×249 (12DF) nach Z-17.1-1057 [2] – PHLz 12-0,9-372×240×249 (12DF) nach Z-17.1-715 [3]

Mit der ersten Steinart (Hochlochziegel nach [1]) wurde das vollständige Versuchsprogramm durchgeführt. An den


W. Brameshuber/M. Graubohm · Vorgefertigte Mauertafeln mit 2K-Polyurethanklebstoff

5Mauerwerk 19 (2015), Heft 1

übrigen beiden Steinarten (Hochlochziegel nach [2] und [3]) erfolgten nur noch Untersuchungen mit einem redu-zierten Umfang. Die verwendeten Hochlochziegel sind in Bild 1 dargestellt.

Weiterhin kamen im Rahmen der Untersuchungen zur Festigkeitsentwicklung und zur Dauerhaftigkeit des 2K-PUR-Klebstoffs auch der beim Nachweis der Verbundfestigkeit nach DIN V 18580 [4] üblicherweise verwendete und hierfür als ungünstig angesehene Kalksand-Referenzstein KS 12-2,0-NF (ohne Lochung bzw. Grifföffnung) zum Einsatz.

An den für das Zulassungsverfahren ausgewählten Ziegeln wurden zunächst die Maße nach DIN EN 772-16 [5] sowie die Trockenrohdichte nach DIN EN 772-13 [6] bestimmt. Die Bestimmung des Lochanteils der Ziegel er-folgte nach DIN EN 772-9 [7]. Zusätzlich wurden die An-forderungen an die Lochgeometrie sowie die Stegdicken nach den jeweiligen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulas-sungen überprüft. An den Prüfkörpern zur Bestimmung der Druckfestigkeit wurden die Ebenheit nach DIN EN 772-20 [8] und die Planparallelität nach DIN EN 772-16 [5] bestimmt. Die Prüfung der Steindruckfestigkeit erfolgte im lufttrockenen Zustand nach DIN EN 772-1 [9].

Die untersuchten Ziegel entsprachen hinsichtlich der Maße sowie der Rohdichte- und Festigkeitsklasse den vom Hersteller in der Kurzbezeichnung der Mauersteine ange-gebenen Eigenschaften.

2.2.2 Klebstoff

Bei dem verwendeten Zweikomponenten-Polyurethan-klebstoff handelt es sich um einen reaktiven PUR-Kleb-stoff, der aus einer Klebstoffkomponente und einer Härter-komponente im Fertigteilwerk hergestellt wird. Die Kleb-stoffkomponente und der Härter werden aus separaten Lagertanks in Arbeitsbehälter gepumpt, dort auf eine Tem-peratur von etwa 35 °C erwärmt und über Dosieraggregate dem Mischkopf zugeleitet. Die Reaktionsmischung wird aus dem Mischkopf ausgetragen und reagiert auf der La-gerfugenfläche der Mauerziegel aus.

2.2.3 Mauermörtel

Für die Herstellung der Referenzprüfkörper war ein han-delsüblicher Dünnbettmörtel für die Verwendung mit Plan-

The complete test programme was carried out using the first unit type (hollow clay units acc. to [1]). The tests car-ried out on the remaining two unit types (hollow clay units acc. to [2] and [3]) were less extensive in their scope. The hollow clay units used are shown in Figure 1.

In addition, the calcium silicate reference unit KS 12-2,0-NF (without perforation or handle opening) was used to investigate the strength development and durability of the 2C-PUR adhesive that is normally used and considered as unfavourable for evidence of shear bond strength ac-cording to DIN V 18580 [4].

First of all, the dimensions according to DIN EN 772-16 [5] as well as the gross dry density according to DIN EN 772-13 [6] were determined on the clay units selected for the approval procedure. The percentage of voids of the masonry units was determined according to DIN EN 772-9 [7]. The requirements on perforation geometry and web thickness were also checked for compliance with the relevant general technical approvals. On the test speci-mens for determining the unit compressive strength, also the flatness of the bed faces according to DIN EN 772-20 [8] and plane parallelism of the bed faces were measured according to DIN EN 772-16 [5]. The compressive strength of the masonry units was tested in an air dry state accord-ing to DIN EN 772-1 [9].

With regard to dimensions, density and strength class, the clay units corresponded to the properties stated in the manufacturer’s short term.

2.2.2 Adhesive

The two-component polyurethane adhesive used is a reac-tive PUR adhesive consisting of an adhesive component and a hardener component. The adhesive component and hard-ener are pumped from separate storage tanks into a work vessel, where they are then warmed up to a temperature of around 35 °C and fed via dosing units to a mixing head. The reaction mixture is discharged from the mixing head and reacts on the bed joint area of the masonry units.

2.2.3 Masonry mortar

A customary thin layer mortar for use with high precision hollow clay units was provided for production of the refer-

Fig. 1. Hollow clay units Bild 1. Hochlochziegel




ence test specimens. The fresh and hardened mortar char-acteristics were determined on each of the mortar mixes used for the reference series. The fresh mortar mix was tested according to DIN EN 1015-6 [10]. The hardened mortar characteristics were determined according to DIN EN 1015-10 [11] (dry density) and DIN EN 1015-11 [12] (flexural tensile strength and compressive strength).

The compressive strength of the thin layer mortar used met the requirement of DIN V 18580 [4] on thin layer mortar of class M10 according to DIN EN 998-2 [13] (mean value βD,mo ≥ 10 N/mm2).

2.3 Tests on small test specimens2.3.1 Initial shear strength without load perpendicular

to the bed joint according to DIN EN 1052-3

To determine the bonding properties under shear load, shear tests were carried out according to DIN EN 1052-3 [14] without load perpendicular to the bed joint. For this purpose, initially test series with air dry and slightly wet hollow clay units according to [1] were manufactured using 2C-PUR adhesive at a prefabrication plant in the Netherlands. Further test specimens with air dry hollow clay units according to [2] and [3] were bonded using 2C-PUR adhesive at prefabrication plants in Belgium and in Austria. In parallel, one reference series with each of the aforementioned unit types in combination with thin layer mortar was prepared in the laboratory of ibac.

Prior to the preparation of the three-unit test speci-mens, the units were first cut in half by dry sawing. Then, the tongue on one face of each masonry unit was cut off also by dry sawing. The half masonry units prepared in this way were then transported to the relevant prefabrication plant. In the prefabrication plant, the lower half masonry units were set manually onto a base carrier of the produc-tion line. The 2C-PUR adhesive components brought to the right temperature in work vessels were then fed via dosing units to the mixing head, which then applied the reaction mixture to the bed joint area. After this, the mid-dle units of the subsequent three-unit test specimens were placed, aligned and pressed in firmly by a few blows with a rubber hammer. Next, the 2C-PUR adhesive was applied via the mixing system to the next bed joint area and the upper half masonry units were placed, aligned and pressed in firmly.The separate steps in the production of the three-unit test specimens in the prefabrication plant are illustrated in Fig-ure 2.

Along with the wall test specimens, the three-unit test specimens were transported on a special low loader to ibac in Aachen at a later time. Before testing the three-unit test specimens, the bearing surfaces of both outer half masonry units and the load application surface of the middle half masonry unit were equalised with cement mortar. The pre-pared test specimens were stored in the laboratory at around 20 °C and 65 % relative humidity until testing. A conventional mason’s trowel was used to apply the thin layer mortar when manufacturing the reference series. The remaining procedure corresponds largely to what was de-scribed earlier.

The test setup and measuring point arrangement are illustrated schematically in Figure 3. In the test facility, the

hochlochziegeln vorgesehen. An jeder zur Herstellung der Vergleichsserien verwendeten Mörtelmischung wurden die Frisch- und Festmörtelkennwerte bestimmt. Die Prüfung der Frischmörtelrohdichte erfolgte nach DIN EN 1015-6 [10]. Die Festmörteleigenschaften wurden nach DIN EN 1015-10 [11] (Trockenrohdichte) und DIN EN 1015-11 [12] (Biegezug- und Druckfestigkeit) bestimmt.

Die Druckfestigkeit des verwendeten Dünnbettmör-tels entsprach nach DIN V 18580 [4] der Anforderung an einen Dünnbettmörtel der Mörtelklasse M10 nach DIN EN 998-2 [13] (Mittelwert βD,mö ≥ 10 N/mm2).

2.3 Untersuchungen an Kleinprüfkörpern2.3.1 Haftscherfestigkeit ohne Auflast nach DIN EN 1052-3

Zur Bestimmung der Verbundeigenschaften unter Scherbe-anspruchung wurden Haftscherversuche nach DIN EN 1052-3 [14] ohne Auflast senkrecht zur Lagerfuge durchge-führt. Hierfür wurden zunächst Versuchsserien mit lufttro-ckenen und feuchten Hochlochziegeln nach [1] in Kombi-nation mit dem 2K-PUR-Klebstoff in einem Fertigteilwerk in den Niederlanden hergestellt. Weitere Versuchsserien wurden bei einem gesonderten Termin mit lufttrockenen Hochlochziegeln nach [2] und [3] in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff in Fertigteilwerken in Belgien und Österreich verklebt. Parallel dazu wurde jeweils eine Refe-renzserie mit den zuvor genannten Steinarten in Kombina-tion mit Dünnbettmörtel im Labor des ibac hergestellt.

Vor der Herstellung der 3-Steinkörper wurden die Zie-gel zunächst durch Trockensägen halbiert. Anschließend erfolgte das Entfernen der Feder an jeweils einer Stirnseite der Mauersteine durch Trockensägen. Die so vorbereiteten Steinhälften wurden dann zum jeweiligen Fertigteilwerk transportiert. Im Fertigteilwerk wurden die unteren Stein-hälften händisch auf einen Grundträger der Produktions-anlage gesetzt. Anschließend wurden die in Arbeitsbehäl-tern vortemperierten Komponenten des 2K-PUR-Klebstoffs über Dosieraggregate dem Mischkopf zugeleitet und die Reaktionsmischung über diesen auf die Lagerfugenfläche aufgebracht. Danach wurden die mittleren Steine der spä-teren 3-Steinkörper aufgesetzt, ausgerichtet und mit eini-gen Schlägen mit einem Gummihammer festgedrückt. An-schließend wurde der 2K-PUR-Klebstoff über die Mischan-lage auf die nächste Lagerfugenfläche aufgebracht und die oberen Steinhälften aufgesetzt, ausgerichtet und mit dem Gummihammer festgedrückt.

Die einzelnen Schritte bei der Herstellung der 3-Stein-Prüfkörper im Fertigteilwerk sind in Bild 2 dargestellt.

Die 3-Steinkörper wurden zu einem späteren Zeit-punkt zusammen mit den Wandprüfkörpern mit einem Spezialtieflader zum ibac nach Aachen transportiert. Vor der Prüfung der 3-Steinkörper wurden die Auflagerflächen der beiden äußeren Steinhälften und die Lasteinleitungsflä-che der mittleren Steinhälfte mit Zementmörtel abgegli-chen. Die vorbereiteten Prüfkörper wurden bis zur Prüfung im Labor bei rd. 20 °C und 65 % rel. Luftfeuchte gelagert. Bei der Herstellung der Referenzserie mit Dünnbettmör-tel erfolgte der Mörtelauftrag mit einer herkömmlichen Maurerkelle. Die übrige Vorgehensweise entspricht wei-testgehend der zuvor beschriebenen.

In Bild 3 sind der Versuchsaufbau und die Messstellen-anordnung schematisch dargestellt. Bei der Versuchsein-




richtung sind die unteren Lasteinleitungsplatten auf einem horizontal verschieblichen Rollenlager und einem Gleit-Kipplager gelagert. Die Prüfkörper wurden auf die unteren Lasteinleitungsplatten gelegt und die Scherbelastung am mittleren Mauerstein des Prüfkörpers über eine obere Last-einleitungsplatte und Rollen aufgebracht. Die Belastung erfolgte kraftgeregelt. Die Belastungsgeschwindigkeit wurde dabei so gewählt, dass die Höchstlasten nach ca. 60 bis 90 s erreicht wurden. Während der Prüfung wurden bei zwei Versuchsserien die Verformungen in den Fugen in Richtung der Belastung mit jeweils zwei induktiven Wegaufnehmern W1 auf beiden Seiten der Prüfkörper in der Mitte der Über-bindelänge gemessen, um einen Vergleich der Verformbar-keit in der Fuge zwischen Prüfkörpern mit 2K-PUR-Kleb-stoff bzw. mit Dünnbettmörtel zu ermöglichen.

lower load platens are supported on a horizontally move-able roller bearing and a sliding-tilting bearing. The test specimens were placed onto the lower load platens and the shear load was applied to the middle unit of the test spec-imen via an upper load platen and rollers. The load was applied in a force-controlled way. The rate of loading was chosen such that the maximum loads were reached after about 60 to 90 seconds. During the test of two series, the deformations in the joints were measured in loading direc-tion with two inductive displacement transducers W1 placed on each side of the test specimen in the middle of the overlap length, to allow a comparison of the deforma-bility in the joint between test specimens with 2C-PUR adhesive and those with thin layer mortar.

In Figure 4 the ascertained deformations in loading di-rection for the test series with air dry hollow clay units ac-cording to [1] in combination with 2C-PUR adhesive (series U9-tr-PU) and thin layer mortar (series U9-tr-DM) are shown as mean values of the measuring points of a joint.

A survey of the test results is illustrated in Figure 5. Shown are the mean values of the initial shear strength fvo between the masonry units listed in section 2.2.1 and 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively, as well as the scattering of the single tests.

On the basis of the comparison tests with the units according to [1] it is evident that the values of the initial shear strength in combination with thin layer mortar are significantly higher than those of the test specimens with 2C-PUR adhesive. However at this point it should be men-tioned that, after manufacturing in the prefabrication plant, in deviation from DIN EN 1052-3 [14] the test spec-imens were not preloaded with a uniformly distributed compressive load. The application of a preload, as it actu-ally occurs in masonry due to the dead load of the upper

Fig. 2. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, manufactu-ring of test specimenBild 2. Haftscherversu-che ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Her-stellung der Prüfkörper

Fig. 3. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, test specimen and test setup Bild 3. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Prüfkörper und Versuchsaufbau




In Bild 4 sind die bei den Versuchsserien mit lufttro-ckenen Hochlochziegeln nach [1] in Kombination mit 2K-PUR-Klebstoff (Serie U9-tr-PU) bzw. Dünnbettmörtel (Se-rie U9-tr-DM) in Richtung der Belastung bestimmten Ver-formungen als Mittelwerte der Messstellen einer Fuge dargestellt.

Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse ist in Bild 5 dargestellt. Gezeigt sind die Mittelwerte der Anfangs-scherfestigkeit fvo zwischen den in Abschnitt 2.2.1 aufge-führten Mauersteinen und 2K-PUR-Klebstoff bzw. Dünn-bettmörtel sowie die Streubreite der einzelnen Versuche.

Es zeigt sich anhand der Vergleichsversuche mit dem Ziegel nach [1], dass die Werte der Anfangsscherfestigkeit in Kombination mit Dünnbettmörtel deutlich höher sind als die der Prüfkörper mit dem 2K-PUR-Klebstoff. Aller-dings muss an dieser Stelle erwähnt werden, dass die Prüf-körper nach der Herstellung im Fertigteilwerk abweichend von DIN EN 1052-3 [14] nicht mit einer gleichmäßig ver-teilten Drucklast vorbelastet wurden. Das Aufbringen ei-ner Vorlast, wie sie im Mauerwerk durch das Eigengewicht der oberen Steinlagen in der Realität auftritt, wirkt sich ins-besondere bei Wänden mit 2K-PUR-Klebstoff positiv auf die Verbundeigenschaften aus. In Nachversuchen konnte nach-gewiesen werden, dass durch das Aufbringen einer geringen Vorlast nach der Herstellung der 3-Steinkörper mit 2K-PUR-Klebstoff höhere Verbundfestigkeitswerte erreicht werden (Bild 6).

Somit wurde der Anforderungswert an die Verbund-festigkeit nach DIN V 18580 [4], den ein Dünnbettmörtel gemäß DIN EN 998-2 [13] bei Prüfung nach DIN EN 1052-3 [14] zu erfüllen hat (fvok ≥ 0,20 N/mm2), sowohl bei den Versuchsserien mit 2K-PUR-Klebstoff als auch bei der Referenzserie mit Dünnbettmörtel deutlich eingehalten.

2.3.2 Scherfestigkeit mit Auflast nach DIN EN 1052-3

Zur Bestimmung des Reibungsverhaltens wurden zusätz-lich Scherversuche nach dem europäischen Prüfverfah-ren (DIN EN 1052-3 [14]) mit drei unterschiedlichen Auf-laststufen (σH = 0,1 N/mm2, σH = 0,3 N/mm2 und σH = 0,5 N/mm2) senkrecht zur Scherfuge durchgeführt. Hier-für wurde eine Versuchsserie mit lufttrockenen Hochloch-ziegeln nach [1] in Kombination mit dem 2K-PUR-Kleb-stoff im Fertigteilwerk in den Niederlanden hergestellt. Als Referenz wurde eine zusätzliche Versuchsserie mit den

unit layers, has a positive effect on the bonding properties especially for walls with 2C-PUR adhesive. In subsequent tests it was possible to show that higher bonding strength values can be obtained by applying a slight preload after manufacturing of the three-unit test specimens with 2C-PUR adhesive (Figure 6).

Thus, the required value of the bond strength accord-ing to DIN V 18580 [4], that a thin layer mortar in accord-ance with DIN EN 998-2 [13] has to fulfil when tested ac-cording to DIN EN 1052-3 [14] (fvok ≥ 0.20 N/mm2), was clearly observed both in the test series with 2C-PUR adhe-sive and in the reference series with thin layer mortar.

2.3.2 Shear strength with load perpendicular to the shear joint according to DIN EN 1052-3

To determine the frictional behaviour, additional shear tests were carried out in accordance with the European test procedure (DIN EN 1052-3 [14]) with three different loading stages perpendicular to the shear joint (σH = 0.1 N/mm2, σH = 0.3 N/mm2 and σH = 0.5 N/mm2). To this end, a test series of air dry hollow clay units according to [1] was manufactured using 2C-PUR adhesive at the pre-fabrication plant in the Netherlands. As a reference, a fur-ther test series was manufactured at ibac with the same units in combination with thin layer mortar. The proce-

Shear stress t in N/mm2 / Schubspannung t in N/mm2

Displacement Dv in mm / Verschiebung Dv in mm

2C-PUR adhesive / 2K-PUR-Klebstoff

Thin layer mortar / Dünnbettmörtel

Fig. 4. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, shear stress-displacement curves Bild 4. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Schubspannungs-Verschiebungslinien

Initial shear strength fv0 in N/mm2 / Anfangsscherfestigkeit fv0 in N/mm2

Fig. 5. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, test results (mean values and range of dispersion)Bild 5. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)

Initial shear strength fv0 in N/mm2 / Anfangsscherfestigkeit fv0 in N/mm2

Fig. 6. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3 (post-test), test results (mean values and range of dispersion)Bild 6. Haftscherversuche ohne Auflast nach DIN EN 1052-3 (Nachversuche), Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)




gleichen Ziegeln in Kombination mit Dünnbettmörtel im Labor des ibac hergestellt. Die Vorgehensweise bei der Herstellung der 3-Steinkörper entsprach der in Abschnitt 2.3.1 beschriebenen.

In Bild 7 sind der Versuchsaufbau und die Messstel-lenanordnung zur Bestimmung der Verformungen in der Fuge dargestellt. Bei der Versuchseinrichtung sind die un-teren Lasteinleitungsplatten auf einem horizontal ver-schieblichen Rollenlager und einem Gleit-Kipplager gela-gert. Die Prüfkörper wurden auf die unteren Lasteinlei-tungsplatten gelegt und anschließend mit einer konstanten Spannung, die über einen horizontalen Kolben und zwei vertikale Lasteinleitungsplatten aufgebracht wurde, belas-tet. Die Scherbelastung wurde am mittleren Mauerstein des Prüfkörpers über eine obere Lasteinleitungsplatte und Rollenlager (ein horizontal verschiebliches Rollenlager und ein Gleit-Kipplager) aufgebracht. Die Belastung er-folgte verformungsgeregelt mit konstanter Traversenge-schwindigkeit. Während der Prüfung wurden die Verfor-mungen in den Fugen in Richtung der Scherbelastung mit jeweils zwei induktiven Wegaufnehmern W1 auf beiden Seiten der Prüfkörper in der Mitte der Überbindelänge ge-messen (vgl. Abschn. 2.3.1).

dure for manufacturing the three-unit test specimen corre-sponded to that described in section 2.3.1.

Figure 7 shows the test setup and measuring point ar-rangement for determining the deformation in the joint. In the test facility, the lower load platens are supported on a horizontally moveable roller bearing and a sliding-tilting bearing. The test specimens were placed onto the lower load platens and then loaded with a constant stress applied via a horizontal piston and two vertical load platens. The shear load was applied at the middle unit of the test spec-imen via an upper load platen and roller bearings (a hori-zontally moveable roller bearing and a sliding-tilting bear-ing). The load was applied in a deformation-controlled way at constant crosshead speed. During the test, the deforma-tions were measured in the joints in shear loading direc-tion with two inductive displacement transducers W1 placed on each side of the test specimen in the middle of the overlap length (cf. section 2.3.1).

Figure 8 shows the maximum shear stresses as a func-tion of the horizontal loading σH of the test specimens with 2C-PUR adhesive. The initial adhesive shear strength determined by linear regression and extrapolation analo-gous to DIN EN 1052-3 [14] is 0.22 N/mm2 (the tests with-out loading were disregarded here). At 0.21 N/mm2 the mean value of all tests without load perpendicular to the shear joint corresponds almost to this value. The friction coefficient (static friction) in the tests with 2C-PUR adhe-sive comes out at 0.45.

For comparison, Figure 9 shows the results of the test series with thin layer mortar. Here the extrapolated initial adhesive shear strength according to [14] is 0.37 N/mm2. At 0.53 N/mm2, the mean value of the tests without load perpendicular to the shear joint is significantly higher than this value. The friction coefficient yielded by the regres-sions is 0.79.

2.3.3 Tensile bond strength

To determine the bonding properties under tensile load, centric tensile bond tests were carried out on two-unit test

Fig. 7. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, test specimen and test setup Bild 7. Scherversuche mit Auflast nach DIN EN 1052-3, Prüfkörper und Versuchsaufbau


Horizontal load σH in N/mm2 / Horizontale Auflast σH in N/mm2

Single values without horizontal load / Einzelwerte ohne AuflastMean value without horizontal load / Mittelwert ohne AuflastSingle values with horizontal load / Einzelwerte mit AuflastMean values with horizontal load / Mittelwerte mit AuflastRegression line / Regressionsgerade

Fig. 8. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, hollow clay units/two-component polyurethane adhesive, maximum shear stress depending on the horizontal loadBild 8. Scherversuche mit Auflast nach DIN EN 1052-3, Hochlochziegel/2K-PUR-Klebstoff, maximale Schubspan-nung in Abhängigkeit der horizontalen Auflast


Horizontal load σH in N/mm2 / Horizontale Auflast σH in N/mm2

Single values without horizontal load / Einzelwerte ohne AuflastMean value without horizontal load / Mittelwert ohne AuflastSingle values with horizontal load / Einzelwerte mit AuflastMean values with horizontal load / Mittelwerte mit AuflastRegression line / Regressionsgerade

Fig. 9. Shear strength tests according to DIN EN 1052-3, hollow clay units/thin layer mortar, maximum shear stress depending on the horizontal loadBild 9. Scherversuche mit Auflast nach DIN EN 1052-3, Hochlochziegel/Dünnbettmörtel, maximale Schubspannung in Abhängigkeit der horizontalen Auflast




specimens with 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively. A total of four test series were manufactured for this. The manufacturing of the test specimens was car-ried out with hollow clay units according to [1], [2] and [3] using 2C-PUR adhesive at prefabrication plants in the Netherlands and Belgium respectively. The procedure for manufacturing the two-unit test specimens in the prefabri-cation plant was as described in section 2.3.1. In addition, as a reference, a further test series was manufactured in the laboratory of ibac with hollow clay units according to [1] using thin layer mortar.

The chosen setup for carrying out the tests is shown in Figure 10.

A survey of the test results is shown in Figure 11 with the mean values of the adhesive tensile strength with 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively as well as the scattering of the single tests.

The mean value of the tensile bond strength for the test specimens manufactured with 2C-PUR adhesive was be-tween βHZ = 0.19 N/mm2 and βHZ = 0.44 N/mm2. The com-parison tests on the test specimens manufactured with thin layer mortar yielded a mean value of βHZ = 0.38 N/mm2. A required value on the tensile bond strength between ma-

Bild 8 zeigt die maximalen Schubspannungen in Ab-hängigkeit der horizontalen Auflast σH der Prüfkörper mit 2K-PUR-Klebstoff. Die analog zu DIN EN 1052-3 [14] durch lineare Regression und Extrapolation bestimmte Anfangs-haftscherfestigkeit – die Versuche ohne Auflast wurden hier-bei nicht berücksichtigt – beträgt 0,22 N/mm2. Der Mittel-wert aller Versuche ohne Auflast entspricht mit 0,21 N/mm2 nahezu diesem Wert. Der Reibungskoeffizient (Haftreibung) ergibt sich bei den Versuchen mit 2K-PUR-Klebstoff zu 0,45.

In Bild 9 sind zum Vergleich die Ergebnisse der Ver-suchsserie mit Dünnbettmörtel dargestellt. Die nach [14] extrapolierte Anfangshaftscherfestigkeit beträgt hier 0,37 N/mm2. Der Mittelwert der Versuche ohne Auflast ist mit 0,53 N/mm2 deutlich höher als dieser Wert. Der Rei-bungskoeffizient ergibt sich aus den Regressionen zu 0,79.

2.3.3 Haftzugfestigkeit

Zur Bestimmung der Verbundeigenschaften unter Zugbe-anspruchung wurden zentrische Haftzugversuche an mit 2K-PUR-Klebstoff bzw. mit Dünnbettmörtel vermörtelten 2-Steinkörpern durchgeführt. Hierfür wurden insgesamt vier Versuchsserien hergestellt. Die Herstellung erfolgte mit Hochlochziegeln nach [1], [2] und [3] in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff im Fertigteilwerk in den Nie-derlanden bzw. in Belgien. Die Vorgehensweise bei der Herstellung der 2-Steinkörper im Fertigteilwerk entsprach der in Abschnitt 2.3.1 beschriebenen. Zusätzlich wurde als Referenz eine weitere Versuchsserie mit Hochlochziegeln nach [1] in Kombination mit Dünnbettmörtel im Labor des ibac hergestellt.

Der für die Versuchsdurchführung gewählte Versuchs-aufbau ist in Bild 10 dargestellt.

Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse zeigt Bild 11 mit den Mittelwerten der Haftzugfestigkeit mit 2K-PUR-Klebstoff bzw. mit Dünnbettmörtel sowie den Streu-breiten der einzelnen Versuche.

Der Mittelwert der Haftzugfestigkeit der mit 2K-PUR-Klebstoff hergestellten Prüfkörper betrug zwischen βHZ = 0,19 N/mm2 und βHZ = 0,44 N/mm2. Die Vergleichsversu-che an den mit dem Dünnbettmörtel hergestellten Prüfkör-pern ergaben einen Mittelwert βHZ = 0,38 N/mm2. Ein Anforderungswert an die Haftzugfestigkeit zwischen Mauer stein und Mauermörtel existiert nicht, da es sich um keinen genormten Versuch handelt. Die Biegezugfestigkeit rechtwinklig zur Lagerfuge ist als Anforderungswert im Nationalen Anhang zum Eurocode 6 [15] zu 0,2 N/mm2 festgelegt. Dieser Wert wird gemäß den vorliegenden Un-tersuchungen mit einer Ausnahme deutlich überschritten.

2.3.4 Festigkeitsentwicklung des 2K-PUR-Klebstoffs (Haftscherfestigkeit nach DIN 18555-5)

Um ein geeignetes Mindestprüfalter für die Untersuchun-gen festlegen zu können, wurde die Festigkeitsentwicklung des 2K-PUR-Klebstoffs mithilfe von Haftscherversuchen nach DIN 18555-5 [16] bestimmt. Die Untersuchungen er-folgten mit dem beim Nachweis der Verbundfestigkeit nach DIN V 18580 [4] verwendeten und hierfür als ungünstig angesehenen Kalksand-Referenzstein in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff. Insgesamt wurden hierfür drei Ver-suchsserien im Fertigteilwerk in Belgien hergestellt.

Fig. 10. Tensile bond tests, test specimen and test setupBild 10. Zentrische Haftzugversuche an 2-Stein-Prüfkörpern, Prüfkörper und Versuchsaufbau

Tensile bond strength βHZ in N/mm2 / Haftzugfestigkeit βHZ in N/mm2

U9 with PU U9 with TLM T7 with PU Klimaton with PU U9 mit PU U9 mit DM T7 mit PU Klimaton mit PU

Fig. 11. Tensile bond tests, test results (mean values and range of dispersion)Bild 11. Zentrische Haftzugversuche an 2-Stein-Prüfkörpern, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)




Vor der Herstellung der Prüfkörper im Fertigteilwerk wurden die Kalksand-Referenzsteine im ibac durch Eintau-chen in ein Wasserbecken auf einen Feuchtegehalt von 4,0 M.-% vorkonditioniert und anschließend für eine Dauer von mindestens zwei Wochen luftdicht in Kunststoffbeuteln verpackt, um eine gleichmäßige Feuchteverteilung über den Steinquerschnitt gewährleisten zu können. Am Tag der Herstellung wurden die konditionierten Steine zum Fertig-teilwerk transportiert, dort aus den Kunststoffbeuteln ent-nommen und auf einen Grundträger der Produktionsan-lage hintereinander gelegt. Vor dem Auftrag des Klebstoffs wurden die Lagerflächen der Steine gründlich mit einem Handfeger abgekehrt, um lose Teile und Staubschichten zu entfernen. Der Auftrag des 2K-PUR-Klebstoffs erfolgte ana-log zur Herstellung der übrigen Verbundprüfkörper (s. Ab-schn. 2.3.1).

Ungefähr 24 Stunden nach der Herstellung wurden die Prüfkörper zum ibac geliefert und unmittelbar nach Anlieferung die 1d-Festigkeitswerte der ersten Versuchs-serie bestimmt. Die übrigen beiden Versuchsserien wurden im Alter von 2d und 7d geprüft.

Bild 12 zeigt einen in die verwendete Prüfeinrichtung eingebauten 2-Stein-Prüfkörper. Die Belastung erfolgte kraftgeregelt, die Belastungsgeschwindigkeit wurde so ein-gestellt, dass der Bruch nach rd. 60 bis 90 s eintrat.

sonry unit and masonry mortar does not exist since the test concerned is not standardised. In the National Annex to Eurocode 6 [15], the flexural tensile strength perpendicular to the bed joint is defined as a required value of 0.2 N/mm2. With one exception this value is clearly exceeded according to the present tests.

2.3.4 Strength development of the 2C-PUR adhesive (adhesive shear strength according to DIN 18555-5)

In order to define an appropriate minimum testing age for the tests, the strength development of the 2C-PUR adhe-sive was determined in shear bond tests according to DIN 18555-5 [16]. The tests were carried out with the cal-cium silicate reference unit (in combination with 2C-PUR adhesive) as used in, and considered as unfavourable for, evidence of shear bond strength in accordance with DIN V 18580 [4]. A total of three test series were manufac-tured for this at the prefabrication plant in Belgium.

Prior to the manufacturing of the test specimens at the prefabrication plant, the calcium silicate reference units were preconditioned at ibac to a moisture content of 4.0 % by mass by immersion in a water basin, and were then packed air-tight for a duration of at least two weeks in plastic bags in order to ensure a uniform distribution of moisture over the cross section of the unit. On the day of manufacturing, the conditioned units were transported to the prefabrication plant, removed from their plastic bags and in turn were placed onto a base carrier of the production line. Before the adhesive was applied, the bearing faces of the units were thoroughly swept with a hand brush to remove any loose pieces and dust layers. The application of the 2C-PUR adhe-sive was carried out in the same way as in the manufacturing of the rest of the composite test specimens (see section 2.3.1).

The test specimens were delivered to ibac roughly 24 hours after manufacturing and the 1 day strength values of the first test series were determined immediately after de-livery. The remaining two test series were tested at an age of 2 days and 7 days.

Figure 12 shows a two-unit test specimen built into the testing device used. The load was applied in a force-con-trolled way at a rate such that fracture occurred after about 60 to 90 seconds.

A survey of the test results is illustrated in Figure 13. Shown are the mean values of test series as well as the scattering of the single tests.

The tests have shown that the 2C-PUR adhesive is already fully cured after one day. Both series of tests, which were carried out at ages of 2 days and 7 days, yielded no further increase in bond strength. Since no significant dif-ferences in strength were to be observed between the sep-arate test ages, an age as young as possible was generally chosen for testing in order to keep the overall duration of tests to be carried out as short as possible.

2.3.5 Durability

To assess the long-term behaviour of the adhesive, various tests have already been carried out within the framework of [17]. In detail these were test series on ageing resistance, alternating climate resistance , hydrolysis resistance of the adhesive components as well as endurance tests on the

Fig. 12. Shear strength tests according to DIN 18555-5, test specimen and test setupBild 12. Haftscherversuche nach DIN 18555-5, Prüfkörper und Versuchsaufbau

Shear bond strength βHS,DIN in N/mm2 / Haftscherfestigkeit βHS,DIN in N/mm2

1d-values 2d-values 7d-values 1d-Werte 2d-Werte 7d-Werte

Fig. 13. Shear strength tests according to DIN 18555-5, test results (mean values and range of dispersion)Bild 13. Haftscherversuche an 2-Stein-Prüfkörpern nach DIN 18555-5, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)




flexural tensile strength perpendicular to the bed joint. In-dependent of this, additional tests described below were carried out at ibac as part of the approval procedure to check the durability of the 2C-PUR adhesive.

For this, a total of four test series each comprising five two-unit test specimens according to DIN 18555-5 [16] were manufactured at a prefabrication plant in Austria. Cylinders with a diameter of about 50 mm were then bored out of the two-unit test specimens in direction of the unit-height, on which centric tensile bond tests were carried out after accelerated ageing in a climatic chamber at 50 °C and 80 % relative humidity. Steel stamps were bonded to the load introduction surfaces of the cylinders with the two-component adhesive Akepox at least 24 hours prior to carrying out the tensile bond tests. The connection to the testing machine was done articulated. The chosen setup for carrying out the tests is shown in Figure 14. The load was applied in a displacement-controlled way.

A survey of the test results is illustrated in Figure 15. Shown are the mean values of test series as well as the scattering of the single tests.

As shown in Figure 15, the tests were able to show that the accelerated ageing has no negative influence on the level of the tensile bond strength values.

Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse enthält Bild 13. Gezeigt sind die Mittelwerte der Versuchsserien sowie die Streubreite der einzelnen Versuche.

Die Versuche haben gezeigt, dass der 2K-PUR-Kleb-stoff bereits nach einem Tag vollständig ausgehärtet ist. Die beiden Versuchsserien, die im Alter von 2d und 7d geprüft wurden, haben keine weitere Steigerung der Verbundfestig-keit ergeben. Da zwischen den einzelnen Prüf altern keine deutlichen Festigkeitsunterschiede zu beobachten waren, wurde als Prüfalter in der Regel ein möglichst junges Alter gewählt, um die Gesamtdauer der durchzuführenden Un-tersuchungen möglichst gering zu halten.

2.3.5 Dauerhaftigkeit

Zur Einschätzung des Langzeitverhaltens des Klebstoffs wurden im Rahmen von [17] bereits diverse Untersuchun-gen durchgeführt. Im Einzelnen waren dies Versuchsreihen zur Alterungsbeständigkeit, Wechselklima beständigkeit und zur Hydrolysebeständigkeit des Klebstoffs sowie Dauerstandversuche zur Biegezugfestigkeit senkrecht zur Lagerfuge. Unabhängig davon wurden im Rahmen des Zu-lassungverfahrens zusätzliche Untersuchungen zur Über-prüfung der Dauerhaftigkeit des 2K-PUR-Klebstoffs am ibac durchgeführt, die nachfolgend beschrieben werden.

Hierfür wurden insgesamt vier Versuchsserien à je-weils fünf 2-Steinkörper nach DIN 18555-5 [16] in einem Fertigteilwerk in Österreich hergestellt. Anschließend wurden aus den 2-Steinkörpern Zylinder mit einem Durchmesser von ca. 50 mm in Richtung Steinhöhe aus-gebohrt, an denen nach einer beschleunigten Alterung in einer Klimakammer bei 50 °C und 80 % relativer Luft-feuchte zentrische Haftzugversuche durchgeführt wurden. Mindestens 24 h vor Durchführung der Haftzugversuche wurden auf die Lasteinleitungsflächen der Zylinder Stahl-stempel mit dem Zweikomponenten-Kleber Akepox ge-klebt. Der Anschluss an die Prüfmaschine erfolgte gelen-kig. Der für die Versuchsdurchführung gewählte Versuchs-aufbau ist in Bild 14 dargestellt. Die Belastung erfolgte weggeregelt.

Eine Übersicht der Untersuchungsergebnisse ist in Bild 15 dargestellt. Gezeigt sind die Mittelwerte der Haft-zugfestigkeit sowie die Streubreite der einzelnen Versuche.

Wie in Bild 15 zu erkennen, konnte durch die Versu-che kein negativer Einfluss der beschleunigten Alterung auf die Höhe der Haftzugfestigkeitswerte gezeigt werden.

2.4 Untersuchungen an Wandprüfkörpern2.4.1 Allgemeines

Die Festigkeitseigenschaften des Mauerwerks wurden in Großversuchen an Wandprüfkörpern bestimmt, da diese in jedem Fall für die Angabe von charakteristischen Festig-keitswerten (Druck, Biegung, Schub) in der angestrebten bauaufsichtlichen Zulassung benötigt werden.

Zunächst wurden Druckversuche an geschosshohen Mauerwerkwänden nach DIN EN 1052-1 [18] mit den in Abschnitt 2.2.1 aufgeführten Hochlochziegeln in Kombi-nation mit 2K-PUR-Klebstoff und mit Dünnbettmörtel durchgeführt. Zusätzlich wurde bei der ersten Steinart [1] eine Versuchsserie als Trockenmauerwerk hergestellt. Die Herstellung der Wände mit 2K-PUR-Klebstoff erfolgte im

Fig. 14. Tensile bond tests, test specimen and test setupBild 14. Zentrische Haftzugversuche an Zylindern, Prüf-körper und Versuchsaufbau

Fig. 15. Tensile bond tests, test results (mean values and range of dispersion)Bild 15. Zentrische Haftzugversuche an Zylindern, Ergebnisse (Mittelwerte und Streubereiche)

Tensile bond strength βHZ in N/mm2 / Haftzugfestigkeit βHZ in N/mm2

Reference / Referenz 7d 28d 56d




Fertigteilwerk. Die Prüfkörper mit Dünnbettmörtel und die zuvor erwähnten trocken aufgemauerten Wände wurden am ibac hergestellt. Die Untersuchungen zur Drucktragfähigkeit sind in Abschnitt 2.4.2 näher beschrie-ben.

Die Tragfähigkeit des Mauerwerks unter Biegebean-spruchung wurde mithilfe von Biegezugversuchen parallel und senkrecht zur Lagerfuge an kleinen Wänden in Anleh-nung an DIN EN 1052-2 [19] bestimmt. Hierbei kam aus-schließlich die erste Steinart [1] zum Einsatz. Die Untersu-chungen zur Biegetragfähigkeit sind in Abschnitt 2.4.3 er-läutert.

Weiterhin waren Untersuchungen zum Schubtragver-halten gefordert, um die für eine Festlegung von charakte-ristischen Werten der Schubfestigkeit erforderliche Grund-lage zu schaffen. Hierfür wurden zwei geschosshohe, 2,50 m lange und hohe Mauerwerkwände mit Hochloch-ziegeln nach [1] in Kombination mit dem 2K-PUR-Kleb-stoff im Fertigteilwerk hergestellt, anschließend nach Aachen transportiert und dort nach dem vereinheitlichten Prüfverfahren des DIBt mit geringer und mit hoher Auflast geprüft. Die Untersuchungen zur Schubtragfähigkeit sind in Abschnitt 2.4.4 detailliert beschrieben.

2.4.2 Mauerwerkdruckfestigkeit

Zur Bestimmung der Spannungs-Dehnungslinien unter Druckbeanspruchung wurden Druckversuche an geschoss-hohen Mauerwerkwänden nach DIN EN 1052-1 [18] durchgeführt. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die ver-schiedenen Versuchsserien zur Bestimmung der Span-nungs-Dehnungslinien unter Druckbeanspruchung.

Die einzelnen Schritte bei der Herstellung der ge-schosshohen Mauerwerkwände mit 2K-PUR-Klebstoff im Fertigteilwerk sind beispielhaft in Bild 16 dargestellt.

2.4 Tests on wall specimens2.4.1 General

The strength properties of masonry were determined in large-scale tests on wall specimens, since these are needed in any case to specify characteristic strength values (com-pressive strenght, flexural strength and shear strength) in the technical approval sought.

Initially, compressive tests were carried out on sto-rey-high masonry walls according to DIN EN 1052-1 [18] with the hollow clay units listed in section 2.2.1 in combi-nation with 2C-PUR adhesive and with thin layer mortar. In addition, a test series was manufactured as dry masonry with the first unit type [1]. The manufacturing of the walls with 2C-PUR adhesive took place at the prefabrication plant. The test specimens with thin layer mortar and the dry masonry mentioned earlier were manufactured at ibac. The masonry compressive tests are described in more de-tail in section 2.4.2.

The load-bearing capacity of the masonry under flex-ural load was determined by flexural tests parallel and per-pendicular to the bed joint on small walls in accordance with DIN EN 1052-2 [19]. Solely the first type of unit [1] was used in this instance. The tests on the flexural load bearing capacity are explained in section 2.4.3.

Furthermore, tests on the shear load bearing behav-iour were required in order to create the necessary basis for specifying the characteristic values of shear strength. To this end, two storey-high masonry walls (2.50 m long and high) of hollow clay units according to [1] were manufac-tured in combination with the 2C-PUR adhesive at the prefabrication plant and then transported to Aachen, where they were tested according to the unified test proce-dure of the DIBt with a low and a high load. The shear tests are described in detail in section 2.4.4.

Series no. /Serie Nr.

Masonry unit /Mauerstein

Execution of bed joints /Ausführung der Lagerfugen

Remarks /Bemerkungen

PU2) TLM3) DM4)

1

Hollow clay unit acc. to [1] /Ziegel nach [1]

× Manufacturing in the Netherlands /Herstellung in den Niederlanden2 ×1)

3 × Manufacturing at ibac /Herstellung im ibac4 ×

5Hollow clay unit acc. to [2] /Ziegel nach [2]

× Manufacturing in Austria /Herstellung in Österreich

6 × Manufacturing at ibac /Herstellung im ibac

7Hollow clay unit acc. to [3] /Ziegel nach [3]

× Manufacturing in Belgium /Herstellung in Belgien

8 × Manufacturing at ibac /Herstellung im ibac

Table 1. Masonry compressive strength tests according to DIN EN 1052-1, test seriesTabelle 1. Zentrische Druckversuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Versuchsserien

1) with factory-drilled vertical holes for the transport system / mit im Werk eingebrachten vertikalen Bohrungen für das Transportsystem2) 2C-PUR adhesive / 2K-PUR-Klebstoff, 3) Thin layer mortar / Dünnbettmörtel, 4) Dry masonry / Trockenmauerwerk




2.4.2 Masonry compressive strength

To determine the stress-strain curves under compressive load, compressive tests were carried out on storey-high ma-sonry walls according to DIN EN 1052-1 [18]. Table 1 gives a survey of the different test series for determining the stress- strain curves under compressive load.

The single steps in the manufacturing of storey-high masonry walls with 2C-PUR adhesive at the prefabrication plant are shown as an example in Figure 16.

A few days after manufacturing, the wall test speci-mens were transported to ibac on special low loaders, where finally the masonry compressive strength was deter-mined according to DIN EN 1052-1 [18]. Two vertical measurement sections of around 750 mm in length were placed on each side of the test specimens to determine the stress-strain curves in the compression test. Before testing the masonry compressive strength, a thin layer of cement mortar was first applied manually to the upper side of the test specimens to prevent moisture being sucked out of the gypsum adjustment layer too quickly. After the cement mortar has cured, the actual adjustment of the load intro-duction surfaces with gypsum is done in the test machine.

Einige Tage nach der Herstellung wurden die Wand-prüfkörper auf speziellen Tiefladern zum ibac transpor-tiert, wo schließlich die Druckfestigkeit der Wände nach DIN EN 1052-1 [18] bestimmt wurde. An den Wandprüf-körpern wurden auf den Seitenflächen je zwei vertikale Messstrecken von rd. 750 mm Messlänge zur Bestimmung der Spannungs-Dehnungslinien im Druckversuch ange-bracht. Vor der Prüfung der Mauerwerkdruckfestigkeit wurde die Oberseite der Wandprüfkörper zunächst hän-disch mit einer dünnen Schicht Zementmörtel versehen, um ein zu schnelles Absaugen des Wassers aus der Gips-Abgleichschicht zu verhindern. Nach dem Erhärten des Zementmörtels erfolgte das eigentliche Abgleichen der Lasteinleitungsflächen mit Gips in der Prüfmaschine. Die abgeglichenen Wandprüfkörper wurden in einem Alter von mindestens 7 Tagen in die Prüfeinrichtung eingebaut und die Vertikallast zentrisch aufgebracht. Bild 17 zeigt beispielhaft einen in die Druck-Prüfmaschine eingebauten Wandprüfkörper.

Die Druckversuche wurden grundsätzlich kraftgere-gelt durchgeführt. Die Mauerwerkwände wurden mit ei-ner konstanten Geschwindigkeit belastet, so dass die Höchstlast nach ca. 5 Minuten erreicht wurde. An den

Fig. 16. Masonry compres-sive strength tests accor-ding to DIN EN 1052-1, manufacturing of test walls Bild 16. Zentrische Druck-versuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Herstel-lung der Wandprüfkörper




Prüfkörpern wurden jeweils die Spannungs-Dehnungsli-nien bis zur Bruchlast ermittelt. Die Längsverformungen wurden mit induktiven Wegaufnehmern W10 gemessen. Die Verformungen, der Kolbenweg und die aufgebrachte Last wurden mit einem Messrechner kontinuierlich regis-triert.

Die Untersuchungsergebnisse der Druckversuche an den geschosshohen Mauerwerkwänden nach DIN EN 1052-1 [18] enthält Tabelle 2.

Die Versuchsserien zeigen, dass zwischen Trocken- und PUR-Mauerwerk kein großer Unterschied in der

At an age of at least 7 days, the adjusted test specimens were installed in the testing device and the vertical load was applied centrically. Figure 17 shows an example of a wall test specimen installed in the testing machine.

The compressive tests were generally carried out in a force-controlled manner. The masonry walls were loaded at a constant rate so that the maximum load was achieved af-ter approximately 5 minutes. The stress-strain curves were determined on each of the masonry walls until the maxi-mum load was reached. The longitudinal deformations were measured with inductive displacement transducers W10. The deformations, the piston travel and the applied load were continuously recorded with a measuring computer.

The results of the compressive tests on the storey-high masonry walls according to DIN EN 1052-1 [18] are sum-marised in Table 2.

The test series show that there is no major difference in the compressive strength between dry- and PUR adhe-sive masonry (series 1, 2 and 4) and in comparison thin layer mortar masonry achieves 50–70 % higher values (se-ries 3 and 6). Solely for the internal wall clay unit accord-ing to [3] a factor of 1.16 arises (TLM/PUR). This can be attributed to greater sensitivity of the relatively robust unit to stress peaks, which thin layer mortar is able to even out.

2.4.3 Masonry flexural tensile strength

The flexural tensile strength parallel and perpendicular to the bed joint was determined on small masonry walls in dependence on DIN EN 1052-2 [19]. For both test direc-tions, three test specimens each of the first unit type (hol-low clay unit according to [1]) in combination with 2C-PUR adhesive and thin layer mortar respectively, were manufac-

Fig. 17. Masonry compressive strength tests according to DIN EN 1052-1, test specimen and test setupBild 17. Zentrische Druckversuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Prüfkörper und Versuchsaufbau

Table 2. Masonry compressive strength tests according to DIN EN 1052-1, test results (mean values)Tabelle 2. Zentrische Druckversuche an Wänden nach DIN EN 1052-1, Ergebnisse (Mittelwerte)

Series no. / Serie Nr.

Description / Beschreibung

fmean / βD,mw

εl,33 /εl,33,mw

εl,66 /εl,66,mw

εl,u /εl,u,mw

Ec,33 /ED,33

N/mm2 mm/m N/mm2

1Hollow clay unit acc. to [1] with 2C-PUR /Hochlochziegel nach [1] mit 2K-PUR

2.3 0.53 0.89 1.28 1426

2Hollow clay unit acc. to [1] with 2C-PUR1) /Hochlochziegel nach [1] mit 2K-PUR1) 2.4 0.44 0.82 0.87 1779

3Hollow clay unit acc. to [1] with TLM /Hochlochziegel nach [1] mit DM

3.7 0.33 0.71 1.24 3654

4Hollow clay unit acc. to [1] dry2) /Hochlochziegel nach [1] trocken2) 2.2 0.55 0.86 1.20 1318


2.6 0.46 1.00 1.47 1848


4.5 0.41 0.88 1.51 3681


6.8 0.67 1.14 1.65 3378


7.9 0.39 1.28 2.19 6782

1) with factory-drilled vertical holes for the transport system and fabric insert in the lowest bed joint / mit im Werk eingebrachten vertikalen Bohrungen für das Transportsystem und Gewebeeinlage in der untersten Lagerfuge

2) Dry masonry / Trockenmauerwerk




tured and tested. The wall specimens bonded with 2C-PUR adhesive were manufactured in the client’s production hall in the Netherlands. The reference wall specimens with thin layer mortar were manufactured at the Institute of Build-ing Materials Research in Aachen (ibac).

The test specimens for determining the flexural tensile strength parallel to the bed joint were manufactured with an overlap dimension o = 0.4 × h = 100 mm (where h = unit height). With the test specimens for determining the flex-ural tensile strength perpendicular to the bed joint, the overlap dimension was o = 0.5 × l = 122.5 mm (where l = unit length).

The wall specimens and test setup used for determin-ing the flexural tensile strength for both loading directions are shown by way of example in Figures 18 and 19. The dimensions of the test specimens were chosen for both test directions such that adequate flexural slenderness of the walls (flexural tensile strength parallel to the bed joint: λ = lS/d = 5.2 and flexural tensile strength perpendicular to the bed joint: λ = 6.2) was guaranteed.

The masonry specimens were loaded in a deforma-tion-controlled way via the piston travel. The loading rate was chosen such that the maximum load was reached after

Druckfestigkeit besteht (Serien 1, 2 und 4) und Dünn-bettmauerwerk im Vergleich um 50 bis 70 % (Serien 3 und 6) höhere Werte erreicht. Lediglich für den Innen-wandziegel nach [3] ergibt sich ein Faktor von 1,16 (DM/PUR). Zurückzuführen ist dies auf eine größere Unemp-findlichkeit des relativ robusten Ziegels gegen Span-nungsspitzen, die vom Dünnbettmörtel ausgeglichen werden.

2.4.3 Biegezugfestigkeit

Die Biegezugfestigkeit parallel und senkrecht zur Lager-fuge wurde an kleinen Mauerwerkwänden in Anlehnung an DIN EN 1052-2 [19] bestimmt. Für beide Prüfrichtun-gen wurden jeweils drei Prüfkörper mit der ersten Steinart (Hochlochziegel nach [1]) in Kombination mit dem 2K-PUR-Klebstoff und drei Prüfkörper mit den gleichen Stei-nen in Kombination mit Dünnbettmörtel hergestellt und geprüft. Die Herstellung der Biegezugwände mit 2K-PUR-Klebstoff erfolgte in der Produktionshalle des Auftragge-bers in den Niederlanden. Die Referenzwände mit Dünn-bettmörtel wurden am Institut für Bauforschung Aachen (ibac) hergestellt.

Fig. 18. Flexural tests parallel to the bed joint on small ma-sonry walls according to DIN EN 1052-2, test specimen and test setup Bild 18. Biegezugversuche parallel zur Lagerfuge an Wän-den nach DIN EN 1052-2, Prüfkörper und Versuchsaufbau

Fig. 19. Flexural tests perpendicular to the bed joint on ma-sonry walls according to DIN EN 1052-2, test specimen and test setupBild 19. Biegezugversuche senkrecht zur Lagerfuge an Wän-den nach DIN EN 1052-2, Prüfkörper und Versuchsaufbau


D. Alterman/A. Page/B. Moghtaderi/C. Zhang · Contribution of thermal resistance and thermal mass to the energy demand of walling systems


kühleren Tage auftraten). Das CB-Modul erforderte zusätz-liche Energie am Abend für die Kühlung des Innenraums, da die Sonnenenergie die Wand durchdringt und später am Abend und in der Nacht wieder in den Raum abgegeben wird.

4.3 Energiebedarfe der vier Module unter Herbstbedingungen

Zur Beobachtung der Lufttemperatur unter Herbstbedin-gungen wurden Daten über einen Zeitraum von vier Wo-chen vom 16. 04. 2009 bis 14. 05. 2009 gesammelt. Die Außentemperaturen erreichten oft Höchstwerte von 22 bis 23 °C; aufgrund des flachen Sonneneinstrahlwinkels war jedoch künstliche Kühlung notwendig, um die Innentem-peratur unter 24 °C zu halten (Bild 6).

Das InsCB-Modul erwies sich erneut als das energieef-fizienteste Modul und benötigte bei Herbstbedingungen ausschließlich Kühlung (Bild 7). Am energieintensivsten war hingegen das InsBV-Modul, das aufgrund der fehlen-den thermischen Masse auf der Innenseite der Gebäude-wand über 200 % mehr Energie als das InsCB-Modul benö-tigte; die Dämmschicht verminderte die durch die Sonnen-einstrahlung eintretende Wärme und war in keiner Weise in der Lage, die durch das Fenster eintretende Wärme zu speichern. Beide Module, InsBV und InsRBV, benötigten fast die gleichen Mengen an Heizenergie, die Kühlerforder-nisse waren jedoch unterschiedlich.

Das CB-Modul erwies sich bei bestehendem Heizbe-darf als weniger leistungsfähig und benötigte aufgrund der Energieabsorption der Mauerziegel mehr Heizzyklen über längere Zeiträume, insgesamt jedoch waren bei diesem Modul die Energiebedarfe unter Herbstbedingungen weit geringer als bei den InsBV- und InsRBV-Modulen.

4.4 Energiebedarfe der vier Module unter Winterbedingungen

Die Winterergebnisse wurden über einen Zeitraum von vier Wochen vom 09. 07. 2009 bis 06. 08. 2009 ermittelt. Die Tagesspitzen der Außentemperaturen erreichten wäh-rend der Datensammlung selten 19 °C und die Temperatur stieg nur an einigen wenigen Tagen über 20 °C. In der Nacht fielen die Temperaturen durchweg unter 5 °C. Bild 8 zeigt das typische Verhalten der Versuchsmodule während

(see Figure 7). The InsBV module was the most energy in-tensive requiring more than 200 % more energy than In-sCB due to lack of thermal mass in the internal side of the enclosure wall; the insulation layer reduced the incoming heat from the solar radiation and did not have any ability to store the incoming heat through the window. Both mod-ules, InsBV and InsRBV required almost similar amounts of heating, yet cooling requirements differed.

The CB module tended to suffer once heating was re-quired and experienced more heating cycles for extended period of times due to the energy absorption by the bricks, but overall the energy requirements were much less than the InsBV and InsRBV modules for the autumn condi-tions.

4.4 Energy demands of the four modules in winter conditions

The winter results were obtained for a 4 week period from 09/07/2009 to 06/08/2009. Peak daytime external temper-atures during the collection rarely reached 19 °C with only several days exceeding 20 °C. Night temperatures consist-ently dipped below 5 °C. The typical behaviour of the mod-ules for a 3 day period under controlled conditions is shown in Figure 8, together with the corresponding varia-tions in external temperature.

Heating was the predominant source of energy con-sumption during winter. However a slight cooling require-ment was needed for the InsBV to maintain the internal space within the comfort zone (see Figure 9). This was due to the tendency of these modules to overheat from solar

Fig. 6. An example of modules temperature under controlled autumn conditionsBild 6. Temperaturbeispiel der Ver-suchsmodule unter geregelten Herbstbedingungen

Comparison of External and Internal TemperatureVergleich der Außen- und Innentemperatur

Cooling Power (MJ) / Kühlleistung (MJ)

Heating Power (MJ) / Heizleistung (MJ)

Fig. 7. Total energy consumption in autumnBild 7. Gesamtenergieverbrauch im Herbst

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ingress through the opening in the northern wall (due to the lack of thermal mass), and it was necessary for the air conditioning system to compensate. In contrast, the inter-nal thermal mass of the InsCB, InsRBV and CB provided enough inherent absorption of the solar gain to avoid the need for additional cooling to keep temperatures from ris-ing above the preset 24 °C. This was also evident under the previously described free floating conditions [1]. The win-ter sun was low and was therefore the primary driving fac-tor for the behaviour of the modules.

Heating requirements between the InsCB and InsBV modules were very similar. However, the InsBV module often required more heating cycles which occurred earlier in the evening. The InsRBV module appears to suffer in both cases with earlier heating activation than the InsCB module and prolonged heating periods. The CB module experienced this to an even further extreme under these conditions with the lack of cavity insulation producing a continual flow of heat out into the cool cavity.

It has to be highlighted that under cold weather con-ditions the InsCB module had the lowest energy require-ments for both heating and cooling. In contrast to the heavy walling modules, the InsBV module (without in-ternal thermal mass) had limited capacity for self-regula-tion, with the heat flows being driven purely by the ex-ternal conditions. The lack of internal thermal mass re-sulted in higher daytime temperatures and artificial cooling was required to offset the solar heat gain. To-wards the end of the day internal temperatures dropped with the external conditions at a faster rate compared to the CB and InsCB modules as little heat was released back into the room from the walling system. During the day, heating of the interior from the low winter sun was offset by the ability of the internal thermal mass of the CB and InsCB walls to absorb heat. This prevented the day-time overheating which was observed in the InsBV modules. The primary basis for the superior performance of the InsCB module was the contribution of the internal brick skin in combination with the cavity insulation which limited heat flow to the exterior of the wall. This illustrates the beneficial effects in these circumstances of the effective combination of thermal mass and thermal resistance.

eines 3-Tages-Zeitraums unter geregelten Bedingungen mit den entsprechenden Veränderungen der Außentempera-tur.

Im Winter war der Heizbedarf die primäre Quelle des Energieverbrauchs. Beim InsBV-Modul bestand jedoch auch ein leichter Kühlbedarf, um den Innenraum innerhalb der Komfortzone zu halten (siehe Bild 9). Ursächlich hierfür war, dass diese Module aufgrund der Sonneneinstrahlung durch die Öffnung in der Nordwand zum Überhitzen ten-dieren (wegen mangelnder thermischer Masse) und dies durch die Klimaanlage ausgeglichen werden musste. Im Gegensatz dazu sorgte die interne thermische Masse der InsCB-, InsRBV- und CB-Module für eine ausreichende inhärente Absorption des Solareintrags und verhinderte, dass eine zusätzliche Kühlung notwendig wurde, um die Temperaturen nicht über die festgelegten 24 °C steigen zu lassen. Das gleiche Ergebnis zeigte sich auch bei frei schwan-kenden Bedingungen, wie sie in einer früheren Publikation beschrieben wurden [1]. Die Wintersonne stand tief und war somit der primäre treibende Faktor für das Verhalten der Versuchsmodule.

Der Heizbedarf der InsCB- und InsBV-Module war sehr ähnlich. Das InsBV-Modul benötigte jedoch oft mehr Heizzyklen und diese waren früher am Abend notwendig. Das InsRBV-Modul scheint in beiden Fällen schlechter ab-zuschneiden, da im Vergleich zum InsCB-Modul sowohl die Heizung früher aktiviert wurde als auch längere Heizperio-den notwendig waren. Das gleiche Verhalten in noch extre-merer Ausformung zeigte auch das CB-Modul, das aufgrund

Comparison of External and Internal TemperatureVergleich der Außen- und Innentemperatur

Fig. 8. An example of modules tem-perature under controlled winter conditionsBild 8. Temperaturbeispiel der Ver-suchsmodule unter geregelten Win-terbedingungen

Fig. 9. Total energy consumption in winterBild 9. Gesamtenergieverbrauch im Winter

Cooling Power (MJ) / Kühlleistung (MJ)

Heating Power (MJ) / Heizleistung (MJ)

Total Power (MJ) / Gesamtleistung (MJ)

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5 Conclusions

The two alternative extreme cases of high thermal mass with no insulation (the CB module), and insulation with external thermal mass (the InsBV module), both required higher energy consumption for every season. Despite the InsBV module having an R-value of 14 % higher than the InsCB, the InsBV module required 20 % more energy for all seasons (each consist of 4 weeks period). The worst performing module was the CB with energy demand 60 % higher than its counterpart InsCB module. Note that a sim-ilar trend was observed in a parallel study of the perfor-mance of the modules under free floating internal condi-tions [1]. This again confirms that there is no direct corre-lation between building performance and wall R-value alone; the best solution lies with an appropriate combina-tion of wall insulation and thermal mass.

Investigations into the heat flow through the walls indicated that the additional external thermal mass pro-vided increased dampening of the external conditions and also helped to decrease the environmental impact on the cavity surface of the internal thermal mass. Externally clad insulation alone did not provide this form of cavity damp-ening and the thermal mass of the internal masonry leaf was the only contributor to minimize temperature varia-tion and reduce the capacity to lessen the temperature rise from the solar gain. This could also be one factor why under driven conditions the InsRBV module used more energy than the InsCB module. This did not mean that the InsRBV module cannot provide a comfortable passive liv-ing space; it was a definite improvement over other con-structions however the assembly itself was in no way per-fect and appears to possibly lack a degree of thermoregu-lation in comparison to the InsCB module under higher solar gain. Nevertheless, the InsRBV module performed strongly during the summer and winter observation peri-ods.

The results clearly showed that internal comfort levels and energy demands are influenced by both the thermal resistance of the walls as well as the extent and location of the thermal mass. The best thermal performance will there-fore be obtained by an appropriate combination of both, thermal mass and resistance, rather than focussing on the wall thermal resistance (R-value) alone. Work is continu-ing on the development of a single measure for wall perfor-mance which reflects the contribution of both thermal mass and thermal resistance under the dynamic tempera-ture conditions of a diurnal temperature cycle [6].

Acknowledgements

This research has been supported by Think Brick Australia and the Australian Research Council. Their support and the assistance of the Civil Engineering laboratory staff and the past and present members of the Thermal Research Group are gratefully acknowledged.

References − Literatur

[1] Page, A. W., Moghtaderi, B., Alterman, D., Hands, S. (2011) A Study of the Thermal Performance of Australian Housing Systems. Priority Research Centre, The University of New-

der fehlenden Dämmung des Hohlraums einen kontinuier-lichen Wärmestrom in den kalten Hohlraum erzeugt.

Hervorzuheben ist, dass das InsCB-Modul unter kal-ten Witterungsbedingungen den niedrigsten Energiebedarf sowohl für Heizung als auch Kühlung aufwies. Im Gegen-satz zu den schweren Wandmodulen verfügte das InsBV-Modul (ohne interne thermische Masse) über eine nur be-grenzte Selbstregulierungsfähigkeit, da die Wärmeströme ausschließlich durch die äußeren Bedingungen angetrie-ben werden. Das Fehlen einer internen thermischen Masse führte zu höheren Tagestemperaturen, so dass künstliche Kühlung notwendig wurde, um die Erwärmung durch den Solareintrag auszugleichen. Gegen Ende des Tages fielen die Innentemperaturen in Entsprechung zu den äußeren Bedingungen schneller im Vergleich zu den CB- und InsCB-Modulen, da nur wenig Wärme vom Wandsystem zurück in den Raum abgegeben wurde. Während des Tages wurde die durch die niedrig stehende Wintersonne be-dingte Erwärmung des Innenraums dadurch ausgeglichen, dass die interne thermische Masse der CB- und InsCB-Wände in der Lage war, die Wärme zu absorbieren. Somit wurde eine Überhitzung während des Tages, wie sie bei den InsBV-Modulen festzustellen war, vermieden. Der wichtigste Grund für die höhere Leistungsfähigkeit des InsCB-Moduls war der thermische Beitrag der inneren Mauerschale in Verbindung mit der Dämmung des Hohl-raums, wodurch der Wärmestrom zur Außenseite der Wand begrenzt wurde. Dies zeigt die positiven Auswirkun-gen, welche die effektive Kombination von thermischer Masse und Wärmedurchlasswiderstand unter diesen Um-ständen erzielt.

5 Schlussfolgerungen

Die zwei alternativen Extremfälle von hoher thermischer Masse mit keinerlei Dämmung (das CB-Modul) und Däm-mung mit externer thermischer Masse (das InsBV-Modul) verursachten beide zu jeder Jahreszeit einen höheren Ener-gieverbrauch. Obwohl das InsBV-Modul einen um 14 % höheren R-Wert als das InsCB-Modul aufwies, erforderte das InsBV-Modul in allen Jahreszeiten (jeweils bestehend aus einem Zeitraum von 4 Wochen) 20 % mehr Energie. Das am schlechtesten abschneidende Modul war das CB-Modul, dessen Energiebedarf um 60 % höher lag als bei seinem Gegenpart, dem InsCB-Modul. Ein ähnlicher Trend war auch in einer Parallelstudie zur Ermittlung der Wär-meleistung der Versuchsmodule unter frei schwankenden Innenraumbedingungen festzustellen [1]. Dies bestätigt erneut, dass es keine direkte Korrelation zwischen Gebäu-deleistung und R-Wert der Wand allein gibt; die beste Lö-sung liegt in einer angemessenen Kombination aus Wand-dämmung und thermischer Masse.

Untersuchungen des Wärmestroms durch die Wände machten deutlich, dass die zusätzliche externe thermische Masse die äußeren Bedingungen besser abfedern konnte und außerdem dazu beitrug, den Einfluss der Umweltfak-toren auf die Hohlraumoberfläche der internen thermi-schen Masse zu mindern. Die Außendämmung allein konnte diese Form der Hohlraumdämpfung nicht leisten und die thermische Masse der inneren Mauerschale war der ein-zige Faktor, der zur Minimierung der Temperaturverände-rungen und zur Reduzierung der Fähigkeit, den Tempera-

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castle, Australia, (available at: http://www.thinkbrick.com.au/thermal-performance-and-climate-design)

[2] ASTM C 1363 – 97 Standard Test Method for the Thermal Performance of Building Assemblies by Means of a Hot Box Apparatus. American Society for Testing Materials, Philadel-phia, USA, 1997.

[3] AS/NZS 4859.1:2002 Materials for the Thermal Insulation of Buildings – General Criteria and Technical Provisions. Standards Australia, North Sydney, Australia, 2002.

[4] Burch, D. M., Remmert, W. E., Krintz, D. F., Barnes, C. S.: A field study of the effect of wall mass on the heating and coo-ling loads of residential buildings. In: Proceedings of the Buil-ding Thermal Mass Seminar, Knoxville, Tennessee, NBS, pp. 265–312, USA., 1982.

[5] Olesen, B. W., Brager, G. S.: A better way to predict comfort: the new ASHRAE Standard 55-2004. ASHRAE Journal, Aug. 2004, pp. 20–26.

[6] Alterman, D., Moffiet, T., Hands, S., Page, A., Luo, C., Moghtader, B.: A Concept for a Potential Metric to Characte-rise the Dynamic Thermal Performance of Walls. Energy and Buildings 54 (2012) 52–60.

Authors − Autoren:Dariusz Alterman, Research [email protected] Page, Professor [email protected] Moghtaderi, [email protected]:The University of Newcastle, Priority Research Centre For Energy, NSW, 2308, Australia

Congcong Zhang, Research [email protected] University of NewcastleDiscipline of Civil Engineering, NSW, 2308, Australia

turanstieg durch den Solareintrag zu mindern, beitrug. Dies könnte auch einer der Faktoren sein, weshalb das InsRBV-Modul unter von außen beeinflussten Bedingun-gen mehr Energie verbrauchte als das InsCB-Modul. Dies bedeutete jedoch nicht, dass das InsRBV-Modul kein kom-fortables passives Wohnraumklima bieten konnte; es stellte eine entscheidende Verbesserung gegenüber ande-ren Bauweisen dar, sein Aufbau war jedoch keinesfalls per-fekt und möglicherweise mangelte es ihm bei höherem Solareintrag im Vergleich zum InsCB-Modul an einer ge-wissen Wärmeregulierung. Dennoch zeigte das InsRBV-Modul eine gute Leistung während der untersuchten Som-mer- und Winterperioden.

Aus den Ergebnissen geht klar hervor, dass Innen-raumkomfort und Energiebedarf sowohl durch den Wär-medurchlasswiderstand der Wände als auch durch Anteil und Lage der thermischen Masse beeinflusst werden. Die beste Wärmeleistung erhält man somit durch eine ange-messene Kombination beider Einflussfaktoren, thermische Masse und Widerstand, statt sich ausschließlich auf den Wärmedurchlasswiderstand (R-Wert) der Wand zu konzen-trieren. Die Arbeiten an der Entwicklung einer einzigen Messgröße für die Bewertung der thermischen Leistungsfä-higkeit von Wänden, die den Beitrag sowohl der thermi-schen Masse als auch des Wärmedurchlasswiderstands unter dynamischen Temperaturbedingungen eines Tages-temperaturzyklus widerspiegelt, werden fortgesetzt [6].

Danksagung

Dieses Forschungsprojekt wurde unterstützt durch Think Brick Australia und den Australian Research Council. Wir danken für ihre Unterstützung und die Mithilfe des Labor-personals für Bauingenieurwesen und der früheren und jetzigen Mitglieder der Forschungsgruppe für thermische Leistungsfähigkeit.

Companies and associations – Firmen und Verbände

Zulassungen auf Eurocode 6 angepasst

Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) hat die allgemei-nen bauaufsichtlichen Zulassungen des Bundesverbands Kalk-sandsteinindustrie neu ausgestellt. Grund ist, dass die Zulas-sungen um die Ausführung und Bemessung nach Eurocode 6 erweitert werden mussten. Im Einzelnen sind es:Z-17.1-575: Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen mit Zen-

trierhilfeZ-17.1-332: Mauerwerk aus Kalksand-PlanelementenZ-17.1-878: Mauerwerk aus Kalksandsteinen mit besonderer

Lochung im DickbettverfahrenZ-17.1-893: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit beson-

derer Lochung im DünnbettverfahrenZ-17.1-921: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit beson-

derer Lochung

Die angepassten Dokumente sind im Downloadbereich des Bundesverband Kalksandsteinindustrie unter der Rubrik „Zu-lassungen“ zu finden.

Bundesverband Kalksandsteinindustrie eVEntenfangweg 15, 30419 [email protected], www.kalksandstein.de

Approvals adapted in line with Eurocode 6

The German Institute for Civil Engineering (DIBt) has re-issued the national technical approvals of the German Association for the Sand-Lime Brick Industry. The reason being that the ap-provals concerning the execution and dimensioning had to be expanded according to Eurocode 6. In particular these are:Z-17.1-575: Mauerwerk aus Kalksand-Planelementen mit

ZentrierhilfeZ-17.1-332: Mauerwerk aus Kalksand-PlanelementenZ-17.1-878: Mauerwerk aus Kalksandsteinen mit besonderer

Lochung im DickbettverfahrenZ-17.1-893: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit beson-

derer Lochung im DünnbettverfahrenZ-17.1-921: Mauerwerk aus Kalksand-Plansteinen mit beson-

derer Lochung

The customized documents are available in the download sec-tion of the German Association for the Sand-Lime Brick In-dustry in the “Zulassungen” (approvals) section.

Bundesverband Kalksandsteinindustrie eVEntenfangweg 15, D-30419 [email protected], www.kalksandstein.de

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DOI: 10.1002/dama.201500642

74 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 19 (2015), Heft 1

Yuri Z. Totoev

Classification of SIM infill panels Klassifikation von SIM-AusfachungswändenSIM is an innovative building system for mortar-less walls. It utilises a special method of interlocking SIM bricks that allows relative sliding of brick courses in-plane of a wall and prevents out-of-plane relative movement of bricks. One of its structural applications is in multistorey frame buildings as earthquake resistant masonry infill panels. It improves energy dissipation of frame structures during earthquakes. The energy dissipation occurs through friction between bricks as they engage in relative sliding by the frame vibrating during earthquake. This paper explains the novelty of SIM and offers classification of SIM pan-els based on the gap width between the frame and the top of the panel.

1 Introduction and definition of SIM

Masonry is one of the most popular building materials. It has many excellent material properties and proven durabil-ity. Over time masonry structures have evolved from mas-sive walls, which work mainly in compression, to more slender walls, which could also experience tension and shear. Earthquake induced tensile and shear stresses often exceed capacity of traditional unreinforced masonry result-ing in substantial damage and failure. Reinforced masonry has better earthquake resistance, however, is more expen-sive and requires expertise not always available in develop-ing countries. The design of practical masonry with im-proved earthquake resistance still presents a challenge for structural engineers. A new masonry system has been de-veloped by the author. It is called semi interlocking ma-sonry (SIM). It has reduced stiffness and susceptibility to damage and increased capacity to dissipate earthquake energy compared with traditional masonry.

Two different methods of semi interlocking have been de-veloped: – using specially shaped bricks – “topological SIM” – using conventionally shaped bricks with special perfora-

tions and dowels – “mechanical SIM” (see Figure 1).

Traditional brick moulding technology can be easily adopted for making topological SIM units. Mechanical SIM units are designed to utilise existing brick extrusion technology. The structural performance of these two SIM types is essentially identical [1]. Topological SIM, how-ever, appears to have better resistance to water penetra-tion [2].

SIM ist ein innovatives Bausystem für mörtellose Wände. Es ver-wendet ein spezielles Verfahren für die Verzahnung von SIM-Mauerziegeln, das relative Gleitbewegungen von Ziegellagen in der Wandebene gestattet und Relativbewegungen der Mauer-ziegel außerhalb der Wandebene verhindert. Eines der bau lichen Anwendungsgebiete sind mehrstöckige Gebäude in Rahmenbau-weise mit erdbebenresistenten Mauerwerksausfachungen. SIM verbessert die Energiedissipation von Rahmenkonstruktionen während eines Erdbebens. Die Energiedissipation erfolgt durch Reibung zwischen den Mauerziegeln, indem diese durch den während des Erdbebens vibrierenden Rahmen in eine relative Gleitbewegung versetzt werden. Dieser Aufsatz erklärt die Neu-heit des SIM-Systems und schlägt eine Klassifizierung von SIM-Ausfachungen auf der Grundlage des Spalts zwischen dem Rah-men und der Oberkante der Ausfachung vor.

1 Einleitung und Definition von SIM

Mauerwerk ist eines der am häufigsten verwendeten Bauma-terialien. Es verfügt über viele hervorragende Materialeigen-schaften und eine erwiesene Dauerhaftigkeit. Im Laufe der Zeit entwickelte sich der Mauerwerksbau weiter von Mas-sivwänden, die hauptsächlich Druckbelastungen abtragen, hin zu schlankeren Wänden, die auch Zug- und Schubkräfte aufnehmen können. Erdbebeninduzierte Zug- und Schubbe-lastungen übersteigen oft das Aufnahmevermögen von her-kömmlichem unbewehrtem Mauerwerk, was zu erheblichen Schäden und Versagen führen kann. Bewehrtes Mauerwerk weist eine bessere Erdbebenfestigkeit auf, ist jedoch kosten-aufwändiger und erfordert Fachwissen, das in Entwicklungs-ländern nicht immer vorhanden ist. Die Entwicklung von Mauerwerk mit verbesserter Erdbebenfestigkeit ist für Bau-ingenieure noch immer eine große Herausforderung. Der Autor ist Entwickler eines neuen Mauerwerk-Bausystems, bezeichnet als „semi interlocking masonry“ (SIM) (Semiver-bund-Mauerwerk). Es weist im Vergleich zu herkömmli-chem Mauerwerk eine reduzierte Steifigkeit und Schadens-anfälligkeit auf und verfügt über eine höhere Kapazität zur Dissipation von Erdbebenenergie.

Es wurden zwei verschiedene SIM-Verfahren entwickelt: – mit Verwendung speziell geformter Mauerziegel – be-

zeichnet als „topologisches SIM-System“ – mit Verwendung konventionell geformter Mauerziegel

mit speziellen Lochkammern und Dübeln – bezeichnet als „mechanisches SIM-System” (s. Bild 1).

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Y. Z. Totoev · Klassifikation von SIM-Ausfachungswänden


Several possible structural and non-structural applications of SIM include: – infill panels in multistorey frame structures – walls in confined masonry structures – masonry skins of a reverse brick veneer systems – robotically prefabricated masonry walls – DIY masonry.

This paper, however, will be on the use of SIM as infill panels in multistorey frame structures.

2 Novelty of SIM and comparison to other interlocking masonry systems

There are many different interlocking brick/block masonry systems on the market. They all developed to build struc-tural or non-structural walls without mortar. Some of them are dry set like SIM; others use various adhesives to bond units into a monolithic wall. The main difference of SIM is that unlike all of these systems it avoids connecting units into a monolith. Its purpose is quite the opposite; it makes walls pliable and deformable. To better explain the novelty of SIM let us recall the definitions of a structure and a mechanism. A structure is a body or an assembly of bodies to form a system capable of supporting loads. A mecha-nism is an assembly of moving parts capable of performing a complete functional motion. SIM is designed for relative motion of bricks without necessarily supporting loads. Therefore, some SIM walls, including infill panels, are not structures but energy dissipating mechanisms.

3 Origin of SIM and historical background

The author invented the system in 2010 [3] and first intro-duced it in print in 2011 [4]. Various elements of it are not new. In fact, one could trace their heritage to the dry set stone masonry of Mesolithic era with elements of inter-locking such as mortise-and-tenon joints of Stonehenge. Another ancient example of topologically interlocking ma-sonry is multifaceted stones of Machu Picchu. Ancient Egyptians, Romans, Incas and Khmers used metal ma-sonry block connectors. Slotted holes are very common in steel construction for relative sliding of connected parts.

Um topologische SIM-Elemente herzustellen, können die traditionellen Verfahren der Ziegelformung verwendet und mit einfachen Mitteln angepasst werden. Mechanische SIM-Elemente sind so konzipiert, dass zu ihrer Herstel-lung bestehende Strangpressverfahren eingesetzt werden können. Die Tragfähigkeiten dieser zwei SIM-Typen sind im Wesentlichen identisch [1]. Es scheint jedoch, dass to-pologische SIM-Elemente über eine bessere Widerstands-fähigkeit gegenüber Wassereindringen verfügen [2].

Mögliche Anwendungen von SIM-Elementen für tragende und nichttragende Konstruktionen sind beispielsweise: – Ausfachungen in mehrgeschossigen Gebäuden in Rah-

menbauweise – Wände in eingefassten Mauerwerkskonstruktionen – Mauerschalen mit innenliegendem Verstärkungssystem – mit Robotertechnik hergestellte Ziegelfertigwände – Selbstbau-Mauerwerk

Dieser Aufsatz beschäftigt sich jedoch nur mit der Verwen-dung von SIM-Elementen als Ausfachungen in mehrge-schossigen Rahmenkonstruktionen.

2 Neuartigkeit des SIM-Systems und Vergleich mit anderen Verbundmauerwerk-Systemen

Es sind sehr viele verschiedene Mauerwerkssysteme mit Verbundsteinen/Verbundblöcken auf dem Markt. Sie wur-den alle entwickelt, um tragende oder nicht-tragende Wände ohne Mörtel zu errichten. Einige werden wie SIM trocken versetzt, andere verwenden verschiedene Kleb-stoffe, um die Elemente zu einer monolithischen Wand zu verbinden. Der hauptsächliche Unterschied besteht darin, dass das SIM-Verfahren im Gegensatz zu allen diesen Sys-temen vermeidet, die Elemente zu einem Monolith zu ver-binden. Sein Ziel ist genau das Gegenteil, nämlich Wände nachgiebig und verformbar zu machen. Um die Neuartig-keit von SIM besser zu erklären, soll kurz auf die Definiti-onen für Tragwerk und Mechanismus eingegangen wer-den. Ein Tragwerk ist ein Körper oder eine Gruppe von Körpern, der bzw. die ein System bildet, das in der Lage ist, Lasten abzutragen. Ein Mechanismus ist eine Gruppe von beweglichen Teilen, die in der Lage ist, eine vollständige

Fig. 1. Different methods of semi interlocking: a) topological, b) mechanicalBild 1. Verschiedene SIM-Verfahren: a) topologischer Typ, b) mechanischer Typ

a) b)

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Y. Z. Totoev · Classification of SIM infill panels


funktionelle Bewegung zu vollziehen. SIM ist für Relativ-bewegungen von Mauerziegeln und nicht notwendiger-weise zum Abtragen von Lasten konzipiert. Einige SIM-Wände, wozu auch Ausfachungen gehören, sind deshalb keine Tragwerke, sondern energiedissipierende Mechanis-men.

3 Ursprung des SIM-Systems und historischer Hintergrund

Der Autor erfand das System im Jahr 2010 [3] und stellte es erstmals in einer Publikation in 2011 vor [4]. Verschie-dene Elemente des Systems sind nicht neu. Man könnte seinen Ursprung im Grunde bis auf die Trockensteinmau-erwerke der Mittelsteinzeit zurückführen mit Verzah-nungselementen wie beispielsweise den Schlitz- und Zap-fenverbindungen in Stonehenge. Ein anderes historisches Beispiel von topologischem Verbundmauerwerk sind die facettenreichen Mauersteine in Machu Picchu. Die alten Ägypter, Römer, Inkas und Khmer nutzten Metallverbin-der, um Mauerblöcke miteinander zu verbinden. Langlö-cher kommen im Stahlbau sehr häufig für gleitende Rela-tivbewegungen von verbundenen Teilen zum Einsatz. Das Konzept einer Mauer, die nicht als monolithische Struktur angelegt ist, sondern als ein Mechanismus, bei dem die Mauersteine gegeneinander gleiten, ist jedoch völlig neu.

4 Baupraktische Anwendung der SIM-Systeme als Ausfachungen

SIM ist ein innovatives Mauerbausystem, das vorgefertigte mörtellose Mauertafeln verwendet, um die Energiedissipa-tion von Rahmenstrukturen während eines Erdbebens zu verbessern. Die Energiedissipation erfolgt durch Reibung zwischen den Mauerziegeln, indem diese durch den wäh-rend des Erdbebens vibrierenden Rahmen in eine relative Gleitbewegung versetzt werden. Je mehr erdbebenindu-zierte Reibungsenergie in die Erwärmung des Tragwerks abgeleitet wird, desto weniger bleibt übrig, um Schwingun-gen und Schäden am Bauwerk zu verursachen.

SIM-Ausfachungen eignen sich für den Einbau in neue erdbebenresistente Bauwerke sowie zur seismischen Nach-rüstung bzw. Verstärkung von bestehenden Bauwerken.

Der Rahmen könnte aus bewehrtem Beton, Stahl oder anderen Baumaterialien bestehen. SIM-Mauersteine könnten aus Beton oder Tonwerkstoff gepresst oder extru-diert werden. SIM-Ausfachungen könnten einschalige oder zweischalige Ziegelwände oder Hohlraumwände in-nerhalb der Rahmenebene bilden. SIM-Ausfachungen könnten als unbewehrte, trocken geschichtete Mauer im Läuferverband errichtet oder auch mithilfe von vertikal ausgerichteten Lochkammern in SIM-Mauerziegeln nach-gespannt werden.

5 Die Neuartigkeit von SIM-Ausfachungen

Bei traditionellen Mauerwerksausfachungen handelt es sich entweder um Fassadenwände oder Bauplatten zur Aussteifung von Rahmenkonstruktionen. Sie dienen nicht zur Energiedissipation. Die Energiedissipation in diesen Ausfachungen während eines Erdbebens ist hauptsächlich auf strukturelle Mikro- und Makrorisse und das plastische Verhalten des Materials zurückzuführen. Die Fähigkeit

The concept of a masonry wall designed not as a monolith structure but as a mechanism where bricks slide against each other is entirely new, however.

4 Structural application of SIM as infill panels

SIM is an innovative building system that uses engineered mortar-less masonry panels to improve energy dissipation of frame structures during earthquakes. The energy dissi-pation occurs through friction between bricks as they en-gage in relative sliding by the frame vibrating during earth-quake. The more earthquake energy friction diverts to heating the structure, the less would remain to cause struc-tural vibration and damage.

SIM panels are suitable for inclusion in new earth-quake resistant structures as well as seismic rehabilitation or retrofitting of existing structures.

The frame could be of reinforced concrete, steel or other structural materials. SIM bricks could be pressed or extruded of concrete or structural clay. SIM panel could be single-skin, double brick, or cavity wall within the plane of the frame. SIM panel could be an unreinforced dry stack wall with the running bond masonry pattern or it could also be post-tensioned through aligned vertical perfora-tions in SIM bricks.

5 The novelty of SIM infill panels

Traditional masonry infills are either architectural walls or structural panels designed to brace frame structures. They are not intended for energy dissipation. Energy dissipation in these infills during earthquakes mostly relates to the micro and macro structural cracking and plastic behaviour of material. The capacity of traditional infills to dissipate energy in this way before failing is quite limited.

The novel purpose of SIM infill panels is to provide frame structures with artificially added damping. In SIM panels energy dissipation occurs mostly through friction between bricks of the panel. SIM is a unique system, which utilises masonry infills as effective energy dissipation de-vises (EDD) to improve earthquake resistance of frame structures.

Superficially, a SIM infill looks like any other masonry infill panel. However, it is conceptually different from all other masonry infill types. Let us consider the classical equation of motion for a structure under earthquake load to demonstrate this difference:

ku + cu. + mü = –müg(t)

where u is the vector of dynamic displacements (vibra-tions); u. is the vector of velocities, ü is the vector of accel-erations, üg(t) is the acceleration of the ground, k is the stiffness matrix, c is the damping matrix, and m is the mass matrix. All common types of masonry infills structurally are various forms of frame bracing. They minimise vibra-tions mainly by increasing the stiffness of the structure rep-resented in the above equation by the stiffness matrix. Of-ten this is achieved at the expense of lowering the yield displacement and displacement ductility of the structure. SIM infills also aim to minimise frame vibrations but in a different way. Being energy dissipation devices, they achieve

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this objective by changing the damping matrix without det-rimental effect on the yield displacement and displacement ductility of the structure.

6 Types of SIM infill panels

A narrow gap between the top of SIM panel and the frame girder is difficult to avoid during construction of panels within the frame. Special packing should be used when this gap is undesirable. The presence of this gap and its width play a key role in the structural response of SIM panel to earthquake-induced vibrations. There are three main types of SIM panels:

– SIM with open gapThis type of SIM panel is built hard against the columns, however, has the gap between the top of the panel and the girder as shown in Fig. 3a. The frame interacts with the SIM panel only trough columns. The gap does not close

herkömmlicher Ausfachungen, auf diese Weise vor dem Versagen Energie zu dissipieren, ist jedoch ziemlich be-grenzt.

Der innovative Zweck von SIM-Ausfachungen ist es, Rahmenkonstruktionen mit künstlich hinzugefügter Dämpfung auszustatten. In SIM-Ausfachungen erfolgt die Energiedissipation überwiegend durch Reibung zwischen den Steinen der Ausfachung. SIM ist ein einzigartiges Sys-tem, das Mauerwerksausfachungen als effektive energie-dissipierende Einrichtungen (energy dissipation devices, EDD) einsetzt, um die Erdbebenwiderstandsfähigkeit von Rahmenkonstruktionen zu verbessern.

Oberflächlich gesehen sieht eine SIM-Ausfachung wie jede andere Mauerwerksausfachung aus. Konzeptionell unterscheidet sie sich jedoch von allen anderen Arten von Mauerwerksausfachungen. Um diesen Unterschied zu de-monstrieren, wird die klassische Bewegungsgleichung für ein Tragwerk unter Erdbebenbelastung betrachtet:

ku + cu. + mü = –müg(t)

dabei sind u der dynamische Verschiebungsvektor (Schwin-gungen); u. der Geschwindigkeitsvektor, ü der Beschleuni-gungsvektor, üg(t) die Bodenbeschleunigung, k die Steifig-keitsmatrix, c die Dämpfungsmatrix und m die Massenmat-rix. Alle üblichen Arten von Mauerwerksausfachungen sind strukturell gesehen unterschiedliche Formen von Rahmen-aussteifungen. Sie minimieren Schwingungen hauptsächlich dadurch, dass sie die Steifigkeit des Tragwerks – in der obi-gen Gleichung dargestellt durch die Steifigkeitsmatrix – er-höhen. Oft wird dies auf Kosten der Reduzierung der Fließ-verschiebung und der Verschiebungsduktilität des Trag-werks erreicht. SIM-Ausfachungen dienen ebenfalls dazu, Rahmenschwingungen zu minimieren, wirken aber auf eine andere Art und Weise. Als energiedissipierende Einrichtun-gen erreichen sie dieses Ziel, indem sie die Dämpfungsmat-rix ohne nachteilige Auswirkung auf die Fließverschiebung und Verschiebungsduktilität des Tragwerks verändern.

6 Arten von SIM-Ausfachungen

Während des Aufbaus von Ausfachungen innerhalb des Rahmens lässt sich nur schwer vermeiden, dass ein enger Spalt zwischen der Oberkante der SIM-Ausfachung und dem Rahmenträger bleibt. Es sollte deshalb eine spezielle Anordnung verwendet werden, wenn ein solcher Spalt nicht gewünscht wird. Das Vorhandensein dieses Spalts und die Spaltweite spielen eine entscheidende Rolle in der strukturellen Reaktion von SIM-Ausfachungen auf erdbe-beninduzierte Schwingungen. Es gibt drei Haupttypen von SIM-Ausfachungen:

– SIM mit offenem SpaltDiese SIM-Ausfachung wird hart anliegend an den Säulen errichtet, weist aber zwischen der Oberkante der Ausfa-chung und dem Rahmenträger einen Spalt auf, wie in Bild 3a gezeigt. Der Rahmen interagiert mit der SIM-Aus-fachung nur über die Säulen. Der Spalt schließt sich wäh-rend erdbebeninduzierten Schwingungen nicht. Unter der Annahme einer sinusförmigen Verformung der Säulen kann die kritische Spaltweite dgap entsprechend der Dar-stellung in Bild 2 berechnet werden.

Fig. 2. Estimation of the critical gap width above SIM infill panelBild 2. Schätzung der kritischen Spaltweite oberhalb der SIM-Ausfachung

Fig. 3. Different types of SIM panels: a) “with open gap”, b) “without gap”Bild 3. Verschiedene Typen von SIM-Ausfachungen: a) mit offenem Spalt, b) ohne Spalt

a)

b)

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Y. Z. Totoev · Classification of SIM infill panels


l sin 4537

x 329

sin 2x x4796

;

l sin 4537

04796

3,82;

d l h 3,822 2

0,34 ,

0 x

0

gap ab abult ult

ult

( )( )

≈ + −

≈ π + − π ≈

= − =∆

− π∆

≅ ∆

→

→π

dabei ist Δult die Verschiebung des obersten Stockwerks, lab die Länge der deformierten Säule ab und hab deren Höhe.

Für SIM-Ausfachungen, deren Spalt stets offen ist, muss die Spaltweite folgender Bedingung genügen:

dgap ≥ 0,34Δult

SIM-Ausfachungen dieses Typs werden von den Rahmen-trägern nie in vertikaler Richtung eingespannt. Sie sorgen nur für die Energiedissipation in das Bauwerk. Ihre Ver-stärkungswirkung beschränkt sich auf die maximale Rei-bungskraft, die an den profilierten Lagerfugen der Ausfa-chung aufgrund des Eigengewichts entwickelt wird.

– SIM ohne SpaltBei dieser Art von SIM-Ausfachung bestehen keine Spalte zwischen der Ausfachung und dem Rahmen. Sie befindet sich in Kontakt sowohl mit dem Rahmenträger als auch den Säulen (Bild 3b).

dgap = 0

Die Ausfachungen werden deshalb bei allen Schwingungs-amplituden zwischen den Rahmenträgern eingespannt. Dies hat den doppelten Effekt, dass i) eine gewisse Ausstei-fung des Rahmens mittels des diagonalen Einspannbe-reichs erreicht wird und ii) aufgrund der höheren Kom-pression/Reibung an den profilierten Lagerfugen ein höhe-rer Grad an Energiedissipation im Vergleich zum vorherigen Typ von SIM-Ausfachung erzielt wird.

– SIM mit sich schließendem SpaltEs handelt sich um eine Kombination aus den beiden oben genannten Typen. Bei dieser SIM-Art ist der Spalt zwi-schen der Oberkante der Ausfachung und dem Rahmenträ-ger sehr gering.

0 < dgap < 0,34Δult

Diese Art von SIM-Ausfachung bewirkt hauptsächlich eine Energiedissipation in das Tragwerk während Schwingun-gen kleiner Amplitude, wenn der Spalt offen bleibt. Bei steigender Amplitude schließt sich jedoch der Spalt, die Einspannung wird wirksam und die Ausfachung beginnt, eine zusätzliche Aussteifung des Rahmens sowie eine hö-here Energiedissipation zu erzielen.

7 Schlussfolgerungen

In diesem Aufsatz wurde ein konzeptionell neues Bausys-tem vorgestellt – Semi Interlocking Masonry (SIM) (Semi-verbund-Mauerwerk). Sein Schwerpunkt lag auf der An-wendung des Systems in mehrstöckigen Gebäuden in

during earthquake-induced vibrations. Assuming sin shape for deforming columns, the critical gap width dgap can be calculated as illustrated in Fig. 2.

l sin 4537

x 329

sin 2x x4796

;

l sin 4537

04796

3.82;

d l h 3.822 2

0.34 ,

0 x

0

gap ab abult ult

ult

( )( )

≈ + −

≈ π + − π ≈

= − =∆

− π∆

≅ ∆

→

→π

where Δult is the ultimate storey drift, lab is the length of distorted column ab, and hab is its height.

For SIM infill panel with the gap always open its width must conform to the following condition

dgap ≥ 0.34Δult

Frame girders never clamp SIM panel of this type in verti-cal direction. It provides mainly energy dissipation to the structure. Its strengthening effect is limited to the maxi-mum friction force developed on the bead joints of the panel due to self-weight.

– SIM without gapThere is no gaps between this type of SIM panel and the frame. It is in contact with the girder as well as columns (Figure 3b).

dgap = 0

Therefore, panels are clamped between girders at all am-plitudes of vibrations. This has dual effect of i) providing some bracing to the frame through the diagonal clamping zone and ii) providing higher level of energy dissipation compared to the previous type of SIM panel due to higher compression/friction on the bead joints.

– SIM with closing gapThis is a combination of the first two types. It has a very narrow gap between the top of the panel and the girder

0 < dgab < 0.34Δult

This type of SIM panel provides mainly energy dissipation to the structure during small amplitude vibrations when the gap remains open. However, as the amplitude in-creases, the gap closes, the clamping is activated, and the panel begins to provide additional bracing to the frame as well as higher energy dissipation.

7 Conclusions

This paper introduced a conceptually new building system – semi interlocking masonry. It focused on its application in multistorey frame buildings as earthquake resistant ma-sonry infill panels. The novelty of SIM and this structural application was explained and classification of SIM panels based on the gap width between the frame and the top of the panel was proposed.

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Rahmenbauweise als erdbebenresistente Mauerwerksaus-fachungen. Es wurde die Neuartigkeit des SIM-Systems und seine bauliche Anwendung erläutert und eine Klassi-fizierung von SIM-Ausfachungen auf der Grundlage der Spaltweite zwischen dem Rahmen und der Oberkante der Ausfachung vorgeschlagen.

Author:Yuri TotoevUniversity of NewcastleUniversity DriveCallaghan, NSW 2308Australia

References – Literatur

[1] Wang, Z., Totoev, Y. Z., Lin, K.: Experimental study on RC and steel frames with SIM infill. Proc. 9th Int. Masonry Con-ference, Guimaraes, Portugal, July 2014.

[2] Forghani, R., Totoev, Y. Z., Kanjanabootra, S.: Experimental investigation of the water penetration through semi interlo-cking masonry (SIM) walls. Proc. Annual Meeting of Ar-chitectural Institute of Japan, Kobe, Japan, September 2014.

[3] Mortarless Masonry. Australian Patent Application No. 2010905681, (filing date Dec. 24, 2010) (Newcastle Innova-tion Limited, applicant. Totoev, Yuri Z., inventor).

[4] Lin, K., Totoev, Y. Z., Hong Jun, Li: In-plane cyclic test on framed dry-stack masonry panel. Advanced Material Research Journal, Vol. 163–167 (2011), pp. 3899–3903.

Events – Veranstaltungen

Workshop-Reihe „Detail und nachhaltige Konstruktion“ erfolgreich abgeschlossen

Der Kalksandsteinindustrie Nord e.V. hat im November 2014 wieder seine Kalksandstein Workshop-Reihe durchgeführt. Unter dem Titel „Detail und nachhaltige Konstruktion“ infor-mierten sich die Teilnehmer im vergangenen Jahr an neun Ver-anstaltungsorten zum Thema Gebäudekonstruktion.

Aufbauend auf den Grundlagen der Tragwerksplanung zu Bemessung, Gebrauchstauglichkeit und Risssicherheit hat der Referent Herr Dr.-Ing. Frank Purtak für typische Gebäude die Konstruktion im Detail für nachhaltige Bauwerke aufgezeigt. Die Einflüsse der mit dem Mauerwerk verbundenen Konstruk-tionsteile wurden für eine möglichst mängelfreie Gesamtkon-struktion dargelegt. Herr Purtak verdeutlichte unter anderem, dass speziell bei weit spannenden Dachdecken aus Stahlbeton die Auflagerbedingungen aus Mauerwerk detailliert geplant wer-den müssen. Tragende sowie nichttragende Außen- und Innen-wandkonstruktionen müssen im Hinblick auf die Gebäudeab-messungen für eine wirtschaftliche Umsetzung optimiert wer-den. Möglichkeiten zur Ausbildung sowohl von Kellerwänden als auch von freistehenden Wänden wurden aufgezeigt. Herr Dr. Purtak machte deutlich, dass die Bemessung der tragenden Bau-teile nach aktueller Normengeneration im Planungs- und Aus-führungsprozess lediglich als modernes Hilfsmittel auf dem Weg zu standsicheren und gebrauchstauglichen Gebäuden dient und daher bei speziellen Fragestellungen gezielt angewendet wird.

Die Seminarunterlage zum Kalksandstein-Detail-Workshop (7.0 MB) können als PDF auf der Homepage von KS-Nord heruntergeladen werden.

KS-Nord e.V.Tel.: 04161/743360Fax: 04161/[email protected]

“Detailed and sustainable construction” series of workshops successfully concluded

In November 2014, the Kalksandsteinindustrie Nord e.V. once again held its series of sand-lime brick workshops. Under the heading “Detailed and sustainable construction”, participants gained information on the structure of buildings at nine event locations last year.

Based on the principles of structural engineering for the dimensions, fitness for purpose and crack resistance, the lecturer Dr.-Ing. Frank Purtak showed for typical buildings the structure in detail for sustainable buildings. The effects of the structural components on the associated brickwork were ex-plained for a possibly fault-free total structure. Dr. Purtak also explained that the support conditions of masonry have to be planned in detail especially where wide span reinforced con-crete roofing is concerned. Supporting as well as non-support-ing external and internal wall structures must be optimized for economic implementation in view of the building dimensions. Possibilities for forming both basement as well as free-standing walls were shown. Dr. Purtak made it clear that the dimensions of the supporting components, in accordance with the latest generation of standards, only serves as a modern aid in the design and execution process on the route towards stable and functional buildings and consequently has to be specifically applied where special questions arise.

The seminar documents from the Kalksandstein Detail- Workshop (sand-lime brick detail workshop) (7.0 MB) can be downloaded as a PDF from the website of KS-Nord.

KS-Nord e.V.Tel.: +49 (0)4161/743360Fax: +49 (0)4161/[email protected]

12_074-079_Totoev_(642)_cs6.indd 79 12.02.15 07:42

DOI: 10.1002/dama.201300540



Sustainable Buildings for FutureProject: “Innovative insulation technology for reducing the heat losses in masonry construction, with the aim of ensuring 0-energy standards”

Zukunft durch nachhaltiges BauenProjekt: „Innovative Dämmtechnik zur Reduzierung der Transmissionswärmeverluste im Mauerwerksbau, mit dem Ziel der Gewährleistung des 0-Energie-Standards“

1 BAU Munich 2015 fair

The world´s leading trade fair for architecture, materials and systems

The joint research initiative of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety and the Federal Institute for Research on Building, Urban Affairs and Spatial Development pre-sented technologies, tools and methods for a sustainable and cost-efficient design and construction at the construc-tion fair BAU 2015 in Munich. Visitors were invited to learn more about the latest results of this research initia-tive between 19th and 24th of January on the booth 202 in hall B 0. One of the most respected exhibits was this one of the research team of the Chair for Structural Design of TU Dresden (Dresden University of Technology) dealing with efficient thermal insulation of masonry walls.

2 Research objectives

The climate change caused by the high CO2 output leads to a rethinking in the thermal insulation of buildings. Lim-its will be reached with common insulation techniques and materials if the transmission losses should be zero. An enormous demand for high efficient thermal insulation sys-tems is arising already now due to the Energy Saving Reg-ulations (EnEV) in Germany.

The research focuses on developing an innovative in-sulation system and connection technology that can be applied for the double-leaf masonry walls with high effi-cient core insulation made by vacuum panels. This requires a low thermal conductivity of the anchors and consoles.

The new insulation system should achieve different essential requirement in term of geometry, bearing capac-ity, flexibility and demountability of building items in addi-tion of considering the special thermal requirements to meet the 0-energy standards.

3 Exhibited mockup

This mockup (Fig. 2) is to present the recent research re-sults mainly the results related to developing special inno-

1 Messe BAU München 2015

Weltleitmesse für Architektur, Materialien und SystemeDie Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundes-

ministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktor-sicherheit und des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung präsentierte auf der Messe BAU 2015 in München Technologien, Werkzeuge und Verfahren für das nachhaltige und kostengünstige Planen und Bauen. Besu-cher waren eingeladen, sich vom 19. bis 24. Januar am Messestand 202 in der Halle B 0 über Ergebnisse der For-schungsinitiative zu informieren. Eines der Exponate, das entsprechende Beachtung fand, war das des Forscherteams vom Lehrstuhl Tragwerksplanung der TU Dresden zur ef-fizienten Dämmung von Mauerwerk.

2 Ziel des Forschungsprojektes

Der Klimawandel infolge zu hohen CO2-Ausstoßes erfor-dert ein Umdenken in der Gebäudedämmung, da man mit traditionellen Dämmtechniken an Grenzen stößt, wenn man sicherstellen will, dass durch die Gebäudehülle keine Transmissionswärmeverluste verursacht werden. Es besteht bereits derzeit bei der Erfüllung der Anforderungen der EnEV ein erheblicher Bedarf an hocheffektiver Dämmung.

Es handelt sich bei dem vorgestellten Forschungsvor-haben um die Lösung der vorgenannten Problematik durch die Entwicklung einer innovativen Dämm- und Ver-bindungstechnik für den Einsatz beim zweischaligen Mauer-werk, das aus einer tragenden Hintermauerung, einer Vor-mauerschale und einer dazwischenliegenden Kerndäm-mung aus Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP) besteht. Durch die modulare Struktur der Vakuum-Paneele ist eine funktionssichere Kombination mit neuartigen, thermisch entkoppelten Ankern möglich.

3 Erläuterungen zum Exponat

Mit dem Exponat (Bild 2) sollte das entwickelte innovative Dämmsystem, bestehend aus modular vorgefertigten Va-kuum-Isolation-Paneelen mit spezieller Randausbildung und einem thermisch optimierten Verankerungssystem,

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vative insulation system that can be applied for dou-ble-leafed masonry walls using the vacuum panels as me-dial insulation core in order to achieve the different thermal, geometry and easy installation requirements as well as to guarantee the longevity.

The model presents a complete part of a double-leaf wall where the new insulation system is applied which ful-fils all the current demands of thermal insulation, geomet-rical precision and bearing resistance. It consists of inte-rior load bearing wall leaf, exterior covering brick veneer and medial insulation core of vacuum panels. The vacuum panels are fixed with anchors and consoles made of inte-grated synthetic-stainless steel parts that fit the special

gezeigt werden. Es ist speziell für den Einsatz bei zwei-schaligem Mauerwerk vorgesehen.

Die im Exponat bemusterte zweischalige Wand stellt die Vorgehensweise für den kompletten Außenwandauf-bau dar, der die gesamten Anforderungen an den Mauer-werksbau bauphysikalisch, geometrisch und ingenieurtech-nisch erfüllt.

Die Vakuum-Isolation-Paneele werden über eine mehrteilige, aus Kunststoffmaterial und rostfreiem Stahl hergestellte Verbindungstechnik gehalten. Zu dem Verbin-dungssystem gehören ein speziell entwickelter Anker und eine Konsole. Beide bestehen aus einem Material mit nied-riger thermischer Leitfähigkeit in Kombination mit Teilen aus rostfreiem Stahl. Die speziell entwickelten modularen VIP haben eine stabile Abdeckung und Randausbildung mit abgeschrägten Ecken und sind mit einer Gummidich-tung versehen, die bei der Befestigung mit dem Durch-steckanker aktiviert wird.

4 Ergebnisse

Im Rahmen des Forschungsvorhabens war es möglich, die Vakuumdämmung für den zweischaligen Mauerwerksbau anwendbar weiter zu entwickeln und durch eine optimierte Verbindungstechnik bauphysikalisch und statisch funkti-onssicher zu gestalten. Die Vakuum-Isolations-Paneele be-sitzen einen Vakuumkern und eine spezielle Randausbil-dung, sind vor Beschädigungen geschützt und somit bau-stellentauglich. An den abgeschrägten Ecken werden die Anker hindurchgeführt, über die dann die Gummidichtun-gen der Paneele angedrückt werden, sodass die Luftdicht-heit des Systems gewährleistet ist. Es hat sich gezeigt, dass der Anker und die Konsole durch die Einführung der mitt-leren Kunststoffteile den Wärmedurchgang unterbinden und den Temperaturverlauf innerhalb der Stoßstelle an den Vakuum-Isolations-Paneelen positiv verändern (Bild 3). Durch Verzicht auf das Verbundprinzip ist das System voll-ständig montierbar und sortenrein am Ende des Lebenszy-

Fig. 2. As built model a double leaf masonry wall applying the proposed insulation system (system consists of modular parts with anchoring system)Bild 2. Aufgebaute zweischalige Wand mit der entwickelten Dämm- und Verbindungstechnik (System mit modularen Paneelen mit dem Verankerungssystem)

Fig. 1. Project manager Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger (TU Dresden) explains the project to the Federal Minister for the Envi-ronment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety Dr. Barbara Hendricks during the Munich fair BAU 2015. MinR Hans-Dieter Hegner, Head of Division B I 5 „Civil Engineering, Sustainable Construction, Building Research“ (centre of picture), follows the explanations (source: StudioLoske, München)Bild 1. Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger (TU Dresden) erläutert auf der Messe BAU München 2015 der Bundesmi-nisterin für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Dr. Barbara Hendricks das Projekt; Ministerialrat Hans-Dieter Hegner, Leiter des Referats B I 5 „Bauingenieurwesen, Nachhaltiges Bauen, Bauforschung“ (Bildmitte), folgt den Ausfüh-rungen interessiert (Bildquelle: StudioLoske, München)

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klus rückführbar. Folgende Hauptergebnisse lassen sich aus dem Einsatz des neuen Verankerungssystems zeigen: – Absenkung von Transmissionswärmeverlusten bis zum

5fachen im Vergleich zu den herkömmlichen Dämmva-rianten,

– Reduzierung des Energieverlustes an den Stoßpunkten bis zum 16fachen im Vergleich zu den herkömmlichen Stahlankern,

– Reduzierung des Energieverlustes im Konsolenbereich bis zum 9fachen im Vergleich zu den herkömmlichen Stahlkonsolen,

– Reduzierung der Wandgesamtdicke durch Verringerung des Abstands zwischen der Hinter- und Vormauerschale von üblicherweise 20 cm auf 6,5 cm, damit größere Nutzfläche,

– hohe Flexibilität bei der Montage und einfacher Toleranz-ausgleich mit der Vormauerschale,

– Die Montierbarkeit sichert die Demontierbarkeit und sortenreine Rückführung im Sinne der Nachhaltigkeit.

5 Dank

Für die Unterstützung bei Planung und Bau dieses Expo-nates sei an dieser Stelle den Projektpartnern und zusätz-lichen Förderern gedankt:– Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG für die Bereitstel-

lung der Metallteile für die Konsolen und Anker,– VARIOTEC GmbH & Co. KG die Bereitstellung der spe-

ziell gefertigten Vakuum-Isolations-Paneele, – Hagemeister GmbH & Co. KG Klinkerwerk, für die Be-

reitstellung vom Klinkern für die Vormauerschale,– Otto Quast, Coswig, für die Bereitstellung der Stahlbe-

tonbalken,– Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH in

Kooperation mit Xella Deutschland GmbH für die Kalk-sandstein-Planelemente,

– BBSR, EVONIK, HALFEN, ZIEGEL Nord

chamfered panel corners, which are in turn provided with rubber profiles at the interior edges.

4 Results

Within this research work it was possible to present a new insulation system which consists of sandwich vacuum pan-els that can be fixed by special anchors. The modular structure of the panel allows the prefabrication with two protection layers and special edges so that the functional-ity of the vacuum will be guaranteed over the life time. The anchors and consoles were especially designed for this aim and optimized to achieve an efficient decrease of thermal bridge formation by introducing parts made by synthetic materials at certain points (Fig. 3). In addition the new system provides special installation flexibility and de-mountable properties with abdication of the composite principle.

The new anchoring system achieve the following points:– Reducing the energy loss 5 times in comparison with

traditional thermal insulation materials and systems,– Reducing the energy loss through the anchor 16 times by

using the new system in comparison to traditional steel anchors,

– Reducing the energy loss through the load bearing con-soles 9 times by applying of the optimized consoles in-stead of the traditional steel consoles,

– Achieving slimmer walls by reducing the distance be-tween the interior and exterior walls to 6.5 cm, achiev-ing more usable area.

– high mounting flexibility considering tolerances and dif-ferent possible dimensions of the brick veneer,

– The new system is demountable and sorted recyclable.

5 Acknowledgement

For their support in providing the necessary model mate-rial and for their financial and kind support, the research team would like to deeply thanks to:– Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG for the manufac-

turing and providing the metal parts of the anchors and consoles,

– VARIOTEC GmbH & Co. KG for manufacturing and providing the VIP panels,

– Hagemeister GmbH & Co. KG Klinkerwerk, for provid-ing the Clinker of the veneer bricks,

– Otto Quast, Coswig, providing the reinforced concrete beams,

– Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH in cooperation with Xella Germany GmbH, for providing the lime-sandstone of the load bearing leaf,

– BBSR, EVONIK, HALFEN, ZIEGEL Nord

Prof. Dr.-Ing. Wolfram JägerTU Dresden, Fakultät Architektur01062 Dresden

Fig. 3. Comparison between the temperature distribution of the VIP panels when using integrated Synthetic-Stainless steel anchoring system (left) instead of using steel anchoring System (right)Bild 3. Temperaturverläufe in der Wand mit VIP-Paneelen bei Anwendung unterschiedlicher Verankerungssysteme: In-tegriertes System aus Kunststoff-Edelstahl-Teilen (links), Verankerungssystem aus nur Stahlteilen (rechts)

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DOI: 10.1002/dama.201520649


Ulrich Finsterwalder Structural Engineering Award 2015 Impressions from the judging panel’s meeting on 21.11.2014

Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015 Impressionen von der Jurysitzung am 21.11.2014

Tensions were running high right up until the closing date for Ernst & Sohn’s 14th Structural Engineering Award. One reason was that, as publisher, we were very eager to see the response to the change of name to the Ulrich Fin-sterwalder Engineering Award, dedicating the award to one of the most influential structural engineers of the 21st century. The second reason lay in the fact that, up until 19 September 2014, the closing date, only one project had been entered. Yet any concerns were dispelled that day and at the start of the following week for the publisher was thrilled to receive a record number of entries with a total of 46 projects submitted from nine countries and all areas of structural engineering. 45 submissions met the entry cri-teria.

Bis zum Einsendeschluss zur 14. Auslobung des Ingenieur-baupreises von Ernst & Sohn war die Anspannung groß. Ein Grund dafür war die Umbenennung in den „Ulrich Finster-walder Ingenieurbaupreis“ und damit die Widmung des Prei-ses an einen der bedeutendsten Bauingenieure des 21. Jahr-hunderts, auf deren Resonanz wir als Verlag sehr gespannt waren. Der zweite Grund lag in der Tatsache, dass bis zum Tag des Einsendeschlusses, dem 19. September 2014, nur ein einziges Projekt vorlag. Doch an diesem Tag und mit dem Beginn der darauffolgenden Woche wurden alle Bedenken zerstreut, denn der Verlag darf sich über eine Rekordbeteili-gung von insgesamt 46 eingereichten Projekten aus neun Ländern und allen Bereichen des Ingenieurbaus freuen. 45 Einreichungen erfüllten die Teilnahmebedingungen.

The judging panel (from left to right): Prof. Viktor Sigrist, Hamburg-Harburg Technical University, Nicolas Janberg, Verlag Ernst & Sohn, Rainer Spitzer, Doka Group Engineering & R&D, Prof. Cengiz Dicleli, HTWG Konstanz, Prof. Norbert Gebbeken, Bavarian Chamber of Civil Engineers, Dr. Karl-Eugen Kurrer, Verlag Ernst & Sohn, Dr. Heiko Trumpf, BuroHappold Engineering, Prof. Hartwig Schmidt, formerly RWTH Aachen, Prof. Steffen Marx, Leibniz University Hannover, Dr. Klaus Stiglat, Dr. Dirk Jesse, Verlag Ernst & Sohn, Dr. Dirk Bühler, Deutsches Museum MunichDie Jury (v. l. n. r.): Prof. Dr. Viktor Sigrist, TU Hamburg-Harburg, M.Sc. Eng. Nico las Janberg, Verlag Ernst & Sohn, Dipl.-Ing. Rainer Spitzer, Doka Group Engineering & R&D, Prof. Cengiz Dicleli, HTWG Konstanz, Prof. Dr.-Ing. habil. Norbert Gebbeken, Bayrische Ingenieurekammer-Bau, Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer, Verlag Ernst & Sohn, Dr.-Ing. Heiko Trumpf, Happold Inge-nieurbüro, Prof. Dr.-Ing. Hartwig Schmidt, ehem. RWTH Aachen, Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx, Leibniz-Universität Hannover, Dr.-Ing. Klaus Stiglat, Dr.-Ing. Dirk Jesse, Verlag Ernst & Sohn, Dr.-Ing. Dirk Bühler, Deutsches Museum München

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The majority of projects submitted come from Ger-many, Austria and Switzerland; however, there are also interesting structures built in Belgium, Brazil, China, France, Saudi Arabia and the USA. For the past two years projects constructed throughout the world but where the engineering work was carried out in Germany, Austria and Switzerland have been eligible. This change in the entry criteria has contributed significantly to the huge diversity in this year’s civil engineering projects. The submissions include 18 bridges, three stadiums, numerous building pro-jects and some interesting special structures.

The twelve-strong judging panel, put together afresh before each award by the publisher Ernst & Sohn from notable representatives from academia and professional practice, public authorities and associations, was faced with a mammoth task. For, despite a preliminary inspec-tion on the day before the meeting, the panel had just one day to choose an award winner from the variety of civil engineering achievements.

The meeting of the judging panel for the 14th Struc-tural Engineering Award took place on 21 November 2014 in the German Physical Society’s Magnus House in Berlin. Magnus House is a meeting place for promoting interdisci-plinary debate between physics and other scientific and technical fields and provided a worthy setting for the dis-cussions which lasted just under 8 hours. Following lengthy discussions, at times heated, the panel voted unan-imously for the award winner, Kaeng Krachan Elephant Park at Zurich Zoo, submitted by Swiss consulting engi-neers Walt + Galmarini AG. The building’s freely shaped shell structure in cross-laminated timber construction is impressive not just from an architectural viewpoint but also from a technical engineering perspective. The panel also decided to commend the Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, California, construction excavations for the extension of the Rhine power station at Iffezheim, Gruben-tal railway bridge on the new Ebensfeld−Erfurt line, Gold-isthal in the Thuringian Forest and the repair and refur-bishment of the bridge over the Saar at Mettlach. This se-lection demonstrates admirably the wide diversity and range of fields in which civil and structural engineers op-erate.

The awards ceremony for the 2015 Ulrich Finster-walder Structural Engineering Award was held on 30 Jan-uary 2015 in the impressive surroundings of the Hall of Fame of the Deutsches Museum in Munich. Obviously the publisher Ernst & Sohn is once again devoting a special publication to the structural engineering award featuring the award winner, the commended projects, not forgetting all the other submissions naturally. This publication is ex-pected to be distributed to subscribers together with issue 3/2015 (March) of Bautechnik but will also be available direct from the publishers.

Award winner – Kaeng Krachan Elephant Park, Zurich Zoo

Engineers: Walt + Galmarini AG dipl. Ing. ETH SIA USIC (CH)

Architects: Markus Schietsch Architekten GmbH (CH) Lorenz Eugster Landschaftsarchitektur und

Städtebau GmbH (CH)Client: Zoo Zürich AG (CH)

Die Mehrzahl der eingereichten Projekte stammt aus Deutschland, Österreich und der Schweiz; hinzu kommen interessante Bauwerke, die in Belgien, Brasilien, China, Frankreich, Saudi Arabien und den USA realisiert wurden. Seit zwei Jahren dürfen auch weltweit realisierte Projekte, bei denen die Ingenieurleistungen in Deutschland, Öster-reich oder der Schweiz erbracht wurden, eingereicht wer-den. Diese Änderung der Einreichungsbedingungen trägt auf beeindruckende Weise zur Darstellung der großen Viel-falt heutiger Ingenieuraufgaben bei. Unter den Einreichun-gen befinden sich unter anderem 18 Brücken, drei Stadien, zahlreiche Hochbauprojekte und einige interessante Son-derbauwerke.

Der zwölfköpfigen Jury, welche vom Verlag Ernst & Sohn vor jeder Auslobung des Preises neu aus namhaften Vertretern aus Wissenschaft und Praxis, Behörden und Ver-bänden zusammengestellt wird, stand eine Mammutaufgabe bevor. Denn trotz einer Vorbesichtigung am Vortag der Jury-sitzung, galt es, innerhalb nur eines Tages aus der Vielfalt des Wirkens von Bauingenieuren einen Preisträger zu küren.

Die Jurysitzung zum 14. Ingenieurbaupreis fand am 21. November 2014 im Magnus-Haus der Deutschen Phy-sikalischen Gesellschaft in Berlin statt. Das Magnus-Haus ist eine Begegnungsstätte zur Förderung der interdiszipli-nären Gespräche zwischen Physik und anderen technisch-wissenschaftlichen Bereichen und bot den würdigen Rah-men für die knapp 8-stündige Diskussionsrunde. Am Ende vieler, teils leidenschaftlich geführter, Diskussionen vo-tierte die Jury einstimmig für den Preisträger, den „Kaeng Krachan Elefantenpark im Züricher Zoo“, eingereicht durch das Büro Walt + Galmarini AG aus der Schweiz. Das Bauwerk besticht sowohl architektonisch als auch ingeni-eurtechnisch durch seine aufgelöste Schalenkonstruktion in Brettsperrholz-Bauweise. Darüber hinaus beschloss die Jury, den „Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, Kali-fornien“, die „Baugruben zur Erweiterung des Rheinkraft-werks Iffezheim“, die „Grubentalbrücke im Zuge der Neu-baustrecke Ebensfeld–Erfurt“, Goldisthal im Thüringer Wald sowie die „Sanierung und Instandsetzung der Saar-brücke in Mettlach“ mit einer Auszeichnung zu würdigen. Diese Wahl belegt die enorme Vielseitigkeit und Bandbreite des Betätigungsfeldes für Bauingenieure eindrucksvoll.

Die Preisverleihung des Ulrich Finsterwalder Inge-nieurbaupreises 2015 fand in festlichem Rahmen am 30. Januar 2015 im Festsaal des Deutschen Museums in Mün-chen statt. Selbstverständlich widmet der Verlag Ernst & Sohn dem Ingenieurbaupreis auch dieses Mal wieder eine eigenständige Dokumentation, in welcher der Preisträger, die ausgezeichneten Projekte und natürlich auch alle wei-teren Einreichungen vorgestellt werden. Die Dokumenta-tion wird voraussichtlich zusammen mit dem Heft 3/2015 (März) der Bautechnik an die Abonnenten verteilt und kann alternativ auch direkt über den Verlag bezogen wer-den.

Preisträger – Kaeng Krachan Elefantenpark, Zoo Zürich

Ingenieure: Walt + Galmarini AG dipl. Ing. ETH SIA USIC (CH)

Architekten: Markus Schietsch Architekten GmbH (CH) Lorenz Eugster Landschaftsarchitektur und

Städtebau GmbH (CH)




Bauherr: Zoo Zürich AG (CH)Ausführung: ARGE Elefantenpark Holzbau: Implenia

Schweiz AG – Holzbau (CH) und Strabag AG, Holzbau (CH)

Begründung der JuryIm Zoo Zürich sollte ein Elefantenpark gebaut werden, der durch die Konstruktion und die Landschaftsgestaltung den natürlichen Lebensraum von Elefanten nachbildet. Der durch das Ingenieurbüro Walt + Galmarini AG reali-sierte Elefantenpark besticht sowohl architektonisch als auch ingenieurtechnisch durch die aufgelöste Schalenkon-struktion in Brettsperrholz-Bauweise, die auch handwerk-lich als Nagelkonstruktion sehr anspruchsvoll ist. Die weit gespannte Schale mit ihren geometrisch unterschiedlich angeordneten Lichtöffnungen wird ingenieurtechnisch an-spruchsvoll mit dem vorgespannten Ringbalken verbun-den, der die Kräfte aus der Schale aufnimmt und in die Gründung leitet.

Die hybride Gesamtkonstruktion ist eine große Her-ausforderung für die numerische Modellbildung und für die nichtlineare Analyse. Das Schalendach und die Fas-sade stellen einen integrativen Ansatz dar, der den An-forderungen an Bauphysik, Beleuchtung und Belüftung auf hervorragende Weise gerecht wird. Die Konstruktion und die Materialien stellen einen Beitrag zur Nachhaltigkeit dar, weil sie u. a. sortenrein rückbaubar ist. Nach Meinung der Jury werden die Kriterien Konstruktion, Innovation, Interdisziplinarität, Ästhetik und Nachhaltigkeit ein-drucksvoll erfüllt.

Projektvorstellungen: Ausgezeichnete Projekte – ohne Rangfolge

Auszeichnung – Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, Kalifornien (USA)

Ingenieure: schlaich bergermann und partner (D)Architekten: schlaich bergermann und partner (D)Bauherr: Flabeg FE GmbH (D)Ausführung: Solarel Enerji Ltd. Izmir (Stahlbaufertigung)

(TR), Tradewinds Construction, Las Vegas (Montage) (USA)

Execution: ARGE Elefantenpark Holzbau: Implenia Schweiz AG – Holzbau (CH) and Strabag AG, Holzbau (CH)

Judging panel’s rationaleThe brief was to create an elephant park for Zurich Zoo whose structure and landscaping mimicked the elephants’ natural environment. The elephant park designed by con-sulting engineers Walt + Galmarini AG is impressive not just from an architectural viewpoint but also from a tech-nical engineering perspective with its freely shaped shell structure in cross-laminated timber construction. Nailing together the layers of roof panels was also technically ex-tremely exacting. Using advanced engineering technology, the shell with its wide span and skylights arranged in irreg-ular formation is connected to the prestressed ring beam which takes up the forces from the shell transferring them into the foundations. The hybrid overall structure is a huge challenge for numerical modelling and for non-linear anal-ysis. The shell roof and facade represent an integrative ap-proach which meets the requirements as regards structural engineering, lighting and ventilation admirably. The con-struction and materials contribute to sustainability as the structure can be dismantled by type of material. In the judging panel’s opinion the criteria are met in impressive fashion as regards design, innovation, interdisciplinarity, aesthetics and sustainability.

Project presentations: Commended projects – no ranking implied

Commended – Ultimate Trough Test Loop, Harper Lake, California (USA)

Engineers: schlaich bergermann und partner (D)Architects: schlaich bergermann und partner (D)Client: Flabeg FE GmbH (D)Execution: Solarel Enerji Ltd. Izmir (steel manufacture)

(TR), Tradewinds Construction, Las Vegas (assembly) (USA)

Judging panel’s rationaleTo develop a new and more cost-effective generation of parabolic-trough collectors to generate solar electricity, consulting engineers schlaich bergermann und partner

(Photo/Foto: Walt + Galmani AG)

(Photo/Foto: schlaich, bergermann und partner)




used an integral approach to optimise the overall structure. The new collectors should be 25 % more cost-effective than the current standard. Adopting an integral interdisci-plinary approach, all the cost factors (cabling, foundations, installation, operation, etc.) were considered to achieve the optimum in large collector design. Horizontal wind loads combined with extremely low permissible deforma-tion are critical when designing a suitable collector struc-ture. A hollow box profile, 24 m long, was chosen as the torsion-resistant support structure. By using a high preci-sion assembly jig it was possible to meet the stringent ge-ometric requirements despite the individual steel compo-nents’ minimal tolerance specifications. The designers dispensed with the usual closed surface for the mirrors in the Ultimate Trough Test Loop. Instead pressure relief gaps were inserted lengthwise to reduce wind load. The anchor-ing of the mirrors was also modified to compensate the structural steelwork’s tolerance. Three-dimensional toler-ance compensation in an adhesive joint allows a more pre-cise parabola shape than was previously possible. This also improves optical performance.

The Ultimate Trough Test Loop project in Harper Lake, California clearly demonstrates the wide range of roles played by civil and structural engineers. Working to-gether with engineers from other branches of the profes-sion in an interdisciplinary approach was crucial for creat-ing a new generation of solar collectors, necessitating ut-most precision due to the scale of the structure.

Commended – Construction excavations for the extension of the Rhine power station at Iffezheim

Engineers: Kempfert + Partner Geotechnik (D)Architects: RMD-Consult GmbH (Vorplanung) (D)Client: Rheinkraftwerke Iffez heim GmbH (D) (Project management: EnBW AG (D))Execution: ARGE RKW Iffezheim: Schleith GmbH (D)

and Implenia AG (CH)

Judging panel’s rationaleAs part of the work to extend the Rhine power station at Iffezheim, it was necessary to excavate three pits, all located within an embankment on an island in the Rhine next to the existing power station. Due to the shape of the main exca-

Begründung der JuryBei der Entwicklung einer neuen und kostengünstigeren Generation von Parabolrinnenkollektoren zur solaren Stromerzeugung nutzte das Ingenieurbüro schlaich ber-germann und partner einen integralen Ansatz zur Opti-mierung der Gesamtkonstruktion. Die neuen Kollekto-ren sollten gegenüber dem aktuellen Standard 25 % kosteneffi zienter sein. Durch den integralen und interdis-ziplinären Ansatz konnten alle Kostenfaktoren (Verkabe-lung, Fundamente, Montage, Betrieb etc.) berücksichtigt werden, um das Optimum bei großen Kollektorkonzep-ten zu erreichen. Die horizontalen Windbelastungen ge-koppelt mit den extrem geringen zulässigen Verformun-gen sind für den Entwurf einer geeigneten Kollektor-struktur maßgeblich. Als torsionssteife Tragstruktur wurde ein aufgelöster Kastenquerschnitt mit einer Länge von jeweils 24 m gewählt. Durch die Verwendung hoch-präziser Montagevorrichtungen können trotz geringer Toleranzanforderungen an die einzelnen Stahlbauteile die hohen geometrischen Anforderungen erreicht wer-den. Beim Ultimate Trough Test Loop wurde erstmalig keine geschlossene Spiegeloberfläche gewählt, sondern Druckentlastungsschlitze in Längsrichtung eingefügt, um die Windlasten zu reduzieren. Weiterhin wurde die Fixie-rung der Spiegel modifiziert, um Toleranzen des Stahl-baus auszugleichen. Ein dreidimensionaler Toleranz-ausgleich in einer Klebefügestelle ermöglicht eine präzi-sere Parabolform als bisher. Dadurch wird der optische Wirkungsgrad erhöht.

Das Projekt „Ultimate Trough Test Loop“ in Harper Lake, Kalifornien, zeigt deutlich, welch großes Aufgaben-spektrum durch Bauingenieure abgedeckt wird. Die in-terdisziplinäre Zusammenarbeit mit anderen Ingenieur-berufen war ausschlaggebend für die Erstellung einer neuen Generation von Sonnenkollektoren, bei denen aufgrund der Dimension höchste Präzision erforderlich wird.

Auszeichnung – Baugruben zur Erweiterung des Rheinkraftwerks Iffezheim

Ingenieure: Kempfert + Partner Geotechnik (D)Architekten: RMD-Consult GmbH (Vorplanung) (D)Bauherr: Rheinkraftwerke Iffezheim GmbH (D) (Projektabwicklung: EnBW AG (D))Ausführung: ARGE RKW Iffezheim: Schleith GmbH (D)

und Implenia AG (CH)

Begründung der JuryIm Zuge der Erweiterung des Rheinkraftwerks Iffezheim wurde die Herstellung von drei Baugruben erforderlich, die sich sämtlich innerhalb eines an das bestehende Kraft-werk anschließenden Inseldamms innerhalb des Rheins befinden. Aufgrund der Form der Hauptbaugrube, der asymmetrischen Belastungsrandbedingungen sowie der ge-genseitigen Interaktion der Baugruben während der ver-schiedenen Bauphasen war eine vereinfachte Berechnung unter Verwendung von Strukturmodellen aus dem Kon-struktiven Ingenieurbau nicht möglich. Grundlage der Mo-dellierung war, dass neben den Bauteilen zusätzlich der um-gebende Boden in einem dreidimen sionalen Kontinuums-modell erfasst wurde. (Photo/Foto: EnBW AG)




Dieses Vorgehen des Ingenieurbüros Kempfert + Partner zeigt beispielhaft, wie das Management der Bau-gruben durch die besondere Ingenieurleistung eines inter-disziplinär aufgestellten Ingenieurteams getragen wird. Die Jury würdigt das Projekt mit einer Auszeichnung, um die Bedeutung der Baustelle als Innovationspool zu wür-digen und das Bauen als Prozess zu veranschaulichen, der in allen Phasen nach kreativen Ingenieurlösungen ver-langt.

Auszeichnung – Saarbrücke Mettlach, Sanierung und Instandsetzung

Ingenieure: Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D)Bauherr: Landesbetrieb für Straßenbau (LFS) Saarland (D)Ausführung: Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D)

Begründung der JuryDas SPS-System als sandwichförmige Stahl-Kunststoff-Verbundplatte (Inte gralplatte) ist eine innovative Ent-wicklung von Stephen J. Kennedy (Kanada), die in ver-schiedenen Ingenieurdiszi plinen Eingang gefunden hat (Schiffbau, Offshore, Ingenieurbau). Aufgrund der Be-triebsfestigkeitsprobleme von orthotropen Fahrbahnplat-ten und Beton- bzw. Stahlverbundfahrbahndecks hat Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (Hannover) das SPS-System auf die hiesigen Anforderungen und Normen ausgelegt und weiterentwickelt. Diese kreative Adaption erfolgte in Zusammenarbeit mit namhaften Forschungsstellen und durch aufwendige Versuchsrei-hen. Nach ersten Prototypen wurden nun mit der Saar-brücke Mettlach im Bestand eine Sanierung und Ertüch-tigung erfolgreich umgesetzt. Unter laufendem Verkehr wurde die Betonfahrbahn durch das SPS-System signifi-kant geleichtert. Dadurch konnten die bestehenden Trag-kabel ohne Verstärkung erhalten und somit die Tragfä-higkeiten für Verkehrslasten wesentlich erhöht werden (Hochstufung). Hervorzuheben ist das intelligente Mon-tagekonzept. Das ausgezeichnete Bauwerk hat als Mo-dellprojekt strategische Bedeutung zur Erhaltung und Ertüchtigung von Bestandsbrücken.

vation, the asymmetrical load constraints and the interac-tion between the excavations during the various construc-tion phases it was not possible to perform a simplified cal-culation using structural models from civil and structural engineering. A basic principle of the modelling was that, not only the structural elements, but the surrounding soil had to be included in a three-dimensional continuum model. This approach by consulting engineers Kempfert + Partner shows in exemplary fashion how the excavation work was man-aged through the particular skills of an interdisciplinary team of engineers. The judging panel awarded this project a commendation to recognise the importance of the construc-tion site as an innovation hub and to illustrate that con-struction is a process which requires creative engineering solutions at every stage.

Commended – Saar bridge at Mettlach, repair and refurbishment

Engineers: Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D)Client: Landesbetrieb für Stra ßenbau (LFS) Saarland (D)Execution: Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (D)

Judging panel’s rationaleThe sandwich plate system (SPS), in which steel and elas-tomer are bonded together as a composite, is an innova-tive development by Stephen J. Kennedy (Canada) which has found its way into various engineering disciplines (shipbuilding, offshore, civil and structural engineering). Due to problems with the fatigue resistance of orthotropic decks and concrete and steel composite decks, Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH (Hannover) de-signed and further developed the SPS system to meet local needs and standards. This creative adaption was the result of collaboration with renowned research centres and elab-orate testing. Following on from early prototypes, the technique was successfully deployed to repair and rein-force the existing bridge over the Saar at Mettlach. The SPS system considerably reduced the weight of the con-crete deck and the work could be carried out without in-terrupting bridge traffic. The existing supporting cables could be retained without strengthening and the load bearing capacity for traffic significantly increased (up-grade). The ingenious assembly concept deserves particu-lar mention. This superb structure has strategic impor-tance as a model project for maintaining and reinforcing existing bridges.

Commended – Grubental railway bridge on the new Ebensfeld–Erfurt line, Goldisthal in the Thuringian Forest (D)

Engineers: schlaich bergermann und partner (D)Architect: schlaich bergermann und partner (D)Awarding authority: DB ProjektBau GmbH (D)Client: DB Netz AG (D)Execution: Ed. Züblin AG, Direktion Brückenbau, Bereich Brückenbau Süd-Ost (D)

(Photo/Foto: Eiffel Deutschland Stahl technologie GmbH)


Reports – Berichte / Companies and assosiations – Firmen und Verbände

Auszeichnung – Eisenbahnüberführung Grubentalbrücke, VDE 8.1 Neubaustrecke Ebensfeld–Erfurt, Goldisthal im Thüringer Wald (D)

Ingenieure: schlaich bergermann und partner (D)Architekt: schlaich bergermann und partner (D)Auftraggeber: DB ProjektBau GmbH (D)Bauherr: DB Netz AG (D)Ausführung: Arbeitsgemeinschaft Bogenbrücken

Goldisthal Bickhardt Bau AG/ Ed. Züblin AG

Begründung der JuryDie Grubentalbrücke ist Teil der neuen Eisenbahnstrecke Nürnberg–Berlin. Sie wurde in einer für den Hochge-schwindigkeitsverkehr neuen Bauart als semiintegrale Brücke errichtet. Sie überspannt monolithisch eine Ge-samtlänge von 215 m und weist eine markante Mittelöff-nung von 90 m auf. Nur an den Brückenenden sind Bewe-gungsfugen und Lager vorhanden. Das für eine Hochge-schwindigkeitsbrücke außergewöhnlich filigrane Tragwerk besticht durch seine klare Gliederung, die sorgfältige De-tailgestaltung und die herausragende Einpassung in die Umgebung. Der Entwurf des Ingenieur büros schlaich ber-germann und partner erfüllt die bahntechnischen Anforde-rungen in idealer Weise, indem Steifigkeit und Schwin-gungsverhalten optimal aufeinander abgestimmt sind. Auf-grund der ausgewogenen Tragwerksgeometrie konnten die Gleise ohne Schienenauszüge über die Fugen geführt wer-den. Dies garantiert den besten Fahrkomfort und vereint größtmögliche Sicherheit mit geringem Instandhaltungsbe-darf. In ihrer Bauform knüpft die Grubentalbrücke an die große Tradition der Betonbogenbrücken an und entwi-ckelt diese zukunftsfähig weiter.

Judging panel’s rationaleThe Grubental bridge is part of the new railway line be-tween Nuremberg and Berlin. It was erected as a semi-in-tegral bridge using a new type of construction for high-speed rail traffic. A monolithic structure, it spans a total length of 215 m, with a striking centre span of 90 m. Only at the ends of the bridge are expansion joints and bearings fitted. The structure, which is unusually delicate for a high-speed bridge, is impressive for its clean lines, meticulous detailing and the way it blends into its surroundings beau-tifully. The design by engineering contractor schlaich bergermann und partner fulfils the technical specifications perfectly with rigidity and vibration behaviour coordinated in optimum fashion. The balanced structural geometry en-abled the rails to be laid over the joints without the need for expansion devices. This guarantees a high degree of passenger comfort and combines maximum safety with minimum maintenance. With this design the Grubental bridge builds on the great tradition of concrete arched bridges and develops it further, making it fit for the future.

(Photo/Foto: schlaich, bergermann und partner)



Successful trade fair appearance of IBU at the BAU

Numerous companies and associations, from the diverse sec-tors of building materials and building products manufacture, received EPDs (environmental product declarations) for their products from the Institute for Construction and the Environ-ment (IBU) at the BAU 2015 (Figure 1). With the EPDs, they demonstrate the environmental effects of their building mate-rials and thus contribute towards transparency, which thus promotes sustainability in the building industry. The 50 EPDs clearly indicate the topicality of the ecological sustainability aspects in the building industry, since EPDs are incorporated worldwide with their quantitative data over the life cycle of the products in the building certification systems. In addition to long-standing IBU members, such as Xella and the Indus-trieverband Hartschaum e.V., the new member companies Lindner Group, DW Systembau and Erlus were able to re-ceive their first environmental product declarations.

The IBU also presented at BAU 2015 the new building ma-terials database ÖKOBAUDAT of the Federal Institute for Re-search on Building, Urban Affairs and Spatial Development (BBSR). An interface was created between the ÖKOBAUDAT

Erfolgreicher Messeauftritt des IBU auf der BAU

Zahlreiche Firmen und Verbände aus den verschiedenen Be-reichen der Baustoff- und Bauproduktherstellung erhielten auf der BAU 2015 EPDs (Umwelt-Produktdeklarationen) für ihre Produkte vom Institut für Bauen und Umwelt (IBU) über-reicht (Bild 1). Mit den EPDs weisen sie die Umweltwirkun-gen ihrer Baustoffe aus und leisten so einen Beitrag zur Trans-parenz, wodurch Nachhaltigkeit im Bauwesen gefördert wird. Die fast 50 überreichten EPDs verdeutlichen die Aktualität von ökologischen Nachhaltigkeitsaspekten im Bausektor, denn EPDs fließen mit ihren quantitativen Daten über den Lebenszyklus der Produkte weltweit in die Gebäudezertifizie-rungssysteme ein. Neben langjährigen IBU-Mitgliedern wie Xella oder der Industrieverband Hartschaum e.V. konnten auch die neuen Mitgliedsunternehmen Lindner Group, DW Systembau und Erlus ihre ersten Umwelt-Produktdeklaratio-nen in Empfang nehmen.

Das IBU präsentierte auf der BAU 2015 auch die neue Bau-stoffdatenbank ÖKOBAUDAT des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR). Zwischen der ÖKOBAU-DAT und dem IBU-Datenbanksystem (EPD-Online) wurde




and the IBU database system (EPD-Online), with which the IBU member companies can transfer the EPD data of their products, free-of-charge and with just a few clicks to the ÖKO-BAUDAT. This enables designers, architects and auditors unli-mited access to sustainability relevant product information for the building rating. In addition, visitors to the IBU stand were able to get to know the new component editor (www.bauteile-ditor.de) of the Federal Institute for Research on Building, Ur-ban Affairs and Spatial Development (BBSR), which was acti-vated in time for the fair. This web-based tool enables anyone to generate ecological balance sheets for complete compo-nents from individual building materials and components free-of-charge. Aspects of resource efficient and sustainable buil-ding can be incorporated early on in their project planning by designers, architects and employers.

An additional highlight for the IBU was the signing for mutual recognition of EPD programs with the Danish EPD program operator DTI (Danish Technological Institute). Through this mutual recognition, it is possible to place Dan-ish EPDs on the German market. At the same time, German EPDs from IBU will be published in Denmark in the EPD Danmark System so as to promote the EPDs throughout Eu-rope (Figure 2).

At the BAU 2015, the IBU agreed with the Turkish build-ing materials association IMSAD on a declaration of intent to set up a Turkish EPD program, which the IBU intends to support through its experience. This cooperation will be an important step both for the Turkish market as well as for the whole of Europe, so as to further strengthen the environmen-tal product declarations and the EN 15804 standard on which it is based.

The IBU is the only organization in Germany that operates a multidisciplinary EPD program for building products on the basis of the ISO and CEN standards. European standard EN 15804, published in April 2012, provides the basis for EPDs valid throughout Europe, and is recommended by the German Building Products Directive (BauPVO). The pertinent require-

eine Schnittstelle geschaffen, mit der IBU-Mitgliedsfirmen die EPD-Daten ihrer Produkte kostenfrei und mit nur wenigen Klicks an die ÖKOBAUDAT übertragen können. Das ermög-licht Planern, Architekten und Auditoren für die Gebäudebe-wertung uneingeschränkten Zugriff auf die nachhaltigkeitsrele-vanten Produktinformationen. Außerdem konnten Besucher am IBU-Stand den neuen Bauteileditor (www.bauteileditor.de) des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung BBSR ken-nenlernen, welches pünktlich zur Messe freigeschaltet wurde. Dieses webbasierte Tool ermöglicht es jedermann kostenfrei, aus einzelnen Baustoffen und Baukomponenten Ökobilanzen für ganze Bauteile zu generieren. So können Planer, Architekten und Bauherren Aspekte des ressourcenschonenden und nach-haltigen Bauens frühzeitig in ihre Projektplanung einbeziehen.

Ein weiteres Highlight für das IBU war die Unterzeichnung zur gegenseitigen Anerkennung von EPD-Programmen mit dem dänischen EPD-Programmhalter DTI (Danish Technolo-gical Institute). Durch die gegenseitige Anerkennung besteht die Möglichkeit, dänische EPDs auf dem deutschen Markt zu platzieren. Gleichzeitig werden deutsche EPDs vom IBU in Dänemark im EPD Danmark System veröffentlicht, um so die EPDs europaweit voranzubringen (Bild 2).

Mit dem türkischen Baustoffverband IMSAD vereinbarte das IBU auf der BAU 2015 eine Absichtserklärung zum Auf-bau eines türkischen EPD-Programms, für das das IBU mit seinen Erfahrungen unterstützend zur Seite stehen will. Diese Zusammenarbeit wird sowohl für den türkischen Markt als auch für ganz Europa ein wichtiger Schritt sein, um die Um-welt-Produktdeklarationen und die zugrundeliegende Norm EN 15804 weiter zu stärken.

Das IBU betreibt als einzige Organisation in Deutschland ein branchenübergreifendes EPD-Programm für Bauprodukte auf Basis der ISO- und CEN-Normung. Die im April 2012 veröffent-lichte europäische Norm EN 15804 liefert die Grundlage für eu-ropaweit gültige EPDs und wird von der Bauproduktenverord-

Fig. 1. IBU Managing Director Dr. Burkhart Lehmann (2nd from the left) and Undersecretary Hans-Dieter Hegner (right) handed out three EPDs for EPS HR-foam products to Dr. Hartmut Schönell, Managing Director of the Industrie-verband Hartschaum e.V. (2nd from the right) and Ulrich Meier, Technology Division (left)Bild 1. IBU-Geschäftsführer Dr. Burkhart Lehmann (2. v. l) und Ministerialrat Hans-Dieter Hegner (r.) überreichen drei EPDs für EPS-Hartschaum-Produkte an Dr. Hartmut Schönell, Geschäftsführer des Industrieverband Hartschaum e.V. (2. v. r) und Ulrich Meier, Referat Technik (l.)

Fig. 2. Signing the mutual recognition between the EPD programs of the Institut Bauen und Umwelt e.V. and EPD Danmark from the Danish Technological Institute, from left to right: IBU Managing Director Dr. Burkhart Lehmann, IBU President Prof. Dr. Horst Bossenmayer, Mathias Sehes-ted Høeg Kemner, Consultant Sustainable Building, DTI, Dr. Eva Schmincke, IBU Expert and Peter Holm Ishøy, Sus-tainable Building Director, DTI.Bild 2. Unterzeichnung der gegenseitigen Anerkennung zwi-schen den EPD-Programmen des Institut Bauen und Um-welt e.V. und dem EPD Danmark vom Danish Technologi-cal Institute, v. l. n. r.: IBU-Geschäftsführer Dr. Burkhart Lehmann, IBU-Präsident Prof. Dr. Horst Bossenmayer, Ma-thias Sehested Høeg Kemner, Consultant Sustainable Buil-ding, DTI, Dr. Eva Schmincke, IBU-Sachverständige und Peter Holm Ishøy, Sustainable Building Director, DTI

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ments will be implemented by IBU as the first EPD program in Europe.

Information: Institut Bauen und Umwelt, Ms Anita KietzmannTel.: (+49) – (0) 30-3087748 4, Fax: (+49) – (0) [email protected]

nung (BauPVO) empfohlen. Die entsprechenden Vorgaben wur-den vom IBU als erstes EPD-Programm in Europa umgesetzt.

Informationen: Institut Bauen und Umwelt, Frau Anita KietzmannTel.: (+49) – (0) 30-3087748 4, Fax: (+49) – (0) [email protected]

Latest “Energy Saving Manual” from KLB

The latest “Energy Saving Manual” from Klimaleichtblock (KLB) informs designers and building contractors in an under-standable manner about the most important innovations in the German Energy Savings Directive (EnEV) 2014/2016. The clear allocation of the individual KLB wall systems to the per-tinent energy saving standard also enables a rapid selection of the appropriate lightweight concrete block. The brochure cov-ers the whole range – from the standard house according to EnEV up to the KfW passive and energy-surplus house.

Initial innovations in the Energy Savings Directive (EnEV) have been in force since 1 May 2014. More will follow at the start of 2016. Reduced primary energy requirement, stricter heat insulating values and their precise controllability are the objectives aimed for. KLB-Klimaleichtblock (Andernach) of-fers with its updated “Energy Saving Manual”, the possibility to obtain detailed information about various brickwork con-structions of lightweight concrete. The brochure arranges the products from the KLB range according to the required energy saving objectives and also provides information about funding programmes.

To find the right wall building material for a new build, the KLB brochure explains precisely the specific products that are suitable for the planned construction projects: Thus the latest EnEV 2014/2016 for new builds continues to specify a ther-mal coefficient of U ≤ 0.28 W/(m2K) as the reference value for external walls. To achieve this specification, various light-weight concrete blocks can be used in line with the required wall thickness. With a low block width of, e. g. 30 cm, the KLB Kalopor is available, which ensures with a maximum thermal conductance of 0.09 W/(mK) the specified thermal coefficient, and does so even without composite heat insulating systems (WDVS). This lightweight concrete block can also be flexibly employed in various construction sectors. In strength category 4 and with a wall thickness of 36.5 cm, this product is suitable not only for the construction of detached, semi-detached and town houses but also for multi-storey housing.

KLBQUADRO has also been designed for multi-storey buildings. This custom-fit lightweight concrete transverse ele-ment is very thick and is especially suitable for designs with thermal insulating systems. Thanks to the external WDVS, whose width depends on the required energy efficiency, the KLBQUADRO is suitable for the implementation of all energy saving requirements. With it, new builds in accordance with the EnEV 2014 standard can be implemented, such as KfW passive and energy-surplus houses.

The updated Energy Saving Manual can be obtained di-rectly by architects, designers and building contractors from KLB-Klimaleichtblock GmbH – by Fax +49 (0)2632/2577770 or by email [email protected].

Further information: KLB-Klimaleichtblock GmbH, Lohmannstraße 31, D-56626 Andernach

Aktuelles „Energiespar-Handbuch“ von KLB

Das aktualisierte „Energiespar-Handbuch“ von Klimaleicht-block (KLB) informiert Planer und Bauunternehmer verständ-lich über die wichtigsten Neuerungen der Energieeinsparver-ordnung (EnEV) 2014/2016. Die übersichtliche Zuordnung der einzelnen KLB-Wandsysteme zum jeweiligen Energiespar-standard ermöglicht zudem eine schnelle Auswahl des passen-den Leichtbetonsteins. Dabei deckt die Broschüre das ganze Spektrum ab – vom Standardhaus nach EnEV bis zum KfW-Passiv- und Plusenergiehaus.

Erste Neuerungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) sind seit dem 1. Mai 2014 in Kraft. Weitere folgen zu Jahresbeginn 2016. Weniger Primärenergiebedarf, strengere Wärmedämmwerte und deren genaue Überprüfbarkeit sind die an gestrebten Ziele. Das Unternehmen KLB-Klimaleichtblock (Andernach) bietet mit seinem aktualisierten „Energiespar-Handbuch“ die Möglichkeit, sich detailliert über verschiedene Mauerwerkskonstruktionen aus Leichtbeton zu informieren. Die Broschüre ordnet die Produkte aus dem KLB-Sortiment dabei den gewünschten Energiesparzie-len zu und gibt auch Auskunft über Förderprogramme.

Um bei einem Neubau den richtigen Wandbaustoff zu fin-den, erläutert die KLB-Broschüre genau, welche Produkte zu den geplanten Bauprojekten passen: So gibt die aktuelle EnEV 2014/2016 für Neubauten weiterhin einen Wärme-durchgangskoeffizienten von U ≤ 0,28 W/(m2K) als Referenz-wert für die Außenwände vor. Um diese Vorgabe zu erreichen, können, je nach gewünschter Wanddicke, verschiedene Leichtbetonsteine verwendet werden. Bei einer geringen Stein-breite von beispielsweise 30 cm bietet sich der „KLB Kalopor“ an, der mit einem Wärmeleitwert von höchstens 0,09 W/(mK) den vorgeschriebenen Wärmedurchgangskoeffizienten gewähr-leistet – und das ohne Wärmedämmverbundsystem (WDVS). Dieser Leichtbetonstein ist zudem flexibel auf verschiedene Baubereiche anwendbar: In der Festigkeitsklasse 4 und mit einer Wanddicke von 36,5 cm eignet sich dieses Produkt nicht nur für den Bau von Einfamilien-, Reihen- und Doppelhäu-sern, sondern auch für den mehrgeschossigen Wohnungsbau.

Ebenfalls für mehrgeschossige Bauten wurde der „KLB-QUADRO“ entworfen. Dieses passgenaue Leichtbeton-Plan-element ist sehr dick und kommt besonders für Konstruktio-nen mit Wärmedämmverbundsystem in Frage. Dank des au-ßenliegenden WDVS, dessen Breite sich nach gewünschter Energieeffizienz richtet, eignet sich der KLBQUADRO für die Umsetzung sämtlicher Energiespar-Anforderungen. So werden mit ihm Neubauten nach EnEV 2014-Standard ebenso reali-siert wie KfW-Passiv- und Plusenergiehäuser.

Das aktualisierte Energiespar-Handbuch erhalten Architek-ten, Fachplaner und Bauunternehmer direkt bei der KLB- Klimaleichtblock GmbH – per Fax 02632/2577770 oder per E-Mail ([email protected]).

Weitere Informationen:KLB Klimaleichtblock GmbH, Lohmannstraße 31, 56626 Andernach

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The journal “Mauerwerk” brings together scientific research, techno-logical innovation and architectural practice in all its facets to improve the image of, and gain greater acceptance for, masonry construction. It publishes articles and reports about masonry from research and development, European standardisation and technical regulations, building inspectorate approvals and new developments and also his-torical and current constructions in theory and practice.The articles published in the journal are protected by copyright. All rights, particularly those of translation into foreign languages, are re-served. No part of this journal may be reproduced in any form, includ-ing photocopies, microfilm or any other method, or transmitted in a language used by machinery, especially data processing systems, with-out the written approval of the publisher. The rights for reproduction by lecture, radio or television broadcast, or through magnetic sound or similar methods are reserved. Product names, trade names or common names published in the journal are not to be considered free under the terms of the brand and trademark protection legislation, even if they are not expressly marked as registered trademarks.

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Masonry 2/2015

M1 Energy Plus house at the end of the monitoring phase The calculations of Plus Energy houses were carried out on the basis of the current DIN 18599. Following the construction of these houses, the actual consumption figures and their contributing factors were measured during a moni-toring phase. This article explains the results and how these can be used in future.

The effect of interior insulation on the longitudinal propagation of sound in buildings How does the sound insulation within the building change when, for example, the internal walls of the building are replaced by lightweight partitions following the stripping-out process? How does the connec-tion detail of the internal insulation affect the overall construction? How are these special issues covered in the future standard?

Status of DIN 4109 and the European approach to the standardisation of sound insulation/noise abatementThe article covers the current status of the standard, objections raised and a possible time schedule for its introduction as a building control instrument. In addition, the article will review European ef-forts to achieve standardisation.

Calculation of the fire behaviour of building componentsThe rigging up of tests to ascertain the fire behaviour of masonry in-volves considerable expense. The limited capacity of the test insti-tutes is often a reason for delaying tests. The article investigates the Multiplas programme as a means of calculating the fire behaviour of masonry.

Assessment of the sustainability of small residential buildingsAssessment criteria for small residential buildings have been devel-oped and tested as part of a research project. The first results have been presented during the Bau 2015 exhibition in Munich. Using ex-amples, the article looks at the criteria and how they are applied.

The calculation of thermal bridging caused by components in contact with the groundWhether one applies proof of equivalence or proof in detail – it is dif-ficult to interpret the standard and choose the correct application of boundary conditions for components in contact with the ground. The article sets out the boundary conditions in a clear and concise way, and explains them using examples.

Characterization of uncertainty (probabilistic models) in verification of unreinforced masonry shear wall

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Mauerwerk

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Energieeffizienzhaus Plus „M1“ nach dem Monitoring Die Berechnung von Plusenergiehäusern erfolgte auf der Basis der aktuellen Ausgabe der DIN 18599. Für diese Häuser wurden in der Monitoringphase der tatsächliche Verbrauch und dessen Einflussgrößen ermittelt. Welche Ergebnisse vorliegen und wie diese für die Zukunft genutzt werden können, zeigt dieser Beitrag.

Einfluss der Innendämmung auf die Schalllängsleitung in Gebäuden Wie wird die Schalldämmung im Gebäude verändert, wenn z. B. nach Entkernung des Gebäudes die Innenwände mit Leichtwänden errichtet werden? Wie wirken sich die Anschlussarten der Innen-dämmung an die Konstruktion aus? Wie sind die Besonderheiten in der künftigen Norm abgebildet?

Stand der DIN 4109 und der europäische Ansatz zur Normierung der Schalldämmung/des Schallschutzes Der Beitrag befasst sich mit dem aktuellen Stand der Norm, ihren Einsprüchen und dem möglichen Zeitplan für die bauaufsichtliche Einführung. Ferner wird über die europäischen Anstrengungen zur Normierung berichtet.

Brandverhalten von Bauteilen berechnen Versuche zum brandschutztechnischen Verhalten von Mauerwerk sind oft mit hohen Kosten verbunden oder eingeschränkte Kapazitä-ten der Prüfinstitute verhindern eine zeitnahe Prüfung. Der Beitrag zeigt Berechnungsmöglichkeiten des brandschutztechnischen Ver-haltens von Mauerwerk mit dem Programm Multiplas.

Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden im Kleinhausbau Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden Kriterien für den Kleinhausbau entwickelt und getestet. Erste Ergebnisse sind im Rah-men der Messe Bau 2015 in München vorgestellt worden. Der Bei-trag beschäftigt sich mit den Kriterien und deren Anwendung an-hand von Beispielen.

Die Berechnung von Wärmebrücken an erdberührten Bauteilen Ob Gleichwertigkeitsnachweis oder detaillierter Nachweis − die An-wendung der richtigen Randbedingungen für erdberührte Bauteile ist schwierig aus dem bestehenden Normwerk zu entnehmen. Der Bei-trag stellt übersichtlich die Randbedingungen zusammen und erläu-tert sie anhand von Beispielen.

Sicherheitsbetrachtungen beim Nachweis von unbewehrten Mauerwerkswandscheiben (Wahrscheinlichkeitsmodelle)

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Fachliteratur zum Thema Mauerwerk und Holzbau

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Nachhaltige Bauprodukte und Konstruktionen

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