Ausfachungsmauerwerk für Stahlbetonskelettkonstruktionen

Ausfachungsmauerwerke sind nicht tragende Mauerwerkskonstruktionen, die zur massiven Füllung von Zwischenräumen in Holz-, Stahl- oder Betonskeletten verwendet werden. Sie finden vor allem im Gewerbe- und Industriebau Anwendung. Die statischen Anforderungen beschränken sich auf die Aufnahme des Eigengewichts sowie Horizontallasten, etwa durch Wind. Damit die flächigen Bauteile diesen Kräften standhalten, müssen sie auf Biegebeanspruchung (auch: Plattenbeanspruchung) ausgelegt sein.

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Statische Nachweise nach DIN EN 1996-3/NA

Die Bemessung erfolgt gemäß DIN EN 1996-3/NA: Nationaler Anhang für den Entwurf, die Berechnung und Bemessung von Hochbauten und Ingenieurbauwerken mit unbewehrtem Mauerwerk, die sich auf windbelastete, nicht tragende Außenwände bis 20 m Höhe bezieht. Ein gesonderter statischer Nachweis ist nicht erforderlich, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

• Die Befestigung erfolgt vierseitig mit festen Anschlüssen (z. B. durch Verzahnung oder Anker).
• Das Überbindemaß (l0l) beträgt mindestens 0,4·hu.
• Der Mörtel entspricht mindestens der Gruppe NM IIa oder ist ein Dünnbettmörtel.
• Es gibt keine Fenster- oder Türöffnungen, die die Stabilität beeinträchtigen könnten.
• Die Größtwerte der Ausfachungsfläche entsprechen den Vorgaben der Tabelle 1 NA.C.1 der DIN EN 1996-3/NA. 
  

Bauteilanschlüsse bei Stahlbetonskelettkonstruktionen 

Bei vierseitig umschlossenen Ausfachungen aus Mauerwerk werden die durch Wind entstehenden Horizontalkräfte auf das Stahlbetonskelett übertragen. Während horizontale Anschlüsse an Ringbalken und Fundamente meist ohne zusätzliche Nachweise über Formschlüsse erfolgen, sind vertikale Anschlüsse an Stützen technisch anspruchsvoller. 

Da herkömmliche Ankerschienen in Mörtelfugen bei vorgefertigten Stahlbauteilen nicht verwendet werden können, sind alternative Lösungen erforderlich. Eine bewährte Methode ist der Mörtelverguss, wobei Nut- und Federausbildungen an den angrenzenden Bauteilen einen sicheren Formschluss herstellen und die Schubkräfte aufnehmen. Für diese Verbindungen sind gesonderte statische Nachweise erforderlich. 

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Entkopplung zur Schadensbegrenzung bei ungeplanten Lasten

Ein Problem entsteht, wenn ungeplante extreme Lasten, z. B. durch Erdbeben, auf das Ausfachungsmauerwerk wirken. Traditionell wird die Ausfachung mit vollem Kontakt zum Stahlbetonrahmen ausgeführt. Dadurch kann es jedoch zu einer Diskrepanz in der Steifigkeit kommen: Während das Skelett sich bei Belastung verformt, bleibt das Mauerwerk steif und wird dadurch überlastet. 

Die Folge: Risse und Schäden, insbesondere wenn seismische Kräfte zusätzlich eine senkrechte Belastung auf die Wandelemente ausüben. Dieses Problem ist seit Jahrzehnten bekannt und verschiedene Lösungsansätze wurden erforscht. Eine effektive Maßnahme ist die Entkopplung der Anschlussfugen, um kontrollierte Bewegungen zu ermöglichen und Schäden zu reduzieren.

Ein Entkopplungssystem kann dabei aus speziellen hyperelastischen Elastomeren bestehen, die entlang der Stützen und Rahmenriegel angeordnet werden. Diese Materialien sind so konzipiert, dass sie eine geringe Steifigkeit in Bewegungsrichtung haben, aber gleichzeitig durch steife seitliche Flansche Stabilität bieten. Dadurch können sie Verformungen der Wand ausgleichen, verhindern aber ein unkontrolliertes Ausweichen des Mauerwerks senkrecht zur Wandfläche.

Fazit

Ausfachungsmauerwerke sind eine bewährte Lösung für nicht tragende Füllwände in Skelettbauten. Insbesondere bei vertikalen Anschlüssen sind sorgfältige Verbindungen erforderlich, um eine sichere Kraftübertragung zu gewährleisten. Entkopplungssysteme spielen eine entscheidende Rolle, wenn ungeplante Lasten wie Erdbeben auftreten, da sie Schäden minimieren und die Lebensdauer der Konstruktion verlängern können.

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