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7.7 Nachweis bei Teilflächenbelastung

Sind Wände und Pfeiler vertikal auf Druck beansprucht und erfolgt dabei die Einleitung der Belastung punktuell und nicht gleichmäßig über den gesamten Wandquerschnitt verteilt, darf bei der Bemessung der günstig wirkende Effekt eines mehrachsigen Spannungszustands berücksichtigt werden. Dies erfolgt über eine Erhöhung der zulässigen Teilflächenpressung im Lasteinleitungsbereich. Die Erhöhung der Tragfähigkeit gilt uneingeschränkt nur bei Mauerwerk aus Vollsteinen und ist bei Mauerwerk mit vermindertem Überbindemaß (lol < 0,4 ∙ hu) nicht zulässig.

Die rechnerische Erhöhung der zulässigen Teilflächenpressung ist nur gestattet, wenn die auftretenden Spaltzugkräfte innerhalb der Wand aufgenommen werden können. In der Regel kann dies bei einem Überbindemaß von lol ≥ 0,4 ∙ hu vorausgesetzt werden. Falls erforderlich, darf der höher beanspruchte Wandbereich auch mit Mauerwerk einer höheren Druckfestigkeit ausgeführt werden.

Nach DIN EN 1996-1-1/NA ist für Teilflächenlasten eine konstruktive Mindestauflagertiefe von 90 mm einzuhalten.

Im Grenzzustand der Tragfähigkeit muss der Bemessungswert einer vertikalen Einzellast NEd kleiner oder gleich dem für diese Beanspruchung geltenden Bemessungswert des Tragwiderstandes der Wand NRd sein:

Gleichung 7.27

mit
β   Erhöhungsfaktor bei Teilflächenlasten nach Gleichung (7.28) bzw. (7.30)
Ab   belastete Teilfläche
fd   Bemessungswert der Mauerwerksdruckfestigkeit nach Kapitel 2.2.2

Für die Berechnung des Erhöhungsfaktors β muss zwischen Voll- und Lochsteinen unterschieden werden. Weiterhin sind die Regelungen bei randnahen Einzellasten verschärft.

Für Vollsteine berechnet sich der Erhöhungsfaktor nach Gleichung (7.28), wobei auch die Bedingung nach Gleichung (7.29) einzuhalten ist. Hierbei soll die Lastausmitte, gemessen von der Schwerachse der Wand nicht größer als t/4 sein (s. Bild 7-9).

Gleichung 7.28

mit
a1   Abstand vom Wandende zu dem am nächsten gelegenen Rand der belasteten Fläche
hc   Höhe der Wand bis zur Ebene der Lasteintragung
Ab   belastete Teilfläche
Aef = lefm ∙ t;   wirksame Wandfläche
lefm   wirksame Basis des Trapezes, unter dem sich die Last ausbreitet, ermittelt in halber Wand- oder Pfeilerhöhe
t   Wanddicke

Gleichung 7.29

mit
Ab   belastete Teilfläche
Aef = lefm ∙ t;   wirksame Wandfläche

Mauerwerkslehre
Bild 7-9: Wände unter Teilflächenlasten

Für Lochsteine und generell für randnahe Einzellasten (a1 ≤ 3 ∙ l1) kann ein erhöhter Wert β mit Gleichung (7.30) berechnet werden (Bild 7-10), wenn die folgenden Bedingungen eingehalten sind:

  • Die Belastungsfläche ist auf Ab ≤ 2 ∙ t2 begrenzt
  • Die Exzentrizität des Schwerpunktes der Teilfläche ist e < t/6.

Gleichung 7.30

mit
a1   Abstand vom Wandende zu dem am nächsten gelegenen Rand der belasteten Fläche
l1   Breite der Lasteinleitung

Falls der Abstand der Last zum Wandende a1 = 0 beträgt, ist somit keine Erhöhung zulässig. Der Faktor β ist in diesem Fall mit 1,0 anzusetzen.

Mauerwerkslehre
Bild 7-10: Teilflächenpressung bei randnaher Einzellast

Der Nachweis der Teilflächenpressung unter einer konzentrierten Einzellast ersetzt nicht den Nachweis der gesamten Wand und den Nachweis der Knicksicherheit. Daher muss stets auch immer die zulässige vertikale Tragfähigkeit in halber Wandhöhe eingehalten sein. Dies gilt einschließlich der Beanspruchungen durch andere Vertikallasten und insbesondere bei dicht nebeneinander liegenden Teilflächenlasten mit Überschneidung der Lastausbreitungsflächen.

Hohe Teilflächenlasten sollten nach Möglichkeit auf Vollsteinen aufliegen, deren Länge gleich der erforderlichen Auflagerlänge zuzüglich eines beidseitigen Überstandes ist. Dieser ergibt sich unter der Annahme einer Lastverteilung von 60° bis zur Grundfläche des Vollmaterials. Bei Auflagerung am Wandende ist ein Überstand a1 zur Stirnseite erforderlich, wenn eine erhöhte Teilflächenpressung berücksichtigt wird.

Für Teilflächenbelastungen rechtwinklig zur Wandebene ist der Bemessungswert der Tragfähigkeit mit β = 1,3 zu bestimmen. Bei horizontalen Lasten FEd > 4,0 kN ist zusätzlich die Querkrafttragfähigkeit in den Lagerfugen der belasteten Steine in Plattenrichtung nachzuweisen. Bei Loch- und Kammersteinen ist z. B. durch lastverteilende Zwischenlagen (Elastomerlager o. ä.) sicherzustellen, dass die Druckkraft auf mindestens 2 Stege eines Mauersteines übertragen wird.