Eine Methode zur effizienten Simulation großer Mauerwerksscheiben unter zentrischer/exzentrischer und/oder zyklischer Beanspruchung auf der Basis wirklichkeitsnaher Kleinkörperversuche – Erweiterung, Optimierung und Validierung der Methodik für unverstärktes und verstärktes kleinformatiges Mauerwerk

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Oliver Fischer
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb ; Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325493675

In der ersten Förderperiode wurden die methodischen Grundlagen geschaffen, um das Tragverhalten (unter statisch-monodirektionaler oder zyklischer „in-plane“ Schub-Druck-Beanspruchung, die entweder in der Wandmittelebene oder außermittig angreift) von Mauerwerk aus kleinformatigen Steinen wirklichkeitsnah zu charakterisieren und numerisch zutreffend abzubilden. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich der im Projekt weiterentwickelte innovative Einheitszellenprüfstand (periodisch wiederkehrende Elemente einer Wand: Steine, Lager-, Stoß- und Längsfugen) der TUM mit seinen kompakten Prüfkörpern auch wirkungsvoll dazu einsetzen lässt, das komplexe Schädigungsverhalten eines kleinformatigen Verbandsmauerwerks mit Vollsteinen systematisch zu analysieren. Die Validierung und der Abgleich mit großskaligen Schubwandversuchen konnten in der ersten Förderphase lediglich für die exzentrische Lasteinleitung (außermittige Deckenauflagerung) noch nicht vollständig abgeschlossen werden. In der beantragten zweiten Förderphase sollen daher ergänzende exzentrische Zellen- und Schubwandversuche durchgeführt werden. Zudem werden neben den bisher betrachteten Vollsteinen auch kleinformatige Lochsteine (zentrisch/exzentrisch) einbezogen; durch die orthotropen Eigenschaften werden im Vergleich zum Vollsteinmauerwerk deutliche Änderungen im Lastabtrag und den Schädigungsmechanismen erwartet. Darüber hinaus sollen unterschiedliche Wanddicken und -aufbauten betrachtet werden, um erstmals auch Einflüsse aus der Schlankheit und der Verbandsart im Zellenversuch genauer bewerten zu können. Schließlich sieht die Zielsetzung auch vor, die Tragwirkung von verstärkten Wänden realitätsnah abzubilden. Das entwickelte numerische Modell wird für die behandelten zusätzlichen Fragestellungen fortgeschrieben und anhand der gewonnenen neuen experimentellen Erkenntnisse validiert. Durch die zusätzlich vorgesehene faseroptische Sensorik (u.a. in den Mörtelfugen) werden wertvolle ergänzende Aufschlüsse zu den komplexen Tragmechanismen erwartet, die es ermöglichen, das Simulationsmodell anzureichern und weiter zu verbessern. Nach erfolgreichem Abschluss des Vorhabens sollen eine wissenschaftlich abgesicherte Methodik und ein Simulationsmodell vorliegen, die es auf Grundlage der Einheitszellenbetrachtung erlauben, wirklichkeitsnahe Prognosen zum Trag- und Schädigungsverhalten von unterschiedlichstem kleinformatigem Mauerwerk des Gebäudebestands (aus Voll- oder Lochsteinen, verschiedene Verbandsarten) unter monotoner/zyklischer, zentrischer oder exzentrischer Schub-Druck-Beanspruchung zu erhalten. Sofern dies gelingt, steht ein im Vergleich zu Großversuchen (geschosshohe Schubwände) wesentlich flexibleres und leistungsfähigeres Werkzeug zur Verfügung, um bestehende Gebäude hinsichtlich ihres Verhaltens unter unterschiedlichsten Beanspruchungsszenarien realitätsnah zu beurteilen. Zudem lassen sich bisher nicht behandelte Konfigurationen vergleichsweise einfach in der Gesamtmethodik ergänzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen