LEHMBAUSTOFFE UNTER DRUCK

Für die Veröffentlichung in Digitalmedien gekürzte Fassung des Originalbeitrags in: KirchBauhof (Hg.): Modern bauen mit Lehm, Berlin 1998 (ISBN 3-925961-30-5)

Dieser Beitrag widmet sich der wissenschaftlichen Erforschung von Voraussetzungen für die Zulassung von Lehmbaustoffen und -bauteilen. Im Rahmen der Lehm- und Leichtlehmbauforschung werden seriengefertigte Leichtlehmplatten an den Fachgebieten Tragwerkslehre und Baukonstruktion der Technischen Universität Berlin untersucht. Die Tragfähigkeit dieser Platten in nichtbelasteten inneren Trennwänden steht dabei im Vordergrund.

Innere Trennwände stellen bezüglich statischer und konstruktiver Anforderungen die einfachste Problemstellung für Bauteile aus Leichtlehm dar. Aus diesem Grunde wurden sie als Ausgangspunkt der Leichtlehmforschung gewählt. Ziel ist die Erarbeitung von Grundlagen für die Erweiterung der DIN 4103 "Nichttragende innere Trennwände" um einen zusätzlichen Teil "Trennwände aus Leichtlehm-Wandbauplatten". In DIN 4103 sind die Einwirkungen für nichttragende innere Trennwände geregelt.

Die beeinflussenden Kräfte setzen sich zusammen aus: der Eigenlast des Wandbaustoffs, einer vertikalen Installationslast von 0,4 kN/m, die exzentrisch mit 0,3 m von der Wandoberfläche angreift, und einer horizontalen Linienlast. Anzunehmen ist sie im Einbaubereich 1, Bereiche mit geringer Menschenansammlung, zu 0,5 kN/m und im Einbaubereich 2, Bereiche mit großer Menschenansammlung oder Trennwände mit einem Höhenunterschied der Fußböden von über 1 m, zu 1 kN/m.

Eine Rechnung, zunächst noch ohne Berücksichtigung von Lasterhöhungsfaktoren d er Einwirkungen vorgenommen, liefert Anhaltswerte für die erforderliche Mindestfestigkeit bei der Beanspruchung von Leichtlehm in einer nichttragenden Innenwandkonstruktion. Annahmen, die dabei getroffen werden, sind:
quasi linear-elastischer Spannungs-Dehnungs-Verlauf des Werkstoffs
die Wirkungsweise zwischen den Platten und den Fugen ist homogen
Kopf- und Fußlagerung der Wand sind gelenkig
Theorie erster Ordnung ist zulässig
die Feuchte der Wand entspricht der Ausgleichsfeuchte in Innenräumen.

Einem zukünftigen Bemessungsverfahren für den Lehm- und Leichtlehmbau muß ein Sicherheitskonzept zugrundeliegen, in dem eine Sicherheit festgelegt wird, die sich aus dem Abstand der Wahrscheinlichkeit des Eintretens von Einwirkungen und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Widerstandsgrößen bei Lehmkonstruktionen oder Lehmbaustoffen ergibt. Unter der Voraussetzung dieser Kenntnis läßt sich der Vergrößerungsfaktor der äußeren Einwirkung und ein Verminderungsfaktor der Widerstandsgrößen festlegen, aus denen die Mindestfestigkeiten von Lehm oder Leichtlehm folgen.

Die in den durchgeführten Versuchen ermittelten Leichtlehmkennwerte weisen bezüglich einer Beanspruchung nach DIN 4103 eine so hohe Druck- und Biegezugfestigkeit auf, daß sie aller Voraussicht nach einem Bemessungskonzept genügen würden. Jedoch gilt dies nur für den Baustoff. Für Bauteil oder Konstruktion muß das noch bestätigt werden.

Einen Schwachpunkt bei der Momentenbeanspruchung von Leichtlehmplatten stellen Lagerfugen dar. Die Biegetragfähigkeit der Lagerfuge ist deutlich geringer als die Biegetragfähigkeit des homogenen Querschnitts. In Versuchen wurde das Biegezugspannungs-Durchbiegungs-Diagramm einer stranggepreßten Leichtlehmprobe ermittelt. Die Lagerfuge der Platte wies dabei ein Nut-Federsystem auf, das mit Lehmmörtel verbunden wurde.

Die max. Verbundspannung zwischen Leichtlehmplatte und Lehmmörtel in der Lagerfuge 0,07 N/mm². Nach der Rißbildung treten Spannungsumlagerungen von der Lagerfuge in die Feder des Leichtlehms auf. Bis zu einer auf den ungerissenen Plattenquerschnitt bezogenen Bruchspannung von 0,25 N/mm² kann die Last weiter gesteigert werden.

Die Verbundspannung zwischen Lehmmörtel und Leichtlehm entspricht mit 0,06 N/mm², ungefähr 1/3 der Biegezugfestigkeit von Leichtlehm, die mit 0,19 N/mm² ermittelt wurde. Die aus den Versuchen ermittelte quasi linear-elastische Biegezugspannung in der Lagerfuge von Leichtlehmplatten liegt mit 0,16 N/mm² unterhalb der aus Beispielrechnungen ermittelten max. Biegezugspannungen. Somit können diese Platten nur mit einer örtlichen Biegeverstärkung eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit, die Biegezugtragfähigkeit zu erhöhen, besteht darin, die Geometrie des Nut-Federsystems von Leichtlehmplatten zu optimieren.

Hinsichtlich zukünftiger Untersuchungen sind folgende Punkte von besonderem Interesse: Das Tragverhalten der Wand im Zusammenwirken von Leichtlehmplatten und Lehmmörtel ist mit Hilfe von Großversuchen an Lehmwänden im Maßstab 1:1 nachzuweisen. Eine niedrige Grundgesamtheit der Versuche führt auf zu kleine Materialkennwerte. Da die Werkstoffeigenschaften von Lehm stark streuen, sollte deshalb ein Stichprobenumfang von mind. 20 gewählt werden.

Die Einwirkung von Feuchte auf das Tragverhalten von Leichtlehmkonstruktionen ist von besonderer Bedeutung. Auch der Einfluß der Feuchte auf die Wärmespeicherkapazität und die Wärmeleitzahl ist nicht zu vernachlässigen. Deshalb erfordert die Verwendung von Lehm für Wände in Küchen und Naßzellen besondere Beachtung. Zur Beurteilung der Gesamtverformung und daraus resultierender baupraktischer Folgen sind die Verformungsgrößen von Kriechen, Quellen und Schwinden hinreichend zu klären. Versuche an Baustoffen, Bauteilen und gesamten Wänden sind hierfür erforderlich.

Um den Lastabtrag aus Installationslasten nach DIN 4103 nachzuweisen, sind auch die Befestigungsmittel und die Befestigungstechnik in Abhängigkeit der Feuchte und des Kriechens zu untersuchen. Für Messungen an Leichtlehmbauteilen sollten geeignete lehmspezifische Meßgeräte entwickelt werden, die in situ oder im Labor für klein- und großformatige Probekörper eine Anwendung erfahren können.


Adi Kammel

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