Risse und Fugen in Bauwerken

292 Pages·1981·6.927 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Franz Pilny (auth.)

FranzPilny
Risse und Fugen
in Bauwerken
Springer-Verlag Wien GmbH
Prof. Dr.-Ing. Franz Pilny
Direktor des Institutes fUr Baukonstruktionen und Festigkeit
an der Technischen Universitat Berlin
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© 1981 by Springer-Verlag Wien
Ursprunglich erschienen bei Springer Vienna 1981.
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1981
Mit 67 Abbildungen
ISBN 978-3-7091-2296-9 ISBN 978-3-7091-2295-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-7091-2295-2
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Pilny, Franz:
Risse und Fugen in Bauwerken / Franz Pilny. -
Wien; New York: Springer, 1981.
VORWORT
Wie auf vie len Gebieten der Technik hat die systematische Sich
tung und ein bequemer Zugriff zu auch im Bauwesen eine
Bew~hrtem
fast eben sa groBe Bedeutung erlangt wie die einzelne Informa
tion selbst. Die Erfahrungen in einer langj~hrigen Gutachter-
und Beratert~tigkeit zeigten u. a., daB eine st~ndig wachsende
Stofftille und eine immer schwierigere und mangelhafte Ubersicht
zur mittelbaren Ursache von werden kann. Selbst
sp~teren Sch~den
Baupraktiker erkennen bisweilen in der Fachliteratur bereits be
handelte Fehler nicht rechtzeitig, denn allzuoft stehen dort
viel Uberholtes und nur scheinbar Zukunftweisendes mit Wichtigem
nebeneinander. Es kann dadurch manchmal sehr schwer sein, ftir
die Grundlage anstehender Entscheidungen eine einigermaBen ge
rechtfertigte Auslese an Erkenntnissen zu treffen. Nur weit ver
streut zu findende Informationen und zu sehr in die Tiefe gehende
Abhandlungen machen diese Aufgabe auch besonders zeitaufwendig.
Schwierigkeiten dieser Art soll dieses Buch mindern helfen. Es
behandelt ein Gebiet, in dem auch heute noch ein groBer Teil der
Schadensursachen zu suchen ist. Durch Herausarbeiten der maBge
benden Gesetzm~Bigkeiten sollte es m6g1ich sein, manchen Fehl
vorzubeugen. Die ersten drei Abschnitte enthalten daher
schl~gen
in kurzgefaBter Form die auch rechnerisch erfaBbaren bauphysi
kalischen Vor "allem den Baupraktikern sollten da
Zusammenh~nge.
bei die von wechselnden Lehrmeinungen befreiten M6g1ichkeiten
einer theoretischen Erfassung nahegebracht werden. Zur Ursachen
findung und als Hilfe in m6g1ichen Streit- oder
Zweifelsf~llen
ist die Beschreibung anwendbarer MeBverfahren gedacht. Die Kennt
nis, in welcher Gr6Benordnung Veranderungen an Bauteilen infol
ge von Temperatur und Feuchtigkeit zu erwarten sind, und wie
diese oft schadensverursachenden Werte sp~ter meBtechnisch zu er
fassen sind, gibt den Verantwortlichen nicht nur ein Geftihl der
Sicherheit, sie ist auch eine der Voraussetzungen, Nachprtifungen
rechtzeitig zu veranlassen.
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Die Schwierigkeit durch die noch nicht allgemein vollzogene Um
stellung auf das neue Einheitensystem wird durch die in den drei
Anhangen umgerechneten und beigefligten Zusarnrnenstellungen der
benotigten Baustoffkennwerte beseitigt. Die sonst nur auf mehrere
Fachblicher verteilt zu findenden Zahlenangaben sind im Tempera
turbereich ausreichend erweitert nachzuschlagen. Nebenbei waren
textlich auch einige im Laufe der Zeit widersprlichlich gewordene
Ausdrucksweisen zu bereinigen.
Den AnstoB, einmal all das, was an Erkenntnissen in oft harter
Auseinandersetzung zwischen Theorie, Normung und praktischer Er
fahrung gewonnen wurde, auch zu Papier zu bringen, verdanke ich
Herrn Professor K. Sattler. Die Durcharbeitung bis zur vorlie
genden Form ware nicht ohne die groBe Hilfe meiner Mitarbeiterin
nen, Frau M. Strunk und Frau E. Komoll, der Herren Assistenten
Dr. H. Rabe und Dipl.-Ing. J. Neugebauer sowie der Techniker und
der Manner der Werkstatt, die bei den Versuchen maBgebende Ar
beit leisteten, gelungen. SchlieBlich habe ich auch den Herren
Professor H. Dornbke und Dipl.-Ing. N. Hinsche zu danken, die
durch das Lesen der Reinschrift viele Unzulanglichkeiten zu ver
meiden halfen.
Berlin, im Februar 1981 Franz Pilny
INHALTSVERZEICHNIS
1. Einleitung und Stoffabgrenzung 1
2. Umwelteinfltisse 4
2.1. Warme 5
2.1.1. Warmeleitung 6
2.1.2. Warmestrahlung 10
2.1.3. Warmeentzug durch Niederschlage 16
2.1.4. Tagestemperaturverlauf 16
2.1.5. Jahrestemperaturverlauf 18
2.2. Feuchtigkeit 19
2.2.1. Regenmenge und Regendauer 19
2.2.2. Luftfeuchtigkeit 21
3. Baustoffverhalten 25
3.1. Thermische Veranderungen 26
3.1.1. Ternperatur 26
3.1.2. Stationare Ternperaturverteilung 39
3.1.3. Zeitabhangige Temperaturverteilung 44
3.1.4. Spezifische Warmekapazitat c 48
3.1.5. Warmeleitzahl A 49
3.1.6. Langen-Ausdehnungskoeffizient «r 52
3.1.7. Temperaturleitfahigkeit a 55
3.1.8. Warmespeicherkennwert S 57
3.2. Hygrische Veranderungen 59
3.2.1. Feuchtigkeitsdehnung 60
3.2.2. Wasseraufnahme 64
3.2.3. Wasseraufsaugfahigkeit 79
3.2.4. Wassereindringvermogen 82
3.2.5. Wasserundurchlassigkeit 85
3.2.6. Wasserdampfdiffusion 86
4. Risse 103
4.1. RiBursachen 104
4.1.1. Temperaturanderung 107
4.1.2. Feuchtigkeitsanderung 113
VIII
4.1.3. Unterschiedliche Verformbarkeit 120
4.1.4. Behinderte Verformung 123
4.1.5. Aufgezwungene Verformung 126
4.2. RiBverhalten 130
4.3. RiBbeseitigung 139
4.3.1. Beseitigung von Rissen in Oberfl~chen-
schichten 139
4.3.2. Beseitigung von Bauwerks-Spaltrissen 145
5. Fugen 158
5.1. Berechnung der Fugenflankenwege 160
5.2. Offene Fugen 169
5.3. Verschlossene Fugen 177
5.3.1. Harter FugenverschluB 177
5.3.2. Kornhaufwerk-FUllung 185
5.3.3. Plastische FUllung 188
5.3.4. Unbelastbare Wand- und Deckenfugenprofile 194
5.3.5. Belastbare BodenfugenverschlUsse 198
5.4. Gedichtete Fugen 204
5.4.1. Konstruktive (belUftete) Fugen 204
5.4.2. Elastischer DichtstoffverschluB 207
5.4.3. UberbrUckungen 222
5.4.3.1. Dichtungsbahnen 222
5.4.3.2. Fugenbander 228
5.4.4. Dichtende Profile 244
Anlage 1. Bauphysikalische Kennwerte 9,A.c.ar.p,S2' 254
Anlage 2. Dampfsattigungsdruck tiber Wasser und Eis in
Abhangigkeit von der Temperatur in N/m2 = Pa 263
Anlage 3. Taupunkttemperaturen in Abhangigkeit von
der relativen Luftfeuchtigkeit in % 266
Literaturverzeichnis 270
Sachverzeichnis 276
1. Einleitung und Stoffabgrenzung
Innerhalb aller Bauschaden nehrnen die Risse mit etwa 42 % einen
vorrangigen Platz ein. Flir den Nichtfachmann sind sie der Inbe
griff beginnender Zerstorung. Sie werden daher oft zu Unrecht
in ihren Auswirkungen tiberschatzt, zumal auch bei Fachleuten
mancbmal nur sehr unvollstandige Vorstellungen tiber RiBursachen
und -entstehung vorhanden sind. Zur Beurteilung der Gefahrlich
keit dieser Schadensart begnligt man sich in der Regel auch heute
noch mit dem Aufbringen von Gipsbrlicken. Deren ausreichende Emp
findlichkeit wird unterstellt, aber von den Moglichkeiten, aus
Verlauf, Form, Wiederkehr und RiBrandbewegungen nicht nur auf Ur
sache,sondern auch auf zuklinftiges Verhalten zu schlieBen, wird
kaum Gebrauch gemacht.
Ursachenerkennung hat bei ingenieurwissenschaftlichem Denken
zwangslaufig ein Uberlegen zur Folge, weshalb ein bestimmtes RiB
bild entsteht, und auf welche Weise Risse vermieden werden konn
ten. Nur in wenigen Fallen der Praxis sind derartige Schaden auf
auBere aktive Krafte, auf zu groSe Eigengewichte oder Nutzlasten
zurlickzuflihren. Viel haufiger werden sie durch behinderte Ver
formungen (Zwange) hervorgerufen, die infolge von
Temperaturanderungen
Feuchtigkeitsaufnabme und - abgabe
last- und zeitabhangige Langenanderungen
Stlitzensenkungen oder Widerlagerverschiebungen oder
frostbedingte Hebungen des Baugrundes
eintreten konnen und den Baustoff hinsichtlich seines Verfor
mungsvermogens tiberfordern.
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Es entsprieht der Eigenart am Boden stehender Bauwerke, daB die
aus physikalisehen GrUnden entstehenden L~ngen~nderungen, die
genaugenommen Raurninhalts~nderungen sind, bei Behinderung urn so
st~rkere Kraftwirkungen auslBsen kBnnen, je grBBer das Quer
sehnittswiderstandsmoment des betroffenen Bauteiles und die Stei
figkeit des verwendeten Baustoffes sind. Als unerwartetes Ergeb
nis erweisen sieh dadureh groBquersehnittige und steife Bauteile
meist als riBanf~lliger als leieht verformbare weiehe Glieder.
Ein in Natur und Teehnik Grundsatz, den Baustoff ge
bew~hrter
w~hren zu lassen, tr~gt aueh hier zu einer vorteilhaften LBsung
bei. Im Falle von Rissen heiBt dies, sieh einstellende L~ngen­
~nderungen und Versehiebungen nieht dureh ausreiehend groBe Be
messung und vom Baustoff ertragbare Spannungen zu verhindern,
sondern dem Bauwerk eine Gestalt zu geben, die eine sehadens
freie Form~nderung erlaubt. HierfUr bietet sieh als "gewollter
RiB" die Fuge an.
FUr die Bew~ltigung der Aufgabe, Sehadensfreiheit zu erzielen,
stehen ~ wie zurneist in der Teehnik - mehrere Wege offen: Man
kanneinen anderen Baustoff wahlen, ihn in seinen Eigensehaf
ten verbessern oder aber konstruktiv wirksame MaBnahmen treffen
(z. B. Einbau von Gleitfolien), die den Beanspruehungszustand
mildern kBnnen.
Wie so oft bringt aber eine zun~ehst besteehend erseheinende
LBsung, wie die der Fuge, zahlreiehe weitere - manehmal unge
ahnt groBe - Sehwierigkeiten mit sieh. Das Beherrsehen der Fu
gendiehtigkeit bei Randbewegungen und unter sehr
ausgepr~gtem
KlimaeinfluB bedurfte urnfangreieher Versuehe und gestalteriseher
Uberlegungen. Der allgemein empfehlenswerte Grundsatz, Schwie
rigkeiten nicht gleich meistern zu wollen, sondern besser zu
nachst nach MBglichkeiten zu suchen, sie von Anfang an zu ver
meiden, fUhrte u. a. auch zu den offenen Fugen. Andererseits
zwang die kUhne, architektonisch beeindruckende Gestaltung man
eher GroBbauten oft zu Fugendichtungen, die in allen drei Aehs
richtungen Randverschiebungen von mehreren Zentimetern auf die
Dauer ertragen muBten.