Auf einen Blick
- Neues vereinfachtes Rechenmodell für mehrblättrige Mauerwerkswände (zwei- und dreilagige Konstruktionen)
- Reduktion des Rechenaufwands auf die Nachbearbeitungsphase bei nichtlinearem Materialverhalten
- Berücksichtigung verschiedener Verbindungstypen zwischen den Wandschichten
- Grundlage für präzisere Beurteilung historischer und neuer mehrblättriger Mauerwerkskonstruktionen
- Relevanz für Sanierung, Tragfähigkeitsnachweise und Qualitätssicherung im Mauerwerksbau
Die wissenschaftliche Publikation „In-plane Behaviour of Multi-Leaf Masonry Walls Studied by Means of a Simple Rigid Block Model" (2026) stellt ein neuartiges, vereinfachtes Berechnungsverfahren zur Analyse des Tragverhaltens mehrblättriger Mauerwerkswände vor. Für das Maurerhandwerk ist diese Entwicklung von besonderer Relevanz, da mehrblättrige Konstruktionen sowohl im historischen Mauerwerksbau als auch bei modernen Sanierungs- und Neubauprojekten weit verbreitet sind. Das Modell ermöglicht eine präzisere Vorhersage des Lastabtrags und der Versagensmechanismen.
Status der Technologie: Grundlagenforschung mit Praxisbezug
Die vorgestellte Methode basiert auf einem bereits existierenden „Rigid Block Model" für Mauerwerk mit regelmäßiger Textur. Die Innovation liegt in der Erweiterung dieses Modells auf mehrblättrige Konstruktionen: Die Steine werden in gleiche Abschnitte unterteilt, wobei neue Schnittstellen potenzielle vertikale Risse repräsentieren. Dies ermöglicht die Modellierung von zwei oder drei Wandschichten mit identischer Geometrie, aber unterschiedlichen Verbindungseigenschaften. Besonders hervorzuheben ist, dass der numerische Aufwand für nichtlineare Materialanalysen erheblich reduziert wird – die eigentliche Berechnung beschränkt sich auf die Nachbearbeitungsphase der Schnittkräftebestimmung.
Numerische Tests zeigen breite Anwendbarkeit
Die Autoren validierten ihr Modell durch umfangreiche numerische Tests an in-plane belasteten Mauerwerkspanels. Untersucht wurden sowohl zweilagige Wände als auch dreilagige Konstruktionen mit Füllkern (rubble core). Die Ergebnisse bestätigen die Wirksamkeit des Ansatzes zur Simulation des Tragverhaltens unter Various Belastungsszenarien. Typische Versagensmodi wie Ablösungen zwischen den Schichten, Rissbildung und schubbedingtes Versagen werden korrekt abgebildet. Die Methode erlaubt die differenzierte Modellierung verschiedener Verbindungstypen zwischen den Wandschichten – ein wesentlicher Aspekt für die Beurteilung historischer Bausubstanz.
Verbindung zu bestehender Forschung: Konsistente Weiterentwicklung
Die Publikation baut auf einer langen Tradition der Forschung zu mehrblättrigem Mauerwerk auf. Studien von Vintzileou (1995) und anderen zeigten bereits in den 1990er-Jahren, dass sich dreilagige Steinmauerwerkswände durch Zementinjektionen effektiv verstärken lassen. Spätere Untersuchungen – etwa von Brencich (2007) – entwickelten 3D-Grenzwertanalysen und numerische Modelle für nichtlineares Verhalten. Die vorliegende Arbeit synthetisiert diese Erkenntnisse und bietet einen vereinfachten, aber präzisen Ansatz. Die Integration von Materialtextur und verschiedenen Verbindungseigenschaften in ein einheitliches Modell stellt einen bedeutenden Fortschritt dar.
Transferpotenzial für Maurer
Tragfähigkeitsbeurteilung bei Sanierungen: Maurerbetriebe, die mit der Sanierung historischer Mauerwerkswände beauftragt werden, können künftig von präziseren Berechnungsgrundlagen profitieren. Das Modell ermöglicht eine differenzierte Einschätzung, ob und wie mehrblättrige Wände erhalten oder verstärkt werden können.
Qualitätssicherung bei Neubau: Auch bei modernen mehrschaligen Mauerwerkskonstruktionen (z. B. Verblendmauerwerk mit Kern) liefert das Modell Aufschlüsse über das zu erwartende Tragverhalten und ermöglicht optimierte Konstruktionsdetails.
Kommunikation mit Statikern: Die vereinfachte Modellierung schafft eine gemeinsame Sprache zwischen ausführenden Handwerkern und planenden Ingenieuren. Tragfähige Argumente für bestimmte Ausführungsvarianten können besser begründet werden.
Risikominimierung: Die Kenntnis der typischen Versagensmechanismen – Schichtablösung, vertikale Risse, Schubversagen – erlaubt eine gezielte Schwachstellenanalyse vorab und eine entsprechende Konstruktion oder Sanierung.
Fazit
Die vorgestellte Methode zur vereinfachten Modellierung mehrblättriger Mauerwerkswände markiert einen wichtigen Schritt von der Grundlagenforschung zur praxisnahen Anwendung. Die Technologie befindet sich noch auf TRL 4, doch die klare Struktur des Modells und die demonstrierte Anwendbarkeit auf verschiedene Wandkonfigurationen weisen ein hohes Transferpotenzial auf. Für das Maurerhandwerk eröffnet sich die Perspektive einer besseren technischen Begründbarkeit von Konstruktions- und Sanierungsentscheidungen. Künftige Validierungen an realen Bauprojekten werden zeigen, ob eine Entwicklung hin zu TRL 7–8 gelingt.
Quellen
- Primär: In-plane Behaviour of Multi-Leaf Masonry Walls Studied by Means of a Simple Rigid Block Model (2026). https://doi.org/10.37394/232015.2026.22.17
- Verwandte Arbeiten:
- Mechanical behaviour of historic masonry structures strengthened by bed joints structural repointing (2004). Work ID: W1978928836
- Masonry Wall Construction (2010). Work ID: W614554769
- Vintzileou, E.: Three-Leaf Stone Masonry Strengthened by Injecting Cement Grouts (1995). Work ID: W2013301052
- Strengthening of three-leaf stone masonry walls: an experimental research (2012). Work ID: W2010299309
- Brencich, A. et al.: 3D upper bound limit analysis of multi-leaf masonry walls (2007). Work ID: W2025678427
- A comparison between a 3D discrete model and two homogenised plate models for periodic elastic brickwork (2004). Work ID: W2056005693
- Simplified out-of-plane modelling of three-leaf masonry walls accounting for the material texture (2012). Work ID: W2050531456
- A numerical model for the description of the nonlinear behaviour of multi-leaf masonry walls (2007). Work ID: W2054702843