Schnitt durch einen für Gründerzeitgebäude typischen Fenstersturz
Die überwiegend senkrecht verlaufenden Haarrisse im Klinkermauerwerk deuten auf die Spannungsbedingungen hin
Typische schalenförmige Ab-platzungen an Pfeilerkanten
Typische Risse in den Laibungen unter den Stahlträgerauflagern
Der Träger liegt mehr als 20 cm breit in der Verblendschale auf
Am Auflager korrodierende Träger mit erheblichen Abplatzungen
Probleme bei einschaligem Sichtmauerwerk

doppelt hält besser

Sichtmauerwerksfassaden werden inzwischen nicht mehr einschalig ausgeführt. Trotzdem ist der im Folgenden dargestellte Schadensfall mit einschaligem Mauerwerk nicht nur baugeschichtlich interessant. Er demonstriert, wie wohlbegründet die heutigen Konstruktionsregeln sind und zeigt, welche Probleme entstehen können, wenn mehrgeschossige Altbauten aus einschaligem Sichtmauerwerk modernisiert und aufgestockt werden.

Text und Fotos: Rainer Oswald

Während Putzbauten aus hochwärmedämmendem Mauerwerk nach wie vor einschalig realisierbar sind, wird der vor allem in den nördlicheren Regionen Deutschlands verbreitete Sichtmauerwerksbau im Normalfall nur noch zweischalig errichtet. Sonst sind bei minimierten Wanddicken die Anforderungen an den Schlagregen- und Wärmeschutz – bei höheren Gebäuden auch die Anforderungen der Statik – nicht mehr erfüllbar. [1]
Während des Baubooms in den Jahrzehnten vor dem Ersten Weltkrieg hingegen war dies völlig anders. Die meist fünfgeschossigen städtischen Wohn- und Gewerbebauten mit für Straßenfassaden »baupolizeilich« festgelegten Mindestwanddicken von 74 cm (Bayern) beziehungsweise 64 cm (Berlin, Dresden) im Erdgeschoss und 45 cm beziehungsweise 38 cm im vierten Obergeschoss bestanden sehr häufig aus einschaligem Verblendmauerwerk. Für die Hintermauerung wurden einfache Vollziegel verwendet, während die Außenhaut aus hochwertigeren Klinkern im Verband vorgeblendet wurde. Eine breite Palette von Vollklinkern oder solchen mit stehender oder liegender Lochung, unglasiert oder glasiert, einschließlich in allen Stilrichtungen gestalteter Formstücke für Sockel, Fensterumrahmungen, Pfeilervorlagen, Gesimse und Attiken waren nach Katalog lieferbar und bestimmten das Straßenbild städtischer Wohn- und Gewerbegebiete.
Fallbeispiel – Fünfgeschossiger Gewerbebau
Über ein solches Gründerzeitgebäude, im ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts errichtet und im letzten unter Beseitigung der Spuren zweier Weltkriege aufwändig instand gesetzt, angebaut und aufgestockt, wird hier berichtet.
Die Geschossflächen des für eine »leichte Industrienutzung« (Verkehrslast 5 kN/m²) konzipierten, fünfgeschossigen, um mehrere Innenhöfe gruppierten Gewerbekomplexes werden über sehr hohe und bis zu 3,8 m breite Fenster belichtet (Fensterflächenanteil rund 50 %). Solche Öffnungsgrößen haben – damals wie heute – natürlich zur Konsequenz, dass die Fassaden nicht als reine Mauerwerkskonstruktion realisiert werden können. Während man heute zur Sturzausbildung Stahlbeton verwendet [2], waren vor 100 Jahren aus- und eingemauerte Stahlträger üblich. Im hier dargestellten Objekt hatte man drei Doppel-T-Träger hintereinandergestaffelt eingebaut (vgl. Auszug Fassadenschnitt, Abb. 1). Der vordere Stahlträger ist in der Ebene der im Verband gemauerten, 6–11,5 cm dicken, beigefarbenen, glasierten Klinkerfassade sichtbar angeordnet. Dieses Strukturelement und einige sparsame Jugendstilformen an den Pfeilerbekrönungen und Gesimsen sind für das »moderne« Bauen des frühen 20. Jahrhunderts charakteristisch.
Eine weitgehend durch Fenster aufgelöste Bauweise hat aber zur Konsequenz, dass die tragenden Mauerwerkspfeiler hoch belastet werden und Spannungsspitzen an den Stahlträgerauflagern auftreten. Das im Zuge der Umbauarbeiten aufgesetzte Staffelgeschoss trägt seine Lasten über einen Stahlträgerrost zusätzlich auf diese Pfeiler ab. Wie ein Nachweis zeigt, ist dies zwar für die Standsicherheit des Gesamtobjektes unbedenklich, da die Verkehrslast von 5 auf 2 kN/m² reduziert wurde. Schon bald nach dem Neubezug unübersehbare Rissschäden und Abplatzungen der Klinkerschale zeigen aber, dass offenbar das unterschiedliche Verformungsverhalten der im Pfeilerquerschnitt miteinander kombinierten Mauerwerksmaterialien nicht ausreichend bedacht worden war.
Schadensbild
Das Schadensbild beschränkt sich nicht nur auf »harmlose« Haarrisse im Klinker. Denn deren gerichteter Verlauf (Bild 2) unterscheidet sich deutlich von den sonst typischen, unregelmäßig netzartigen Krakeleerissen in Klinkerglasuren bei unbelasteten Vormauerschalen und deutet die Spannungszustände in der Klinkerschale an.
Es wurden fast 200 »ernsthafte« Riss- und Abplatzungsschäden gezählt, die sich in neun unterschiedlichen Erscheinungsformen klassifizieren lassen. Vor dem Hintergrund der wechselvollen Geschichte des Gebäudes, der Kombination alter und neuer Bauteile, des unsystematischen Austauschs von Klinkerpartien und von korrodierten oder kriegsgeschädigten Stahlträgern lässt diese Schadensvielfalt eine ebenso große Vielfalt möglicher Ursachen zu. Hier möchte ich mich auf die Schäden und Ursachen beschränken, die diesen Fall so charakteristisch für die Verformungsprobleme von einschaligem, aus unterschiedlichen Steinmaterialien zusammengesetzten Sichtmauerwerk machen.
Grundsätzlich können lastabhängige und lastunabhängige Längen- oder Formänderungen Rissschäden zur Folge haben. An Fassaden ergeben sich die lastunabhängigen Änderungen meist aus den stärkeren hygrischen und thermischen Witterungsbeanspruchungen der äußeren Schale. Schäden aus diesen Beanspruchungen sind daher meist ausgeprägt an den höheren Geschossen der Wetterseiten zu beobachten. Hier weisen zwar die Westfassaden besonders viele Schäden auf, gleiche Erscheinungen an wetterabgewandten Seiten deuten aber auf eine wesentliche lastabhängige Ursachenkomponente hin.
Eine typische Schadensgruppe bilden schalenförmige Abplatzungen der Pfeilerkanten. Wie die Abbildungen 3 und 4 deutlich zeigen, brechen äußere Bereiche der Lochklinker über mehrere Steinlagen seitlich ausbauchend aus. Noch schwerwiegender ist das häufigste, nämlich 60-mal beobachtete Schadensbild von Laibungsrissen unter den Einbindestellen der äußeren, sichtbaren Sturzträger (Bilder 5 und 6). Die Auflagerung des Sturzes wird dadurch zwar nicht insgesamt gefährdet, da der Träger seitlich relativ breit einbindet (Bild 7), trotzdem können größere Klinkerstücke unter dem Auflager ausbrechen und Passanten erheblich gefährden.
Gleiches gilt für die dünnen Übermauerungen der Träger im Einbindebereich, die man generell als unzuverlässig bezeichnen muss, da schon angesichts der thermischen Längenänderungen des Stahls mit Lockerungen der Klinkerabdeckung zu rechnen wäre. Die hundertjährige Standzeit demonstriert allerdings, dass auch Unzuverlässiges lange halten kann. Hier führt erst, zusätzlich zu den thermischen Bewegungen, die Volumenvergrößerung von Rost am für einen wiederholbaren Korrosionsschutz unzugänglichen Auflager zu gefährlichen Ablösungen (Bild 8). Auf diese besonderen Probleme sichtbar eingemauerter Stahlträger soll hier aber nicht näher eingegangen werden: Dieses Konstruktionsdetail verdient eine längere, eigene Betrachtung, da es auch im modernen zweischaligen Verblendschalenbau wieder in Mode gekommen ist.
Wesentliche Schadensursache
Die entscheidende Ursache für die hier im Betrachtungsmittelpunkt stehenden Schäden ist die durch die Aufstockung hervorgerufene, zusätzliche Belastung des Mauerwerks, da zwei Mauerwerksmaterialien mit sehr unterschiedlichem E-Modul miteinander kombiniert sind. Der durch elastische Verformung und Kriechverformung unter der neuen Last stärker gestauchte Mauerziegelquerschnitt mit niedrigerem E-Modul zwängt der in Teilabschnitten nur 6 cm dicken, mit einem sehr harten Mörtel verfugten Klinkerschale so hohe Spannungen auf, dass es an ungünstigen Stellen zum Bruch kommt.
Die hohen Druckspannungen in der Klinkerschale waren nicht nur an vielen Stellen bereits an den gerichteten Haarrissen (Bild 2) visuell erkennbar – sie waren während der Untersuchungen vor Ort auch hör- und fühlbar: Ein solcher, ganz eigentümlicher Klang und ein solch federnder Widerstand und splitternder Bruch bei den Stemmarbeiten im Pfeilerbereich ist mir bei den heute üblichen, nicht tragenden Verblendschalen niemals begegnet!
Schlussfolgerungen
Es ist also bei Neubelastung alter Mauerwerkskörper, zum Beispiel durch Aufstockungen, offenbar notwendig, nicht nur die Belastung des Gesamtquerschnitts bezüglich der Standsicherheit zu betrachten, sondern ›
› auch die möglichen Spannungsbedingungen der verschiedenen Querschnittskomponenten zu prüfen, damit auch die Gebrauchstauglichkeit sichergestellt ist. [3]
Der Schadensfall zeigt deutlich, wie viel sinnvoller es ist, Hintermauerung und Verblendschale alleine schon wegen der verschiedenen lastabhängigen und lastunabhängigen Verformungen konsequent voneinander zu trennen und die äußere, unbelastete Schale ebenso konsequent mit Dehnfugen zu versehen. DIN 1053 – Mauerwerk [4] gibt dazu einige grundsätzliche Regeln an: Der Abstand horizontaler Dehnfugen und damit der Abstand von Abfangungen – meist Auflagerkonsolen – ist demnach von der Schalendicke und vom Überstand der Verblendschale am Auflager abhängig und variiert zwischen 12 m bei 11,5 cm dicken Schalen mit maximal 25 mm Überstand und etwa 6 m bei 9–11 cm dicken Schalen mit maximal 15 mm Überstand. Zum Abstand senkrechter Dehnfugen macht DIN 1053 keine zahlenmäßigen Angaben. Diese werden neuerdings im Teil 2 des Eurocodes 6 (DIN EN 1996-2: 2006-03) [5] konkretisiert und sind vom Verblendschalenmaterial abhängig: etwa 12 m bei Ziegel, 8 m bei Kalksandstein und 6 m bei Betonstein.
Erfahrungsgemäß sind für den Verlauf von Vertikalfugen meist nicht diese Abstände, sondern die Lage der Festpunkte maßgeblich, an denen Vor- und Hintermauerung miteinander verbunden werden. Dies sind heute meist Konsolkonstruktionen über Bauwerksöffnungen, die dann Fugen in Verlängerung der Laibungskanten zur Folge haben sollten, wenn man denn Risse ganz sicher vermeiden will. Man sollte sich klar machen, dass es sich bei diesen Regeln um einfache, sehr zur sicheren Seite ausgelegte Rezepte zur Rissvermeidung handelt Die Wirklichkeit zeigt, dass äußerst häufig der Verstoß gegen diese Regeln nicht zu Schäden führt. Trotzdem sollte man sie klugerweise einhalten, wenn nicht eine genauere Bemessung bezüglich der Rissefreiheit vorgenommen wird. Im Schadensfall wird die Verantwortlichkeit des Planers wie der Ausführenden nämlich an den genannten Regeln gemessen. •
Literaturhinweise: Genaueres über historische Mauerwerkskonstruktionen ist zum Beispiel dem Handbuch »Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960 zur Beurteilung der vorhandenen Bausubstanz – Gründungen, Wände, Decken, Dachtragwerke« von Rudolf Ahnert und Karl Krause aus dem Jahr 1986 (Bauverlag, Wiesbaden/Berlin) zu entnehmen. [1] Eine Ausnahme bildet nur noch der Kirchenbau: Über die dort auftretenden Probleme wurde im Schwachstellenbeitrag in db 11/2001, Einschaliges Sichtmauerwerk im Kirchenbau, S. 121–124, berichtet. [2] Der Schwachstellenartikel in db 9/2005, Risse in verputztem Mauerwerk, S. 76-81, beschreibt die Rissproblematik solcher verputzter Mauerwerk/Stahlbeton-Mischkonstruktionen. [3] Weiteres über Risse durch den Einbau neuer Decken und Wände in Altbauten findet sich in Schwachstellen db 09/2001, S. 121–127. [4] DIN 1053-1: 1996-11 Mauerwerk – Teil 1: Berechnung und Ausführung [5] DIN EN 1996-2: 2006-03 (Eurocode 6) Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten – Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk