5.3. Knicklänge und Schlankheit

Für den Knicksicherheitsnachweis von Druckstäben ist es im Allgemeinen üblich, die Lagerungsbedingungen an den Stabenden über die Knicklänge hef zu erfassen und damit das Knickproblem auf den so genannten Eulerfall II des gelenkig gelagerten Ersatzstabes zurückzuführen. Dieses Prinzip lässt sich auch auf mehrseitig gehaltene Wände übertragen. Da im Mauerwerksbau das Ausknicken der Wände im Allgemeinen nur zwischen den Geschossdecken erfolgen kann, genügt es, dem Knicksicherheitsnachweis die lichte Geschosshöhe h zwischen den Decken zugrunde zu legen.

Bei zweiseitig gehaltenen Wänden beträgt die Knicklänge im Regelfall:

$h_{ef} = \rho_2 \cdot h$
(5.1)

mit
$h_{ef}$ Knicklänge
$h$ Lichte Geschosshöhe
$\rho_2$ Abminderungsbeiwert nach Tafel 22
$\lambda = \frac{h_{ef}}{t}$ Schlankheit (5.2)

Bei flächig aufgelagerten massiven Plattendecken oder Rippendecken nach DIN EN 1992-1/NA mit lastverteilenden Balken und falls keine größeren horizontalen Lasten als die planmäßigen Windlasten rechtwinklig auf die Wände wirken, darf bei zweiseitig gehaltenen Wänden die Einspannung der Wand in den Decken durch eine Abminderung der Knicklänge berücksichtigt werden. Als flächig aufgelagerte Massivdecken in diesem Sinn gelten auch Stahlbetonbalken- und Rippendecken nach DIN EN 1992-1/NA mit Zwischenbauteilen, bei denen die Auflagerung durch Randbalken erfolgt (Bild 15).

Bei Wänden, die nur oben und unten (z.B. durch Ringbalken mit ausreichender Steifigkeit oder Holzbalkendecken) horizontal gehalten und durch die Decken oder das Dach nicht eingespannt sind, gilt ρ2 = 1,0.

Die Berechnung der Knicklänge von dreiund vierseitig gehaltenen Wänden kann mit Hilfe der Gleichungen (5.3), (5.4) und (5.5) erfolgen. Überschreitet der Abstand der aussteifenden Wände den zulässigen Grenzwert (b bzw. b‘), muss die Wand als rechnerisch zweiseitig gehalten angenommen werden (Bild 16). Für großformatige Kalksandsteine mit reduzierten Überbindemaßen (lol < 0,4 · hu) sind die Knicklängen unter Berücksichtigung der Anpassungsfaktoren α3, α4 nach Tafel 23 zu berechnen. Für klein-, mittel- und großformatiges Mauerwerk mit einem planmäßigen Überbindemaß lol /hu ≥ 0,4 dürfen die Anpassungsfaktoren α3 = α4 = 1,0 angesetzt werden.

Die Tragfähigkeit von Wänden mit zentrischer und exzentrischer (vertikaler) Druckbeanspruchung gilt nach DIN EN 1996-3/NA als nachgewiesen, wenn die einwirkende Bemessungsnormalkraft

$h_{ef} = \frac{1}{1 + \left(\alpha_3 \cdot \frac{\rho_2 \cdot h}{3 \cdot b'}\right)^2} \cdot \rho_2 \cdot h \geqslant 0{,}3 \cdot h$

Für vierseitig gehaltene Wände gilt:

Für $\alpha_4 \cdot \frac{h}{b} \leqslant 1$
$h_{ef} = \frac{1}{1 + \left(\alpha_4 \cdot \frac{\rho_2 \cdot h}{b}\right)^2} \cdot \rho_2 \cdot h$ (5.4)
Für $\alpha_4 \cdot \frac{h}{b} > 1$
$h_{ef} = \frac{b}{2 \cdot \alpha_4}$ (5.5)

mit
$b, b'$ Abstand des freien Randes von der Mitte der aussteifenden Wand bzw. Mittenabstand der aussteifenden Wand nach Bild 16. Ist die Wand im Bereich des mittleren Drittels der Wandhöhe durch vertikale Schlitze oder Aussparungen geschwächt, so ist für $t$ die Restwanddicke einzusetzen oder ein freier Rand anzunehmen. Unabhängig von der Lage eines vertikalen Schlitzes oder einer Aussparung ist an ihrer Stelle ein freier Rand anzunehmen, wenn die Restwanddicke kleiner als die halbe Wanddicke oder kleiner als $115\,\mathrm{mm}$ ist.
$\alpha_3, \alpha_4$ Anpassungsfaktor zur Berücksichtigung von verminderten Überbindemaßen
$\rho_2$ Abminderungsbeiwert nach Tafel 22

Bilder/Tafeln

Bild 15: Einspannung von Geschossdecken und deren Auswirkung auf die Knicklänge
Bild 16: Abstände der aussteifenden Wände bei drei- und vierseitig gehaltenen Wänden
Tafel 22: Knicklängenbeiwert ρ2 zur Ermittlung der Knicklänge hef für zweiseitig gehaltene Wände im vereinfachten Berechnungsver- fahren
Tafel 23: Anpassungsfaktoren α3 und α4 zur Abschätzung der Knicklänge von Wänden aus Elementmauer- werk mit einem Überbindemaß 0,2 ≤ lol /hu < 0,4