© K.-H. Voggenreiter

Risse sind in der Baupraxis unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht immer vollständig vermeidbar. Risse ganz zu verhindern, ist kaum möglich und darüber hinaus auch nicht notwendig, solange sie keine Mängel bzw. Schäden am Bauwerk oder einzelnen Bauteilen verursachen.

Um Rissbildungen zu beurteilen, müssen immer mögliche Folgen unter den Aspekten der Standsicherheit, der Gebrauchstauglichkeit und des Geltungswerts (optische Beeinträchtigungen) untersucht werden.

Die Beurteilung von Rissbildungen ist immer auf den Einzelfall anzuwenden, wobei deren Umfang sowie die Lage, die Breite, die Tiefe und die Länge der einzelnen Risse zu berücksichtigen sind. Es ist davon auszugehen, dass größere Risse die bauphysikalischen Eigenschaften von Bauteilen (Feuchte-, Wärme- und Schallschutz) beeinträchtigen können, während sich vereinzelte Haarrisse mit einer begrenzten Rissweite (bis 0,2 mm) i. d. R. weder auf die technischen noch auf die optischen Eigenschaften nennenswert auswirken.

Grundsätzlich ist daher stets die Bedeutung der Risse hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das betroffene Bauteil zu sehen. Risse, welche die Gebrauchstauglichkeit oder die Eigenschaften eines Bauteils vermindern, sind zu vermeiden.

Bei der Abschätzung des Beeinträchtigungsgrads durch eine Rissbildung sind immer auch die Randbedingungen zu beachten. So stellen vereinzelte kleine Haarrisse an stark strukturierten, kaum einsehbaren Außenwandoberflächen kaum einen Mangel dar, während die gleichen Rissbildungen an der Innenwandoberfläche eines repräsentativen Raums durchaus als Mangel zu bewerten sind.

Um die Entstehung von Rissen zu verstehen, ist es notwendig, über die grundlegenden Spannungsverhältnisse, die Risse auslösen können, informiert zu sein.

Zusammenhang von Spannung und Rissbildung

Steht ein Baukörper oder ein Bauteil unter Lasteinwirkung (Eigenlast, Verkehrslast, etc.), bildet sich in ihm ein Spannungsfeld aus. Dieses Spannungsfeld ist von verschiedenen Faktoren, wie z. B. dem Materialkennwert, der Geometrie des Bauteils, dessen Auflagerbedingungen und der Art der Lasteinwirkung, abhängig.

In einem Bauteil kommt es grundsätzlich dann zur Rissbildung, wenn das Spannungsniveau in einem Bereich die Festigkeit des Materials übersteigt. Es entsteht ein Bruch bzw. Riss mit einer dauerhaften örtlichen Trennung der an den Rissflanken neu gebildeten Oberflächen des Werkstoffs bzw. des Bauteils (Rissdefinition). Bei einem Riss handelt es sich also genaugenommen um einen Bruch in einem Werkstoff (Festkörper), der durch einen Zerreißvorgang unter Bildung neuer Oberflächen in einer irreversiblen Weise stattfindet.

Etwas allgemeiner kann festgestellt werden, dass dort, wo die Bruchfestigkeit eines Materials überschritten wird, ein Riss entsteht.

Um die Folgen von Rissbildungen hinsichtlich der technischen Funktion und der weiteren Gebrauchstauglichkeit des geschädigten Baukörpers einschätzen zu können, ist es notwendig zu wissen, ob der Riss durch die Einwirkung äußerer oder innerer Kräfte entstanden ist. Daher ist es zur Einteilung und Abschätzung von Rissursachen wichtig, zwischen Last-, Zwangs- und Eigenspannungen zu unterscheiden.

Lastspannungen

Die auf ein Bauwerk von außen einwirkenden Kräfte aus Eigengewicht und den Verkehrslasten nennt man Lastbeanspruchung. Diese führen zu einer Lastspannung, die über die Gründung auf den Baugrund übertragen und dort abgetragen wird.

Der Zusammenhang wird an folgendem Beispiel dargestellt:

Eine tragende Innenwand wird mit dem Gewicht einer darauf abtragenden Decke, Eigenlasten und ggf. Verkehrslasten belastet, sodass eine lotrechte Lastspannung im Mauerwerk entsteht. Durch den anstehenden Druck wird sich das Mauerwerk um ein bestimmtes Maß zusammendrücken (Kriechen). Die Lastspannung wird durch die Längenänderung nicht beeinflusst, die äußeren Kräfte werden durch das Mauerwerk über die Gründung in den Baugrund übertragen. Durch die Lastspannung entsteht ein Gleichgewichtszustand zwischen den von außen angreifenden Kräften und dem Baugrund, siehe Abbildung 1.

Abb. 1: Abtragung der Lastspannungen, Zeichnung: Voggenreiter

Zwangsspannungen

Wirken in einem Bauteil innere Kräfte, spricht man von einer Zwangsbeanspruchung, die zu Zwangsspannungen führt.

Unterstellt man, dass bei dem vorgenannten Beispiel das zwischen der Decke und dem Fundament eingespannte Mauerwerk erwärmt wird, kommt es zu einer Volumenzunahme.

Es entstehen Längenänderungsbestrebungen im Mauerwerk, das sich durch die Einspannung nicht mehr weiter nach oben oder unten ausdehnen kann. Es tritt eine Druckspannung in der tragenden Wand auf, die im Falle einer möglichen Ausdehnung dem Maß entspricht, das die temperaturbedingte Verlängerung bewirkt hätte. Diese durch innere Kräfte erzeugte Druckspannung nennt man Zwangsspannung, siehe hierzu Abbildung 2.

Abb. 2: Abtragung der Zwangsspannungen, Zeichnung: Voggenreiter

Eigenspannungen

Innerhalb eines Bauteilquerschnitts können aber auch Spannungen auftreten, ohne dass dadurch ein Kraftfluss hervorgerufen wird.

Diese Spannungen nennt man Eigenspannung. Innerhalb eines Bauteils bzw. Querschnitts befinden sich diese Eigenspannungen im Gleichgewicht, ohne dass – im Gegensatz zur Last- und Zwangsspannung – ein Kraftfluss durch das Bauteil hindurch entsteht.

Zusammenfassung

Basierend auf den vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Spannungsarten folgt eine Einteilung der Rissbildungen nach Ursachen. Im Wesentlichen können folgende Rissursachen unterschieden werden:

• Risse durch Lageänderung
• Risse durch Formänderung
• Risse durch Volumenänderung
• Risse durch Eigenspannung

Dabei orientiert sich die vorstehende Einteilung an der systematischen Rissklassifizierung zur Kennzeichnung der verschiedenen Rissformen.

Hierzu ist jedoch anzumerken, dass nicht in allen Fällen eine eindeutige Klassifizierung der Rissbilder bzw. Zuordnung zu einer Rissursache möglich ist, da die Klassifizierungsgrenzen fließend und unscharf sind. Tatsächlich lassen sich die wenigsten in der Baupraxis auftretenden Rissbildungen eindeutig einer der Rissklassifizierungen zuordnen, da meistens ein „Ursachenmix“ für die Entstehung von Rissen in Decken und Wänden verantwortlich ist. Beispielsweise geht bei einigen Schadensbildern mit der Formänderung auch eine Volumenänderung oder eine Lageänderung einher.

Eine eindeutige Zuordnung der Rissbildung ist, wie bereits ausgeführt, wegen der sich überlagernden und unscharfen Kategoriegrenzen daher nicht immer zweifelsfrei möglich. So verändert z. B. eine sich durchbiegende Decke neben ihrer Form (Deckendurchbiegung in Raummitte) auch ihre Lage, zumindest in der Raummitte.

Eine sich durch Erwärmung ausdehnende Mauerwerkswand verändert nicht nur ihre Form, sondern auch ihr Volumen. Entstehen durch diese Ausdehnungen Rissbildungen, so ist die Rissursache (Formänderung oder Volumenänderung) nicht eindeutig feststellbar.

Die für Rissbildungen entscheidenden Einflussgrößen können bisher nur äußerst ungenau quantifiziert werden. Daher ist die rechnerische Beurteilung der Rissgefährdung bzw. der Risssicherheit derzeit nur eingeschränkt und lediglich näherungsweise möglich.

Werden allerdings die Zusammenhänge bei der Rissbildung grundsätzlich verstanden, können häufig auftretende Schadensbilder in den verschiedenen Konstruktionen vermieden werden.

Autor: Dipl.-Ing. Karl-Heinz Voggenreiter