Gebrauch des interaktiven Bemessungsbeispiel

Die Parameter des Erdrdrucks und des Mauerwerks können mit den verschiedenen Schiebern eingestellt werden. Die Geometrie des Trapezquerschnittes kann verändert werden, indem die Ecken des Querschnittes in die entsprechende Position gezogen werden. Der dargestellte Raster hat eine Mascheweite von einem Meter.

Die Fusslinie ist mit blauen Kreuzen in drei Teile geteilt. Zur Verhinderung des Kippens muss der Schnittpunkt mit der resultierenden Kraft (orange) im mittleren Drittel liegen. Rot ist der Reibungswinkel des Gesteins dargestellt. Liegt die Resultierende Kraft (orange) innerhalb des roten Dreiecks ist genügend Sicherheit gegen Rutschen vorhanden.

Gebrauch des interaktiven Bemessungsbeispiel

Die Parameter des Erdrdrucks und des Mauerwerks können mit den verschiedenen Schiebern eingestellt werden. Die Geometrie des Trapezquerschnittes kann verändert werden, indem die Ecken des Querschnittes in die entsprechende Position gezogen werden. Der dargestellte Raster hat eine Mascheweite von einem Meter.

Die Fusslinie ist mit blauen Kreuzen in drei Teile geteilt. Zur Verhinderung des Kippens muss der Schnittpunkt mit der resultierenden Kraft (orange) im mittleren Drittel liegen. Rot ist der Reibungswinkel des Gesteins dargestellt. Liegt die Resultierende Kraft (orange) innerhalb des roten Dreiecks ist genügend Sicherheit gegen Rutschen vorhanden.

Was wird berechnet

Erddruck

Die zu bemessende Stützmauer stützt das dahinterliegende Erdreich und ev. zusätzliche Auflasten (Gebäude, Verkehr). Für die Berechnung des Erddrucks werden verschiedene Berechnungsverfahren eingesetzt (https://de.wikipedia.org/wiki/Erddruck).

Im nachstehenden interaktiven Berechnungsbeispiel wird das Berechnungsverfahren nach Coulomb verwendet. Bei diesem Berechnungsverfahren wird angenommen, dass ein starrer Erdkeil auf einer geraden Gleitfläche nach unten rutscht und auf die Stützmauer drückt. Die Gleitbewegung wird durch die Reibung in der Gleitfuge gehemmt. Die verbleibende Kraft des Erdkeils wirkt auf die Stützmauer. Der Ansatzpunkt der Kraft ist im ersten Drittelspunkt der Mauerhöhe von unten. Die Kraft wirkt nicht horizontal auf die Mauerrückseite, sondern ist infolge der Reibung zwischen Mauerrückseite und Erdreich gegen unten geneigt. Es wird angenommen, dass diese Neigung dem inneren Reibungswinkel des Erdreichs gleichgesetzt ist (vgl. Punkt C.1.1 Merkblatt SIA 2053).

Erddruck_def

Resultierende Kraft

Der Erddruck und das Eigengewicht der Mauer bilden zusammen die resultierende Kraft. Der Ansatzpunkt der resultierenden Kraft liegt im Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie durch den Schwerpunkt des Trapezquerschnittes und der Geraden durch die Kraftrichtung des Erddrucks.

drawing7

Anhand der Lage des Schnittpunktes zwischen der resultierenden Kraft und der Fusslinie des Trapezquerschnittes lassen sich zwei Arten des Versagens der Schwergewichtsmauer überprüfen:

Kippen

Beim Versagen durch Kippen rotiert der ganze Trapezquerschnitt um den vorderen Fusspunkt nach vorne.

Solange die resultierende Kraft die Fusslinie des Trapezquerschnittes schneidet, steht die Mauer stabil. Je weiter der Schnittpunkt gegen die Aussenseite wandert, desto kleiner wird die "Sicherheitsreserve". Der Schnittpunkt muss deshalb im mittleren Drittel der Fusslinie liegen. 

drawing3
Drawing2

Gleiten

Beim Versagen durch Gleiten übersteigt die Resultierende Kraft die Reibungskraft der aufeinanderliegenden Steine.

Der Reibungswinkel des Gesteins wird vom Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie durch den Schwerpunkt des Trapezquerschnittes und der Geraden durch die Kraftrichtung des Erddrucks her abgetragen. Die dem Erdreich zugewandte Seite des Reibungswinkels bildet einen rechten Winkel mit der Fusslinie des Trapezquerschnittes. Solange die resultierende Kraft innerhalb des Winkelbereichs des Reibungswinkels liegt, tritt kein Rutschen der Steine auf. Bezüglich dieser Darstellungsweise siehe auch den Abschnitt über die Reibung.

Drawing4
drawing8

Häufige Art des Versagens: In der Praxis trifft man bei defekten Trockenmauern oft eine Mischung von beiden Versagensweisen vor. Werden im Fundamentbereich zu wenig lange Bindersteine eingebaut kann die Mauer gleichzeitig nachvorne rotieren und nach vorne rutschen. Dabei entsteht eine typische schräg nach vorne unten verlaufende "Bruchzone".

Drawing5

Was wird berechnet

Erddruck

Die zu bemessende Stützmauer stützt das dahinterliegende Erdreich und ev. zusätzliche Auflasten (Gebäude, Verkehr). Für die Berechnung des Erddrucks werden verschiedene Berechnungsverfahren eingesetzt (https://de.wikipedia.org/wiki/Erddruck).

Im nachstehenden interaktiven Berechnungsbeispiel wird das Berechnungsverfahren nach Coulomb verwendet. Bei diesem Berechnungsverfahren wird angenommen, dass ein starrer Erdkeil auf einer geraden Gleitfläche nach unten rutscht und auf die Stützmauer drückt. Die Gleitbewegung wird durch die Reibung in der Gleitfuge gehemmt. Die verbleibende Kraft des Erdkeils wirkt auf die Stützmauer. Der Ansatzpunkt der Kraft ist im ersten Drittelspunkt der Mauerhöhe von unten. Die Kraft wirkt nicht horizontal auf die Mauerrückseite, sondern ist infolge der Reibung zwischen Mauerrückseite und Erdreich gegen unten geneigt. Es wird angenommen, dass diese Neigung dem inneren Reibungswinkel des Erdreichs gleichgesetzt ist (vgl. Punkt C.1.1 Merkblatt SIA 2053).

Erddruck_def

Resultierende Kraft

Der Erddruck und das Eigengewicht der Mauer bilden zusammen die resultierende Kraft. Der Ansatzpunkt der resultierenden Kraft liegt im Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie durch den Schwerpunkt des Trapezquerschnittes und der Geraden durch die Kraftrichtung des Erddrucks.

drawing7

Anhand der Lage des Schnittpunktes zwischen der resultierenden Kraft und der Fusslinie des Trapezquerschnittes lassen sich zwei Arten des Versagens der Schwergewichtsmauer überprüfen:

Kippen

Beim Versagen durch Kippen rotiert der ganze Trapezquerschnitt um den vorderen Fusspunkt nach vorne.

Solange die resultierende Kraft die Fusslinie des Trapezquerschnittes schneidet, steht die Mauer stabil. Je weiter der Schnittpunkt gegen die Aussenseite wandert, desto kleiner wird die "Sicherheitsreserve". Der Schnittpunkt muss deshalb im mittleren Drittel der Fusslinie liegen. 

drawing3
Drawing2

Gleiten

Beim Versagen durch Gleiten übersteigt die Resultierende Kraft die Reibungskraft der aufeinanderliegenden Steine.

Der Reibungswinkel des Gesteins wird vom Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie durch den Schwerpunkt des Trapezquerschnittes und der Geraden durch die Kraftrichtung des Erddrucks her abgetragen. Die dem Erdreich zugewandte Seite des Reibungswinkels bildet einen rechten Winkel mit der Fusslinie des Trapezquerschnittes. Solange die resultierende Kraft innerhalb des Winkelbereichs des Reibungswinkels liegt, tritt kein Rutschen der Steine auf. Bezüglich dieser Darstellungsweise siehe auch den Abschnitt über die Reibung.

Drawing4
drawing8

Häufige Art des Versagens: In der Praxis trifft man bei defekten Trockenmauern oft eine Mischung von beiden Versagensweisen vor. Werden im Fundamentbereich zu wenig lange Bindersteine eingebaut kann die Mauer gleichzeitig nachvorne rotieren und nach vorne rutschen. Dabei entsteht eine typische schräg nach vorne unten verlaufende "Bruchzone".

Drawing5

DIA_Crane

Trockenmauer Kran
Modulares Hebezeug für Trockenmauern
Zweibein

DIA_Crane

Modular drystone crane
Modular dry stone lifting equipment
Zweibein

Bei der graphischen Statik werden die Kräfte graphisch als Vektoren dargestellt. Die Darstellung der Kräfte durch Vektoren ermöglicht eine rein zeichnerische Ermittlung der Lage und Grösse der resultierenden Kräfte.

Bei der graphischen Statik werden die Kräfte graphisch als Vektoren dargestellt. Die Darstellung der Kräfte durch Vektoren ermöglicht eine rein zeichnerische Ermittlung der Lage und Grösse der resultierenden Kräfte.

Erddruck

Text Erddruck

Erddruck

Text Erddruck

Schwergewichtsmauer

Text Schwergewichtsmauer

Schwergewichtsmauer

Text Schwergewichtsmauer

Reibungswinkel

Der Reibungswinkel bezeichnet den Winkel, den eine schiefe Ebene bezüglich der Horizontalen einnimmt, wenn ein auf ihr liegender Körper gerade eben in Bewegung kommt (Haftreibungswinkel) oder langsam mit konstanter Geschwindigkeit gleitet (Gleitreibungswinkel, Gleitwinkel). Der Reibungswinkel θ entspricht dem Arctan des Reibungskoeffizient μ.

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungswinkel (trocken) / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 20° - 27° / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 27° - 34° / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 34° - 40° / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Die Werte gelten für den trockene Steinoberflächen. Sind die Oberflächen nass nimmt der Reibungswinkel stark ab.

Reibungswinkel

Der Reibungswinkel bezeichnet den Winkel, den eine schiefe Ebene bezüglich der Horizontalen einnimmt, wenn ein auf ihr liegender Körper gerade eben in Bewegung kommt (Haftreibungswinkel) oder langsam mit konstanter Geschwindigkeit gleitet (Gleitreibungswinkel, Gleitwinkel). Der Reibungswinkel θ entspricht dem Arctan des Reibungskoeffizient μ.

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungswinkel (trocken) / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 20° - 27° / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 27° - 34° / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 34° - 40° / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Die Werte gelten für den trockene Steinoberflächen. Sind die Oberflächen nass nimmt der Reibungswinkel stark ab.

Reibungskoeffizient

Der Reibungskoeffizient, auch Reibzahl genannt, ist eine dimensionslose physikalische Größe. Zwischen zwei Körpern definiert der Reibungskoeffizient die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft. Sein Wert ist zur Berechnung der Reibung bzw. Reibungskraft erforderlichDer Reibungskoeffizient μ  ist definiert als Tangens des Reibungswinkel θ.

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungskoeffizient / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 0.36 -0.51 / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 0.51 - 0.67 / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 0.67 - 0.84 / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Reibungskoeffizient

Der Reibungskoeffizient, auch Reibzahl genannt, ist eine dimensionslose physikalische Größe. Zwischen zwei Körpern definiert der Reibungskoeffizient die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft. Sein Wert ist zur Berechnung der Reibung bzw. Reibungskraft erforderlichDer Reibungskoeffizient μ  ist definiert als Tangens des Reibungswinkel θ.

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungskoeffizient / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 0.36 -0.51 / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 0.51 - 0.67 / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 0.67 - 0.84 / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Interaktive Bemessung einer Schwergewichts-Stützmauer aus Trockensteinmauerwerk

Interaktive Bemessung einer Schwergewichts-Stützmauer aus Trockensteinmauerwerk

Statische Berechnungen, Umsetzung in das Trockenmauerwerk

Uns Trockenmaurer interessiert, welche Auswirkungen die vorstehenden Überlegungen auf die Ausführung des Mauerwerks haben.

Neigung der Mauerschichten

Generell gilt für beide Bauweisen (traditionell und vom Ingenieur bemessen), dass die Mauerschichten und Auflagerflächen immer ein Gefälle gegen das Erdreich haben sollen. Üblicherweise weisen die Mauerschichten und Auflagerflächen einen rechten Winkel zum Anzug der Maueraussenseite auf.

Stützmauern die eine befahrene Strasse stützen oder ein Gebäude tragen, müssen vom Ingenieur bemessen werden. Der berechnete Trapezquerschnitt muss vom Trockensteinmaurer in gleichbleibender Steinqualität durchgemauert werden. In der Praxis hat sich bewährt, dass zusätzlich zum Team, das die Mauer baut, ein anderes Team das Steinmaterial vorsortiert und vorrichtet. Der Aufwand für die Erstellung einer solchen Stützmauer ist also wesentlich grösser als beim traditionellen Trockenmauerwerk.

Lange Bindersteine

Beim traditionellen Trockenmauerwerk, unterscheidet sich die äussere Sichtschale deutlich von der inneren Hintermauerung. Es ist auch kein Trapezquerschnitt feststellbar (Abb A untenstehend). Die Tragfähigkeit dieser Mauerwerksart kann vom Ingenieur nicht berechnet werden. Trotzdem bewähren sich diese Mauern seit Jahrhunderten an vielen Stellen. Das Tragverhalten von solchen Mauern kann man sich folgendermassen vorstellen:

Die traditionelle Trockenmauer bildet im Bereich der langen Bindersteine eine Art von Trapezquerschnitt, falls in diesem Bereich die Hintermauerung sorgfältig eingeschichtet wird. Es ist dabei darauf zu achten, dass die längsten Bindersteine zuunterst eingebaut werden und deren Länge dann nach oben abnimmt (Abb C untenstehend). Falls diese Regel nicht beachtet wird, ergibt sich ein unregelmässiger mitwirkender Querschnitt mit verminderter Tragfähigkeit (Abb B untenstehend).

Bild
Trapez

Lange Bindersteine, Ort und Anzahl

Infolge der grösseren Belastung des Mauerwerks im unteren Drittel der Stützmauer müssen hier mehr lange Bindersteine eingebaut werden als weiter oben im Mauerwerk. Beginnend in der Fundamentschicht sind im unteren Drittel der Mauerhöhe: Unteres Drittel der Mauerhöhe (vgl. Merkblatt SIA 2053, Absatz 6.3.1)

Bindereinbau beginnend in der Fundamentschicht. Min. 1 LB pro Laufmeter Mauer, 3 Binder pro m2 Sichtfläche. Binderabstand (Achsabstand) vertikal soll der mittleren Steindicke/- höhe der LB entsprechen, Anordnung in jeder Schicht versetzt.

Static calculations, implementation in drystone masonry

As dry masons, we are interested in the impact of the engineering considerations on the execution of the masonry.

Neigung der Mauerschichten

In general, for both construction methods (traditional and engineer-designed), the wall courses and bearing surfaces should always have a slope towards the retained material. Usually, the wall courses and bearing surfaces have a right angle to the tilt of the face of the drystone wall.

Retaining walls supporting a road or a building must be designed by an engineer. The calculated trapezoidal cross-section must be filled by the dry stone mason in consistent stone quality. In practice, it has been proven that in addition to the team building the wall, another team pre-sorts and prepares the stone material. The effort required to build such a retaining wall is therefore much greater than with traditional dry stone masonry.

Lange Bindersteine

In traditional dry masonry, the stones of the outer face shell are clearly distinguished from the inner backing masonry. There is also no trapezoidal cross-section  (Fig A below). The load-bearing capacity of this type of masonry cannot be calculated by the engineer. Nevertheless, these walls have proven their worth in many places for centuries. The load-bearing behaviour of such walls can be understood as follows:

The traditional dry stone wall forms a kind of trapezoidal cross-section in the area of the long trough stones, if the backing stones are carefully placed in this area. Care must be taken to ensure that the longest trough stones are installed at the bottom and that their length then decreases towards the top  ( Fig C below). If this rule is not observed, the result will be an irregular cross-section with reduced load-bearing capacity ( Fig B below).

Bild
Trapez

Long trough stones, place and number

Due to the greater load on the masonry in the lower third of the retaining wall, more long through stones must be placed than further up in the masonry.  (cf. Merkblatt SIA 2053, Absatz 6.3.1)

Through stone installation starting in the foundation course. Min. 1 through stone per linear metre of wall, 3 through stones per m2 of visible surface. Vertical through stone spacing (centre-to-centre spacing) should correspond to the average stone thickness/height of the through stones, staggered arrangement in each course.

Ort der grössten Belastung

Bei einer Schwergewichtsmauer kann die resultierende Kraft aus Erddruck und Gewicht des Mauerkörper berechnet werden. Wird diese Kraft in verschiedenen Höhen des Trapezquerschnitt berechnet, kann beobachtet werden, dass die resultierende Kraft die Fusslinie des Trapezquerschnittes immer weiter aussen schneidet, je näher am Mauerfuss berechnet wird. Im unteren Drittel der Mauerhöhe ist daher das Mauerwerk gegen aussen einer grösseren Belastung ausgesetzt als in den weiter oben liegenden Mauerteilen.

Betätige den roten Schieber "Slider" in der untenstehenden interaktiven Grafik um die resultierende Kraft in verschiedener Höhe des Mauerquerschnittes zu sehen.

Dies bedeutet:

Schneidet die resultierende Kraft die Fusslinie im Fundamentbereich sehr weit aussen, besteht die Gefahr, dass Fundamentsteine ins Erdreich gedrückt werden. Die Fundamentsteine sinken gegen aussen ein und es entsteht eine Bauchung (Abb B untenstehend). Dieser Schaden ist sehr oft zu beobachten wenn die Fundamentsteine zu klein dimensioniert sind, oder das Erdreich zu wenig tragfähig ist.

Als Gegenmassnahme sind ausreichend grosse Fundamentsteine einzubauen (als Binder und wenn möglich überstehend) Im unteren Drittel der Mauerhöhe sind mehr lange Bindersteine einzubauen als in der restlichen Mauerhöhe (Abb C untenstehend). Siehe diesbezüglich auch das SIA Merkblatt 2053, Absatz 6.3.1.

Bild
Einsinken

Die weit aussen gegen das Mauergesicht wirkende resultierende Kraft kann zuden bewirken, dass sehr schmal und hoch als Läufer eingebaute Steine kippen. Auch hier können sich unerwünschte Bewegungen und Verformungen des Mauerwerks ergeben (Abb B untenstehend). Dieser Effekt kann verhindert werden, wenn (insbesondere im unteren Drittel der Mauerhöhe) genügend lange Bindersteine eingebaut werden (Abb C untenstehend)

Dasselbe gilt, wenn ein Versagen aus Kippen und Gleiten eintritt (vgl. Abschnitt "Dimensionierung"). Auch hier kann mit einem Einbau von genügend langen Bindersteinen ein Versagen des Trockenmauerwerks im Fussbereich verhindert werden. Siehe diesbezüglich auch das SIA Merkblatt 2053, Absatz 6.3.1.

Bild
Kippen

Ort der grössten Belastung

For a gravity wall, the resulting force can be calculated from the earth pressure and the weight of the wall body. If this force is calculated at different heights of the trapezoidal cross-section, it can be observed that the resulting force intersects the base line of the trapezoidal cross-section further and further out, the closer to the base of the wall it is calculated. In the lower third of the wall height, the masonry is therefore exposed to a greater load towards the outside than in the parts of the wall further up.

Use the red slider in the interactive graphic below to see the resulting force at different heights of the wall cross-section.

This means:

If the resulting force cuts the footing line in the foundation area very far out, there is a danger that foundation stones will be pressed into the soil. The foundation stones sink in towards the outside and a bulge is formed (Fig B below). This damage is often observed when the foundation stones are too small or the soil is not strong enough.

As a countermeasure, sufficiently large foundation stones are to be installed (as binders and if possible protruding). In the lower third of the wall height, more long through stones are to be installed than in the remaining wall height  (Fig C below). See also the SIA Merkblatt 2053, paragraph 6.3.1.

Bild
Einsinken

The resulting force acting far out against the face of the wall can cause very narrow and high stones installed as runners to tilt. Here, too, undesirable movements and deformations of the masonry can result (Fig B below). This effect can be prevented if (especially in the lower third of the wall height) sufficiently long through stones are placed (Fig C below)

The same applies if a failure from tilting and sliding occurs (cf. section "Dimensioning"). . Here, too, the installation of sufficiently long binder blocks can prevent failure of the dry masonry in the base area. In this regard, see also SIA Merkblatt 2053, paragraph 6.3.1.

Bild
Kippen

Trockenmauern als Schwergewichtsmauern

Muss eine Trockenmauer eine bestimmte Belastung tragen können (Verkehrslast, Gebäude etc), muss die Tragfähigkeit der Trockensteinmauer berechnet werden.

Vom Ingenieur bemessene Stützmauern aus Trockensteinmauerwerk werden als Schwergewichtsmauern konstruiert. Das bedeutet, dass das Gewicht des gebauten Steinkörpers den Kräften aus Erddruck und Auflast entgegenwirkt.

Normalerweise hat eine Schwergewichtsmauer einen trapezförmigen Querschnitt.

Bild
drawing7

Wird eine Stützmauer vom Ingenieur als Schwergewichtsmauer bemessen muss der berechnete Trapezquerschnitt vom Trockensteinmaurer in gleichbleibender Mauerwerksqualität "massiv" durchgemauert werden. Im Trapezquerschnitt gibt es demnach keine Hintermauerung, sondern nur Steine, die einen ähnlichen Bearbeitungsgrad wie im Mauergesicht haben. Diese Steine werden im Verbund gemauert. Erst hinter dem Trapezquerschnitt beginnt die Hintermauerung. In der nachstehenden Abbildung ist (A) eine traditionalle Trockenmauer mit Sichtschale und Hintermauerung und (B) ein durchgemauerter Trapezquerschnitt dargestellt.

Bauweise

Trockenmauern als Schwergewichtsmauern

Muss eine Trockenmauer eine bestimmte Belastung tragen können (Verkehrslast, Gebäude etc), muss die Tragfähigkeit der Trockensteinmauer berechnet werden.

Vom Ingenieur bemessene Stützmauern aus Trockensteinmauerwerk werden als Schwergewichtsmauern konstruiert. Das bedeutet, dass das Gewicht des gebauten Steinkörpers den Kräften aus Erddruck und Auflast entgegenwirkt.

Normalerweise hat eine Schwergewichtsmauer einen trapezförmigen Querschnitt.

Bild
drawing7

Wird eine Stützmauer vom Ingenieur als Schwergewichtsmauer bemessen muss der berechnete Trapezquerschnitt vom Trockensteinmaurer in gleichbleibender Mauerwerksqualität "massiv" durchgemauert werden. Im Trapezquerschnitt gibt es demnach keine Hintermauerung, sondern nur Steine, die einen ähnlichen Bearbeitungsgrad wie im Mauergesicht haben. Diese Steine werden im Verbund gemauert. Erst hinter dem Trapezquerschnitt beginnt die Hintermauerung. In der nachstehenden Abbildung ist (A) eine traditionalle Trockenmauer mit Sichtschale und Hintermauerung und (B) ein durchgemauerter Trapezquerschnitt dargestellt.

Bauweise

Disclaimer

Die nachstehenden Ausführungen sind nur für Ausbildungszwecke gedacht. Sie dürfen nicht für die Dimensionierung von realen Stützmauern in Trockenmauerwerk verwendet werden. Jede Dimensionierung einer Trockensteinmauer muss zwingend durch einen Bauingenieur erfolgen. Jede Verwendung erfolgt auf eigene Verantwortung des Anwenders.

Disclaimer

The following interactive worksheet is for educational purposes only. It must not be used for dimensioning real retaining walls in dry stone masonry. Any dimensioning of a dry stone wall must be carried out by a civil engineer. Any use is at the user's own responsibility.

Literature and Links

Stützmauern in Trockenmauerwerk

Merriman M. A Text-Book on Retaining Walls and Masonry Dams. New York: Wiley; 1892. 

( https://ia800900.us.archive.org/16/items/atextbookonreta01merrgoog/atextbookonreta01merrgoog.pdf )

McCombie PF Morel J-C Garnier D. Drystone Retaining Walls : Design Construction and Assessment. Boca Raton: CRC Press; 2016. doi:10.1201/b19095

Villemus B Boutin C Institut national des sciences appliquées de Lyon (Lyon). Etude Des Murs De Soutènement En Maçonnerie De Pierres Sèches = the Study of Dry-Stone Masonry Retaining Walls. 2004.

( https://www.decouverte-cevennes.fr/wp-content/uploads/2018/03/Thesepierreseche.pdf )

Ciblac T Morel J-C. Sustainable Masonry : Stability and Behavior of Structures. London: ISTE; 2014. http://site.ebrary.com/id/10899799. Accessed November 11 2022.

Mundell, C.; et al. Drystone retaining walls: from full scale testing to construction requirements. Proceedings of the 11th International Conference on Non-conventional Materials and Technologies NOCMAT 2009

Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein. Trockenmauerwerk in Naturstein : Bautechnik Erhaltung Und Ökologie. 1. Auflage ed. Zürich: Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein; 2020.

https://de.wikipedia.org/wiki/Schwergewichtswand

Erddruck

https://de.wikipedia.org/wiki/Erddruck

https://en.wikipedia.org/wiki/Lateral_earth_pressure 

Reibung

Wyllie DC. Rock Slope Engineering : Civil Applications. Fifth ed. Boca Raton FL: CRC Press Taylor & Francis Group; 2018.

Statics / Gravity

Gewicht des Steinmaterials

Jedes Gestein hat ein bestimmtes Gewicht (Rohdichte, spezifisches Gewicht), das meist in Tonnen pro Kubikmeter (to/m3) angegeben wird.

Gewicht von verschiedenen Gesteinen:

  • Granit: 2.6 to/m3 bis 3.0 to/m3
  • Marmor: 2.7 to/m3 bis 2.9 to/m3
  • Basalt: 2.9 to/m3 bis 3.2 to/m3
  • Gneis: 2.5 to/m3 bis 2.95 to/m3
  • Sandstein 2.0 to/m3 bis 2.8 to/m3
  • Tuff 1.5 to/m3 bis 2.8 to/m3
  • Kalkstein 1.5 to/m3 bis 2.75 to/m3
  • Quarzit 2.6 to/m3

Hohlraumanteil

Beim Bau einer Trockensteinmauer werden einzelne Steine zu einem Mauerkörper aufgeschichtet. Zwischen den einzelnen Steinen verbleiben die Hohlräume der Fugen. Je nach Form der Steine und Sorgfalt des Maurers verbleiben mehr oder weniger Hohlräume.

Gemäss Mundell (2009) beträgt der Hohlraumanteil je nach Bauqualität 20% - 45% des vollen Volumens. Dieser Hohlraumanteil muss bei der Berechnung des Gewichtes eines Mauerkörpers aus Trockenmauerwerk abgezogen werden.

Statics / Gravity

Gewicht des Steinmaterials

Jedes Gestein hat ein bestimmtes Gewicht (Rohdichte, spezifisches Gewicht), das meist in Tonnen pro Kubikmeter (to/m3) angegeben wird.

Gewicht von verschiedenen Gesteinen:

  • Granit: 2.6 to/m3 bis 3.0 to/m3
  • Marmor: 2.7 to/m3 bis 2.9 to/m3
  • Basalt: 2.9 to/m3 bis 3.2 to/m3
  • Gneis: 2.5 to/m3 bis 2.95 to/m3
  • Sandstein 2.0 to/m3 bis 2.8 to/m3
  • Tuff 1.5 to/m3 bis 2.8 to/m3
  • Kalkstein 1.5 to/m3 bis 2.75 to/m3
  • Quarzit 2.6 to/m3

Hohlraumanteil

Beim Bau einer Trockensteinmauer werden einzelne Steine zu einem Mauerkörper aufgeschichtet. Zwischen den einzelnen Steinen verbleiben die Hohlräume der Fugen. Je nach Form der Steine und Sorgfalt des Maurers verbleiben mehr oder weniger Hohlräume.

Gemäss Mundell (2009) beträgt der Hohlraumanteil je nach Bauqualität 20% - 45% des vollen Volumens. Dieser Hohlraumanteil muss bei der Berechnung des Gewichtes eines Mauerkörpers aus Trockenmauerwerk abgezogen werden.

Begriff Statik

Statik der Baukonstruktionen ist die Lehre von der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Tragwerken im Bauwesen. Statik einer Trockensteinmauer bezeichnet deshalb die Beurteilung und Berechnung der Standfestigkeit und Tragfähigkeit einer Trockensteinmauer.

In den allermeisten Fällen soll die Tragfähigkeit und Standsicherheit von Stützmauern beurteilt werden. Andere Gebiete der Statik beinhalten die Beurteilung der Erdbebensicherheit von Mauerwerkskonstruktionen.

Für das Tragverhalten einer Trockensteinmauer spielen drei Faktoren eine Rolle: Das Gewicht des Steinmaterials und die Reibung zwischen den aufeinanderliegenden Steinen sowie die Anordnung und Lage der Steine im Mauerkörper

Begriff Statik

Statik der Baukonstruktionen ist die Lehre von der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Tragwerken im Bauwesen. Statik einer Trockensteinmauer bezeichnet deshalb die Beurteilung und Berechnung der Standfestigkeit und Tragfähigkeit einer Trockensteinmauer.

In den allermeisten Fällen soll die Tragfähigkeit und Standsicherheit von Stützmauern beurteilt werden. Andere Gebiete der Statik beinhalten die Beurteilung der Erdbebensicherheit von Mauerwerkskonstruktionen.

Für das Tragverhalten einer Trockensteinmauer spielen drei Faktoren eine Rolle: Das Gewicht des Steinmaterials und die Reibung zwischen den aufeinanderliegenden Steinen sowie die Anordnung und Lage der Steine im Mauerkörper

Statics / Friction

Reibung ist eine Kraft, die das Gleiten sich berührender Körper behindert. Liegen die Körper ohne Bewegung aufeinander wird die Reibung als Haftreibung bezeichnet, bewegen sie sich gegeneinander redet man von Gleitreibung.

Die Reibung zwischen zwei Gegenständen ist abhängig vom Materialgewicht und der Oberflächenbeschaffenheit der Kontaktfläche (rauh, glatt, trocken, nass, etc). Die Kraft, die aufgewendet werden muss, um zwei aufeinanderliegende Gegenstände gegeneinander zu bewegen, nennt man Reibungskraft f.

Als Mass für die Reibung werden einerseits der Reibungskoeffizient μ und der Reibungswinkel θ verwendet.

Eine einfache Möglichkeit, den Reibungskoeffizienten μ zu messen, besteht darin, zwei Gegenstände aufeinander zu legen und sie dann zu kippen, bis der obere Gegenstand rutscht. Der Winkel, bei dem ein Gegenstand auf dem anderen zu rutschen beginnt, wird Reibungswinkel θ genannt.

Der Reibungskoeffizient μ  ist definiert als Tangens des Reibungswinkel θ und umgekehrt entspricht der Rebungswinkel θ dem Arctan des Reibungskoeffizient μ.

Liegen zwei Steine waagerecht aufeinanderliegen, entsteht keine Reibungskraft f. Wenn hingegen die Steine langsam gekippt werden, nimmt die Reibungskraft zu. Die Reibungskraft wirkt der Schwerkraft entgegen, die den aufliegenden Stein gegen unten zieht. Mit zunehmendem Winkel übersteigt die Komponente der Schwerkraft schließlich den Höchstwert der Reibungskraft f, und das Objekt rutscht ab. Der Winkel, bei dem der Stein abrutscht, wird Reibungswinkel genannt.

Je nach Oberflächenbeschaffenheit der Steine (gebrochen, gesägt etc) ändern sich die Reibungswerte (Reibungskoeffizient, Reibungswinkel). Beim Trockenmauerwerk arbeiten wir mit gebrochenen / roh gespitzten Steinoberflächen. In der Fachliteratur sind folgende Reibungswerte für solche Oberflächen zu finden:

Die Reibung wird vermindert, wenn die Kontaktfläche nass ist oder wenn sich in der Fuge ein zusätzliches feines Material befindet ( Sand, Erde, Lehm).

Erklärung der nachstehenden interaktiven Grafik:

Die Parameter für Neigung, Gewicht und Reibungskoeffizient können bei den Schiebern eingestellt werden.

Auf der Grafik werden die Komponenten der Schwerkraft (Bx) und der entgegenwirkenden Reibungskraft (A) dargestellt. Übersteigt die Schwerkraft die Reibungskraft rutscht der Stein weg.

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungskoeffizient / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 0.36 -0.51 / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 0.51 - 0.67 / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 0.67 - 0.84 / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Wirkt eine zusätzliche Kraft auf den Stein (beispielsweise ein anderer Stein der drückt, oder das Erdreich des dahinterliegenden Hanges), verändern sich die Verhältnisse.

Schiebt die zusätzliche Kraft aufwärts, wirkt sie der Schwerkraft entgegen. Damit der Stein rutscht, muss eine zusätzliche Kraft aufgewendet werden die die Schwerkraftkomponente UND die Reibungskraft  übersteigt.

Schiebt die zusätzliche Kraft gegen abwärts, wirkt sie zusammen mit der Schwerkraft. Damit der Stein rutscht, müssen die addierten Kräfte (Schwerkraft und zusätzliche Kraft) grösser als die Reibungskraft sein. Es braucht in diesem Fall viel weniger Kraft um den Stein ins rutschen zu bringen.

Im Mauerwerk entspricht dieses Experiment der Neigung der Auflagerflächen der Steine. Sind diese gegen den Hang geneigt, braucht es viel mehr Kraft um die Mauersteine ins rutschen zu bringen. Sind die Auflagerflächen gegen aussen geneigt, genügt eine geringe zusätzliche Kraft um die Steine ins rutschen zu bringen.

In einer anderen Darstellung der interaktiven Grafik unseres Steines wird die resultierende Kraft (X) aus "zusätzlicher Kraft" und Schwerkraft gebildet.

Der Reibungswinkel RWI (grau dargestellt) wird vom Schwerpunkt aus gegen die Fusslinie des Steines dargestellt, wobei die linke Begrenzung des Winkels einen rechten Winkel mit der Fusslinie bildet (Punkt N).

Befindet sich die resultierende Kraft (X) innerhalb (oder ausserhalb links) des Dreiecks des Reibungswinkels RWI bleibt der Stein stabil. Liegt die resultierende Kraft (X) rechts ausserhalb des Reibungswinkeldreiecks RWI gleitet der Stein weg. 

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungswinkel (trocken) / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 20° - 27° / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 27° - 34° / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 34° - 40° / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Diese Darstellung treffen wir wieder bei der interaktiven Grafik für die Stützmauerdimensionierung an.

Statics / Friction

Reibung ist eine Kraft, die das Gleiten sich berührender Körper behindert. Liegen die Körper ohne Bewegung aufeinander wird die Reibung als Haftreibung bezeichnet, bewegen sie sich gegeneinander redet man von Gleitreibung.

Die Reibung zwischen zwei Gegenständen ist abhängig vom Materialgewicht und der Oberflächenbeschaffenheit der Kontaktfläche (rauh, glatt, trocken, nass, etc). Die Kraft, die aufgewendet werden muss, um zwei aufeinanderliegende Gegenstände gegeneinander zu bewegen, nennt man Reibungskraft f.

Als Mass für die Reibung werden einerseits der Reibungskoeffizient μ und der Reibungswinkel θ verwendet.

Eine einfache Möglichkeit, den Reibungskoeffizienten μ zu messen, besteht darin, zwei Gegenstände aufeinander zu legen und sie dann zu kippen, bis der obere Gegenstand rutscht. Der Winkel, bei dem ein Gegenstand auf dem anderen zu rutschen beginnt, wird Reibungswinkel θ genannt.

Der Reibungskoeffizient μ  ist definiert als Tangens des Reibungswinkel θ und umgekehrt entspricht der Rebungswinkel θ dem Arctan des Reibungskoeffizient μ.

Liegen zwei Steine waagerecht aufeinanderliegen, entsteht keine Reibungskraft f. Wenn hingegen die Steine langsam gekippt werden, nimmt die Reibungskraft zu. Die Reibungskraft wirkt der Schwerkraft entgegen, die den aufliegenden Stein gegen unten zieht. Mit zunehmendem Winkel übersteigt die Komponente der Schwerkraft schließlich den Höchstwert der Reibungskraft f, und das Objekt rutscht ab. Der Winkel, bei dem der Stein abrutscht, wird Reibungswinkel genannt.

Je nach Oberflächenbeschaffenheit der Steine (gebrochen, gesägt etc) ändern sich die Reibungswerte (Reibungskoeffizient, Reibungswinkel). Beim Trockenmauerwerk arbeiten wir mit gebrochenen / roh gespitzten Steinoberflächen. In der Fachliteratur sind folgende Reibungswerte für solche Oberflächen zu finden:

Die Reibung wird vermindert, wenn die Kontaktfläche nass ist oder wenn sich in der Fuge ein zusätzliches feines Material befindet ( Sand, Erde, Lehm).

Erklärung der nachstehenden interaktiven Grafik:

Die Parameter für Neigung, Gewicht und Reibungskoeffizient können bei den Schiebern eingestellt werden.

Auf der Grafik werden die Komponenten der Schwerkraft (Bx) und der entgegenwirkenden Reibungskraft (A) dargestellt. Übersteigt die Schwerkraft die Reibungskraft rutscht der Stein weg.

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungskoeffizient / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 0.36 -0.51 / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 0.51 - 0.67 / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 0.67 - 0.84 / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Wirkt eine zusätzliche Kraft auf den Stein (beispielsweise ein anderer Stein der drückt, oder das Erdreich des dahinterliegenden Hanges), verändern sich die Verhältnisse.

Schiebt die zusätzliche Kraft aufwärts, wirkt sie der Schwerkraft entgegen. Damit der Stein rutscht, muss eine zusätzliche Kraft aufgewendet werden die die Schwerkraftkomponente UND die Reibungskraft  übersteigt.

Schiebt die zusätzliche Kraft gegen abwärts, wirkt sie zusammen mit der Schwerkraft. Damit der Stein rutscht, müssen die addierten Kräfte (Schwerkraft und zusätzliche Kraft) grösser als die Reibungskraft sein. Es braucht in diesem Fall viel weniger Kraft um den Stein ins rutschen zu bringen.

Im Mauerwerk entspricht dieses Experiment der Neigung der Auflagerflächen der Steine. Sind diese gegen den Hang geneigt, braucht es viel mehr Kraft um die Mauersteine ins rutschen zu bringen. Sind die Auflagerflächen gegen aussen geneigt, genügt eine geringe zusätzliche Kraft um die Steine ins rutschen zu bringen.

In einer anderen Darstellung der interaktiven Grafik unseres Steines wird die resultierende Kraft (X) aus "zusätzlicher Kraft" und Schwerkraft gebildet.

Der Reibungswinkel RWI (grau dargestellt) wird vom Schwerpunkt aus gegen die Fusslinie des Steines dargestellt, wobei die linke Begrenzung des Winkels einen rechten Winkel mit der Fusslinie bildet (Punkt N).

Befindet sich die resultierende Kraft (X) innerhalb (oder ausserhalb links) des Dreiecks des Reibungswinkels RWI bleibt der Stein stabil. Liegt die resultierende Kraft (X) rechts ausserhalb des Reibungswinkeldreiecks RWI gleitet der Stein weg. 

Typische Werte von Reibungskoeffizienten für verschiedene Gesteinsarten:

Klasse / Reibungswinkel (trocken) / Zugehörende Gesteinsarten

Geringe Reibung / 20° - 27° / Schiefer (hoher Glimmergehalt), Schiefer, Mergel

Mittlere Reibung / 27° - 34° / Sandstein, Schluffstein, Kreide, Gneis, Schiefer

Hohe Reibung / 34° - 40° / Basalt, Granit, Kalkstein, Konglomerat

Diese Darstellung treffen wir wieder bei der interaktiven Grafik für die Stützmauerdimensionierung an.

Building Platforms

Building platforms for stone storage and working space in steep terrain.

Img 1

Bild
Platform 1

Img 2

Bild
Plattform 2

Img 3

Plattform 3

Img 4

Plattform 4
ECO_Sieben

Säugetiere, die Trockensteinmauern als Lebensraum benutzen, sind auf ausreichend grosse Hohlräume angewiesen. Eine zu kleinteilige Hintermauerung ist zu vermeiden, da sonst zu wenig Spalten und Hohlräume vorhanden sind. Zu den Säugetieren, die Trockensteinmauern bewohnen, zählen u.a. Mäuse, Wiesel, Igel, Siebenschläfer und Fledermäuse.

Trockensteinmauern werden von Säugetieren selbständig besiedelt. Allerdings kann durch den Einbau von Höhlen ein Angebot für die Besiedlung geschaffen werden. Bei Sanierungen muss berücksichtigt werden, dass im Winter einige Säugetiere Trockensteinmauern als Winterquartier benutzen und nicht fliehen können.

Img 1

Siebenschläfer, gefunden beim Mauerabbau in Verdabbio 2005

ECO_Salamander

Trockenmauern stellen für Amphibien, vor allem aber für die wärmeliebenden Reptilien, wertvolle und überaus wichtige Lebensraumelemente in der Kulturlandschaft dar. Viele Arten nutzen das Mauerwerk als Jahreslebensraum: Sie leben das ganze Jahr über ununterbrochen an oder in der Mauer. Andere Arten brauchen das Mauerwerk zumindest temporär, beispielsweise als frostsicheres Winterquartier. Das Mauerwerk dient auch als Sonnen- und Versteckplatz, als Jagdgebiet und als Eiablagestelle. Wichtig sind Trockenmauern auch als funktionale Verbindungskorridore zwischen zwei Teillebensräumen.

ECO_Natter

Alle Typen von Trockenmauerwerk sind für Amphibien und Reptilien nutzbar. Ausgenommen ist das kombinierte Naturstein-Betonmauerwerk, das in der Regel die Ansprüche der beiden Artengruppen nicht erfüllen kann. Besonders wertvoll sind einhäuptige Konstruktionen, z.B. bei EH2S, EH3S, EH1S, EHBlock, EHKorb, die zusätzlich mit geeignetem Material hintermauert oder hinterfüllt sind. Dieses sollte grösstenteils aus einer heterogenen Mischung von Steinen mit mindestens 20 - 40 cm Durchmesser bestehen, damit ausreichend nutzbare Hohlräume und Gangsysteme vorhanden sind. Wichtig für Amphibien und Reptilien ist eine ausreichende Fugenbreite, die stellenweise mindenstens 20 – 30 mm betragen sollte, bei Vorkommen grosser Arten auch 40 – 50 mm. Am Mauerfuss sind gezielt Zugänge zu schaffen. Von einer Verfüllung mit feinerem Material ist nach Möglichkeit abzusehen. Die Hintermauerung oder Hinterfüllung muss für Amphibien und Reptilien unbedingt zugänglich sein; auf den Einsatz von Filtervliesen ist entsprechend wenn immer möglich zu verzichten. Besonders wertvoll sind frostfreie Bereiche in einer Tiefe(h) von mehr als 100 cm, die als Winterquartier dienen. 

Trockensteinmauern werden von Amphibien und Reptilien selbstständig besiedelt, von Ansiedlungen ist abzusehen. Bei Sanierungen muss berücksichtigt werden, dass Amphibien und Reptilien Trockensteinmauern als Winterquartier benutzen und während der Winterstarre nicht fliehen können. Der Abbau von Mauern mit Maschinen ist schädlicher als der Abbau von Hand. Bei einer etappenweise ausgeführten Sanierung können die Tiere in alte Mauerabschnitte ausweichen oder versetzt werden.

Bei Trockenmauerprojekten (Sanierungen und Neubau), muss abgeklärt werden ob sich im Projektgebiet eine bekannte Population von Amphibien oder Reptilien befindet. Diese Angaben können bei der karch (www.karch.ch) und den kantonalen Naturschutzämtern in Erfahrung gebracht werden. In Absprache mit diesen Fachstellen / Ämtern kann das optimale Vorgehen festgelegt werden, oder Zusatzmassnahmen im Gebiet geplant werden (Asthaufen, Steinlinsen etc).

ECO_Spinne

Die kleinen Bewohner der Trockensteinmauern (Spinnen, Insekten, Schnecken) werden wenig wahrgenommen, stellen aber mit Abstand die grösste Gruppe an Tieren dar, die Trockensteinmauern als Lebensraum benutzen. Die Mobilität der verschiedenen Gattungen und Arten ist unterschiedlich. Ameisen, Wanzen und Spinnen sind sehr mobil und können schnell grössere Gebiete besiedeln. Gliedertiere (Hundertfüssler, Tausendfüssler und Käfer) sowie Schnecken sind nicht so wanderfreudig. Sie benötigen mehr Zeit zur Besiedlung. Erst in älteren Trockenmauern sind Tiere mit sehr geringem Aktionsradius, oder sehr speziellen Ansprüchen anzutreffen, Schnecken sind beispielsweise auf Feuchtigkeit und Humus angewiesen und bewegen sich nur sehr langsam fort. Auch Asseln sind auf ausreichende Feuchtigkeit und Humus angewiesen und die Raupen einiger Schmetterlinge, welche auf an Mauern vorkommende Nahrungspflanzen (z.B. Flechten, Sedum) spezialisiert sind, besiedeln die Mauer erst, wenn die entsprechende Pflanze vorhanden ist.

ECO_Schnecke

Trockensteinmauern werden von Spinnen, Insekten und Schnecken selbständig besiedelt. Der Einbau von Hohlräumen kann ev. die Ansiedlung von Hummeln, Wespen und Hornissen begünstigen

ECO_Apollo
ECO_Bird

Some bird species (e.g. cavity-nesting birds such as hoopoes, tits, wheatears, little owls and dippers) like to use suitable cavities in dry stone walls for breeding. Too small a back wall should be avoided, as otherwise there will be too few crevices and cavities. The installation of suitable cavities can support settlement at suitable sites. Some cavity-nesting bird species (e.g. hoopoe, wryneck, various tit species, wheatear, little owl and dippers) like to use suitable cavities in dry stone walls for breeding. While titmouse species already use small cavities as nest sites, larger species such as the hoopoe or the little owl need niches with a larger volume. The dipper is a special case, as it is bound to sites along watercourses. The installation of cavities or specific nesting aids at suitable sites can promote the settlement of cavity-nesting bird species (cf. SVS/Bird Life Switzerland leaflet "Construction of hawk nesting aids"). Too small a back wall should be avoided, otherwise there will be too few crevices and cavities. When installing cavities, make sure that no surface water or seepage water gets into the nest, even during heavy rainfall.

ECO_Flechte

The vegetation of dry stone walls is specialised for this habitat. The development of a wall vegetation can take decades and begins with the colonisation of the stone surfaces by so-called cryptogams, which include algae, fungi, mosses and lichens. The latter are organisms in which fungi and algae grow in symbiosis. Cryptogams are alternately moist. They can therefore dry out without dying. Later, when humus has formed in the joints, ferns and flowering plants can colonise the walls. Colonisation usually occurs through the entry of seeds by wind, insects and birds. Typical plant species are those that can survive longer dry periods, such as striped fern, wall pepper, houseleek and cinnamon weed. Depending on the orientation, rock type and age of the walls, different plant species and plant communities occur.

ECO_Moos

Plants do not need support during colonisation, but if possible, stones overgrown with lichen or moss are reinstalled in the new wall (same exposure). If there is agricultural use in the immediate vicinity, care should be taken to promote an extensively used herbaceous margin at the base of the wall. Late mowing would be an option to prevent the growth of woody plants. An unfertilised and non-pesticide-treated buffer strip of 3 to 5 metres along the wall is indispensable for ecologically valuable objects in order not to endanger the inhabitants of the walls and their biodiversity.

ECO_Streifen
ECO_Zimbel
ECO_Sieben

Mammals that use dry stone walls as habitats depend on sufficiently large cavities. Too small a back wall should be avoided, otherwise there will be too few crevices and cavities. Mammals that inhabit dry stone walls include mice, weasels, hedgehogs, dormice and bats.

Dry stone walls are colonised by mammals independently. However, the installation of caves can create an offer for colonisation. Renovations must take into account that in winter some mammals use dry-stone walls as winter quarters and cannot escape.

Img 1

Dormouse, found during wall demolition in Verdabbio in autumn 2005

ECO_Salamander

Dry stone walls are valuable and extremely important habitat elements in the cultural landscape for amphibians, but especially for the heat-loving reptiles. Many species use the masonry as an annual habitat: they live continuously on or in the wall throughout the year. Other species need the masonry at least temporarily, for example as frost-proof winter quarters. The masonry also serves as a place for sunbathing and hiding, as a hunting ground and as an egg-laying site. Dry stone walls are also important as functional connecting corridors between two partial habitats.

ECO_Natter

All types of dry stone masonry are usable for amphibians and reptiles. The exception is combined natural stone-concrete masonry, which usually cannot meet the requirements of the two species groups. Particularly valuable are single-sided constructions, e.g. EH2S, EH3S, EH1S, EHBlock, EHKorb, which are additionally backwalled or backfilled with suitable material. This should largely consist of a heterogeneous mixture of stones with a diameter of at least 20 - 40 cm, so that there are sufficient usable cavities and passage systems. It is important for amphibians and reptiles to have sufficient joint width, which should be at least 20 - 30 mm in places, and 40 - 50 mm if large species are present. Specific access points should be created at the base of the wall. If possible, backfilling with finer material should be avoided. The backfill must be accessible to amphibians and reptiles; the use of filter fleeces should be avoided whenever possible. Particularly valuable are frost-free areas at a depth(h) of more than 100 cm that serve as winter quarters.

Dry stone walls are colonised independently by amphibians and reptiles; settlements should be avoided. Renovations must take into account that amphibians and reptiles use dry stone walls as winter quarters and cannot escape during hibernation. The dismantling of walls with machines is more harmful than dismantling by hand. If renovation is carried out in stages, the animals can escape to old sections of the wall or be relocated.

In dry stone wall projects (renovation and new construction), it must be clarified whether there is a known population of amphibians or reptiles in the project area. This information can be obtained from the karch (www.karch.ch) and the cantonal nature conservation offices. In consultation with these offices, the best course of action can be determined, or additional measures in the area can be planned (piles of branches, stone lenses, etc.).

ECO_Spinne

Die kleinen Bewohner der Trockensteinmauern (Spinnen, Insekten, Schnecken) werden wenig wahrgenommen, stellen aber mit Abstand die grösste Gruppe an Tieren dar, die Trockensteinmauern als Lebensraum benutzen. Die Mobilität der verschiedenen Gattungen und Arten ist unterschiedlich. Ameisen, Wanzen und Spinnen sind sehr mobil und können schnell grössere Gebiete besiedeln. Gliedertiere (Hundertfüssler, Tausendfüssler und Käfer) sowie Schnecken sind nicht so wanderfreudig. Sie benötigen mehr Zeit zur Besiedlung. Erst in älteren Trockenmauern sind Tiere mit sehr geringem Aktionsradius, oder sehr speziellen Ansprüchen anzutreffen, Schnecken sind beispielsweise auf Feuchtigkeit und Humus angewiesen und bewegen sich nur sehr langsam fort. Auch Asseln sind auf ausreichende Feuchtigkeit und Humus angewiesen und die Raupen einiger Schmetterlinge, welche auf an Mauern vorkommende Nahrungspflanzen (z.B. Flechten, Sedum) spezialisiert sind, besiedeln die Mauer erst, wenn die entsprechende Pflanze vorhanden ist.

ECO_Schnecke

Trockensteinmauern werden von Spinnen, Insekten und Schnecken selbständig besiedelt. Der Einbau von Hohlräumen kann ev. die Ansiedlung von Hummeln, Wespen und Hornissen begünstigen

ECO_Apollo
ECO_Bird

Some bird species (e.g. cavity-nesting birds such as hoopoes, tits, wheatears, little owls and dippers) like to use suitable cavities in dry stone walls for breeding. Too small a back wall should be avoided, as otherwise there will be too few crevices and cavities. The installation of suitable cavities can support settlement at suitable sites. Some cavity-nesting bird species (e.g. hoopoe, wryneck, various tit species, wheatear, little owl and dippers) like to use suitable cavities in dry stone walls for breeding. While titmouse species already use small cavities as nest sites, larger species such as the hoopoe or the little owl need niches with a larger volume. The dipper is a special case, as it is bound to sites along watercourses. The installation of cavities or specific nesting aids at suitable sites can promote the settlement of cavity-nesting bird species (cf. SVS/Bird Life Switzerland leaflet "Construction of hawk nesting aids"). Too small a back wall should be avoided, otherwise there will be too few crevices and cavities. When installing cavities, make sure that no surface water or seepage water gets into the nest, even during heavy rainfall.

ECO_Flechte

The vegetation of dry stone walls is specialised for this habitat. The development of a wall vegetation can take decades and begins with the colonisation of the stone surfaces by so-called cryptogams, which include algae, fungi, mosses and lichens. The latter are organisms in which fungi and algae grow in symbiosis. Cryptogams are alternately moist. They can therefore dry out without dying. Later, when humus has formed in the joints, ferns and flowering plants can colonise the walls. Colonisation usually occurs through the entry of seeds by wind, insects and birds. Typical plant species are those that can survive longer dry periods, such as striped fern, wall pepper, houseleek and cinnamon weed. Depending on the orientation, rock type and age of the walls, different plant species and plant communities occur.

ECO_Moos

Plants do not need support during colonisation, but if possible, stones overgrown with lichen or moss are reinstalled in the new wall (same exposure). If there is agricultural use in the immediate vicinity, care should be taken to promote an extensively used herbaceous margin at the base of the wall. Late mowing would be an option to prevent the growth of woody plants. An unfertilised and non-pesticide-treated buffer strip of 3 to 5 metres along the wall is indispensable for ecologically valuable objects in order not to endanger the inhabitants of the walls and their biodiversity.

ECO_Streifen
ECO_Zimbel
ECO_macro

“Fernsicht": Der ökologische Wert des Netzwerkes der verschiedenen Mauern in der Landschaft.

Die Trockensteinmauern bilden ein vernetzendes Landschaftselement neben anderen Landschaftsstrukturen (Hecken, Magerwiesen, Gewässer etc.).

Kriterien zur Erfassung und Bewertung ganzer Objektgebiete im örtlichen ökologischen Gesamtzusammenhang:

Eco_Macro03
  • Strukturelle Vielfalt des Objektgebiets

Zusammensetzung der Lebensraumtypen gemäss „Delarze + Gonseth, Lebensräume der Schweiz“ -> www.infoflora.ch/lebensraeume   sowie www.lebensraeume.unr.ch, siehe Anthropogene Steinfluren (Gibt Hinweise)

  • Ökologischer Stellenwert der Trockenmauer anhand der umgebenden Mauerlandschaft (alleinstehende/einzige Trockenmauer im Gebiet, Teil eines Mauerkomplexes von mehreren nahe beieinanderliegenden Einzelmauern oder Stützmauern in grossflächiger Terrassenlandschaft) (gering, mittel, hoch, sehr hoch)
  • Vernetzungsfunktion der Trockenmauer (gering, mittel, hoch, sehr hoch)
  • Qualität der Vernetzung zwischen den einzelnen Biotopen und Kleinstrukturen des Objektgebietes (gering, mittel, hoch, sehr hoch)
  • Qualität der Biodiversität des Objektgebiets (gering, mittel, hoch, sehr hoch)
  • Zonenart (Raumplanung)
  • ökologisch relevante wirtschaftliche Implikationen (z.B. Landwirtschaft, Verkehr, Sondernutzungen)

Inventareinträgen und Bewertungen (Schutzmassnahmen).

ECO_macro

Distant view, "macro" perspective, walls as a network in the landscape

The dry stone walls form a networking landscape element alongside other landscape structures (hedges, rough pastures, water bodies, etc.).

Criteria for recording and evaluating entire object areas in the overall local ecological context:

Eco_Macro03
  • Structural diversity of the object area

Composition of habitat types according to "Delarze + Gonseth, Lebensräume der Schweiz" -> www.infoflora.ch/lebensraeume as well as www.lebensraeume.unr.ch, see Anthropogenic stone corridors (Gives hints)

  • Ecological significance of the dry stone wall based on the surrounding wall landscape (stand-alone/only dry stone wall in the area, part of a wall complex of several closely spaced individual walls or retaining walls in a large-scale terraced landscape) (low, medium, high, very high)
  • Networking function of the dry stone wall (low, medium, high, very high)
  • Quality of connectivity between the individual biotopes and small structures of the project area (low, medium, high, very high)
  • Quality of the biodiversity of the object area (low, medium, high, very high)
  • Type of zone (spatial planning)
  • Ecologically relevant economic implications (e.g. agriculture, transport, special uses)

Inventory inputs and assessments (protective measures).

ECO_micro

„Nahsicht“, Ökologischer Wert der Einzelmauern als Lebensraum für verschiedene Tiere und Pflanzen

Die Besiedlung einer Mauer, die aus neu gebrochenen, 'sterilen' Steinen besteht, erfolgt von den benachbarten Lebensräumen aus. Entscheidend dabei ist der Aktionsradius der Tiere, wie schnell sie sich fortbewegen können und welche Ansprüche sie an den Lebensraum stellen. Dies macht deutlich, wie wichtig bei neu erstellten Mauern eine vielgestaltige Umgebung und bereits besiedelte alte Mauern sind. Bei Sanierungen ist deshalb etappenweise vorzugehen, so dass immer alte Mauerstücke in der Umgebung vorhanden sind und die Wiederbesiedlung der sanierten Mauerstücke problemlos erfolgen kann. Auch durch das Stehenlassen von noch intakten Mauerabschnitten finden mobile Arten Ersatzlebensraum und die Wiederbesiedlung der neuen Mauer kann rascher erfolgen. Normalerweise verläuft die Besiedlung von Trockensteinmauern durch Pflanzen und Tiere ohne Zutun des Menschen. Durch strukturelle Erleichterungen zur sicheren Zuwanderung von Tieren aus der Umgebung kann die Besiedlung gefördert werden. Wichtig ist auch, dass der Durchgang durch das Spaltensystem der Mauer bis zum Erdreich nicht unterbrochen wird. Im Weiteren kann unter Umständen versucht werden, durch den Einbau von Höhlen und Durchgängen die Mauer für Tiere und Pflanzen als Brut- und Überwinterungsort attraktiver zu machen. Beispielsweise kann mit dem Einbau von Nisthilfen oder Höhlen in die Trockensteinmauer die Ansiedlung von höhlenbrütenden Vogelarten gefördert werden. Dies soll aber durch die zuständigen kantonalen Behörden bewilligt werden (Art. 19 NHG). Ob und wie eine Ansiedlung der Artenvielfalt dient, muss im Einzelfall abgeklärt werden.

ECO_micro

"Close-up view", ecological value of the individual walls as habitats for various animals and plants

The colonisation of a wall consisting of newly broken, 'sterile' stones takes place from the neighbouring habitats. The radius of action of the animals, how fast they can move and what demands they make on the habitat are decisive here. This makes it clear how important it is for newly constructed walls to have a diverse environment and old walls that are already colonised. Therefore, renovations should be carried out in stages so that there are always old sections of wall in the vicinity and the recolonisation of the renovated sections of wall can take place without any problems. If intact sections of the old wall are left standing, mobile species find replacement habitat and recolonisation of the new wall can take place more quickly. Normally, the colonisation of dry stone walls by plants and animals proceeds without human intervention. Structural facilitation for safe migration of animals from the surrounding area can promote colonisation. It is also important that the passage through the crevice system of the wall to the soil is not interrupted. Furthermore, it may be possible to try to make the wall more attractive for animals and plants as a breeding and hibernation site by installing caves and passages. For example, the installation of nesting aids or caves in the dry stone wall can promote the settlement of cavity-nesting bird species. However, this should be approved by the competent cantonal authorities (Art. 19 NHG). Whether and how a settlement serves biodiversity must be clarified in each individual case.

Der ökologische Wert der Trockensteinmauern kann aus zwei Blickwinkeln beschrieben werden:

  • "Nahsicht": Der ökologische Wert der Einzelmauer als Lebensraum für verschiedene Tiere und Pflanzen.
  • “Fernsicht": Der ökologische Wert des Netzwerkes der verschiedenen Mauern in der Landschaft. Die Trockensteinmauern bilden ein vernetzendes Landschaftselement neben anderen Landschaftsstrukturen (Hecken, Magerwiesen, Gewässer etc.).

Der ökologische Wert von Trockensteinmauern ist in beiden Betrachtungsweisen gross. Beide Bereiche sind zu fördern.

The ecological value of dry stone walls can be described from two perspectives:

  • Seen from close up the focus is on the ecological value of the individual wall as a habitat for various animals and plants.
  • Seen from afar the focus is on the ecological value of the network of different walls in the landscape. The drystone walls form ecological stepping stones in the landscape among other structures (hedges, rough pastures, water structures, etc.).

The ecological value of dry stone walls is high in both perspectives.

Ökologie der Trockensteinmauern

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Trockensteinmauern sind Bauwerke, die vielen Tieren und Pflanzen Lebensraum bieten können. Die Erhaltung dieser Lebensräume ist zu fördern. Als vom Menschen gebaute Objekte der Kulturlandschaft, die gleichzeitig Lebensraum für viele bedrohte Arten bieten, spielen Trockensteinmauern eine wichtige Rolle im Bereich der Erhaltung der Biodiversität. Als lineare Landschaftselemente leisten sie einen wichtigen Beitrag zur ökologischen Vernetzung. Der Nutzen von Trockensteinmauern für die Biodiversität ist besonders hoch, wenn sie mit anderen für die Biodiversität bedeutenden Landschaftselementen (Hecken, Magerwiesen, Gewässer, Lesesteinhaufen und –wälle, Hochstaudensäume) zusammenwirken. Bei der Sanierung von Trockensteinmauern ist ein besonderes Augenmerk auf die Erhaltung der weiteren Landschaftselemente, insbesondere begleitende Hochstaudensäume, zu richten.

Ecology of drystone walls

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ECO_04

Dry stone walls are structures that provide habitats for many animals and plants.  As man-made objects of the cultural landscape, which at the same time provide habitats for many endangered species, dry stone walls play an important role in the conservation of biodiversity. As linear landscape elements, they make an important contribution to ecological connectivity. The benefits of dry stone walls for biodiversity are particularly high when they interact with other landscape elements that are important for biodiversity (hedges, rough pastures, water bodies). When restoring dry stone walls, special attention should be paid to the conservation of other landscape elements.

Trockenmauer als Plan

Erstellen eines Planes einer Trockenmauer für Dokumentation,  Inventar, Projektplanung, Qualitätssicherung und Ausmass. Das gezeigte Beispiel wurde mit der CAD Software "Sketchup" erstellt.

Im nachstehenden Beispiel werden die Arbeitsschritte aufgezeigt, die für die Erstellung eines solchen Planes erforderlich sind. Im fertigen Plan ist die Mauerfläche mit den Steinen sichtbar. Dies ermöglicht einen Vergleich der Maueransichten vor und nach einer Sanierung, es lassen sich auch die eingebauten langen Bindersteine dokumentieren.

Download des Beispiel-Planes als PDF:


Erfassen der dreidimensionalen Struktur der Mauer mit Hilfe eines Tachymeters, Photogrammetrie oder GPS Daten. Mit Hilfe dieser Daten kann die Mauer räumlich und masstäblich korrekt dargestellt werden.

Diese Darstellung kann dazu verwendet werden, Flächen zu ermitteln, den Zustand und den Sanierungsbedarf festzuhalten.

plan_3danauf

Um eine Übersicht über die ganze Mauerfläche zu haben ist es von Vorteil, die Mauerfläche als Abwicklung darzustellen. Hierzu werden die dreidimensionalen Daten als Fläche dargestellt. Die Masse (Flächen, Strecken) bleiben unverändert. Zur weiteren Bearbeitung wird die Abwicklung in Abschnitte von 2m Breite unterteilt.

plan_abwicklung

Im Feld wird vor der Mauer ein Massband ausgelegt. In Abschnitten von 2m wird jeweils ein Bild der Mauerfläche aufgenommen.

plan_2mbilder

Beispiel eines Einzelbildes. Die Lage des Anfangs- und Schlusspunktes der 2m wird für die Verdeutlichung markiert. Als Masstab kann auch ein vertikal aufgestellter Meter mitfotografiert werden.

plan_2mbild

Als Kontrolle und Ergänzung können die Höhen der Trockenmauer am Anfang und Ende der 2m Abschnitte notiert werden.

plan_ausmass

Das Einzelbild wird nun als Textur in den Plan eingesetzt und masstäblich korrekt platziert. Dabei helfen die Markierungen für Anfangs - und Endpunkt des 2m Abschnittes und der mitfotografierte vertikal aufgestellte Meter.

plan_didaktik

Mit der beschriebenen Vorgehensweise können Pläne vor und nach einer Sanierung erstellt werden. Es ist möglich die Lage der eingebauten langen Bidersteine zu dokumentieren und es ist möglich, die sanierte Fläche auf dem Plan auszuweisen.

plan_detailgesamt

Fertiger Plan

plan_2dganz

Drystone walls as plans / drawings

Drawing up a plan of a dry stone wall for documentation, inventory, project planning, quality assurance and dimensioning. The example shown was created with the CAD software "Sketchup".

The following example shows the steps required to create such a plan. In the finished plan, the wall surface with individual stones is visible. This makes it possible to compare the views of the wall before and after renovation, and the location of the long through stones can also be documented.

Download the example plan as a PDF:


Capture the three-dimensional structure of the wall using a tachymeter, photogrammetry or GPS data. With the help of these data, the wall can be represented spatially and dimensionally correct.

This representation can be used to identify areas, record the condition and the need for renovation.

plan_3danauf

In order to have an overview of the entire wall surface, it is advantageous to flatten the 3d representation as a 2d surface. For this purpose, the three-dimensional data is displayed as a surface. The measures (areas, distances) remain unchanged. For further processing, the 2d drawing is divided into sections of 2m width.

plan_abwicklung

A measuring tape is laid out in the field in front of the wall. A picture of the wall surface is taken in sections of 2m.

plan_2mbilder

Example of a single image. The position of the starting and ending point of the 2m is marked for clarification. A vertically placed metre can also be photographed as a scale.

plan_2mbild

As a check and supplement, the heights of the dry stone wall at the beginning and end of the 2m sections can be noted.

plan_ausmass

The single image is now inserted into the plan as a texture and placed correctly in terms of scale. The markings for the start and end points of the 2m section and the vertically positioned metre help .

plan_didaktik

With the described procedure, plans can be made before and after a renovation. It is possible to document the location of the long through stones and to show the rebuilt area on the plan.

plan_detailgesamt

Finished plan

plan_2dganz