Lebensdauer und Instandsetzung Brandschutz...Beton-Kalender 2013: Lebensdauer und Instandsetzung–...

2013 BetonKalender

Lebensdauer und InstandsetzungBrandschutz

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Lebensdauer undInstandsetzungBrandschutz

Herausgegeben von

Prof. Dipl.-Ing. DDr. Konrad BergmeisterWien

Dr.-Ing. Frank FingerloosBerlin

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Johann-Dietrich WörnerDarmstadt

102. Jahrgang

BetonKalender2013

Hinweis des VerlagesDie Recherche zum Beton-Kalender ab Jahrgang 1980 stehtim Internet zur Verfügung unter www.ernst-und-sohn.de

Titelfoto: Hackesches Quartier, BerlinFotograf: Nicolas Janberg, www.structurae.de

Bibliografische Information der Deutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

c 2013 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG,Rotherstr. 21, 10245 Berlin, Germany

Alle Rechte, insbesondere die der �bersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buchesdarf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilmoder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Daten-verarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden.

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Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buchberechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kannes sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichenhandeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind.

Umschlaggestaltung: Hans Baltzer, BerlinHerstellung: HillerMedien, BerlinSatz: Hagedorn Kommunikation GmbH, ViernheimDruck und Bindung: Ebner & Spiegel, Ulm

Printed in the Federal Republic of Germany.Gedruck auf säurefreiem Papier.

ISBN 978-3-433-03000-4Electronic version available. O-book ISBN 978-3-433-60259-1

ISSN 0170-4958

Vorwort

Der Beton-Kalender 2013 mit den Themen-schwerpunkten „Lebensdauer und Instandset-zung“ und „Brandschutz“ zielt auf aktuelle Frage-stellungen einer ganzheitlichen Betrachtung vonHochbau- und Ingenieurbauwerken ab. Bauwerkemüssen sicher und über eine geplante Nut-zungsdauer ein akzeptierbares Sicherheitsniveauaufweisen. Dabei muss die Gebrauchstauglichkeitund Funktionalität gewährleistet und unterBerücksichtigung der Wirtschaftlichkeit der Auf-wand für die Instandhaltung angemessen sein.

Der Beton-Kalender 2013 stellt nicht nur eine erst-klassige Wissensquelle zu spezifischen Themendar, sondern bietet das aktuelle grundlegende Wis-sen zum lebensdauerorientierten Konstruieren,zum Nachrechnen von bestehenden Brücken, zurkonstruktiven Instandsetzung, zum Brandschutz,zur Sicherheit im Tunnelbau, zum ultrahochfestenBeton sowie zum Holz-Beton-Verbund in über-sichtlicher Form.

Wörner und Bergmeister beschreiben grundle-gende Elemente der Sicherheit eines Bauwerkesund die damit zusammenhängende Akzeptanzeines verbleibenden Risikos basierend auf wahr-scheinlichkeitstheoretischen Annahmen. Bei-spielhaft werden die Sicherheitskonzepte gekleb-ter Glasfassaden angeführt. Nachdem in vieleneuropäischen Ländern, so auch in Deutschland abJuli 2012, die Tragwerksplanung auf den Euro-codes mit den Nationalen Anhängen aufbaut,haben die Autoren die Ansätze für praxisgerechteRegelwerke diskutiert und den bestehenden Vor-schlag von Cornelius (2012) für mittlere Sicher-heitsbeiwerte bei den Einwirkungen auch für dieWiderstandsseite erweitert.

Ahrens, Strauss, Bergmeister, Mark und Stangenbergbehandeln das Thema von Entwurf, Konstruktionund Nachrechnung unter lebensdauerorientiertenGesichtspunkten sehr umfassend. Neben denGrundlagen und den mathematischen Beschrei-bungen der Lebensdauer sowie der Restnutzungs-dauer werden die Aspekte für langzeitige Deterio-rationssimulationen, für die �berwachung und das

Monitoring, für Prognosen künftiger Zuverlässig-keiten und der damit verbundenen Unschärfenund Streuungen vermittelt. Ergänzt wird dieserBeitrag mit beispielhaften Anwendungen wahr-scheinlichkeitstheoretischer Konzepte.

Gehlen und von Greve-Dierfeld geben Empfehlun-gen für eine modifizierte deskriptive Bemessungder Lebensdauer von Stahlbetonbauteilen überdie, für gewöhnlich, konstruktive Sicherstellungder Dauerhaftigkeit hinaus. Sie gehen damit denSchritt von einer s im wahrsten Sinne des Wortess natürlich gewachsenen Regelungspraxis zumwahrscheinlichkeitstheoretisch basierten Nach-weiskonzept. Aufgrund des aktuellen Wissens-standes ist eine probabilistische Zustandsprog-nose und damit eine Dauerhaftigkeitsbemessungin wesentlichen Teilbereichen auf probabilisti-scher Basis möglich. Bei einer angenommenenLebensdauer von 50 Jahren wurden die derzeiti-gen deskriptiven Konstruktionsregeln in DIN EN206-1 und DIN EN 1992-1-1 überarbeitet. Aufdieser Grundlage haben die Autoren modifiziertedeskriptive Regeln entwickelt, welche im Wesent-lichen auf der Klassifizierung des Materialwider-standes basieren. Dadurch können bei gegebenerExposition der Materialwiderstand und die Geo-metrie aufeinander abgestimmt werden.

Der Beitrag über die Nachrechnung von bestehen-den Straßenbrücken aus Beton von Marzahn,Maurer, Zilch, Dunkelberg und Kolodziejczyk wurdeauf der Grundlage der sog. Nachrechnungsricht-linie der Bundesanstalt für Straßenwesen BASt(2011) erstellt. Darin werden vier Stufen von derStandardberechnung (Stufe 1) über den Ein-schluss von Sonderregelungen (Stufe 2) und diefür die Praxis wichtige messwertgestützte Be-rechnung (Stufe 3) bis hin zur Einbeziehung vonwissenschaftlichen Methoden bei kompliziertenFällen (Stufe 4) unterschieden.

Küchler fasst im Beitrag über die Instandsetzungvon Betontragwerken den heutigen Stand des Wis-sens unter Einbindung von vielen praktischen Er-fahrungen zusammen, wobei die weiteren Autoren

IIIVorwort

Beton-Kalender 2013: Lebensdauer und Instandsetzung – Brandschutz.Herausgegeben von Konrad Bergmeister, Frank Fingerloos und Johann-Dietrich Wörnerc 2013 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published 2013 by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.

Daus, Duda, Freitag, Graubner, Ritter, Schneider,Schnell, Tue und Zichner zugearbeitet haben. ImRahmen der Erhaltungsplanung sind die Bau-werksaufnahme, das Monitoring und die Analyse-verfahren von besonderer Bedeutung, weshalbneben einer ausführlichen Analyse möglicherSchadensursachen an Hoch- und Ingenieurbautendie Bewertungsmethoden und die unterschiedli-chen Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnah-men vorgestellt werden. Dabei werden die Vor-gaben der Rili-SIB, der ZTV-ING und der DINEN 1504 sowie die Anwendung am Bauwerk er-läutert. Besonderes Augenmerk haben die Auto-ren auf die Instandsetzungsprinzipien und derenAnwendungsbereiche sowie den Umgang mitden unterschiedlichen Normenwerken gelegt. Ab-schließend werden neue Werkstoffe und Kons-truktionsprinzipien ausführlich erläutert und dieVerwendung von ultrahochfesten Betonen imRahmen von Verstärkungsmaßnahmen, der Ein-satz externer Vorspannung sowie die Spannglied-verankerung mit ultrahochfestem Feinmörtel auf-gezeigt.

Zilch, Niedermeier und Finckh behandeln die ge-klebten Verstärkungen mit Kohlenstofffaserlamel-len und Stahllaschen. Dabei werden die Regelun-gen der neuen einschlägigen DAfStb-Richtliniemit ihren Hintergründen dargestellt, erläutert undanhand von Bemessungsbeispielen verdeutlicht.

Hosser, Richter und Kampmeier haben für denkonstruktiven Brandschutz basierend auf den Eu-rocodes wichtige Teile daraus zusammengestellt.Dabei werden neue Möglichkeiten der Simulationnatürlicher Brandverläufe behandelt, welche sichzum Teil deutlich vom Normbrand nach der Ein-heits-Temperaturzeitkurve ETK unterscheiden.Damit wird die Auslegung des konstruktivenBrandschutzes zu einer „echten“ Ingenieurauf-gabe, wie die Autoren folgern. Deshalb werdendie Naturbrandmodelle gemäß Eurocode 1-1-2 andieser Stelle detailliert behandelt.

Bergmeister beschreibt die Sicherheit und denBrandschutz im Tunnelbau. Aufbauend auf denErfahrungen mit großen Tunnelprojekten hat derAutor die Sicherheitsmaßnahmen in 5 Gruppeneingeteilt: ereignisverhindernde, ereignismin-dernde, solche zur Erleichterung der Selbst-rettung, zur Erleichterung der Fremdrettung undzur Erleichterung der Schadensbekämpfung und-behebung. Die Auswirkungen von Brandereig-nissen auf Baustoffe sowie auf Tunnelschalen ausBeton werden ebenso behandelt wie Brandbe-kämpfungsanlagen.

Fehling, Schmidt, Walraven, Leutbecher und Fröh-lich haben den aktuellen Wissensstand über ultra-

hochfesten Beton UHPC (ab 150 N/mm2) zusam-mengestellt. Dabei wurden die Grundlagen zurHerstellung ultrahochfester Betone und neueForschungsergebnisse zur Optimierung der Ge-fügedichte und zur Verarbeitung eingearbeitet.Wichtig sind auch die Prüfmethoden von Frisch-und Festbeton sowie die Normenhinweise. Aus-geführte Beispiele zum Brücken- und Hochbaurunden den Beitrag ab.

Holschemacher, Selle, Schmidt und Kieslich habendas Thema Holz-Beton-Verbund aufgearbeitet.Diese Bauart wird vielfach zur Ertüchtigung imHochbau angewandt und hat damit eine spezielleAktualität auch für das Bauen im Bestand. Im Bei-trag werden das Tragverhalten, die Versagens-mechanismen und die funktionalen Anforderun-gen an den Beton, das Holz und die Verbindungs-mittel dargestellt. Die Nachweise der Gebrauchs-tauglichkeit in Bezug auf Verformungen undSchwingungen werden behandelt und einige Aus-führungsbeispiele angeführt.

Im Kapitel Normen und Regelwerke von Finger-loos findet man wertvolle Hinweise aus den Richt-linien und Normen. Zunächst werden Erläuterun-gen und Hinweise zur A1-�nderung des Nationa-len Anhangs DIN EN 1992-1-1/NA (Eurocode 2)von 2012 gegeben. Für die „Heißbemessung“ imBrandfall wird sicherlich auch weiterhin von denTragwerksplanern der Nachweis der Feuerwider-standsklassen nach Konstruktionsregeln in Tabel-len (Stufe 1) bevorzugt. Vor diesem Hintergrundwird eine zusammenfassende Darstellung derwichtigsten Bemessungstabellen aus DIN EN1992-1-2 und aus DIN 4102-4 (sinngemäß undredaktionell auf den Eurocode 2 angepasst) mitBeispielen zur Verfügung gestellt.

Der Beton-Kalender 2013 ist ein umfassendesNachschlagewerk zu den eingangs genanntenSchwerpunktthemen mit hohem Aktualitätsgradund Fachniveau. Im Bewusstsein dessen, dass dieZeit immer gleich langsam vergeht, jedoch dasStudium und Nachschlagen zunehmend alsSchnell-Lesen absolviert werden müssen, ver-suchen die Herausgeber und Autoren mit demBeton-Kalender praktisches, anwendungsorien-tiertes und grundlegendes Wissen in gebündelterForm zu bieten.

Prof. Dipl.-Ing. DDr. Konrad Bergmeister, Wien

Dr.-Ing. Frank Fingerloos, Berlin

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Johann-Dietrich Wörner,Darmstadt

September 2012

IV Vorwort

Inhaltsübersicht

1Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

Anschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII

Beiträge früherer Jahrgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIX

I Sicherheit, Risikoakzeptanz, Nutzungs-, Lebensdauerund das richtige Maß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Johann-Dietrich Wörner, Konrad Bergmeister

II Lebensdauerorientierter Entwurf, Konstruktion, Nachrechnung . . . . . . . . . . . . 17Mark Alexander Ahrens, Alfred Strauss, Konrad Bergmeister, Peter Mark,Friedhelm Stangenberg

III Lebensdauer von Stahlbetonbauteilen –Empfehlungen für eine modifizierte deskriptive Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . 223Christoph Gehlen, Stefanie von Greve-Dierfeld

IV Die Nachrechnung von bestehenden Straßenbrücken aus Beton . . . . . . . . . . . . 271Gero Marzahn, Reinhard Maurer, Konrad Zilch, Daniel Dunkelberg,Agnieszka Kolodziejczyk

V Instandsetzung von Betontragwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345Michael Küchler

VI Geklebte Verstärkung mit CFK-Lamellen und Stahllaschen . . . . . . . . . . . . . . . . 469Konrad Zilch, Roland Niedermeier, Wolfgang Finckh

VInhaltsübersicht


Inhaltsübersicht

2Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V

Anschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII

VII Konstruktiver Brandschutz nach den Eurocodes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Dietmar Hosser, Ekkehard Richter, Björn Kampmeier

VIII Sicherheit und Brandschutz im Tunnelbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Konrad Bergmeister

IX Ultrahochfester Beton UHPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Ekkehard Fehling, Michael Schmidt, Joost Walraven, Torsten Leutbecher,Susanne Fröhlich

X Holz-Beton-Verbund. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Klaus Holschemacher, Ricky Selle, Jörg Schmidt, Hubertus Kieslich

XI Normen und Regelwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289Frank Fingerloos

Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

VI Inhaltsübersicht


Inhaltsverzeichnis

1I Sicherheit, Risikoakzeptanz, Nutzungs-, Lebensdauer und das richtige Maß . . 1

Johann-Dietrich Wörner, Konrad Bergmeister

1 Begriffsbestimmungen undEinführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1 Nutzungsdauer, Lebensdauer . . . . . . . . 31.2 Sicherheit – Risiko . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3 Verbleibendes Risiko,

F-N-Diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.4 Lebensqualitätsparameter . . . . . . . . . . . 8

2 Zuverlässigkeit undSicherheitskonzepte imKonstruktiven Ingenieurbau . . . . . . . . 10

2.1 Zuverlässigkeitsmethoden . . . . . . . . . 10

2.2 Nachweiskonzepte imIngenieurbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.3 Sicherheitskonzept für geklebteGlasfassaden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3 Vereinfachung und Transparenz derSicherheitsnachweise . . . . . . . . . . . . . . 12

3.1 Sicherheit und gesellschaftlicheRelevanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.2 Das richtige Maß . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

VIIInhaltsverzeichnis


II Lebensdauerorientierter Entwurf, Konstruktion, Nachrechnung . . . . . . . . . . . . 17Mark Alexander Ahrens, Alfred Strauss, Konrad Bergmeister, Peter Mark,Friedhelm Stangenberg

1 Ziele/Aufgaben/Einleitung . . . . . . . . . 19

2 Lebensdauer vonIngenieurbauwerken . . . . . . . . . . . . . . 20

2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3 Anforderungen der modernenNormengeneration anBetonbauwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.1 Begriffsdefinitionen . . . . . . . . . . . . . . 243.2 Einführung der Eurocodes auch als

nationale Normen . . . . . . . . . . . . . . . . 253.3 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4 Lebensdauerorientierter Entwurfund Abschätzung von Restnutzungs-dauern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.2 Auslegungskonzepte . . . . . . . . . . . . . . 324.3 Restnutzungsdauer bei bestehenden

Bauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3.1 Erfassung der Alterungsgeschichte

bis dato. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3.2 Prognose und Steuerung der

Restnutzungsdauer . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.4 Bezüge zu Nachhaltigkeit undGewährleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.5 Optimierungsaspekte derNutzungsdauer von Tragwerken. . . . . 36

4.5.1 Numerisches Optimierungskonzept . . 364.5.2 Optimierungsaufgabe . . . . . . . . . . . . . 374.5.3 Lösungen mit dem Antwortflächen-

verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.5.4 Grundsätzliche �berlegungen . . . . . . 384.5.5 Zusammenfassung des Konzepts . . . . 384.5.6 Grundsätzliches zur Extrapolation . . . 39

5 Grundlagen numerischer Simulation . 395.1 Modellierung von Stahlbeton-

strukturen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.1.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.1.2 Elemente der nichtlinearen

Analyse vs. realitätsnahesStrukturverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.1.3 Grundlegende Prinzipien dernichtlinearen Berechnungen . . . . . . . . 41

5.1.4 Nichtlineare Betrachtungenvs. Lebensdauerbewertungen . . . . . . . 42

5.2 Geometriemodellierung . . . . . . . . . . . 42

5.3 Materialmodellierung . . . . . . . . . . . . . 435.3.1 Zeitunabhängiges Material-

verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.3.1.1 Phänomenologie von Beton . . . . . . . . 455.3.1.2 Drucktragverhalten . . . . . . . . . . . . . . . 465.3.1.3 Zugtragverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . 485.3.1.4 Betonstahl und Verbund . . . . . . . . . . . 495.3.2 Zeitabhängiges Materialverhalten . . . 505.3.2.1 Kriechen, Schwinden und

Relaxation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515.3.2.2 Empirische Kriechmodelle . . . . . . . . . 545.3.2.3 Modelle auf Basis der Theorie

linearer Viskosität . . . . . . . . . . . . . . . . 545.3.2.4 Nichtlineares Kriechmodell auf

Basis der viskoelastischen elasto-plastischen Kontinuums-schädigungstheorie . . . . . . . . . . . . . . . 55

5.3.2.5 Schwind- und Kriechprognosen aufBasis des B3-Modells nach Baz̆ant. . . 56

5.4 Schädigungsmodellierung . . . . . . . . . 595.4.1 Ermüdung von Beton- und

Spannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.4.2 Ermüdung von Beton . . . . . . . . . . . . . 655.4.2.1 Direkter Nachweis. . . . . . . . . . . . . . . . 655.4.2.2 Nachweis der Schädigungsent-

wicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 665.4.2.3 Einstufige Ermüdungs-

beanspruchung – EnergetischerAnsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.4.3 Ermüdungsnachweise nachEN 1992. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.4.3.1 Mehrstufige Ermüdungs-beanspruchung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.4.4 Stahlkorrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705.5 Stochastische Modellierung . . . . . . . . 725.5.1 Sampling-Techniken . . . . . . . . . . . . . . 735.5.1.1 Korrelationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775.5.1.2 Fallstudie Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . 785.5.2 Berücksichtigung von

Inspektionsergebnissen mittelsbedingter räumlicher Zufallsfelder . . . 79

5.6 Strukturelle Performance undPerformance-Indikatoren . . . . . . . . . . 82

5.6.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825.6.2 Einzelbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 835.6.3 Tragwerkstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . 865.6.3.1 Tragsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.6.3.2 Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . . 915.6.3.3 Robustheit, Redundanz –

progressiver Kollaps . . . . . . . . . . . . . . 935.6.3.4 Ausfallsicherheit – Resiliency . . . . . . 98

6 Ingenieurwissenschaftliche undbaupraktische Methoden . . . . . . . . . . . 99

6.1 Stufen des Sicherheitskonzeptes . . . . 996.1.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 996.1.2 Grundgesamtheit vs. Stichprobe . . . 1006.1.3 Verteilungsdichtefunktionen. . . . . . . 1006.1.4 Parameterschätzung . . . . . . . . . . . . . 1006.1.4.1 Stichproben und Punktschätzung . . . 100

6.1.5 Probabilistische Verfahren derZuverlässigkeitsbewertung . . . . . . . . 104

6.1.5.1 Versagenswahrscheinlichkeit undZuverlässigkeitsindex . . . . . . . . . . . . 104

6.1.5.2 Teilsicherheitsbeiwerte . . . . . . . . . . . 1056.1.5.3 Stufen der probabilistischen

Nachweisverfahren . . . . . . . . . . . . . . 1066.1.5.4 Semiprobabilistisches

Sicherheitskonzept . . . . . . . . . . . . . . 1066.1.5.5 Normenspezifische Festlegungen

nach EN 1990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076.1.5.6 Einwirkungen und Einwirkungs-

kombinationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076.1.5.7 Einwirkungskombination –

Repräsentative Werte . . . . . . . . . . . . 1096.1.6 Tragfähigkeitsbewertung

bestehender Strukturen . . . . . . . . . . . 1096.1.6.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1106.1.6.2 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1106.1.6.3 Stufen der Tragfähigkeitsbewertung

nach der NachrechnungsrichtlinieBMVBS:2011-05 . . . . . . . . . . . . . . . 111

6.1.6.4 Stufen der Tragfähigkeitsbewertungnach ONR 24008. . . . . . . . . . . . . . . . 112

6.2 Wirklichkeitsnahe AnpassungsemiprobabilistischerTeilsicherheitsfaktoren . . . . . . . . . . . 114

6.2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1146.2.2 Anpassungsvorgang . . . . . . . . . . . . . 1156.3 Inspektions- und Monitoring-

strategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1196.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1196.3.2 Begriffsdefinitionen im

Zusammenhang mit derBrückenerhaltung . . . . . . . . . . . . . . . 119

6.3.3 Rechtliche Grundlagen in�sterreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

6.3.3.1 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1206.3.3.2 Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1206.3.4 Rechtliche Grundlagen in

Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1206.3.4.1 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1206.3.4.2 Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1216.3.5 Bauwerksüberwachung. . . . . . . . . . . 1216.3.5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1216.3.5.2 Laufende �berwachung . . . . . . . . . . 1216.3.5.3 Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1216.3.5.4 Prüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1226.3.5.5 Bewertungssystem des Zustands

einer Struktur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1236.3.5.6 Monitoring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1236.3.5.7 Zusammenfassung und

Archivierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1286.3.6 Zuverlässigkeitsbewertung auf

Basis der Bauwerksüberwachung. . . 1296.3.6.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1296.3.6.2 Modellunsicherheiten aus der

Bauwerksprüfung . . . . . . . . . . . . . . . 1296.3.6.3 Normierte Grenzzustands-

funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

VIII Inhaltsverzeichnis

IXInhaltsverzeichnis

6.3.7 Zuverlässigkeitsbewertung aufBasis von Monitoring-informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

6.3.7.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1316.3.7.2 Zuverlässigkeitsmethode für die

Bewertung von Sensor-informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

6.3.7.3 Fallstudie: Zuverlässigkeits-bewertung mittelsMonitoringdaten . . . . . . . . . . . . . . . . 133

6.3.7.4 Monitoring basierte Bewertungder Beanspruchung in Bezug aufdie Stahlstreckgrenze . . . . . . . . . . . . 133

6.3.7.5 Monitoring-basierte Bewertungder Ermüdungsbeanspruchung . . . . . 133

6.3.7.6 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . 1346.3.7.7 Kostenmodell für Monitoring-

systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1346.4 Modellanpassungen und

Prognosemodelle . . . . . . . . . . . . . . . . 1346.4.1 Inverse Analysetechniken. . . . . . . . . 1346.4.1.1 FEM Updating – Allgemeines . . . . . 1356.4.1.2 Verfahren der Modellbewertung/

Modellanpassung . . . . . . . . . . . . . . . 1366.4.2 Markov-Prognosemodelle. . . . . . . . . 1446.4.2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1446.4.2.2 Monitoring-basierter Markov-

Entscheidungsprozess . . . . . . . . . . . . 1446.4.2.3 Fallstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1456.4.2.4 Markov-Ketten . . . . . . . . . . . . . . . . . 1476.4.2.5 Theorie zur Instandhaltungs-

optimierung mithilfe desallgemeinen POMDP in Verbindungmit Entscheidungsprozessen. . . . . . . 147

6.4.2.6 Anwendungsbeispiel . . . . . . . . . . . . . 1486.4.2.7 Berechnung der optimalen Kosten

für die Instandhaltung . . . . . . . . . . . . 1506.4.3 Gamma-Prognosemodelle. . . . . . . . . 1506.4.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1506.4.3.2 Gamma-Prozesse zur Beschreibung

der Degradationseigenschaften. . . . . 1526.4.3.3 Eigenschaften stochastischer

Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1526.4.3.4 Modellierung von Gamma-

Prozessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1526.4.3.5 Gamma-Prozesse für

Verschlechterungsvorgänge . . . . . . . 1536.4.3.6 Fallstudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1546.4.3.7 Wahl des Inspektionsverfahrens . . . . 1546.5 Versuchsbasierte Modellanpassung

und Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . 1566.5.1 Versuchsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . 1566.5.2 Ausreißertests . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1576.5.2.1 David-Hartley-Pearson-Test . . . . . . . 1576.5.2.2 Grubbs-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1586.5.3 Modellbemessungswerte. . . . . . . . . . 1586.5.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1586.5.3.2 Bemessungswerte auf Basis

charakteristischer Werte nachEN 1990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

6.5.3.3 Direkte Bestimmung derBemessungswerte . . . . . . . . . . . . . . . 160

6.5.4 Bemessungsmodellkalibrierungnach EN 1990 Anhang D . . . . . . . . . 161

6.5.4.1 Standardisiertes Verfahren . . . . . . . . 1616.5.4.2 Berücksichtigung von

Vorinformationen . . . . . . . . . . . . . . . 1666.6 Kostenmodelle für die

Lebenszyklusbewertung . . . . . . . . . . 1666.6.1 Zustandserfassung mittels

Bayesian Network . . . . . . . . . . . . . . . 1676.6.2 Zustandserfassung mittels

Fehlerbaum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1686.6.3 �konomisches Risiko . . . . . . . . . . . . 1696.6.4 Zustandsbeschreibung. . . . . . . . . . . . 1696.6.4.1 Normenvorschriften . . . . . . . . . . . . . 1696.6.4.2 Zustandsindikator S nach RVS. . . . . 1706.7 Lebenszykluskosten –

Grundlagen nach�BBV-Richtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . 172

6.7.1 Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1726.7.2 Ablösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.7.3 Abzinsung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.7.4 Abzinsungsfaktor 1/qm . . . . . . . . . . . 1746.7.5 Aufzinsungsfaktor qm . . . . . . . . . . . . 1746.7.6 Baukosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.7.7 Barwert und Endwert . . . . . . . . . . . . 1756.7.8 Zinsfaktor der Kapitalisierung q. . . . 1756.7.9 Zinssatz z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

7 Fallstudien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1757.1 Häufige Schäden an Brücken . . . . . . 1757.2 Hünxer Brücke . . . . . . . . . . . . . . . . . 1767.2.1 Modellbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1777.2.1.1 Vorstellung des Referenzbauwerks

Hünxer Brücke . . . . . . . . . . . . . . . . . 1777.2.1.2 Finite-Elemente-Modellierung des

Tragwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1797.2.1.3 Modellierung der Belastungen . . . . . 1807.2.1.4 Ermittlung von Material-

kennwerten aus Bauwerks-dokumentation und Bohrkern-untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

7.2.1.5 Stochastische Aufbereitung derMaterialinformation . . . . . . . . . . . . . 182

7.2.2 Sensitivität der Nutzungsdauerhinsichtlich einzelnerEinflussgrößen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

7.2.3 Optimierung eines Tragwerks-entwurfs im Hinblick auf einemaximale Nutzungsdauer . . . . . . . . . 188

7.2.4 �berprüfung der Ergebnisse durchdeterministische Simulationen . . . . . 191

7.3 Neumarktbrücke . . . . . . . . . . . . . . . . 1917.3.1 �bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1917.3.2 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1927.3.3 Technische Grundlagen. . . . . . . . . . . 1927.3.4 Inspektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1927.3.5 Zuverlässigkeitsanalyse . . . . . . . . . . 1947.3.5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

X Inhaltsverzeichnis

7.3.5.2 Chloridionenkonzentration ander Oberfläche der V-Balken . . . . . . 195

7.3.5.3 Cellular-Automata-Technik . . . . . . . 1967.3.5.4 Chloridionenkonzentration in der

Tiefe des Bewehrungsstahls . . . . . . . 1977.3.5.5 Nichtlineare Finite-Elemente-

Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

7.3.5.6 Probabilistische Zuverlässigkeits-bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

8 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

9 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

III Lebensdauer von Stahlbetonbauteilen –Empfehlungen für eine modifizierte deskriptive Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . 223Christoph Gehlen, Stefanie von Greve-Dierfeld

1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2251.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2251.2 Normative Entwicklung . . . . . . . . . . 2251.3 Forschungsentwicklung . . . . . . . . . . 226

2 Modellierung von korrosions-auslösenden Mechanismen . . . . . . . . 227

2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2272.2 Carbonatisierungsinduzierte

Bewehrungskorrosion . . . . . . . . . . . . 2272.3 Chloridinduzierte

Bewehrungskorrosion . . . . . . . . . . . . 229

3 Zustandsprognosen . . . . . . . . . . . . . . 2303.1 Zustandsprognose (a priori) . . . . . . . 2303.1.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2303.1.2 Zuverlässigkeit gegenüber

korrosionsauslösendenMechanismen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

3.2 Verbesserung der Zustands-prognosen mittels Bauwerks-untersuchungen (a posteriori) . . . . . . 231

3.2.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2313.2.2 Verbesserung der Zustands-

prognosen bei carbonatisierungs-bzw. chloridinduzierter Korrosion . . 232

3.3 Flächenbetrachtung –räumliche Variabilität . . . . . . . . . . . . 233

3.4 Anwendungsbeispiel . . . . . . . . . . . . . 2333.4.1 Bauwerksbeschreibung . . . . . . . . . . . 2333.4.2 Zustandsprognose . . . . . . . . . . . . . . . 2343.4.3 Durchgeführte Untersuchungen . . . . 2353.4.4 Verbesserung der

Zustandsprognose –räumliche Variabilität . . . . . . . . . . . . 237

3.5 Folgerungen für die Analysedeskriptiver Regeln . . . . . . . . . . . . . . 238

4 Analyse deskriptiver Regeln . . . . . . . 2384.1 Zusammenstellung deskriptiver

Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2384.1.1 Dauerhaftigkeitsrelevante

Konstruktionsregeln . . . . . . . . . . . . . 2384.1.2 Wahl der Länder . . . . . . . . . . . . . . . . 2394.1.3 Konstruktionsregeln . . . . . . . . . . . . . 239

4.2 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2434.2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2434.2.2 Erzielbare Zuverlässigkeiten –

Bemessung (a priori) . . . . . . . . . . . . . 2434.2.3 An 20 Bauwerken erzielte

Zuverlässigkeiten – Bauteil-zuverlässigkeiten (a posteriori) . . . . 245

4.3 Zuverlässigkeiten a priori –a posteriori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

4.3.1 Zuverlässigkeiten in denExpositionsklassen XC2–XC4 . . . . . 249

4.3.2 Zuverlässigkeiten in denExpositionsklassen XD1–XD3 undXS1–XS3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

4.4 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . 2504.5 Folgerungen für ein modifiziertes

deskriptives Bemessungskonzept . . . 251

5 Entwicklung eines modifiziertendeskriptiven Bemessungskonzeptes . . 251

5.1 Das Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2515.2 Klassifizierung des Material-

widerstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2525.2.1 Dauerhaftigkeits-Widerstands-

klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2525.2.2 Klassifizierung in

Carbonatisierungs-Widerstandsklassen . . . . . . . . . . . . . . 253

5.2.3 Klassifizierung in Chlorid-Widerstandsklassen . . . . . . . . . . . . . . 257

5.2.4 Ausblick. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2615.3 Anforderungen an die

Betondeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2625.3.1 Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . 2625.3.2 Bemessungskriterien für ein

modifiziertes deskriptivesBemessungskonzept . . . . . . . . . . . . . 263

5.3.3 Anforderungen an dieBetondeckung – Carbonatisierung . . 264

5.4 Diskussion der Ergebnisse undAusblick. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

6 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . 267

7 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

XIInhaltsverzeichnis

IV Die Nachrechnung von bestehenden Straßenbrücken aus Beton . . . . . . . . . . . . 271Gero Marzahn, Reinhard Maurer, Konrad Zilch, Daniel Dunkelberg,Agnieszka Kolodziejczyk

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2731.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2731.2 Allgemeiner Aufbau der Richtlinie . 2741.3 Konzept der Nachrechnungs-

richtlinie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

2 Bestandserfassung . . . . . . . . . . . . . . . 2762.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2762.2 Umfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

3 Durchführung der Nachrechnungvon bestehenden Straßenbrücken . . . 277

3.1 Ablauf der Nachrechnung. . . . . . . . . 2773.2 Auswertung der Ergebnisse und

Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

4 Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2784.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2784.2 Ziellastniveaus für vertikale

Verkehrseinwirkungen . . . . . . . . . . . 2784.3 Horizontale Verkehrseinwirkungen . 2804.4 Verkehrseinwirkung zur Nachweis-

führung gegen Ermüdung . . . . . . . . . 280

5 Werkstoffkennwerte für dieNachrechnung von Betonbrücken . . . 282

5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2825.2 Rechenwerte der Werkstoff-

kennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2845.2.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2845.2.2 Rechenwerte für historische

Betone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2845.2.3 Rechenwerte für historische

Betonstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2875.2.4 Rechenwerte für historische

Spannstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2895.3 Werkstoffuntersuchungen . . . . . . . . . 2915.3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2915.3.2 Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2925.3.3 Betonstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2925.3.4 Spannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2925.4 Werkstoffkennwerte für den

Nachweis gegen Ermüdung . . . . . . . 2935.4.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2935.4.2 Betonstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2935.4.3 Spannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2985.4.4 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . 305

6 Nachrechnung der �berbautenvon Betonbrücken . . . . . . . . . . . . . . . 305

6.1 Schnittgrößenermittlung . . . . . . . . . . 3056.1.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3056.1.2 Schnittgrößenermittlung für die

Nachweise im GZG. . . . . . . . . . . . . . 3066.1.3 Schnittgrößenermittlung für die

Nachweise im GZT . . . . . . . . . . . . . . 3066.2 Angepasste Teilsicherheits-

beiwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3116.2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3116.2.2 Hintergründe zum Sicherheits-

konzept des DIN-Fachberichts 102für Neubauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

6.2.3 Möglichkeiten zur Anpassung desSicherheitskonzepts für dieNachrechnung bestehenderBrückenbauwerke . . . . . . . . . . . . . . . 315

6.2.4 Angepasste Teilsicherheitsbeiwertefür die Einwirkungsseite . . . . . . . . . . 317

6.2.5 Angepasste Teilsicherheitsbeiwertefür die Widerstandsseite . . . . . . . . . . 318

6.3 Rechnerische Nachweise derTragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

6.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3186.3.2 Biegung mit Längskraft . . . . . . . . . . 3196.3.3 Querkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3196.3.4 Torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3256.4 Rechnerische Nachweise der

Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . 3256.5 Qualitative Bewertung der

Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . 3266.6 Nachweis gegen Ermüdung . . . . . . . 3266.7 Ankündigungsverhalten . . . . . . . . . . 3306.7.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3306.7.2 Ankündigungsverhalten von

Bauwerken mit spannungsriss-korrosionsgefährdetemSpannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

7 Nachrechnung der Unterbauten . . . . 3367.1 Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3367.2 Rechnerische Nachweise . . . . . . . . . 338

8 Zusammenfassung und Ausblick. . . . 338

9 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

XII Inhaltsverzeichnis

V Instandsetzung von Betontragwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345Michael Küchler

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

2 Volkswirtschaftliche Bedeutung . . . . 3502.1 Altersstruktur von Hoch- und

Ingenieurbauwerken . . . . . . . . . . . . . 3502.2 Erfassung, Kategorisierung und

Bewertung von Schäden . . . . . . . . . . 3512.3 Darstellung der Ergebnisse,

Schadenskataloge, Schadens-kataster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

2.4 Dokumentation des Bauwerks-bestandes, Hausakte des BMVBS . . 353

2.5 Bauwerksprüfungen undZustandsnoten bei Brücken-bauwerken nach DIN 1076 . . . . . . . . 353

2.6 Bauwerksmanagementsysteme inDeutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

3 Technische Baubestimmungen. . . . . . 3553.1 Stand der Harmonisierung

DIN EN 1504. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3553.2 Konformität durch CE-Kenn-

zeichnung und �bereinstimmungs-nachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

3.3 Regelwerke für den Schutz unddie Instandsetzung von Beton-bauwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

3.4 Regelwerke für das Verstärkenvon Betonbauteilen . . . . . . . . . . . . . . 358

4 Strategien der Bauwerkserhaltung . . 3584.1 Planungsgrundlagen der Bauwerks-

erhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3584.2 Zielsetzungen der Bauwerks-

erhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3624.3 Strategievarianten der

Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3634.4 Alterung von Werkstoffen und

Tragwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3664.5 Lebenszyklus und Lebensdauer-

analyse von Bauwerken . . . . . . . . . . 3694.6 Betrachtungen zur Bauwerks-

sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3714.6.1 Ausfallwahrscheinlichkeit . . . . . . . . 3714.6.2 Risikoanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3724.6.3 Sicherheitskonzept . . . . . . . . . . . . . . 373

5 Wartungs- und Instandhaltungs-planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

5.1 Maßnahmen aus der Bauwerks- undBauschadensanalyse . . . . . . . . . . . . . 373

5.2 Bauwerksmanagementsysteme undNachhaltigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

5.3 Monitoring an Bauwerken . . . . . . . . 3745.4 Aufstellen bauwerksspezifischer

Wartungs- undInstandhaltungspläne . . . . . . . . . . . . 375

6 Schadensursachen . . . . . . . . . . . . . . . 3766.1 Schäden an Hoch- und

Ingenieurbauwerken . . . . . . . . . . . . . 3766.1.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3766.1.2 Zeitabhängige Veränderungen der

Werkstoffeigenschaften. . . . . . . . . . . 3776.1.3 Witterungs- und

Temperatureinflüsse . . . . . . . . . . . . . 3806.1.4 Mangelhafte Nachbehandlung . . . . . 3816.1.5 Innere Zwangsbeanspruchungen . . . 3826.1.6 �ußere (Zwangs-)

Beanspruchungen . . . . . . . . . . . . . . . 3836.1.7 Fugen in Betonkonstruktionen . . . . . 3846.1.8 Planungs- und Ausführungsfehler . . 3866.1.9 Mangelnde Wartung und Instand-

setzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3866.1.10 Konstruktionsbedingte Defizite . . . . 3876.1.11 Nutzungsänderung und

Umnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3886.2 Schäden an Verkehrs- und

Infrastrukturbauwerken. . . . . . . . . . . 3886.2.1 Schadensbilder und deren

Ursachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3886.2.2 Entwicklung der Verkehrsstärke. . . . 3906.2.3 Entwicklung der Güterverkehrs-

leistung, Schwerverkehr,�berladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

6.2.4 Modulare Güterverkehrskonzepte(GIGA-Liner) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

6.3 Physikalische Einwirkungen aufBetonkonstruktionen. . . . . . . . . . . . . 393

6.3.1 Gefügeschäden des Frischbetons . . . 3936.3.2 Gefügeschäden durch

mechanische Beanspruchungen . . . . 3946.3.3 Gefügeschäden durch Abwitterung,

Frost- und Frost-Tausalz-Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397

6.3.4 Gefügeschäden durchBrandeinwirkung. . . . . . . . . . . . . . . . 399

6.4 Chemische Einwirkungen aufBetonoberflächen . . . . . . . . . . . . . . . 401

6.4.1 Schädliche Bestandteile imFrischbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

6.4.2 Schäden durch lösende Angriffe . . . 4026.4.3 Schäden durch treibende Angriffe . . 4036.5 Schädigende Einflüsse auf

Beton- und Spannstahl . . . . . . . . . . . 4076.5.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4076.5.2 Karbonatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . 4086.5.3 Chloride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4096.5.4 Spannungsrisskorrosion und

Wasserstoffversprödung . . . . . . . . . . 4106.6 Wirkungsketten verschiedener

Schadenseinflüsse . . . . . . . . . . . . . . . 411

XIIIInhaltsverzeichnis

7 Bauwerks- undBauschadensanalyse . . . . . . . . . . . . . 412

7.1 Analysemethoden am Bauwerk . . . . 4127.1.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4127.1.2 Einfache Mess- und Aufnahme-

verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4127.1.2.1 Beurteilung nach Augenschein. . . . . 4127.1.2.2 Manuelle Oberflächenprüfung . . . . . 4127.1.2.3 Prüfung des Wassergehalts von

Beton nach der Calciumcarbid-Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

7.1.2.4 Wassereindringprüfung anBauteiloberflächen . . . . . . . . . . . . . . 413

7.1.2.5 Messung von Rissbreiten undRissbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . 413

7.1.2.6 Messung der Karbonatisierungstiefe 4147.1.3 Mess- und Aufnahmeverfahren

mit einfachem Geräteeinsatz. . . . . . . 4147.1.3.1 Messung der Bauteilfeuchte . . . . . . . 4147.1.3.2 Rückprallhammer nach Schmidt . . . . 4147.1.3.3 Prüfung der Haftzugfestigkeit . . . . . 4157.1.3.4 Bestimmung des Chloridgehalts. . . . 4157.1.3.5 Bewehrungsortung . . . . . . . . . . . . . . 4167.1.4 Mess- und Aufnahmeverfahren

mit aufwendigem Geräteeinsatz . . . . 4167.1.4.1 Ultraschall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4167.1.4.2 Radarortung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4167.1.4.3 Impact-Echo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4177.1.4.4 Endoskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4177.2 Analytische Untersuchungen . . . . . . 4187.2.1 Besonderheiten bei der

Strukturanalyse bestehenderMassivbauwerke . . . . . . . . . . . . . . . . 418

7.2.1.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4187.2.1.2 Charakteristische Festigkeiten

von Baustoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . 4187.2.1.3 Bestimmung der charakteristischen

Betondruckfestigkeiten inBestandsbauwerken. . . . . . . . . . . . . . 418

7.2.1.4 Vorgehen zur Bestimmung dercharakteristischen Betonstahl-festigkeiten in Bestandsbauwerken . 420

7.2.2 Nachweis der Standsicherheit beimBauen im Bestand (ARGEBAU) . . . 421

7.2.2.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4217.2.2.2 Hinweise der Fachkommission

Bautechnik der Bauminister-konferenz (ARGEBAU) . . . . . . . . . . 421

7.2.2.3 Modifikation von Teilsicherheits-beiwerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

7.2.3 Richtlinie zur Nachrechnungbestehender Straßenbrücken . . . . . . . 423

7.2.3.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4237.2.3.2 Grundlagen der Nachrechnung. . . . . 4237.2.3.3 Schnittgrößenermittlung . . . . . . . . . . 4247.2.3.4 Sicherheitskonzept . . . . . . . . . . . . . . 4247.2.3.5 Bemessung im GZT . . . . . . . . . . . . . 4247.2.3.6 Nachweise im GZG. . . . . . . . . . . . . . 4257.2.3.7 Qualitative Bewertung der

Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . 426

7.2.3.8 Ausblick zur Bewertung derGebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . 426

7.2.4 Handlungsanweisung spannungs-rissgefährdeter Spannstähle . . . . . . . 426

7.3 Richtlinien für die Erhaltung vonIngenieurbauwerken . . . . . . . . . . . . . 429

7.3.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4297.3.2 RI-EBW-PR�F . . . . . . . . . . . . . . . . . 4297.3.3 Leitfaden Objektbezogene

Schadensanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 4297.3.4 RI-WI-BR� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4307.3.5 RPE-ING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4307.3.6 RI-ERH-KOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

8 Instandsetzungs- undVerstärkungsmaßnahmen . . . . . . . . . 431

8.1 Eigenschaften und Besonderheitender Betonrandzone . . . . . . . . . . . . . . 431

8.1.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4318.1.2 Einflussfaktoren auf die Entstehung

der Betonrandzone . . . . . . . . . . . . . . 4318.1.3 Einflussfaktoren auf die

Eigenschaften der Betonrandzone . . 4328.1.4 Maßnahmen zur Qualitätssicherung

der Betonrandzone . . . . . . . . . . . . . . 4328.2 Planung von Instandsetzungs- und

Verstärkungsmaßnahmen . . . . . . . . . 4338.3 Instandsetzungs- und

Verstärkungsmaßnahmen nachRili-SIB-2001 des DAfStb . . . . . . . . 433

8.4 Instandsetzungs- und Verstärkungs-maßnahmen nach ZTV-ING . . . . . . . 434

8.5 Instandsetzungs- undVerstärkungsmaßnahmen nachDIN EN 1504. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

8.5.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4348.5.2 Instandsetzungsprinzipien bei

Schäden am Beton. . . . . . . . . . . . . . . 4358.5.2.1 Instandsetzungsprinzip 1 (PI):

Schutz gegen das Eindringen vonStoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

8.5.2.2 Instandsetzungsprinzip 2 (MC):Regulierung des Wasserhaushaltesdes Betons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

8.5.2.3 Instandsetzungsprinzip 3 (CR):Betonersatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

8.5.2.4 Instandsetzungsprinzip 4 (SS):Verstärkung des Betontragwerks . . . 438

8.5.2.5 Instandsetzungsprinzip 5 (PR):Erhöhung des physikalischenWiderstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

8.5.2.6 Instandsetzungsprinzip 6 (RC):Erhöhung des Chemikalien-widerstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

8.5.3 Instandsetzungsprinzipienbei Schäden an Beton- undSpannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

8.5.3.1 Instandsetzungsprinzip 7 (RP):Erhalt oder Wiederherstellung derPassivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

XIV Inhaltsverzeichnis

8.5.3.2 Instandsetzungsprinzip 8 (IR):Erhöhung des elektrischenWiderstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

8.5.3.3 Instandsetzungsprinzip 9 (CC):Kontrolle kathodischer Bereiche . . . 441

8.5.3.4 Instandsetzungsprinzip 10 (CP):Kathodischer Schutz . . . . . . . . . . . . . 441

8.5.3.5 Instandsetzungsprinzip 11 (CA):Kontrolle anodischer Bereich . . . . . . 441

8.5.4 Beschreibung der Verfahren nachDIN EN 1504. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442

8.5.4.1 Hydrophobierung . . . . . . . . . . . . . . . 4428.5.4.2 Imprägnierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4438.5.4.3 Beschichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4438.5.4.4 �rtliche Abdeckung von Rissen

(Bandagen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4448.5.4.5 Füllen und Injizieren von Rissen,

Hohlräumen oder Fehlstellen . . . . . . 4448.5.4.6 Umwandlung von Rissen in

Dehnfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4468.5.4.7 Montage von Vorsatzplatten . . . . . . . 4468.5.4.8 Aufbringen von Membranen . . . . . . 4468.5.4.9 Elektrochemische Behandlung . . . . . 4468.5.4.10 Mörtelauftrag von Hand . . . . . . . . . . 4468.5.4.11 Querschnittsergänzung durch

Betonieren mit Mörtel oder Beton . . 4478.5.4.12 Beton- oder Mörtelauftrag durch

Spritzverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . 4478.5.4.13 Zufügen oder Auswechseln von

eingebetteten oder außenliegendenBewehrungsstäben . . . . . . . . . . . . . . 448

8.5.4.14 Einbau von Bewehrung inAussparungen oder gebohrteLöcher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448

8.5.4.15 Mörtel- oder Betonauftrag . . . . . . . . 4488.5.4.16 Ersatz von schadstoffhaltigem oder

karbonatisiertem Beton . . . . . . . . . . . 448

8.5.4.17 Realkalisierung vonkarbonatisiertem Beton durchDiffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

8.5.4.18 Anstrich der Bewehrung durch aktivpigmentierte Beschichtungen . . . . . . 449

8.5.4.19 Anstrich der Bewehrung mitBeschichtungen nach dem Barriere-Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

8.5.4.20 Anwendung von Korrosions-inhibitoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

8.6 Verstärkung von Beton-konstruktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

8.6.1 Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4508.6.2 Arten von Klebebewehrung . . . . . . . 4508.6.3 Rahmen- und Anwendungs-

bedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4528.6.4 Biegeverstärkung mit oberflächig

geklebter Bewehrung . . . . . . . . . . . . 4538.6.5 In Schlitze geklebte Bewehrung. . . . 4548.6.6 Querkrafttragfähigkeit. . . . . . . . . . . . 4548.6.7 Stützenumschnürungen. . . . . . . . . . . 455

9 Einsatz neuer Werkstoffe beiInstandsetzung und Verstärkung . . . 455

9.1 Entwicklung neuer Werkstoffe fürdie Instandsetzung vonBetontragwerken . . . . . . . . . . . . . . . . 455

9.2 Wesentliche Steuerungsparameterzum optimierten Werkstoffeinsatz . . 456

9.3 Verankerung von Spanngliedernmit ultrahochfestem Feinmörtel . . . . 457

10 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . 461

11 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

VI Geklebte Verstärkung mit CFK-Lamellen und Stahllaschen . . . . . . . . . . . . . . . . 469Konrad Zilch, Roland Niedermeier, Wolfgang Finckh

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4711.1 Anlass für den Beitrag . . . . . . . . . . . 4711.2 Verstärkungen mit geklebter

Bewehrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471

2 DAfStb-Richtlinie. . . . . . . . . . . . . . . . 4712.1 Anlass zur Erstellung einer

Richtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4712.2 Vorarbeit zur Richtlinie. . . . . . . . . . . 4722.3 Richtlinienarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . 4722.4 Aufbau und Inhalt der Richtlinie . . . 4722.4.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4722.4.2 Bemessung und Konstruktion . . . . . 4732.4.3 Produkte und Systeme . . . . . . . . . . . 4732.4.4 Ausführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4732.4.5 Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4732.5 Sicherheitskonzept . . . . . . . . . . . . . . 4732.6 Anwendungsgebiet . . . . . . . . . . . . . . 474

2.6.1 Zu verstärkendes Bauteil . . . . . . . . . 4742.6.2 Verstärkungssysteme. . . . . . . . . . . . . 4742.6.3 Umgebungsbedingungen . . . . . . . . . 4752.6.4 Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4752.7 Bezug zu anderen Regelwerken . . . . 4752.8 Dokumentation und Hilfe für die

Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

3 Bemessung von Verstärkungen mitaufgeklebten CFK-Lamellen . . . . . . . 476

3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4763.2 Nachweis der Biegetragfähigkeit . . . 4783.3 Verbundnachweis . . . . . . . . . . . . . . . 4803.3.1 Grundlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4803.3.2 Vereinfachtes Verfahren . . . . . . . . . . 4803.3.3 Genaueres Verfahren . . . . . . . . . . . . . 4813.3.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4813.3.3.2 Ermittlung des Rissabstandes . . . . . . 482

XVInhaltsverzeichnis

3.3.3.3 Genauer Nachweis amZwischenrisselement . . . . . . . . . . . . . 483

3.3.3.4 Vereinfachter Nachweis amZwischenrisselement . . . . . . . . . . . . . 485

3.3.4 Endverankerungsnachweis . . . . . . . . 4853.3.4.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4853.3.4.2 Endverankerungsnachweis an

dem Momentennullpunktnächstgelegenen Biegeriss . . . . . . . . 485

3.3.4.3 Verankerungsnachweis an einembeliebigen Zwischenrisselement. . . . 487

3.3.4.4 Endverankerungsnachweis mitBügelumschließung. . . . . . . . . . . . . . 487

3.4 Querkraftnachweise . . . . . . . . . . . . . 4883.4.1 Querkrafttragfähigkeit. . . . . . . . . . . . 4883.4.2 Querkraftverstärkung . . . . . . . . . . . . 4893.4.3 Endverbügelung zur Vermeidung

eines Versatzbruches . . . . . . . . . . . . . 4913.5 Ermüdungsnachweis . . . . . . . . . . . . . 4923.6 Nachweise in den Grenzzuständen

der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . 4933.7 Konstruktionsregeln . . . . . . . . . . . . . 4933.7.1 Lamellenabstände . . . . . . . . . . . . . . . 4933.7.2 Verbügelung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4933.7.3 Ausbildung der Stahllaschenbügel . . 494

4 Beispiel 1: Verstärkung einer Plattemit aufgeklebten CFK-Lamellen . . . . 494

4.1 System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4944.1.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4944.1.2 Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4944.1.3 Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4954.2 Schnittgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4964.3 Ermittlung der Vordehnung . . . . . . . 4964.4 Vereinfachter Nachweis . . . . . . . . . . 4974.5 Genauer Nachweis . . . . . . . . . . . . . . 4984.5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4984.5.2 Nachweis der Biegetragfähigkeit . . . 4984.5.3 Ermittlung des Rissabstandes . . . . . . 4994.5.4 Genauer Nachweis am

Zwischenrisselement . . . . . . . . . . . . . 4994.5.5 Endverankerungsnachweis . . . . . . . . 5044.6 Nachweis der Querkraft-

tragfähigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5064.7 Grenzzustand der Gebrauchs-

tauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506

5 Bemessung von Verstärkungen mitin Schlitze verklebten CFK-Lamellen 507

5.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5075.2 Nachweis der Biegetragfähigkeit . . . 5085.3 Verbundnachweis . . . . . . . . . . . . . . . 5085.4 Querkraftnachweise . . . . . . . . . . . . . 5105.5 Ermüdungsnachweis . . . . . . . . . . . . . 5115.6 Nachweise in den Grenzzuständen

der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . 5115.7 Konstruktionsregeln . . . . . . . . . . . . . 511

6 Beispiel 2: Verstärkung einesBalkens mit in Schlitze verklebtenCFK-Lamellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512

6.1 System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5126.1.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5126.1.2 Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5126.1.3 Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5136.2 Schnittgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5146.3 Ermittlung der Vordehnung . . . . . . . 5146.4 Nachweis der Biegetragfähigkeit . . . 5156.5 Verbundnachweis . . . . . . . . . . . . . . . 5166.5.1 Nachweispunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . 5166.5.2 Einwirkende Lamellenkraft . . . . . . . 5176.5.3 Verbundwiderstand . . . . . . . . . . . . . . 5186.5.4 Verbundnachweis . . . . . . . . . . . . . . . 5186.6 Querkraftnachweise . . . . . . . . . . . . . 5186.6.1 Querkrafttragfähigkeit. . . . . . . . . . . . 5186.6.2 Querkraftverstärkung . . . . . . . . . . . . 5196.6.3 Nachweis gegen Versatz-

bruchbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5206.7 Nachweise in den Grenzzuständen

der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . 521

7 Bemessung von Stützen-verstärkungen durch CF-Gelege . . . . 521

7.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5217.2 Bemessungsrelevante Eigenschaften

der CF-Gelege . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5247.3 Querschnittstragfähigkeit . . . . . . . . . 5267.4 Bauteiltragfähigkeit. . . . . . . . . . . . . . 5297.5 Kriechen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5327.6 Nachweise im Grenzzustand der

Tragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5337.7 Nachweise im Grenzzustand der

Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . 538

8 Beispiel 3: Stützenverstärkung . . . . . 5408.1 System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5408.1.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5408.1.2 Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5408.1.3 Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5418.2 Schnittgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5428.3 Ermittlung der Querschnittswerte . . 5428.4 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . 5438.5 Nachweis der Stützentragfähigkeit. . 5438.5.1 Kriechen des umschnürten Betons . . 5438.5.2 Eigenschaften des Geleges . . . . . . . . 5448.5.3 Querdruckverteilung . . . . . . . . . . . . . 5448.5.4 Mehraxialer Spannungszustand

des Betons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5458.5.5 Berechnung der Stützentragfähigkeit 5458.6 Grenzzustand der Gebrauchs-

tauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547


10 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

2VII Konstruktiver Brandschutz nach den Eurocodes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Dietmar Hosser, Ekkehard Richter, Björn Kampmeier

1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Brandschutzanforderungen nachBaurecht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1 Grundsatzanforderungen. . . . . . . . . . . . 52.2 Gebäudeklassen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.3 Einzelanforderungen . . . . . . . . . . . . . . 62.3.1 Grundstück und Bebauung . . . . . . . . . . 62.3.2 Brandverhalten von Baustoffen und

Bauteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3.3 Abschnittsbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3.4 Rettungswege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.4 Anforderungen an Sonderbauten . . . . . 92.5 Verwendung von Bauprodukten . . . . . 10

3 Klassifizierung des Brandverhaltens . . 123.1 Brandverhalten von Baustoffen . . . . . 123.1.1 Nationales Klassifizierungssystem. . . 123.1.2 Europäisches Klassifizierungssystem 133.2 Brandverhalten von Bauteilen . . . . . . 153.2.1 Nationales Klassifizierungssystem. . . 153.2.2 Europäisches Klassifizierungssystem . 15

4 Brandschutznachweise nach denEurocodes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1 �berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.2 Thermische Einwirkungen . . . . . . . . . 194.2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.2.2 Nominelle Temperaturzeitkurven . . . . 204.2.3 Naturbandmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . 214.2.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.2.3.2 Brandlastdichten und Wärmefrei-

setzungsraten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.2.3.3 Parametrische Temperaturzeit-

kurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.2.3.4 Thermische Einwirkungen auf

außenliegende Bauteile . . . . . . . . . . . . 234.2.3.5 Brandeinwirkungen bei lokal

begrenzten Bränden . . . . . . . . . . . . . . 234.2.3.6 Erweiterte Brandmodelle . . . . . . . . . . 244.2.3.7 Sicherheitskonzept für Naturbrand-

nachweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2.4 Mechanische Einwirkungen . . . . . . . . 29

4.3 Nachweisverfahren für Bauteile undTragwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.3.2 Tabellarische Daten. . . . . . . . . . . . . . . 314.3.3 Vereinfachte Rechenverfahren . . . . . . 314.3.4 Allgemeine Rechenverfahren . . . . . . . 31

5 Bemessung von Stahlbeton- undSpannbetontragwerken . . . . . . . . . . . . 31

5.1 �berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.2 Nachweise mittels tabellarischer

Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2.1 �berblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2.2 Tabellarische Bemessung von

Stahlbetonstützen . . . . . . . . . . . . . . . . 335.2.3 Vereinfachte Berechnung der Feuer-

widerstandsdauer von Stützen . . . . . . 345.3 Nachweis mit vereinfachten

Rechenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.3.2 Zonenmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.3.3 Hinweis zur Stützenbemessung

mit der Zonenmethode . . . . . . . . . . . . 365.3.4 Brandschutztechnische Bemessung

von Kragstützen . . . . . . . . . . . . . . . . . 375.4 Nachweis mit allgemeinen

Rechenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.4.1 Thermische Analyse . . . . . . . . . . . . . . 395.4.2 Mechanische Analyse . . . . . . . . . . . . . 415.5 Hochfester Beton. . . . . . . . . . . . . . . . . 445.5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.5.2 Bemessung mit vereinfachten

Rechenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 455.5.3 Bemessung mit Tabellen . . . . . . . . . . . 45

6 Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466.1 Statisch bestimmt gelagerter

Spannbetonbinder . . . . . . . . . . . . . . . . 466.2 Fertigteil-Dachbinder . . . . . . . . . . . . . 466.2.1 System und Belastung. . . . . . . . . . . . . 466.2.2 Nachweis mit Tabelle . . . . . . . . . . . . . 466.2.3 Nachweis mit dem vereinfachten

Rechenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 46


XVII

Inhaltsverzeichnis

6.2.4 Nachweis mit dem allgemeinenRechenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.2.5 Ergebnisvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . 486.3 Stahlbeton-Innenstütze . . . . . . . . . . . . 496.3.1 System und Belastung. . . . . . . . . . . . . 496.3.2 Nachweis nach Methode A. . . . . . . . . 496.3.2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496.3.2.2 Nachweis mit Tabelle 5.2a . . . . . . . . . 496.3.3 Nachweis mit Gleichung 5.7 . . . . . . . 516.3.4 Nachweis mit dem allgemeinen

Rechenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 516.4 Stahlbeton-Rundstütze im obersten

Geschoss eines Wohnhauses. . . . . . . . 526.4.1 System und Belastung. . . . . . . . . . . . . 526.4.2 Nachweis der

Feuerwiderstandsklasse . . . . . . . . . . . 526.5 Stahlbeton-Kragstütze. . . . . . . . . . . . . 546.5.1 System und Belastung. . . . . . . . . . . . . 54

6.5.2 Nachweis mit dem Verfahren inEC2-1-2/NA, Anhang AA . . . . . . . . . 54

6.6 Giebelstütze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546.6.1 System und Belastung. . . . . . . . . . . . . 546.6.2 Nachweis mit dem Verfahren nach

EC2-1-2/NA, Anhang AA . . . . . . . . . 546.7 Durchlaufplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556.7.1 System und Belastung. . . . . . . . . . . . . 556.7.2 Tabellarische Bemessung . . . . . . . . . . 566.7.3 Nachweis mit dem allgemeinen

Rechenverfahren für ETK-Brand . . . . 576.7.4 Nachweis mit dem allgemeinen

Rechenverfahren für einenNaturbrand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

7 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . 61

8 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

VIII Sicherheit und Brandschutz im Tunnelbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Konrad Bergmeister

1 Schutzziele und Organisationder Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

1.1 Wann ist ein Tunnel sicher? . . . . . . . . 651.2 Wie kann die Sicherheit von

Tunneln beurteilt werden? . . . . . . . . . 671.3 Richtlinien für Sicherheits-

standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701.4 Häufige Unfallursachen in

Tunneln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721.5 Sicherheitsziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

2 Sicherheitsmaßnahmen . . . . . . . . . . . . 742.1 Bahntunnel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742.2 Straßentunnel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792.3 Tunnellüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.3.1 Straßentunnel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822.3.2 Bahntunnel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

3 Modellierung und Brandbemessungim Tunnelbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

3.1 Einwirkungen auf Tunnelbauwerke . . 863.2 Einwirkungen aus Brandereignis . . . . 863.3 Brandleistung und Brandenergie . . . . 873.4 Temperaturzeitkurven . . . . . . . . . . . . . 883.5 Bruchverhalten von Beton unter

Brand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

4 Verhalten und Bemessung von Betonund Stahl unter Brandeinwirkung . . . 94

4.1 Betonschäden durchBrandeinwirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . 94

4.2 Verhalten von Beton und Stahl unterhohen Temperatureinwirkungen. . . . . 96

4.2.1 Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964.2.2 Betonstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 994.3 Versagensmechanismen unter

Brandeinwirkung. . . . . . . . . . . . . . . . 1014.4 Strukturanalyse im Brandfall . . . . . . 1024.5 Sensitivitätsanalyse . . . . . . . . . . . . . . 102

5 Brandschutzmaßnahmen. . . . . . . . . . 1045.1 Betontechnologische Maßnahmen . . 1045.2 Brandschutzbekleidungen. . . . . . . . . 1065.3 Brandbekämpfungsanlagen . . . . . . . 107

6 Inspektion und Ertüchtigungbrandgeschädigter Tunnelschalen . . . 111

6.1 Reinigung und Inspektion. . . . . . . . . 1116.2 Schadensanalyse und Erarbeitung

des Sanierungsprojektes . . . . . . . . . . 1126.3 Sanierungsmaßnahmen . . . . . . . . . . . 113

7 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

IX Ultrahochfester Beton UHPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Ekkehard Fehling, Michael Schmidt, Joost Walraven, Torsten Leutbecher,Susanne Fröhlich

1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

2 Grundlagen zur Herstellungultrahochfester Betone. . . . . . . . . . . . 121

2.1 Entwicklung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1212.2 Stoffliche Grundlagen . . . . . . . . . . . . 121

2.2.1 Gefügeeigenschaften. . . . . . . . . . . . . 1212.2.2 Kornoptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . 1232.3 Ausgangsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . 1252.3.1 Zement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1252.3.2 Reaktive Zusatzstoffe . . . . . . . . . . . . 126

XVIII

Inhaltsverzeichnis

2.3.2.1 Silikastaub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.3.2.2 Hüttensand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1272.3.3 Inerte Zusatzstoffe. . . . . . . . . . . . . . . 1272.3.4 Fließmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1272.3.5 Stahlfasern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1272.4 Mischungszusammensetzung . . . . . . 1282.5 Mischen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1292.6 Nachbehandlung und Wärme-

behandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1292.7 Prüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1302.7.1 Frischbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1302.7.2 Druck- und Biegezugfestigkeit. . . . . 131

3 Mechanische Eigenschaften desFestbetons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

3.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.2 Drucktragverhalten . . . . . . . . . . . . . . 1333.2.1 Ultrahochfester Beton ohne

Faserzugabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.2.2 Ultrahochfester Beton mit Zugabe

von Stahlfasern . . . . . . . . . . . . . . . . . 1343.2.3 Weitere Einflüsse auf die Druck-

festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1363.2.3.1 Geometrie der Probekörper und

Prüfeinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . 1363.2.3.2 Wärmebehandlung . . . . . . . . . . . . . . 1363.3 Zugtragverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . 1363.3.1 Axiale (zentrische) Zugbelastung. . . 1363.3.2 Biegezugfestigkeit. . . . . . . . . . . . . . . 1403.3.3 Ableitung der zentrischen Zug-

festigkeit aus der Druckfestigkeit. . . 1423.3.4 Ableitung der zentrischen Zug-

festigkeit aus Biegeversuchen . . . . . 1423.3.5 Spaltzugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . 1423.3.6 Einfluss der Fasergeometrie und

der Faserorientierung auf dasVerhalten von UHPC unter Zug-beanspruchung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

3.3.7 Transformation der Spannungs-Rissöffnungs-Beziehung in eineSpannungs-Dehnungs-Linie . . . . . . . 144

3.3.8 Zusammenwirken von Faser- undStabbewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

3.4 Schwinden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1463.5 Kriechen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1483.6 Mehraxiale Beanspruchung . . . . . . . 1483.7 Ermüdungsverhalten . . . . . . . . . . . . . 1483.8 Dynamische Beanspruchung . . . . . . 1543.9 Brandwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . 1543.10 UHPC mit Kombinationen von

Fasern (Fasercocktails) . . . . . . . . . . . 156

4 Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 1594.1 Gefügestruktur. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1594.2 Widerstand gegen aggressive

Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1604.3 Einordnung in Expositions-

klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

5 Grundlagen der Bemessung . . . . . . . 1635.1 Einfluss der Faserverteilung und

Faserorientierung . . . . . . . . . . . . . . . 1635.2 Nachweise in den Grenzzuständen

der Tragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 1645.2.1 Sicherheitskonzept . . . . . . . . . . . . . . 1645.2.2 Spannungs-Dehnungs-Linie für

die Bemessung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1655.2.2.1 Druckbeanspruchung . . . . . . . . . . . . 1655.2.2.2 Zugbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . 1675.2.3 Bemessung für Biegung und

Normalkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1675.2.4 Bemessung für Querkraft . . . . . . . . . 1695.2.4.1 Versuche an der Universität Kassel . 1705.2.4.2 Versuche an der RWTH Aachen. . . . 1745.2.4.3 Versuche an der TU Delft . . . . . . . . . 1755.2.5 Durchstanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1775.2.6 Stabwerkmodelle. . . . . . . . . . . . . . . . 1785.2.6.1 Tragfähigkeit der Druckstreben . . . . 1795.2.6.2 Tragfähigkeit der Zugstreben . . . . . . 1795.2.6.3 Tragfähigkeit der Knoten . . . . . . . . . 1795.2.7 Teilflächenbelastung . . . . . . . . . . . . . 1795.2.8 Ermüdung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1805.3 Nachweise in den Grenzzuständen

der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . 1815.3.1 Begrenzung der Rissbreite . . . . . . . . 1815.3.2 Mindestbewehrung . . . . . . . . . . . . . . 1865.3.3 Berechnung von Verformungen . . . . 187

6 Verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1906.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1906.2 Trockene Verbindungen . . . . . . . . . . 1916.3 Geklebte Verbindungen. . . . . . . . . . . 1916.4 Nasse Verbindungen . . . . . . . . . . . . . 1936.5 Grouted Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1966.6 Verbindung von UHPC-Schichten

an existierenden Bauteilen für dieErtüchtigung von Konstruktionen . . 197

7 Ausgeführte Beispiele . . . . . . . . . . . . 1987.1 Brückenbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1987.1.1 Kanada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1987.1.1.1 Fuß- und Radwegbrücke in

Sherbrooke (1997). . . . . . . . . . . . . . . 1987.1.1.2 Glenmore/Legsby-Fußgänger-

brücke in Calgary (2007) . . . . . . . . . 1987.1.2 Frankreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1997.1.2.1 Straßenbrücke Bourg-les-Valence . . 1997.1.2.2 Fußgängerbrücke Pont de Diable

(2005). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1997.1.2.3 Straßenbrücke Pont de la Chabotte . 2007.1.2.4 Straßenbrücke Pont Pinel (2007) . . . 2017.1.2.5 Verstärkung der Pont sur l’Huisne

in Mans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2037.1.3 Japan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2047.1.3.1 Sakata-Mirai-Fußgängerbrücke

(2003). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2047.1.3.2 GSE-Brücke Flughafen Tokyo

(2010). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

XIX

Inhaltsverzeichnis

7.1.3.3 Monorail der Haneda-Linie zumHaneda Flughafen . . . . . . . . . . . . . . . 206

7.1.4 Südkorea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2077.1.4.1 Seonyu Brücke des Friedens, Seoul . 2077.1.4.2 Schrägseilbrücke KICT

(Korean Institute of ConstructionTechnology) (2009). . . . . . . . . . . . . . 209

7.1.4.3 Entwurf Jobal-Brücke(Korean Institute of ConstructionTechnology). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

7.1.5 Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2107.1.5.1 Brücken über die Nieste bei

Kassel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2107.1.5.2 Gärtnerplatzbrücke über die Fulda

in Kassel (2007) . . . . . . . . . . . . . . . . 2107.1.5.3 Pilotprojekt des Hessischen

Landesamts für Straßen- undVerkehrswesen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

7.1.5.4 Radweg-Bogenbrücke überdie Pleiße in Markkleeberg (2012) . . 215

7.1.6 �sterreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

7.1.6.1 Wildbrücke bei Völkermarkt . . . . . . 2157.1.6.2 Rad- und Fußgängerbrücke in

Lienz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2197.1.6.3 Modulare Behelfsbrücke für

Hochgeschwindigkeitsstreckender Bahn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

7.1.7 Schweiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2197.1.8 Die Niederlande. . . . . . . . . . . . . . . . . 2217.2 Anwendungen im Hochbau . . . . . . . 2237.2.1 Stützen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2237.2.2 Fassaden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2237.2.3 Treppen und Balkone . . . . . . . . . . . . 2257.2.4 Dächer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2267.3 Andere Anwendungen . . . . . . . . . . . 2287.3.1 Startbahn Haneda Airport Tokyo,

Japan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2287.3.2 Stadion Jean Bouin, Paris . . . . . . . . . 230

8 Danksagung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

9 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

X Holz-Beton-Verbund. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Klaus Holschemacher, Ricky Selle, Jörg Schmidt, Hubertus Kieslich

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

2 Baurechtliche Einordnung derHolz-Beton-Verbundbauweise . . . . . . 243

2.1 Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2432.2 �sterreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2452.3 Schweiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

3 Geschichtliche Entwicklung derBauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

4 Systematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2464.1 Ansatz der Gliederung . . . . . . . . . . . 2464.2 Monolithische Tragschicht . . . . . . . . 2474.3 Verbindungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . 2484.3.1 Mechanische Verbindungsmittel . . . 2484.3.2 Formschluss. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2504.3.3 Geklebte Verbindungen. . . . . . . . . . . 250

5 Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2505.1 Tragverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2505.2 Modellbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2515.2.1 Geschlossene Lösung mittels

Differenzialgleichung . . . . . . . . . . . . 2515.2.2 Lineare analytische Näherungs-

verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2545.2.3 Finite-Elemente-Modelle . . . . . . . . . 2555.2.4 Nichtlineare analytische

Näherungsverfahren . . . . . . . . . . . . . 256

6 Funktionale Anforderungen undrechnerische Nachweisführung . . . . . 257

6.1 Nachweise in den Grenzzuständender Tragfähigkeit (GZT) . . . . . . . . . . 257

6.1.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 257

6.1.2 Spannungsnachweise . . . . . . . . . . . . 2586.1.3 Tragfähigkeitsnachweis der

Verbindungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . 2586.2 Nachweise in den Grenzzuständen

der Gebrauchstauglichkeit (GZG) . . 2596.2.1 Nachweis des Verformungs-

verhaltens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2596.2.2 Nachweis des Schwingungs-

verhaltens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2596.3 Nachweis der

Feuerwiderstandsdauer . . . . . . . . . . . 2606.4 Bauakustische Anforderungen . . . . . 261

7 Besondere Anforderungen anHBV-Decken, konstruktiveHinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

7.1 Einwirkungen infolge unter-schiedlichen Schwindverhaltens . . . 262

7.2 Quertragwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . 2637.3 Feuchteschutz des Holzes . . . . . . . . . 2657.4 Bauseitige Betonage des

Obergurts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2677.5 Negative Momenten-

beanspruchung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

8 Wirtschaftliche und ökologischeBewertung der Technologie . . . . . . . . 267

8.1 Die Wirtschaftlichkeit vonStahlbeton-, HBV- und Holzbalken-decken im Vergleich . . . . . . . . . . . . . 267

8.1.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2678.1.2 Sanierungsaufgaben als

wirtschaftliche Spezialfälle. . . . . . . . 268

XX

Inhaltsverzeichnis

8.1.3 Definition der zu vergleichendenDeckensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

8.1.4 Kostenstruktur derDeckensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

8.2 �kologische Bewertung derverschiedenen Deckensysteme imVergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

8.2.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2708.2.2 Diskussion der ökologischen

Bewertungskriterien . . . . . . . . . . . . . 2708.2.3 Darstellung der Umweltindikatoren

für die Deckensysteme . . . . . . . . . . . 271

9 Anwendungsbeispiele. . . . . . . . . . . . . 2729.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2729.2 Sanierung von Holzbalkendecken . . 2729.3 Neubau von Geschossdecken . . . . . . 2739.4 Brückenbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274


11 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

Anhang: Bemessung einer HBV-Decke nachDIN EN 1995-1-1 . . . . . . . . . . . . . . . . 282

XI Normen und Regelwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289Frank Fingerloos

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

2 Technische Regeln des Beton-,Stahlbeton- und Spannbetonbaus . . . 292

2.1 DIN EN 1992-1-1: Eurocode 2:Bemessung und Konstruktion vonStahlbeton- und Spannbeton-tragwerken – Teil 1-1: AllgemeineBemessungsregeln und Regeln fürden Hochbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

2.1.1 Bauaufsichtliche Einführung inDeutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

2.1.1.1 Baurechtliche Folgen . . . . . . . . . . . . 2922.1.1.2 Konsequenzen der neuen Eurocodes

im Werkvertragsrecht . . . . . . . . . . . . 2932.1.1.3 Verwendung von Bauprodukten

nach europäischen oder deutschenProduktnormen und Zulassungenin Deutschland – Umgang mit demMischungsverbot . . . . . . . . . . . . . . . . 293

2.1.2 Zur Berichtigung 1 undA1-�nderung vonDIN EN 1992-1-1/NA seit 2011 . . . 295

2.2 Nachweise der Feuerwiderstands-dauer nach DIN EN 1992-1-2:Eurocode 2: Bemessung undKonstruktion von Stahlbeton- undSpannbetontragwerken – Teil 1-2:Allgemeine Regeln – Tragwerks-bemessung für den Brandfall undDIN 4102-4 mit Tabellenverfahren . 296

2.2.1 Einführung zu Tabellenverfahrennach Eurocode 2 und DIN 4102-4 . . 296

2.2.2 BauordnungsrechtlicheAnforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

2.2.3 Einwirkungen im Brandfall . . . . . . . 3012.2.4 Betondeckung und Achsabstand

der Längsbewehrung . . . . . . . . . . . . . 3022.2.4.1 Betondeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3022.2.4.2 Achsabstand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3022.2.5 Deckenplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3052.2.5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3052.2.5.2 Vollplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

2.2.5.3 Flachdecken. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3072.2.5.4 Rippendecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3072.2.5.5 Hohlplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3082.2.5.6 Deckenplatten aus Fertigteilen . . . . . 3082.2.5.7 Ziegeldecken (Stahlsteindecken) . . . 3102.2.6 Balken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3132.2.6.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3132.2.6.2 Dreiseitig brandbeanspruchte

Balken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3132.2.6.3 Vierseitig brandbeanspruchte

Balken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3162.2.7 Zugglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3162.2.8 Stützen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3172.2.8.1 Tabelle für Stützen in ausgesteiften

Tragwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3172.2.8.2 Berechnung der Branddauer R

für Stützen in ausgesteiftenTragwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

2.2.9 Wände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3202.2.9.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3202.2.9.2 Tragende Betonwände. . . . . . . . . . . . 3202.2.9.3 Nichttragende raumabschließende

Wände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3212.2.9.4 Brandwände. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3222.2.10 Auflager und Konsolen. . . . . . . . . . . 3222.2.10.1 Balkenauflager . . . . . . . . . . . . . . . . . 3222.2.10.2 Stahlbetonkonsolen . . . . . . . . . . . . . . 3222.2.11 Putzbekleidungen . . . . . . . . . . . . . . . 3222.2.12 Betonabplatzungen . . . . . . . . . . . . . . 3262.2.13 Hochfester Beton j C55/67 . . . . . . 326

2.3 Richtlinie zur Nachrechnung vonStraßenbrücken im Bestand(Nachrechnungsrichtlinie) . . . . . . . . . 329

2.3.1 Erläuterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

2.3.2 Richtlinientext . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329Inhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3301 Geltungsbereich und Grundlagen . . . . . . . . 3302 Normative Verweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

2.1 Grundsätzliches . . . . . . . . . . . . . . 3302.2 Normen und Technisches

Regelwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

XXI

XXII Inhaltsverzeichnis

3 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3314 Konzept der Nachrechnungsrichtlinie . . . . . 332

4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 3324.2 Nachweisführung . . . . . . . . . . . . . 3324.3 Nachweisarten und

Bewertungskriterien . . . . . . . . . . . 3334.3.1 Rechnerischer Nachweis . . . . . . . 3334.3.2 Bewertung auf Grundlage

des Bauwerkzustands(Qualitative Bewertung) . . . . . . . . 333

4.3.3 ExperimentelleTragfähigkeitsermittlung . . . . . . . . 333

4.3.4 Bewertung derNachrechnungsergebnisse . . . . . . 333

5 Anforderungen an die Nachrechnung . . . . . 3336 Bestandserfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

6.1 Grundlagen und notwendigeUnterlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

6.2 Zustandserfassung. . . . . . . . . . . . 3347 Ablauf der Nachrechnung . . . . . . . . . . . . . . 334

7.1 Ablaufdiagramm zur Nach-rechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

7.2 Inhalt und Gliederung der Nach-rechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

8 Auswertung der Ergebnisse derNachrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3358.1 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3358.2 Machbarkeitsstudie zur

Bauwerksertüchtigung . . . . . . . . . 3359 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33610 Grundlagen der Tragwerksberechnung . . . . 336

10.1 Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 33610.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 33610.1.2 Vertikale Verkehrs-

einwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33610.1.3 Horizontale Verkehrseinwirkung . . 33810.1.4 Verkehrseinwirkung zur

Nachweisführung gegenErmüdung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

10.2 Teilsicherheitsbeiwerte . . . . . . . . . 33910.3 Grundlagen der Schnittgrößen-

ermittlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34011 Werkstoffkennwerte (Rechenwerte) . . . . . . . 343

11.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 34311.2 Rechenwerte für Beton . . . . . . . . . 34311.3 Rechenwerte für Betonstahl . . . . . 34411.4 Rechenwerte für Spannstahl. . . . . 34811.5 Rechenwerte für Baustahl,

Verbindungs- und Verbundmittel . 35611.6 Rechenwerte für Verbindungs-

mittel im Stahlbau. . . . . . . . . . . . . 35611.7 Rechenwerte für Verbundmittel

im Stahlverbundbau . . . . . . . . . . . 35711.8 Hertz’sche Pressung und

Lagerbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . 35711.9 Rechenwerte für Mauerw

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Lebensdauer und Instandsetzung Brandschutz...Beton-Kalender 2013: Lebensdauer und Instandsetzung–...

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