Im Zuge eines Forschungsprojekts, welches zurzeit am Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien behandelt wird, werden Hohlkastenquerschnitte, bestehend aus dünnwandigen Betonhalbfertigteilen, für deren Einsatz im Brückenbau untersucht. Die Hohlkastenquerschnitte werden segmentweise auf der Baustelle zusammengebaut und mit externer Vorspannung zu einem selbsttragenden Brückenträger zusammengespannt. Anschließend werden die Steg-, Boden- und Deckplatten mit Ortbeton ergänzt und somit ein monolithisches Bauwerk ohne Fugen hergestellt. Die Vorspannung des dünnwandigen Hohlkastenquerschnitts stellt dabei eine besondere Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird eine neue Herangehensweise zur Einleitung der Vorspannkräfte in dünnwandige Hohlkastenquerschnitte vorgestellt, wobei diese anhand von durchgeführten experimentellen Untersuchungen sowie deren Analyse mit einer nichtlinearen FE-Berechnung präsentiert wird. Untersucht wurden zwei unterschiedliche Herstellungsarten der Lisenen, einerseits eine Herstellung in Fertigteilbauweise, andererseits in Ortbetonweise. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Herstellung der Lisenen als Fertigteile für die Einleitung von Vorspannkräften in dünnwandige Hohlkastenquerschnitte aufgrund der bei der Ortbetonbauweise entstehenden Schubfuge zu bevorzugen ist.

On the introduction of post-tensioning forces into thin-walled box girder cross-sections
In the course of a research project currently being conducted at the Institute for Structural Engineering at the TU Wien, box girder cross-sections consisting of thin-walled semi-precast concrete elements are being investigated for their use in bridge construction. The box girder cross-sections are assembled segment by segment on the construction site and tensioned together with external post-tensioning to form a self-supporting bridge girder. Subsequently, the web, floor and deck slabs are completed with in-situ concrete, thus producing a monolithic structure without joints. The post-tensioning of the thin-walled box girder cross-section poses a particular challenge. In this paper, a new approach to the introduction of post-tensioning forces in thin-walled box-girder cross-sections is presented, based on experimental investigations carried out and their analysis with a nonlinear FE calculation. Two different manufacturing methods of the blisters were investigated, on the one hand a prefabricated construction method and on the other hand a cast-in-place method. It has been shown that the production of blisters as precast elements is preferable for the introduction of post-tensioning forces into thin-walled box girder cross-sections due to the shear joint created by the in-situ concrete construction method.

Nach über 80 Jahren Betrieb wurde die Wehranlage Untertürkheim in den Jahren 2007-2012 von Grund auf instand gesetzt. In mehreren Bauabschnitten wurden die Wehrpfeiler komplett erneuert, die Wehrsohle ertüchtigt sowie Wehrverschlüsse und Antriebe durch Neukonstruktionen ersetzt. Das Sanierungskonzept erforderte je Bauabschnitt eine Baugrubenumschließung, die sich über zwei von vier Wehrfeldern erstreckte. Anhand von hydraulischen Modellversuchen konnte im Vorfeld jedoch nachgewiesen werden, dass die Hochwasserabfuhr auch während der Bauzeit gewährleistet werden kann. Trotz mancher Überraschungen durch das Bauen im Bestand konnte die Sanierung erfolgreich abgeschlossen und der veranschlagte Kostenrahmen gehalten werden.

Reconstruction of the Weir Untertürkheim
After more than 80 years of operation, the Weir Untertürkheim was totally reconstructed between 2007 and 2012. In several phases the concrete structure was rebuilt or enhanced. Gates and drives were replaced by completely new ones. The remedial design required a sheet pile wall around two of the four weir spans while flood discharge had to be ensured. Therefore, hydraulic model tests were carried out. Although surprises were linked to rebuilding an existing structure the restoration could be finished successfully and in line with the budget.

Ein oberwasserseitig des Traunkraftwerks Pucking, Österreich, liegender Damm wies Undichtigkeiten im Bereich der bestehenden Bitumenabdichtung am Dammfuß und der Dichtwand auf. Eine vorgesetzte Dichtwand samt neuem Dichtwandkopf wurde nach dem Deep-Soil-Mixing Verfahren ausgeführt. In Bereichen mit Blocklagen wurde die Dichtwand mit dem Soilcrete®-Düsenstrahlverfahren hergestellt. Zur Sicherung der Qualität bzw. der Erosionsstabilität der verwendeten Dichtwandsuspension wurden neben zahlreichen Festigkeitsuntersuchungen auch Durchlässigkeitsversuche in der fertiggestellten Dichtwand durchgeführt. Durch die Anwendung eines Mehrfachmischwerkzeugs konnte die Ausführungszeit auf wenige Wochen reduziert werden.

Deep Soil Mixing for a dam sealing in Austria.
The upstream part of a dam at the Traun river power plant in Austria has been found to be permeable at the existing bitumen sealing, the dam base and the inner sealing wall. A new sealing wall including a new sealing wall head has been executed by means of the deep soil mixing technique. Areas containing granite blocks were executed with the Soilcrete® jet-grouting technique. To ensure the quality and the stability of the grout used for the sealing wall, permeability tests were executed in the finished wall in addition to compressive strength tests. Due to the application of a multi rod mixing tool, the execution time of this job could be reduced to a few weeks.

Die Dispergierung von superhydrophobem Aerogelgranulat in konventionelle Zement- oder Betonmischungen erzeugt einen Leichtbeton mit außergewöhnlichen Eigenschaften: gute Wärmedämmung, schallisolierend, Brandschutz der Klasse F120 und besser, bewehrbar und leicht mechanisch zu bearbeiten. Der Aufsatz beschreibt die Herstellung und einige Eigenschaften dieses neuartigen Baustoffs.

The ASFINAG operates an extensive network of about 2,175 km of important roads in Austria. The oldest routes date from the 1940s, and the average age of the roads is about 30 years. The ASFINAG also operates about 150 tunnel systems with a total length of about 350 km of tunnel, with 17 single-bore tunnels still carrying 2-way traffic. The lifetime of the structures is indeed relatively high but changed requirements for road safety and new standards for the fitting out of tunnels can make refurbishment or upgrading of the tunnels necessary. Since the tragic events of the Tauern Tunnel fire in 1999, about 4 billion Euros have been invested in the safety of tunnels, with a further approx. 1.4 billion planned for the next few years. The safety technology in all tunnels on Trans-European (TEN) routes have to be upgraded by the end of 2019. From the point of view of operation, long lifetime and maintenance freedom are the most important factors, in order not to impair road safety and not to unnecessarily affect the availability for road users (customers). The road tunnel safety law (STSG) requires additional measures of constructional, electrical, ventilation and control technology for the upgrading of road safety.
Die ASFINAG betreibt in Österreich ein rund 2.175 km umfassendes Netz mit hochrangigen Straßen. Die ältesten Strecken stammen aus den frühen 1940er-Jahren; das mittlere Streckenalter beträgt rund 30 Jahre. Die ASFINAG betreibt ca. 150 Tunnelanlagen mit insgesamt ca. 350 km Röhrenlänge, wobei derzeit noch 17 einröhrige Tunnel mit Gegenverkehr existieren. Zwar ist die Lebensdauer von konstruktiven Ingenieurbauwerken relativ hoch, allerdings können geänderte Anforderungen an die Verkehrssicherheit und neue Standards zur Ausrüstung der Tunnelanlagen eine Sanierung bzw. Nachrüstung erforderlich machen. Seit den tragischen Ereignissen um den Tauerntunnelbrand 1999 wurden ca. 4 Mrd. in die Sicherheit von Tunneln investiert; in den nächsten Jahren sind Investitionen von ca. 1,4 Mrd. vorgesehen. Bis Anfang 2019 sind alle Tunnel auf transeuropäischen Routen (TEN-Strecken) sicherheitstechnisch aufzurüsten. Aus betrieblicher Sicht stehen Langlebigkeit und Wartungsfreiheit von Strecken im Vordergrund, um einerseits die Verkehrssicherheit nicht zu gefährden und andererseits die Verfügbarkeit für den Nutzer (Kunden) nicht unnötig zu beeinträchtigen. Für die Erhöhung der Verkehrssicherheit sind entsprechend dem Straßentunnelsicherheitsgesetz (STSG) bauliche, elektro-, lüftungs-, und steuerungstechnische Maßnahmen notwendig.

Analysis of wear data from a TBM tunnelling project under high overburden shows diverging wear rates on the disc cutters depending on their position in the cutterhead. The disc cutters at inner and middle positions in the cutterhead reach about twice the running distances compared with cutters fitted at pre-gauge positions. This work shows that the construction of the cutterhead has an impact on the degree of abrasive wear, especially for the gauge positions. Moreover, the analysis shows that the in-situ stress state correlates significantly with disc cutter wear.
Working temperatures of disc cutters were also measured and analysed. In general, the measured temperatures are controlled by the transverse velocity of the disc cutters, which depends on the position of the disc cutter in the cutter head. Furthermore, there is a good correlation between the results of the analysis of disc cutter wear and the measured disc cutter temperatures. It is shown that high temperatures and high cutter wear occur at the same positions in the cutterhead.
Die Auswertung von Verschleißdaten aus einem maschinellen Tunnelvortrieb mit Überlagerungen von etwa 1.000 m ergibt stark unterschiedliche Verschleißraten in Abhängigkeit von der Meißelposition im Bohrkopf. Bis zum verschleißbedingten Werkzeugwechsel legen die Brustmeißel an den inneren und mittleren Positionen im Bohrkopf mehr als doppelt so weite Rollstrecken über das Gebirge zurück als die baugleichen Brustmeißel an den äußeren Positionen. Dieser Mehrverschleiß ist einerseits auf die Geometrie und die Konstruktion des Bohrkopfs zurückzuführen, andererseits scheint auch der Sekundärspannungszustand des Gebirges erheblichen Einfluss auf den Abrasivverschleiß zu haben.
Zudem wurden Messungen der Arbeitstemperatur von Schneidringen im Bohrkopf durchgeführt. Grundsätzlich ist die Temperatur der Disken von ihrer Umlaufgeschwindigkeit und damit von ihrer Einbauposition im Bohrkopf abhängig. Darüber hinaus ergibt sich eine gute Korrelation mit den Ergebnissen der Verschleißanalyse, wobei Disken mit überproportionalen Verschleiß auch überproportional hohe Temperaturen erreichen.

Bei nichtlinearem Materialverhalten lassen sich die Dehnungen und Normalspannungen in Stabquerschnitten meist nicht mehr mit den Ansätzen der elementaren Festigkeitslehre bestimmen. Vielfach werden numerische Lösungen mit Hilfe der Methode der finiten Elemente u. ä. ermittelt. Im allgemeinen sind dabei nichtlineare Gleichungssysteme zu lösen. Im vorliegenden Beitrag wird eine alternative Problemformulierung und Problemlösung auf der Grundlage des Prinzips vom Minimum des Gesamtpotentials und der nichtlinearen Optimierung verwendet. Die Formänderungsenergie geht direkt in das Berechnungsmodell ein. Dadurch lassen sich Besonderheiten des Materialverhaltens ohne prinzipielle Modifikationen des Berechnungsmodells erfassen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß allgemein verfügbare mathematische Standardsoftware eingesetzt werden kann.

Experimentelle Langzeituntersuchungen zur Dauerstandfestigkeit sind für routinemäßige Prüfungen im allgemeinen nicht praktikabel. Im vorliegenden Beitrag wird ein Weg aufgezeigt, der die Bewertung der Dauerstandfestigkeit auf der Grundlage eines Kurzzeitprüfverfahrens ermöglicht. Zur Quantifizierung struktureller Änderungen werden die makroskopischen Verformungen und Spannungen herangezogen, wobei die sphärischen und deviatorischen Anteile separat untersucht werden. Im Rahmen dieses Beitrages wird die Dauerstandfestigkeit, die als eine elementare Gefügeschwelle verstanden wird, an einachsig auf Druck belasteten Probekörpern untersucht, wenngleich die Bewertung weiterer Beanspruchungskonstellationen grundsätzlich möglich ist.
Auf der Basis der an Porenbeton durchgeführten Untersuchungen läßt sich feststellen, daß beanspruchungsbedingte Strukturänderungen in Zusammenhang mit der Lastgeschichte zu sehen sind. Für Beanspruchungen, die nicht größer als ca. 40 % der Druckfestigkeit sind, ist der Einfluß der Lastgeschichte auf das Materialverhalten praktisch vernachlässigbar. Anhand des für irreversible Gestaltänderungen dissipierten Anteils der Formänderungsenergie ergibt sich, daß strukturelle Änderungen durch entsprechend hohe Vorbelastungen vorweggenommen werden können und daß sich ein großer Anteil der Strukturänderungen bereits nach vergleichsweise kurzer Belastungsdauer vollzieht.
Die Kompressibilität des Porenbetons ändert sich belastungsabhängig. Bereits kurzzeitige Überlastungen oberhalb der Dauerstandgrenze sind von signifikanten Änderungen der Kompressionssteifigkeit begleitet. Das qualitative Tragverhalten des Porenbetons, das bei Beanspruchungen oberhalb der Dauerstandfestigkeit grundsätzliche Änderungen erfährt, läßt sich so bereits im Kurzzeitversuch mit Hilfe der Kompressionssteifigkeit abgrenzen. Die Auswertungen für Normalbeton weisen auf analoges Verhalten hin.

Das dynamische Röntgen in Kombination mit der digitalen Bildverarbeitung läßt eine weitgehend objektive Erfassung des Verformungszustandes von belasteten Bauteilen zu, wobei die Entwicklung der Deformationen bei veränderlichen Belastungszuständen verfolgt werden kann. Am Beispiel von Ausziehkörpern aus Porenbeton wurden Untersuchungen durchgeführt, um festzustellen, welche Genauigkeit mit dieser Meßmethode erreicht werden kann. Dabei ist besonders zu beachten, daß im Hinblick auf die Bildqualität ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen den Durchstrahlungszeiten und der Belastungsgeschwindigkeit besteht. Gemäß den Versuchen kann festgestellt werden, daß die zur Durchstrahlung der Proben eingestellte Zeit von ca. 0,27 s eine dynamische Verformungsmessung mit einer Genauigkeit von bis zu ca. 5 hundertstel Millimetern zuläßt, wenn die Belastungsgeschwindigkeit in dem für quasistatische Einwirkungen üblichen Bereich liegt. Verformungen können somit auch bei sukzessiver Lastveränderung erfaßt werden. Die Genauigkeit des vorgestellten Meßverfahrens ist herkömmlichen Meßmethoden äquivalent, bietet jedoch wegen des berührungslosen Meßprinzips wesentliche Vorteile. Verformungen, insbesondere solche im Bauteilinneren, können ohne Beeinflussung des mechanischen Zustandes bildhaft erfaßt und durch eine anschließende Auswertung quantifiziert werden. Der hohe Genauigkeitsgrad des Meßverfahrens in Verbindung mit den Vorteilen der berührungslosen Messung eröffnet die Möglichkeit einer völlig neuen Qualität der Verformungsmessung und somit der Interpretation mechanischer Zustände an belasteten Bauteilen.

Die Weiterentwicklung des europäischen Eisenbahnnetzes ist unter anderem durch den vermehrten Einsatz von Hochgeschwindigkeitszügen und eine signifikante Anhebung der Betriebsgeschwindigkeiten gekennzeichnet. Um die Auswirkungen von Zugbeanspruchungen auf Eisenbahnbrücken im Rahmen einer dynamischen Bemessung hinreichend genau vorhersagen zu können, ist die Kenntnis der wesentlichen dynamischen Systemeigenschaften erforderlich. Nur so können bemessungsrelevante Resonanzeffekte, die bei hohen Geschwindigkeiten grundsätzlich nicht auszuschließen sind, rechnerisch auf zuverlässige Weise erfasst werden. Messungen insbesondere an WIB-Überbauten zeigen jedoch, dass eine realistische rechnerische Abschätzung von Brückeneigenfrequenzen schwierig ist. Tatsächliche und rechnerische Werte weichen in vielen Fällen erheblich voneinander ab. Als ursächlich wird hierfür unter anderem eine unzureichende Berücksichtigung baulicher Randbedingungen angesehen, die teilweise erheblichen Einfluss auf die Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften der Brücke haben. Der erste Teil des Beitrags führte in die Problematik ein und präsentierte Ergebnisse aus Messuntersuchungen an WIB-Brücken. Im vorliegenden zweiten Teil des Beitrags wird nun auf Grundlage numerischer Studien gezeigt, wie sich bauliche Randbedingungen auf das dynamische Verhalten von WIB-Überbauten auswirken. Abschließend werden die Untersuchungsergebnisse dazu genutzt, Vorschläge für eine genauere dynamische Bemessung abzuleiten.

On the influence of constructional elements on the dynamic behaviour of filler beam railway bridges.
Enhancements of the European railway system are amongst other things mainly characterized by increased usage of high speed trains and significantly raised operating speeds. To predict effects of train loading on railway bridges for a dynamic design adequately, knowledge of the system’s significant dynamic characteristics is required. Only this ensures that resonance effects, which generally cannot be screened out for high speeds, can be covered analytically by reliable values. Measurements especially carried out on filler beam bridges have shown though that a realistic estimation of eigenfrequencies of bridges is difficult. Actual values and measured ones differ significantly in many cases. In particular non-consideration of structural constraints is seen as reason for this, given that they have an immense effect on a bridge’s stiffness and damping characteristics. The first part of the contribution gave a brief survey on the dynamics of high-speed railway bridges. Furthermore results from measurements on filler beam railway decks were presented. In this second part of the contribution the influence of particular constructional elements on the dynamic behaviour of filler beam bridges is investigated, supported by numerical studies. Finally the main outcomes are discussed and proposals for an improved dynamic bridge design are made.

Die Weiterentwicklung des europäischen Eisenbahnnetzes ist unter anderem durch den vermehrten Einsatz von Hochgeschwindigkeitszügen und eine signifikante Anhebung der Betriebsgeschwindigkeiten gekennzeichnet. Um die Auswirkungen von Zugbeanspruchungen auf Eisenbahnbrücken im Rahmen einer dynamischen Bemessung hinreichend genau vorhersagen zu können, ist die Kenntnis der wesentlichen dynamischen Systemeigenschaften erforderlich. Nur so können bemessungsrelevante Resonanzeffekte, die bei hohen Geschwindigkeiten grundsätzlich nicht auszuschließen sind, rechnerisch auf zuverlässige Weise erfasst werden. Messungen insbesondere an WIB-Überbauten zeigen jedoch, dass eine realistische rechnerische Abschätzung von Brückeneigenfrequenzen schwierig ist. Tatsächliche und rechnerische Werte weichen in vielen Fällen erheblich voneinander ab. Als ursächlich wird hierfür unter anderem eine unzureichende Berücksichtigung baulicher Randbedingungen angesehen, die teilweise erheblichen Einfluss auf die Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften der Brücke haben. Der vorliegende erste Teil des Beitrags führt in die Problematik ein und präsentiert Ergebnisse aus Messuntersuchungen an WIB-Eisenbahnbrücken, die von der Deutschen Bahn durchgeführt wurden. Im folgenden zweiten Teil des Beitrags wird auf Grundlage numerischer Studien gezeigt, wie sich einzelne bauliche Randbedingungen auf das dynamische Verhalten von WIB-Überbauten auswirken. Abschließend werden die Untersuchungsergebnisse dazu genutzt, Vorschläge für eine genauere dynamische Bemessung abzuleiten.

On the influence of constructional elements on the dynamic behaviour of filler beam railway bridges  -  Part 1: Introduction and measurements on filler beam bridges.
Enhancements of the European railway system are amongst other things mainly characterized by increased usage of high speed trains and significantly raised operating speeds. To predict effects of train loading on railway bridges for a dynamic design adequately, knowledge of the system’s significant dynamic characteristics is required. Only this ensures that resonance effects, which generally cannot be screened out for high speeds, can be covered analytically by reliable values. Measurements especially carried out on filler beam bridges have shown though that a realistic estimation of eigenfrequencies of bridges is difficult. Actual values and measured ones differ significantly in many cases. In particular non-consideration of structural constraints is seen as reason for this, given that they have an immense effect on a bridge’s stiffness and damping characteristics. This first part of the contribution gives a brief survey on the dynamics of high-speed railway bridges. Furthermore results from measurements on filler beam railway decks are presented. In the forthcoming second part of the contribution the influence of particular constructional elements on the dynamic behaviour of filler beam bridges is investigated, supported by numerical studies. Finally the main outcomes are discussed and proposals for an improved dynamic bridge design are made.

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Die Handlungsanweisung Spannungsrisskorrosion [1] bietet bei Straßenbrücken die Möglichkeit eines vereinfachten stochastischen Nachweises auf Systemebene, um das Ankündigungsverhalten nach dem “Riss-vor-Bruch-Kriterium” nachzuweisen. Die Anwendung dieses Verfahrens ist allerdings aufgrund der vorgegebenen Anwendungsgrenzen eingeschränkt. Werden sie eingehalten, so liefert das Verfahren in der Regel auf der sicheren Seite liegende Ergebnisse.
Im vorliegenden Aufsatz wird ein alternatives Nachweisverfahren vorgestellt, das sich eng an der Nachweismethodik der Handlungsanweisung Spannungsrisskorrosion orientiert und auf der Monte-Carlo-Methode basiert. Der große Vorteil des vorgestellten Verfahrens besteht darin, dass zum einen eine höhere Genauigkeit als mit dem vereinfachten Verfahren gemäß Handlungsanweisung erzielt werden kann und zum anderen die Anwendungsgrenzen weitestgehend entfallen, die beim vereinfachten Verfahren eingehalten werden müssen.

An alternative stochastic verification procedure for road bridges regarding stress induced corrosion of prestressing steel
The German “Handlungsanweisung Spannungsrisskorrosion” [1] provides the possibility of the so-called simplified stochastic verification procedure for road bridges in regard to collapse due to stress induced corrosion of prestressing steel. However, the employment of this simplified procedure is limited because of the given application boundaries. If these boundaries are met, conservative results are obtained.
The present contribution presents an alternative verification procedure which is closely related to the stochastic verification approaches within the “Handlungsanweisung Spannungsrisskorrosion”. It is based on the Monte-Carlo-Method.
The big advantage of the presented method is (a) the higher accuracy of the results compared to the conservative results of the simplified procedure and (b) the nonexistence of the specific application boundaries which have to be met if the simplified procedure is employed.

In leichtem Schwung überdeckt die neue ringförmige Dachkonstruktion das gesamte Tribünenoval des sanierten Wiener Praterstadions. Die 48 m breite Hängestabwerkschale überspannt eine Ellipse von 270 x 215 m und gehört damit zu den weitestgespannten Überdachungen der Welt. Durch die günstige Tragwirkung des geschlossenen Ringes und das geringe Eigengewicht konnte die Dachkonstruktion einfach auf die bestehende Tribünenkonstruktion aufgesetzt werden, ohne diese verstärken zu müssen. Herzstück des Tragwerks ist der CONZEM-Knoten, eine österreichische Erfindung zur Verbindung räumlicher Stabwerke. Durch die Kombination des Stabwerks mit radialen Zugstangen (Speichen), durch die außerdem alle Bauteile ohne Gerüstung montiert werden konnten, entstand eine biegesteife, einlagige Stabschale. Durch seine Wirtschaftlichkeit konnte das Projekt gegen Teilüberdachungslösungen bestehen.

Die Europäische Normenreihe EN 1504 für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen steht unmittelbar vor ihrer Fertigstellung. Sie besteht aus 10 Hauptnormen und 62 zugehörigen Europäischen Prüfnormen. Die Hauptnormen EN 1504-2 bis 7 regeln die Produktgruppen Oberflächenschutzsysteme, Mörtel, Klebstoffe für Verstärkungen, Riß- und Hohlraumfüllstoffe, Ankermörtel sowie die Stahlbeschichtungen. Die Prinzipien für den Gebrauch der Produkte sowie die Anwendung der Produkte auf der Baustelle mit zugehöriger Qualitätssicherung sind in den Teilen 9 und 10 enthalten. Ferner ist die Qualitätssicherung der Produkte in Teil 8 geregelt. Somit liegt in Kürze ein umfassendes Normenwerk für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen vor. Derzeit wird beraten, wie dieses Normenwerk in Deutschland eingeführt wird. Aus verschiedenen Gründen wurde beschlossen, daß die Teile für Planung und Anwendung in Deutschland nicht eingeführt werden, weil mit den bestehenden Richtlinien des DAfStb “Schutz und Instandsetzung von Betonbauwerken” sowie der ZTV-ING langjährig bewehrte Regelwerke vorliegen. Um die Europäisch zukünftig mit CE-Zeichen markierten Produkte für Schutz und Instandsetzung von Betonbauwerken verwenden zu können, wurden für den Oberflächenschutz, die Mörtel, Rißfüllstoffe und die Stahlbeschichtungen inzwischen entsprechende Restnormen (DIN V 18026 bis 18028) erarbeitet, während die Kleber und Ankermörtel wie bisher in Zulassungen geregelt werden. In diesem Beitrag wird beschrieben wie zukünftig in Deutschland Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen mit genormten Produkten nach EN 1504 erfolgen soll.

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Korrosion der Bewehrung ist eine der Hauptursachen für Schäden an Betonbauwerken. Das Volumen des Rostes ist i. d. R. um ein Vielfaches größer als das ursprüngliche Stahlvolumen, was zu Rissbildungen und Abplatzungen des Betons bis hin zum Verlust der Gebrauchstauglichkeit führen kann. Basierend auf gezielten Korrosionsuntersuchungen werden in diesem Beitrag die Hauptkomponenten der typischen Eisenoxide und -hydrate sowie deren Volumenfaktoren beschrieben, die als Basis für weiterführende Betrachtungen der Auswirkungen der Bewehrungskorrosion dienen sollen.

Corrosion Products and their Volume Factor Created by Corrosion of Steel in Concrete
Steel corrosion is one of the main reasons of degradation and damage of concrete structures. The volume of rust, resulting from steel corrosion, can be several times greater than the original steel volume which leads to cracking and spalling of the concrete and may finally end in the loss of structural functionality. Based on corrosion experiments on black steel, this article presents the major components of typical oxide layers and their volume expansion and thus forms a basis for further studies on corrosion of steel in concrete.

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Brücken aus Stahl- und Spannbeton werden heute i. d. R. für Nutzungsdauern von 100 Jahren geplant. Insbesondere bei Großbrücken liegen häufig Bedingungen vor, die besondere Lösungen erfordern, wie z. B. bei außerordentlichen korrosiven Beanspruchungen. Beispielhaft wird in diesem Aufsatz die Situation von Pfeilern im Meerwasser näher beleuchtet, die einem ständigen Chloridangriff unterliegen. Soll die Dauerhaftigkeit beispielsweise durch besonders hohe Qualität der Betondeckung erreicht werden, so sind besondere Nachweise zu führen, für die in den letzten Jahren interessante probabilistische Bemessungsansätze entwickelt wurden (s. z. B. [1] bis [3]). Ferner kann die Dauerhaftigkeitsprognose durch Einsatz von Monitoringsystemen kontinuierlich zugeschärft werden, so dass durch Anwendung der Sicherheitsbetrachtungen wirtschaftliche Lösungen ermöglicht werden. In dieser Veröffentlichung wird anhand der Pfeiler der mit 36 km längsten Meeresbrücke der Welt gezeigt, wie die Dauerhaftigkeit unter schwierigen Bedingungen über einen geplanten Nutzungszeitraum von 100 Jahren sichergestellt wird.

Design for Durability of Large Concrete Bridges Under Severe Corrosive Attack.
Nowadays bridges made of reinforced or prestressed concrete are usually designed for a service life-time of 100a. Especially for large bridges often conditions are present, which require special solutions, as e. g. extra ordinarily corrosive exposure condi tions. In this paper exemplarily the situation of piles in seawater are discussed more in detail, which are subject to permanent chloride attack. If durability shall be achieved e. g. especially high quality of the concrete cover, special proofs have to be verified, which have been developed during recent years e. g. as probabilistic approaches (see e.g. [1] - [3]). Additionally the prognosis for durability can be updated continuously by using corrosion monitoring systems, allowing economic solutions by using special safety considerations.

Ein multifunktionaler Brückenbelag, SMART-DECK, ermöglicht erstmals eine Kombination unterschiedlicher Aufgaben: Kontinuierliches und vollflächiges Monitoring des Bauwerkszustands, ggf. Schutz des Bauwerks mittels präventivem kathodischen Korrosionsschutz (pKKS) und Verstärken der Tragfähigkeit. Ermöglicht wird dies durch eine mit Carbontextil bewehrte Spezialmörtelschicht. Die SMART-DECK-Zwischenschicht soll so das Eigengewicht der Konstruktionen kaum erhöhen und sowohl für Brücken im Neubau als auch für Bestandsbrücken verwendet werden. So soll ein wesentlicher Beitrag zur Sicherstellung einer nachhaltigen Mobilität geliefert werden, da Schäden frühzeitig erkannt und notwendige Instandsetzungsmaßnahmen über Jahre in verkehrsberuhigte Zeiten hinausgezögert werden können. Der Betreiber des Brückenbauwerks ist über das Monitoringkonzept in der Lage, den Zustand seiner Fahrbahnabdichtungen in Echtzeit überwachen zu können.

Multifunctional textile reinforced concrete interlayer for bridges
A multifunctional interlayer for bridges, SMART-DECK, provides for the first time a combination of different functions: Continuous all over monitoring of the bridge condition and if necessary the protection of the bridge with a preventive cathodic corrosion protection and the strengthening of the load capacity. All three functions are realized with a carbon textile reinforced concrete interlayer. The SMART-DECK interlayer will not increase the dead load of the construction and will be used for new construction as well as for existing structures. Thus an essential contribution for a sustainable mobility will be made, because damages will be identified earlier and maintenance as well as repair work can be postponed for years to times with little traffic. The operator of the bridge construction is able to monitor the condition of the bridge in realtime.

Als Hauptursachen für Korrosion der Bewehrung werden allgemein die beiden folgenden Vorgänge im Beton angesehen: Karbonatisierung des Betons bis zur Oberfläche der Bewehrung, bei der der pH-Wert des Betons deutlich abfällt, so dass sich keine stabile Passivschicht mehr ausbildet oder Überschreiten eines kritischen Chloridgehaltes an der Stahloberfläche, der zu einer örtlichen Zerstörung der Passivschicht führt. Nach der Depassivierung ist der Stahl korrosionsbereit, d.h. er rostet, abhängig vom Angebot von Sauerstoff und Wasser im Beton. Für die Korrosionsgeschwindigkeit spielen zahlreiche weitere Einflussgrößen eine erhebliche Rolle, wie z. B. bei lokaler Depassivierung das Flächenverhältnis von Kathode zu Anode, was bei Korrosion im Bereich von Rissen i.d.R. besonders ungünstig ist (s. z.B. /1,2/).
Insbesondere bei Bauwerken, bei denen im Bereich von Trennrissen häufig oder dauerhaft Wasser ansteht, kann durch Auslaugung des Betons, d.h. ohne Karbonatisierung oder Chlorideinwirkung, Korrosion der Bewehrung ausgelöst werden. Eine solche Auslaugung wird auch bei Betonbauteilen beobachtet, die langzeitig wasserberührt sind, wie z.B. im Trinkwasser- oder Abwasserbereich, siehe z.B. /5/. Dort tritt bei ausreichender Qualität der Betondeckung jedoch innerhalb der Nutzungsdauer i.d.R. keine Depassivierung auf, sondern nur z.B. bei älteren Bauwerken mit unzureichender Betondeckung. Speziell zur Auslaugung von trinkwasserberührten Betonflächen liegen verschiedene wissenschaftliche Untersuchungen vor, die einen recht komplexen Auslaugmechanismus (Hydrolyse) zeigen, da sich hier bei begrenzter Bewegung des Wassers schützende Deckschichten (Carbonatschichten) auf der Betonoberfläche ausbilden können (s. z.B. [3, 4, 6]).
Bei wasserführenden Trennrissen können die Rissflanken jedoch offenbar bereits nach vergleichsweise kurzer Zeit auslaugen. Durch die Durchströmung des Risses findet an den unmittelbaren Rissflanken eine Auslaugung von Calciumhydroxid sowie Alkalien statt, sodass der Korrosionsschutz der Bewehrung im unmittelbaren Rissbereich verloren geht. Systematische Untersuchungen zur Auslaugung im Bereich wasserführender Trennrisse ohne Chlorideinwirkung fehlen jedoch.
Im Folgenden wird die Korrosion durch Auslaugung des Betons im Bereich von Trennrissen oder Fugen anhand mehrerer Beispiele aus der Baupraxis näher gezeigt.

Reinforcement corrosion caused by carbonation of concrete in separating cracks with inflowing water
Main causes for reinforcement corrosion are carbonation of concrete or reaching the critical chloride content at the reinforcement. After depassivation of the reinforcement corrosion is induced depending on availability of oxygen and humidity.
Especially at constructions with separating cracks running through the concrete and water running through the cracks depassivation of the reinforcement may also occur without influence of carbonation or chlorides.
Leaching of the concrete can lead to a reduction of the ph-value so that the passive layer on the surface of the reinforcement is destroyed.
However, systematic investigation on this process is actually not available.
In this article examples are given for the type of reinforcement corrosion by means of leaching of the concrete.

Seit dem Bau des Münchner Olympiastadions wurde weltweit eine Vielzahl anspruchsvoller Seilbauwerke realisiert. Neben der statischen Beanspruchung der Seil-Zugglieder und ihrer Endverankerungen rückte in den letzten Jahren verstärkt die dynamische Tragfähigkeit in den Fordergrund. Das Institut für Fördertechnik (IFT) der Universität Stuttgart befaßt sich seit seiner Gründung im Jahr 1927 unter anderem mit dem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt Seil. Im vorliegenden Beitrag werden die Arbeiten am IFT und Kriterien zur Lebensdauer von Seilkonstruktionen vorgestellt.

Für Seile im Bauwesen werden unlösbare Seilendverbindungen, wie Vergüsse und Preßfittinge, eingesetzt. Die Preßfittinge zeichnen sich durch eine elegante Formgebung mit zahlreichen Anschlußmöglichkeiten aus. Seile werden im Bauwesen vorwiegend statisch, aber auch dynamisch zugschwellbeansprucht. Für offene Spiralseile (OSS) mit unterschiedlichen Endverbindungen liegen bereits vereinzelte Zugschwelluntersuchungen vor. Aufgrund uneinheitlicher Auswertungsmethoden können diese jedoch nicht ohne weiteres auf andere Seilkonstruktionen und Endverbindungen übertragen werden. Hinzu kommt, daß die zulässigen Schwingweiten nur für bestimmte Konstruktionen in Normen festgelegt sind. Bei den vermehrt eingesetzten Preßfittingen (auch Bolzenverpressungen genannt) ist zunächst unklar, wie groß die ertragbaren schwingenden Beanspruchungen (Mittellast und Schwingweite) in Abhängigkeit von Seil- und Bolzenwerkstoffen sowie Preßparametern sind.
Einen großen Einfluß auf das Ermüdungsverhalten von Seilzuggliedern hat u. a. die Wahl der Seilendverbindungen. In diesem Aufsatz wird über die Ergebnisse des AiF-Forschungsprojekts (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen “Otto von Guericke” e.V.) “Vergleich der Zugschwelleigenschaften von Bolzenverpressungen für Stahlseile mit unterschiedlichen Werkstoffen” berichtet.

Es wird ein Kräftemodell für den Kreuzungsbereich von Haupt- und Nebenträgern vorgestellt und eine Empfehlung für die Bemessung der Aufhänge- und Schubbewehrung gegeben.

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