Die Standsicherheit und Dauerhaftigkeit von Spannbetonbrücken werden wesentlich durch den Ist- Zustand der Bewehrung und der Spannglieder bestimmt. Bei komplexeren Schadensbildern oder dem Verdacht visuell nicht erkennbarer Schäden sind detaillierte Informationen über deren Art und Umfang durch Objektbezogene Schadensanalysen zu erheben. Die Anzahl der dazu zu öffnenden Untersuchungsstellen kann durch den Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren (ZfPBau-Verfahren) deutlich reduziert werden. Die Leistungsfähigkeit der automatisierten ZfPBau-Verfahren - Radar, Ultraschallecho und Impact-Echo - für die Ortung von Bewehrung, internen Spanngliedern und ggf. vorhandenen Verpreßfehlern wird anhand von Messungen an der Fuldatalbrücke bei Eichenzell gezeigt. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden bildgebend dargestellt.

Im Rahmen einer Kooperation der Institute für Bauforschung (ibac) und Gesteinshüttenkunde (GHI) der RWTH Aachen University werden die Technik zur Applikation sowie die Eigenschaften von flammgespritzten, nahtlosen Glasschichten auf Beton untersucht. Besondere Herausforderungen ergeben sich hierbei aus der Differenz zwischen der maximal verträglichen Temperatur des Betons und der Temperatur des aufgeschmolzenen Glaspulvers wie auch des hohen pH-Wertes der Beton-Porenlösung und der Alkalienbeständigkeit des Glases. In aktuellen Versuchen wird der Einfluss des Flammspritzens auf die Eigenschaften der Glasschichten und des unterliegenden Betons untersucht. Hierbei werden Haftzugprüfungen des Schichtaufbaus der Glasschichten und optische Analysen kombiniert, um Rückschlüsse sowohl auf die Struktur und Undurchlässigkeit der Glasschichten als auch auf die thermische Schädigung des Betons zu ermöglichen. Es wird ein Messverfahren auf Basis einseitiger Kernspinresonanz eingeführt, das zukünftig zur Charakterisierung der Betonschädigung dienen soll, ohne hierfür die untersuchte Probe zerstörend prüfen zu müssen. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die applikationsbedingte thermische Schädigung des Betons zu einer teils stark verringerten Haftung der gespritzten Glasschichten führt. Diese Schädigung kann des Weiteren zerstörungsfrei mittels Kernspinresonanz qualitativ geprüft werden. Verschiedene Lösungsansätze zur Erzielung einer ausreichenden Haftung werden derzeit untersucht.

Non-destructive testing of seamless glass coatings on concrete applied by flamespraying - Preliminary results
As part of a research project at the Institutes of Building Materials Research (ibac) and Mineral Engineering (GHI) of RWTH Aachen University, a new application method by flame spraying for seamless glass coatings for the protection of concrete surfaces is being developed. A major challenge is the difference between the temperature resistance of concrete and the temperatures, necessary to melt glass powder. As part of the on-going work, the influence of the flame spaying technique on the concrete surfaces and the applied glass coating are investigated. Adhesion testing and microscopic imaging are combined to gain information on the concrete damage and the glass coatings structure. By using single-sided nuclear magnetic resonance, these properties are evaluated non-destructively as well. Results show that the application process so far leads to severe damage in the concretes surface, resulting in low adhesion. Similar information can be gained non-destructively by single-sided nuclear magnetic resonance.

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Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsvorhabens wird von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Technischen Universität Berlin (TUB) die Anwendung der Impuls-Thermografie zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen und Bauwerken weiterentwickelt. Zu diesem Zweck werden Messungen zu verschiedenen baupraktischen Fragestellungen durchgeführt. Die Bauteiloberflächen werden mit einer Wärmequelle, die dem Prüfproblem angepaßt ist, erwärmt. Der daran anschließende Abkühlungsvorgang wird mit einer Infrarotkamera beobachtet und aufgenommen. Die anschließende Auswertung der gespeicherten Daten wird im Zeitbereich mittels numerischer Verfahren und im Frequenzbereich mittels Puls-Phasen-Thermografie durchgeführt. Die Puls-Phasen-Thermografie führt insbesondere zu einer praxisrelevanten Reduzierung des Störeinflusses von Oberflächeninhomogenitäten und ungleichmäßiger Erwärmung.

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Die Normen zur visuellen Sortierung von Konstruktionsholz sind in ihrer Anwendung umstritten, hinsichtlich der Reproduzierbarkeit ihrer Ergebnisse fragwürdig und wirtschaftlich unbefriedigend. Als eine Alternative zur visuellen Sortierung bietet sich die Ultraschall-Laufzeitmessung an. Die Anwendung diese Verfahrens bei der Klassifizierung von Konstruktionsholz im Einschnitt als auch bei der Überprüfung des Tragwerkzustandes in Sanierungsvorhaben soll untersucht und im Hinblick auf die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit bewertet werden.

Die aktuell in Deutschland genutzten Verfahren zur Beurteilung der Substanz basieren vorwiegend auf der Analyse des Zustands der Oberfläche. Die Zielsetzung des vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur beauftragten Forschungsprojekts “In-Motion” aus dem nationalen Innovationsprogramm Straße bestand darin, mithilfe verschiedener zerstörungsfreier Verfahren die strukturelle Substanz von Asphaltbefestigungen zu erfassen und zu bewerten. Dieser Ansatz wurde auf der Modellstraße der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) validiert; auf dem Versuchsfeld der Modellstraße wurden zyklische Belastungen mit dem sog. Mobile Load Simulator (MLS10) zur Simulation von Strukturschädigungen in der Fahrbahn aufgebracht.
Durch eine systematische Analyse von Deflektionsmessungen bei bewegter Belastung wurden Rückschlüsse auf das Tragverhalten der Asphaltbefestigungen gezogen. Dabei wurden aus den gemessenen Deflektionen physikalisch begründete Struktur- und Materialparameter rechnerisch abgeleitet. Die Rückrechnung erfolgte mithilfe der Methode der finiten Elemente, wobei insbesondere auf eine realitätsnahe Abbildung des jeweiligen Belastungszustands durch bewegte Lasten geachtet wurde. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurde ein eigenständiges Modul erarbeitet, welches als Grundlage für eine konzeptionelle Erweiterung bestehender Pavement-Managementsysteme hin zu einer realistischeren Berücksichtigung der Substanzwerte von flexiblen Befestigungen dienen kann.

Non-destructive evaluation of the structural state of asphalt pavements with geophones
Currently in Germany, methods used to assess the state of pavement bearing capacity rely solely on observations made at the surface. However, the bearing capacity of the pavements is influenced by the pavement structure and material properties, which means the current assessment is not comprehensive. The objective of this research project “In-Motion”, which is from the national road innovation program commissioned by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure, is to determine and evaluate the structural state of asphalt pavements by means of different kinds of non-invasive and non-destructive methods. The approach was validated on the full scale pavement test facilities at the German Federal Highway Research Institute (BASt); on the test section, cyclic loads were applied by the Mobile Load Simulator (MLS10) to simulate structural damage processes of asphalt pavements.
A systematic analysis of deflection measurements conducted with a moving load was used to draw conclusions about the bearing capacity of the asphalt pavement. The measured deflections were used to derive mechanically accurate structural material parameters. The back-calculation was carried out with the aid of the finite element method, whereby a realistic depiction of the respective load condition by moving loads was considered. The obtained results were used to develop an independent module which may serve as a conceptual enhancement for existing Pavement-Management-Systems due to a more realistic inclusion of in-situ characteristics of flexible pavements.

In den letzten Jahren haben zunehmend mehr zerstörungsfreie Prüfverfahren ihre Praxistauglichkeit im Bauwesen bewiesen. Dazu gehört auch das Impulsradar, das vor allem zur Detektion von metallischen Einbauteilen wie schlaffer Bewehrung und Spanngliedern eingesetzt wird. Solche Bauwerksuntersuchungen an Brücken und zahlreichen anderen Bauwerksarten fanden bisher meist an ebenen Flächen statt. Gekrümmte Flächen, die Gegenstand dieser Arbeit sind, stellen besondere Anforderungen an die Messdurchführung und Datenauswertung. Am Beispiel einer runden Betonstütze wird in diesem Beitrag gezeigt, wie die Bewehrungsortung mithilfe von hochfrequenten Radarantennen an gekrümmten Oberflächen realisiert wird. Unterstützend wurden Radarmessungen im Labor an einem Probekörper durchgeführt. Im Resultat kann die Bewehrungslage bildgebend dargestellt werden.

Non-destructive imaging of reinforcement bars in circular concrete columns using radar technique
In recent years, non-destructive testing methods (NDT) have been proven as useful tools to evaluate road and building constructions. One of those methods, ground penetrating radar (GPR), becomes increasingly popular for investigating reinforced concrete structures, especially for detection of reinforcement bars and tendon ducts, where most of these applications take place on flat surfaces.
This study focuses on the use of GPR on curved surfaces of reinforced concrete columns which are widely used in large-scale civil infrastructures. The locations of steel reinforcement in concrete were determined in circular concrete columns in both laboratory and field tests. With appropriate high-frequency radar antennas, experimental design and special migration algorithm GPR can be applied directly to detect reinforcement bars in curved concrete columns.

Unter gewöhnlichen Bedingungen sind zementgebundene Baustoffe in Trinkwasser beständig. Sehr weiches bzw. kalkarmes Wasser kann jedoch die Dauerhaftigkeit von Betonoberflächen beeinträchtigen. Auslaugungsprozesse zwischen Werkstoff und Wasser führen langfristig zur Aufweichung der Oberfläche und der einhergehende Alkalitätsverlust kann bei unzureichender Betondeckung zur Korrosion der Bewehrung führen. In einer zuvor in der Bautechnik vorgestellten Studie wurde der Widerstand von Betonoberflächen gegenüber Auslaugung in Trinkwasser untersucht. Darauf aufbauend werden hier Messergebnisse mittels einseitiger Wasserstoff-Kernspinresonanz vorgestellt, die einen vertieften Einblick in die zeit- und tiefenabhängige Porositätsänderung bei der Auslaugung von Betonoberflächen erlauben. Auf Basis einer neu entwickelten Auswertungsmethodik werden aus den Messungen quantitativ Schädigungstiefen abgeleitet. Die erfassten Strukturänderungen innerhalb des Zementsteins erlauben direkte Rückschlüsse auf die bei der Auslaugung aufeinanderfolgenden Schädigungsprozessen.

Non-destructive monitoring of the leaching of concrete surfaces by single sided 1H nuclear magnetic resonance
Under regular conditions, concrete is durable when immersed in drinking water. Pure water on the other hand can severely leach and damage concrete surfaces. Consequently, the concrete surface becomes soft and the rebar-protecting passivity can be lost. In a past study presented in Bautechnik, the leaching resistance of concrete surfaces in drinking water reservoirs was reported. Based on this, we present results from the non-destructive measurement of the time- and depth-depending changes in material porosity by single-sided 1H nuclear magnetic resonance due to leaching. The results allow the quantitative deduction of damage depths as well as insights into the underlying deterioration processes.

Mit der ZfP-Bauwerksdiagnose ist es möglich, Bauwerksbereiche weitestgehend zerstörungsfrei zu untersuchen und Bauteilbeprobungen nur zu Kalibrierung durchzuführen. Diese Technologie ermöglicht eine systematische, flächendeckende Untersuchung der Gebäudestruktur. Die ZfP basiert auf moderner Computertechnologie und die Messung ist einfach in der Handhabung. Jedoch erfordert die Interpretation der Ergebnisse ein gutes Ingenieurwissen und physikalisches und chemisches Grundwissen, um Fehlinterpretationen zu vermeiden.

Die Rückprallhammerprüfung ist in Deutschland seit Jahrzehnten ein genormtes Prüfverfahren, mit dem die Betondruckfestigkeitsklasse abgeschätzt werden kann. Bei der Prüfung und der anschließenden Bewertung der Ergebnisse wird der Zusammenhang zwischen Oberflächenhärte und Betondruckfestigkeit ausgenutzt. Die mit dem Original Schmidthammer ermittelten Rückprallwerte basieren auf der gemessenen Rückprallstrecke und können Rückschlüsse auf das elastische Verhalten oberflächennaher Schichten von Betonbauwerken geben. In einem mittlerweile fast sechzigjährigen Anwendungszeitraum haben sich die Funktionsweise und das Handling des Schmidthammers kaum verändert. Mit Einführung der DIN EN 13791/A20 ist es seit Februar 2017 möglich, die Druckfestigkeit von Bauwerksbetonen auch auf Basis der Q-Werte abzuschätzen. Die Ermittlung des Rückprallwerts erfolgt dabei über die Energie- oder Geschwindigkeitsdifferenz und ist dem älteren mechanischen Verfahren (Original Schmidthammer) in einigen Punkten überlegen. Die Messergebnisse sind unter anderem nicht mehr vom Schlagwinkel abhängig, sodass z. B. geneigte Betonuntergründe geprüft und auf ihre Druckfestigkeit abgeschätzt werden können.

Non-destructive to structural strength - Comparative investigations for rebound hammer testing
For decades, rebound hammer testing has been a standardised test method in Germany for estimating the concrete compressive strength class. The test and subsequent evaluation of the results takes into account the relationship between surface hardness and concrete compressive strength. The rebound strengths determined with the original Schmidthammer are based on the measured rebound distance and can be a characteristic value for the elastic behaviour of near-surface layers of clay structures. In an application period of almost 60 years, the functionality and handling of the Schmidthammer has hardly changed. With the introduction of DIN EN 13791/A20, it's possible to estimate the concrete compressive strength on the basis of the Q-values since February 2017. The determination of the rebound value takes place with the energy or speed difference and is superior to the older mechanical method (Original Schmidthammer) in some points. Among other things, the measurement results are no longer dependent on the angle of impact, so it will be possible to test inclined concrete surfaces and estimate the compressive strength.

Aufgrund baulicher Maßnahmen an Bestandsobjekten im Zuge der städtischen Wohnraumverdichtung und der Erhaltung von denkmalgeschützten Gebäuden ist es von Bedeutung, die Güte des Bestandsmauerwerks nachweisen zu können. Als maßgebender Parameter für den statischen Nachweis ist in erster Linie die Druckfestigkeit des Mauerwerks von Interesse, die sich aus der Steindruckfestigkeit und der Mörteldruckfestigkeit zusammensetzt. Für Bestandsmauerwerk aus Hochlochziegeln gibt es bisher keine Prüfmethoden, die ohne starke Eingriffe in die statische Tragwirkung anwendbar sind und die es ermöglichen, nur anhand von Teilen des Ziegels dessen Druckfestigkeit zu bestimmen.
Der vorliegende Beitrag stellt ein zerstörungsarmes Prüfverfahren zur Ermittlung der Steindruckfestigkeit von Hochlochziegeln in Bestandsmauerwerk vor. Für dieses Prüfverfahren werden ausschließlich Kleinprüfkörper aus Teilen der verbauten Hochlochziegel verwendet. Dadurch wird das Bestandsmauerwerk kaum gestört und die statische Tragwirkung nur unwesentlich beeinträchtigt.
Die Ergebnisse durchgeführter Versuche zeigen, dass sich ein plausibler Zusammenhang zwischen der Steindruckfestigkeit eines Mauersteins und der Stempeldruckfestigkeit eines daraus gewonnenen Kleinprüfkörpers herstellen lässt. Auf dieser Grundlage wird ein Konzept für eine zerstörungsarme Prüfmethode vorgestellt, welche die Bestimmung der Steindruckfestigkeit in Bestandsobjekten aus Hochlochziegeln ermöglicht.

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Ab dem Beginn der 1950er Jahre wurde auch in Österreich Spannbeton vermehrt für den Bau von Brückentragwerken eingesetzt. In den Verkehrsnetzen der Schiene und Straße befindet sich eine Vielzahl an Tragwerken, die in diesem Zeitraum errichtet wurden und im Vergleich zu den heutigen Normenwerken geringere Schubbewehrungsgrade aufweisen. Hierbei stellt sich nun die Frage, ob ausreichende Zuverlässigkeit hinsichtlich der Tragfähigkeit nach dem heutigen Stand der Technik vorausgesetzt werden kann. Zur Sicherstellung eines zielgerichteten Einsatzes der Finanzbudgets für Reinvestitionsmaßnahmen und zur Gewährleistung einer hohen Zuverlässigkeit ist es notwendig, Untersuchungen durchzuführen, die Erkenntnisse darüber geben, welches Tragverhalten bei älteren Brücken vorhanden ist und wie sich das Versagen ankündigt.
Im Zuge des Abbruchs einer Straßenbrücke erhielt das Institut für Tragkonstruktionen - Betonbau der TU Wien im Jahr 2005 den Auftrag, zerstörenden Versuche zum Schubtragverhalten durchzuführen. Der vorliegende Beitrag beinhaltet eine Beschreibung des Brückenobjektes, die Ergebnisse der Versuche, einen Vergleich mit den rechnerischen Schubtragfähigkeiten nach den heutigen Normenwerken und die Ergebnisse einer nichtlinearen Finite-Elemente-Berechnung der Versuche.

Ultimate Load Tests on Girders Concerning the Shear Load Behaviour of a Prestressed Road Bridge
At the beginning of the 1950s, the use of prestressed concrete for bridge structures rapidly increased. Many of these structures, which are still in use, have less shear reinforcement than required by current codes. Therefore, the question arises whether sufficient load-carrying-capacity (according to the state of the art) can still be ensured or not. In the course of the destruction of a bridge, which was built in the year 1952, the Institute for Structural Engineering at Vienna University of Technology got the possibility to carry out tests concerning the shear load carrying capacity of the continuous beam of a bridge construction. The beams were removed during the demolition work of the bridge. The article contains a description of the bridge structure, the results of the load tests, a comparison of the calculated shear load capacity with the measured loads and the results of a non-linear finite-element-simulation of the tests.

Im Beitrag werden die Planung, Durchführung und Auswertung von zerstörenden Belastungsversuchen an einer vorgespannten Segmentbrücke in Wien beschrieben. Die Brücke aus dem Jahr 1975 hat eine Stützweite von 44 m und besteht aus insgesamt 18 Segmenten, die mit Epoxidharz verklebt wurden. Ziel der Untersuchungen war es, durch Belastungsversuche am Tragwerk und eine Analyse der verwendeten Baustoffe, Aussagen über die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit von vorgespannten Segmentbrücken zu erhalten. Zusätzlich wurde durch gezieltes Durchtrennen einzelner Spannglieder der Einfluß von Schäden am Spannstahl auf das Last- und Verformungsverhalten der Konstruktion untersucht. Insgesamt wurden zehn Versuche durchgeführt. Die Öffnungsbreiten der Segmentfugen, die Verformungen des Tragwerks und die Dehnung im Spannstahl wurden kontinuierlich gemessen und ausgewertet. Ebenso wurden der Zustand und die Belastbarkeit der Segmentfugen und die Baustoffeigenschaften der verwendeten Materialien - Beton, Bewehrungsstahl, Spannstahl und Epoxidharz - untersucht.

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Das vom Renzo Piano Building Workshop entworfene "Zentrum Paul Klee" in Bern besticht durch die ungewöhnliche Wellenform des Daches. Der Aufsatz beschreibt den Entwurf und die besondere Geometrie des neuen Museumskomplexes und erläutert die Umsetzung der von gestalterischen Gesichtspunkten geprägten Dachform in ein adäquates Tragwerk. Die strukturellen Besonderheiten und die Detaillierung des aus geschweißten Stahlträgern errichteten Dachtragwerks werden dargestellt.

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Es wird der Stand der Forschung auf diesem Gebiet erläutert. Anschliessend werden die Versuche beschrieben und daraus ein Werkstoffgesetz abgeleitet.