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Bautechnik: Jahresinhaltsverzeichnis des 96. Jahrgangs 2019Bautechnik1/2020Jahresinhaltsverzeichnis

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Kanal- und Rohrleitungsbau 2020Bautechnik1/20201-92Sonderheft

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2.050 Unternehmen tummeln sich hierzulande im Bereich von Rohrleitungs- und Kanalbau sowie in der Abwasserbeseitigung. Aber keine Angst! - sie werden im 2020er Special: Kanal- und Rohrleitungsbau nicht alle zur Darstellung kommen können. Dass im Thema aber Musik ist, zeigt der Umstand, dass im letzten Jahr 68 Unternehmen in der Branche neu gegründet wurden, aber nur 6 Insolvenz anmelden mussten.

Unter den Straßen einer Stadt wie Hannover liegen etwa 2.500 km öffentliche Kanäle, die einer Strecke von dort bis Lissabon entsprechen (und damit nach Berlin und Hamburg das drittlängste Kanalsystem ergeben). Vergegenwärtigt man sich sodann, noch, dass allein von allen Abwasserkanälen ca. 75 % defekt sind, wird sonnenklar, dass es hier um eines der Bauthemen schlechthin geht.

Das Heft beweist das mit Fachbeiträgen, u. a. unter Mitwirkung von Autoren des Güteschutz? Kanalbau und anderer relevanter Verbände und Unternehmen. Es wirft einen abschließenden Blick auf das Emschersystem, bringt Objektberichte von der Kanal- und Rohrsanierung wie dem Neubau derselben, über Regenüberlaufsysteme und deren Sanierung, grabenlose Verfahren, Verfüllbaustoffe, Pumpensysteme und natürlich über die IFAT 2020. Aktuelle - besonders an Umweltschutz und Monitoring orientierte - Produktvorstellungen runden das vielfältige Themen-Spektrum ab.

Das Heft bietet die Gelegenheit, eines der brisantesten und auch ökonomisch aussichtsreichsten Bauthemen überhaupt aus dem Boden zu holen - und es sicht- und lesbar zu machen.

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Jesse, DirkNeue Wege im HolzbauBautechnik1/20201Editorials

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Mayer, Till Felix; Dauberschmidt, Christoph; Bruns, Michael; Eichler, Thorsten; Wiens, Udo; Mietz, Jürgen; Gehlen, Christoph; Ebell, Gino; Gerhard, Gregor; Osterminski, KaiDas Instandsetzungsprinzip W-Cl - Stand der Technik, baurechtliche Einordnung, aktuelle ForschungsarbeitenBautechnik1/20202-10Aufsätze

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Während das Instandsetzungsprinzip W bei carbonatisierungsinduzierter Korrosion seit vielen Jahren als Standardverfahren etabliert ist, wird seine Anwendbarkeit bei chloridinduzierter Korrosion (W-Cl) in der Fachwelt bis heute kontrovers diskutiert. Zwar ergeben sich aus seiner Anwendung gegenüber anderen Instandsetzungsverfahren auf den ersten Blick u. U. deutliche wirtschaftliche Vorteile, allerdings besteht bei diesem Verfahren ein deutlich höheres Risiko, dass das Instandsetzungsziel nicht erreicht wird.
Im vorliegenden Beitrag werden die technischen Grundlagen des Instandsetzungsprinzips W-Cl sowie der aktuelle Kenntnisstand - sowohl für den gerissenen als auch für den ungerissenen Beton - dargestellt und baurechtliche Konsequenzen, die sich aus dem erhöhten Ausführungsrisiko ergeben, diskutiert. Korrosionsmonitoring als Element zum Nachweis des Instandsetzungserfolgs bei Anwendung des Prinzips W-Cl wird vorgestellt. Anhand von Anwendungsbeispielen werden sowohl die Risiken, die mit dem Verfahren verbunden sind, als auch das Potenzial bei erfolgreicher Anwendung veranschaulicht.

The repair principle IR - state of knowledge, regulatory consequences, current research
While the repair principle IR (increasing resistivity) has become a standard procedure for the repair of carbonation-induced reinforcement corrosion, its applicability to chloride-induced reinforcement corrosion is still under discussion. In many cases, IR may display economic advantages at first glance, but its application is linked with an increased risk of failure.
This contribution presents the fundamentals of the repair principle IR in case of chloride-induced corrosion and the current state of knowledge both for uncracked and cracked concrete. Regulatory consequences that arise from the higher failure risk are being discussed. Corrosion monitoring is introduced as a possible means to monitor the performance of the repair measure. Finally, case studies illustrate both the risks of this repair principle and the benefits when applied successfully.

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Keßler, Sylvia; Emmenegger, Leonidas P.; Sagüés, Alberto A.Korrosionsdetektion an Stahlbetonbauwerken: konventionell und innovativBautechnik1/202011-20Aufsätze

Kurzfassung

Die geplante Lebensdauer von Stahlbetonbauwerken wird häufig aufgrund von chloridinduzierter Bewehrungskorrosion erheblich reduziert. Chloride aus Tausalzbeaufschlagung oder Meeresexposition dringen in den Beton ein und sobald ein kritischer Chloridgehalt an der Bewehrung angekommen ist, wird Korrosion initiiert. Die Folgen von Bewehrungskorrosion sind Risse und Abplatzungen des Betons, wodurch zunächst die Verkehrssicherheit und in einem fortgeschrittenen Schädigungsgrad auch die Tragfähigkeit eingeschränkt werden kann. Im Zuge der Bauwerksinspektion von chloridexponierten Bauwerken ist daher die Detektion der Bewehrungskorrosion unerlässlich, um zu klären, ob Korrosion bereits initiiert wurde und in welchem Umfang das Bauwerk davon betroffen ist. Erst auf Basis dieser Daten können Inspektionsintervalle und Instandsetzungsmaßnahmen zielgerichtet, nachhaltig und ökonomisch geplant werden. Die konventionelle Methode zur Detektion von Bewehrungskorrosion ist die Potentialfeldmessung, bei der das Potential zwischen der Bewehrung und einer auf dem Beton aufgesetzten Bezugselektrode ermittelt wird. Zudem wurde in den letzten Jahren an der University of South Florida eine innovative Art der Korrosionsdetektion entwickelt, die auf dem Messprinzip der Kelvinsonde basiert. Die Methode hat den großen Vorteil, dass kein physischer Kontakt zum Beton erforderlich ist. Die Lage und die Verteilung der mit der Kelvinsonde gemessenen Oberflächenpotentiale zeigen in Vergleichsmessungen sehr gute Übereinstimmung mit Messwerten aus der Potentialfeldmessung. Beide Methoden zur Korrosionsdetektion werden hier vorgestellt und diskutiert.

Corrosion detection on reinforced concrete structures: conventional and innovative
The designed service life of reinforced concrete structures is often shortened due to chloride-induced reinforcement corrosion. The ingress of chlorides from sources such as de-icing salts or marine environment can cause corrosion as soon as a critical chloride threshold reaches the first reinforcement layer. The consequence of corrosion are cracks and spalling of the concrete cover which impairs the serviceability and in an advanced stage the load bearing capacity of a structure. Thus, corrosion inspection is highly recommended for chloride-exposed structures to clarify (i) if corrosion is initiated and (ii) to which extent. The determination of further inspection intervals and/or repair measures relies on reliable corrosion condition assessment. The conventional corrosion inspection method is the half-cell potential measurement where a reference electrode is placed on the concrete surface and the potential is measured between the reference electrode and the reinforcement in the concrete. Recently an innovative corrosion inspection method has been developed at the University of South Florida, which is based on the principle of the Kelvin probe. The advantage of this method is that it does not require physical contact to the concrete. The resulting potentials of both methods show very good correlation. Hereinafter, the paper describes and discusses both corrosion inspection methods.

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Ebell, Gino; Burkert, Andreas; Günther, Tobias; Wilsch, GerdUntersuchungen zum korrosionsauslösenden Chloridgehalt an nicht rostendem ferritischem Betonstahl in MörtelBautechnik1/202021-31Aufsätze

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Der maßgebliche Korrosionsschutz von nicht rostendem Stahl in Beton basiert, anders als bei unlegiertem Betonstahl, auf der Ausbildung einer Chromoxidschicht. Die Chromoxidschicht ist in alkalischem und in karbonatisiertem Beton beständig, sodass nicht rostende Stähle in einem passiven Zustand vorliegen. Die Initiierung von Lochkorrosionserscheinungen ist dagegen auch an nicht rostenden Stählen in Beton möglich. Der korrosionsauslösende Chloridgehalt ist neben dem Gehalt an Legierungselementen (insbesondere dem Chromgehalt) und der Oberflächenbeschaffenheit auch vom Konzentrationsverhältnis von OH- zu Cl- im Elektrolyten abhängig. Daher ist prinzipiell zu erwarten, dass in karbonatisierten Betonen geringere Chloridgehalte Korrosion initiieren können als in Betonen mit höheren pH-Werten. Dies gilt in besonderem Maße für nicht rostende Betonstähle mit geringen Chromgehalten, wie z. B. Produkte aus dem Werkstoff 1.4003 (X2CrNi12) mit seiner im Vergleich zu den Standardausteniten geringen Beständigkeit. Um den kritischen korrosionsauslösenden Chloridgehalt am Beispiel eines am Markt verfügbaren ferritischen Chromstahls zu bestimmen, wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) umfangreiche Untersuchungen zu beschleunigten Korrosionsversuchen in alkalischen und karbonatisierten Mörteln durchgeführt. Mittels Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) konnten die korrosionsauslösenden Chloridgehalte im Phasengrenzbereich Betonstahl-Mörtel ermittelt werden.

Determination of the corrosion-inducing chloride content of stainless ferritic reinforcing steels in mortar
The corrosion protection mechanism for stainless steel in concrete is different than for unalloyed steel. In carbonated concrete, stainless steels are in a passive state and do not have any uniform corrosion. The chloride content for the initiation of pitting corrosion on stainless steels in concrete depends not only on the content of alloying elements (above all chromium) and the surface condition. It also depends on the concentration ratio between OH- and Cl- in the electrolyte. It can be expected that lower chloride contents can initiate corrosion in carbonated concretes than in concretes with higher pH values. This ap-plies especially to stainless steel with low chromium contents such as products made of the material 1.4003 (X2CrNi12). In order to determine the critical corrosion-inducing chloride content using the example of a pickled ferritic chromium steel available on the market, extensive laboratory tests were carried out at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). In accelerated corrosion tests in alkaline and carbonated mortars, the critical chloride contents in the phase boundary between reinforcing steel and mortar were determined and evaluated by means of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS).

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Kapteina, Gesa; Langer, Christoph; Illguth, MarcusAnwendungsmöglichkeiten der LIBS-Analyse für StahlbetonBautechnik1/202032-40Berichte

Kurzfassung

Ist ein Stahlbetonbauteil instand zu setzen, so ist die Grundlage für eine sachgerechte Instandsetzungsplanung die Klärung der Schadensursache und des -umfangs. Wurde der festgestellte Schaden durch eingedrungene Substanzen hervorgerufen, werden am Bauwerk i. d. R. Proben entnommen und im Labor nasschemisch untersucht. Dabei hängt die örtliche Auflösegenauigkeit direkt vom Beprobungs- und Analyseaufwand ab. Durch die sog. LIBS-Analyse ist es möglich, vergleichsweise schnell die Elementverteilung an einer Messfläche von Probekörpern zu ermitteln und diese Informationen anschaulich darzustellen. Die hoch aufgelösten grafischen Auswertungen unterstützen die Darstellung ggf. komplexerer Sachverhalte, sodass diese auch für fachfremde Beteiligte wie Eigentümer/Auftraggeber leichter nachvollziehbar werden. Dies kann bei notwendigen, ggf. kostenintensiven Instandsetzungsmaßnahmen zur Verdeutlichung der Relevanz hilfreich sein. Auch im Rahmen der Forschung kann die Kombination einer hohen Informationsdichte in Verbindung mit der schnellen Messmethode und einem geringen Präparationsaufwand der Probe hilfreich sein, um den heterogenen Baustoff Beton abzubilden und den darin stattfindenden Ionentransport genauer nachzuvollziehen.

Application possibilities of LIBS analysis for reinforced concrete
For reinforced concrete the basis of a proper repair planning is the identification of the damage cause. If the damage determined was caused by substances to which the structure was exposed, the penetration depth has to be known in order to enable the competent planner to determine the scope of repair. The samples taken from the structure are usually analyzed wet-chemically and the results are presented as profile pictures over the depth, whereby the resolution depends strongly on the analysis effort and thus on the analysis costs. By the so-called LIBS procedure, it is possible to gain comparatively fast a high additional information content from the samples and to represent this descriptively. The high-resolution images help to recognize complicated facts and to make problems easier to understand even for external participants due to the excellent visualization. The combination of a high information density in connection with a fast measuring method is also helpful in the context of research in order to be able to map the heterogeneous building material concrete and the ion transport within the cement paste.

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bautec 2020: Berlin baut auf HolzBautechnik1/202040Veranstaltungen

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Boschmann Käthler, Carolina; Angst, Ueli M.Der kritische Chloridgehalt - Bestimmung am Bauwerk und Einfluss auf die LebensdauerBautechnik1/202041-47Berichte

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Die zuverlässige Bestimmung des Korrosionsrisikos an Stahlbeton-Bauwerken ist eine der großen Ingenieur-Herausforderungen unserer Zeit. Bisher beruht die Abschätzung des Korrosionsrisikos auf der Bestimmung von Chloridprofilen am Bauwerk, welche mit festgesetzten Grenzwerten, dem kritischen, korrosionsauslösenden Chloridgehalt Ccrit, verglichen werden. Dieser Ccrit ist mangels einer anwendbaren Testmethode ein in Normen festgesetzter Wert, der mit min. Anpassungsmöglichkeiten für alle Bauwerke Gültigkeit hat. Dadurch bleiben wesentliche objektspezifische Einflussfaktoren unberücksichtigt; die Resultate bleiben erfahrungsbasiert und können lediglich der Orientierung dienen. Die hier beschriebene Testmethode ermöglicht die Bestimmung des spezifischen Ccrit für Bauwerke. Dazu werden 150-mm-Bohrkerne mit jeweils einem zentrischen, noch nicht korrodierenden Bewehrungsstahl entnommen und im Labor einer konzentrierten Chloridlösung ausgesetzt. Bei Korrosionsinitiierung kann Ccrit als statistische Verteilung bestimmt werden.
Aus einer Vielzahl von Proben haben die Autoren eine Ccrit-Datenbank etabliert. Diese zeigt eine deutliche Variation des Ccrit verschiedener Bauwerke: die Werte liegen teilweise unter-, teilweise oberhalb des Normwerts. Damit können objektspezifische Restlebensdauern berechnet werden. Im Falle eines tieferen spezifischen Ccrit erlaubt dies, dass Instandsetzungsarbeiten noch vorgenommen werden können, bevor die Korrosionsschäden diese maßgeblich verteuern oder gar verunmöglichen. Dagegen können im Falle eines höheren Ccrit die Instandsetzungsarbeiten ohne bedeutende Kostenfolge (und unter gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheit) auf einen späteren Zeitpunkt verschoben werden.

The critical chloride content - determination at structures and the influence on service life
The reliable determination of the corrosion probability at reinforced concrete structures is one of the major challenges in engineering in our time. Until today, the assessment of corrosion probability is based on the measurement of chloride profiles at structures. These profiles are compared to fixed threshold values, the critical chloride content Ccrit. Due to the lack of an applicable test method, this Ccrit is defined in codes for all structures with marginal possibilities for adjustment. Therefore, substantial, structural dependent parameters are neglected; the results of the condition assessment remain experience-based guidelines. The test method, described in this article, enables the determination of structural dependent Ccrit. 150 mm drilling cores are taken from structures containing one centrally located reinforcing steel, which is not yet corroding. The drilling cores are exposed to a chloride solution in the lab. At corrosion initiation, Ccrit can be determined as statistical distribution.
With a large number of specimens, we established a database of Ccrit. This database shows clear differences of the Ccrit of several structures: The values are partially below, partially above the Ccrit given in Codes. With those values, remaining service life can be calculated structure dependent. In case of a lower specific Ccrit, maintenance work can be conducted, before the costs increase due to heavy corrosion damage. In case of a higher Ccrit, maintenance work can be postponed without increasing costs and still guaranteeing the structural safety.

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Büttner, TillSMART-DECK: Vom Konzept zum DemonstratorBautechnik1/202048-56Berichte

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Ein wesentlicher Faktor, der die Dauerhaftigkeit von Infrastrukturbauwerken negativ beeinflusst, ist das Eindringen von tausalzbelastetem Wasser in den Konstruktionsbeton infolge von Undichtigkeiten in der Abdichtungsebene. Innerhalb des Verbundforschungsvorhabens SMART-DECK, das als Beitrag der Initiative “HighTechMatBau” vom BMBF gefördert wurde, wurde ein multifunktionales System zur Instandsetzung und zum Schutz von Infrastrukturbauwerken erarbeitet. SMART-DECK wurde von sieben Partnern, die die gesamte Wertschöpfungskette von SMART-DECK abbilden, erarbeitet. Mitwirkend war auch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), die SMART-DECK aus Nutzersicht im Hinblick auf seine Funktionalität und Praxistauglichkeit beurteilte. Das System bietet drei Funktionalitäten. Es können ein vollflächiges Echtzeit-Feuchtemonitoring, ein abschnittsweise steuerbarer präventiver kathodischer Korrosionsschutz (pKKS) und eine Erhöhung der Querkrafttragfähigkeit bei Bestandsbrücken realisiert werden. Mit dem Monitoring können Schäden in der Abdichtungsebene frühzeitig erkannt und, in Kombination mit dem pKKS, Verkehrsbehinderungen infolge von Instandsetzungsarbeiten vermieden werden, da die Instandsetzung in verkehrsgünstigere Perioden verschoben werden kann. Alle drei Funktionalitäten werden mittels Textilbeton realisiert. Der Aufsatz stellt das System und die innerhalb des Verbundforschungsvorhabens realisierten zwei Demonstratoren zur Demonstration der Leistungsfähigkeit des Systems vor.

SMART-DECK: concept and realization
The ingress of chloride contaminated water through defects in the sealant layers is one of the major factors, which leads to a decrease of the life-time of infrastructure constructions made out of reinforced concrete as well as prestressed concrete. Within the research project SMART-DECK a multi-functional system is developed which can be used to repair and protect infrastructure constructions. The research project is founded by the “HighTechMatBau” program issued by the German ministry of education and research. The system is developed by seven research partners which cover all aspects of the realization of such an innovative produced, including the German BASt (Federal highway research institute), which judges the system by its performance in respect to the requirements of road building authorities. SMART-DECK enables a real-time monitoring of water ingress into the structure, a preventive cathodic protection system as well as an increase of the load bearing capacity. The monitoring delivers the current status of the construction in respect of water ingress thru the sealant and, if necessary, the preventive cathodic protection system allows a protection of the reinforcement until the sealant is repaired. This repair work can then be carried out in a feasible time-slot due to the protection enabled by the preventive cathodic protection system. All three functions are realized by using textile reinforced concrete. Within the research project a large number of laboratory test are performed as well as two demonstrating objects were realized. This article gives an overview of SMART-DECK and presents two different real-size demonstrating objects which were realized by the research partners in order to demonstrate the functionalities of the system.

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Ernst & Sohn Special BIM - Building Information Modeling 2019Bautechnik1/202056Nachrichten

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Mosig, Oliver; Wellner, Sabine; Rudolph, JörgBelastungsprüfung im Kaufhaus GörlitzBautechnik1/202057-66Berichte

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Das Jugendstil-Kaufhaus in Görlitz gilt als letztes baulich erhaltenes Zeugnis der deutschen Warenhausarchitektur des frühen 20. Jh. Im Zuge der Sanierung des Gebäudes musste die Tragfähigkeit der Geschossdecken aufgrund erhöhter Lasten und zusätzlicher Anforderungen aus heutiger Normung neu beurteilt werden. Bei den Decken handelt es sich um Steineisendecken, sog. Reformhohlsteindecken - ein typisches System dieser Bauepoche - mit Spannweiten von bis zu 9 m. Das Otto-Mohr-Laboratorium des Instituts für Massivbau der TU Dresden führte dazu Traglastversuche an insgesamt zehn Deckenfeldern in unterschiedlichen Gebäudebereichen des Kaufhauses durch. Mit einer Belastungsrahmenkonstruktion konnten die Geschossdecken experimentell durch Probebelastungen für eine Flächenlast von 10,2 kN/m2 nachgewiesen werden. Die max. gemessenen Durchbiegungen blieben deutlich unterhalb der Grenzwerte, außer feinen Haarrissen konnten während der Belastungsprüfung keine Schäden oder Beeinträchtigungen festgestellt werden. Für die weitere Sanierung des Kaufhauses können somit aufwändige Verstärkungsmaßnahmen entfallen.
Teile des hier vorliegenden Beitrags wurden erstmals im Tagungsband zum 10. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (SEUB) veröffentlicht.

Load testing on slabs of the department store in Görlitz
The art nouveau department store in Görlitz is considered the last remaining architectural testimony to the German department store architecture of the early 20th century. The entire building will undergo a complete renovation 106 years after its original opening date. Due to increased loads and additional requirements of current technical standards, the permissible loads of the existing slabs had to be reassessed. The Otto Mohr Laboratory of the Institute of Concrete Structures at TU Dresden carried out load tests on a total of ten slab sections of the department store. The structural slabs consist of so called “Reformhohlsteindecken” which are a reinforced concrete slab with ribs on top of shaped hollow bricks, a system commonly used during this area. The necessary load bearing capacity could be verified experimentally with especially designed steel trusses and hydraulic presses.

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Jahrbuch Ingenieurbaukunst 2020 an Bundesbauministerium übergebenBautechnik1/202066Nachrichten

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Bautechnik aktuell 1/2020Bautechnik1/202067-70Bautechnik aktuell

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Nachrichten:
adidas Arena - Ein Gebäude kann schweben

Rezensionen: Brücken und Tunnel der Bundesfernstraßen 2019

Wettbewerbe: Heinze ArchitektenAWARD 2019
Bautechnikpreis 2020

Veranstaltungen: 64. BetonTage

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik1/202070-72Veranstaltungskalender

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 1/2020Beton- und Stahlbetonbau1/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Die Filigran®-Durchstanzbewehrung FDB zeichnet sich durch eine optimierte Geometrie aus. Die gitterträgerartigen Bewehrungselemente werden bereits seit Jahren erfolgreich in Filigrandecken eingesetzt. Die parallele Anordnung auf der unteren Bewehrungslage vereinfacht den Einbau. Dieser Vorteil, und der hohe Durchstanzwiderstand von 2,1fachem Wert einer schubunbewehrten Platte, wird zunehmend auch in Ortbetondecken genutzt. Das Titelbild zeigt die eingebaute Filigran®-Durchstanzbewehrung auf einer Baustelle in Berlin. (Foto: Filigran)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 1/2020Beton- und Stahlbetonbau1/2020Inhalt

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Beton- und Stahlbetonbau: Jahresinhaltsverzeichnis des 114. Jahrgangs 2019Beton- und Stahlbetonbau1/2020Jahresinhaltsverzeichnis

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Bergmeister, KonradEinfach - individuell - wertschätzend in das nächste JahrzehntBeton- und Stahlbetonbau1/20201Editorials

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Schramm, Nicholas; Gehrlein, Sebastian; Fischer, OliverQuerkrafttragverhalten von großformatigen Spannbetonbalkenelementen mit Plattenbalkenquerschnitt - Ergänzende Laborversuche zu den in-situ-Querkraftversuchen an der Saalebrücke HammelburgBeton- und Stahlbetonbau1/20202-12Aufsätze

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Die Beschreibung des Querkrafttragverhaltens von Betonbauteilen im Bruchzustand gestaltet sich äußerst komplex, sodass diese Thematik auch heute noch Gegenstand aktueller Forschung ist. Insbesondere zur Erfassung der für Bestandsbrücken charakteristischen Parameter sowie generell für große, baupraktisch relevante Querschnittsabmessungen besteht nach wie vor Forschungsbedarf. Der vorliegende Beitrag geht in diesem Zusammenhang auf die Ergebnisse von großformatigen Querkraftversuchen an Spannbetonbalkenelementen mit plattenbalkenförmigem Querschnitt ein, die als Ergänzung und in Anlehnung an in-situ-Querkraftversuche an einer realen, durchlaufenden Spannbetonbrücke durchgeführt wurden. Die Laborversuche an 1,10 m hohen Spannbetonträgerausschnitten wurden dabei unter Anwendung eines innovativen Versuchskonzepts, der sogenannten “Substrukturtechnik”, durchgeführt. Neben der Wirksamkeit von nicht normenkonformer Querkraftbewehrung geht der Fachaufsatz speziell auf den Einfluss der Querschnittsform auf das Querkrafttragverhalten ein und vergleicht die Versuchsergebnisse mit rechnerischen Tragwiderständen aus aktuellen Modellvorstellungen.

Shear force bearing behaviour of large-scale T-shaped prestressed concrete beam elements - additional laboratory tests in the context of the in-situ-shear tests on the Saalebrücke Hammelburg
The description of the shear force bearing behaviour of concrete structures in ultimate state is extremely complex, thus this topic is still subject of current research today. In particular, there is still a need for further research to determine the characteristic design parameters for the shear behavior of existing bridges and generally, for large cross-sectional dimensions, which are relevant in construction practice. In this context, this paper deals with the results of large-scale shear tests on prestressed concrete T-beam elements, which were carried out supplementary to and based on in-situ-shear tests on a real, continuous prestressed concrete bridge. The laboratory tests on 1.10 m high prestressed concrete girder elements were carried out using an innovative test concept, the so-called “substructure technique”. In addition to the effectiveness of no longer permitted stirrup types, this publication deals specifically with the influence of the cross-sectional shape on the shear force bearing behaviour and compares the test results with the shear strength determined by current analytical models.

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Schmidt, Philipp; Kueres, Dominik; Claßen, Martin; Hegger, JosefDurchstanztragverhalten von Flachdecken mit variierenden DurchstanzbewehrungsgradenBeton- und Stahlbetonbau1/202013-25Aufsätze

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Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 2 in Deutschland wurde die Durchstanzbemessung von Flachdecken neu geregelt. Seitdem ergibt sich die Durchstanztragfähigkeit mit Durchstanzbewehrung aus der Summe eines konstanten Betontraganteils und eines Stahltraganteils, der unabhängig vom Bauteil aus einem 33°-Fachwerk resultiert. Für die Berechnung des Stahltraganteils wird gemäß Eurocode 2 eine reduzierte Stahlfestigkeit in Abhängigkeit von der statischen Nutzhöhe angesetzt, wodurch die Verankerungsqualität der Durchstanzbewehrung berücksichtigt wird. Auf Basis einer Datenbankauswertung und eines Vergleichs des Sicherheitsniveaus mit der damaligen DIN 1045-1 wurden im Deutschen Anhang zum Eurocode 2 (EC2+NA(D)) zusätzliche Erhöhungsfaktoren für die ersten beiden Durchstanzbewehrungsreihen ergänzt, die nahezu zu einer Verdopplung der Durchstanzbewehrungsmenge führen. Während zur Bewertung der Bemessungsgleichungen für die Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung und auf dem Niveau der maximalen Durchstanztragfähigkeit zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, sind bislang nur sehr wenige Versuchsreihen an Flachdeckenausschnitten mit einem Durchstanzversagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs vorhanden.
Zur systematischen Untersuchung des Durchstanztragverhaltens von Flachdecken mit Bügeln als Durchstanzbewehrung wurden daher insgesamt drei Versuchsserien mit variierenden Durchstanzbewehrungsgraden durchgeführt. Das Versuchsprogramm umfasste drei Referenzversuche ohne Durchstanzbewehrung und acht Versuchskörper mit geringen und mittleren Durchstanzbewehrungsgraden. Dabei erfolgte die Variation der Durchstanzbewehrungsmenge jeweils ausschließlich über den Bügeldurchmesser. Weitere untersuchte Einflussparameter waren die Schubschlankheit und die statische Nutzhöhe. Im vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche vorgestellt und die Versuchsergebnisse diskutiert. Durch den Vergleich der experimentell ermittelten Bruchlasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach Eurocode 2 und EC2+NA(D) können die bestehenden normativen Regeln bewertet werden. Darüber hinaus werden die Bemessungsregeln nach Model Code 2010 in die Bewertung mit einbezogen.

Punching strength of flat slabs with varying shear reinforcement ratios
With the introduction of Eurocode 2 in Germany, the punching shear design provisions of flat slabs were revised. Since then, the punching shear strength with shear reinforcement is calculated from the combination of a constant concrete contribution and a steel contribution, which results from a strut inclination of 33°. Besides, a reduced steel strength depending on the effective depth of the flat slab is assumed for the calculation of the steel contribution to consider the anchorage conditions of the shear reinforcement elements. Due to a database analysis and an evaluation of the level of safety compared to the former DIN 1045-1, additional factors have been implemented in German Annex to Eurocode 2 (EC2+NA(D)) for the first and second row of shear reinforcement leading to almost twice the amount of required shear reinforcement. Various test series on reinforced concrete flat slabs without shear reinforcement and with high amounts of shear reinforcement are available and can be used for the evaluation of the current provisions. Nevertheless, the evaluation of the code equations for the design of the shear reinforcement (failure inside the shear-reinforced zone) is still not possible since only very few systematic punching tests with a varying amount of shear reinforcement have been conducted.
To investigate the punching shear behavior of reinforced concrete flat slabs with stirrups as shear reinforcement, three systematic test series (eleven specimens) with varying shear reinforcement ratios were performed. Each test series included one reference test without shear reinforcement. In the tests, the shear reinforcement ratio was varied by changing the stirrup diameter only. Further investigated influences were the shear span-depth ratio and the effective depth. In this paper, the results of the tests are presented, discussed and compared to the predictions according to Eurocode 2 and EC2+NA(D). Moreover, the punching design provisions according to Model Code 2010 are evaluated.

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Furche, Johannes; Bauermeister, UlrichErmüdungsnachweis für Elementdecken mit Gitterträgern - Zulassungsregelung auf der Grundlage einer WöhlerlinieBeton- und Stahlbetonbau1/202026-35Aufsätze

Kurzfassung

Elementdecken aus vorgefertigten Stahlbetonplatten mit Gitterträgern und aufbetonierter Ortbetonschicht werden seit Jahren auch bei nicht vorwiegend ruhender Beanspruchung eingesetzt [1]. Die Anwendungs- und Bemessungsregeln hierzu wurden auf der Grundlage von Bauteilversuchen festgelegt. Erste ermüdungsbeanspruchte Verbundbauteile mit horizontaler Verbundfuge überstanden als Prüfkriterium zwei Millionen Lastwechsel ohne Versagen. Das Bemessungskonzept wurde für diese Lastwechselzahl formuliert. Inzwischen wurden sowohl Ermüdungsversuche an Elementdecken mit größerer Lastwechselzahl durchgeführt als auch Wöhlerlinien für Gitterträger als Verbundbewehrung und Schubbewehrung ermittelt. Das Bemessungskonzept in der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung für Gitterträger wurde daher an das Bemessungskonzept des Eurocodes für Stahlbetonbauteile angepasst. Auf der Grundlage der neuen Zulassung lässt sich der Ermüdungswiderstand sowohl über einen Betriebsfestigkeitsnachweis als auch über eine äquivalente Spannungsschwingbreite nachweisen.

Fatigue Verification of Composite Slabs with Lattice Girders. Approval Regulation based on S-N-Curve
Composite slabs made of precast slabs with lattice girders and in-situ concrete topping are also used in case of fatigue loads too for many years. The application and design rules are based on structural component tests. First composite members under fatigue load with horizontal bond interface reached the required two million load cycles without failure. The design concept was implemented with this load cycle limit. Meanwhile fatigue tests of concrete members with higher load cycles were carried out and S-N-Curve (Wöhlercurve) of lattice girders acting as shear reinforcement was determined. Thus, the design concept of the technical approval for lattice girders was adapted to the Eurocode 2. Based on the new approval the fatigue resistance can be proved by a fatigue life verification or by a equivalent stress range.

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EU-Gebäuderichtlinie: Mit ISO-Chemie Produkten gut gerüstetBeton- und Stahlbetonbau1/202035Nachrichten

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Fuchs, Werner; Hofmann, Jan; Eligehausen, RolfBemessung der Verankerung von Befestigungen in Beton - EN 1992-4, der neue Eurocode 2, Teil 4Beton- und Stahlbetonbau1/202036-44Aufsätze

Kurzfassung

Die neue EN 1992-4 wurde auf Basis der bewährten Vornormenreihe CEN/TS 1992-4 zum Eurocode weiterentwickelt und in einem Dokument zusammengefasst. Sie enthält Bemessungsverfahren für Kopfbolzen, mechanische und chemische Befestigungsmittel sowie Ankerschienen in tragenden Beton- und Stahlbetonkonstruktionen. Voraussetzung für die Bemessung nach EN 1992-4 ist, dass die zu bemessenden Befestigungsmittel eine Europäische Technische Spezifikation wie z. B. eine Europäische Technische Beurteilung (ETA) besitzen. Die Bemessungsverfahren stellen den aktuellen Stand der Technik dar. Die EN 1992-4 gilt für alle Anwendungen, die in den Bereich der EN 1992-1 fallen, und ist deshalb auch ein Bestandteil von Eurocode 2 geworden. Zudem enthält EN 1992-4 Regelungen, die eine Bemessung für seismische Beanspruchungen in Übereinstimmung mit EN 1998 erlauben. Die Bemessung des Anbauteils ist nicht abgedeckt. Die Inhalte der EN 1992-4 und einige Hintergründe dazu werden in diesem Beitrag kurz vorgestellt.

Design of Fastenings for Use in Concrete - EN 1992-4, the new Eurocode 2, Part 4
The new EN 1992-4 was enhanced to a Eurocode on the base of the well-acknowledged CEN/TS 1992-4 series and condensed to a single document. This European Standard provides design methods for headed studs, post-installed mechanical and chemical fasteners as well as anchor channels for anchorage to concrete and reinforced concrete structures. EN 1992-4 applies to fasteners with established suitability for the specified application in concrete covered by provisions such as European Technical Assessments (ETA). The design methods represent the actual state-of-art. EN 1992-4 is valid for applications that fall within the scope of EN 1992. In addition, EN 1992-4 provides provisions, which permit seismic design in accordance with EN 1998. The design of the fixture is not covered. The content of EN 1992-4 and background information are shortly presented in this paper.

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Horn, Sebastian; Hölz, Kevin; Schwabe, Michael; Matthiesen, SvenExperimentelle Untersuchung von Versagensvorgängen an Verbundankern mit einem In-Situ-VersuchsmodellBeton- und Stahlbetonbau1/202045-53Aufsätze

Kurzfassung

Thema des vorliegenden Artikels ist die Untersuchung von Versagensvorgängen an Verbundankern. Um die Tragfähigkeit von Verbundankern optimieren zu können, ist das Verständnis dieser Versagensvorgänge notwendig. In einzelnen Versuchen wurden Bestrebungen unternommen, die Versagensvorgänge von Verbundankern untersuchbar zu machen. Bisher ist der tatsächliche, lastabhängige Verlauf der Versagensvorgänge bei Verbundankern, insbesondere bei kombiniertem Versagen, noch nicht vollständig geklärt. Ziel des vorliegenden Beitrags ist die experimentelle Untersuchung von Versagensvorgängen an einem Verbundanker bei steigender Zuglast. Da die kontinuierliche Analyse der realen Versagensvorgänge mit bisherigen Methoden nicht möglich ist, wird ein In-Situ-Versuchsmodell vorgestellt. Ergebnis der Untersuchung ist die lastabhängige Analyse der Versagensvorgänge von zwölf Verbundankern mit Vinylestermörtel. Die Analysen der Versagensvorgänge zeigen, dass 30 % der entstandenen Risse in den unteren 10 % der eingemörtelten Gewindestange entstehen. Die Rissentstehung beginnt dabei bereits bei 35 % der Auszugskraft und findet an den Zuschlagstoffen im Beton statt. Die entstehenden Risse wachsen bei weiterer Laststeigerung zu den Gewindeflanken des Verbundankers. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse können die Auslegung von Verbundankern verbessern.

Experimental investigation of failure processes on chemical anchors with an in situ-test model
Topic of this present work is the analysis of failure processes of chemical anchors. This is relevant as it is the only way to optimize the sustainability of chemical anchors by understanding its failure processes. In previous experiments several attempts were made to make the failure processes of chemical anchors investigable. The real load-dependent course of the failure processes, especially at combined failure, of chemical anchors has not been fully clarified. The aim of this contribution is the experimental investigation of the failure processes of chemical anchors under increasing tensile load. Since the continuous analysis of the real failure processes was not possible with previous methods a new experimental in situ-model will be introduced. Result of this investigation is the load dependent analysis of the failure processes of twelve chemical anchors with vinylester mortar. The achieved results allow the conclusion that 30 % of the occurred cracks emerged in the lower 10 % of the bonded part of the threaded rod. The crack initiation occurs at the aggregate of the concrete already at 35 % of the pull-out force. The occurring cracks then grow further to the thread flanks of the chemical anchor with increasing load. The gained knowledge of this investigation can be used for improving the calculation of chemical anchors.

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