Beton- und Stahlbetonbau最新文献

Die prozesssichere Einführung des angestrebten notwendigen künstlich eingeführten Luftporengehalts im Frischbeton stellt unter bestimmten baupraktischen Randbedingungen eine große Herausforderung dar. Schwankende Eigenschaften im Luftporengehalt können zu einer erhöhten Zurückweisung von Lieferungen und zu mangelnden Betoneigenschaften im Bauteil führen. Die Einflüsse auf die Luftporenbildung und -stabilität sind vielfältig und resultieren aus betontechnologischen, herstellungsbedingten und umgebungstechnischen Bedingungen. Die Robustheit gegenüber baupraktischen Schwankungen von superabsorbierenden Polymeren (SAP) zur Einführung eines künstlichen Luftporensystems in den Festbeton ist bisher noch recht unbekannt. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags werden aufbauend auf den vorangegangenen Teilen 1 (Frischbetoneigenschaften) und 2 (Festbetoneigenschaften) systematische Untersuchungen zur Robustheit von LP-Betonen sowohl mit superabsorbierenden Polymeren als auch klassischem LP-Bildner gegenüber Schwankungen der Ausgangsstoffe (Zement und feine Gesteinskörnung) und der Umgebungsbedingungen (Temperatur) beschrieben und diskutiert. Die experimentellen Untersuchungsergebnisse zeigen, dass superabsorbierende Polymere (SAP) im Beton sehr robust gegenüber solchen baupraktischen Einflüssen hinsichtlich der Einführung künstlicher Luftporen und des resultierenden Frost-Widerstands reagieren.

Angesichts der Herausforderungen in der Bauindustrie, insbesondere des Strebens nach Nachhaltigkeit und Materialeffizienz, untersucht dieser Beitrag die Entwicklung und das Potenzial einer innovativen dreidimensionalen (3D) und vollautomatisiert hergestellten Bewehrungsstruktur aus Carbonfasern, bekannt als „Mesh“. Diese fortschrittliche Bewehrungsmethode bietet eine vielseitige und ressourceneffiziente Alternative zur herkömmlichen Stahlbewehrung und eine Erweiterung zu derzeit verwendeten Carbongittern/-bewehrungselementen. Das Mesh zeichnet sich durch Anpassungsfähigkeit an verschiedene Formen und Belastungspfade aus, wodurch der Beton- und Bewehrungsbedarf reduziert wird, welches die ökologische Bilanz von Bauprojekten verbessert. Die Entwicklung der neuartigen Bewehrungsstruktur, von den anfänglichen Tastversuchen bis zum aktuellen Stand, sowie ihrer Anwendungsmöglichkeiten, einschließlich der möglichen zukünftigen Eignung als Querkraft-, Oberflächen-, Spaltzug- oder Wendelbewehrung, insbesondere in vorgespannten Bauteilen, werden erörtert. Dieser Beitrag beleuchtet den Beitrag des Mesh zur Weiterentwicklung der Bewehrungstechnologie im Betonbau und ist der erste Teil einer mehrteiligen Veröffentlichungsserie.

Infraleichtbeton (ILC) ist eine spezielle Form von Leichtbeton, der durch seine niedrige Rohdichte im Vergleich zu herkömmlichem Beton eine verbesserte Wärmedämmeigenschaft aufweist. Infraleichtbeton ermöglicht die monolithische einschichtige Konstruktion von Bauteilen der Gebäudehülle ohne additive Wärmedämmung und Fassadenbekleidung. Dadurch wird die Baukonstruktion gegenüber herkömmlich gedämmten Betonbauteilen erheblich vereinfacht und die Recyclingfähigkeit deutlich verbessert. Zudem weisen Bauteile aus Infraleichtbeton eine günstigere CO₂-Bilanz auf als Außenwandkonstruktionen in konventioneller Bauweise wie z. B. Wärmedämmverbundsysteme. Nach etwa 15 Jahren Forschung und diversen Bauvorhaben im Wohn- und Bildungssektor konnte nun ein erster Einzelhandelsmarkt mit Außenwänden aus Infraleichtbeton realisiert werden. Im Rahmen dieses Bauvorhabens wurde erfolgreich eine vorhabenbezogene Bauartgenehmigung (vBG) auf der Grundlage eines Brandversuchs und eines auf Berechnungen basierenden Übertragungskonzepts für eine Brandwand aus ILC erwirkt. Der Beitrag stellt das Übertragungskonzept sowie ein für die vorliegende besondere Bauweise der Brandwand entwickeltes vereinfachtes Berechnungsverfahren zum Nachweis der Standsicherheit im Brandfall vor.

Die Europäische Weltraumbehörde (ESA) stellte kürzlich freie Forschungssatellitendaten zur Verfügung. Damit sind auch Erdoberflächenverformungen berührungslos mittels Radarinterferometrie aus dem Weltraum bestimmbar. Gleichzeitig werden sensorlos viele Punkte erfasst und Zeitreihen gebildet. Die erzielte Genauigkeit, im Zentimeterbereich, reicht zwar für Messungen von Erdbewegungen aus, aber noch nicht für Bauwerke. In diesem Beitrag wird ein neues Verfahren für ein Verformungsmonitoring am Beispiel der Schottwienbrücke in Österreich demonstriert. Verwendet werden sowohl historisch aufgezeichnete Satellitendaten sowie Messdaten aus künstlich am Bauwerk angebrachten „Corner-Reflektoren“, welche mit Fernerkundungsmethoden ausgewertet werden. Ein entwickeltes Modell kann die Bauwerktemperatur auf Basis von Netzwetterdaten sensorlos prognostizieren und zur Genauigkeitssteigerung die thermischen Brückenverformungen kompensieren. Die Jahresmessungen von 2022 zeigen im Vergleich zum Referenzsystem (digitale Schlauchwaage) eine Standardabweichung von 1,7 bis 3,0 mm sowohl mit künstlichen Corner-Reflektoren als auch bei natürlichen Rückstreupunkten ohne Sensoren am Bauwerk. Somit können mit Satelliten gleichzeitig viele Brücken im Intervall von 6 Tagen erfasst und auch retrospektiv bis ins Jahr 2016 zurück ausgewertet werden. Bedingt durch die zeitverzögerte Prozessierung eignet sich ein Satellitenmonitoring derzeit gut für die Langzeitverformungsüberwachung von weitgespannten Brücken.

Der Erhaltungszustand von zahlreichen, vorwiegenden in Wien befindlichen Garagen und Parkdecks aus Stahlbeton ist in den letzten Jahren von den Verfassern detailliert untersucht worden. Anhand der Untersuchungsberichte konnte ein ausführlicher Datensatz mit über 35.000 Einträgen erstellt werden, der die maßgebenden Faktoren in klassifizierter und einheitlicher Form beinhaltet. Berücksichtigt wurden dabei die Messergebnisse an den Untersuchungsstellen, wie die Betonüberdeckung, die Karbonatisierungstiefe, der Chloridgehalt, der Korrosionszustand, das Schadensbild etc., sowie die verschiedenen Bauteile, wie Deckenuntersichten, Stützenfüße, Wandsockel etc., und Funktionsbereiche, wie die Geschosse, Fahrbereiche und Parkplätze etc. Die Untersuchung dieses Datensatzes erfolgte mit den heute zur Verfügung stehenden Machine-Learning-Algorithmen. Die gefundenen Korrelationen wurden statistisch ausgewertet, in Diagrammen visualisiert und bewertet. Die Ergebnisse ermöglichen für Garagen repräsentative Aussagen über die Zusammenhänge zwischen den untersuchten Merkmalen und den Schadensmechanismen. Es konnten sowohl konstruktive Regeln überprüft, als auch Grenzwerte, wie jene über den schadenauslösenden Chloridgehalt, evaluiert werden. Auch konnten kritische Bauteile und Stellen erkannt werden und angegeben werden, welche Gefährdungspotenziale aufgrund optischer Einstufung zu erwarten sind. Dadurch kann auch der Untersuchungsaufwand zielgenauer festgelegt werden.

In der Frankfurter City entsteht auf dem ehemaligen Deutsche-Bank-Gelände ein beeindruckendes neues Gebäudeensemble aus vier Hochhäusern und einem gemeinsamen sechsgeschossigen Sockelbau (Podium) mit Tiefgarage. Die Hochhäuser sind 233 m (T1), 178 m (T2), 125 m (T3) und 105 m (T4) hoch. Der Rohbau ist inzwischen weitgehend abgeschlossen, Richtfest war im September 2023. Für die Türme T1 und T4 ist Büronutzung vorgesehen, für T2 und T3 Wohnen und Hotel. Die Büroflächen der obersten Etagen des T1 werden die höchsten Deutschlands sein. Die innerstädtische Lage stellt das Projekt vor besondere Herausforderungen. Beispielsweise wurde die Baugrube in Deckelbauweise hergestellt. Die unterschiedlichen Anforderungen an die Nutzung der Türme führte zu unterschiedlichen Bauweisen der Regelgeschosse: Während der Rohbau der Wohntürme in Ortbeton hergestellt wurde, stellte sich für die Bürotürme die Fertigteilbauweise als wirtschaftlichste Bauweise heraus. Der Bericht ist in drei Teile unterteilt. Der erste Teil enthält die Vorstellung des Projekts und Übersichten zu den Bauteilen. Der zweite Teil behandelt die Aussteifung der Türme einschließlich der Maßnahmen zur Erhöhung der Steifigkeiten. Abschließend werden im dritten Teil besondere Bauweisen beschrieben.

Der Erhalt der bestehenden Verkehrsinfrastruktur ist eine große Herausforderung, da die Bauwerke fortwährend altern, die Verkehrsbeanspruchung zunehmend steigt und deren umfassender Ersatz mit Blick auf begrenzte Budgets und Ressourcen nicht möglich ist. An Bestandsbauten können tatsächliche Materialkennwerte, Geometrien oder Einwirkungen objektspezifisch erfasst werden. Die Nachrechnung von Bestandsbrücken erfolgt in Deutschland gemäß Nachrechnungsrichtlinie nach Stufen 1 und 2 mit dem semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzept. Nur im Ausnahmefall wird eine messbasierte Bewertung oder eine wissenschaftliche Betrachtung gemäß Stufen 3 und 4 durchgeführt. Die Einbeziehung zusätzlicher Informationen aus der Zustandserfassung bietet jedoch viele Vorteile für eine realitätsnahe Bewertung. In probabilistischen Berechnungsmethoden können solche Kenntnisse direkt in der Berechnung berücksichtigt werden. Ziel dieses zweiteiligen Beitrags ist die Vorstellung der Potenziale und Vorteile bei der direkten Berücksichtigung der Ergebnisse von zerstörungsfreien Prüfverfahren bei der Zustandsbewertung von Brückenbauwerken. Das Konzept wird an einer Spannbetonbrücke vorgestellt. Der erste Teil befasst sich mit den Möglichkeiten zur Überführung der Eingangswerte der üblichen semiprobabilistischen Berechnung in stochastische Modelle. Ausgehend von der semiprobabilistischen Nachrechnung nach derzeitigem Regelwerk wird die probabilistische Modellierung aller relevanten Basisvariablen für die Grenzzustände der Tragfähigkeit Biegung, Querkraft und Torsion ausgeführt.

Im zweiten Teil dieses Beitrags werden die Grenzzustandsfunktionen für die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Biegung mit Normalkraft, Querkraft mit Querkraftbewehrung und Torsion vorgestellt. Die Eingangsgrößen der mechanischen Widerstandsmodelle werden durch zahlreiche Abbildungen illustriert. Auf Grundlage der probabilistischen Modelle aus dem ersten Teil dieses Aufsatzes und der mechanischen Modelle aus diesem zweiten Teil werden die probabilistischen Nachweise geführt. Die Ergebnisse aus der Zuverlässigkeitsanalyse werden mit den semiprobabilistischen Berechnungsergebnissen verglichen. Mittels Parameterstudien wird gezeigt, welche Eingangsgrößen im Standsicherheitsnachweis die größten Einflüsse auf die Bauwerkszuverlässigkeit haben. Die Messung dieser Parameter ist entsprechend besonders nützlich. Auf dieser Basis wird abschließend gezeigt, welche Chancen sich aus der Durchführung von zerstörungsfreien Bauwerksprüfungen für die Nachrechnung ergeben.