Beton- und Stahlbetonbau 10/12

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107. Jahrgang Oktober 2012 ISSN 0005-9900 A 1740

Beton- und Stahlbetonbau

- Probabilistische Berechnungsverfahren bei Bestandsbr端cken - Diskriminanzanalyse in der Ankerplattenbemessung - Spannbetonsilos bei instation辰ren Temperatureinwirkungen - Schleuderbetonst端tzen aus UHPC - Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama - DAfStb-Richtlinie f端r geklebte Bewehrung

HOLGER SVENSSON

KLAUS IDELBERGER

Schrägkabelbrücken 40 Jahre Erfahrung weltweit.

Mit DVD: Vorlesungen live

Fuß- und Radwegbrücken Beispielsammlung 2011.

182 S., 351 Abb., Br. € 49,90* ISBN 978-3-433-02937-4

2011.

458 S., 1265 Abb., Gb. € 129,–* ISBN 978-3-433-02977-0

Auch in Englisch erhältlich

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Cable-Stayed Bridges 40 Years of ExperienceWorldwide.

With Live Lectures on DVD

The World of Footbridges From the Utilitarian to the Spectacular

ISBN 978-3-433-02992-3

ISBN 978-3-433-02943-5

! Weltweit werden im Zuge von Verkehrsinfrastrukturprojekten unvermindert Großbrücken gebaut, seit den 1970er Jahren insbesondere Schrägkabelbrücken. Entwurf, Montageplanung und Bauausführung werden grundsätzlich behandelt und anhand von ca. 250 ausgeführten Beispielen erläutert.

! Die Beispielsammlung mit 85 offenen Wegbrücken und geschlossenen Gebäudeverbindungen ist eine Fundgrube für Planer. Gegliedert nach Tragwerkstypen, gibt es pro Brücke eine Darstellung der Randbedingungen mit Bauwerksbeschreibung, illustriert mit zahlreichen Fotos und Zeichnungen.

E R N S T- A U G U S T K R A C K E KLAUS LODDE

WOLFGANG ROSSNER, CARL-ALEXANDER GRAUBNER

Leitfaden Straßenbrücken Entwurf, Baudurchführung, Erhaltung

Spannbetonbauwerke Teil 4: Bemessungsbeispiele nach Eurocode 2

2011.

422 S., 459 Abb., 47 Tab., Br. € 55,–* ISBN 978-3-433-02957-2

2012. ca. 650 S., ca. 100 Abb., 100 Tab., Gb. ca. € 119,–* ISBN 978-3-433-03001-1

Erscheint Sommer 2012

Online-Bestellung: www.er nst-und-sohn.de

! Das Buch ist ein praktischer Leitfaden für alle am Straßenbrückenbau Beteiligten. Die konstruktiven Forderungen der verschiedenen Vorschriften des BMVBS, wie Richtzeichnungen, ZTVn usw., werden nach Bauteilen geordnet dargestellt. Dadurch bietet es einen umfassenden Überblick.

! Das Werk beinhaltet ausgewählte Beispiele zur Bemessung von Spannbetontragwerken. Grundlage der ausführlichen Berechnungen sind die Eurocodes 1 und 2 mit den deutschen Nationalen Anhängen.

R A L P H H O L S T, KARL HEINZ HOLST

NGUYEN VIET TUE, MICHAEL REICHEL, MICHAEL FISCHER

Brücken aus Stahlbeton und Spannbeton Entwurf, Konstruktion und Berechnung

Berechnung und Bemessung von Betonbrücken 2012. ca. 450 S., ca. 300 Abb., Gb. ca. € 89,–* ISBN 978-3-433-02957-2

2014. ca. 800 S. ca. 630 Abb. ca. 86 Tab. Gb. ca. € 149,– ISBN: 978-3-433-02953-4

Erscheint Ende 2012

Erscheint Anfang 2014

! Die Berechnung und Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetonbrücken mit allen Tragwerksteilen wird ausführlich unter Bezugnahme auf theoretischen Hintergrund und technisches Regelwerk behandelt. Die Berechnungen erfolgen nach Eurocode.

! Dieses Buch gibt eine Einführung in die Grundlagen des Stahlbeton- und Spannbetonbrückenbaus und beschreibt die Entwurfs- und Ausführungsplanung. Die 6., aktualisierte Auflage berücksichtigt die Eurocodes mit deutschen Nationalen Anhängen.

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

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W i l e y

C o m p a n y

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

Tel. +49 (0)6201 606-400 Fax +49 (0)6201 606-184 service@wiley-vch.de

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 0196200006_dp

Literatur zum Brückenbau bei Ernst & Sohn

Beton- und Inhalt Stahlbetonbau 10/12 Zum Titelbild Das neue Allround Traggerüst TG 60 von Layher kombiniert die Vorteile eines modularen Systemgerüsts mit denen eines Traggerüstturms aus vorgefertigten Rahmen. Das bedeutet: Schneller Auf- und Abbau dank reduzierter Bauteilanzahl, schraubenloser KeilschlossVerbindungstechnik sowie optimaler Materialausnutzung infolge variabler Feldlängen – bei voller Flexibilität für schwierige Gebäudegeometrien.

Das TG 60 spielt seine volle Stärke in den variablen Feldlängen aus. Durch die Kombination der 1,09 m breiten Allround Traggerüstrahmen TG 60 mit Allround-Riegeln und -Diagonalen lassen sich die Feldlängen von Traggerüsttürmen entsprechend den eingesetzten System-Riegeln variabel von 1,09 bis 3,07 m strecken. Materialeinsatz wird optimiert, Montagezeit minimiert. (Foto Layher, Bericht siehe S. A18–A20)

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Klaus Pöllath Editorial: BER – Blamage ersten Ranges?

FACHTHEMEN

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Thomas Braml, Otto Wurzer Probabilistische Berechnungsverfahren als zusätzlicher Baustein der ganzheitlichen Bewertung von Brücken im Bestand

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Reinhard Post, Steffen Schindler, Peter Mark, Franziska Hebach Diskriminanzanalyse zur effektiven Nachweisführung typisierter Ankerplatten

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Dieter Lippold Spannbetonsilos mit hohen Vorspanngraden unter instationären Temperatureinwirkungen

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Corinna Müller, Martin Empelmann, Florian Hude, Thomas Adam Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton Anlässlich des 475-Jahr-Jubiläums des Stahlwerks Annahütte BERICHTE

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Roland May Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama in neun Akten.

Franz Dischinger zum 125. Geburtstag gewidmet Wofgang Finckh, Anett Ignatiadis, Roland Niedermeier, Udo Wiens, Konrad Zilch Die neue DAfStb-Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“

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BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell VERANSTALTUNGSKALENDER

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Softwarelösungen für Bauingenieure Schalungstechnik DAfStb-Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“ Aktuell

Produkte & Projekte 107. Jahrgang Oktober 2012, Heft 10 ISSN 0005-9900 (print) ISSN 1437-1006 (online) Peer-reviewed journal Beton- und Stahlbetonbau ist ab dem Jahrgang 2007 bei Thomson Reuters ISI Web of Science akkreditiert.

Impact Factor 2011: 0,456

www.wileyonlinelibrary.com, die Plattform für das Beton- und Stahlbetonbau Online-Abonnement

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SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

Der Ingenieur: die Ordnung und das aktive System Herkömmlich versuchen viele Ingenieur- und Architekturbüros, sich mit Browser + Terminkalender + E-Mail-Client zu organisieren oder sie setzen ein Dokumenten-Management-System ein – und beides ist nicht optimal!

Mit der Einführung eines aktiven Dokumenten-ManagementSystems gilt dasselbe wie damals bei der Einführung der CADSysteme: Kosten sparen, höhere Qualität und schneller sein.

Oftmals wird Personal zu ineffizient eingesetzt, das Qualitätsmanagement vernachlässigt, es werden zu viele Fehler zugelassen, die Standardisierung der Arbeit wird vernachlässigt und häufig werden viele Rechnungen erst gar nicht gestellt u.v.m.

(Foto: OfficeWare)

Normalerweise wurden bisher passive Dokumenten-Management-Systeme eingesetzt. Ingenieur- und Architekturbüros benötigen heutzutage jedoch „aktive“ Systeme.

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Ein Münchener Ingenieurbüro verwaltet mittlerweile über mehrere Standorte verteilt über 3,8 Millionen Dokumente. Aktives Dokumenten- und Management-System spart Zeit und Kosten, vermeidet Fehler und hält auch in einem Streitfall alles bereit. Auch das Thema „Wissensmanagement“ wird groß geschrieben, wenn mit einer „aktiven“ Software wie OfficeWare Easy gearbeitet wird.

Das aktive Dokumenten-Management „Aktiv“ bedeutet, dass Dokumente gewissermaßen von sich aus aktiv werden und notwendige Aktionen eigenständig veranlassen. Wenn Sie beispielsweise einen Plan weitergeben wollen, weshalb sollen die Standard-Arbeitsschritte nicht weitgehend automatisch erfolgen?

So werden Lieferscheine automatisch erstellt, E-Mails automatisch vorbereitet, Empfänger automatisch vorgeschlagen, die Planversandliste automatisch gefüllt, für die spätere Recherche die Daten für den Versand- und Empfangsnachweis abgespeichert etc. Außer der Zeitersparnis werden einige Fehlerquellen und oftmals wird auch Ärger vermieden.

E-Mails Aktives Dokumenten-Management geht natürlich noch weiter: Die automatische Ablage betrifft nicht nur Pläne und Berechnungen, sondern jegliche Art von Dokumenten inkl. der gesamten E-Mail-Korrespondenz.

Dokumenten- und Management-System spart Zeit und Kosten, vermeidet Fehler und hält auch in einem Streitfall alles bereit.

Auch das Thema „Wissensmanagement“ wird groß geschrieben, wenn mit einer „aktiven“ Software wie OfficeWare Easy gearbeitet wird.

Des Weiteren gehören neben der kompletten internen Kommunikation – Wer versendet intern noch E-Mails? – auch die Termin- und Wiedervorlagen-Verwaltung dazu sowie z.B. die Möglichkeit, sich auf Klick alles zu einem Anrufer anzeigen zu lassen.

Heutzutage wird aber von einem Management-System noch mehr erwartet: z.B. Projekt-Monitoring, Auslastung der Mitarbeiter sowie die automatisierte Erstellung von Berichten. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Chef oder Projektleiter auf Knopfdruck alle aktuellen Besonderheiten bzw. den Bearbeitungsstand der Projekte abrufen kann – und dies auch zu Zeiten, in denen niemand mehr im Büro anwesend ist.

Controlling

Die E-Mails werden beispielsweise automatisiert den Projekten, Plänen und Dokumenten zugeordnet. Mit Klick auf das Dokument wird automatisch der Versand- und Empfangsnachweis angezeigt (z.B. die E-Mails, mit denen das Dokument versandt wurde).

Auch beim Thema „Controlling“ (Zeit- und Kostenerfassung, Auswertungen) stellt sich die Frage, weshalb hier nicht auch die Dokumente von sich aus aktiv werden sollen und zumindest daran erinnern, dass der Zeitaufwand gebucht werden soll.

Alles was zusammengehört, wird auch zusammen abgelegt.

Dies betrifft z.B. auch Gesprächsnotizen und Anmerkungen, die ebenfalls bei den E-Mails hinterlegt werden können.

Das OfficeWare Easy-Controlling ist als eigenständiges Programm verwendbar oder ist im Management integriert. Somit bietet auch das Controlling mehr als nur nackte Zahlen.

Wissensmanagement Per Knopfdruck alles zu finden, was zusammengehört – das ist das, was man üblicherweise von einem Management-System erwartet. Die eigentliche Aufgabe eines Management-Systems ist aber auch die Steuerung der Arbeitsprozesse.

Ein Münchener Ingenieurbüro verwaltet mittlerweile über mehrere Standorte verteilt über 3,8 Millionen Dokumente. Aktives

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Es schadet also nicht, sich zumindest einmal mit „aktivem“ Dokumenten-Management zu beschäftigen. Nur dann lässt sich beurteilen, welches Potenzial im eigenen Unternehmen brachliegt.

Weitere Informationen: OfficeWare Information Systems GmbH, Gaimersheimer Straße 38, 85057 Ingolstadt, Tel. (0841) 8867-100, contact@officeware.de, www.OfficeWare.de

GROSSE TATEN OfficeWare Easy: Das grosse Projekt-System für Ihr Büro

„Mit dem neuen FlowSystem führt kein Weg mehr an OfficeWare Easy vorbei.“

Dipl-Ing. (FH) Werner Schaal, Schneck - Schaal - Braun Ingenieurgesellschaft Bauen mbH, Tübingen, haben seit 2002 OfficeWare im Einsatz.

OfficeWare Easy ist geeignet für Büros von 5 bis 500 Mitarbeiter.

Fordern Sie Informationen an mit dem Kontaktformular auf www.OfficeWare.de

Information Systems GmbH

www.OfficeWare.de

OfficeWare Easy ist ein Produkt der OfficeWare Information Systems GmbH.

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

Ökologisch Planen Dass Nachhaltigkeit eine zunehmend zentralere Rolle spielt, zeigen renommierte Architekturprojekte jüngster Zeit, bei denen nicht nur der Entwurf für Aufmerksamkeit sorgt, sondern auch das bewusst ganzheitliche, nachhaltig ökologische Konzept hervorsticht.

Rund ein Drittel des Primärenergieverbrauchs in Deutschland entfällt auf die Nutzung von Gebäuden. Der Umweltgedanke ist aber bislang im Bauwesen oft nur punktuell verankert und beschränkt sich etwa auf Wärmedämmung oder solare Energie.

Nachhaltigkeit im Sinne einer umweltgerechten, zukunftsfähigen und ressourcenschonenden Architektur hat dagegen ein Bauwerk als Ganzes im Blick, um über die gesamte Lebensdauer hinweg unterm Strich die ökologisch und ökonomisch beste Lösung zu erreichen.

Das schafft nur eine ganzheitliche Projektbearbeitung, die alle maßgeblichen Faktoren wie Energie- und Wasserverbrauch sowie CO2-Ausstoß mit einbezieht. Und zwar gleich zu Beginn der Planung, wenn es um die Formfindung selber geht: Denn im Vorentwurf und Entwurf fällen Bauingenieur oder Architekt die wesentlichen Entscheidungen, die am Ende für die ökologisch bzw. ökonomische Bilanz eines Gebäudes ausschlaggebend sind. Ingenieure und Architekten benötigen daher innovative Planungswerkzeuge, die ihnen von Beginn an durch umfassende Simulationen und Analysen fundierte Entscheidungsgrundlagen liefern. Nur so werden sie den heutigen Nachhaltigkeitsanforderungen mit angemessenem Aufwand gerecht, ohne diese Aufgabe an Spezialisten abgeben zu müssen.

BIM als ideale Wissensbasis BIM-Systeme wie Autodesk Revit Architecture bilden hierfür die ideale Basis. Mit BIM (Building Information Modeling) arbeiten Ingenieur wie Architekt vom ersten Entwurfsgedanken an am digitalen, datenbankbasierten 3D-Modell, das sämtliche Gebäudeinformationen untereinander koordiniert und aktualisiert. Das gilt für geometrische Daten, aber auch für Mengen oder Kosten sowie für sämtliche bauphysikalische Eigenschaften. So entsteht ein virtueller Prototyp, an dem der Architekt schon in der Entwurfsphase Wechselbeziehungen zwischen einzelnen Faktoren erkennen und aufeinander abstimmen kann – auch solche, die für die Nachhaltigkeit ausschlaggebend sind.

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Echtzeit-Simulation des Luftstroms am 3D Stadtmodell

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Die Simulationssoftware Autodesk Ecotect Analysis analysiert Gebäudedaten direkt aus dem BIM-Modell und stellt dabei Umweltfaktoren im Gebäude-Kontext als dreidimensionale Grafik dar. Damit sind Ergebnisse leicht verständlich. Und das ist wichtig: Denn einerseits muss der Planer für vorausschauende und effiziente Planung heute mehr wissen, andererseits muss ihm dieses Wissen schnell und anschaulich vermittelt werden, damit er es jederzeit ohne zusätzlichen Aufwand verwenden kann.

Den Standort einbeziehen Nicht gegen, sondern mit der Natur entsteht die beste Lösung – man denke nur an die kubischen Bauten heißer Länder oder die steilen Dächer einer schneereichen Region. Dieser Ansatz lässt sich mit einer Simulationssoftware wie Autodesk Ecotect Analysis verfeinern, indem die klimatischen und topologischen Gegebenheiten schon in den Entwurf miteinbezogen werden.

Schon am Massenmodell können standortspezifische Faktoren simuliert werden. Während der Planer seinem Entwurfsgedanken im BIM-System Gestalt gibt, macht das Analysetool parallel dazu diese Sachverhalte im Gebäude-Kontext sichtbar. In einem Wechselspiel zwischen Entwurf und Analyse und durch den Vergleich verschiedener Varianten kann der Architekt so ein Entwurfskonzept finden, das dem Standort auf optimale Weise Rechnung trägt.

Dabei sind verschiedenste Analysen möglich: Anhand des Sonnenstandes lässt sich für jede Tages- und Jahreszeit oder über beliebige Perioden hinweg genau simulieren, welche Schatten das geplante Gebäude selber wirft und wie es durch die umgebende Bebauung beschattet wird. Lage, Form und Ausrichtung des Gebäudes kann sich dann genau nach diesen Ergebnissen richten. So wird gleich zu Beginn der Planung sichergestellt, dass sich etwa PV-Anlagen und Sonnenkollektoren am Ende optimal platzieren lassen und Tageslicht gezielt genutzt werden kann.

Auch in akustischer Hinsicht lässt sich das Gebäude untersuchen und schon im Entwurf optimieren. So zeigen Analysen am BIM-Modell auf, wo der geplante Baukörper Geräusche besonders stark reflektiert. So lassen sich rechtzeitig Lärmentwicklungen verhindern, die in einer späteren Projektphase nur mit viel Aufwand vermeidbar sind. Und weil die Planer schon im

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3D-Darstellung der Sichtbarkeit von Gebäuden im Kontext

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE Entwurf Informationen über Strömungswinde erhält, kann er sein Gebäude so formen und platzieren, dass dessen Belüftung später an vielen Tagen auf natürliche Weise erfolgen kann – ohne alle kostenintensive Energie.

Nachdem der Baukörper auf diese Weise den natürlichen Umweltfaktoren entspricht, lässt sich der zu erwartende Energieverbrauch für das gesamte Gebäude als Richtwert ermitteln sowie der in diesem Zusammenhang entstehende CO2-Ausstoß.

Darüber hinaus kann der Planer anhand von Gebäudetypus und künftiger Nutzerzahl schon im Entwurf den späteren Wasserverbrauch einschätzen. So wird eine integrierte Betrachtung möglich, mit deren Hilfe der Architekt schon jetzt spätere Kostentreiber erkennen und dem Auftraggeber verdeutlichen kann: In einer Phase, in der sich das Bauwerk noch problemlos modifizieren lässt, um zu hohe Werte zu vermeiden.

Im weiteren Planungsverlauf können dann auch Grundrisse und Fassaden so gestaltet werden, dass das Gebäude im Betrieb möglichst wenig Energie verbraucht. Sobald das Massenmodell durch Bauteile mit konkreten Materialien ersetzt wird, kann der Planer etwa das Klima und die Luftzirkulation in Räumen genau untersuchen. Zudem lässt sich analysieren, wie stark die Sonne je nach Tages- und Jahreszeit auf Fenster und Fassade scheint. Autodesk Ecotect Analysis simuliert die entsprechenden Werte farblich differenziert im Modell-Kontext. Die Ergebnisse sind damit leicht verständlich und fließen direkt in die Ausbildung von Grundriss und Fassaden ein, bis schließlich eine Lösung gefunden ist, die beispielsweise die natürliche Belüftung sowie Sonnenlicht und -wärme bestmöglich nutzt.

(Abb.: Autodesk)

Integrierte Betrachtung

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Die Attraktivität von Plätzen und Grünanlagen kann im Kontext von Solareinstrahlung und Umbauung bewertet werden

Raumabhängige Faktoren kennen Umgekehrt machen Analysen deutlich, wo eine Beschattung notwendig wird, um Blendeffekte oder eine mechanische Kühlung zu vermeiden. Wie genau diese Beschattung aussehen sollte, um besonders effektiv zu sein, kann der Architekt dabei ebenfalls für jede Fensterfront detailliert untersuchen. Weiterhin kann er mit der 3D-Simulationssoftware auch schon raumabhängige Faktoren wie Akustik in die Raumgestaltung mit einbeziehen.

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SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE Mit einer BIM-Lösung wie Autodesk Revit Architecture und einem Tool wie Autodesk Ecotect Analysis können Architekten mit wenig Aufwand eine Zusatzleistung erbringen und den Auftraggeber auch in punkto Nachhaltigkeit fundiert beraten. Dabei zeigt sich zwangsläufig, dass kein Aspekt isoliert betrachtet werden kann. Eine Lösung, die in jeder Hinsicht gelungen ist, wägt sämtliche Gesichtspunkte gegeneinander ab: Sowohl ökologische als auch ökonomische. Nachhaltigkeit bedeutet eben nicht in jedem Fall, ausschließlich gut zu dämmen – ein Ansatz, der häufig bei der energetischen Sanierung von Bauten im Bestand verfolgt wird. Energetisch leistungsfähig können auch Gebäude sein, die etwas weniger gut gedämmt sind, dafür aber natürliche Ressourcen besonders sinnvoll nutzen. Das perfekte Zusammenspiel von Building Information Modeling und fundierter Analyse hilft dem Architekten, in einem kosteneffizienten und durchgängigen Prozess die beste Lösung zu finden. So dass am Ende eine Architektur entsteht, die nicht nur durch Form, sondern auch durch – nachhaltige – Funktion besticht.

Weitere Informationen: Autodesk GmbH, Aidenbachstr. 56, 81379 München, Tel. (0180) 5225959, infoline.muc@autodesk.com, www.autodesk.de

Bewährtes österreichisches Betonbemessungsprogramm ConDim jetzt auch für den deutschen Markt verfügbar

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ConDim Hauptfenster Bemessung

Tragwerksplanern in Österreich sehr beliebt und hat einen Marktdurchsatz von etwa 50 % erreicht.

Das Programm wird in einer Kooperation von praxiserfahrenen Tragwerksplanern mit EDV-Experten entwickelt. Das garantiert die von der Praxis gewünschte Funktionalität, kombiniert mit hochwertiger EDV-technischer Umsetzung. Im Laufe der Entwicklungsgeschichte konnten so zahlreiche Kundenwünsche eingearbeitet und das Programm laufend verbessert werden.

Das Erfolgsrezept liegt in der einfachen Bedienung und der übersichtlichen Gestaltung der Programmfenster. So enthält je-

Seit 1. Juli 2012 ist der Eurocode 2 in Form der DIN EN 1992-1-1 und der DIN EN 1992-1-1/NA bei neu einzureichenden Projekten in Deutschland die einzig gültige Norm für Bemessung und Konstruktion von Stahlbetonbauwerken im Hochbau. Rechtzeitig zu diesem Termin wurde das in Österreich entwickelte und vertriebene Stahlbetonbemessungsprogramm ConDim in der neuen Version 7.1 auch für den deutschen Markt fit gemacht.

Die Entwicklung des Programms begann vor 15 Jahren an der TU Graz und wird mittlerweile von einer Programmierergruppe, der Thomas Lorenz ZT GmbH, weitergeführt. ConDim ist bei

(Abb.: Thomas Lorenz ZT)

Stütze nach dem Nennkrümmungsverfahren laut Eurocode Betongüte: C20/25 Baustahl: BSt 500 Querschnitt: b/h = 30,00/30,00 cm Randabstand der Bewehrung: 4,00 cm Knicklänge = 3,08 m Kriechzahl (ϕeff) = 1,40 NSd = –1 000 kN

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Bemessungsangabe

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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ConDim Ausdruck

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE des Fenster einen Grafikbereich, der alle Angaben und Ergebnisse übersichtlich darstellt. Bei jeder Veränderung der Eingabedaten wird das Ergebnis unmittelbar im Anzeigefenster aktualisiert und somit auch grafisch dargestellt. ConDim ist demnach ein hilfreiches Tool für schnelle Bemessungen. Die Bedienung erfolgt intuitiv, eine Einarbeitung ist somit nicht erforderlich.

Programmmodule Das Programm ist modular aufgebaut. Das Hauptfenster mit der Querschnittsbemessung ermöglicht die Stützenbemessung mit unterschiedlicher Bewehrungsanordnung, die Berechnung des inneren Dehnungszustandes für vorgegebene Schnittkräfte und Bewehrungen sowie die Berechnung der reaktiven Schnittkräfte für vorgegebene Bewehrung und Dehnungsebene. Die Bemessungen können neben der DIN EN auch nach der alten DIN 1045 und nach den österreichischen ÖN EC-Normen durchgeführt werden. Die Ausdrucke sind sowohl in deutscher als auch in englischer Sprache erstellbar. Eine russische Version befindet sich derzeit in Vorbereitung.

Zusätzlich gibt es die Möglichkeit die tatsächlich eingebaute Bewehrung nach Durchmesser und Stück zu definieren. Darüber hinaus kann die Durchbiegung für verschiedene statische Systeme berechnet und die Bewehrungen für die Begrenzung der Rissbreiten unter Zwang und Last ermittelt werden.

Weitere Module ermöglichen den Durchstanznachweis für beliebige Stützengeometrien und Plattenstärken sowie eine umfassende Konsolbemessung.

Mit dem Modul Fundamentbemessung können beliebige Einzelund Streifenfundamente berechnet werden. Zentrische und zur Stütze exzentrische Fundamente sowie Sockel- und Köcherfundamente können eingegeben werden. Die Vorgabe mehrerer unterschiedlicher Lastkombinationen ist hierbei möglich. Das Programm ermittelt anschließend automatisch die ungünstigste Kombination. Eine umfangreiche Optimierungsfunktion erlaubt darüber hinaus das Ermitteln der minimalen Fundamentabmessungen.

Alle Module sind fixer Bestandteil des Programms und werden gemeinsam mit der Grundversion ausgeliefert. Neue Versionen mit Erweiterungen und Ergänzungen erscheinen etwa einmal jährlich, eventuell notwendige Revisionen werden nach Erfordernis zeitnah durchgeführt.

Die Lizenzierung erfolgt je Arbeitsplatz, wobei das kleinstmögliche Paket drei Arbeitsplätze umfasst.

Berechnungsbeispiel nach DIN EN 1992-1-1 inkl. NA 1992-1-1: Die Leistungsfähigkeit und das einfache Handling des Programms veranschaulicht das in Bild 1 bis 3 dokumentierte Bemessungsbeispiel.

Weitere Informationen und gratis Demo-Version: Thomas Lorenz ZT GmbH, Raiffeisenstraße 30, 8010 Graz, Österreich, Tel. +43 316 819248, office@tlorenz.at, www.condim.at

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

Der Blaue Planet im 3D-Modell Die neue Heimat des dänischen Aquariums „Der Blaue Planet“ ist schon jetzt eines der bemerkenswertesten Gebäude Dänemarks.

Das größte und modernste Aquarium Nordeuropas wird ein neues Wahrzeichen für Kopenhagen, das mit einzigartigen Details und Formen jeden Betrachter am Hafen Kastrup auf Amager überrascht.

Das Design des Gebäudes gleicht einem Wasserstrudel in einem kreisrunden Becken.

Der „Blaue Planet“ ist eines der herausforderndsten und anspruchsvollsten Bauprojekte in Dänemark. Hinter dem Entwurf steht das Architekturbüro 3XN, das mit der außergewöhnlichen Form Assoziationen zu den Weltmeeren mit Fischen, Vögeln und Meeresströmungen wecken möchte. Entworfen und konstruiert wurde das Gebäude mit der Building Information Modeling (BIM) Software Tekla Structures.

Anspruchsvolle Planung Die komplexe Fassadengeometrie mit der Stahkonstruktion, die die doppelt gekrümmte Oberfläche erzeugt, stellte eine besondere Herausforderung für die Konstruktion dar. Das Ingenieurbüro Moe & Brødsgaard, das den „Blauen Planeten“ plante, wählte dafür die BIM-Software von Tekla. Die gekrümmte, asymmetrische Oberfläche brachte es mit sich, dass alle Elemente im Stahlmodell einzigartig geformt sind und kein Bauteil an anderer Stelle im Modell wiederverwendet werden konnte. „Wir brauchten ein Programm, mit dem wir ein kompliziertes Projekt handhaben konnten und das uns half, in der Planungsphase die Geometrie zu veranschaulichen. Tekla Structures erwies sich als ideale Wahl für die Arbeit, weil wir die Konstruktionen damit gemäß den Entwürfen der Architekten schnell und überzeugend aufzeichnen konnten“, erklärt Mikkel Wyrtz, Konstruktionsingenieur bei Moe & Brødsgaard.

9.700 Zeichnungen koordinieren Die einzigartige Architektur stellte auch hohe Ansprüche an die Bauunternehmer, die am Projekt beteiligt sind. Die gesamte Konstruktion ist aus Stahl gefertigt und ihre besondere Geometrie erfordert absolut präzise Planung. Schon die kleinste Ungenauigkeit bei Stahlsparren und -trägern hätte das Projekt verzögert.

„Unser Modell umfasste insgesamt etwa 9.700 Zeichnungen“, sagt Carsten Munkgaard Pedersen von J. Langkjær Stålbyg A/S. „Da war es eine große Herausforderung, eine ordentliche Produktionsgrundlage zu schaffen und den Arbeitsablauf sowie die Fertigung aller zu sägenden und zu schneidenden Einzelteile zu planen. Unser Ziel war, dass die Teile bei der Montage ‘nur noch’ zusammengebaut werden mussten – ohne unangenehme Überraschungen. Und das ist zur Zufriedenheit aller gelungen.“

Zusammenarbeit am 3D-Modell „Ein Projekt wie dieses wäre ohne die BIM-Software von Tekla nicht durchführbar. Die Geometrie war besonders komplex, und vor allem die Verbindung zwischen C-Profilen und den Pfetten, die die gekrümmte Fläche bilden, wäre ohne ein Werkzeug wie Tekla Structures praktisch unmöglich gewesen“, so Pedersen. „Neben unseren eigenen Monteuren haben auch die Kollegen von Kai Andersen A/S von den 3D-Zeichnungen und Screenshots des Modells profitiert. Es wurde auch auf der Baustelle genutzt, um den Baufortschritt mit der Planung abzugleichen“, berichtet er weiter. „Der Einsatz von Tekla Structures hat dazu beigetragen, Fehler zu minimieren und zu beseitigen, und für eine höhere Präzision und einen schnelleren Arbeitsprozess gesorgt.“ Das Arbeiten mit 3D-Modellen veränderte auch die Arbeitsweise bei Moe & Brødsgaard – sowohl intern als auch bei den externen Partnern: „Mit der 3D-Modellierung wurden alle Partner auf ganz neue Weise in die Gestaltung des Projekts einbezogen.

Sie sorgte für ein tieferes Verständnis für das Projekt und damit für höhere Qualität. Wir verwendeten mehr Zeit auf die Geometrie, und auf diese Weise lösten wir viele Probleme bereits in der Planungsphase, mit denen wir früher erst auf der Baustelle konfrontiert worden wären“, erläutert Mikkel Wyrtz.

Der „Blaue Planet“ wird Nordeuropas größtes und modernstes Aquarium. Die Eröffnung dieses einzigartigen Gebäudes wird voraussichtlich im April 2013 stattfinden.

Weitere Informationen: Tekla GmbH Helfmann-Park 2, 65760 Eschborn Tel. (06196) 47 30-830, Fax: (06196) 47 30-840 maria.rink@tekla.com, www.tekla.com

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Das einzigartige Design des neuen Aquariums gleicht einem Wasserstrudel.

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

(Fotos/Abb.: Tekla)

Das wusste man beim Stahlbauer J. Langkjær Stålbyg A/S, der vom Hauptunternehmer Kai Andersen A/S mit der Planung und Umsetzung der Stahlbauarbeiten beauftragt wurde. J. Langkjær Stålbyg A/S lieferte insgesamt 700 t tragenden Stahl für das Gebäude und verfügt über große Erfahrung mit digitalen Gebäudemodellen. Seit mehreren Jahren verwendet sie Tekla Structures, um hochpräzise 3D-Modelle zu erstellen, die neben den Konstruktionsplänen auch Zusatzinformationen zu den einzelnen Bauteilen sowie Zeitpläne und Arbeitsabläufe enthalten. Dank dieser Modelle erfolgte die Fabrikation der Stahlelemente für den „Blauen Planeten“ mit höchster Genauigkeit. So waren keine Anpassungen vor Ort auf der Baustelle erforderlich und es ließ sich bei der Montage viel Zeit sparen.

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Dank der 3D-Modellierung wurden viele Probleme bereits in der Planungsphase gelöst.

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

Stunderfassung mit neuen Funktionalitäten BUILDUP die modulare Branchenlösung für die Bereiche, AVA, Kosten, HOAI, sowie Stundenerfassung und Büroorganisation verfügt in der Stundenerfassung über zahlreiche neue praxisorientierte Funktionalitäten.

TERMINGERECHT

HERGESTELLT

(Abb.: Bauer Software)

In BUILDUP stunden trägt jeder Mitarbeiter die geleisteten Arbeitstunden in eine an Outlook angelehnte kalendarische Oberfläche ein. Über BUILDUP control können die eingetragenen Mitarbeiterstunden Kostenstellen zugewiesen werden. Eine Auswertung der Stunden erfolgt mit BUILDUP infosystem. Dabei werden die tatsächlich geleisteten Stunden des Arbeitsjahrs der Sollarbeitszeit gegenübergestellt. Ergänzt werden diese Informationen durch die Erfassung aller Krankheits- und Urlaubstage sowie auch der geleisteten Überstunden. Eine Kurzfassung dieser Auswertung kann jetzt auch monatlich für alle Mitarbeiter vorgenommen werden. Neu ist auch die mitarbeiterbezogene Projektauswertung. Alle Mitarbeiter eines Projektes werden mit ihren hierfür geleisteten Arbeitsstunden erfasst. Bei Bedarf können auch die Stundensätze der Mitarbeiter individuell hinterlegt und aufaddiert werden.

Modulare Branchenlösung für die Bereiche, AVA, Kosten, HOAI, sowie Stundenerfassung und Büroorganisation: BUILDUP

Zudem ist es nun auch möglich, Aufwendungen wie beispielsweise Fahrt-, Übernachtungs- und Lichtpauskosten zu erfassen.

Diese können direkt in BUILDUP stunden eingegeben und bei Bedarf über BUILDUP Honorarabrechnung fakturiert werden.

Um die Erfassung der Stunden für die Mitarbeiter noch einfacher zu machen, räumt BUILDUP stunden den Mitarbeitern Toleranztage ein. Mussten bei einer wöchentlichen Erfassung der Mitarbeiterstunden bisher alle Stunden bis Freitag eingegeben werden, kann diese Frist jetzt zum Beispiel auf den Montag der folgenden Woche verlängert werden.

Neu in der Version 15 ist auch die komprimierte Rechnungsausgabe in der Honorarabrechnung. Um die Übersichtlichkeit der erstellten Rechnungen zu verbessern, ist das Honorar nach den verschiedenen Bereichen wie beispielsweise Grundhonorar und Zuschlägen gruppiert.

Kevin (54) und seinem Unternehmen gelingt es, Betonfertigteile termingenau zu produzieren. Planung und Detaillierung integriert mit der Fertigung und Projektverwaltung ermöglichen die Kontrolle über den ganzen Bauprozess vom Verkauf bis zur fehlerfreien Montage und effektiven Änderungsverwaltung. Durch die Arbeit an ein und demselben Tekla-Modell stehen allen Partnern die aktuellsten Baudaten zur Verfügung, in Echtzeit.

Tekla Structures BIM (Building Information Modeling)Software bietet eine datenintensive 3D-Umgebung, die von Bauunternehmern, Planern, Konstrukteuren und Fertigungsbetrieben sowohl im Stahl- als auch Betonbau gemeinsam genutzt werden kann. Tekla ermöglicht besseres Bauen und eine optimale Integration bei Projektmanagement und -auslieferung.

Weitere Informationen: BauerSoftware, Essigkammweg 8, 64646 Heppenheim, Tel. (06252) 67 19-0, Fax (0 6252) 67 19-50, info@bauer-software.de, http://www.bauer-software.de

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

Schneller Umstieg durch Berechnungsvorlagen nach EUROCODE

Teildokumente im Handumdrehen zu Gesamtdokument

(Grafik: Nemetschek Frilo GmbH)

Die Einführung der neuen EC-Normen ist eine der größten Herausforderungen für den Ingenieur. Zahlreiche Aufgaben, deren Lösung selbstverständlich erscheint, müssen neu durchdacht werden.

Neben dem vorhandenen Know-How werden auch zahlreiche Programme und selbst erstellte Spreadsheets wertlos.

Bindet auch externe Formate und Anwendungen ins Dokument ein: der Frilo.Document.Designer

Eigenschaften: – Schnelle Verwaltung auch bei großen Dokumenten – Schnelles Formatieren – Paralleles Arbeiten mit mehreren Dokumenten – Flexible Kapitelstruktur – Frei definierbarer Seitenkopf – Automatische Seitennummerierung – Fixierbare Seitennummern – Beliebig verschiebbare Reihenfolge der Teildokumente – Umfangreiche Layoutgestaltung der Frilo-Ausgabe – Freier Text innerhalb des Dokuments und der FriloPositionen – Frilo-Ausgabe erweiterbar/reduzierbar durch Ein- und Ausblenden – Eingebundene externe Anwendungen können per Doppelklick auf das Teildokument gestartet und der Inhalt bearbeitet werden – Direktes Einbinden von: Frilo Positionen, MS-Office : Jetzt testen Dokumenten, Open Office, Grafiken, PDF und aller 2010 Look & Feel Formate, die das Drucken Jetzt mit Office Praxisbezug und noch mehr im Hintergrund unterstützen

Version

15

Peter Fritz, Nemetschek Frilo GmbH

A12

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

(Abb.: Veit Christoph)

Mit dem neuen Programm von Nemetschek Frilo lassen sich die Dokumente eines Projektes wesentlich einfacher und komfortabler organisieren. Neben den Statikausgaben aus den FriloBerechnungsprogrammen können mit dem Frilo.Document.

Designer auch externe Formate und Anwendungen ins Dokument eingebunden werden. Mit Unterstützung der praxisnahen Funktionen und umfangreichen Layoutmöglichkeiten werden im FDD die einzelnen Teildokumente im Handumdrehen zu einem Gesamtdokument auf PDF-Basis formatiert.

Bei der Umstellung auf den Eurocode sind die ausführlich kommentierten Vorlagen ein wertvolles Werkzeug, um schnell und effizient in die neuen Normen einzusteigen.

Die Berechnungsvorlagen wurden so gestaltet, dass sie zum einen die neuen Regelungen anschaulich erläutern und zum anderen durchgehend in der Praxis genutzt werden können.

Bei Spreadsheets (Tabellenkalkulation) stellt sich die Frage, ob Ingenieure ihre Zeit in immer wieder anzupassende und schwer zu pflegende Vorlagen investieren sollen. Kleinere Nachweise sind zwar schnell und einfach zu realisieren, bei komplexeren Fragen bleibt die Übersichtlichkeit durch hunderte Berechnungen, versteckte Formeln und Referenzen auf Zellen auf der Strecke. VCmaster bietet Ingenieuren dagegen ein intuitives Konzept, um Berechnungen effizient auszuführen. Algorithmen können schnell und einfach ohne Programmierkenntnisse erstellt werden. Die Darstellung von Formeln erfolgt in exakter mathematischer Form. Das entspricht der Arbeitsweise von Ingenieuren und ist einfacher anzuwenden und zu pflegen als Spreadsheets.

Mit der Einführung der neuen Normen sind bereits hunderte vorgefertige Nachweise für VCmaster verfügbar. Termingerecht wurden fast 500 Berechnungsvorlagen nach EC bereitgestellt.

Durch die zahlreichen Beispiele nach DIN EN 1991, DIN EN 1992, DIN EN 1993 und DIN EN 1995 werden Ingenieure beim Umstieg auf den Eurocode wirkungsvoll unterstützt.

Weitere Informationen: VEIT CHRISTOPH GmbH Gotthilf-Bayh-Straße 50/1, 70736 Fellbach Tel. (0711) 518 573-30, Fax (0711) 518 573-45 info@VeitChristoph.de, www.VCmaster.com sowie www.eurocode.vcmaster.com.

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

Software-Entwicklung mit Weitblick

an den Start. 2012 wurden erste Apps für die Baustelle vorgestellt. Die Entwicklung geht munter weiter.

Die geschäftsführenden Gesellschafter des Unternehmens MWM leisteten 1992 Pionierarbeit. Die Vision von Michael Hocks und Wilhelm Veenhuis war, die gemessenen Daten auf der Baustelle intragbare Computer einzugeben, um das Aufmaß zu schreiben.

Mit über 2 400 Kunden und über 10 750 Installationen hat die anwendungsfreundliche Software von MWM ihren festen Platz in der Bauwirtschaft errungen.

Das Prinzip der MWM-Produkte ist es, Zeit dadurch einzusparen, dass innovative Techniken die Tätigkeiten auf der Baustelle erleichtern. – Einen Baum erkennt man an seinen Früchten.

Deshalb hier einige Highlights aus der Produktentwicklung des Bonner Unternehmens:

Weitere Informationen: MWM Software & Beratung GmbH, Herr Wilhelm Veenhuis, Combahnstraße 43, 53225 Bonn, Tel. (02 28) 40 06 80, info@mwm.de, www.mwm.de

Nur wer schreibt (fotografiert und spricht), der bleibt!

(Abb.: Gripsware)

– Ein Laser löst den Zollstock ab! Mit der Aufmaß-App MWMPiccolo für Android werden Leistungsverzeichnisse und Aufmaße aufgenommen: Daten können eingegeben, geschrieben, ins Gerät gesprochen oder per Laser-Entfernungsmesser erfasst werden.

– Bereits 1992 hatte MWM ein erstes Produkt für Pen-Computer auf den Markt gebracht. Das Aufmaß wurde mit der eigenen Handschrift in den Computer geschrieben. Im Jahre 2000 folgte ein erstes Produkt für PDAs. – Maßnehmen aus der Vogelperspektive wird möglich durch die Anwendungen DIG-CAD 5 Aufmaß und MWM-Libero. Eine Bauentscheidung hängt oft auch von den Kosten ab. Am PC im Büro kann man eine erste Kosteneinschätzung gewinnen.

Mithilfe von Google Earth wird die örtliche Situation der Baustelle von oben begutachtet. Die beiden Anwendungen nehmen die Daten auf und liefern das Aufmaß.

– Die Bau-Normen GAEB und REB werden von MWM unterstützt. In zwei Forschungsvorhaben hat MWM für den Bund Untersuchungen durchgeführt, wie die Qualität im GAEB-Datenaustausch gesichert werden kann. Mit dem GAEB-Konverter MWM-Primo verfügt MWM über eine Anwendung, die über 30 verschiedene Bau-Austauschformate lesen und schreiben kann.

– Für die Angebotsbearbeitung MWM-Pisa hat MWM im Jahre 2010 die GAEB-Zertifizierung erhalten. MWM-Pisa war das erste Produkt, dass in dem Bereich Bauausführung mit dem Zertifikat vom BVBS ausgezeichnet wurde.

– Gleichzeitig mit den ersten digitalen D-Netzen D1 und D2 ging MWM als Spezialist für intelligente Bau-Software 1992

Pro-Report – Perfekter Überblick und Warnung vor Überschreitungen von Bauzeiten oder Fristen.

Das Dokumentieren auf Baustellen ist für den Planer/Bauleiter heute ein zentrales Thema, da er sein Haftungsrisiko nur durch eine lückenlose Dokumentation minimieren kann. „pro-Report“ ist das mobile Werkzeug um diese ungeliebte Tätigkeit schnell und effektiv zu erledigen. Man arbeitet direkt vor

Fragen Sie uns nach dem für Sie passenden SOFiSTiK-FEM-Paket!

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE Ort mittels Mobilgerät. Ein großer Vorteil ist die komplette Offline-Bearbeitung von Protokollen mit pro-Report.

Die mobile Erfassung und Kontrolle aller Informationen (anwesende Planungsbeteiligte und Firmen, Gewerke, Anweisungen/Mängel mit Fristen, Fotos, Sprachnotizen, Notizen, uvm.), bietet den perfekten Überblick und warnt vor Überschreitungen von Bauzeiten oder Fristen.

Integriert ist eine extrem einfache Bildbearbeitung sowie ein Dokumenten-Management. Diese Art der Dokumentation bringt eine bisher unerreichte Zeitersparnis und Sicherheit.

Weitere Informationen: gripsware datentechnik gmbh Wangener Str. 3, 88267 Vogt Tel. 049 700 gripsware, Tel. (07529) 911 412 Fax (07529) 911 471, info@pro-Plan.net, www.pro-plan.net

Optimierter Workflow – minimierte Einarbeitungszeit ORCA AVA unterstützt den Anwender bei der effizienten Abwicklung aller Prozesse zur Kostenberechnung, Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung und dem Kostenmanagement von Bauleistungen.

Anwenderorientierte Funktionalitäten, übersichtliche Strukturen und intuitive Bedienung optimieren den Workflow und minimieren die Einarbeitungszeit für Neueinsteiger. Der Planer kann mit ORCA AVA beliebig viele Bauvorhaben durchgängig bearbeiten – vom Anlegen der Projektdaten bis hin zur Aufmaßprüfung und Rechnungskontrolle. Die Vorteile: Alle einmal erfassten Eingaben können für zahlreiche unterschiedliche Auswertungen genutzt werden, Übertragungsfehler entfallen, Zeitersparnis. Die zahlreichen Funktionalitäten und Auswertungsmöglichkeiten zur Kostenermittlung und -kontrolle sowie zur Prognose unterstützen den Planer optimal bei der Einhaltung vereinbarter Budgets. Den korrekten Datenaustausch aller Projektbeteiligten garantieren die standardmäßig im Lieferumfang enthaltenen Schnittstellen, z. B. GAEB 90/2000/XML und DATANORM. ORCA AVA 2012 ist GAEB DA XML 3.1 und STLB-Bau zertifiziert. Aus vielen Programmteilen ist auch der Export der kompletten Datenstruktur in Microsoft Office-Formate möglich. ORCA AVA unterstützt eine individuelle Arbeitsweise: z. B. sind Sicherheitsabfragen und Automatismen optional, Gliederungen frei definierbar und vieles mehr. ORCA AVA läuft auf allen modernen Microsoft-Betriebssystemen und ist auch für den Terminalserver-Betrieb geeignet.

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Weitere Informationen: ORCA Software GmbH, Georg-Wiesböck-Ring 9, 83115 Neubeuern, Tel. (0 80 35) 96 37-0, Fax (0 80 35) 96 37-11, info@orca-software.com, www.orca-software.com, www.ausschreiben.de

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

Berechnung von Baugruben nach EC7, DIN, EAB/EAU Mit WALLS-Verbau, der Weiterentwicklung des seit über 25 Jahren bewährten Baugruben-Klassikers WALLS, steht dem Planer ein effizientes und überaus leistungsfähiges Baugruben-Programm auf dem neuesten Stand der Technik zur Verfügung.

In WALLS-Verbau können diverse Verbauarten als frei auskragende oder beliebig verankerte Wandkonstruktionen nachgewiesen werden. Durch die konsequent objektorientierte, grafisch-interaktive Eingabeoberfläche bietet WALLSVerbau sowohl für einfache Problemstellungen, als auch für komplexe Geländeund Baugrubengeometrien stets eine übersichtliche und schnelle Eingabemöglichkeit. Mit der Version 2012 wurde zusätzlich zu den bisher gültigen Grundbaunormen der Eurocode 7 mit NADs als Berechnungsgrundlage implementiert.

Spezielle Anforderungen aus EAB und EAU werden weiterhin in vollem Umfang unterstützt.

Leistungsmerkmale

(Abb.: Fides DV-P)

– Berechnung nach Eurocode 7, DIN 1054 alt & neu OENORM, SIA, EAB+EAU – Wandtypen: Spundwand, Trägerbohlwand, Ortbetonwand, Schlitzwand, Bohrpfahlwand überschnitten, tangierend, aufgelöst, – Schnittgrößen, nachvollziehbar getrennt nach ständigen und veränderlichen Einwirkungen – Biegesteifigkeit der Wand variabel in beliebigen Abschnitten wählbar – Beliebige Anzahl an Schichten, Geländeverläufen Schichtengeometrieen, Grundwasserverlauf – Erddruckberechnung Aktiv, Erhöht-Aktiv oder Ruhe-Erddruck entweder klassich nach Coulomb DIN4085 oder mit Culmann/Gudehus-Methode direkt

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implementiert. Für den passiven Erddruck nach Gudehus wird die KEM verwendet.

Automation zum schnellen Finden sinnvoller Umlagerungsfiguren Zugriff auf die von allen FIDES Grundbaumodulen gemeinsam verwendete, erweiterbare Schichtdatenbank Beliebige Lastgruppierung; ständige, veränderliche, begrenzte und unbegrenzte Auflasten, Wandlasten und Eisenbahnlasten, verschiedene Lastfiguren pro Auflast Beliebige Abstützungen: Steife oder Anker, vorgespannt, elastisch oder starr, Bestimmung der Ankerlänge mit Nachweis i.d. tiefen Gleitfuge Anker und Steifen in jeder Phase aktiv oder inaktiv setzbar Wandfuß, frei aufgelagert, eingespannt, oder gebettet, Bettungsmodulverfahren nach EB102 Beliebige Aushub- und Rückbauphasen Nachweis der Geländebruchsicherheit der Wand mit eingebauter Gleitkreisberechnung Automatische Ermittlung von Radius und Mittelpunkt des Gleitkreises oder wahlweise selbst vorgebbare Gleitkreisgeometrie Weiterführende Nachweise mit z.B. WALLS-FEM, FIDES-Gleitkreis oder FIDES-GeoStability durch Identisches Dateiformat der Fides-Programme Je Aushubphase vorgebbar: horizontaler aktiver und passiver Erddruck, Wasserdruck und Bettungsmodulverlauf Nachweis von hydraulischem Grundbruch, Grundwasserstockwerke Potentialströmungen mit Randelementmethode

Ergebnisausgabe – Grafik und Text gemischt – Sehr detailierter, prüffähiger Ausdruck

Mit der Version 2012 wurde zusätzlich zu den bisher gültigen Grundbaunormen der Eurocode 7 mit NADs als Berechnungsgrundlage implementiert.

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE

– Schnelle Kontrolle von Anker- und Steifenergebnissen sowie einhüllenden Schnittgrößen am Bildschirm – Weitreichende Möglichkeiten zur individuellen Umfangssteuerung des Ausdrucks – Große Gestaltungsfreiheit der Kopf- und Fußzeilen

Optionen/Ausbaustufen – WALLS-FEM: Finite Elemente Berechnung – WALLS-Bemessung: Einzelbemessung der Bauteile Wand, Anker, Gurtung Weitere Informationen: FIDES DV-Partner Beratungs- und Vertriebs-GmbH Dessauerstraße 9, 80992 München Tel. (089) 143829-0, Fax (089) 143829-11 muenchen@fides-dvp.de, www.fides-dvp.de

Verstärktes Engagement im Ausland und im Brückenbau Mit dem Erwerb der Vertriebsabteilung der ABES Pircher & Partner GmbH kann die SOFiSTiK AG mit Sitz in Oberschleißheim und Nürnberg ihr Engagement im Ausland und im Brückenbau erheblich ausbauen. Die ABES Pircher & Partner GmbH, war in den letzten 7 Jahren als Vertriebspartner der SOFiSTiK AG außerordentlich erfolgreich.

Der Geschäftsführende Gesellschafter der ABES, Georg Pircher und eine weitere Gesellschafterin werden Vertrieb und Kundenbetreuung nahtlos in der neuen Betriebsstätte Graz der SOFiSTiK AG fortführen.

nen. In der neuen Konstellation bieten sich erhebliche Synergieeffekte, nicht zuletzt wird unsere Entwicklung nun von Georg Pirchers Fachwissen direkter profitieren können.“ Weitere Informationen: SOFiSTiK AG, Burgschmietstraße 40, 90419 Nürnberg, Tel. (09 11) 3 99 01-6 02, info@sofistik.de, www.sofistik.de

Wohnanlage in komplettem BIM-Modell erstellt Ab Herbst 2012 entsteht in Wörgl, Österreich, eine Wohnanlage, bei der die Planung, d. h. Statik, Werkplanung, Ausschreibung usw., auf Wunsch des Bauherrn in einem kompletten BIM-Modell erstellt wurde.

Dazu wurden Softwaretools der Fa. b.i.m.m GmbH genutzt, durch die Architekten, Tragwerksplaner und Haustechniker effizient an einem 3D-Modell zusammenarbeiten können. Als Basissoftware dienten bei diesem Projekt RFEM und die AutodeskProgramme Revit Architecture sowie Revit Structure, zu dem Dlubal eine direkte Schnittstelle besitzt.

Die Eingabe des kompletten Modells erfolgte in Revit. Es beinhaltet insgesamt ca. 1.000.000 Bauteile (incl. Geländer usw.)

In Revit Structure wurden auch alle statischen Angaben und Lastfälle eingegeben. Die Übergabe des Analysemodells erfolgte dann über die direkte Schnittstelle zu RFEM. Diese Schnittstelle ist bidirektional, das bedeutet, dass eine Datenübertragung in

Mit dem Kauf verbunden ist der Erwerb einer Mehrheitsbeteiligung an der „Advanced Bridge Engineering Systems SA (Pty.) Ltd.“ in Südafrika.

Georg Pircher, ehemaliger Geschäftsführer der ABES: „Es ist für mich schön zu sehen, wie ein Entwicklungsprozess zu einer logischen neuen Konstellation führt. Kräfte zu bündeln und Teil eines starker Teams zu sein ist für mich ein wichtiger Aspekt.

Die erfahrene Wertschätzung seitens SOFiSTiK und ihre technische Kompetenz sind eine gute Basis für die gemeinsame spannende Zukunft, in der Kundennähe im Vordergrund stehen wird“.

Thomas Fink, Vorstandsvorsitzender der SOFiSTiK AG: „Ich freue mich außerordentlich, mit Georg Pircher einen international angesehen Experten im Brückenbau bei uns im Team begrüßen zu können. Ich bin sicher, dass wir gemeinsam noch besser als bisher den Kundenanforderungen gerecht werden und die Anwender unsrer Produkte weltweit bestens unterstützen kön-

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bild 1

Darstellung der Verformung von Haus B im 3D-Rendering

SOFTWARELÖSUNGEN FÜR BAUINGENIEURE beide Richtungen stattfindet. Werden Bauteile in RFEM geändert, lassen sich diese einfach an Revit übergeben und umgekehrt. Die statische Berechnung und Bemessung der Betonkonstruktionen erfolgte in RFEM. Dabei kamen die Zusatzmodule RF BETON und RF-STANZ zum Einsatz.

(Abb.: 1 Dlubal, 2 AGA-Bau)

Konstruktion Das gesamte Projekt umfasst einen umbauten Raum von ca.

40.000 m3. Es ist in 2 Berechnungsabschnitte geteilt, Haus A und Haus B. Weitere Kenndaten der statischen Modelle sind: Haus A: Materialien: Flächen: Querschnitte: Stäbe: Struktur-Gewicht:

11 362 7 75 ca. 10 Mio. t

Haus B: Materialien: Flächen: Querschnitte: Stäbe: Struktur-Gewicht:

21 419 14 72 ca. 11 Mio. t

Am Bau beteiligte Firmen: Bauherr: TIROLER FRIEDENSWERK Rum (bei Innsbruck), Österreich Architektur Genehmigungsplanung: riccione Architekten, Innsbruck, Österreich

Bild 2

Gesamtmodell der Wohnanlage mit Haus A links und Haus B rechts

Ausführungs- und Detailplanung: AGA-Bau-Planungs GmbH, Kufstein, Österreich Statische Berechnung: AGA-Bau-Planungs GmbH BIM-Begleitung: b.i.m.m GmbH, Österreich, Niederlande, Deutschland Software: Ing.-Software Dlubal GmbH, Tiefenbach, Deutschland

Weitere Informationen: Ing.-Software Dlubal GmbH, Am Zellweg 2, 93464 Tiefenbach, Tel. (09673) 9203-0, Fax (09673) 9203-51, info@dlubal.com, www.dlubal.de

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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SCHALUNGSTECHNIK

Schwere Lasten leicht gemeistert Überzeugender Einsatz für das neue Allround Traggerüst TG 60 von Layher beim Bau eines automatischen Hochregallagers: Dank einer durchdachten Allround-Traggerüstlösung von Postweiler Gerüstbau ließen sich bei der Auflagerung von weitgespannten Trogdecken nicht nur spielend die hohen Vertikallasten von 25 t pro Meter durch Rahmenbündelung abtragen, sondern auch Arbeitsebenen schnell und einfach ans Traggerüst anbauen.

Egal ob als Überbrückung, Treppenturm, Raum-, Betonier- oder Bewehrungsgerüst, mit modularen Systemgerüsten wie dem AllroundGerüst von Layher bieten Gerüstbauer für Bauunternehmen neben dem klassischen Einsatz als Arbeits- und Schutzgerüst vielfältige Möglichkeiten rund um den Bau – auch schon während der Rohbauphase.

Systemgerüste garantieren dabei nicht nur eine schnelle und wirtschaftliche Montage sowie eine hohe Flexibilität zur Anpassung an schwierige Gegebenheiten, sondern auch Sicherheit in der Anwendung. So kommen modulare Systemgerüste auch verstärkt als Traggerüste zum Einsatz.

Hohe Flexibilität Um ein Deckenschalungssystem optimal einsetzen zu können, ist eine flexible Unterstützung erforderlich. Wurden in der Vergangenheit häufig quadratische Traggerüsttürme mit fixem Grundriss von ca. 1 × 1 m angeboten, geht der Systemgerüstspezialist Layher hier neue Wege: Der im Bild 1 dargestellte Allround Traggerüstturm TG 60 basiert auf dem modularen Allround-System, welches mit speziell entwickelten Allround Traggerüstrahmen TG 60 (Bild 2) kombiniert wird. So können die Vorteile eines modularen Systemgerüsts mit denen eines Traggerüstturms aus vorgefertigten Rahmen vereint werden: Schneller Auf- und Abbau dank reduzierter Bauteilanzahl, schraubenloser Keilschloss-Verbindungstechnik sowie optimaler Materialausnutzung infolge variabler Feldlängen – bei voller Flexibilität für schwierige Gebäudegeometrien.

Gerade in den variablen Feldlängen liegt ein wesentlicher Vorteil des Allround Traggerüsts TG 60. Durch die Kombination der 1,09 m breiten Allround Traggerüstrahmen TG 60 (im Bild 1 blau dargestellt) mit Allround-Riegeln und -Diagonalen lassen sich die Feldlängen von Traggerüsttürmen entsprechend den eingesetzten System-Riegeln variabel von 1,09 bis 3,07 m strecken – und auf diese Weise flexibel an die vorhandene Belastung und die Geometrie von Schalung und Gebäude anpassen (Bild 3). Materialeinsatz wird optimiert, Montagezeit minimiert.

Eine „ausgezeichnete“ Produktneuheit: Auf der spanischen Baumesse Construmat wurde dem Allround Traggerüst TG 60 ein Innovationspreis verliehen.

Modulare Traggerüst-Systeme bringen zudem Vorteile bei der Montage von größeren Traggerüst-Konstruktionen. Bei sehr großen Unterstützungshöhen müssen die einzelnen Traggerüsttürme aus Stabilitätsgründen ausgesteift oder untereinander gekoppelt werden, so dass eine Traggerüst-Konstruktion mit hoher Quersteifigkeit entsteht (Bild 4). Beim neuen Allround Traggerüst TG 60 von Layher erfolgt die Aussteifung ebenfalls mit Allround-Serienmaterial über die einfache Keilschloss-Verbindung, was zeitraubende Konstruktionen aus Rohren und Kupplungen vermeidet. Der Einsatz von Allround-Serienmaterial macht darüber hinaus das Einmessen der Einzeltürme gemäß Planungsvorgaben überflüssig. Nach Errichten des ersten Abschnittes er-

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bild 1

Optimaler Materialeinsatz durch variable Feldlängen: Der Allround Traggerüstturm TG 60 von Layher lässt sich flexibel an die vorhandene Belastung und die Geometrie von Schalung und Gebäude anpassen. Montagezeit wird minimiert.

geben sich die weiteren automatisch aus den Abmessungen der Systembauteile. Rechtwinkligkeit ist dabei automatisch gegeben.

Abtragung hoher Vertikallasten Auch beim Bau eines automatischen Langgut-Hochregallagers bot das Allround Traggerüst TG 60 die ideale Lösung. Teil der Baumaßnahmen war unter anderem der Einbau von weitgespannten Beton-Trogdecken in Halbfertigteilbauweise. Die Montage eines Traggerüsts für die zwei Bauphasen – Einschalen der Ortbetonunterzüge und anschließendes Auflagern der Trogdecken – stellte die Theurer Hoch- und Tiefbau GmbH vor keine „leichte“ Aufgabe: Während der zweiten Bauphase galt es hohe Vertikallasten von ca. 25 t pro Meter abzutragen.

Aufgrund der hohen Vertikallasten aus der zweiten Bauphase, wählte das beauftragte Gerüstbauunternehmen Postweiler für die Traggerüsttürme der drei 60 m langen Unterstützungskonstruktionen einen Grundriss von 1,09 ! 1,09 m inklusive einer vierfachen Rahmenbündelung an den Stirnseiten mittels Doppelkeilkopfkupplung. So lässt sich die Tragfähigkeit bei Lastkonzentrationen beliebig steigern. Die Verbreiterung an der Basis der ca. 4,5 m hohen Traggerüstkonstruktionen erfolgte problemlos mit Allround-Serienbauteilen. Auch die Montage einer Arbeitsebene für die Schalungs- und Betonierarbeiten während der

SCHALUNGSTECHNIK

Bild 3

Bild 2

Vorgefertigter Allround Traggerüstrahmen TG 60 mit integrierter Lochscheibe

Mögliche Grundrisse eines einzelnen Allround Traggerüstturms TG 60

rahmen. Eine weitere Besonderheit: die hohe Sicherheit bei der Montage.

ersten Bauphase wurde elegant durch Serienbauteile wie die 0,73 m breiten Allround-Konsolen realisiert.

Integrierte Sicherheit

Da die Planung der Traggerüst-Konstruktionen bereits beide Bauphasen berücksichtigte, mussten die Gerüstbauer beim Umbau von Phase 1 in Phase 2 lediglich den Turmkopf, nicht aber die Hauptkonstruktion der Traggerüsttürme verändern. Nach dem Einschalen der Unterzüge bauten sie die Schalung sowie die Bauteile für die Arbeitsebene aus und erweiterten die Traggerüsttürme anschließend einfach mit einem TG 60-Ausgleichs-

Das Thema Sicherheit gewinnt nicht zuletzt seit Inkrafttreten der Betriebssicherheitsverordnung täglich an Bedeutung. Gerüstbauarbeiten müssen so durchgeführt werden, dass die Absturzgefahr ausgeschlossen oder so gering wie möglich gehalten wird. Dies gilt neben Arbeits- und Schutzgerüsten genauso für den Traggerüstbau. Aufgrund fehlender Systemlösungen verwenden Gerüstbauer bei der Montage von Traggerüsten bislang

Outstanding solutions in formwork engineering

Herausragende Lösungen in der Gleitschalungstechnik Gleitbau-Salzburg nimmt heute – dank der überlegenen Technologie und dem speziellen Know-how aus dem Bau von Öl- und Gasplattformen, einem Extrembereich des Gleitbaus – eine führende Rolle am internationalen Gleitschalungsmarkt ein.

Das innovative Unternehmen bietet seit fünf Jahrzehnten neben der zylindrischen und konischen Gleitschalung auch Speziallösungen an. Darüber hinaus stellt der Hubbau ein zweites, zukunftsorientiertes Standbein der Gleitbau-Salzburg dar.

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GleitbauGes.m.b.H. Itzlinger Hauptstraße "#% $ %#!# 978&5:!> $ .:=<!;7 Tel,24')0--(*2( )2 /( $ Fax+43(0)662/42 04 58 e-mail%"";3#1>8#;<57:+3%6 $ www.gleitbau.com

SCHALUNGSTECHNIK Weitere Informationen: Wilhelm Layher GmbH & Co. KG, Gerüste Tribünen Leitern, Ochsenbacher Straße 56, 74363 Güglingen-Eibensbach, Tel. (0 71 35) 70-0, Fax (0 71 35) 70-2 65, info@layher.com, www.layher.com

Sonderlösung mit System: Fast 17 m hohe Wand in nur zwei Höhentakten hergestellt Mit Schalungs-Großelementen und unkonventioneller Sonderlösung geht es beim Bau einer großen Getreide- und Futtermittelumschlagstation in großen Schritten voran: Nach nur sechs Monaten Bauzeit sind nahezu alle Ortbeton-Bauteile fertig. Auch die 3000 m2 große Lagerhalle, deren höchste Wand – fast 17 m hoch – in nur zwei Schaltakten hergestellt wurde.

Einfache Kopplung von Traggerüsten mit Allround-Serienbauteilen

Bild 5

Überzeugender Einsatz für das neue Allround Traggerüst TG 60 von Layher: Bei der Auflagerung von weitgespannten Trogdecken konnten die hohen Vertikallasten von 25 t pro Meter durch Rahmenbündelung spielend abgetragen werden.

(Fotos/Abb. Layher)

Bild 4

In Heidenau bei Dresden entsteht zurzeit ein riesiges „AGROTerminal“ – eine Getreide- und Futtermittelumschlagstation, an der zukünftig rund 100 LKWs täglich abgefertigt werden sollen.

Im Auftrag der Hamburger HaBeMa Futtermittel GmbH & Co.KG errichtet der Generalunternehmer Wassmann + Söhne GmbH aus Burgdorf den Komplex aus Lagerhalle, vier Silos, einem Umschlagsilo sowie einer Annahme- und Verladerampe.

Allein die Lagerhalle ist 80 m lang, 38 m breit und an der höchsten Stelle fast 17 m hoch.

meist Zusatzbauteile wie Montage-Sicherungs-Geländer, die jedoch im Einsatz oft einen gewissen Mehraufwand bedeuten.

Auch hier geht der Hersteller neue Wege, um die Anforderungen aus Betriebssicherheitsverordnung in vollem Umfang und gleichzeitig praxisgerecht zu erfüllen. Das Allround TraggerüstSystem TG 60 bietet dank durchdachter Aufbaufolgen automatisch einen rundumlaufenden Seitenschutz – selbst ohne Zusatzbauteile wie ein Montage-Sicherungs-Geländer. Dies steigert nicht nur die Arbeitssicherheit, sondern auch die Montageschnelligkeit.

So war der erste Einsatz des neuen Allround Traggerüsts TG 60 eine erfolgreiche Premiere für Theurer-Bauleiter Georg Burkhardt: „Die Gerüstbaufirma Postweiler hat uns mit dem Allround-System von Layher trotz der hohen Lasten eine sehr kompakte Traggerüstlösung erstellt. Überzeugt hat uns dabei nicht nur der schnelle Auf- und Abbau, bei dem die Erfahrung der Gerüstbauer mit dem Allround-System ebenfalls eine wichtige Rolle spielte, sondern auch die hohe Flexibilität dank umfangreichem Produktprogramm. So können Sonderwünsche problemlos vor Ort umgesetzt werden. Ein System mit Zukunft“, so Burkhardt.

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Bild 1

Manto-Großelemente in Kombination mit Fassadenriegeln: Fast 17 m hohe Wand mit nur zwei Höhentakten geschalt

Rationelles Schalen mit Großelementen Um alle Ortbeton-Gebäudeteile schnell und besonders kostengünstig herstellen zu können, schalt die Baustelle mit den Großelementen L, XL und XXL aus dem Programm der MantoGroßrahmenschalung. Mit diesen Tafeln lassen sich große Flächen besonders rationell schalen – nicht nur wegen der reinen Größe, sie benötigen auch weniger Verbindungsmittel. „Es ist bei diesem Auftrag wichtig, mit einem formstabilen Schalsystem zu arbeiten, das sich besonders großflächig ein- und umsetzen setzen lässt und gute Oberflächenqualitäten erzeugt“, begründet Oberbauleiter Robert Thoma die Entscheidung. Für die Heidenauer Baustelle haben die Harsco-Schalungsexperten alle drei Großelement-Formate (L: 2,70 m × 2,40 m, XL: 2,70 m × 3,60 m und XXL: 2,70 m × 4,80 m) so geschickt miteinander kombiniert, dass sie besonders zeitsparend ein- und umgesetzt

SCHALUNGSTECHNIK

Bild 2

Das Agroterminal in Heidenau wird mit Manto-Großelementen geschalt

werden konnten. Schließlich lassen sich die Elemente sowohl auf ihrer 2,70 m kurzen Seite – also mit horizontal liegenden Ankerprofilen – wie auch auf der jeweils langen Seite stehend einsetzen (Ankerprofile senkrecht). Das ermöglicht eine maximale Wandhöhe von 4,80 m ohne jede Aufstockung.

Geschickte systemübergreifende Kombination „So stellen wir uns eine gute technische Betreuung vor“, beurteilt Robert Thoma die von Harsco Infrastructure geleistete Schalungsplanung und verweist auf das schalungstechnische Highlight der Baustelle. Eine Sonderlösung, die eine Herstel-

Bild 3

Abgestützt wurde die Manto-Schalung mit den Aluminium-Richtstreben ALU 10. Mit einer Auszugslänge von 7,40 bis 10,25 m eignen sich die 75 kg leichten, beidseitig teleskopierbaren Streben insbesondere für das Ausrichten höher Schalungen.

lung der exakt 16,73 m hohen Lagerhallenwand in nur zwei Höhentakten ermöglichte: Im ersten Betoniertakt wurden die Wände bis auf 10 m Höhe betoniert, im zweiten Takt folgten die noch fehlenden 6,73 m. Normalerweise wären bei dieser Wandhöhe drei Betoniertakte nötig gewesen (10 m, 3,4 m + 3,4 m) und zudem der Einsatz eines Kletterfahrgerüstes. Möglich wurde der zweite, fast 7 m hohe Schaltakt durch eine geschickte systemübergreifende Kombination von Manto-Großelementen mit 6 m hohen stählernen Fassadenriegeln, die eigentlich zur Fassadenschalung von Harsco Infrastructure gehören. Bei ihrem Sondereinsatz in Heidenau übernahmen die Riegel gleich zwei

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SCHALUNGSTECHNIK und symbolisiert die Kehrtwende der Emirate in Richtung Nachhaltigkeit; und es demonstriert, dass das Land großen Wert auf die Bewahrung seiner Natur und Kultur legt. Ziel der Erbauer ist die Erlangung des estidama Zertifikats – des arabischen Gütesiegels für nachhaltiges Bauen. Äußerlich geprägt ist das Gebäude allerdings von seiner einzigartigen Formgebung, die besonders hohe Anforderungen an die Bauausführung, insbesondere auch an Schalung und temporäre Unterstützungen stellt.

(Foto: Harsco Infrastructure)

Einzigartige Schalungskörper – überwiegend mit Systembauteilen umgesetzt

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Die formstabilen Manto-Großelemente erzeugen eine gute Betonoberflächenqualität

Keine Neigung, Krümmung und Wölbung der Bauteile wiederholt sich, für jedes Wandschalungselement wurde ein individueller Ausführungsplan erstellt. Große Bauteilabmessungen führen zudem zu hohen Lasten während des Betonierens. U. a. sind die Unterzüge bis zu 300 cm hoch und die Wände, die die Lasten großer Deckenbereiche zentriert abtragen, bis zu 200 cm dick.

Diese Randbedingungen machten eine sehr flexible Schalung unabdingbar – anpassbar an sämtliche Geometrien sowie einen Frischbetondruck von mehr als 100 kN/m². Eingesetzt wird die VARIO GT 24 TrägerWandschalung, bei der sich die einzelnen Systembauteile entsprechend der projektspezifischen Belastun-

wesentliche Aufgaben: Sie leiteten die Windlasten aus den fast 7 m hohen Schaleinheiten in die bereits vorhandenen 10 m hohen Wandstücke ein und ermöglichten ein exaktes Ausrichten der Schalung. Eine gekonnte Sonderlösung, die im Ideenpool der Harsco-Schalungsplaner für künftige Einsätze gespeichert ist.

Insgesamt 950 m2 der großformatigen Manto-Elemente haben auf der Heidenauer Baustelle, die mittlerweile fast beendet ist, gute Dienste geleistet. Außerdem in der Vorhaltung: weitere 150 m2 Manto-Schalung in „Normalgröße“, die sich problemlos mit den Großtafeln kombinieren lässt, Klappgerüste, ID15-Rahmenstützen und die klassische Holzträgerdeckenschalung Topflex. „Ein wirklich gelungener Einsatz. Material und technische Betreuung haben überzeugt“, so das zufriedene abschließende Fazit der Baustelle.

Weitere Informationen: Harsco Infrastructure Deutschland GmbH, Rehhecke 80, 40885 Ratingen, Tel. (02102) 937 – 1, Fax (02102) 37 651, info@harsco-i.de, www.harsco-i.de

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Eine Vielzahl von verschiedenen Neigungen und Krümmungen erfordert eine maßgenaue Schalungslösung für hohe Betonierdrücke, diese wird mit der äußerst flexiblen VARIO GT 24 Träger-Wandschalung umgesetzt.

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Basis für die teilweise aufwändig herzustellenden Schalungskörper bildeten durchweg VARIO GT 24 Grundelemente. Jedes Schalungselement der Baustelle ist einzigartig und wird nur einmalig verwendet.

Begehbare Skulptur aus einzigartigen Schalungselementen Derzeit entsteht ein architektonisch äußerst anspruchsvolles Bauwerk in Al Ain – das Desert Learning Centre. Zur Realisierung der begehbaren Skulptur erarbeitete PERI eine Schalungslösung mit Sonderelementen auf Basis bewährter Produkte. Die ständige Veränderung von Krümmungen und Neigungen der Bauteile erforderte eine 3D-Schalungsplanung, nur so ließen sich die Strukturen aus jeweils einzigartigen Schalungskörpern umsetzen.

Das Sheikh Zayed Desert Learning Center (SZDLC) bietet nach seiner Fertigstellung eine einzigartige Mischung aus Museum, Galerie und naturwissenschaftlicher Ausstellung. Das Projekt in der Region von Al Ain wird von ZÜBLIN Abu Dhabi realisiert

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SCHALUNGSTECHNIK

(Fotos: PERI GmbH)

Bild 3 Die begehbare Skulptur wurde von dem Architekturteam Chalabi architects and partners mit Sitz in Wien geplant. Das Gebäude windet sich um einen Hof. Den Besuchern erlaubt es den Blick auf den Safari Park und einen nahen Gebirgskamm.

gen, Querschnitte und Höhen anordnen lassen. Um die einzelnen Wandschalungselemente trotz der Neigungen und Krümmungen miteinander zu verbinden, entwickelte das PERI Team außerdem Stahlsonderteile zur Verbindung.

Als schnelle und sichere Lösung für den einseitigen Lastabtrag dienen SB Stützböcke. Diese leiten den beim einhäuptigen Betonieren auftretenden Betondruck in den Unterbau ab. Beim Desert Learning Centre werden sie in Kombination mit der VARIO GT 24 TrägerWandschalung für Wandhöhen bis 3,60 m und Betondrücke von bis zu 30 kN/m² eingesetzt.

Die Decken mit unterschiedlichsten Stärken und Grundrissen werden mit der MULTIFLEX Deckenschalung in Form gebracht. Aufgrund der großen Deckenstärken werden GT 24 Gitterträger als Quer- und als Jochträger verwendet, dies erlaubt große Spannweiten bei minimaler Anzahl der zu bewegenden Teile. Der bewährte GT 24 Träger zeichnet sich durch eine hohe Biegesteifigkeit aus, die für geringe Durchbiegungen sorgt.

In den Bereichen geringer Höhen tragen PEP Deckenstützen die MULTIFLEX Schalung. Bei höher gelegenen Decken – insbesondere bei den Dachdecken und am Kopf der Aufzugsschächte – werden PD 8 Lasttürme eingesetzt. Diese sind für Höhen bis 21,30 m und Lasten bis 62 kN typengeprüft. Die Trageinheiten lassen sich bei Bedarf am Boden vormontieren und per Kran in Einsatzposition heben.

Im Teamwork zum Ziel PERI übernahm die gesamte Planung der Schalungselemente im 3D-CAD Software, da es im Desert Learning Centre keine gleichbleibenden Krümmungen oder Neigungen gibt. Selbst in den Gebäudeecken treffen Wände unter-

schiedlicher Neigungen aufeinander, die in einer Krümmung in den Eckbereichen verschmelzen. Die dreidimensionale Planung und Visualisierung macht die Schalungslösung anschaulich und verständlich für alle Beteiligten; damit schafft sie die Basis für eine effiziente Bauausführung. Zusätzlich erstellte das PERI Team viele Detailpläne im Maßstab 1:5, um die Montage der dreidimensionalen Schalungselemente auf der Baustelle bestmöglich zu unterstützen.

Auch Konstruktion und Bauablauf wirken sich auf die Schalungsplanung aus: Das Gebäude windet sich wie ein Tunnel nach oben, der Lastabtrag ist an wenigen Stellen zentriert. Ein Großteil der Schalung muss folglich bis zur Fertigstellung dieser Bereiche in eingebautem Zustand verbleiben. Vom ersten bis zum letzten Schalungselement sind Einund Ausbau aller Schalungselemente und Unterstützungen im Blick zu behalten – bei deren immenser Menge eine große Herausforderung. Dabei muss zudem der Baufortschritt des Untergeschosses stetig berücksichtigt werden, da hier bereits der Innenausbau erfolgt, während in den oberen Geschossen Wände und Decken eingeschalt werden.

Trotz der massiven Konstruktion ist heute ein lichtdurchfluteter Baukörper mit großen, rautenförmigen Fensteröffnungen und sehr guten Betonoberflächen entstanden. Die PERI Anwendungsingenieure haben mit ihrer Erfahrung und ihrem Know-how ihren Beitrag zum Gelingen dieses Projektes geleistet.

Weitere Informationen: PERI GmbH, Schalung Gerüst Engineering, Rudolf-Diesel-Straße 19, 89264 Weißenhorn, Tel. (0 73 09) 9 50-0, Fax (0 73 09) 9 51-0, info@peri.de, www.peri.de

SCHALUNGSTECHNIK

Erdbebensicherer Hotelbau Jede Region hat ihre Besonderheiten – auch im Hochbau. So sind die Anforderungen an den Anbau des 4-Sterne Hotels Schwanen in Metzingen auch ganz Besondere.

Das Hotel-Restaurant Schwanen mitten in der Outlet-City Metzingen begrüßt mit mehr als 60 Mitarbeitern internationale Gäste aus Wirtschaft und Politik. Es finden sich 62 stilvolle Gästezimmer, ca. 100 Sitzplätze im Restaurant „Zur Schwane“ und 5 Tagungs- und Banketträume.

Aktuell wird ein Anbau an das bestehende Gebäude vom Bauunternehmen Wurster aus Grafenberg durchgeführt. Rund 70 t Stahl und Bewehrung geben dem C25/30 Beton die notwendige Stabilität.

Metzingen liegt im Randbereich des Hohenzollerngrabens, ein über 30 km langer und durchschnittlich 1,5 km breiter geologischer Graben im Bereich der südwestlichen Schwäbischen Alb in Baden-Württemberg. Dieser Graben wird noch immer mit erhöhten Erbebengefahren in Zusammenhang gebracht, und brachte aufgrund dessen bei diesem Bauvorhaben die Diskussion um eine geneigte Deckenkonstruktion mit sich.

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Das Dach: Betonkonstruktion aus Halbfertigteilen mit teilweiser Betonkernaktivierung

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Die Planung für die Dachkonstruktion übernahm die Elvermann Niederlassung Stuttgart (Markgröningen).

Das Rohbauunternehmen Wurster GmbH-Grafenberg (BW) entschied sich nach Auftragsvergabe direkt für den Schalungsanbieter Elvermann und übergab die Planung der Elvermann Niederlassung Stuttgart (Markgröningen). Die Schalungsspezialisten erarbeiteten in Zusammenarbeit mit der Firma Ischebeck eine erforderliche Statik sowie die Ausarbeitung der Deckenschalung.

Das eingesetzte Material bestand überwiegend aus Komponenten des Alu-Schalungsgerüstes Ischebeck Titan. Alu-Träger 225 und 160 in unterschiedlichen Längen, Alu-Spindelstützen Gr. 2

(Fotos: Elvermann)

Eine Holzkonstruktion war nicht planbar, eine Stahlkonstruktion nur unter bestimmten Voraussetzungen, und somit war klar: Das Dach kann nur als Betonkonstruktion aus Halbfertigteilen ausgeführt werden, in der Teile noch durch eine Betonkernaktivierung klimatisiert werden sollen.

und Gr. 4 mit Rahmen um die Stabilität und Belastbarkeit zu erhöhen.

Kompetent und fachgerecht wurde das Bauunternehmen in das Material (Alu Schalungstürme) eingewiesen. Polier Thomas Schmid war hochzufrieden mit der Kommunikation und Durchführung der Baustellenbetreuung durch Elvermann Schaltechnik.

Die Elvermann GmbH mit Stammsitz in Dorsten-Lembeck (NRW) und Niederlassungen in Dortmund und Stuttgart ist seit über 40 Jahren auf den Verkauf und die Vermietung von Wandund Deckenschalung spezialisiert. Abgerundet wird das Sortiment durch Bauwerksabdichtung, Fertigteiletechnik und die komplette Bandbreite an Betonbauzubehör.

Zu den Dienstleitungen gehören neben der Ausarbeitung von Schalungsplänen die Anlieferung mit eigenen Kran-LKWs und die Sanierung und Instandsetzung aller gängigen Schalungssysteme.

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Überwiegend Komponenten des Alu-Schalungsgerüstes Ischebeck Titan. Für Stabilität und Belastbarkeit: Alu-Träger 225 und 160 in unterschiedlichen Längen, Alu-Spindelstützen Gr. 2 und Gr. 4 mit Rahmen.

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Weitere Informationen: Elvermann GmbH – Schaltechnik, Zur Reithalle 72-76, 46286 Dorsten-Lembeck, Tel. (02369) 9891-0, Fax (02369) 9891-95, info@elvermann.de, www.elvermann.de

SCHALUNGSTECHNIK

Alu-Schalungsgerüst schreibt erneut Geschichte Mit der ersten geprüften Typenstatik nach DIN EN 12812 „Traggerüste“ aus dem Jahre 2012 schreibt das Alu-Schalungsgerüst TITAN von Ischebeck erneut Geschichte. Es war das erste Schalungsgerüst (Traggerüst) aus Aluminium weltweit. Anfangs belächelt; aber dann vielfach kopiert. Das war im Jahr 1986 vor ca. 25 Jahren, beim Bau des Eisenbahntunnels unter dem Ärmelkanal.

Das Besondere am Alu-Schalungsgerüst TITAN sind die leichten, wenigen Bauteile und Schnellverschlüsse, die zu wesentlich kürzeren Auf- und vor allem Abbauzeiten führen als bei Rahmenstützen aus verzinktem Stahl. Traggerüste mit kurzen Standzeiten, die häufig umgesetzt werden müssen, sind infolgedessen bevorzugtes Anwendungsgebiet für das Alu-Schalungsgerüst TITAN.

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Anfangs belächelt aber dann vielfach kopiert – das Alu-Schalungsgerüst TITAN

Länge, Breite und Höhe fast stufenlos anpassbar Das Alu-Schalungsgerüst TITAN ist ein räumliches, 3D-Traggerüst, in dem man Länge, Breite und Höhe fast stufenlos den baulichen Anforderungen anpassen kann und darüber hinaus die Steifigkeit (Widerstand) vertikal und horizontal für die auftretenden Lasten (Einwirkungen) einstellen kann – ohne die bisher üblichen, zeitaufwendigen, aussteifenden Rohr-KupplungsVerbände.

Die horizontale Schubsteifigkeit des Alu-Schalungsgerüsts TITAN lässt sich anpassen durch die Zahl der Alu-Aussteifungsrahmen in der Höhe, die vertikale Stiellast durch das Stützenraster in Länge und Breite.

Es ist einleuchtend, dass bei so vielen „Stellschrauben“ am AluSchalungsgerüst TITAN einfach zu handhabende Bemessungshilfen für den Planer erforderlich sind. Auf Basis der DIN 4421 „Traggerüste“ wurde eine Typenstatik erarbeitet und im Jahr 1989 vom Landesprüfamt für Baustatik NRW geprüft. Diese geprüfte Typenstatik für das Alu-Schalungsgerüst TITAN machte erst eine breitere Anwendung für anspruchsvolle Bauwerke möglich.

Erinnert sei hier an das Bauvorhaben „Lehrter Bahnhof“ in Berlin, mit den brückenartigen Decken und Unterzügen über den Untergeschossen oder an das Bauvorhaben „Pinakothek der Moderne“ in München, mit der weit auskragenden Dachplatte in großer Höhe.

Mittlerweile gibt es die DIN 4421 „Traggerüste“ von 1982 nicht mehr. An deren Stelle trat das neue europäische Regelwerk DIN EN 12812 „Traggerüste“, das erstaunlicherweise, in kürzester Zeit seit 2008 in Deutschland bauaufsichtlich eingeführt wurde und somit verpflichtend ist. Vieles aus DIN 4421 findet sich in DIN EN 12812 „Traggerüste“ wieder. Dank sei an dieser Stelle den Mitgliedern der deutschen Arbeitsgruppe „Traggerüste“ ausgesprochen, die Kraft, Zeit und Geld eingesetzt haben, den Bemessungsansatz von DIN 4421 ihren europäischen Fachkollegen nahe zu bringen und in DIN EN 12812 zu verankern.

Chance für einheitliche Sprache Trotz aller aktueller Abneigung gegen die momentane Flut an Eurocodes, mit denen sich der planende Ingenieur beschäftigen muss, bietet gerade DIN EN 12812 „Traggerüste“ die Chance für eine einheitliche Sprache im Gerüstbau der EU, für einheitliche Bemessung und Modellvorstellungen für die Lastübertragung, bis hin zu einheitlichen Teil-Sicherheitsbeiwerten.

Das Alu-Schalungsgerüst TITAN schreibt erneut Geschichte mit der ersten geprüften Typenstatik nach DIN EN 12812 „Traggerüste“ im Jahre 2012. Die neue Typenstatik kennt sehr viel mehr Lastfälle als bisher. Der Anwendungsbereich wurde auf größere Höhen bis 24 m und 16-stielige, freistehende Stütztürme erweitert.

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SCHALUNGSTECHNIK Aufwendiger gestaltet sich die Ermittlung der Windlasten nach DIN EN 12812, nach Windzone, nach Gerüsthöhe, nach Standzeitfaktor. Mit einem Arbeitswind von 0,20 kN/m² muss immer gerechnet werden.

Geschickte Kombination von geprüfter Typenstatik und Tabellenkalkulation

Um den Überblick bei der neuen, sehr detaillierten Bemessung zu behalten, oder um in kürzester Zeit die verschiedenen Varianten zu bemessen, ist es im technischen Büro von ISCHEBECK dem langjährigen EDV-Spezialisten Dipl.-Ing. G. Smulders gelungen, eine Super-Excel-Tabelle in Super 6 zu programmieren, die auf der geprüften Typenstatik nach DIN EN 12812 aufgebaut und in Abhängigkeit von den verschiedensten Einflussgrößen quasi „auf Knopfdruck“ die Antwort der charakteristischen vertikalen und horizontalen Stiellasten ausgibt. Eine geschickte Kombination von geprüfter Typenstatik, DIN 12812 und Tabellenkalkulation.

Eine erste Anwendung nach der neuen Typenstatik fand das Alu-Schalungsgerüst TITAN beim Bauvorhaben „Aeroakustikwindkanal der Daimler Benz AG“ in Sindelfingen, wo sich die zulässigen Stiellasten für größere Höhen einfach ablesen ließen.

Die Schalung und Rüstung bei diesem Bauvorhaben wurde von

(Fotos: Ischebeck)

Während die alte Typenstatik nach DIN 4421 im Wesentlichen nur die Alu-Aussteifrahmen 2,40 m untersuchte, d. h. Stützenraster 2,40 m, werden jetzt alle 7 Alu-Aussteifungsrahmen von 0,60–3,00 m berücksichtigt und 3 Gruppen zugeordnet.

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Eine erste Anwendung nach der neuen Typenstatik fand das AluSchalungsgerüst TITAN beim Bauvorhaben „Aeroakustikwindkanal der Daimler Benz AG“ in Sindelfingen

der Fa. Muggenthaler Schalungsbau GmbH geplant und geliefert. Die Betonbauarbeiten wurden von der Züblin AG ausgeführt.

Weitere Informationen: Fried. Ischebeck GMBH, Loher Straße 31–79, 58256 Ennepetal, Tel. (0 23 33) 83 05 0, Fax (0 23 33) 83 05 55, info@ischebeck.de, www.ischebeck.de

Komplettes Abdichtungsprogramm mit durchweg kombinierbaren Lösungen B.T. innovation beschäftigt sich seit Langem mit Lösungen für unterschiedliche Abdichtungsanforderungen und hat dabei gezielt nach Produkten gesucht, die sich einfach und gut verarbeiten lassen.

Wenn die Kosten auch noch klein gehalten werden sollen, benötigt man wenige, aber multifunktionale Lösungen, die zudem auch noch einfach in der Montage sind. Denn je arbeitsintensiver ein Produkt, umso höher die Quote der Leckagen.

Mit seinen Elast-Abdichtungen hat der Hersteller eine Hand voll Lösungen auf den Markt gebracht, mit denen ein Großteil der Anwendungsfälle schnell und einfach abzudichten ist.

Betonage und Abdichtung in einem Arbeitsgang Die in Deutschland sehr geschätzte „weiße Wanne“ ist in der Ausführung anspruchsvoll, denn die zwischen den Betonierabschnitten entstehenden Arbeitsfugen bilden eine systematische Schwachstelle im Betonkörper. Dass sich die Abdichtung von Arbeitsfugen in Ortbeton erheblich vereinfachen lässt, zeigt B.T. innovation seit Langem mit dem Dichtband SynkoElast®.

Es wird direkt von der Rolle zur Hälfte in den frischen Beton gedrückt – ohne Werkzeuge oder zusätzliche Hilfsmittel. Die einfache Handhabung sorgt selbst bei komplex geführter Bewehrung für eine enorme Verlegeleistung, mit der Betonage und Abdichtung zu einem Arbeitsgang verschmelzen.

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SCHALUNGSTECHNIK

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FlächenElast® streichfähig – einfach und großflächig anwendbar

Abdichtung aller Materialien inklusive Verbundbau Neben der WU-Ortbetonbauweise gewinnt das Bauen mit massiven Betonfertigteilen immer weiter an Bedeutung. Die druckwasserdichte Ausführung von Fugen in Fertigteilkonstruktionen war jedoch bisher kaum zufriedenstellend zu lösen. Konventionelle Verfahren sind zeitaufwendig und bergen die Gefahr späterer Rissbildung und Quellmaterialien machen ein zusätzliches Verfugen mit einer entsprechenden Betonüberdeckung erforderlich. Soll das hohe Potential des Fertigteilbaus jedoch konsequent ausgeschöpft werden, muss das Abdichtungsproblem einfach und zuverlässig gelöst werden. Als wasser- und gasdichte, individuell einsetzbare Dichtung wurde RubberElast® „Die Lösung“, ob bei Schächten, Winkelstützen, Biogas- oder Kläranlagen, alles wurde möglich. Selbst Anschlüsse von anderen Materialen wie Stahl oder Glas mit dem Beton oder untereinander – alles kann abgedichtet werden.

Das Dichtband wird im Bereich der Stoßfuge einfach angedrückt. Beim Aufsetzen des nachfolgenden Elements (oder beim Verspannen einer Konstruktion mit vertikalen Stoßfugen) verklebt das Material unter dem Anpressdruck durch seine hervorragenden adhäsiven Eigenschaften mit den Betonteilen und dichtet diese zuverlässig ab. In der Baupraxis bedeutet das: Einbau des Dichtbandes synchron zur Montage der Betonteile und Vermeidung eines Abdichtungsaufwandes in der Bauzeitbilanz.

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Dachabdichtung mit ProElast®

tung Wassereindringen verhindert werden soll. Hier kommt ein ganz innovatives Abdichtungssystem zum Einsatz. InnoElast® ist ein universell einsetzbarer Dichtkleber, der allein eingesetzt seine Anwendung bei Fugenabdichtungen, Rohrdurchführungen, Abdichtungen von Rissen, zur Verklebung unterschiedlicher Materialien und vielem mehr findet. In Kombination mit ProElast®, einer speziellen Dichtungsbahn, kann es auch bei großflächigen Abdichtungen einen dauerhaften Schutz gewährleisten. Selbst Dehnfugenabdichtungen können mit InnoElast® und ProElast® hergestellt werden.

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Das vielseitig verwendbare Alu-Gerüst aus wenigen Bauteilen

Spannschloss erübrigt nachträglichen Fugenverguss Selbst für die Verspannung der einzelnen Fertigteile hat die B.T. innovation GmbH eine pfiffige und extrem einfache Lösung: das BT-Spannschloss®. Dieses ist nicht nur eine Montagehilfe sondern wurde sogar auch als statisch dauerhafte Verbindung der Fertigteile konzipiert und kann mit der vorliegenden bauaufsichtlichen Zulassung direkt in der Statik bemessen werden. Ein nachträglicher Fugenverguss entfällt bei der Verwendung des BT-Spannschlosses® – eine weitere Beschleunigung des Montageablaufes.

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Doch wie sieht es mit älteren Bauwerken bzw. bereits fertig gestellten Bauwerken aus, in denen durch nachträgliche Abdich-

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(Fotos: B.T. innovation)

und muss während der Aushärtung nicht vor Feuchte geschützt werden. I. d. R. ist das FlächenElast® bereits nach 24 Stunden soweit ausgehärtet, dass die Baugrube wieder verfüllt werden kann. Die hervorragenden Verarbeitungsmerkmale garantieren vielfältigste Einsatzmöglichkeiten. Ob auf Beton, Ziegel, Stahl oder auch anderen Untergründen, ob im Kelleraußen-, Dachoder Innenbereich, FlächenElast® ist die Lösung zum Schutz vor Feuchte und Nässe. Da dieses Material auch bitumenverträglich ist, eignet es sich sogar zur Reparatur älterer Dachabdichtungen auf einfachste Weise.

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Zebra-Keller mit ProElast®

Alle Lösungen sind miteinander kombinierbar und bauaufsichtlich geprüft. Inno-, Pro- und FlächenElast® sind zudem UV-beständig, was eine Verarbeitung auf dem Dach und auf dem Balkon zulässt. Im Speziellen heißt das, dass durch die kurzfristige Temperaturbeständigkeit von bis zu 220 °C sogar die Verarbeitung mit anderen heißen Dachabdichtungen möglich ist. So lassen sich auch Gebäudeanschlüsse und Schornsteine in bisher nicht bekannter Weise abdichten.

Selbst auf feuchten Untergründen und schon ab 0 °C

Halle 4 Stand 4.3.2

Die neuste Abdichtung der Elast-Systeme ist das FlächenElast®, welches streich- bzw. gießbar ist und zu einer gummiartigen elastischen Dichtungsmembran aushärtet. Bei der Entwicklung hierzu standen die besonderen Eigenschaften des InnoElast® – Kleb- und Dichtstoffes Pate. So kann dieses 1-komponentige Material selbst auf feuchten Untergründen und bereits ab 0 °C verarbeitet werden. FlächenElast® ist witterungsunempfindlich

B.T.

6 Monate für 4 Sterne plus Im Europa-Park in Rust bei Freiburg entsteht ein neues 4-Sterne Superior-Erlebnishotel im Neuengland-Stil. In nur 6 Monaten sind das Hauptgebäude mit 4 Etagen, fünf dreistöckige Nebengebäude und ein 35 m hoher Leuchtturm mit 189 Zimmern, 29 individuellen Themensuiten und 6 Leuchtturm-Suiten im Rohbau zu errichten.

Nach einem durchdachten Taktplan dienen 1.700 m² Rahmenschalung Framax Xlife zum Schalen der Wände, bei den Innenschalungen in Kombination mit der Ausschalecke I. Die Baustelle nutzt dabei vorzugsweise Framax-Großelemente mit innenliegenden Ankerstellen.

Die Filigrandecken liegen auf Eurex-Deckenstützen und H20 top-Jochen aus dem Deckensystem Dokaflex auf. Mit Quer-

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Tempo ist Trumpf beim Neubau dieses 4-Sterne-plus Erlebnishotels im Europa-Park in Rust bei Freiburg

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Weitere Informationen: B.T. innovation GmbH, Sudenburger Wuhne 60, 39116 Magdeburg, Tel. (03 91) 73 52-0, Fax (03 91) 73 52-52, info@bt-innovation.de, www.bt-innovation.de

trägern und Schalhaut versehen, werden damit auch die runden Decken im Inneren des Leuchtturms geschalt. Die Wandschalung für den Leuchtturm klettert in 6 Schüssen mit Kletterschalung MF240. Durch ihren einfachen Aufbau ist sie in einem großen Bereich auf viele Anforderungen einstellbar und erlaubt geregelte Arbeitstakte. Ihre 2,40 m breite Arbeitsbühne bietet viel Platz für schnelles, sicheres Arbeiten. Beim Aufzugschacht im Leuchtturm sorgt die Schachtbühne mit Klinkenaufhängung für sicheren Baufortschritt. Sie lässt sich inklusive Schachtschalung mit nur einem Kranhub umsetzen.

Weitere Informationen: Deutsche Doka Schalungstechnik GmbH, Frauenstraße 35, 82216 Maisach, Tel. (0 81 41) 3 94-0, Fax (0 81 41) 3 94-61 83, Deutsche.Doka@doka.com, www.doka.de

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In nur 6 Monaten sind das Hauptgebäude mit vier Etagen, fünf dreistöckige Nebengebäude und ein 35 Meter hoher Leuchtturm im Rohbau zu errichten.

DAfStb-Richtlinie „VERSTÄRKEN VON BETONBAUTEILEN MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG“

Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung – Auswirkung auf die Baupraxis Im September 2012 wird die neue Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“ veröffentlicht. Auch die Firma S&P Clever Reinforcement konnte, als laut Eigenangaben weltweit führender Entwickler und Hersteller aller in der Richtlinie behandelten FRP-Systeme (aufgeklebte und in Schlitze verklebte CFK Lamellen, C-Sheets, Endverankerung für CFK Lamellen, Vorspannsysteme), bei der Erarbeitung der Richtlinie ihren Beitrag leisten.

Mit der Richtlinie steht nun ein umfassendes Werk zur Verfügung, dass für alle üblichen geklebten Verstärkungssysteme gilt.

Die Richtlinie ist in die vier Teile Bemessung, Produkte und Systeme, Ausführung sowie Planung gegliedert. Für Verstärkungssysteme und Anwendungen, für die keine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung besteht, wird die Richtlinie direkt als Bemessungsgrundlage dienen. Für allgemeine bauaufsichtlich zugelassene Systeme und Anwendungen, muss noch die Anpassung der Zulassungen durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) erfolgen. Dies wird 2013 der Fall sein.

Tragwerk-Verstärkung G/& *&@ *I0 3,? <HG;KK;D Gründe für notwendige Verstärkungen: J <H4&;71#1%D5 J ,;1K;71H8&; 6;G;44%D5 J ?@77@4/@D J 'D>;7%D5;D /G 4&H&/4A1;D *F4&;G Unser Service: J *I0 6;G;44%D544@8&!H7; J 6;7H&%D5 >%7A1 >H4 *I0 )D5;D/;%7&;HG J 6;&7;%%D5 $@7 27& >%7A1 *&@37;&;A Unsere zugelassenen Verstärkungssysteme: J :%85;"K;E&; *&@ *I0 3,? <HG;KK;D J )D *A1K/&C; $;7"K;E&; *&@ *I0 3,? <HG;KK;D

Für die Baupraxis bedeutet die neue Richtlinie, ein breiteres Anwendungsspektrum und wirtschaftlichere Verstärkungslösungen.

Hier die wichtigsten Änderungen und Neuerungen*: – Betonfestigkeitsklassen: Alle Verstärkungssysteme dürfen bei Normalbeton (C12/15 bis C50/60) eingesetzt werden. Bisher sind für manche Systeme die nach Zulassung verstärkbaren Betone eingeschränkt.

– Spannbeton: Mit allen Systemen darf Spannbeton verstärkt werden. Zur Zeit darf Spannbeton bzw. dürfen Bauteile mit planmäßiger Normalkraft nach Zulassung nur durch in Schlitze verklebte CFK Lamellen verstärkt werden.

– Oberflächenzugfestigkeit: Die Verstärkung mit aufgeklebten Systemen darf ab einer Oberflächenzugfestigkeit von 1,0 N/mm² erfolgen. Maximal darf in den Gleichungen mit einem Wert von 4,0 N/mm²

Unsere Sonderlösungen: J :%85;"K;E&; *&@ *I0 3.*1;;&4 J B@75;4=HDD&; *&@ *I0 3,? <HG;KK;D J -D>$;7HD";7&; *&@ *I0 3,? <HG;KK;D J *&@ *I0 :+92 ,H4;7$;74&(7"&;7 *=7/&CG#7&;K

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Bild 1 Ertüchtigung einer Brücke durch oberflächig geklebte Sto S&P CFK Lamellen

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(Fotos: StoCretec)

DAfStb-RICHTLINIE „VERSTÄRKEN VON BETONBAUTEILEN MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG“

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Kohlefaserverbundmatten, wie Sto S&P C Sheets, für eine externe Verstärkung bei Schubbelastung.

Grundlage für die meisten der Änderungen ist die vollständige Überarbeitung des Bemessungskonzeptes. Grade bei dem System, das mit Abstand am häufigsten angewendet wird, der aufgeklebten CFK Lamelle, ist die Bemessung komplexer geworden, um die Lamellen trotz deutlich höherer Ausnutzung sicher nachzuweisen. Manche der Nachweise lassen sich von Hand nicht mehr bewerkstelligen. Die Firma S&P Clever Reinforcement GmbH arbeitet seit 2010 an einer neuen Version des Bemessungsprogramms S&P FRP Lamella, um eine einfache Bemessung nach der neuen Richtlinie zu ermöglichen. Das neue Bemessungsprogramm wird mit der Anpassung der Zulassungen durch das DIBt veröffentlicht.

Mit der neuen Richtlinie, dem S&P Ingenieurteam und der S&P Bemessungssoftware (S&P FRP Lamella; S&P FRP Colonna), steht den Ingenieuren alles zur Verfügung, was für erfolgreiche und wirtschaftliche Verstärkungen mit geklebter Bewehrung nötig ist.

Dipl.-Ing. Dirk Grunewald

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gerechnet werden. in den aktuellen Zulassungen liegen die Grenzen bei 1,5 N/mm² und 3,0 N/mm².

Belastung: Mit allen Systemen dürfen vorwiegend ruhend und nicht vorwiegend ruhend belastete Bauteile verstärkt werden. Nicht vorwiegend ruhend belastete Bauteile dürfen aktuell nur mit in Schlitze verklebten CFK Lamellen verstärkt werden.

Stützen: Die Richtlinie beinhaltet ein Bemessungskonzept zur Verstärkung von Rundstützen durch Umschnürung mit C-Sheets.

Verankerung von aufgeklebten CFK Lamellen: Schon jetzt werden bei Unterzugsverstärkungen in 95% der Fälle auch zusätzliche Stahllaschenbügel benötigt. Neu ist, dass diese jetzt auch zur Verankerung der CFK Lamelle angesetzt werden dürfen.

Ausnutzungsgrad von aufgeklebten CFK Lamellen: Nach der neuen Richtlinie kann bei der Bemessung bis zu 83% der charakterisitschen Bruchzugfestigkeit angesetzt werden. Dies entspricht ca. einer Verdopplung gegenüber dem aktuellen Bemessungskonzept.

Verstärkungsgrad: Der Verstärkungsgrad ist nicht beschränkt. Nach den aktuellen Zulassungen ist der maximale Verstärkungsgrad für aufgeklebte CFK Lamellen noch auf 2,0 festgelegt.

Neben den genannten Punkten gibt es noch eine Vielzahl kleinerer Änderungen und Anpassungen. Vor der Anwendung der Richtlinie sollte daher eine Absprache mit sachkundigen Ingenieuren erfolgen. Das Ingenieurteam der Firma S&P Clever Reinforcement GmbH bietet diesen Beratungsservice kostenfrei für Bauherren, Architekten und Bauingenieure an.

Weitere Informationen: S & P Clever Reinforcement GmbH, 60437 Frankfurt, Karl-Ritscher-Anlage 5, Tel. (069) 95094710, Fax (069) 950947110, info@sp-reinforcement.de, www.sp-reinforcement.de

Bessere Stahldrahtfasern für besseren Beton Seit den ersten Einsätzen in den frühen 70ern kam Dramix® weltweit erfolgreich zur Anwendung und erwies sich seither als äußerst beständige Lösung zur Betonbewehrung. Der Hersteller hat sich ein umfassendes Know-how im Bereich der Stahlfaserbewehrung erarbeitet und große Summen in die kontinuierliche Entwicklung seines wichtigsten Bauprodukts investiert. Nun hat Bekaert sein Portfolio an Hochleistungsstahlfasern zur Betonbewehrung maßgeblich erweitert.

Hochwertige Technologie hat Tradition bei diesem Hersteller.

Bereits 1974 führte man die geklebten Stahldrahtfasern zur Betonbewehrung ein. Geklebt deshalb, damit sich – wie durch ausführliche Röntgenuntersuchungen erwiesen – die Fasern gleichmäßig und homogen im Beton verteilen und keine Igelbildung entsteht. 1995 wurde durch das Abflachen der hakenförmigen Enden die Verankerungseigenschaft von Stahldrahtfasern optimiert, das Ann Lambrechts, Leiterin Forschung und Entwicklung für Bauprodukte bei Bekaert, den European Inventor Award 2011 einbrachte. 2001 kam ein automatisches Dosiersystem – der Booster – auf den Markt, durch den Dramix-Stahldrahtfasern auf 250 g genau vollautomatisch im Betonwerk beigemischt werden können. 2004 brachte Bekaert mit DramixGreen verzinkte Stahldrahtfasern auf den Markt, die mittels eines patentierten Inhibitors eine Wasserstoffbildung vermeiden.

Seit dem 5.9.2012 ist man nun mit der neuen Dramix-Generation 3D, 4D und 5D auf dem Markt, zu der mit den Fasern 4D und 5D auch neu entwickelte Stahldrahtfasern gehören.

Pionierarbeit Bekaert bezeichnet sich mit gutem Recht als Pionier der Stahlfaserbewehrung. Hat man sich doch schon 1970 in weiser

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DAfStb-RICHTLINIE „VERSTÄRKEN VON BETONBAUTEILEN MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG“

Bild 1

Garantiert das kontrollierte Auszugsverhalten: Die Endverankerung von Dramix® 3D Bild 4

Dehnungskapazität von 3, 4 und 5D

Verankerung

Bild 2

Bild 3

Die verbesserte Verankerung der 4D-Fasern basiert auf demselben Auszugsverhalten, wie die 3D, jedoch auf höherem Lastniveau.

Bei Dramix® 5D ist die Endverankerung so gestaltet, dass die Faser sich nicht aus dem Beton herausziehen lässt, hingegen die einzigartige Dehnungskapazität des Drahtes zum Tragen kommt.

Voraussicht bezüglich der wachsenden Bedeutung und des enormen Potenzials einer neuen Technologie im Betonbau das Patent zur Verklebung der Stahldrahtfasern gesichert. Damit einhergehend wurde eine weltweite Produktion mit Standorten zur Herstellung von Dramix® und Vertriebsbüros auf allen Kontinenten nahezu weltweit initiiert. Seit 2010 sind alle DramixProduktionswerke ISO 14001 zertifiziert.

Zusammenarbeit mit der TU Kaiserslautern Die Anpassung der Materialeigenschaften ist bei der Stahlfaserbewehrung ausschlaggebend. Durch Form, Stärke und Dehnungskapazität in Abstimmung mit Effizienz der Verankerung erreicht die neue 5D und 4D-Serie des Herstellers ein bisher so nicht gesehenes Niveau an Bewehrungsleistung im Beton. Zur Einführung der neuen Produkte auf der internationalen Pressekonferenz weist Ann Lambrechts auf die Zusammenarbeit mit der TU Kaiserslautern hin. Dort zeigt sich Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schnell beeindruckt: „Während der Tests in unserem Labor war ich von den Eigenschaften der Dramix 5D erstaunt. Im Vergleich zu herkömmlichen Stahldrahtfasern hat sie ein eindrucksvolles Leistungsvermögen. Diese Faser eröffnet ganz gewiss eine ganze Reihe von neuen Anwendungsmöglichkeiten für Stahlfaserbeton und stahlfaserverstärkten Stahlbeton.“ Durch die Formgebung (nahezu vollständige Verankerung im Beton) kann eine Traglast von 100 kg mit einer einzigen 5D Dramix-Stahldrahtfaser voll ausgeschöpft werden. Da ist die Antwort auf die werbetechnische Frage, was dann 180.000 Fasern pro Kubikmeter leisten, müßig …

Die Endverankerung von Dramix® 3D garantiert das kontrollierte Auszugsverhalten, der Mechanismus, der die bekannte Duktilität des Betons und seine Stärke bei nachträglicher Rissbildung ergibt. Die verbesserte Verankerung der 4D-Fasern basiert auf demselben Prinzip, jedoch auf einem höheren Lastniveau. Bei Dramix® 5D ist die Endverankerung so gestaltet, dass die Faser sich nicht aus dem Beton herausziehen lässt, hingegen die einzigartige Dehnungskapazität des Drahtes zum Tragen kommt.

Im Gegensatz zu allen marktüblichen Stahldrahtfasern besitzt die 5D-Faser die Eigenschaft der Dehnungsfähigkeit um ein Reißen bei einer vollständigen Verankerung zu verhindern.

Dramix® 3D, 4D und 5D sind entworfen, um die Drahtstärke in maximalem Maß zu aktivieren.

Klebearmierung Nachträgliches Verstärken von Stahlbeton Bauteilverstärkung mit Stahl- oder Kohlefaserlamellen, Kohlefasersheets oder Spritzbeton Ausführung vorgespannter CFK-Lamellen mit dem geprüften S & P-Vorspannsystem Bauaufsichtliche Zulassung für Belastungen nach DIN 1055, DIN 1072, DIN 4132, DIN 15018

Klebearmierung Ingenieurleistungen Hoch- und Ingenieurbau

Ludwig Freytag | Beratung · Bemessung · Ausführung GmbH & Co. Kommanditgesellschaft

Tel: 0441 / 9704 - 228 Fax: 0441 / 9704 - 114

www.klebearmierung.de info@klebearmierung.de

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(Fotos/Abb.: 1 – 5 Bekaert, 6 Talebitari)

DAfStb-RICHTLINIE „VERSTÄRKEN VON BETONBAUTEILEN MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG“

Bild 5

Gleichmäßige und homogene Faserverteilung im Beton – garantiert durch geklebte Fasern, die verhindern, dass Igelbildung entsteht.

Duktilität Drahtduktilität und Betonduktilität sind zwei verschiedene Aspekte. Mit Dramix 3D und 4D entsteht Betonduktilität durch das kontrollierte Herausziehen der Fasern aus der Betonmatrix und nicht durch die Duktilität des Drahtes selber. Das ist bei der 5D anders. Aufgrund des perfekten Verankerungsdesigns kann die Faser nicht herausgezogen werden und bewegt sich auch nicht im Beton. Stattdessen dehnt sich der Draht und bietet so dieselbe Duktilität auf Basis desselben Prinzips wie klassischer Bewehrungsstahl.

Bild 6

Ann Lambrechts, Leiterin Forschung und Entwicklung für Bauprodukte bei Bekaert, erhielt den European Inventor Award 2011

reicht dabei Leistungen, die bislang nur durch herkömmliche Bewehrung gewährleistet wurde.

Stahldrahtfasern haben derzeit einen Anteil von 1,4 % am Weltmarkt für Betonbewehrung. Das bedeutet immerhin, dass jede halbe Stunde ein vollbeladener LKW mit Stahldrahtfasern das Gelände einer Fabrik verlässt. Das bedeutet auch, dass Stahldrahtfasern ein noch nicht erschlossenes Marktpotenzial besitzen. – Die Zukunft dürfte zeigen, dass sie dieses wahrnehmen werden.

B.T.

Anwendungsgebiete Alle Dramix®-Stahlfasern sind dafür entwickelt, optimale Leistung für verschiedenste Anwendungen zu erbringen – 3D für den traditionellen Einsatz, 4D für den Einsatz in wasserundurchlässigen und flüssigkeitsdichten Bauteilen und 5D für anspruchsvollere Aufgaben im allgemeinen Hochbau. Die 5D er-

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Weitere Informationen: Bekaert GmbH, Otto-Hahn-Straße 20, 61381 Friedrichsdorf, Tel. 06175-7970-137, Fax 06175-7970-109, building.germany@bekaert.com, www.bekaert.de

AKTUELL

Neues Buch zum Betonbau erschienen Der Fraunhofer IRB Verlag hat ein neues Buch zum Thema Betonbau herausgegeben. In einer 3-teiligen Buchreihe soll zum Thema informiert werden.

Der Betonbau wurde in den letzten Jahrzehnten durch eine Reihe von bedeutsamen Veränderungen und innovativen Entwicklungen geprägt. Diese Änderungen rücken vor allem die Qualitätssicherung immer weiter in den Mittelpunkt und fordern von allen Beteiligten ein umfassendes Wissen, welches diese Reihe bietet. Die Inhalte wurden nicht nur für den Gebrauch in der Bauvorbereitung und Bauleitung ausgewählt, sondern sind auch für die Ausbildung im Bauingenieurwesen der Hochschulen und Universitäten geeignet.

In Band 1 werden auf 446 Seiten die wesentlichen Grundlagen des Betonbaus zusammengefasst. Auf die Zusammensetzung, Klassifizierung und die Dauerhaftigkeit des Betons, den Schalungs- und Bewehrungsbau, die Herstellung und Verarbeitung von Frischbeton sowie auf Maßnahmen zur Qualitätssicherung wird detailliert eingegangen. Ergänzend werden wichtige Vorschriften auszugsweise wiedergegeben.

Bild 1

Ausschnitt aus einem Cobiax Verlegeplan, Stützenraster ca. 10 m × 10 m

Bild 2

Einbau der Cobiax Hohlkörpermodule

Band 2 und 3 der Reihe werden voraussichtlich Ende des Jahres erscheinen.

Röhling, Eifert, Jablinski Betonbau – Zusammensetzung, Dauerhaftigkeit, Frischbeton, Band 1, Fraunhofer IRB Verlag, 89,– €

Bauen mit Plastikbällen und Listenmatten Bei jedem Bauvorhaben geht es darum die Gestaltung, die Funktionalität, die Wirtschaftlichkeit sowie die Nachhaltigkeit in eine optimale Relation zu bringen. Innovative Bauweisen können einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung dieser Ziele leisten. Cobiax Hohlkörperdecken sorgen für eine gleichzeitig materialeffiziente, kostengünstige und somit nachhaltige Bauweise im Stahlbetonbau.

Bei dem hier beschriebenen Projekt wird die Cobiax Bauweise noch mit einem besonders effizienten Bewehrungssystem aus Listenmatten kombiniert.

Das Gebiet „Am Königshof“ stellt seit einiger Zeit einen zentralen Entwicklungsbereich der Innenstadt von Mettmann dar. U.a. wird dort derzeit das ehemalige Hertie-Kaufhaus in ein modernes Einkaufszentrum mit ca. 14.500 m2 Mietfläche umgebaut und erweitert. Die Baumaßnahme soll weitestgehend im Jahr 2012 abgeschlossen werden.

Ein tatsächlich modernes Kaufhaus Zur Verwirklichung eines tatsächlich „modernen“ Kaufhauses, welches für einen längeren Zeitraum die erforderliche Flexibilität für häufige Umnutzungen bieten soll, wurde ein entsprechend großes Stützenraster geplant und umgesetzt (siehe Bild 1). Um die so angestrebte Flexibilität und verbesserte Funktionalität technisch sinnvoll, wirtschaftlich und sogar nachhaltig realisieren zu können, entschloss man sich bereits in der Planungsphase die Stahlbetondecken mit Cobiax Hohlkörpermodulen auszuführen (Bild 2). Die Stahlbetondecken wurden somit um ca. 30 % „erleichtert“. In entsprechendem Maß wurde die Betonmenge für die Deckenkonstruktionen reduziert. Die Lastre-

duzierung zieht wiederum eine weitere Materialersparnis bei der Bewehrungsmenge sowie eine Verschlankung der lastweiterleitenden Bauteile nach sich. Insgesamt konnte bei dem Bauvorhaben eine Betonersparnis von ca. 1.000 t erzielt werden. Die Materialeffizienz führt u.a. zu einer Vermeidung von ca. 85 t CO2-Ausstoß.

Bis zu 80 % geringere Einbau- und Verlegezeiten Für eine weiterführende Materialeinsparung sowie für eine zusätzliche Steigerung der Effektivität sorgte die Kombination der Cobiax Hohlkörpermodule mit vorgefertigten Bewehrungselementen und Listenmatten der bautec – concept GmbH (Bild 3 und 4). Der Einsatz solcher Einachs- bzw. Zweiachsmatten ermöglicht Materialeinsparungen größer als 10 % sowie geringere Einbau- und Verlegezeiten von bis zu 80 %. Ermöglicht wird dies durch eine optimierende Bewehrungsplanung (CAD System Augustus®) und flexible Mattengrößen in Länge und Breite sowie einen dem erforderlichen Stahlquerschnitt folgendem Stab-

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AKTUELL chen, was die statische Nutzhöhe sowie die obere und untere Mindestbetondeckung nach Angaben des Tragwerksplaners gewährleistet.

Weitere Informationen: Cobiax Technologies GmbH, Otto-von-Guericke-Ring 10, 65205 Wiesbaden, Tel. (06122) 918 45 00, Fax (06122) 918 45 40, info.germany@cobiax.com, www.cobiax.com sowie:

Bild 3

bautec – concept GmbH, Beratung-Planung-Lieferung von Bewehrung, Herr Wolfgang Wotschke, Dechant-Königs-Straße 7, 41363 Jüchen (Bedburdyck), Tel. (02181) 756 72 22, Fax (02181) 756 72 23, Mobil (0171) 698 76 19, wolfgang.wotschke@bautec-concept.de

Verwendete Bewehrung – Listenmatten mit „Einebenenstoß“

(Fotos: 1 Cobiax, 2-4 Wotschke)

Betonkosmetik an Sichtbetonbauteilen: Ansprüche an Sichtbeton sind gestiegen

Bild 4

Einbau der Listenmatten

aufbau im Durchmesser und in der Lage (Längs- und Querrichtung). Der Einebenenstoß der Listenmatte verhindert ein unkontrolliertes „Aufbauen“ der Bewehrung an den Stoßberei-

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Dr.-Ing. Klaus-Reiner Goldammer vom Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein e.V. gehört zu den Vortragsrednern während der Ingenieurbautage, die 2012 im Rahmen der econstra am 25. und 26. Oktober in Freiburg stattfinden. Sein Vortrag erläutert die Chancen, die Einsatzgrenzen und die Methoden einer fachgerechten Betonkosmetik, gibt Hinweise zu den organisatorischen Fragen und stellt einige Beispiele vor.

Seit einigen Jahren ist zunehmend festzustellen, dass Sichtbetonbauteile nach Erstellung betonkosmetisch nachbearbeitet werden. Dafür gibt es vielfältige Gründe, die vom Auftraggeber oder Auftragnehmer zu vertreten sind. Einerseits sind Fälle zu nennen, in denen Planer, Architekten oder Bauherren Qualitäten fordern, die vom Rohbauer technisch nicht oder nicht zielsi-

AKTUELL sche Erscheinungsbild der Bauteile hochwertig und dauerhaft angepasst oder verbessert und im künstlerischen Anspruch vervollkommnet werden kann.

(Fotos: Goldammer/Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein)

Betonkosmetik …

• bezeichnet alle Maßnahmen, mithilfe derer das Aussehen eines Sichtbetonbauteils dauerhaft an die gewünschten oder vertraglich vereinbarten optischen Eigenschaften angepasst werden kann.

• bezeichnet hochwertig gestaltete Korrekturen an Sichtbeton, die meist von ausgebildeten Restauratoren oder qualifizierten Handwerkern, in der Regel unter Berücksichtigung künstlerischer Aspekte, ausgeführt werden.

• ist weder eine Schutz- noch eine Instandsetzungsmaßnahme gemäß DAfStb-Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauwerken“, sondern setzt stets einen technisch intakten Betonuntergrund voraus. Weist der Beton dagegen technische Mängel auf, sind diese vorab zu beseitigen.

Bild 1 und 2

Fleckige Sichtbetonoberfläche eines Stahlbetonfertigteils vor und nach dem Aufbringen einer Lasur.

cher erfüllt werden können, oder in denen nachträgliche Anpassungen in Form und Farbe an bereits abgenommenen Bauteilen beauftragt werden. Andererseits können mangelhafte Ausführung und mangelhafter Schutz der Bauteile eine betonkosmetische Nachbearbeitung auslösen.

Während noch vor wenigen Jahren viele Abweichungen an Sichtbetonflächen in Fachkreisen als nicht nachbesserbar galten, agieren inzwischen auf dem Markt diverse Fachfirmen für Betonkosmetik, die mit ihrem Fachwissen und mit ausgereiften Methoden in der Lage sind, das optische Erscheinungsbild von Betonoberflächen entscheidend zu verbessern. Dank der Entwicklung dieser völlig neuen, insbesondere künstlerischen und restauratorischen Qualität der Betonkosmetik, gibt es heute nur noch wenige Abweichungen an Sichtbetonflächen, die betonkosmetisch nicht behoben oder in ihren optisch störenden Auswirkungen gemindert werden können. In der Folge ist deshalb vermehrt der Bedarf entstanden, das gewünschte optische Erscheinungsbild mithilfe betonkosmetisch-restauratorischer Maßnahmen zu erzielen.

Da das gegenwärtige Normenwerk zum Beton, Stahlbeton und Spannbeton keinerlei praktisch anwendbaren Regelungen für betonkosmetische Maßnahmen enthält, hat sich ein DBVArbeitskreis die Aufgabe gestellt, in einem Sachstandbericht „Betonkosmetik“ den gegenwärtigen Stand der Technik darzustellen. Der Bericht soll sich mit seinen Aussagen sowohl an Auftraggeber und Architekten als auch an Auftragnehmer richten und Voraussetzungen, Möglichkeiten und Methoden einer sachgerechten betonkosmetisch-restauratorischen Nachbearbeitung von Sichtbetonoberflächen aufzeigen, mit denen das opti-

Die gestalterische Leistungsfähigkeit einer qualifizierten Betonkosmetik ist beeindruckend. (siehe Bilder 1 u. 2) Auf den Ingenieurbautagen wird über die Möglichkeiten und Grenzen, die Methoden und über die Maßnahmen zur Qualitätssicherung von betonkosmetisch-restauratorischen Maßnahmen berichtet.

Die praktischen Anwendungen der Betoninstandsetzung werden auf der zugehörigen Fachmesse durch Fachfirmen wie Züblin, Geiger, Sto-Cretec, Remmers und einige mehr erläutert.

Sachkundige Planungsbüros gehören ebenso zu den Ausstellern wie auch die Bundesanstalt für Materialprüfung und Forschung BAM. Weitere Informationen: zu Programm der econstra und der Ingenieurbautage: www.ingenieurbautage.de oder direkt von der FWTM GmbH & Co. KG – Messe Freiburg, Europaplatz 1, 79108 Freiburg, Tel. (0761) 3881-3514, Fax (0761) 3881-3006, econstra@fwtm.de, www.econstra.de

Erstmals typengeprüfte Konsolanschlüsse am Markt Die neue, den aktuellen technischen Regelwerken entsprechende, Typenprüfung über die Rückbiegeanschlüsse „FERBOX®“ der H-Bau Technik GmbH zeichnet sich durch zwei wichtige Ergebnisse für den Tragwerksplaner aus: Zum einen konnte der Hersteller rechnerisch Laststeigerungen einzelner Typen bis zu 70 % nachweisen.

Zum anderen verfügt er nun bundesweit als einziger über eine Typenprüfung von Konsolanschlüssen, die bisher aufwendig für den Einzelfall zu berechnen waren. Die gesicherten Bemessungswerte vereinfachen die Planung und sparen so Zeit und Geld. Überall da, wo Wände, Decken, Konsolen oder Treppen aus Stahlbeton in mehreren Bauabschnitten erstellt werden, sorgen die FERBOX®-Rückbiegeanschlüsse für eine einfache und kraftschlüssige Verbindung dieser Betonbauteile. Die vor über 30 Jahren erstmals produzierten Anschlussbewehrungen haben sich zu einem wesentlichen Baustein in der Produktpalette des international agierenden Bautechnik-Spezialisten entwickelt. Heute gibt es Bewehrungsanschlüsse als ein- und als zweireihige An-

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AKTUELL

Einbau einer Konsole mit typengeprüfter Anschlussbewehrung:

Bild 1

Rückbiegeanschlüsse im geschlossenen Verwahrkasten mit Kunststoffdeckel

Bild 3

Die Bewehrungsstäbe nach dem Rückbiegen

Bild 2

Überlappung der Rückbiegeanschlüsse

Bild 4

Die fertig betonierte Konsole

schlüsse in vielfältigen Standard- und Sondertypen sowie mit Verwahrkästen in unterschiedlichen Ausführungen.

Neue Typenprüfung entspricht geltenden technischen Regelwerken Bei vorgefertigten Rückbiegeanschlüssen ist eine bauaufsichtliche Zulassung nicht erforderlich, da sie typengeprüft sind und den jeweils geltenden Regelwerken entsprechen. Das relevante Merkblatt des Deutschen Beton- und Bautechnikvereins e.V., Berlin, wurde jedoch u. a. im Hinblick auf die Europäisierung der Normen überarbeitet und im vergangenen Jahr mit dem Titel „Rückbiegen von Betonstahl und Anforderungen an Verwahrkästen nach EC 2“ herausgegeben.

Um seinen Kunden weiterhin ein Produkt nach dem neuesten Stand der Technik anbieten zu können, erarbeitete das Unternehmen eine neue Typenstatik seiner FERBOX®-Rückbiegeanschlüsse im eigenen Haus. Der im Mai diesen Jahres veröffentlichte, abschließende Prüfbericht des Thüringer Landesverwaltungsamts, Prüfamt für Standsicherheit, Weimar, berücksichtigt damit alle geltenden technischen Baubestimmungen, insbesondere die DIN EN 1992-1-1:2011-01 (Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken), das erwähnte DBV-Merkblatt sowie Heft 425, Bemessungshilfemittel zu EC 2, Teil 1, des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton.

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Typengeprüfte Konsolanschlüsse erleichtern Planung und Ausführung Ein absolutes Novum ist dabei die Typenprüfung von Konsolen.

Konnte bisher die Systemschalung einer Stahlbetonwand unter Verwendung der Rückbiegeanschlüsse immerhin durchgehend verlaufen und eine Konsole nachträglich betoniert werden, war die Bemessung des auskragenden Bauteils mit hoher Lasteinleitung bisher meist sehr komplex und führte zu aufwendigen, bisweilen fehlerhaften Berechnungen. Mit der Typenprüfung werden dem Tragwerksplaner jetzt klare rechnerische Vorgaben bezüglich der Konsolanschlüsse an die Hand gegeben, mit der er sich rasch für eine bestimmte Dimensionierung entscheiden kann. Auch etwaige Diskussionen mit Prüfingenieuren dürften sich damit in Zukunft erübrigen. So trägt die auf Konsolanschlüsse erweiterte Typenprüfung zu einer besseren und sicheren Planung und kostensparender Realisierung auf der Baustelle bei.

Die Typenprüfung erfolgte federführend durch Dipl.-Bauing.

Benjamin Happ, Leiter der Abteilung für Forschung und Entwicklung: „Durch die Erstellung der Typenstatik, ergänzt um die Konsolanschlüsse, im eigenen Hause haben wir unsere Kompetenz im Bereich der Rückbiegeanschlüsse weiter ausgebaut und nicht nur gezeigt, dass wir stets auf dem neuesten Stand der Technik sind, sondern auch auf die Wünsche der Kunden einge-

AKTUELL

Neue Perspektive für einen Traditionsbetrieb

(Fotos: H-Bau Technik)

Der insolvente Betonwerksausrüster Nuspl Maschinenbau hat einen neuen strategischen Investor gefunden. Mit Wirkung zum 1. September 2012 übernahmen die Gesellschafter der Vollert Anlagenbau GmbH aus dem süddeutschen Weinsberg den Geschäftsbetrieb des Traditionsbetriebs aus Karlsruhe.

Bild 5

FERBOX® Rückbiegeanschlüsse fertig montiert an Schalung

hen.“ Das Know-how des Unternehmens kommt dabei dem Tragwerksplaner auch im Detail zugute: auf eine Vorgabe nach Heft 425, ab einer definierten Last Bügel als Querkraftbewehrung anzuordnen, reagiert H-Bau mit dem Service, die Lastgrenze in der Typenprüfung anzugeben. Auf diese Weise kann der Tragwerksplaner möglichst einfach die Konsolanschlüsse ohne Bügelbewehrung bemessen oder aber, wenn es die einwirkenden Lasten nicht anders zulassen, die Maximallasten unter Anordnung der Bügel ansetzen.

Die Gesellschafter des Anlagenspezialisten Vollert Anlagenbau GmbH aus Weinsberg führen ab 1. September 2012 den Geschäftsbetrieb der Nuspl Maschinenbau GmbH fort. Die Kernkompetenzen des 1955 gegründeten Traditionsbetriebs aus Karlsruhe liegen vor allem bei Schalungspaletten, Kipptischen, Batterieschalungen, Stützen- und Binderschalungen und im Sonderschalungsbau. Diese Stärken werden in der neu gegründeten Nuspl Schalungsbau GmbH + Co. KG weiter fokussiert.

Die Marke Nuspl wird erhalten und unter dem Dach des leistungsstarken Investors weitergeführt. Das internationale Vertriebsnetzwerk und das Know-how von Vollert Anlagenbau in schlüsselfertigen Lösungen für die Betonfertigteilindustrie bieten hierfür eine langfristige Perspektive mit einer klaren Wachstumsstrategie, vor allem in den dynamischen Auslandsmärkten.

Bauingenieur Happ hat zudem bei der Erstellung der neuen Typenstatik nach den aktuellen Regelwerken bei einigen Fällen wesentlich höhere mögliche Traglasten berechnet. Bei dem am häufigsten nachgefragten Typ, dem zweireihigen Wand-DeckenAnschluss Typ B, ermittelte er im Fall (e) nach DBV-Merkblatt, mit Schubkraftbewehrung, C25/30, Stabdurchmesser ds = 12 mm, Bügelabstand e = 250 mm und statischer Höhe d = 180 mm eine Laststeigerung von 30 % auf vRd = 98,6 kN/m (Bemessungswert des Querkraftwiderstandes).

Auch die Umstellung auf die neuen Regelwerke bzw. deren rechnerische Ausnutzung hat etliche Verbesserungen im Sinne einer höheren Traglastbemessung ergeben. Am höchsten ist die Laststeigerung bei dem Fall (a), Typ B12, verzahnt, C25/30, bei ds = 8 mm und e = 150 mm – sie beläuft sich auf beachtliche 75 % (vRd = 254,9 kN/m).

H-Bau Technik gehört zu den wenigen Herstellern, die die erwähnte Verzahnung bei den Rückbiegeanschlüssen gemäß des für den Betonbau relevanten EC 2 anbieten. Durch sie können die durch die Rückbiegeanschlüsse verbundenen Bauteile ebenso große Lasten abtragen wie monolithisch hergestellte.

– Die neue Broschüre „Rückbiegeanschlüsse und Edelstahlbewehrung zum Bewehren und Verbinden von Betonbauteilen“ ist ab sofort kostenfrei erhältlich auf der econstra Halle 4, Stand 4.5.21.

Weitere Informationen: H-BAU Technik GmbH, Am Güterbahnhof 20, 79771 Klettgau-Erzingen, Tel. (0 77 42) 92 15-20, Fax (0 77 42) 92 15-90, info@h-bau.de, www.h-bau.de

(Fotos:Vollert-Nuspl)

Erhebliche Laststeigerungen ermittelt

Bild 1

Vollert Anlagenbau gehört mit über 300 realisierten Betonfertigteilwerken weltweit zu den Technologie- und Innovationsführern

Die inhabergeführte Vollert Anlagenbau gehört seit 1925 mit über 300 realisierten Betonfertigteilwerken und mehreren Tochtergesellschaften in Asien und Südamerika zu den Technologie- und Innovationsführern der Fertigteilbranche und baut mit dieser Akquisition ihr Leistungsportfolio weiter gezielt aus. „Nuspl passt mit seinem Produktportfolio sehr gut zu uns.

Durch die Stärkung können wir unseren Kunden noch umfassendere Lösungen auch im stationären Schalungsbau anbieten.“ so der geschäftsführende Gesellschafter der Vollert Anlagenbau, Hans-Jörg Vollert. Geschäftsführer der neu gegründeten Nuspl Schalungsbau GmbH + Co. KG wird Alexander Kaspar, unterstützt durch Matthias Gogeißl, der die Vertriebsaktivitäten im deutschsprachigem Raum verantworten wird.

Weitere Informationen: NUSPL Maschinenbau GmbH, Unterer Dammweg 2, 76149 Karlsruhe, Tel. (07 21) 70 80 0, Fax (07 21) 70 80 70, info@nuspl.com, www.nuspl.com

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Anbieterverzeichnis

Produkte & Dienstleistungen Abdichtungstechnik

Ankerschienen

Befestigungstechnik

Betoninstandsetzung

n Ankerschienen adicon® Gesellschaft für Bauwerksabdichtungen mbH Max-Planck-Straße 6 63322 Rödermark Tel. (06074) 8951-0 Fax (06074) 895151 info@adicon.de www.adicon.de

EK Abdichtungstechnik GmbH Salmdorfer Straße 1 85540 Haar b. München Tel: 089-461 6991-0 Fax: 089-461 6991-23 zentrale@ek-abdichtung.de www.ek-abdichtung.de

Max Frank GmbH & Co. KG Technologien für die Bauindustrie Mitterweg 1 D-94339 Leiblfing Tel. +49 (0) 94 27/1 89-0 Fax +49 (0) 94 27/15 88 info@maxfrank.de www.maxfrank.de

StekoX® GmbH Abdichtungstechnik Blumenstraße 42/1 D-71106 Magstadt Phone +49 (0) 71 59-4 20 08 20 Fax +49 (0) 71 59-4 20 08 90 info@stekox.de www.stekox.de

Abstandhalter

Deutsche Kahneisen Gesellschaft mbH Nobelstraße 51 D-12057 Berlin Tel. (0 30) 6 82 83-02 Fax (0 30) 6 82 83-4 97 e-Mail: info@jordahl.de Internet: www.jordahl.de Ankerschienen, Befestigungs-, Bewehrungsund Montagetechnik

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2a 32139 Spenge Tel.: (052 25) 87 99-0 Fax: (052 25) 8799-201 E-Mail: info@mconstruct.de Internet: www.mconstruct.de MOSO-MBA Ankerschienen MOSO-Betonbewehrung und Bewehrungskonstruktionen Anker- und Anschweißplatten Kantenschutzprofile und Verkleidungen Denkmal- und Altbausanierungsbefestigungen Spezialbefestigungen für Tunnel, Brücken und Kraftwerke Dübelsysteme und Normteile aus Edelstahl Rostfrei

Balkondämmelemente

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2a 32139 Spenge Tel.: (0 5225) 8799-0 Fax: (05225) 8799-201 E-Mail: info@mconstruct.de Internet: www.mconstruct.de MOSO-MBA Ankerschienen MOSO-Betonbewehrung und Bewehrungskonstruktionen Anker- und Anschweißplatten Kantenschutzprofile und Verkleidungen Denkmal- und Altbausanierungsbefestigungen Spezialbefestigungen für Tunnel, Brücken und Kraftwerke Dübelsysteme und Normteile aus Edelstahl Rostfrei

n Kopfbolzendübel Schöck Bauteile GmbH Vimbucher Straße 2 76534 Baden-Baden Tel. (0 72 23) 9 67-0 Fax (0 72 23) 9 67-4 50 e-Mail: info@schoeck.de Internet: www.schoeck.de

Max Frank GmbH & Co. KG Technologien für die Bauindustrie Mitterweg 1 D-94339 Leiblfing Tel. +49 (0) 94 27/1 89-0 Fax +49 (0) 94 27/15 88 info@maxfrank.de www.maxfrank.de

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HALFEN Vertriebsgesellschaft mbH Katzbergstraße 3 D-40764 Langenfeld Tel. (0 21 73) 9 70-0 Fax (0 21 73) 9 70-2 25 e-Mail: info@halfen.de Internet: www.halfen.de BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme

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KÖCO Köster + Co. GmbH Spreeler Weg 32 D-58256 Ennepetal Tel. (0 23 33) 83 06-0 Fax (0 23 33) 83 06-38 E-Mail: info@koeco.net www.koeco.net

Betonanlagen Doubrava Deutschland GmbH Beton- und Aufbereitungsanlagen Raiffeisenstraße 7–9 D-70839 Gerlingen Tel.: +49 (0) 7156 17740-19 Fax: +49 (0) 7156 17740-40 uwe.schnitzler@doubrava.at www.doubrava.at

adicon® Gesellschaft für Bauwerksabdichtungen mbH Max-Planck-Straße 6 63322 Rödermark Tel. (06074) 8951-0 Fax (06074) 895151 info@adicon.de www.adicon.de

01069 Dresden Tel. (03 51) 210669-0 www.Litterer.de CFK-Klebearmierung, Spritzbeton

SGL TECHNOLOGIES GmbH Werner-von-Siemens-Straße 18 86405 Meitingen / Germany Phone +49 8271 83-1398 Fax +49 8271 83-1427 compositematerials@sglcarbon.de www.sglgroup.com CFK-Lamellen, CF-Gewebe, CF-Bewehrung

Bewehrung

HALFEN Vertriebsgesellschaft mbH Katzbergstraße 3 D-40764 Langenfeld Tel. (0 21 73) 9 70-0 Fax (0 21 73) 9 70-2 25 e-Mail: info@halfen.de Internet: www.halfen.de BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme

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ANCOTECH GmbH Spezialbewehrungen Robert-Perthel-Straße 72 50739 Köln Tel.: (02 21) 5 00 81-74 Fax: (02 21) 5 00 81-79 e-Mail: info@ancotech.de Internet: www.ancotech.de – Durchstanz- und Schubbewehrung – Nichtrostende Edelstahlbewehrung

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Brückenbau

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Deutsche Kahneisen Gesellschaft mbH Nobelstraße 51 D-12057 Berlin Tel. (0 30) 6 82 83-02 Fax (0 30) 6 82 83-4 97 e-Mail: info@jordahl.de Internet: www.jordahl.de Ankerschienen, Befestigungs-, Bewehrungsund Montagetechnik

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Durchstanzbewehrung ANCOTECH GmbH Spezialbewehrungen Robert-Perthel-Straße 72 50739 Köln Tel.: (02 21) 5 00 81-74 Fax: (02 21) 5 00 81-79 e-Mail: info@ancotech.de Internet: www.ancotech.de – Durchstanz- und Schubbewehrung – Nichtrostende Edelstahlbewehrung

Schöck Bauteile GmbH Vimbucher Straße 2 76534 Baden-Baden Tel. (0 72 23) 9 67-0 Fax (0 72 23) 9 67-4 50 e-Mail: info@schoeck.de Internet: www.schoeck.de

Edelstahlbefestigungen

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2a 32139 Spenge Tel.: (0 5225) 8799-0 Fax: (05225) 8799-201 E-Mail: info@mconstruct.de Internet: www.mconstruct.de MOSO-MBA Ankerschienen MOSO-Betonbewehrung und Bewehrungskonstruktionen Anker- und Anschweißplatten Kantenschutzprofile und Verkleidungen Denkmal- und Altbausanierungsbefestigungen Spezialbefestigungen für Tunnel, Brücken und Kraftwerke Dübelsysteme und Normteile aus Edelstahl Rostfrei

Fachliteratur Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21 D-10245 Berlin Tel. +49 (0)30 4 70 31 2 00 Fax +49 (0)30 4 70 31 2 70 e-mail: info@ernst-und-sohn.de Internet: www.ernst-und-sohn.de

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

A39

Mauerwerksabfangungen

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Rißinjektion n Injektionstechnik, Mischtechnik, Spritztechnik

DESOI GmbH Gewerbestraße 16 D-36148 Kalbach/Rhön Telefon: +49 (66 55) 96 36-0 Telefax: +49 (66 55) 96 36-66 66 E-Mail: info@desoi.de Internet: www.desoi.de • Injektionspacker • Injektionsgeräte • Sonderlösungen

Schubdorne

Deutsche Kahneisen Gesellschaft mbH Nobelstraße 51 D-12057 Berlin Tel. (0 30) 6 82 83-02 Fax (0 30) 6 82 83-4 97 e-Mail: info@jordahl.de Internet: www.jordahl.de Ankerschienen, Befestigungs-, Bewehrungsund Montagetechnik

Schwingungsisolierung

Montagetechnik

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Dittmann GmbH Technik für die Bausanierung Gewerbestraße 10 16540 Hohen Neuendorf Tel.: +49(0) 3303 541527 Fax: +49(0) 3303 541528 E-Mail: info@saniertechnik.de Internet: www.saniertechnik.de ∞ Injektionstechnik und Zubehör ∞ Injektionspacker ∞ Maschinenservice

Sanierung

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Natursteinverankerungen

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Schalungstechnik

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Schöck Bauteile GmbH Vimbucher Straße 2 76534 Baden-Baden Tel. (0 72 23) 9 67-0 Fax (0 72 23) 9 67-4 50 e-Mail: info@schoeck.de Internet: www.schoeck.de

A40

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

GERB Schwingungsisolierungen GmbH & Co. KG Berlin/Essen Elastische Gebäudelagerung, Schwingböden, Raum-in-RaumLösungen, Schwingungstilger Tel. Berlin (0 30) 41 91-0 Tel. Essen (0201) 266 04-0 E-mail: info@gerb.com www.gerb.com

Software für das Bauwesen

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Ing.-Software DLUBAL GmbH Am Zellweg 2 93464 Tiefenbach Tel. (0 96 73) 92 03-0 Fax (0 96 73) 92 03-51 e-Mail: info@dlubal.com

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Tekla GmbH Rathausplatz 12–14 D-65760 Eschborn 0 61 96-4 73 08 30 0 61 96-4 73 08 40 contact@de.tekla.com www.tekla.com

Spannbeton n Spannausrüstungen, Spannverankerungen und Zubehör

Paul Maschinenfabrik GmbH & Co. KG Max-Paul-Straße 1 88525 Dürmentingen/Germany Phone +49 (0) 73 71/5 00-0 Fax +49 (0) 73 71/5 00-1 11 Mail: stressing@paul.eu Web: www.paul.eu

Stahlbau Tekla GmbH Rathausplatz 12–14 D-65760 Eschborn 0 61 96-4 73 08 30

0 61 96-4 73 08 40 contact@de.tekla.com www.tekla.com

Trittschalldämmelemente

Schöck Bauteile GmbH Vimbucher Straße 2 76534 Baden-Baden Tel. (0 72 23) 9 67-0 Fax (0 72 23) 9 67-4 50 e-Mail: info@schoeck.de Internet: www.schoeck.de

Trittschalldämmung unter hohen Lasten

BSW GmbH Am Hilgenacker 24 D-57319 Bad Berleburg Tel. (027 51) 803-124 Fax (027 51) 803-159 E-Mail: info@berleburger.de Internet:

www.bsw-schwingungstechnik.de Trittschalldämmung für hoch belastbare Estriche mit bauaufsichtlicher Zulassung

Verankerungen

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Verbundbau

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Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2a 32139 Spenge Tel.: (0 5225) 8799-0 Fax: (05225) 67 10 E-Mail: info@mfixings.de Internet: www.mfixings.de MOSO-Fassadenbefestigungen

Kretz Software GmbH Europaallee 14 67657 Kaiserslautern Tel. (06 31) 3 03 33 11 Fax (06 31) 3 03 33 20 info@kretz.de www.kretz.de

Tekla GmbH Rathausplatz 12–14 D-65760 Eschborn 0 61 96-4 73 08 30 0 61 96-4 73 08 40 contact@de.tekla.com www.tekla.com

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A41

HRSG.: DEUTSCHER BETON- UND

HRSG.: DEUTSCHER BETON- UND

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B A U T E C H N I K - V E R E I N E . V. E T A L .

Der Eurocode 2 für Deutschland

Set: Beispiele zur Bemessung nach DIN 1045 und Eurocode 2

DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1 Allgemeine Regeln für den Hochbau

Band 1: Hochbau 2011. 2 Bände, 660 S., Gb. € 79,–*

Gemeinsam herausgegeben von: BVPI, DBV, ISB, VBI

ISBN 978-3-433-02984-8 ! Zur Einarbeitung in den Eurocode 2 legt der DBV Beispielsammlungen mit gängigen Bauteilen im Hochbau in zwölf vollständig durchgerechneten Beispielen vor. Beide Bände zusammen gestatten den direkten Vergleich der Bemessungsregeln und Ergebnisse nach DIN 1045 bzw. EC 2. Alle Beispiele sind sehr ausführlich behandelt, um viele Nachweismöglichkeiten vorzuführen.

Kommentierte und konsolidierte Fassung Mai 2011. ca. 400 S., Br. ca. € 118,–* Subskriptionspreis bis Erscheinen: ca. € 98,–* ISBN 978-3-433-01878-1 ! Der Normentext von Eurocode 2, Teil 1-1 mit seinem Nationalen Anhang wurden zu einem durchgängig lesbaren, von überflüssigen Teilen befreiten Text zusammengefasst. Erläuterungen und Kommentare, Bemessungshilfsmittel und Beispiele helfen bei der Einarbeitung in das EC2-Regelwerk.

HUBERT BACHMANN,

KLAUS IDELBERGER

ALFRED STEINLE

Precast Concrete Structures

Fußwegbrücken und Radwegbrücken

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192 S., 351 Abb., Br. € 49,90*

ISBN 978-3-433-02960-2

ISBN 978-3-433-02937-4

Beispielsammlung

KLAUS IDELBERGER

! The book reflects the current situation in precast concrete construction. Besides general observations regarding building with precast concrete elements, the book focuses first and foremost on the boundary conditions for the design of precast concrete structures, loadbearing elements and facades. The book is a practical tool for engineers, but certainly also architects and students.

The World of Footbridges From the Utilitarian to the Spectacular April 2011.

192 pages., 351 fig., Hardcover. approx. € 69,–* ISBN 978-3-433-02943-5

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GÜNTER ROMBACH

FRANK FINGERLOOS,

SPANNBETONBAU

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JOHANN-DIETRICH WÖRNER

April 2010 2., aktualisierte Auflage 608 S., 451 Abb., 75 Tab., Br. € 89,–*

Beton-Kalender 2011 Schwerpunkte: Kraftwerke, Faserbeton 372 S., 931 Abb., 325 Tab., Gb. € 165,–* ISBN 978-3-433-02954-1 ! Unter dem Schwerpunktthema „Kraftwerke“ behandelt der BetonKalender in mehreren Beiträgen Planung und Entwurf von baulichen Anlagen, die der Energiegewinnung der Zukunft – örtlich, regional und im internationalen Maßstab – dienen. Die Neufassung der DAfStbRichtlinie Stahlfaserbeton vom März 2010 ist Anlass, mit dem zweiten Schwerpunkt „Faserbeton“ alle Aspekte dieser Baustoffe und ihrer Anwendung in mehreren Beiträgen umfassend zu behandeln, darunter Originaltext der SFB-Richtlinie und Erläuterungen.

ISBN 978-3-433-02911-4 ! In diesem Buch werden der Entwurf sowie die Bemessung und Konstruktion von vorgespannten Stahlbetontragwerken umfassend erläutert und die verschiedenen Spannverfahren und -systeme dargestellt. Es wird das Hintergrund- bzw. Grundlagenwissen vermittelt, welches für die Planung und Herstellung einer sicheren und dauerhaften Spannbetonkonstruktion notwendig ist.

Die zahlreichen Neuerungen der letzten Jahre bei der Berechnung und konstruktiven Durchbildung von vorgespannten Stahlbetontragwerken sowie bei den Spannsystemen erforderten eine Aktualisierung der ersten Auflage des Buches.

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Fachliteratur zum Betonbau

Klaus Pöllath

BER – Blamage ersten Ranges?

Es schien geklärt: Am 17. März 2013 sollte der neue internationale Flughafen „Berlin Brandenburg – Willy Brandt“ in Berlin-Schönefeld in Betrieb gehen – zumindest sah dies der Aufsichtsrat der Flughafengesellschaft so – bis Mitte August 2012. Den inzwischen dritten Inbetriebnahmetermin – nach Oktober 2011 und Juni 2012 – hat man jedoch auch wieder „kassiert“ – ohne zunächst einen neuen Termin zu nennen. In den Augen der Welt des globalen Flugverkehrs eine blamable Provinzposse und sicher einer europäischen Hauptstadt unwürdig.

Zur Erinnerung: Im Juli 2001 legte das Konsortium um HOCHTIEF und IVG ein Angebot zum Bau und Betrieb des Flughafens vor – geplante Inbetriebnahme: 2007! Die öffentlichen Eigentümer der Flughafengesellschaft entschieden sich wegen zu hoher Planungskosten gegen dieses Angebot. Berlin und Brandenburg wollten sparen und den Flughafen selber planen – egal, was das nun kostet. Zwar liegen diese Entscheidungen Jahre zurück. Und hinterher ist man immer schlauer. Aber die Bauwirtschaft muss sich heute fragen: Wie verhindern wir künftig solche – für alle Bauleute – blamablen Fehlschläge? Wie schaffen wir es, die öffentliche Hand von unseren Vorschlägen erfolgreicher zu überzeugen? Was müssen wir tun, damit der Stellenwert und der finanzielle Wert von Kompetenz, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit erkannt werden und wieder eine Bedeutung bei der Vergabe von Großprojekten besitzen?

Ich meine, es wäre zu einfach, nur über politische Entscheidungen zu schimpfen. Wir selber kommen nicht umhin, als Bauindustrie und als Ingenieure für unsere Ideen immer wieder zu werben. Hierzu gehören folgende Ansätze, die auch der Hauptverband der Deutschen Bauindustrie vertritt: 1. Wir sollten mehr in die Projektvorbereitung investieren, auch wenn dies die Transaktionskosten des Projekts erhöht.

2. Wir sollten Kostentransparenz und Kostenehrlichkeit im Planungsprozess sicherstellen – vor allem auch, um das Vertrauen der Bürger in große öffentliche Infrastrukturprojekte wiederherzustellen.

3. Wir sollten Schnittstellenprobleme infolge Fach- und Teillosvergabe erkennen und benennen – und wieder stärker auf vorhandene Projektmanagementkompetenz der deutschen Bauindustrie zurückgreifen. Wenn die Managementkapazität auf Auftraggeberseite begrenzt ist, sollte verstärkt auf die Kompetenz von Generalunternehmen gesetzt werden.

Mit solchen Argumenten muss und wird die Bauindustrie den Dialog suchen – professionell und fair. Dabei wollen wir überzeugend sein – in jeder Beziehung!

Ihr KLAUS P ÖLLATH Vorsitzender des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V. Vizepräsident Technik des Hauptverbands der Deutschen Bauindustrie e.V. © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

653

DOI: 10.1002/best.201200037

FACHTHEMA

Thomas Braml, Otto Wurzer

Probabilistische Berechnungsverfahren als zusätzlicher Baustein der ganzheitlichen Bewertung von Brücken im Bestand Herrn Univ. Prof. Dr.-Ing. MANFRED KEUSER zur Vollendung des 60. Lebensjahres gewidmet

Mit der Einführung der Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand [1] wird den Planern und Ingenieuren ein Werkzeug in die Hand gegeben, das durch spezielle Regelungen und Vorgaben die Möglichkeit bietet, bestehende Straßenbrücken realistisch zu bewerten. Die Nachweisführung kann dabei in vier Stufen erfolgen, wobei insbesondere die 4. Stufe wissenschaftliche, d. h. auch probabilistische Methoden für die Nachrechnung der bestehenden Straßenbrücken vorsieht. Die Forschung auf dem Gebiet der Probabilistik wurde in den letzten Jahrzehnten stark vorangetrieben, sodass nunmehr Modelle und Rechenmethoden zur Verfügung stehen, die einen Einsatz dieser Methoden in der Baupraxis ermöglichen.

Im Beitrag wird ein mögliches praktisches Vorgehen für die Durchführung probabilistischer Berechnungen als zusätzlicher Baustein bei der Bewertung bestehender Brückenbauwerke aufgezeigt. Der Sensitivitätsanalyse, die im Rahmen einer solchen Berechnung stets durchgeführt wird, kommt dabei besondere Bedeutung zu, da dadurch die für die Zuverlässigkeit des Bauwerks maßgebenden Einflussgrößen genau identifiziert werden können. Zudem werden im Beitrag Hinweise für die stochastische Modellierung von Einwirkungen, Widerständen und Modellunsicherheiten bei der praktischen Anwendung gegeben. An zwei konkreten Beispielen werden exemplarisch die wesentlichen Schritte erläutert und die Vorteile des Verfahrens verdeutlicht.

Probabilistic analysis methods as an additional component for the integrated assessment of existing bridges With the implementation of the guideline for the assessment of existing bridges (Nachrechnungsrichtlinie) a tool is given to designers and engineers, which offers the possibility of a realistic assessment of existing bridges by special arrangements and requirements. The analysis can be done in 4 steps. In step 3 and particularly in step 4 it is allowed to use scientific, e. g. probabilistic methods, for the assessment. The research in the field of probabilistic analysis was strongly promoted in recent decades. The tools for modelling and computing are now available which allows the use of probabilistic methods in the engineering practice. The paper shows a possible procedure for the probabilistic assessment of existing structures. The sensitivity analysis is here of special importance. This analysis shows the impact of each influencing parameter of loads and resistance on the reliability of the bridge. In addition to the presentation of the approach the paper gives details for the stochastic modelling of loads, resistance and model uncertainties. Two examples, a prestressed concrete girder bridge and a reinforced concrete arch bridge, show the advantages of the presented approach.

1 1.1

1.2

Einführung Bewertung bestehender Brückenbauwerke

Die Bewertung bestehender Ingenieurbauwerke stellt schon derzeit und auch zukünftig einen großen Teil der Ingenieuraufgaben dar. Um die Bewertung der bestehenden Brücken zu vereinheitlichen und den Ingenieuren in der Praxis ein Hilfsmittel in die Hand zu geben, wurde im Mai 2011 in Deutschland die Richtlinie zur Nachrechnung von bestehenden Brückenbauwerken (Nachrechnungsrichtlinie) [1] eingeführt. Die Nachrechnungsrichtlinie gibt erweiterte und auf bestehende Brückenbauwerke abgestimmte Regelungen für eine realitätsnahe Bewertung der Gebrauchstauglichkeit und der Tragfähigkeit an.

In [2] sind die Inhalte und das Vorgehen bei der Anwendung der Nachrechnungsrichtlinie zu finden. In Stufe 4 der Nachrechnungsrichtlinie besteht die Möglichkeit, die Bauwerke mit wissenschaftlichen Methoden, z. B. durch direkte Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit im Rahmen einer probabilistischen Berechnung, zu bewerten. Es sei hier erwähnt, dass die Anwendung dieser Verfahren stets mit dem Bauherrn abzustimmen ist.

654

Probabilistische Berechnungen

Probabilistische Methoden ermöglichen im Gegensatz zu den deterministischen und semiprobabilistischen Berechnungsmethoden die direkte Ermittlung der rechnerischen Versagenswahrscheinlichkeit eines Bauwerks oder Bauteils u. a. auf der Grundlage der tatsächlichen Materialeigenschaften sowie der lokalen Belastungssituation. Die Unsicherheiten und die Streuungen der maßgebenden Variablen auf der Einwirkungs- und Widerstandsseite werden dadurch auf das Einzelbauwerk bezogen reduziert, und dieses kann auf der Grundlage der tatsächlich vorhandenen Eigenschaften beurteilt werden. Die Veröffentlichungen des Joint Committee on Structural Safety [3, 4] geben dabei die Grundlagen für eine probabilistische Berechnung in die Hand.

Die Zuverlässigkeit eines Tragwerks wird grundsätzlich als Komplement zur Versagenswahrscheinlichkeit pf definiert.

Die allgemeine Grenzzustandsfunktion ergibt sich zu g(R,E) = R – E

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

(1)

Das Versagen tritt ein, wenn die Einwirkung E größer wird als der Widerstand R. Im Allgemeinen sind dabei R und E Zufallsvariablen, die durch eine statistische Verteilung beschrieben werden.

Die Versagenswahrscheinlichkeit pf kann dann mit pf = p (g < 0)

(2)

und die Zuverlässigkeit ps mit ps = 1 – pf

(3)

berechnet werden.

Im konstruktiven Ingenieurbau ist der Sicherheitsindex β ein Maß für die Zuverlässigkeit eines Bauteils, der als sogenannter „verallgemeinerter Sicherheitsindex“ [5] eingeführt wird. β = –Φ–1(pf) = Φ–1 (1 – pf)

Strenge Lösungen für β existieren nur, wenn es sich um eine lineare Grenzzustandsfunktion handelt und die beiden Basisvariablen R und E normalverteilt oder logarithmisch normalverteilt sind. Ist dies, so wie in den meisten Fällen, nicht der Fall, dann wird auf Näherungsverfahren, wie z. B. die Zuverlässigkeitstheorie 1. Ordnung (FORM) sowie die Zuverlässigkeitstheorie 2. Ordnung (SORM), zurückgegriffen. Die Grundlagen hierfür sowie weitere Verfahren sind in [5] übersichtlich dargestellt. Die Zielzuverlässigkeiten sind in der DIN EN 1990 [6] angegeben.

In Deutschland wurden die Teilsicherheitsbeiwerte des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts für die Schadensfolgeklasse CC 2 kalibriert. Eine Unterscheidung in unterschiedliche Lastklassen ist nicht vorgesehen. Dies erfolgt teilweise durch die Länder mittels unterschiedlicher Anforderungen an den Brandschutz oder an die Prüfung der statisch konstruktiven Unterlagen, da z. B. in Deutschland im Gegensatz zu anderen Europäischen Ländern das Vier-Augen Prinzip, d. h. die Prüfung der statisch-konstruktiven Berechnung durch einen Prüfingenieur, angewandt wird.

1.3

Bild 1

(4)

Wichtungsfaktoren und Sensitivitätsanalyse

Die Sensitivitätsanalyse zeigt im Rahmen einer probabilistischen Berechnung den quantitativen Einfluss der einzelnen Basisvariablen der Grenzzustandsfunktion an der Zuverlässigkeit des Bauwerks. Dieser Einfluss wird direkt durch die Wichtungsfaktoren α angegeben. Die einzelnen Werte geben dabei an, welches „Gewicht“ der Basisvariable am definierten Grenzzustand zukommt. Sie beschreiben dabei die Lage des Bemessungspunktes, d. h. des wahrscheinlichsten Versagenspunktes. Das Bild 1 zeigt die Definition der Wichtungsfaktoren im standardisierten Raum, wobei mit αE die Wichtungsfaktoren für die Einwirkungen und mit αR jene für die Widerstände bezeichnet werden. Mit σ ist die Standardabweichung der jeweili-

Definition der Wichtungsfaktoren im standardisierten Raum Definition of the sensitivity factors in the standardized space

gen Verteilungsfunktion und mit u ist das Koordinatensystem im standardisierten Raum bezeichnet. Die Wichtungsfaktoren hängen vom Verhältnis der Streuungen der Basisvariablen untereinander auch von deren funktionalem Zusammenhang und damit der sogenannten Grenzzustandsfunktion ab. Weitere Einzelheiten können aus [5] entnommen werden. In den Bildern 5, 6 und 11 im Abschn. 4 dieses Beitrages sind die Ergebnisse einer solchen Sensitivitätsanalyse für die Grenzzustände Biegetragfähigkeit, Querkrafttragfähigkeit sowie Normalkrafttragfähigkeit am Beispiel von zwei betrachteten Brückenbauwerken dargestellt.

2 2.1

Wahl der stochastischen Modelle der Basisvariablen Allgemeines

Die Grundlage jeder probabilistischen Berechnung ist die Grenzzustandsfunktion gemäß Gl. (1). Mit ihr werden die verschiedenen Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit, der Tragfähigkeit oder die der Ermüdungsbeanspruchungen formuliert. Die maßgebenden Basisvariablen für die Einwirkungen und Widerstände werden jeweils mit einem stochastischen Modell abgebildet. Grundsätzlich basiert eine probabilistische Berechnung auf Messwerten.

Die intensiven Forschungsarbeiten der letzten Jahre auf dem Gebiet der Probabilistik stellen inzwischen Angaben für die Wahl der stochastischen Modelle zur Verfügung, die einen Einsatz solcher Berechnungen in der Praxis erlauben, ohne dass für jede Basisvariable eigene Messergebnisse vorliegen müssen.

In diesem Beitrag wird darauf verzichtet, die einzelnen stochastischen Modelle für die Basisvariablen der Grenzzustandsfunktionen bei Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken vorzustellen. Ein Überblick bzgl. der Wahl der Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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stochastischen Modelle bei Stahlbetonbauwerken ist in [7] aufgeführt. Als Grundlage für die Wahl der stochastischen Parameter für Widerstände und Einwirkungen kann grundsätzlich auf den Probabilistic Model Code [3] des JCSS verwiesen werden. In [8, 9 und 10] sind weitere wertvolle Hinweise und Vorschläge für die Wahl stochastischer Modelle im Bereich des Stahlbetonbaus und Brückenbaus enthalten, wobei in [11] auch auf die einzelnen Abhängigkeiten zwischen den Basisvariablen hingewiesen wird. Nachfolgend werden einzelne Basisvariablen und deren stochastische Modelle näher betrachtet, die sich bei der praktischen Anwendung probabilistischer Berechnungen im Bereich des Brückenbaus als maßgebend und besonders beachtenswert herausgestellt haben.

2.2 Modellierung von Einwirkungen 2.2.1 Verkehrseinwirkungen Die Verkehrsbelastung ist ein stochastischer Prozess. Je nach betrachtetem Grenzzustand des Brückenbauwerks ist ein anderer Aspekt der Verkehrsbelastung von Bedeutung. Für den Grenzzustand der Ermüdung ist z. B. das gesamte Spektrum der Verkehrsbelastung infolge Schwerverkehrs relevant. Für den in diesem Beitrag betrachteten Grenzzustand der Tragfähigkeit sind insbesondere die extremalen Einwirkungen maßgebend. Aufgrund der Zeitvarianz und der hohen Streuung haben Verkehrseinwirkungen einen sehr hohen Einfluss auf die Zuverlässigkeit eines Brückenbauwerks. In vielen Fällen liegen keine bauwerksbezogenen Messungen vor, sodass die Bestimmung der Verkehrslasten für die probabilistischen Berechnungen auf der Grundlage des einschlägigen Regelwerks für die Belastungsannahmen von Brückenbauwerken, z. B. DIN-Fachbericht 101 [12] oder des Eurocode 1 [13], herangezogen werden müssen. Für die probabilistische Berechnung wird daher von den charakteristischen Werten in den Normen auf die Mittelwerte geschlossen.

Zudem müssen die Verteilungsfunktion und der Variationskoeffizient bekannt sein.

Eine umfangreiche Darstellung der theoretischen Hintergründe für die Entwicklung und Ableitung eines äquivalenten Lastbildes für die Anwendung in Normen kann [14] entnommen werden. Bei der Planung von Brücken in Europa sind die Verkehrslasten gemäß Eurocode 1 [13] zusammen mit den jeweiligen nationalen Anhängen oder eigenen Vorschriften, z. B. in Deutschland DIN-Fachbericht 101 [12], zu wählen. Bei dem für den Grenzzustand der Tragfähigkeit meist maßgebenden Lastmodell 1 (LM 1) gemäß Eurocode 1 [13] mit den Anpassungsfaktoren αQ = 1,0 für die Doppelachse und αq = 1,0 für die gleichmäßig verteilte Belastung handelt es sich um ein Modell mit einer Wiederkehrperiode von einmal in 1000 Jahren.

Dies entspricht einem 99,9 %-Fraktilwert. In [15] wurde für eine gewählte Zielzuverlässigkeit von βZiel = 6,0 (Bezugszeitraum 100 Jahre) ein erforderlicher Teilsicherheitsbeiwert von γQ = 1,35 für die Lasten des LM 1 gemäß Eurocode 1 für die Anwendung im semi-probabilistischen Sicherheitskonzept berechnet. Dieser γ -Wert stellt dann 656

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

die 95 %-Fraktile aller berechneten Werte dar. Dieser Teilsicherheitsbeiwert hängt jedoch sehr stark von Brückenlänge und Brückenbreite ab.

In Deutschland wurde der 99,9 %-Quantilwert für die Verkehrslasten bisher als zu konservativ betrachtet, sodass im Rahmen des Nationalen Anwendungsdokumentes, DIN-Fachbericht 101 [12], die Anpassungsfaktoren modifiziert wurden. Der Anpassungsfaktor für die Doppelachsen in Fahrspur 1 und 2 wurden mit αQ = 0,8 anstelle von αQ = 1,0 gewählt. Zudem wurde der Ansatz einer Tandemlast auf dem Fahrstreifen 3 vollständig gestrichen. Durch diese Modifikationen wurde nun den Verkehrslasten in etwa ein 98 %-Quantilwert, d. h. eine Wiederkehrperiode von einmal in 50 Jahren, unterstellt. Mit Einführung des Eurocode 1 [13] wird nunmehr auch in Deutschland auf das 99,9 %-Quantil zurückgegriffen. Vergleiche hierzu auch [16].

Weiterhin kann davon ausgegangen werden, dass im Rahmen einer probabilistischen Berechnung die Extremwerte der Verkehrslasten mit einer Extremwertverteilung vom Typ (I) GUMBEL(max) modelliert werden können. Bei manchen Verkehrsmessungen, z. B. [17] und [9], konnte auch eine gute Übereinstimmung der Messergebnisse mit einer Extremwertverteilung vom Typ (III) WEIBULL festgestellt werden. Im Gegensatz zur GUMBEL-Verteilung ist die WEIBULL-Verteilung nach oben begrenzt. Die Wahl des passenden Verteilungstyps hängt von der maßgebenden Beanspruchung sowie von der Spannweite der Brücke ab [17]. Der für die probabilistische Berechnung erforderliche Mittelwert µx ist nun aus dem Quantilwert gemäß Gl. (8) zu berechnen. Der Quantilwert Xq wird durch die inverse Verteilungsfunktion F–1(q) wie folgt dargestellt: Xq = F –1(q) = u –

1 · (ln(–lnq)) a

(5)

Mit u und a gemäß [5] u = µx – a=

0,557216 a

1,28255 σi

(6)

(7)

kann dann der Mittelwert µx der GUMBEL-Verteilung aus dem charakteristischen Wert, d. h. dem Quantilwert, Xq wie folgt berechnet werden:

µ x = Xq +

0,557216 1 · σi + · σ i · (ln(–lnq)) 1,28255 1,28255

(8)

mit: σi Standardabweichung der GUMBEL-Verteilung, i Bezugszeitraum in Jahren σ50 σ1 = σ (Standardabweichung ist unabhängig vom Bezugszeitraum) q q-Quantile

Der Bezugszeitraum der Lastbeobachtungen (m Jahre) ist in der Regel kleiner als der Bezugszeitraum des Standsicherheitsnachweises oder der probabilistischen Berechnung (n Jahre). Für die zeitabhängige Einwirkung der Verkehrslasten, die mit einer GUMBEL-Verteilung modelliert werden, gilt nach Gl. (10) die Verteilungsfunktion im Bezugszeitraum mit der Bezugsgröße k=

n m

(9)

FXn(x) = exp ((–exp(– a · (x – um) + lnk)))

(10)

Die GUMBEL-Verteilung im Bezugszeitraum (m Jahre) ergibt sich aus einer GUMBEL-Verteilung im Beobachtungszeitraum (n Jahre) durch eine Verschiebung auf der xAchse um den Betrag (lnk)/a. Der Mittelwert µx verschiebt sich ebenso gegenüber der Ausgangsverteilung.

Die Standardabweichung σx ändert dagegen ihre Größe nicht. Der verschobene Mittelwert µxn wird wie folgt berechnet:

µ Xn = µ Xm +

lnk 6 = µ Xm + σ X · lnk · a π

(11)

In [18] wurden auf der Grundlage vorliegender Verkehrslastmessungen, vgl. [15, 19, 20], umfangreiche Parameterstudien für die Bestimmung der Verteilungsfunktion und des Variationskoeffizienten des Verkehrs durchgeführt. Es zeigte sich, dass der Verkehr mit einer GUMBELVerteilung gut modelliert werden kann. Der Variationskoeffizient variiert zwischen 8,9 % und 10,5 %. In [19] wird ein Variationskoeffizient bei einem Bezugszeitraum von 50 Jahren von 12,7 % bis 16,8 % angegeben. MOSES & GHOSN [21] führten Messungen an Highway-Bridges in Amerika durch und geben für „single unit trucks“ einen Variationskoeffizienten in Höhe von 15 % und für „semi-trailer trucks“ in Höhe von 10 % an. STEWART & ROSOWSKY [22] geben einen Variationskoeffizienten von 10 % für Straßenverkehrslasten an.

Liegen keine Messungen für das zu betrachtende Bauwerk vor, so können für die probabilistischen Berechnungen die aus den Normenwerken entnommenen charakteristischen Straßenverkehrslasten mit einer GUMBEL-Verteilung und mit einem Variationskoeffizienten von 15 % modelliert werden. Die zuvor beschriebene Umrechnung in Mittelwerte und Bezugszeiträume ist zu berücksichtigen.

2.2.2 Ausbaulasten Im Brückenbau bezeichnen die Ausbaulasten die Einwirkungen infolge Asphalt, Kappen, Geländer etc. Im Gegensatz zum Eigengewicht der Konstruktion bleiben die Ausbaulasten während der Lebenszeit nicht konstant.

Diese Bauteile unterliegen sehr starken mechanischen sowie äußeren Beanspruchungen und müssen im Falle der Kappen oder des Asphalts meist nach 25 bis 30 Jah-

ren erneuert werden. Im Zuge einer solchen Erneuerung ändert sich in den meisten Fällen auch das Eigengewicht.

Eine statische Nachrechnung der Brücke erfolgt meist nur bei wesentlichen Veränderungen der Lasten. Insbesondere bei innerstädtischen Brücken mit meist stattgefundenen Umnutzungen im Laufe der Zeit konnte festgestellt werden, dass die Ausbaulasten nicht nur einen hohen Anteil an den ständigen Einwirkungen haben, sondern auch, dass dieser Lasttyp sehr stark streut.

Es empfiehlt sich daher stets, in der Grenzzustandsfunktion die Ausbaulasten mit einer eigenen Basisvariable und demzufolge mit einem eigenen stochastischen Modell zu modellieren. Spezielle stochastische Modelle für die Ausbaulasten, die die genannten Erneuerungsprozesse berücksichtigen, sind den Verfassern nicht bekannt.

Grundsätzlich können Ausbaulasten wie Eigenlasten behandelt und mit einer Normalverteilung modelliert werden. Für die Modellierung des Asphalts wird in [23] ein Variationskoeffizient von 25 % angegeben. In [24] wird generell für die Modellierung von Ausbaulasten ein Variationskoeffizient von 10 % empfohlen. Kann eine genaue Messung und Definition der Ausbaulasten am Bauwerk erfolgen, so können die gewonnenen Ergebnisse direkt in die probabilistische Berechnung eingehen. Liegen keine solchen Messungen vor, so wird vorgeschlagen, die Ausbaulasten mit einer Normalverteilung und mit einem Variationskoeffizienten von 10 % zu wählen. Im Einzelfall, vor allem bei sehr alten Brücken mit mehreren Umnutzungen während der Lebenszeit, kann es jedoch erforderlich sein, die Ausbaulasten mit einem höheren Variationskoeffizienten zu berücksichtigen.

2.2.3 Nutzung der Informationen aus Bestandsplänen Bei der Berechnung der Eigenlasten des Bauwerks gehen neben den Bauteilabmessungen auch die Wichten der jeweiligen Baustoffe mit ein. Liegen Bestandspläne für das zu betrachtende Bauwerk vor, so können die darin enthaltenen Informationen bei der Wahl der Variationskoeffizienten für die stochastischen Modelle dieser Basisvariablen genutzt werden. Dies betrifft insbesondere die Berechnung der Wichte bzw. den Bewehrungsgehalt eines Stahlbetonquerschnitts. Üblicherweise beträgt der Variationskoeffizient der Wichte des Stahlbetons 2,5 %.

In dem charakteristischen Wert von 25 kN/m³ für Stahlbeton wird dabei ein Bewehrungsgrad von ca. 3 % unterstellt. Die Teilsicherheitsbeiwerte auf der Grundlage des semi-probabilistischen Sicherheitskonzepts für ständige Einwirkungen berücksichtigen für die Streuung des Eigengewichtes einen Variationskoeffizienten von vx = 10 %. Liegen die Bewehrungspläne vor, so kann der Bewehrungsgehalt und die Wichte des Stahlbetonquerschnitts direkt berechnet werden. Anschließend ist es möglich, den Mittelwert für die probabilistische Berechnung sowie die Variationskoeffizienten entsprechend anzupassen.

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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2.3 Modellierung von Widerständen 2.3.1 Geometrische Abmessungen Für die Streuungen von Querschnittsabmessungen wird als Verteilungsfunktion im Allgemeinen eine Normalverteilung angenommen. Nach [5] und [14] kann der Mittelwert xm (50 %-Quantil) der Abweichung der Querschnittsabmessungen vom Nennwert an für Ortbetonbauwerke wie folgt berechnet werden: an ≤ 1000 mm xm = 0,003 · an δa = 4 + 0,006 · an (12) an > 1000 mm xm = 3 mm δa = 10 mm

(13)

Gegenüber dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept ergeben sich im Rahmen einer probabilistischen Berechnung nun erhebliche Vorteile, da die tatsächlichen Querschnittsabmessungen aus dem Ergebnis eines Aufmaßes am Bauwerk direkt bei der Wahl des stochastischen Modells und insbesondere der Streuungen berücksichtigt werden können.

Insbesondere bei Bauwerken mit großen Querschnittshöhen ergeben sich hier deutliche Vorteile bei der Bewertung des Zuverlässigkeitsniveaus. In [26] wurde dies für Bauteile im Kraftwerksbau dargestellt, da hier auch stets große Querschnittsdicken auftreten.

mit: δa Standardabweichung der Querschnittsabmessungen

2.3.2 Stochastische Modellierung von Schäden

Der Ansatz für an ≤ 1000 mm wurde auch in den JCSS [3] aufgenommen. In umfangreichen Untersuchungen bzgl. der Toleranzen der Betonquerschnittsabmessungen wurde festgestellt, dass bei Fertigteilen die mittleren Abweichungen zwischen Ist- und Sollwerten stets geringer sind als bei vergleichbaren Ortbetonkonstruktionen. So betragen gemäß [25] die Standardabweichungen bei Fertigteilen nur ca. 40 % der vergleichbaren Werte für Ortbetonkonstruktionen.

Bestehende Brückenbauwerke können Schäden aufweisen, die einen Einfluss auf die Tragfähigkeit des Bauwerks haben. Die Schäden werden im Rahmen der regelmäßig stattfindenden Brückenprüfungen in den Berichten gemäß DIN 1076 [27] dokumentiert. Im Rahmen einer probabilistischen Berechnung besteht die Möglichkeit, durch die Anpassung der stochastischen Modelle für die Baustoffe oder für die geometrischen Abmessungen bei Abplatzungen in der Druckzone die Schäden entsprechend

Tab. 1

Zusammenstellung der einzelnen Schadensbilder mit Bewertungsschema und zugehörigem stochastischen Modell (N = Normalverteilung, LN = Lognormalverteilung) gemäß [28] Compilation of damage categories with assessment scheme and associated stochastic model (N = normal distribution, LN = lognormal distribution) according to [28]

Schadensbild

Kategorie

Basisvariable

Verteilung

Variationskoeffizient

Standardabweichung

Abplatzung in der Druckzone

keine geringfügig vereinzelt ausgeprägt stark

dk = d d g = d – hg dv = d – hv da = d – ha ds = d – hs

N N N N N

– – – – –

5 mm 10 mm 10 mm 15 mm 20 mm

Betonstahlkorrosion

keine geringfügig vereinzelt ausgeprägt stark

As,k (= 1,0 · As) As,g (= 1,0 · As bis 0,95 · As) As,v (= 0,95 · As bis 0,90 · As) As,a (= 0,90 · As bis 0,80 · As) As,s (= 0,80 · As bis 0,50 · As)

konstant konstant N N N

– – 2% 2% 2%

– – – – –

keine geringfügig vereinzelt ausgeprägt stark

fy,k = fy fy,g = fy fy,v = 0,97 · fy fy,a = 0,95 · fy fy,s = 0,93 · fy

LN LN LN LN LN

6% 6% 6% 6% 6%

– – – – –

keine geringfügig vereinzelt ausgeprägt stark

fc,k = fc fc,g = fc fc,v = fc fc,a = 0,96 · fc – 9 [MN/m²] fc,s = 0,96 · fc – 9 [MN/m²]

LN LN LN LN LN

15 % 15 % 15 % 20 % (bei VR,ct 30 %) 20 % (bei VR,ct 30 %)

– – – – –

Betonkorrosion

mit: fy fc As d

658

Mittelwert der Streckgrenze Mittelwert der Betondruckfestigkeit Mittelwert der Betonstahlfläche statische Nutzhöhe

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zu berücksichtigen. In [28] wurde ein entsprechendes Konzept entwickelt. Die Tab. 1 zeigt eine Zusammenfassung modifizierter stochastischer Modelle bei geschädigten Stahlbetonbauwerken. Die Intensität der Schadensbilder Abplatzung, Betonstahlkorrosion und Betonkorrosion wird mit insgesamt fünf Notenstufen von Note 0 bis Note 4 in Anlehnung an die Definitionen der RI-EBW-PRÜF [29] bewertet. Bei der probabilistischen Bewertung bestehender Brückenbauwerke können damit die Erkenntnisse aus den bisherigen Bauwerksprüfungen gemäß DIN 1076 [27] genutzt und die stochastischen Modelle angepasst werden.

2.4 Modellierung von Modellunsicherheiten 2.4.1 Modellunsicherheiten für Widerstände

abtrags bisher noch große Unsicherheiten. Die Untersuchungen in [31] zeigen dies sehr deutlich am Beispiel der Querkrafttragfähigkeit eines Spannbetonbrückenträgers.

In [7] wurden entsprechende Vorschläge für die stochastischen Modelle des Querkraftabtrags vorgeschlagen.

Liegen klare mechanische Modelle vor, so können die stochastischen Modelle ggf. angepasst werden. Dies kann z. B. bei der Beurteilung der Spaltzugbewehrung der Fall sein. Hier liegt ein klares und erprobtes mechanisches Modell für die auftretenden Querzugspannungen vor. Die auf die Spaltzugbewehrung einwirkenden Kräfte können sehr genau berechnet werden. Im Rahmen der Grenzzustandsfunktion für die Berechnung der Spaltzugbewehrung (Betonstahl mit Zugbeanspruchung) kann dann ggf. auf die Modellunsicherheiten des Stahlbaus zurückgegriffen werden. Die sind kleiner als die bei Stahlbetonbauwerken, da meist klare Kraftflüsse und eindeutige mechanische Modelle vorliegen. Der JCSS [3] gibt für Stahlbauwerke einen Variationskoeffizienten von vx = 0,05 an. Bei Stahlbetonbauwerken wird je nach betrachtetem Grenzzustand meist vx = 0,10 berücksichtigt. Im Anwendungsbeispiel 2 dieses Beitrages wird darauf eingegangen.

Bei der Berücksichtigung von Modellunsicherheiten ist grundsätzlich zwischen stochastischen und mechanischen Modellen zu unterscheiden. Gemäß [30] werden die Ungenauigkeiten des stochastischen Modells vornehmlich von Vereinfachungen in der mathematischen Erfassung zufallsabhängiger Zusammenhänge bestimmt.

Aus Gründen erforderlicher Vereinfachung oder fehlender Erkenntnis treten die Ungenauigkeiten bei mechanischen Modellen auf.

2.4.2 Modellunsicherheiten für Einwirkungen

Die Modellunsicherheiten für Widerstände berücksichtigen die Streuungen zwischen Realität und gewähltem Tragmodell. Für biegebeanspruchte Stahlbetonbauteile können die Grenzzustandsfunktion für Tragwerksversagen und die zugehörigen Modellunsicherheiten aufgrund eines klaren mechanischen Tragmodells eindeutig angegeben werden. Im Gegensatz hierzu gibt es bei der Formulierung des mechanischen Modells des Querkraft-

Die Modellunsicherheiten bei der Berechnung der Schnittgrößenverläufe infolge von Einwirkungen resultieren zum einen aus den Vereinfachungen bei der Berechnung, z. B. bei der Abbildung von Lagerungsbedingungen, und zum anderen aus dem verwendeten Verfahren der Schnittgrößenermittlung selbst, z. B. nicht berücksichtigte Einflüsse aus unterschiedlichen Steifigkeiten und Rissbildung. Problematisch bei der Festlegung der Modell-

Bild 2

Praktikables Vorgehen bei der probabilistischen Bewertung bestehender Bauwerke Possible approach for the probabilistic assessment of existing structures

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den Vorinformationen beeinflusst werden, d. h. größere Unsicherheiten in der Basisvariable schaffen eine größere Bedeutung in der Strukturantwort. Auf dieser Grundlage können nun bestehende Dokumente und Unterlagen, z. B. vorhandene Untersuchungsberichte aus der Bauwerksprüfung, ausgewertet werden oder es können zusätzliche Untersuchungen zielsicher initiiert werden. Da die maßgebenden Parameter bekannt sind, kann zudem im Vorfeld durch „fiktives“ Modellupdate nachvollzogen werden, welchen Einfluss die Eingrenzung von Unsicherheiten auf das Zuverlässigkeitsniveau des Bauwerks hat.

unsicherheiten der Beanspruchungen ist, dass Schnittgrößen nicht direkt messbar sind.

Die Wahl des stochastischen Modells hat einen sehr hohen Einfluss auf das Zuverlässigkeitsniveau eines Bauwerks. Im JCSS [3] sind entsprechende Anhaltswerte für die Wahl der Modellunsicherheiten zu finden. Erfolgt eine genaue Berechnung der Schnittgrößen – z. B. eine sehr genaue Ermittlung der Querverteilung der Lasten auf der Fahrbahnplatte bei mehrstegigen Plattenbalkenbrücken –, so könnten die Unsicherheiten entsprechend reduziert werden. Anhaltswerte für eine Modifikation des stochastischen Modells bzw. der Streuungen von Modellunsicherheiten bei Anwendung z. B. detaillierter Rechenmethoden bei der Schnittgrößenermittlung liegen nicht vor.

Hier würde es sich lohnen, weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet durchzuführen.

3

Liegen nach Untersuchungen neue Erkenntnisse vor, so können die Basisvariablen und das zugrunde gelegte stochastische Modell im Rahmen eines Modellupdates präzisiert und damit den aktuellen Verhältnissen angepasst werden. In dieses Modellupdate werden auch beobachtete oder befürchtete Schäden miteinbezogen. Die Basisvariablen der Grenzzustandsfunktionen können dabei in Anlehnung an Tab. 1 gewählt werden.

Vorschlag für eine praktikable Vorgehensweise

Nach einem erneuten Rechenlauf kann dann die abschließende Bewertung der Ergebnisse erfolgen. Dies umfasst vor allem die Beurteilung des errechneten Zuverlässigkeitsniveaus. Auch die Ermittlung von auf das einzelne Bauwerk bezogenen Teilsicherheitsbeiwerten, die im Rahmen von semiprobabilistischen Tragwerksberechnungen genutzt werden können, erscheint hier möglich. Werden

Das Bild 2 zeigt einen Vorschlag für eine praktische Vorgehensweise bei der Bewertung bestehender Bauwerke mit probabilistischen Berechnungsmethoden. Nach der Wahl des zu betrachtenden Grenzzustandes können mithilfe der Sensitivitätsanalyse die für die Zuverlässigkeit maßgebenden Parameter am Bauwerk identifiziert werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Ergebnisse von

Tab. 2

Statistische Eigenschaften der Basisvariablen des Bauwerks im Stützbereich (Bilder 3 und 4) Statistical properties of basic variables for the bridge in the support range (figs. 3 and 4)

Basisvariable

Bezeichnung

Symbol

Verteilungsdichtefunktion

Einheit

Mittelwert µ

Variationskoeffizient vx

Materialeigenschaften

Betondruckfestigkeit Stahlzugfestigkeit Spannstahlfestigkeit

fc fy fyS

LN LN LN

MN/m2 MN/m2 MN/m2

41 463,5 1562

0,12 0,06 0,003

Geometrische Daten

Querschnittshöhe Querschnittsbreite Betondeckung Durchmesser Betonstahl Völligkeitsbeiwert Höhenbeiwert Querschnitt Betonstahl Querschnitt Spannstahl

h b c d αR ka As Asp

N N N N N N N N

m m m m – – m2 m2

2,62 1,15 0,045 0,02 0,8 0,4 3,2 * 10–3 33,1 * 10–3

0,05 0,05 0,005 0,002 0,04 0,02 0,03 0,03

Modellunsicherheiten

Widerstand Biegung Widerstand Querkraft Einwirkung

UR,M UR,Sy US

LN LN LN

– – –

1,025 1,1 1,1

0,07175 0,1 0,1

Einwirkungen

Eigengewicht

MG1 VG1 MG2 VG2

N N N N

MNm MN MNm MN

27,305 2,6 6,141 0,579

0,07 0,07 0,1 0,1

MVsp VSp MQ VQ

N N GUMBEL GUMBEL

MNm MN MNm MN

12,711 –2,393 13,9 1,38

0,02 0,05 0,15 0,15

Ausbaulasten stat. unbest. Anteil

660

Vorspannung Vorspannung Verkehrslasten

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bild 3

Längsschnitt der Spannbetonbrücke Longitudinal section of the prestressed concrete bridge

zur weiteren Erfassung des Bauwerkszustandes zusätzliche Monitoringsysteme in Betracht gezogen, so können diese in Kenntnis der für die Zuverlässigkeit maßgebenden Parameter zielgerichtet vorbereitet und umgesetzt werden. Außerdem können in Betracht zu ziehende Instandsetzungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen in ihrer Auswirkung auf die Bauwerkszuverlässigkeit und die Lebensdauer prognostiziert werden.

4 4.1

Anwendungsbeispiele Spannbetonbrücke mit Plattenbalkenquerschnitt

Bei dem betrachteten Bauwerk handelt es sich um eine Spannbetonbrücke mit einem zweistegigen Plattenbalkenquerschnitt. Das Bild 3 zeigt die Brücke in der Ansicht, Bild 4 den Regelquerschnitt. Die Gesamtlänge des Bauwerks misst 450 m und weist dabei Einzelstützweiten von i. M. 45 m auf. Das Bauwerk wurde im Jahre 1978 in mehreren Abschnitten mit Koppelfugen für die Spannglieder errichtet. Die Querschnittshöhe beträgt 2,62 m.

Das Bauwerk wurde mit den Lastannahmen der DIN 1072, Ausgabe November 1967, für die Brückenklasse 60 bemessen. Die Bemessung erfolgte auf der Grundlage der „Richtlinie für die Bemessung und Ausführung von Spannbetonbauteilen“, Fassung Juni 1973.

Die Brücke ist in Längsrichtung und Querrichtung beschränkt vorgespannt. Die geführten probabilistischen Berechnungen konzentrierten sich auf die Längsvorspannung. Für die Längsvorspannung kamen Spannglieder vom Typ Sigma-St 145/160 oval mit Rippen der Friedr.

Krupp Hüttenwerke AG Werk Rheinhausen zum Einsatz.

Auf die erforderlichen Untersuchungen in Hinblick auf wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion wird in diesem Beitrag nicht eingegangen. Je Steg sind 17 Spannglieder mit einem Querschnitt von jeweils 17,60 cm² eingebaut. Insgesamt beträgt der Spannstahlquerschnitt damit 299,2 cm². Der Beton des Überbaus weist eine Güte eines Bn 450 auf.

Im Rahmen der probabilistischen Bewertung werden auszugsweise im Rahmen dieses Beitrages der Grenzzustand der Biegetragfähigkeit im Stützbereich sowie die Querkrafttragfähigkeit vorgestellt. Die Berechnungen wurden mit dem Programmsystem STRUREL [32] durchgeführt.

Für die Herleitung der nachfolgenden Grenzzustandsfunktionen wird auf [28] verwiesen.

Grenzzustandsfunktionen Biegebeanspruchung mit Druckbewehrung: g(MR) = URM · (Asp · fp · ((h – dsp) – d2) + aR · b · ξ · (h – dsp) · 0,85 · fc · (d2 – ka · ξ · (h – dsp)) – UE · (MG1 + MG2 + MQ – MVP) (14) mit: dsp Abstand des Querschnitts der Spannglieder vom Rand d2 Abstand der Druckbewehrung vom oberen Rand ξ bezogene Druckzonenhöhe As1 Betonstahlbewehrung in der Zugzone Die bezogene Druckzonenhöhe ξ wird dabei vereinfacht den Ergebnissen aus einer separat geführten Querschnittsbemessung unter Berücksichtigung der berechneten Spannungen und Dehnungen für Spannstahl, Betonstahl sowie Beton für die jeweils betrachtete Einwirkungskombination entnommen. Die gesamte Spannstahldehnung, d. h. die gesamte statisch bestimmte Wirkung der Vorspannung, wird auf der Seite des Querschnittswiderstandes angerechnet.

Die statisch unbestimmte Wirkung der Vorspannung ist auf der Einwirkungsseite zu berücksichtigen.

Querkrafttragfähigkeit Die Grundlage für die probabilistische Formulierung der Querkrafttragfähigkeit für einen Stahlbetonquerschnitt bildet das mechanische Modell in [33]. Erweitert mit den Modellunsicherheiten kann die Grenzzustandsfunktion wie folgt formuliert werden: g(VR,Sy ) = UR,sy · A  ·  sw · fy · (0,9 · (h – d1)) · ( cot θ + cot α ) · sin α  –  sw  – UE · (VG + VQ ) (15) Mit UR,Sy wird die Modellunsicherheit für die Querkrafttragfähigkeit eines biegebewehrten Bauteils mit Querkraftbewehrung bezeichnet. Für die mögliche stochastische Modellierung der Neigung der Druckstreben wird auf [7] verwiesen.

Bewertung der Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse In den Bildern 5 und 6 sind die Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse auf der Grundlage der Grenzzustandsgleichungen für die Biegetragfähigkeit Gl. (14) und Querkrafttragfähigkeit Gl. (15) dargestellt. Die prozentualen Angaben bezeichnen den Anteil der jeweiligen BasisvaBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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Bild 4

Regelquerschnitt Cross section

Bild 5

Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse für den Grenzzustand Biegung Stützquerschnitt Results of the sensitivity analysis for the ultimate limit state bending supporting cross section

Bild 6

Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse für den Grenzzustand der Querkrafttragfähigkeit mit Querkraftbewehrung Results of the sensitivity analysis for the ultimate limit state for shear carrying capacity with shear reinforcement

riable an der Zuverlässigkeit des Bauwerks, der sich aus den Sensitivitätsfaktoren ergibt. Diese sind neben dem Verhältnis der Streuungen der Basisvariablen untereinander auch von deren funktionalem Zusammenhang und damit von der Grenzzustandsfunktion abhängig.

662

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Im vorliegenden Beispiel zeigt sich deutlich, dass die Verkehrslasten sowie die Modellunsicherheiten auf der Einwirkungs- und Widerstandsseite einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Bauwerks haben. Im Bereich der Biegebeanspruchung spielt auch die Zugfestigkeit des

Tab. 3

Auswertung der Sensitivitätsanalysen (Auszug) Evaluation of the sensitivity analysis (extract)

Basisvariable

Möglichkeiten (Auszug) für die Anpassung der stochastischen Eigenschaften der jeweiligen Basisvariablen

Konstruktionseigengewicht Verkehrslasten Modellunsicherheit Einwirkung Modellunsicherheit Widerstand

Tatsächliche Bauteilabmessungen, Bestandspläne Nutzung der DTV-SV Werte (Verkehrszählung); Variationskoeffizienten, Monitoring Anpassung möglich (sehr genaue Ermittlung der Einwirkungen, Rechenmodell) Anpassung möglich bei klarem mechanischen Modell (Biegetragfähigkeit vs.

Querkrafttragfähigkeit) Stahlzugfestigkeiten, Betondruckfestigkeiten; Festlegung des Umfangs der Untersuchungen

Materialparameter

Spannstahls erwartungsgemäß eine große Rolle. Vergleicht man direkt die Modellunsicherheiten auf der Widerstandsseite für die Biegebeanspruchung (Bild 5) und Querkraftbeanspruchung (Bild 6), so zeigen sich hier deutlich die Unterschiede des Einflusses der mechanischen Modelle für den Bauteilwiderstand. Im Gegensatz zur Biegetragfähigkeit sind beim mechanischen Modell für die Querkrafttragfähigkeit, insbesondere bei Spannbetonträgern, größere Unsicherheiten vorhanden.

Ein für das betrachtete Bauwerk zu empfehlendes Untersuchungsprogramm sollte sich deshalb vor allem auf die oben genannten maßgeblichen Einflussparameter ausrichten. Die bauwerksbezogene Tab. 3 zeigt einen Auszug der Möglichkeiten, die bisher gewählten stochastischen Modelle durch weitere Untersuchungen zu aktualisieren und die Unsicherheiten der oben genannten Basisvariablen einzugrenzen. Aus wirtschaftlichen Gründen kann für eine Kosten-/Nutzenanalyse eine Berechnung des Zuverlässigkeitsniveaus mit angepassten stochastischen Modellen für die Basisvariablen im Rahmen eines „fiktiven“ Modellupdates erfolgen. Das Bild 7 zeigt die Auswirkungen angepasster Variationskoeffizienten auf den Zuverlässigkeitsindex β beispielhaft für die Einwirkungen infolge Eigengewicht und Verkehrslasten. Der Variationskoeffizient für die Geometrieabmessungen des Bauwerks kann durch Messungen am Bauwerk bestimmt werden.

Insbesondere bei großen Querschnittshöhen, wie im betrachteten Fall, hat dies einen erheblichen Einfluss auf

Bild 7

das Zuverlässigkeitsniveau. Im Falle der Verkehrslasten können die Unsicherheiten und Streuungen durch Erhebung des Verkehrs mit Monitoringverfahren oder durch verkehrliche Nutzungseinschränkungen (vgl. [1]) reduziert werden.

Liegen zudem die Bestandspläne für das Bauwerk vor, so kann weiterhin die Unsicherheit der Wichte des Stahlbetons reduziert werden, da sich der Bewehrungsgehalt aus den Unterlagen und damit die genaue Wichte der Bauteile bestimmen lässt. Es zeigt sich dabei deutlich, welchen Nutzen zusätzliche Untersuchungen für die Eingrenzung der Unsicherheiten der jeweiligen Basisvariable auf das Zuverlässigkeitsniveau haben.

Für das vorhandene Bauwerk liegen derzeit lediglich die Höhenaufnahmen sowie die Bestandspläne für den Überbau vor, sodass im Rahmen der probabilistischen Berechnungen nur die Modellparameter für die Geometrie sowie für die Stahlbetonwichte aktualisiert werden konnten.

Um eine Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Stufen der Nachrechnungsrichtlinie durchführen zu können, werden in der Tab. 4 die Ausnutzungsgrade der Biegetragfähigkeit und der Querkrafttragfähigkeit einander gegenübergestellt. Allein durch die Eingrenzung der Unsicherheiten der Bauwerkshöhe können im Zuge der probabilistischen Betrachtungen Sicherheitsreserven mobilisiert werden. Das primäre Ergebnis einer probabilistischen Berechnung ist eine Versagenswahrscheinlichkeit bzw. ein

Darstellung des Einflusses des Variationskoeffizienten des Eigengewichtes (links) und der Verkehrslasten (rechts) auf den Zuverlässigkeitsindex β Illustration of the influence of the coefficient of variation of the dead load (left) and the live loads (right) on the reliability index β

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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T. Braml, O. Wurzer: Probabilistic analysis methods as an additional component for the integrated assessment of existing bridges

T. Braml, O. Wurzer: Probabilistische Berechnungsverfahren als zusätzlicher Baustein der ganzheitlichen Bewertung von Brücken im Bestand Tab. 4

Vergleich der Nachrechnungsergebnisse anhand des Ausnutzungsgrades Comparison of the results based on utilization factors

Nachrechnungsrichtlinie

Lastmodell

Stufe 1 Stufe 2 Stufe 2 Stufe 2 Stufe 4

LM 1 LM 1 BK 60 BK 60 LM 1

Stufe 4

LM 1

Norm

DIN – FB 102 DIN – FB 102 (γG = 1,20) DIN – FB 102 (γG = 1,20) DIN 4227 – Ausg. 1988 Grenzzustandsfunktion gem. DIN-Fachbericht (Unsicherheiten nach Tabelle 2) Grenzzustandsfunktion gem. DIN-Fachbericht (Modifikation Eigengewicht vh = vb = 0,02; vG1 = 0,03)

Zuverlässigkeitsindex. Die Benennung von Ausnutzungsgraden ist bei dieser Methode eher unüblich. In Tab. 4 wurde sie gewählt, um eine Vergleichbarkeit zu deterministischen und semiprobabilistischen Berechnungsverfahren herzustellen. Der als Ergebnis der probabilistischen Berechnung in Tab. 4 benannte Ausnutzungsgrad bezieht sich auf Zuverlässigkeitsklasse RC 2 gemäß DIN EN 1990 [6].

4.2

Ausnutzungsgrad

Stahlbetonbogenbrücke

Die in den Bildern 8 und 9 dargestellte zweifeldrige Stahlbetonbogenbrücke wurde im Jahre 1933 errichtet. Sie weist eine Gesamtlänge von 66 m bei Einzelstützweiten von 2 × 33 m auf. Die Breite zwischen den Geländern misst 28 m. Das Bauwerk wird als Straßen- und Straßenbahnbrücke genutzt. Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Sanierungen am Bauwerk und Belagserneuerungen durchgeführt. Aufgrund der Konstruktionsart haben die Eigen- und Ausbaulasten mit massiven Stahlbetonbögen und auf Spargewölben aufgeständerten Fahrbahnplatten einen sehr hohen Anteil an den Gesamtlasten. Das Bauwerk wurde als 3-Gelenkbauwerk mit Gelenken jeweils am Scheitel und an den Kämpfern ausgeführt. Die Baustoffkennwerte können der Tab. 5 entnommen werden.

Bild 8

Ansicht der Stahlbetonbogenbrücke View of the reinforced concrete arch bridge

Bild 9

Längsschnitt der Stahlbetonbogenbrücke Longitudinal section of the reinforced concrete arch bridge

664

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Biegung

Querkraft

1,03 – – –

1,76 1,44 1,41 1,22

1,00 (50 Jahre)

1,28 (50 Jahre)

0,93 (50 Jahre)

1,15 (50 Jahre)

Aufgrund von Undichtigkeiten im Fahrbahnbelag wurden im Bereich des Scheitelgelenkes an der dortigen Spaltzugbewehrung erhebliche Korrosionserscheinungen festgestellt. Der daraus resultierende Querschnittsverlust an der Spaltzugbewehrung reduziert die Tragfähigkeit des Betons am Scheitelgelenk gegen Spalten. Im Rahmen der probabilistischen Berechnungen wurde dieser Grenzzustand für die Tragfähigkeit der Spaltzugbewehrung betrachtet. Das Bild 10 zeigt das mechanische Modell für die Querzugspannungen in einem Stahlbetonquerschnitt mit der einwirkenden Kraft F, den auftretenden Zugspannungen σ und der resultierenden Spaltzugkraft Fs. Die Bewehrungsführung folgt diesem mechanischen Modell.

Grenzzustandsfunktion Normalkraft Der Grenzzustand für die Bewertung der Spaltzugbewehrung kann sehr einfach modelliert werden. Nach der Berechnung der einwirkenden Kräfte auf die Spaltzugbewehrung handelt es sich um den Grenzzustand eines zugbeanspruchten Betonstahls. g(NR) = UR · (As · fy · b) – UE · (NG + NAB + NQ) · b (16) Sensitivitätsanalyse Die Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse können dem Bild 11 entnommen werden. Es zeigt sich sehr deutlich,

Tab. 5

Statistische Eigenschaften der Basisvariablen des Bauwerks im Scheitelgelenk Statistical properties of basic variables for the bridge in the crown hinge

Basisvariable

Bezeichnung

Symbol

Verteilungsdichtefunktion

Einheit

Mittelwert µ

Variationskoeffizient vx

Materialeigenschaften

Stahlzugfestigkeit

fy

LN

MN/m2

280

0,054

Geometrische Daten

Querschnittsbreite Querschnitt Betonstahl

b As

N N

m m2

1,0 18,8 · 10–4

0,02 0,02

Modellunsicherheiten

Widerstand Normalkraft Einwirkung

UR UE

N N

– –

1,0 1,0

0,05 0,1

Einwirkungen

Eigengewicht Ausbaulasten Verkehrslasten

NG NAB NQ

N N GUMBEL

MN MN MN

0,133 0,106 0,040

0,03 0,10 0,15

gen werden, um eine realitätsnahe Einschätzung des Zuverlässigkeitsniveaus des Bauwerks zu erhalten. Diese haben sich vor allem auf die genaue Erfassung der Ausbaulasten sowie auf die Feststellung des Zustandes der Bewehrung am Scheitelgelenk (genauer Abrostungsgrad) zu konzentrieren.

Bild 10 Mechanisches Modell für die Querzugspannungen in einem Stahlbetonquerschnitt Mechanical model for the transverse tensile stresses in a reinforced concrete cross section

dass bei dem betrachteten Grenzzustand die Verkehrslasten eher eine untergeordnete Rolle für die Sicherheit des Bauwerks haben. Einen sehr hohen Einfluss haben dagegen die Modellunsicherheiten sowohl auf der Einwirkungsseite wie auch auf der Seite des Widerstandes und die Ausbaulasten. Wie im vorherigen Beispiel vorgestellt, können nun bauwerksbezogene Maßnahmen und kostenoptimierte Untersuchungsprogramme in Betracht gezo-

Durch das klare mechanische Modell für die Bestimmung der Spaltzugbewehrung sind die Streuungen für die Modellunsicherheiten dieses Grenzzustandes deutlich kleiner als z. B. beim Querkraftabtrag eines Spannbetonbauteils. Da es sich bei dem Grenzzustand Spaltzugbewehrung im Zustand II um einen auf Zug beanspruchten Betonstahl handelt, dessen Einwirkungen z. B. mithilfe einer FE-Berechnung sehr genau ermittelt werden können, kann nach Meinung der Autoren in diesem Fall auf die Modellunsicherheiten des Stahlbaus zurückgegriffen werden. Gemäß JCSS [3] kann dann eine Modellunsicherheit mit einem Variationskoeffizienten vx = 0,05 anstelle eines Variationskoeffizienten für Stahlbetonbauteile von vx = 0,10 (abhängig vom betrachteten Grenzzustand) zugrunde gelegt werden. Das Bild 12 zeigt den Einfluss auf das Zuverlässigkeitsniveau des Bauwerks.

Bild 11 Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse für den Grenzzustand der Spaltzugbewehrung Results of the sensitivity analysis for the ultimate limit state of the splitting tensile reinforcement

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T. Braml, O. Wurzer: Probabilistische Berechnungsverfahren als zusätzlicher Baustein der ganzheitlichen Bewertung von Brücken im Bestand

gehalte berechnet werden. Unsicherheiten bei der Berechnung der Konstruktionseigenlasten können eingeschränkt werden. c) Berücksichtigung von Schäden Schäden am Bauwerk können bei der Wahl der stochastischen Modelle für die einzelnen Basisvariablen berücksichtigt werden. Ein Vorschlag wurde in Tab. 1 unterbreitet. Die darin angegebenen Modelle beziehen sich auf das Bewertungsschema gemäß RI-EBW_PRÜF [29]. Somit können die vorliegenden Bauwerksprüfberichte gemäß DIN 1076 [27] direkt genutzt werden.

Bild 12 Einfluss des Variationskoeffizienten der Modellunsicherheit Widerstand auf das Zuverlässigkeitsniveau Influence of the coefficient of variation of the model uncertainty resistance on the reliability index β

Die Tab. 6 zeigt die Ergebnisse der statischen Nachberechnungen am Scheitelgelenk getrennt nach den verschiedenen Stufen der Nachrechnungsrichtlinie. Für dieses Beispiel konnten rechnerische Sicherheitsreserven wirkungsvoll erschlossen werden. Abhängig von der Streuung der Bauteileigenschaften kann jedoch auch ein gegenteiliger Effekt im Zuge einer probabilistischen Betrachtung auftreten.

5

Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens

Die Vorteile einer probabilistischen Berechnung lassen sich wie folgt zusammenfassen: a) Sensitivitätsanalyse Durch eine Sensitivitätsanalyse können die für die Sicherheit des Bauwerks maßgebenden Parameter für den jeweiligen betrachteten Grenzzustand identifiziert werden. Der Einfluss von Streuungen der einzelnen Basisvariablen auf das Zuverlässigkeitsniveau des Bauwerks wird dadurch sichtbar. b) Direkte Nutzung vorhandener Informationen und von Messungen Die Ergebnisse aus einer Bestandsvermessung können mit den gemessenen Variationskoeffizienten direkt in die probabilistische Berechnung eingehen. Liegen z. B. Bestandspläne vor, so können daraus u. a. BewehrungsTab. 6

d) Kostenoptimierte Planung weiterer Untersuchungen Die Art der Maßnahmen von ergänzenden Untersuchungsprogrammen oder von Monitoringverfahren für die Einschränkung von Unsicherheiten kann zielgerichtet und damit kostenoptimiert auf den Grundlagen der Sensitivitätsanalyse und eines im Vorfeld durchzuführenden Modellupdates geplant werden. Die Auswirkungen einer Modifikation von Basisvariablen auf das Zuverlässigkeitsniveau können direkt berechnet werden. e) Realitätsnahe Bewertung des Zuverlässigkeitsniveaus Der im Rahmen der probabilistischen Berechnung berechnete Zuverlässigkeitsindex β bzw. der rechnerischen Versagenswahrscheinlichkeit pf erlaubt eine sehr realitätsnahe Bewertung des Zuverlässigkeitsniveaus des Bauwerks ergänzend zu den Ergebnissen aus einer semiprobabilistischen Berechnung. Das Ergebnis der probabilistischen Berechnung stellt einen weiteren wichtigen Baustein für eine ganzheitliche Bewertung des Bauwerkszustandes dar. f) Berechnung bauwerksbezogener Teilsicherheitsbeiwerte Auf der Grundlage der Ergebnisse einer probabilistischen Berechnung können direkt bauwerksbezogene Teilsicherheitsbeiwerte berechnet werden. Diese können nunmehr für eine Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts herangezogen werden. g) Lebensdauerprognose Die stochastischen Modelle der Zufallsvariablen können den tatsächlichen sowie zukünftigen Zustandsveränderungen z. B. nach Instandsetzungsmaßnahmen angepasst werden. Stochastische Modelle für Abrostungsraten, Karbonatisierungsfortschritt etc. liegen bereits vor (vgl. auch [28]).

Vergleich der Nachrechnungsergebnisse anhand des Ausnutzungsgrades Comparison of the results based on utilization factors

Nachrechnungsrichtlinie

Lastmodell

Norm

Ausnutzungsgrad (Berücksichtigung der Schädigung der Bewehrung)

Stufe 1 Stufe 2 Stufe 4

LM 1 LM 1 LM 1

DIN – FB 102 DIN – FB 102 (γG = 1,20) Grenzzustandsfunktion für die Spaltzugbewehrung (Modifikation Modellunsicherheit Widerstand)

1,34 1,22

666

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

0,95

6

Ausblick

Für eine ganzheitliche Bewertung des Zustandes bestehender Bauwerke stellt eine probabilistische Berechnung neben einer Bauwerksprüfung, einer objektbezogenen Schadensanalyse und einer Nachrechnung gemäß der neuen Nachrechnungsrichtlinie [1] einen wichtigen Baustein dar. An zwei konkreten Beispielen wurden in diesem Beitrag die Vorteile dieser Methoden aufgezeigt.

Für die realitätsnahe Bewertung ist insbesondere die unmittelbare Anpassung der stochastischen Modelle der einzelnen Basisvariablen an die tatsächlich vorhandenen Bauwerkseigenschaften und an die lokale Belastungssituation von wesentlicher Bedeutung. Deshalb sind die

probabilistischen Methoden in ihrer Aussagekraft unmittelbar an die Qualität der zur Verfügung stehenden Messund Monitoringverfahren angebunden. Der Fortentwicklung dieser Untersuchungsverfahren kommt deshalb wesentliche Bedeutung zu. Zur Abgrenzung des Versuchsprogramms in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht liefert eine vorgeschaltete Sensitivitätsanalyse wichtige Hinweise.

In Zeiten beschränkter öffentlicher Haushaltsmittel ist es notwendig, die Lebensdauer unserer Bauwerke zu verlängern. Dazu ist eine realitätsnahe Beurteilung des aktuellen Bauwerkszustandes unabdinglich. Nach Meinung der Autoren können dabei probabilistische Methoden in Zukunft einen wichtigen Beitrag leisten.

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FACHTHEMA ARTICLE

T. Braml, O. Wurzer: Probabilistic analysis methods as an additional component for the integrated assessment of existing bridges

T. Braml, O. Wurzer: Probabilistische Berechnungsverfahren als zusätzlicher Baustein der ganzheitlichen Bewertung von Brücken im Bestand

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[32] Reliability Consulting Programs (RCP) 2004. STRUREL, a Structural Reliability Analysis Program-System, COMREL & SYSREL, STATREL: User’s Manual. Munich: RCP Consult [33] DIN 1045-1: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton – Teil 1: Bemessung und Konstruktion. Ausgabe August 2008.

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Autoren

Dr.-Ing. Thomas Braml t.braml@wtm-m.de

Dr.-Ing. Otto Wurzer o.wurzer@wtm-m.de

WTM ENGINEERS München GmbH Beratende Ingenieure im Bauwesen Rablstraße 26 81669 München

FACHTHEMA

Reinhard Post, Steffen Schindler, Peter Mark, Franziska Hebach

Diskriminanzanalyse zur effektiven Nachweisführung typisierter Ankerplatten Ankerplatten mit Kopfbolzendübeln werden bei Großprojekten wie Kraftwerksbauten häufig typisiert und in großer Stückzahl verwendet. Für derartige Bemessungsaufgaben, die sich oft wiederholen, in sich aber sehr komplex sein können, bietet sich das stochastische Verfahren der Diskriminanzanalyse zur Vereinfachung und Beschleunigung an. Der Beitrag zeigt Grundlagen und Weiterentwicklungen beider Themenkomplexe, also die der Diskriminanzanalyse und der Ankerplattenbemessung mit normierten Interaktionsdiagrammen auf Schnittgrößenbasis. Zusammengeführt gelingt die Einteilung von Schnittgrößenkombinationen zu geeigneten Ankerplattentypen mithilfe von Samplingverfahren zur Datengenerierung, Diskriminanzfunktionen und numerischen Optimierungsmethoden in der Auswertung auf Basis von üblichen Tabellenkalkulationsprogrammen.

Beispiele zeigen die praktische Anwendung.

Discriminant analysis for an effective design of standardised anchor plates Anchor plates with headed studs are often used in large-scale projects like power plant constructions in a standardised way and in immense quantities. Such often repeated and complex design tasks can be effectively accomplished with the stochastic procedure of the discriminant analysis. The contribution focuses on fundamentals, elaborations and finally the combination of anchor plate design with standardised design charts and the discriminant analysis. Doing so, combinations of sectional forces are assigned to suitable types of anchor plates using sampling procedures to generate the initial data, discriminant functions and numerical optimisation methods within a spreadsheet environment. Examples illustrate the practical applications.

1

rer Ankerplatten eines Typs zur Reduzierung des Berechnungsaufwandes. Das ist gerade für Großprojekte interessant. In der Praxis bedeutet das bei üblicherweise sehr hohen Stückzahlen ähnlicher Ankerplatten eine erhebliche Effizienzsteigerung.

Einleitung

Mithilfe der Diskriminanzanalyse kann die Unterschiedlichkeit von Gruppen hinsichtlich einer Vielzahl von Merkmalen untersucht werden. Von praktischer Bedeutung ist hierbei die Frage, welcher Gruppe ein „neues“ Element zuzuordnen ist [1]. Hierzu wird eine Entscheidungsregel aufgestellt, die auf den Daten von bereits bekannten Elementen und deren Gruppenzugehörigkeit basiert. Anwendung findet diese Methode der multivariaten Statistik in verschiedenen Disziplinen (Medizin, Finanzwirtschaft, Marketing, etc.) vorwiegend dann, wenn Gruppenprognosen gesucht sind.

Auch in der klassischen Bemessung des konstruktiven Ingenieurbaus kann eine Vorgruppierung hilfreich sein.

Dies ist bei oft wiederholten Bauteilen wie Stützentypen, typisierten Bauteilen oder ähnlichen Fundamenten der Fall. Die im Anlagen- und Kraftwerksbau häufig verwendete Ankerplatte mit Kopfbolzen ist dafür ein typisches Beispiel eines in hoher Stückzahl ausgeführten, statisch relevanten Bauteils [2]. Ausgehend von Tragfähigkeitskennwerten ist für jede Ankerplatte mit Kopfbolzen ein statischer Nachweis entsprechend den jeweils vorliegenden Bauanschlusslasten (BAL) zu führen. Bei großen Bauvorhaben führt dies zu einer Vielzahl statischer Einzelnachweise und damit verbunden zu einem hohen Zeitund Kostenaufwand für eine stets in ähnlicher Weise wiederkehrende Planungsleistung.

Ziel einer Gruppenprognose ist der Ersatz von Einzelnachweisen durch umhüllende Nachweise gleich mehre-

2 2.1

Ankerplatten mit Kopfbolzenverankerungen Allgemeines

Zur definierten Lasteinleitung in Stahlbetonbauteile werden häufig Ankerplatten mit angeschweißten Kopfbolzenverankerungen verwendet. Sie sind vor dem Betonieren in die Schalung einzulegen. Die Dimensionierung der Anschlusspunkte ist vor Baubeginn durchzuführen, was in der Praxis auch einer terminlichen Detailplanung bedarf.

Ein typisches Nachweisverfahren für Ankerplatten ist das CC-Verfahren [3]. Rechnerisch überprüft werden dabei mögliche Versagensarten, und zwar die des Ankers selbst auf Zug oder Schub, oder Versagensarten im umgebenden Beton. Bild 1 zeigt die angenommenen Versagensformen am Einzelkopfbolzen bzw. Kopfbolzenelement für Normal- bzw. Querkraftbeanspruchungen. Bei großen Projekten ist es sinnvoll, nicht mit den vielen Einzelüberprüfungen am Anker selbst zu arbeiten, sondern vorab typisierte Bemessungsdiagramme in Form von Interaktionsdiagrammen zu erstellen, also direkt mit den Anschlussschnittgrößen die Nachweise der Gesamtankerplatte zu führen [4]. In Bild 2 oben sind derartige Interaktionsdiagramme für die Schnittgrößen Biegung und Normalkraft

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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FACHTHEMA ARTICLE

DOI: 10.1002/best.201200042

R. Post, S. Schindler, P. Mark, F. Hebach: Diskriminanzanalyse zur effektiven Nachweisführung typisierter Ankerplatten

Bild 1

Versagensmechanismen für Quer- und Zuglasten nach [6] Failure mechanisms in shear and tension acc. to [6]

(M, N) rechts und Querkraft und Torsion (V, Mx) links beispielhaft für einen ausgewählten Ankerplattentyp dargestellt. Sie sind mit absoluten Kraft- und Momentengrößen angegeben und als lineare Interaktion ausgearbeitet.

Das Vorgehen bei der Bemessung sieht nun vier Schritte vor: (a) Zusammenführen der Querkraft- und Biegemomentenkomponenten zu vektoriellen bzw. additiven Re2 !!

2 sultierenden, also VEd = "!!!!!

VEd,y +!!!!!

VEd,z und MEd = MEd,y + MEd,z (Vorgehen nach [5]) (b) Überprüfung der Interaktionsbeanspruchung NEd mit MEd gegenüber den entsprechend gekoppelten Widerständen NRd mit MRd (c) Überprüfung der Interaktionsbeanspruchung VEd mit MEd,x gegenüber den ebenso gekoppelten Widerständen VRd mit MRd,x (d) Prüfung der Gesamtinteraktion aus schub- und normalspannungsinduzierten Schnittgrößen, also eine Gesamtinteraktion aus beiden Diagrammtypen Dieses bereits vereinfachte Verfahren des Verankerungsnachweises bietet weitere Möglichkeiten der Erleichterung bzw. effizienteren Behandlung. (a) Zum einen fällt auf, dass alle Schnittgrößen in absoluten Größen, also z. B. in kN oder kNm, in den Diagrammen angegeben sind. Eine Normierung ähnlich bekannten Interaktionsdiagrammen des Stahlbetonbaus (z. B. M-N-Interaktionsdiagramme) kann viele verschiedene Plattentypen direkt auf ein einziges Diagramm vereinfachen. (b) Zum anderen soll mithilfe des Verfahrens der Diskriminanzanalyse aus den sehr unterschiedlichen Schnittgrößenkombinationen eine sinnvolle Vorauswahl und Zuordnung erfolgen, um schneller zum „richtigen“ Ankerplattentyp zu gelangen.

670

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

2.2

Normierung, Transformation, Skalierung

Als Grundlage für einhüllende Gruppennachweise werden zunächst die Bemessungsdiagramme aus einem exemplarisch verwendeten Ankerplattenkatalog [4] in eine normierte Form gemäß [7] und [8] überführt. Mit Einführung relativer Schnittgrößen werden Einheitsdiagramme definiert, die für alle Ankerplattentypen unter Beanspruchung beliebiger Schnittgrößen anwendbar sind. Die auf die Bauteilwiderstände bezogenen Beanspruchungen werden so auf den Maximalwert 1,0 normiert, es entstehen rechtwinklige, gleichseitige Dreiecke, bei denen alle Isolinien der Ausnutzungskomponenten parallel zueinander verlaufen. In Bild 2 werden die für den Normal- und Querkraftanteil normierten Diagramme zusammengeführt. Mit Definition des zu den Isolinien orthogonalen u-v-Koordinatensystems, das durch Rotation der Koordinatenachsen erzeugt wird, können die anteiligen Komponenten ermittelt werden. Bei Bezugnahme der Isolinien auf das so definierte u-v-System ist eine Skalierung der Werte um den Faktor "2 erforderlich (Isolinie für 1,0 schneidet die Abszisse bei u = 1/"2). Somit können die die Gesamtsituation charakterisierenden Komponenten U und V in den Gln. (1) und (2) direkt durch Ermittlung der bezogenen Schnittgrößen bestimmt werden.

2.3

Bemessungsdiagramm typisierter Ankerplatten

Für den Widerstand bei kombinierter Zug- und Querbeanspruchung sind abhängig von der Zusatzbewehrung zwei Nachweisgleichungen definiert [5].

Ohne Zusatzbewehrung oder mit Zusatzbewehrung für Zug- und Querbelastung: 1,5 U1,5 1 + V1 ≤ 1,0

(1)

Bild 2

Normierung, Transformation, Skalierung Normalisation, transformation, scaling

Mit Zusatzbewehrung für Zug- oder Querbelastung: 2/3 U2/3 ≤ 1,0 2 + V2

(2)

Aufgrund der dargestellten Normierung, Transformation und Skalierung können die dimensionsfreien Normal-

und Querkraftkomponenten Ui und Vi direkt aus den bezogenen Schnittgrößen gebildet werden (Bild 3). Es gilt: Ui =

NEd MEd + NRd,i MRd,i Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

(3)

671

FACHTHEMA ARTICLE

R. Post, S. Schindler, P. Mark, F. Hebach: Discriminant analysis for an effective design of standardised anchor plates

R. Post, S. Schindler, P. Mark, F. Hebach: Diskriminanzanalyse zur effektiven Nachweisführung typisierter Ankerplatten

Bild 4

Diskriminanzachse [1] mit Trennkriterium y* Discriminant axis [1] with separation criterion y*

d. h. die Einordnung von Elementen in vorgegebene Gruppen, ist von Interesse. Die Durchführung einer Diskriminanzanalyse lässt sich in sechs Teilschritte aufgliedern [1].

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Bild 3

Normiertes Bemessungsdiagramm, Ausnutzungsgrad mit und ohne Zusatzbewehrung für Zugbelastung Normalised design chart, stress degrees with and without additional reinforcement for shear and tension

mit: MEd = MEd,y + MEd,z

(4)

und Vi =

MEd,x VEd + VRd,i MRd,x,i

mit: VEd =

2 2 VEd,y + VEd,z

(5)

(6)

Die Verwendung des Index i ermöglicht die Darstellung zweier Nachweisgleichungen mit den jeweiligen Koordinatensystemen in einem Bemessungsdiagramm (i = 1: Ohne Zusatzbewehrung oder mit Zusatzbewehrung für Zugund Querbelastung; i = 2: Mit Zusatzbewehrung für Zugoder Querbelastung).

3 3.1

Gruppierung mittels multivariater Statistik, Nachweisführung Diskriminanzanalyse

Diskriminanzanalyseverfahren finden in verschiedenen Bereichen Anwendung, in denen Entscheidungsregeln gesucht werden, wie z. B. in der Medizin (Diagnostik), der industriellen Fertigung (Qualitätskontrollen) und der Finanzwirtschaft (Kreditwürdigkeitsprüfung) [9, 10]. Hierbei kann die Abhängigkeit einer nominal skalierten Gruppierungsvariablen von metrisch skalierten Merkmalsvariablen der Elemente untersucht werden. Insbesondere die Prognose der Gruppenzugehörigkeit von Elementen, 672

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Definition der Gruppen Formulierung der Diskriminanzfunktion Schätzung der Diskriminanzfunktion Prüfung der Diskriminanzfunktion Prüfung der Merkmalsvariablen Klassifizierung neuer Elemente

Die Definition der Gruppen ist im nachfolgend betrachteten Anwendungsfall gleichbedeutend mit der Festlegung der zu verwendenden Ankerplattentypen. Es geht also im praktischen Fall um wirtschaftliche Zuordnung von normierten Schnittgrößenkombinationen zu geeigneten Ankerplattentypen. Im Folgenden wird zur Vereinfachung ausschließlich der Zweigruppenfall betrachtet.

Der Ansatz von F ISHER [11] zur Lösung multivariater Klassifizierungsaufgaben (Schritte 2 und 3) setzt im Gegensatz zu anderen Verfahren keine Normalverteilung mit gleichen Varianz-Kovarianz-Matrizen der Merkmalsvariablen voraus und führt auf eine lineare Entscheidungsregel zurück. Hierzu wird – ausgehend von den Merkmalsvariablen xij – eine Linearkombination y ij = d′x ij

(7)

der Variablen aufgestellt, die die Gruppenstruktur möglichst gut wiedergibt (optimale Trennung). Dazu lässt sich jede Gruppe durch ihren mittleren Diskriminanzwert (Centroid) beschreiben: yi =

1 ni

ni

∑ y ij

(8)

j=1

Die Zuordnung zu den Gruppen erfolgt über den Vergleich der Abstände der Diskriminanzwerte zu den Centroiden nach dem sogenannten Distanzkonzept (Bild 4).

Es gilt die Streuung zwischen den Gruppen SSb (= Sum of Squares between) SS b = (y1 – y 2 )2

(9)

zu maximieren und die Streuung innerhalb der Gruppen SSW (= Sum of Squares within) 2

SS w =

ni

∑ ∑ (y ij – y i)2 i =1 j=1

(10)

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Autoren: ! Der Arbeitskreis 2.4 „Baugruben“ in der Fachsektion „Erd- und Grundbau“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V., Essen (DGGT) unter der Leitung des Obmannes Prof. Dr.-Ing. A. Hettler arbeitet auf ehrenamtlicher Basis.

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Empfehlungen des Arbeitskreises „Baugruben“ (EAB)

zu minimieren (Zweigruppenfall i = 1, 2). Bild 5 veranschaulicht den Einfluss der Streuungen auf die Trennschärfe zwischen den Gruppen 1 und 2.

Der Quotient aus den Gln. (9) und (10) Γ=

Streuung zwischen den Gruppen (SS b ) = Streuung in den Gruppen (SS w ) (y – y 2 )2 = 2 n1 i

(11)

∑ ∑ (y ij – y i)

2

i =1 j=1

wird auch als Diskriminanzkriterium Γ bezeichnet [1]. Es wird der Gewichtungsvektor d in Gl. (7) bestimmt, für den Γ maximal wird. Mit der Matrix der zusammengefassten („pooled“) Varianz-Kovarianz-Quadratsummen gilt: 2

W=

ni

∑ ∑ (x ij – x i)(x ij – x i)′

(12)

i =1 j=1

und: Γ=

Bild 5 2

(d′x1 – d′x 2 ) d′Wd

(13)

Nach Bilden der partiellen Ableitung von Γ nach d und Lösen des Extremwertproblems ergibt sich: d = W –1(x1 – x 2 )

(14)

Die Entscheidungsregel in Gl. (7) ist somit eine Funktion der Mittelwerte, Varianzen und Kovarianzen.

Die Prüfung der Diskriminanzfunktion (Schritt 4) besteht in der praktischen Anwendung darin, die durchgeführte Klassifizierung der Objekte mit der tatsächlichen Gruppenzugehörigkeit zu vergleichen. Die Qualität der Diskriminanzfunktion kann u. a. mithilfe der so ermittelten Trefferquote beurteilt werden. Die diskriminatorische Bedeutung einer Merkmalsvariablen (hier z. B. MEd,x [kNm]) für die Funktion lässt sich auf Basis des zugehörigen Gewichtungsvektors d ermitteln (Schritt 5). Bei Bedarf können so unwichtige, d. h. die Qualität der Trennfunktion wenig beeinflussende Variablen aus der Diskriminanzfunktion entfernt werden. Die Klassifizierung neuer Elemente (Schritt 6) wird schließlich durch die Betrachtung der Distanzen zu den jeweiligen Centroiden der Gruppen vorgenommen (Distanzkonzept).

3.2

Weiterentwicklung und Anwendung der Methode

Nach [1] erfordert die Anwendung der Diskriminanzanalyse, dass Daten für die Merkmalsvariablen der Elemente und deren Gruppenzugehörigkeit vorliegen. Bei Ankerplattengruppierungen ist demnach eine ausreichend große Stichprobenmenge erforderlich, für die bereits Einzelnachweise vorliegen und aus deren metrischen Eigen-

Gruppen (Dichtefunktionen) mit unterschiedlicher Streuung nach [1] Groups (density functions) with different scatterings acc. to [1]

schaften (hier: Schnittgrößen) sich eine qualifizierte Unterscheidungsregel ableiten lässt. Für eine im Großkraftwerksbau durchaus gängige Anzahl von mehreren zehntausend einzubauenden Ankerplatten wären zunächst einige hundert Ankerplatten als Stichprobenmenge einzeln nachzuweisen. Um auch derartige Vorarbeiten zu vermeiden, wird hier zunächst durch Datensampling [12] eine beliebig große Stichprobenmenge künstlich erzeugt.

Bild 6 zeigt das prinzipielle Vorgehen mit dieser Datenerzeugung als Startpunkt.

Es setzt sich zusammen aus: – Datenerzeugung unter Annahme einer geeigneten Verteilung der Eingangsgrößen – Aufstellen der Diskriminanzfunktion zur Unterscheidung – Zuordnung der Eingangsgrößen zu einer Gruppe – Optimierung der Zuordnung über Anpassung der Verteilung – Tatsächlicher, tabellenkalkulatorischer Nachweis am erkannten Typ Die Aufteilung der Verteilungsfunktion in Abschnitte kann je nach Erfordernis gewählt werden. Es zeigt sich, dass bei einer Teilung der Funktion in zehn Abschnitte auch die Randbereiche der Verteilung hier ausreichend gut abgedeckt werden. Die Stichprobenmenge wird aus Kombinationen der normierten Komponenten ξEd [–], µEd,x [–], νEd [–] und µEd [–] je Ankerplatte generiert (hier 104 Kombinationen). Für die zugrunde gelegte Schätzverteilung wird zunächst angenommen, dass alle vier Schnittgrößenkomponenten im Mittel den gleichen AnBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

673

FACHTHEMA ARTICLE

R. Post, S. Schindler, P. Mark, F. Hebach: Discriminant analysis for an effective design of standardised anchor plates

R. Post, S. Schindler, P. Mark, F. Hebach: Diskriminanzanalyse zur effektiven Nachweisführung typisierter Ankerplatten

Bild 6

Ablaufschema: Datensampling, Optimierung, Gruppierung Flowchart: data sampling, optimising, classification

teil an der maximalen Auslastung besitzen. Diese Annahme lässt sich natürlich auch ändern bzw. verbessern.

Für den Fall i = 2 – d. h. mit Zusatzbewehrung für Zugoder Querbelastung – ergibt sich ein Erwartungswert von E(Xi) = 0,1768 für jede der vier normierten Schnittgrößenkomponenten. Zur Beschreibung der Merkmalsvariablen werden Betaverteilungen verwendet, da die Dichtefunktionen – ebenso wie die normierten Schnittgrößenkomponenten – im Intervall [0,1] definiert sind.

Zudem besitzt die Dichtefunktion der Betaverteilung eine große Variabilität in der Gestalt, was einer großen Bandbreite der Optimierungslösungen gleichkommt. Die Parameter pi und qi der Funktionen werden mittels eines numerischen Optimierungsverfahrens in der Tabellenkalku674

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

lation (sog. „Solver“ in MS EXCEL®) so variiert, dass die aus der generierten Datenmenge abgeleitete Diskriminanzfunktion eine bestmögliche Gruppenbildung der nachzuweisenden Ankerplattentypen liefert.

4 4.1

Beispiele Normierte Nachweisführung

Das nachfolgende Beispiel verdeutlicht die Vorteile eines kombinierten Bemessungsdiagramms auf Grundlage normierter Parameter für die nachzuweisenden Ankerplattentypen. Im gewählten Beispiel wird bei allen Ankerplattentypen als Standard eine Zusatzbewehrung für Querbelas-

Tab. 1

Widerstandskenngrößen von Ankerplatten Typ 1 bis 4 [4] sowie normierte Ergebnisse Resistance parameters for anchor plates types 1 to 4 [4] ed results

Ankerplatte

N Rd [kN]

M Rd [kNm]

VRd [kN]

M Rd,x [kNm]

U [–] nach Gl. (3)

V [–] nach Gl. (5)

Kriterium nach Gl. (2)

Kriterium nach Gl. (1)

Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4

62 69 170 200

4,6 6,6 24 37

133 185 250 280

15 33 49 92

0,64 0,48 0,16 0,11

1,44 0,75 0,52 0,35

2,02 1,44 0,94 0,73

2,23 0,98 0,44 0,24

Tab. 2

Einwirkende Schnittgrößen des Wandanschlusses Acting sectional forces of the wall junction

Schnittgr.

N Ed [kN]

M Ed [kNm]

VEd [kN]

M Ed,x [kNm]

Kombi. 1

11,5

2,1

47,3

16,2

tung angesetzt. Der kombinierte Nachweis ist hier mit Gl. (2), d. h. 2/3 im Exponenten zu führen. Nach [5] ist bei Ansatz einer weiteren Zusatzbewehrung für Zugbelastung Gl. (1) zu verwenden. Auf der sicheren Seite liegend wird hier – analog zu [4] – keine Erhöhung der Widerstandskenngrößen der Ankerplatten durch den Ansatz der Zusatzbewehrung für Zugbelastung angesetzt.

Die in Tabelle 1 aufgeführten Widerstände als Schnittgrößen auf Bemessungsniveau (Index d) sind dem exemplarischen Ankerplattenkatalog [4] entnommen. Die zu verankernden Schnittgrößen sind in Tabelle 2 aufgeführt. Gesucht ist eine sinnvoll passende Ankerplatte zur gegebenen Kombination an einwirkenden Schnittgrößen. Ein Blick auf Gl. (5) zeigt, dass ein Nachweis mit Ankerplattentyp 1 nicht gelingt, da gilt MEd,x > MRd,x und somit weder Gl. (1) noch Gl. (2) erfüllt werden können. Das in Bild 3 dargestellte Bemessungsdiagramm spannt den kon-

vexen Lösungsraum für Gl. (2) im linken unteren Diagrammbereich und den konkaven Lösungsraum für Gl. (1) im rechten oberen Diagrammbereich auf. Für Typ 2 erhält man bei Anwendung der Gln. (3) und (5) die bezogene Normal- bzw. Querkraftkraftkomponente Ui = 0,48 bzw. Vi = 0,75. Sofern nur die Zusatzbewehrung für Querbelastung angesetzt wird, beträgt der Auslastungsgrad nach (Gl. (2)) rund 144 %, der Nachweis ist nicht erfüllt.

Bei Ausführung mit weiterer Zusatzbewehrung für Zugbelastung gelingt mit Gl. (1) der Nachweis für Typ 2, der Auslastungsgrad beträgt 98 %. Analog ergeben sich für Ankerplattentyp 3 Ausnutzungsgrade von 94 % bzw.

44 %. Beide Werte können auch direkt im Bemessungsdiagramm nach Bild 7 abgelesen werden.

Das kombinierte Bemessungsdiagramm besitzt ebenso wie die zugrunde gelegten Gln. (1) bis (6) für die Ankerplatten Typ 1 bis Typ 4 Gültigkeit. Die Bemessung der Ankerplatten kann so mit einem Diagramm erfolgen, die Ergebnisse sind unmittelbar vergleichbar. Ein Abgleich zwischen den speziellen Ankerplattendiagrammen ist somit nicht mehr erforderlich, sodass sich der Ablauf vereinfacht und generalisiert.

4.2

Diskriminanzanalyse

Die Umsetzung des Verfahrens wird exemplarisch für Anschlusspunkte der Ankerplattentypen 2 und 3 (Tabelle 1) dargestellt. Um im Anwendungsbeispiel eine große Bandbreite von nachzuweisenden Schnittgrößenkombinationen zu erhalten, werden diese hier ebenfalls mittels Datensampling erzeugt. Die zugrunde gelegten, beliebig gewählten Beta-Verteilungen der normierten Schnittgrößen sind für Ankerplattentyp 2 in Bild 8 dargestellt. Die Teilung der Funktionen zur Erzeugung der nachzuweisenden Schnittgrößen erfolgt hier in sechs Abschnitte. Je Ankerplatte werden so 64 = 1296 Kombinationen generiert.

Bild 7

Normiertes Bemessungsdiagramm mit Anwendung für Typ 3 Normalised design chart applied to type 3

Die Datengenerierung der Stichprobenmenge erfolgt mit einer Aufteilung der Verteilungsfunktion in zehn Abschnitte (vgl. Abschn. 3.2). Die Parameter der Verteilungsfunktion werden zunächst mit p = 10,0 und q = 46,6 so gewählt, dass E(Xi) = 0,1768 ist. Der Gewichtungsvektor d wird auf Basis der Mittelwerte, Varianzen und Kovarianzen der Stichprobendaten gebildet und führt zur Gruppierung der nachzuweisenden Kombinationen. Mittels normierter Nachweisführung wird die jeweilige Zuordnung geprüft. Eine maximale Zuordnungsquote ist Zielgröße für die Optimierung Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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der Stichprobendaten, die durch Variation der Parameter pi und qi in vorgegebenen Grenzen (Bild 9) über das Optimierungsprogramm im Tabellenkalkulationsprogramm erfolgt.

Der mittlere Diskriminanzwert (Centroid) jeder Gruppe lässt sich nach den Gln. (7) und (8) beschreiben. Im – = 0,0020 und – gewählten Beispiel gilt – y1 = d′′x y2 = 1 d′′x–2 = –0,0022. Eine Schnittgrößenkombination x wird der Gruppe 1 (hier: Ankerplattentyp 2) zugeordnet, wenn gilt: | d′x – y1 | < |d′x – y 2 |

(15)

Beispielsweise wird die Kombination   x=   

NEd V Ed MEd MEd,x

  =   

 28,4  12,1   2,1  4,0

    

der Gruppe 2 (Ankerplattentyp 3) zugeordnet. Mithilfe der normierten Nachweisgleichung lässt sich die Eingruppierung direkt verifizieren. Für Ankerplattentyp 2 ergibt sich:  NEd MEd  N + M   Rd Rd 

2/3

 28,4 2,1  = +  69,0 6,6 

 V M +  Ed + Ed,x   VRd MRd,x 

2/3

2/3

=

 12,1 4,0  + +  185,0 33,0 

 28,4 2,1  = +  170,0 24,0 

 V M +  Ed + Ed,x   VRd MRd,x 

2/3

Mit der einmalig aufgestellten Diskriminanzfunktion können beliebig viele weitere Anschlusspunkte den beiden Ankerplattentypen zugewiesen werden. Der Nachweis erfolgt einhüllend auf Basis der vorsortierten Gruppen am normierten Diagramm.

2/3

5

2/3

= 1,14 > 1,0

Für Ankerplattentyp 3 gilt:  NEd MEd  N + M   Rd Rd 

nerierte Diskriminanzfunktion sorgt hier für eine optimale Zuordnungsquote von 100 %, d. h. es werden alle 2 · 64 = 2592 Anschlusspunkte den beiden Ankerplattentypen richtig zugeordnet. Daran anschließend kann innerhalb jeder Gruppe eine beliebige Diskretisierung von Nachweisfenstern durch Staffelung der normierten Nachweisgleichung erfolgen. Bild 10 zeigt dieses Staffelungsprinzip. Die den gewählten Randbedingungen genügenden Kombinationen werden für einen einhüllenden Nachweis subsummiert.

Letztlich kann durch geeignete Wahl der Nachweisfenster die Dokumentation aller Einzelnachweise durch wenige einhüllende Nachweise ersetzt werden. Im vorliegenden Beispiel sind je Ankerplattentyp nur zwei Nachweisfenster nötig, um alle Kombinationen zu erfassen. Wenngleich die Anzahl der Nachweise so minimiert wird, sind diese abschließend für jede Gruppe erforderlich, da die Zuweisung zu den Ankerplattentypen mithilfe der Diskriminanzfunktion zunächst nur eine Prognose darstellt.

2/3

 12,1 4,0  + +  250,0 49,0 

= 2/3

= 0,66 < 1,0

Die Zuordnungsquote ist von der Qualität der Diskriminanzfunktion abhängig. Die aus den Stichprobendaten ge-

Schlussfolgerungen

Mit der gezeigten Methode lassen sich Vorgruppierungen bei der vielfach wiederholten Bemessung von Bauteilen durchführen. Es werden metrisch skalierte, bemessungsrelevante Bauteilvariablen für die Diskriminanzanalyse verwendet. Ziel der Gruppenzugehörigkeitsprognose ist die einhüllende Nachweisführung möglichst großer Bauteilemengen zur Reduzierung des Berechnungsaufwands.

Kurzum, viele Einzelnachweise werden durch wenige Gruppennachweise ersetzt.

Zur Anwendung sind Stichprobendaten erforderlich. Liegen diese nicht bzw. nicht in ausreichendem Umfang vor, können sie in geeigneter Weise durch Datensampling ge-

Bild 8

Verteilungs- und Dichtefunktionen der nachzuweisenden Schnittgrößenkomponenten für Ankerplattentyp 2 Distribution and density functions of components of sectional forces to be verified for type 2

676

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bild 9

Parameter zur Optimierung der Stichprobenverteilung in der Tabellenkalkulation Parameters to optimise the sampling distribution within the spreadsheet calculation

Bild 10 Nachweisfenster für Ankerplattentyp 2 und 3 im normierten Diagramm Ranges of verification for anchor plate type 2 and type 3 in the normalised chart

bildet werden. Die hierfür zugrunde gelegten Verteilungsfunktionen lassen sich mit numerischen Optimierungsverfahren mit der Maßgabe erzeugen, eine optimale Gruppenzuweisung der Bauteile zu erreichen.

Die Vorgehensweise wird am Bauteil „Ankerplatte“ verdeutlicht. Die in einem Ankerplattenkatalog [4] verwende-

ten Bemessungsdiagramme werden zunächst in eine normierte Form überführt, um so sinnvolle Gruppennachweise auch bei einer Normalkraft-Querkraft-Interaktion zu ermöglichen. Im gezeigten Beispiel erfolgt eine optimale Zuweisung der Schnittgrößenkombinationen zu zwei Ankerplattentypen (Zuordnungsquote: 100 %). Mit geeigneter Wahl der Nachweisfenster gelingt es hier durch zwei Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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bau. Attraktiv für die praktische Nutzung ist zudem die relativ einfache Umsetzbarkeit der Methode in praxisüblichen Tabellenkalkulationsprogrammen.

einhüllende Nachweise je Ankerplattentyp alle Bemessungspunkte (rd. 2600) zu erfassen. Neben den im Beispiel verwendeten Merkmalsvariablen (VRd, MRd, NRd und MRd,x) können auch weitere Merkmale wie z. B. der Betonkantenbruch von bauteilrandnahen Ankerplatten [13, 14] in die Diskriminanzfunktion einbezogen werden.

Danksagung

Die Vorgehensweise ist generell von großem Potenzial für Bemessungsaufgaben mit hohen Wiederholungszahlen.

Sie lässt sich in der gezeigten Form beispielsweise übertragen auf Stützen- oder Fundamentbemessungen oder auch den Nachweis typisierter Verbindungen im Stahl-

Die Autoren danken den Herren Dr.-Ing. JULIAN MEYER, Dipl.-Ing. WOLFGANG F UCHS, Dr.-Ing. STEPHAN F ROMKNECHT und Dipl.-Ing. MARK KRITZMANN (HOCHTIEF Consult IKS Energy) für die konstruktiven Diskussionen und die umfangreiche Bereitstellung von Unterlagen.

Literatur [1] BACKHAUS, K.; ERICHSON, B.; PLINKE, W.; WEIBER, R.: Multivariate Analysemethode, Eine anwendungsorientierte Einführung. 13. Aufl. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2011.

[2] MEISWINKEL, R.; MEYER, J.; SCHNELL, J.: Bautechnik im Kernkraftwerksbau. BetonKalender 2011, S. 343–432, Berlin: Ernst & Sohn, 2011.

[3] P REGARTNER, T.: Bemessung von Befestigungen in Beton, Einführung mit Beispielen. Berlin: Ernst & Sohn, 2009.

[4] HOCHTIEF Consult IKS Energy: Ankerplattenkatalog: Kopfbolzenankerplatten für Betriebslastfälle der Anforderungskategorie A1 und für außergewöhnliche Einwirkungen der Anforderungskategorie A2 und A3. Frankfurt am Main, 2011.

[5] DIN CEN/TS 1992-4-2: Bemessung der Verankerung von Befestigungen in Beton. Normenausschuss Bauwesen (NABau) im Deutschen Insitut für Normung e.V., Berlin, Deutsche Norm 2009.

[6] KUHLMANN, U.; IMMINGER, T.: Ankerplatten und Einbaudetails zur Kraftübertragung im Stahlbau. Deutscher Ausschuss für Stahlbau, Deutscher Stahlbau-Verband DSTV, Düsseldorf, 2004.

[7] SCHINDLER, S.; BENDER, M.; MARK, P.: Erweiterung der klassischen M-N-Interaktionsdiagramme. Beton- und Stahlbetonbau 102 (2007), Heft 8, S. 539–547.

[8] GÖDDE, L.; STRACK, M.; MARK, P.: M-N-Interaktionsdiagramme für stahlfaserverstärkte Stahlbetonquerschnitte. Beton- und Stahlbetonbau 105 (2010), Heft 5, S. 318–323.

[9] ÖZCEBE, G.; YUCEMEN, M. S.: A new approach for the preliminary seismic vulnerability assessment of existing buildings on a regional scale. ICLODC2004, Bochum, 2004, S. 79–88.

[10] HEBACH, F.: Entwicklung eines statistischen Nachweisverfahrens für typisierte Verankerungen im Großkraftwerksbau unter Verwendung der Diskriminanzanalyse. Ruhr-Universität Bochum, Bachelor-Thesis 2011.

[11] HANDL, A.: Multivariate Analysemethode, Theorie und Praxis multivariater Verfahren unter besonderer Berücksichtigung von S-PLUS. 2. Aufl. Heidelberg Berlin: Springer-Verlag, 2010.

[12] BUCHER, C.: Computational Analysis of Randomness in Structural Mechanics.: CRC Press/Taylor & Francis, 2009.

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

[13] F ROMKNECHT, S.; ODENBREIT, C.; DORKA, U.: Versuche zur Tragfähigkeit von Ankerplatten mit einbetonierten Kopfbolzendübeln in schmalen Stahlbetonstützen. Beton- und Stahlbetonbau 105 (2010), Heft 6, S. 362–370.

[14] HOFMANN, J.; ELIGEHAUSEN, R.: Tragfähigkeit von randnahen Kopfbolzen bei der Versagensart seitlicher Betonausbruch. Beton- und Stahlbetonbau 104 (2009), Heft 7, S. 386–393.

Autoren

Dipl.-Ing. Reinhard Post reinhard.post@rub.de

Dipl.-Ing. Steffen Schindler steffen.schindler@rub.de

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mark peter.mark@rub.de

Franziska Hebach, B. Sc. franziska.hebach@rub.de

Ruhr-Universität Bochum Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften Lehrstuhl für Massivbau Universitätsstraße 150 Gebäude IA 4/151 44780 Bochum

FACHTHEMA

Dieter Lippold

Spannbetonsilos mit hohen Vorspanngraden unter instationären Temperatureinwirkungen Bei der Vorspannung zylindrischer Silowände in Ringrichtung wird im Allgemeinen ein Kompromiss zwischen zwei Grenzzuständen gesucht: Bei leerem Silo treten große Ringdruckkräfte auf, denen sich bei Beginn der Füllung mit heißem Schüttgut Zwangspannungen infolge des Temperaturunterschiedes über die Wanddicke überlagern. Dies bedeutet maximale Druckspannungen in Ringrichtung auf der Wandinnenseite. Bei vollem Silo überlagern sich Ringzugkräfte und Zwangmomente infolge des heiß eingefüllten Schüttguts zu maximalen Zugspannungen auf der Wandaußenseite. Zu große Druckspannungen können den Wandbeton schädigen, zu große Zugspannungen führen zu unzulässig breiten Rissen, die die Dauerhaftigkeit gefährden.

Während bisher keine Hinweise auf Schäden auf der Wandinnenseite infolge hoher Druckspannungen gefunden wurden, weisen Schäden (Delaminierungen) auf der Wandaußenseite von sehr hoch vorgespannten Silowänden auf eine möglicherweise bisher unterschätzte Schadensursache hin. Die instationären Temperaturspannungen aus Sonneneinstrahlung überlagern sich den Druckspannungen aus Vorspannung und verursachen sehr große Querzugspannungen im Bereich zwischen äußerer Wandbewehrung und den Ringspanngliedern, wie nicht-lineare Berechnungen mit dem FE-Programm MASA 3 ergaben. Werden in Kombination mit weiteren Einflüssen aus dem Silobetrieb die aufnehmbaren Zugspannungen überschritten, erklärt dies möglicherweise die beobachteten Delaminierungen an der Außenseite hoch vorgespannter Silowände, die intensiver Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind.

Post-tensioned silo walls with high post-tensioning degree and transient temperature effects When post-tensioning a cylindrical silo wall in ring direction usually a compromise of two limit states has to be considered: For an empty silo high compression stresses will occur in combination with high restraint stresses due to the temperature difference between inside and outside when filling the silo with hot bulk material. This means a maximum for the compression stresses in ring direction at the inner face of the wall. When the silo is filled to capacity circumferential tension and restraint bending moments due to the hot bulk material will cause maximum tensile stresses at the outer face of the wall. Excessive compression stresses can damage the wall concrete, while excessive tensile stresses cause wide cracks, which endanger the durability.

Until now no indications were found for damages at the inner face of silo walls due to excessive compression stresses in ring direction, but damages (delaminations) at the outer face of some silo walls with very high post-tensioning suggest a risk, which has been underestimated until now eventually. Transient temperature stresses due to the sun radiation will increase the compression stresses due to post-tensioning, which causes very high transverse tensile stresses in the range between outer reinforcement and tendons. This was proved by a non-linear analysis with the FE-program MASA 3. If further influence from silo operation causes tensile stresses above the ultimate limit state, this might be an explanation for the delaminations, which have been detected at the outer face of silo walls with high post-tensioning degree and intensive sun radiation.

1

spanngrad für solchermaßen belastete Silowände sinnvoll sei. Da zur damaligen Zeit in der Bundesrepublik Deutschland für Bauwerke im Freien unter länger wirkenden Verkehrslasten nur volle Vorspannung zugelassen war, schien der Weg vorgegeben, die kombinierten Zugspannungen infolge Ringzug und Temperaturzwang auf der Wandaußenseite durch Ringvorspannung vollständig zu überdrücken. Aufgrund der hohen Zwangspannungen infolge des Temperaturunterschieds in der Wand ergaben sich aus dieser Vorgabe sehr hohe erforderliche Vorspannkräfte.

Allgemeines

In den 60iger und 70iger Jahren des letzten Jahrhunderts wurden in der Zementindustrie immer größere Klinkersilos und Klinkerlager geplant und gebaut. Mit zunehmenden Durchmessern und immer größeren Füllhöhen stiegen auch die Ringzugkräfte in den Silowänden signifikant an. Da in den meisten Fällen die durchschnittlichen Klinkertemperaturen beim Befüllen 100 °C und mehr betragen, treten zusätzlich zu den Ringzugkräften aus der Füllung hohe Temperaturunterschiede über die Wanddicke auf, die außer den Ringzugspannungen noch große Zwangspannungen in den Wänden verursachen.

Schnell ergaben sich hieraus Schnittgrößen, die mit der bisher üblichen Betonstahlbewehrung nicht mehr aufgenommen werden konnten, sondern den Einsatz von Vorspannung in Ringrichtung erforderlich machten. Früh ergaben sich in der Fachwelt Diskussionen, welcher Vor-

Bereits in ihren damaligen Veröffentlichungen zur Berechnung und Bemessung von Silowänden verwiesen die Autoren Prof. Dr.-Ing. JÖRG P ETER und Dipl.-Ing. GEORG LOCHNER darauf, dass hierbei in vielen Fällen eine unwirtschaftliche Bemessung die Folge wäre und zudem die zulässigen Druckspannungen in horizontaler Richtung auf der Wandinnenseite überschritten würden – haupt-

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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DOI: 10.1002/best.201208263

D. Lippold: Spannbetonsilos mit hohen Vorspanngraden unter instationären Temperatureinwirkungen

sächlich bei niedrigen Füllständen während des Einfüllens von heißem Klinker [1].

methode betrugen die hier vorliegenden Vorspannkräfte mehr als das Doppelte.

P ETER und LOCHNER befürchteten, dass hierdurch Schäden an der Wand verursacht werden könnten und empfahlen als Alternative die bereits in der Schweiz verwendete teilweise Vorspannung. Hauptaugenmerk sollten hierbei nicht zulässige Zugspannungen, sondern die Einhaltung zulässiger Rissbreiten sein, die die Dauerhaftigkeit der Wände sicherstellen sollte.

Nach dem früheren Bemessungskonzept mit globaler Sicherheit und zulässigen Druckspannungen wären bei einer Kombination von Vorspannung und Temperaturzwang, wie sie z. B. mit Beginn des Füllens eines Silos auftreten kann, die zulässigen Druckspannungen auf der Wandinnenseite deutlich überschritten worden.

Zusammen mit Dr.-Ing. R AINER KOCH von der Universität Stuttgart wurden für diesen Spezialfall Bemessungsdiagramme entwickelt, die eine bautechnisch überzeugende und gleichzeitig wirtschaftliche Wandbemessung mit wesentlich geringeren Vorspannkräften als bei voller Vorspannung erlaubten [2]. Dieser Bemessungsansatz wurde seitdem vom Büro Peter und Lochner konsequent umgesetzt [3, 5], und die meisten Tragwerksplaner in Deutschland übernahmen diese Methode im Grundsatz.

Bei einer Vielzahl seit dieser Zeit ausgeführter Klinkersilos und Klinkerlager wurde dieses Prinzip erfolgreich eingesetzt, und es sind dem Verfasser keine Schäden bekannt, die auf dieses Konzept zurückzuführen gewesen wären.

Da in den Zement- und Kraftwerken auch die Silos für Zement, Kalksteinmehl, Flugasche etc. immer größer wurden und gleichzeitig die Anforderungen aus dem Silobetrieb immer ungünstigere Beanspruchungen der Silowände mit hohen Biegemomenten und Querkräften ergaben, wurde in den letzten Jahren die teilweise Vorspannung der Wände auch bei diesen Silotypen immer häufiger verwendet, nachdem lange Jahre fast nur „schlaff“ bewehrte Wände zum Einsatz gekommen waren.

Auch hier war diese Methode bisher sehr erfolgreich, nachdem es zuvor zu einigen massiven Schäden an nicht vorgespannten Silowänden bis hin zum Einsturz ganzer Silos gekommen war. So platzte z. B. im Jahr 2005 in einem Zementwerk nahe der Stadt Davao auf den Philippinen die Silowand eines großen Rohmehlsilos oberhalb des kegelförmigen Silobodens regelrecht auf und stürzte in sich zusammen – übrig blieb ein Berg aus Betontrümmern vermischt mit Rohmehl, aus dem nur noch die Spitze des kegelförmigen Bodens herausragte. Beim Einsturz wurden weitere Bauwerke in der Nachbarschaft schwer in Mitleidenschaft gezogen, und die betreffende Ofenlinie musste lange Zeit außer Betrieb genommen werden (nicht veröffentlichter Schadensfall).

Gleichzeitig hatte das Büro Peter und Lochner in den letzten zehn Jahren Siloschäden im außereuropäischen Ausland zu begutachten und instandzusetzen, bei denen ungewöhnlich hohe Vorspannkräfte zur horizontalen Vorspannung der Wände verwendet worden waren. In allen Fällen betrug die Druckspannung allein infolge Vorspannung mehr als 10 MPa bei Betondruckfestigkeiten in der Größenordnung von 35–40 MPa. Im Vergleich zu der von P ETER und LOCHNER verwendeten Bemessungs680

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Bemisst man nach aktuellen Normen mit dem Teilsicherheitskonzept, so ergibt sich in diesen Fällen eine horizontale Druckbewehrung. Beachtet man, dass bei Silowänden, die im Gleitverfahren hergestellt werden, die horizontale Bewehrung normalerweise in der äußersten Lage liegt, ergeben sich hieraus konstruktive Probleme, die schwere Schäden verursachen können, hauptsächlich im Bereich der Übergreifungsstöße. Hier ist zu befürchten, dass die Betondeckung infolge hoher Spaltzugspannungen im Stoßbereich geschädigt wird und abplatzt, wenn keine sorgfältige Verbügelung erfolgt.

Leider war in keinem der begutachteten Schadensfälle eine statische Berechnung zu erhalten bzw. hatten sich die Tragwerksplaner auf Nachweise für volle Silos beschränkt, ohne dass weitere Erläuterungen zum Bemessungskonzept gemacht wurden. Hinweise auf die erwähnten kritischen Zustände waren in keinem Fall zu finden und auch keine Begründung für die hohen Vorspannkräfte. So lässt sich nur vermuten, dass die Überlegung, keine Risse auf der Wandaußenseite zuzulassen, der Grund für die Wahl der außerordentlich hohen Vorspannkräfte war.

In einem Fall wurde argumentiert, die gültigen Normen hätten einen Vorspanngrad, bei dem Risse auftreten könnten, nicht zugelassen.

2

Beschreibung der begutachteten Schäden

Insgesamt lagen aus Sicht des Verfassers ausreichend deutliche rechnerische Hinweise dafür vor, dass die gewählte Höhe der Vorspannkräfte zu Problemen auf der Wandinnenseite führen könnte. Tatsächlich waren dann auch nach einigen Jahren Betriebszeit Schäden aufgetreten, allerdings nicht wie vermutet an der Innenseite der Wände, sondern an deren Außenseite. Schalenartige Bereiche der äußeren Wandoberfläche mit einer Dicke von bis zu ca. 10 cm platzten großflächig ab (Bild 1). Teilweise lief ein Trennriss zwischen den äußeren horizontalen und vertikalen Bewehrungslagen und den Spanngliedern, teilweise waren die äußerste horizontale und die folgende vertikale Bewehrungslage voneinander getrennt.

Je nach Lage des Risses waren die Abdrücke der Bewehrungsstäbe auf der anderen Seite zu sehen bzw. waren stellenweise sogar die Hüllrohre der Spannglieder sichtbar (Bild 2). Die Trennrisse zwischen Wandkern und der äußeren abgeplatzten Schale liefen im Wesentlichen parallel zur Wandmittelfläche, an den Rändern der abgeplatzten Bereiche liefen die Risse in einem sehr spitzen

Bild 1

Blick von oben auf eine Abplatzung an einer vorgespannten Silowand View from top on a delamination at a post-tensioned silo wall

Bild 3

Kernbohrung im Bereich einer Abplatzung an einer vorgespannten Silowand Core boring at a delamination at a post-tensioned silo wall

Bild 2

Unterer Rand einer Abplatzung mit Ringbewehrung und Hüllrohr eines Spannglieds Bottom edge of a delamination with ring reinforcement and tendon

Bild 4

Papierdünn auslaufender Rand einer abgeplatzten Zone Wafer-thin edge of a delamination

Winkel zur Wandoberfläche aus oder endeten an Rissen, die senkrecht zur Wandoberfläche verliefen (Bilder 3 und 4). An diesen Rissen waren beim Abklopfen mit einem Hammer abgeplatzte Bereiche als hohl klingende Zonen von ungerissenen, normal klingenden Bereichen scharf getrennt.

Die sehr spitzwinklig an der Oberfläche auslaufenden Abplatzungen endeten mit einer papierdünnen Zone aus Zementleim an einem irregulär wellenförmig bzw. stark kurvig verlaufenden Riss. Sie unterschieden sich hierdurch deutlich von den Rissen, die üblicherweise durch Ringzugspannungen verursacht werden. Diese verlaufen meist in vertikalen, annähernd geraden Linien und dringen weitgehend senkrecht zur Oberfläche in den Wandbeton ein.

Glücklicherweise waren die abgeplatzten Bereiche durch die äußeren Bewehrungslagen noch soweit mit dem Wandkern verbunden, dass sie nicht abstürzten, obwohl sie bis zu 50 m2 groß waren. Der Absturz solcher tonnenschweren Betonteile hätte weitere schwere Schäden zur Folge haben können, weshalb weiträumige Absperrungen vorgenommen werden mussten.

Die Bilder 5 und 6 zeigen Fälle, bei denen der Kernbeton samt äußerer Bewehrung großflächig freiliegt und an denen die für die Bilder 1 bis 4 beschriebene Ausbildung der Schäden ebenfalls an vielen Stellen abzulesen ist. So lassen sich in den Bildern 5 und 6 die spitzwinklig zur Oberfläche auslaufenden Risse erkennen, in Bild 6 sind deutlich vom Kernbeton abgelöste Stäbe der Ringbewehrung samt ihren Abdrücken auf der Gegenseite zu sehen. Der Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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Bild 5

Großflächige Delaminierung an einem Spannbetonsilo (Foto: ALLVIA) Large delaminated area at a post-tensioned silo wall (Photo: ALLVIA)

Bild 6

Delaminierung an einem Spannbetonsilo mit teilweise zerstörtem Verbund der Ringbewehrung (Foto: ALLVIA) Delamination at a post-tensioned silo wall, bond of ring reinforcement destroyed partly (Photo: ALLVIA)

Beton wurde hier großflächig entfernt, nachdem einzelne (bis zu 50 kg schwere) Teile bereits abgestürzt waren.

Bild 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen weiteren beschädigten Spannbetonsilo mit Angabe der vom Betreiber vorläufig aufgenommenen Risse im Bereich des Zentralkegels.

3

Mögliche Schadensursachen

Auf den ersten Blick waren in keinem der begutachteten Fälle die Ursachen für die Abplatzungen erkennbar, die mitten in den Wänden ohne äußerlich sichtbare Störzonen wie z. B. Kiesnester und Betonierfugen oder sonstige Unre682

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Bild 7

Schematischer Querschnitt durch ein Spannbetonsilo mit vorläufiger Rissaufnahme Vertical section of a post-tensioned silo with preliminary mapping of cracks

gelmäßigkeiten wie Einbauteile, Öffnungen und Ähnliches auftraten. Eine Wand war z. B. klar erkennbar mittels Kletterschalung in ringförmigen Abschnitten hergestellt worden. Hier liefen die Trennrisse zum Teil über mehrere Arbeitsfugen hinweg, was gegen einen Zusammenhang von Trennriss und Arbeitsfuge sprach. Auffällig und allen Schäden gemein war, dass sie im Wesentlichen in den Zonen mit der höchsten Vorspannung auftraten, bei denen die Hüllrohre der Ringspannglieder untereinander teilweise nur noch einen Achsabstand von ca. 25 cm hatten. Überlegungen zum Spannungszustand in der äußeren Wandhälfte gaben erste Hinweise auf mögliche Schadensursachen:

a) Einleitung der Spanngliedkräfte Die Vorspannung wird über Umlenkkräfte der ringförmig gekrümmten Spannglieder in den Kernbeton eingeleitet.

Die Umlenkkräfte erzeugen hierbei Druckspannungen senkrecht zur Schalenmittelfläche, die auf den Betonbereich innerhalb der Spanngliedhüllrohre wirken. Dieser Wandteil wird also von außen zusammengedrückt und erhält so die Vorspannung in Umfangsrichtung.

Der Wandbereich außerhalb und zwischen den Hüllrohren muss aus Gründen der Verträglichkeit (Kompatibilität) die gleiche Verformung wie die innere Wandzone erhalten. Die hierfür erforderlichen anteiligen Umlenkkräfte können nur durch Zugspannungen im Beton quer zur Schalenmittelfläche eingeleitet werden.

Mit einer einfachen Gleichgewichtsbetrachtung lassen sich am Beispiel, das für die weitere Untersuchung benützt wurde, mittlere Querzugspannungen abschätzen: Bei V0 = –3150 kN/m und zwei Spanngliedern je Meter Wandhöhe mit ca. 80 mm Hüllrohrdurchmesser erhält man bei 15,20 m mittlerem Wandradius als Umlenkkraft u1 = 3150/15,2 = 207 kN/m für einen 1 m hohen Wandabschnitt (Bild 8).

Betrachtet man den äußeren Wandteil außerhalb der Achse Spannglied, ergibt sich bei einem Spanngliedradius von 15,275 m eine Querschnittsfläche von 12,5/40 · 100 = 31,25 %, die über Querzug „aktiviert“ werden muss.

Damit beträgt die anteilige Umlenkkraft 0,3125 · 207 = 65 kN/m.

Hieraus ergibt sich in Achse Spannglieder eine mittlere Querzugspannung von 65/(1,00-2 · 0,08) = 77 kN/m2.

Verdoppelt man die Zahl der Spannglieder und damit auch V0, so ergibt sich entsprechend eine mittlere Querzugspannung von 2 · 65/(1,00-4 · 0,08) = 190 kN/m2 = 0,19 MPa. Dies bedeutet eine Spannungssteigerung um den Faktor 2,5 bei Erhöhung der Vorspannung um den Faktor 2,0.

Auf den ersten Blick erscheint der Mittelwert von 0,19 MPa für die Querzugspannung unbedenklich, aber betrachtet man die genaue Geometrie des gewählten Querschnitts, so ist offensichtlich, dass mit wesentlich höheren Werten im Bereich örtlicher Spannungsspitzen gerechnet werden muss. b) Weitere Einflüsse, die zusätzliche Querzugspannungen bewirken: – Die Stahlspannungen der Ringbewehrung sind im Verhältnis Es/Ec erhöht, was örtlich höhere Umlenkkräfte und damit auch höhere Querzugspannungen bedeutet.

– Ein Teil der Vorspannkraft erzeugt bereits beim Vorspannvorgang Druckspannungen in der Ringbewehrung.

– Durch Kriechen und Schwinden des Betons lagert sich ein weiterer Teil der Vorspannkraft in die Ringbewehrung um, was eine weitere Spannungssteigerung in der äußeren Ringbewehrung bewirkt.

– Im Bereich von Übergreifungsstößen der Ringbewehrung treten zusätzliche Spaltzugspannungen auf, die sich den Querzugspannungen überlagern.

– Beim Auftreten von Fließkanälen während des Entleerens entstehen zusätzliche Querzugspannungen im Querschnitt.

Bild 8

Gleichgewichtsbetrachtung an einem gekrümmten Wandstück mit Vorspannung Reflection on equilibrium for a curved part of a post-tensioned wall

Diese Effekte werden prinzipiell bereits bisher bei Entwurfsüberlegungen berücksichtigt, indem konstruktive Grundregeln eingehalten werden. Beispielsweise werden Temperatureinflüsse aus heißem Füllgut, die innen Druck- und außen Zugspannungen bewirken, üblicherweise beim Nachweis der Rissbreitenbeschränkung beachtet.

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Bild 9

Rechenmodell für Wandabschnitt zur Detailberechnung = Abbildungen 1 und 2 aus [4] Modeling of a wall part for detailed analysis = pictures 1 and 2 out of [4]

4

Beanspruchung durch Sonneneinstrahlung

Da sich der heiße innere Wandteil aufweiten will, daran aber von dem kälteren äußeren Teil gehindert wird, ist in diesem Fall offensichtlich in der inneren Wandzone mit Querdruckspannungen zu rechnen, die sich günstig auswirken. Also ist dieser Fall für das betrachtete Problem uninteressant.

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Was aber passiert im umgekehrten Fall, wenn sich z. B. bei Sonneneinstrahlung die äußere Wandzone stärker erwärmt als der innere Bereich, z. B. wenn kein heißes Material eingelagert wird bzw. sich diese Zone bereits wieder abgekühlt hat?

Die Beobachtung, dass die unter Abschn. 2 beschriebenen Schäden vornehmlich konzentriert in jenen Wand-

zonen auftraten, die besonders der Sonneneinstrahlung ausgesetzt waren, führte zu der Überlegung, dass hier eventuell eine Beanspruchung auftritt, die wesentlichen Einfluss auf den maßgeblichen Spannungszustand in der Wand haben kann. Insbesondere die instationäre Erwärmung der äußeren Wandzone zu Beginn der Sonneneinstrahlung ließ hier hohe Zusatzspannungen vermuten.

Damit ergab sich eine Berechnungsaufgabe, die mit linear-elastischen Verfahren nicht mehr sinnvoll angegangen werden kann.

Aus diesem Grund wurden nicht-lineare Berechnungen mit dem FE-Programm MASA 3 durchgeführt. Für die Berechnung instationärer Temperaturzustände wurden erst kürzlich entwickelte Programmteile verwendet. Die gesamten Ergebnisse dieser Berechnungen sind in der Online-Version dieses Fachaufsatzes als „Supporting Information“ veröffentlicht (vgl. [4]). Abgebildet wurde ein Wandabschnitt von 1,0 m × 1,0 m Breite und Höhe mit 40 cm Wanddicke (Bild 9). Die Randbedingungen wurden so gewählt, dass die Verträglichkeit an den Rändern eingehalten war. Der obere Rand des Abschnitts konnte diese Bedingung aus programmtechnischen Gründen allerdings nicht vollständig erfüllen, sodass für die Auswertung im Wesentlichen die untere Hälfte des Wandabschnitts verwendet wurde. Die detaillierte Beschreibung des gewählten Systems und die Entwicklung der Spannungen in der Wand infolge mehrtägiger Sonneneinstrah-

lung können ebenso online in der „Supporting Information“ dieses Beitrags eingesehen werden [4].

5 5.1

Zusammenfassung der Berechnungsergebnisse Anordnung von vier Spanngliedern

Infolge der Vorspannung ergaben sich im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Hauptdruckspannungen in Ringrichtung. Erhöhte Werte zwischen Hüllrohren und äußerer Netzbewehrung sind auf die Schwächung des Betonquerschnitts durch die Hüllrohre zurückzuführen. Im Bereich der äußeren vertikalen und horizontalen Bewehrung sind signifikant erhöhte Hauptzugdehnungen und Hauptzugspannungen zu erkennen, die im Wesentlichen quer zur Schalenmittelfläche wirken (Bilder 10, 11 und 12 = Abbildungen 72, 73 und 75 aus [4]). Besonders deutlich wird der Einfluss der Hüllrohre bei der Ringbewehrung, die auf Höhe der Achse Hüllrohre liegt. Hier treten wesentlich höhere Spannungen auf als bei der Ringbewehrung zwischen den Hüllrohren.

Infolge der Sonneneinstrahlung bleiben die Hauptdruckspannungen in Umfangsrichtung im Beton der äußeren Wandhälfte nahezu unverändert, während sie in der inneren Hälfte um ca. 15 % abnehmen. Die Druckspannungen in der äußeren Ringbewehrung nehmen dagegen stark zu (ca. 37 %). Dies bedeutet also eine weitere Umlagerung

Bild 10 Hauptzugspannungen im Bereich der Bewehrung infolge Vorspannung (Tag 0) = Abbildung 72 aus [4] Principal tensile stresses in the range of reinforcement due to post-tensioning (day 0) = diagram 72 out of [4]

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Bild 11 Hauptzugspannungen im Bereich der Bewehrung infolge Vorspannung und Strahlung (Tag 1) = Abbildung 73 aus [4] Principal tensile stresses in the range of reinforcement due to post-tensioning (day 1) = diagram 73 out of [4]

Bild 12 Hauptzugspannungen im Bereich der Bewehrung infolge Vorspannung und Strahlung (Tag 3) = Abbildung 75 aus [4] Principal tensile stresses in the range of reinforcement due to post-tensioning (day 3) = diagram 75 out of [4]

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σs der äußeren Ringbewehrung - 214 MPa = 100% Temperatur 100%

214 MPa entspricht. Entsprechend nehmen die Hauptzugspannungen und die Hauptzugdehnungen in Querrichtung zu.

Kriechen 25%

Vorspannung

80% 15% 60%

∑ 63%

25% 40% 60% 20%

8% 30%

0% 4 Spannglieder

2 Spannglieder

Bild 13 Vergleich der Druckspannungen in der äußeren Ringbewehrung für zwei und vier Spannglieder je Meter Höhe Comparison of compressive stresses in the outer ring reinforcement for arrangement of two and four tendons per meter height

der Ringdruckkräfte in die äußere Querschnittshälfte.

Aus Gleichgewichtsgründen müssen daher auch die Umlenkkräfte und damit die Querzugspannungen, die dem äußeren Wandteil zuzuordnen sind, ansteigen.

Die Berechnungsergebnisse zeigen nach einem Tag Sonneneinstrahlung deutlich erhöhte Hauptzugdehnungen und Hauptzugspannungen quer zur Schalenmittelfläche im Bereich zwischen Hüllrohren und äußerer Netzbewehrung. Die Sonneneinstrahlung am zweiten und dritten Tag führt nur noch zu geringen Veränderungen von ca. 5 %. Im Vergleich zum rechnerischen Mittelwert von 0,19 MPa (vgl. Abschn. 3a) werden im Bereich der Bewehrung für die Querzugspannungen Spannungsspitzen mit > 1,1 MPa erreicht.

Der Einfluss des Kriechens des Betons nach dem Vorspannen wurde getrennt untersucht. Die Umlagerung der Druckkräfte aus dem Beton in die Ringbewehrung führt nach ca. 100 Tagen zu einer Zunahme der Druckspannungen in der äußeren Ringbewehrung um ca. 25 %.

Die Auswertung und der Vergleich der Berechnungsergebnisse z. B. für Querzugspannungen und Querzugdehnungen sind etwas schwierig. Wählt man dagegen die Druckspannung in der äußeren Ringbewehrung als Maßstab für die Beanspruchungen im Wandquerschnitt, wird die Betrachtung wesentlich einfacher.

Definiert man die resultierende Gesamtdruckspannung von ca. 214 MPa zu 100 % (Bild 13), so beträgt der Anteil infolge Vorspannung mit anschließendem Kriechen ca.

75 % dieser Spannung. Die Temperatureinwirkung von außen verursacht einen Spannungszuwachs, der einem Anteil von 25 % der Gesamtdruckspannung von ca.

5.2

Anordnung von zwei Spanngliedern

Qualitativ ergeben sich ähnliche Ergebnisse wie bei der Anordnung von vier Spanngliedern, allerdings sind aufgrund der nur halb so großen Vorspannkräfte die Spannungen entsprechend niedriger. Der Spannungszuwachs in der äußeren Wandzone infolge Temperatureinwirkung von außen hat dagegen ungefähr die gleiche Größe wie bei der Anordnung von vier Spanngliedern. Unterschiede ergeben sich aus der Geometrie, da die Bereiche zwischen Bewehrung und Hüllrohren auf die Hälfte reduziert sind, d. h. es liegen weniger Zonen mit hohen Querzugspannungen vor.

Bild 13 zeigt schematisch die Spannungsanteile für die Druckspannung in der äußeren Ringbewehrung aus verschiedenen Einflüssen im Vergleich zwischen zwei und vier Spanngliedern je Meter Wandhöhe.

6

Bewertung der Berechnungsergebnisse

Auf den ersten Blick erscheinen die rechnerisch ermittelten Hauptzugspannungen und Hauptzugdehnungen unkritisch. Ein Abplatzen der äußeren Wandschale lässt sich hieraus nicht direkt ableiten. Folgende Überlegungen sind allerdings in eine Bewertung einzubeziehen: a) Spaltzugspannungen im Bereich von Übergreifungsstößen der äußeren Bewehrung liefern zusätzliche Spannungsanteile, die sich ungünstig überlagern. So sind z. B. gemäß DIN 1045 bzw. EC2 Übergreifungsstöße ab Stabdurchmessern 16 bzw. 20 mm in der äußersten Bewehrungslage nicht zulässig, wenn der Betonstahl voll ausgenutzt wird. Da sich eine Anordnung der inneren und äußeren Ringbewehrung jeweils in der äußersten Lage bei großen Stahlbeton- bzw.

Spannbetonsilos in der Baupraxis bei Herstellung im Gleitbetonverfahren nicht vermeiden lässt, sind zusätzliche Verbügelungen im Stoßbereich erforderlich.

Leider fehlen diese in der Praxis in den meisten Fällen, wie dies auch bei den angesprochenen Schadensfällen der Fall war. b) Infolge des Silobetriebs entstehen bei modernen Großraumsilos in der Zementindustrie die bereits erwähnten Fließkanäle. Dies bedeutet häufig wechselnde Ringzugkräfte und große, häufig wechselnde Biegemomente aus dem Schüttgut in Umfangsrichtung der Wand. Die Biegemomente können hierbei so groß sein, dass auch bei einer nicht vorgespannten Wand trotz der Ringzugkräfte große Druckspannungen auf der Außenseite der Wand auftreten. Entsprechend ungünstig ist dann die Überlagerung mit den zuvor beschriebenen Lastfällen.

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c) Die Streuung der Betonzugfestigkeiten ist wesentlich größer als die Streuung der Betondruckfestigkeiten.

So hat LEONHARDT bei der Ermittlung kritischer Umlenkkräfte in gekrümmten Trägern einen erhöhten Sicherheitsbeiwert von 6,0 vorgeschlagen. Mit der Bruchspannung von 2,1 MPa für die Zugspannung eines C35/45 gemäß Abbildung 8 aus [4] ergäbe sich damit ein zulässiger Wert von 0,35 MPa, d. h. die rechnerisch ermittelten Hauptzugspannungen mit örtlich > 1,1 MPa liegen deutlich über diesem Wert.

Ein Großteil der Silowände wird im Gleitbetonverfahren hergestellt. Aus der täglichen Praxis ist klar, dass es selbst bei größter Sorgfalt während der Herstellung zu Betonierfehlern z. B. mit örtlich mangelhafter Verdichtung oder mit örtlichen Anrissen kommen kann. Die Bildung eines örtlichen Trennrisses entlang der Spannglieder bzw. der äußeren Wandbewehrung kann damit bei Wandflächen, die weit größer als 1000 m² sein können, nicht ausgeschlossen werden. Da ein solcher örtlicher Trennriss parallel zur Wandoberfläche verläuft, ist er von außen ohne aufwendige Untersuchungen nicht feststellbar. Infolge der unter b) angesprochenen häufig wechselnden Spannungen aus dem Silobetrieb sowie mit täglich schwankenden Temperaturen ist sehr gut vorstellbar, dass sich ein solcher Anriss über Jahre unbemerkt ausbreiten kann, bis es eines Tages zu den beschriebenen Abplatzungen (Delaminierungen) kommt.

sicher niemand, aber bei Silowänden scheint es manchem Planer offenbar unproblematisch, Ringbewehrung mit 20 mm und mehr Durchmesser samt Übergreifungsstößen ungesichert in die äußerste Lage zu legen und hohe Vorspannkräfte aufzubringen.

Aus Sicht des Verfassers liegen genügend Hinweise darauf vor, welche kombinierten Beanspruchungen zu den beschriebenen Abplatzungen auf der Außenseite einer Silowand führen können. Wie gezeigt wurde, können hohe Vorspannkräfte in Umfangsrichtung und Sonneneinstrahlung einen großen Teil der kritischen Querzugspannungen hervorrufen. Die Schwächung des Betonquerschnitts durch eng liegende Hüllrohre und konstruktiv ungenügend ausgebildete Übergreifungsstöße der äußeren Ringbewehrung ohne ausreichende Verbügelung tun ein Übriges.

So entsprechen die vorgestellten Berechnungen einem jüngst in Deutschland verwirklichten Projekt, bei dem die am Bau Beteiligten entsprechende Hinweise nicht ernst nehmen. Gefragt wäre hier ein Erfahrungsaustausch der in der Praxis tätigen Kollegen, weil niemand den Überblick über alle Schäden weltweit und die lange Zeitspanne haben kann – vor allem nicht auf einem Gebiet, das nicht die große Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf sich zieht und bei dem die Betroffenen ihre schlechten Erfahrungen offensichtlich lieber für sich behalten. Der Verfasser hofft, dass diese Veröffentlichung andere, auch auf diesem Gebiet tätige Kollegen sensibilisiert und sie dazu animiert, eventuelle Erfahrungen mit vergleichbaren Schadensfällen der Fachwelt bekannt zu machen.

Es stellt sich also die Frage, was getan werden kann, um das Risiko solcher Schäden zu minimieren. Silobetrieb und Sonneneinstrahlung lassen sich nur schwierig beeinflussen, die Höhe der Vorspannung in Umfangsrichtung ist wohl am besten zu beeinflussen. Außerdem müssen die beschriebenen konstruktiven Mängel bei den Übergreifungsstößen der Ringbewehrung abgestellt werden.

Leider wird nicht nur im Ausland, sondern auch in Deutschland bis zum heutigen Tag trotz Qualitätsmanagement und bautechnischer Prüfung immer wieder gegen elementare konstruktive Regeln verstoßen oder Hinweise zur Bemessung, wie sie beispielsweise in [6, 7] gemacht werden, nicht beachtet.

Provokativ gefragt: Wer würde bei einer Stahlbetonstütze mit 40 × 100 cm2 Querschnitt und 5000 kN Druckkraft die Längsbewehrung außerhalb der Bügel anordnen und zudem noch Übergreifungsstöße anordnen? Ziemlich 688

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7

Zusammenfassung

Aus heutiger Sicht mit den inzwischen jahrzehntelangen Erfahrungen aus dem Bau großer vorgespannter Silos erscheint es nicht sinnvoll, Zugspannungen in der Silowand möglichst weitgehend überdrücken zu wollen. Hier ist eine Rissbreitenbeschränkung durch geeignete Bewehrungswahl zusammen mit einer maßvollen Vorspannung wesentlich besser. Viel hilft nicht immer viel!

Aus den dem Verfasser bisher bekannten Schadensfällen mit Abplatzungen ganzer Schalenbereiche (Delaminierung) kann man noch keinen gesicherten Zusammenhang zwischen den hier vorgestellten Berechnungsergebnissen und den beobachteten Schäden postulieren. Dazu werden sicherlich noch mehr Daten benötigt. Da aber die Schäden erst nach einigen Jahren Betrieb auftreten können, erscheint es wichtig, eventuelle Fehlentwicklungen möglichst frühzeitig zu erkennen und gegensteuern zu können, gerade weil es derzeit kaum ein Problembewusstsein zu geben scheint.

Einige der weltweit größten Zementhersteller haben nach wie vor zentrale technische Büros, in denen konzernweit Schadensmeldungen zusammengeführt werden, ähnlich sieht es bei den großen Energiekonzernen aus. Auch hier sieht der Verfasser die Chance für einen Erfahrungsaustausch. Bei Silogrößen, die inzwischen an bautechnische Grenzen stoßen, ist im Schadensfall nicht nur die Gefahr für Leib und Leben entsprechend groß, sondern es entsteht oft auch ein großer materieller Schaden nicht nur am Bauwerk selbst, sondern durch Beeinträchtigung des ganzen Anlagenbetriebs auch weit darüber hinaus. Letzten Endes kann jeder nur – gesamt gesehen – mehr profitieren, als er im Einzelfall zu verlieren hat.

Literatur [1] J. P ETER; G. LOCHNER: Zur Statik, Konstruktion und Ausführung eines Klinkerrundlagers – Hinweise für die Berechnung von Silowänden. Beton- und Stahlbetonbau 72 (1977), Hefte 4 und 5.

[2] R. KOCH; J. P ETER: Bemessung für kombinierte Beanspruchung aus Lasten, Vorspannung und Temperaturzwang am Beispiel von Silowänden. Beton- und Stahlbetonbau 73 (1978), Heft 4.

[3] J. P ETER: Teilweise Vorspannung und ihre Anwendung bei der Hanns-Martin-Schleyer-Halle in Stuttgart. Beton- und Stahlbetonbau 79 (1984), Hefte 7 und 8.

[4] Berechnung des Büros nolasoft Ingenieurgemeinschaft Ožbolt Mayer, Stuttgart, 2012. Veröffentlicht als Supporting Information in der Online-Version dieses Beitrags unter http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)143 7-1006.

[5] J. P ETER: Bauwerke mit teilweiser Vorspannung. Beton- und Stahlbetonbau 81 (1986), Heft 6.

[6] F. F INGERLOOS; G. STENZEL: Konstruktion und Bemessung von Details nach DIN 1045; BetonKalender 2007, Kapitel 8, Verlag Ernst und Sohn, Berlin.

[7] C. RUCKENBROD; K. H. STECH; T. GRIMALDI: Hinweise zur Bemessung von Stahlbetonsilos bei exzentrischer Entleerung nach DIN EN 1991-4. Beton- und Stahlbetonbau 106 (2011), Heft 3, S. 148–159.

Autor

Dipl.-Ing. Dieter Lippold Peter und Lochner GmbH Haußmannstraße 78 70188 Stuttgart lippold@pul.ingenieure.de

NACHRICHTEN

Hessens Schüler bauen Brücken Der Startschuss für den diesjährigen Schülerwettbewerb ist gefallen: Unter dem Motto „BRÜCKENschlag“ lobt die Ingenieurkammer Hessen den sechsten Schülerwettbewerb für alle Schülerinnen und Schüler des Landes aus.

Die Aufgabe des Ingenieurnachwuchses an den Schulen besteht in der Konstruktion und dem Bau eines Fußgängerbrückenmodells. Dabei müssen die Entwerfer und Erbauer auch in diesem Jahr einige Vorgaben einhalten. Dazu gehören zum Beispiel die Baumaterialien, die lediglich aus Papier, Holz- und Plastikstäbchen und Schnur sowie Stecknadeln und Kleber bestehen. Natürlich sind hierbei noch Größen- und Gewichtsangaben, aber auch Abmessungen und Modellvorgaben zu beachten.

Anmeldeschluss ist am 30. November 2012 – die Abgabe der Modelle muss bis zum 25. Januar 2013 erfolgen. Alle Informationen sind zu finden unter

www.IngKH.de oder unter www.BRUECKENschlag.ingenieure.de.

Der Schülerwettbewerb ist mittlerweile zur festen Institution der Ingenieurkammer geworden und so erläutert Kammerpräsident Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h.

UDO F. MEISSNER: „Es ist eine unserer wichtigsten Aufgaben, den Nachwuchs an das Ingenieurwesen, an Naturwissenschaft und Technik heranzuführen, damit die Ingenieurberufe weiterhin ihre interessante Vielseitigkeit und Attraktivität behalten. Wir müssen den Nachwuchs im eigenen Land fördern. Denn die Ingenieurberufe bieten für die Bewältigung der vielen Herausforderungen in Zivilisation, Umwelt und Natur hervorragende berufliche Perspektiven, die mit Kreativität, Erfolg und Freude ausgefüllt werden können.“ Schon seit dem ersten Wettbewerb im Jahre 2007 ist die Beteiligung der Schülerinnen und Schüler aus Hessen am Schü-

lerwettbewerb der Ingenieurkammer ein großer Erfolg. „Ingenieurinnen und Ingenieure leisten viel, um unseren Alltag und die Welt um uns herum zu gestalten, und so freuen wir uns sehr, die jungen Talente in Hessen zu unterstützen.“, so MEISSNER. Der Wettbewerb steht unter der Schirmherrschaft von Hessens Kultusministerin NICOLA BEER. Nach dem landesinternen Wettbewerb stellen sich die drei besten Teams der beiden Alterskategorien den Siegern aus Baden-Württemberg, Hessen, SachsenAnhalt und dem Saarland, die zeitgleich den Wettbewerb im eigenen Land, bestritten und gewonnen haben. Dann heißt es, die Gesamtsieger zu küren und die besten Modelle zu prämieren. Im länderübergreifenden Wettbewerb „BRÜCKENschlag“ übernimmt Frau Bundesministerin für Bildung und Forschung Prof. Dr. ANNETTE SCHAVAN die Schirmherrschaft.

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

689

FACHTHEMA ARTICLE

D. Lippold: Post-tensioned silo walls with high post-tensioning degree and transient temperature effects

DOI: 10.1002/best.201200040

FACHTHEMA

Corinna Müller, Martin Empelmann, Florian Hude, Thomas Adam

Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton Anlässlich des 475-Jahr-Jubiläums des Stahlwerks Annahütte Innerhalb eines vom BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie) geförderten ZIM-Projektes (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) wurden am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der Technischen Universität Braunschweig in Kooperation mit der Firma Europoles GmbH & Co. KG sowie dem Stahlwerk Annahütte experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Last-Verformungsverhalten von Schleuderbetonstützen aus hochfester Betonstahlbewehrung und ultrahochfestem Beton durchgeführt. Des Weiteren wurden das Kurz- und Langzeit-Materialverhalten der eingesetzten Hochleistungswerkstoffe untersucht.

Spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete Within a ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) research project, founded by the BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie), the load-deformation behavior of spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete was investigated at the iBMB of the Technische Universität Braunschweig in cooperation with the companies Europoles GmbH & Co. KG and Stahlwerk Annahütte. Furthermore, the short- and long-term material behavior of the used high performance materials was analyzed.

1

Anwendung aufgrund der komplexen Betonmischung und der Verarbeitungsvorschriften aber fast ausschließlich als Rüttel- bzw. Fließbeton eingesetzt [2].

Einleitung

Die stetige Weiterentwicklung im Bereich der Baustofftechnologie stellt der Stahlbetonbauweise Hochleistungswerkstoffe wie hochfeste Betonstahlbewehrung oder ultrahochfeste Betone (UHFB) zur Verfügung. Unter hochfester Betonstahlbewehrung wird ein Stahl mit einer Nenn-Streckgrenze von 670 N/mm² verstanden. Dieser wurde ursprünglich für geotechnische Anwendungen zur Reduktion der erforderlichen Bohrlochdurchmesser bei Mikropfählen, Bodennägeln und Einstabankern entwickelt. Die Vorteile der hochfesten Bewehrung für die Konstruktion von Stahlbetonstützen wurden etwa fünf Jahre nach der Markteinfügung des SAS 670 erkannt. Bei Stützen kann durch den Einsatz der hochfesten Bewehrung die Tragfähigkeit gesteigert oder der Bewehrungsgrad reduziert werden. Damit werden schlankere und/ oder tragfähigere Druckglieder ermöglicht [1].

Ultrahochfeste Betone haben eine sehr dichte Gefügestruktur und fast keine Poren. Neben der sehr hohen Druckfestigkeit, die UHFB für den Einsatz bei Druckgliedern prädestiniert, weisen sie auch eine enorme Dauerhaftigkeit auf. Bisher wurde UHFB in der praktischen

Stützen aus Schleuderbeton zeichnen sich verfahrensbedingt durch eine hohe Tragfähigkeit, schlanke Querschnitte sowie eine sehr dichte Betonoberfläche aus und werden häufig für architektonisch anspruchsvolle Stützen eingesetzt (Bild 1). Produziert werden können zentralsymmetrische Querschnittsformen, wobei jeder Querschnitt im Endzustand aufgrund des Schleuderverfahrens einen kreisrunden Hohlraum aufweist. Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung [3] regelt die Herstellung von Schleuderbetonstützen aus Betonfestigkeiten C45/55 bis C100/115 mit Außendurchmessern von 25 cm bis 1,10 m und Längsbewehrungsgraden von bis zu 16 % aus konventioneller Betonstahlbewehrung B500 S. Auf Grundlage von [3] wurde ein UHFB entwickelt, der im Schleuderbetonverfahren einsetzbar ist. In Kombination mit hochfester Bewehrung SAS 670 sollte innerhalb eines ZIM-Forschungsprojektes eine innovative Stützenkonstruktion entwickelt werden, die ähnliche Tragfähigkeiten wie Verbundstützen mit gleichen Stützenschlankheiten aufweist.

Bild 1

Beispiele schlanker Schleuderbetonstützen: Pinakothek der Moderne, München (links); Opernhaus, Erfurt (Mitte); Humboldt-Universität, Berlin (rechts) [4] Examples for slender spun concrete columns: Pinakothek der Moderne, München (left); Opernhaus, Erfurt (mid); Humboldt-Universität, Berlin (right) [4]

690

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

2

Herstellung von Schleuderbetonstützen

Zur Herstellung von Schleuderbetonbauteilen wird eine Stahlschalung mit Laufringen verwendet (Bild 2). Die Form ist in zwei Halbschalen teilbar. In die untere Halbschale wird der vorgefertigte Bewehrungskorb eingelegt.

Nachdem der Beton in die Form eingefüllt worden ist, wird die obere Formhalbschale auf die untere Schale gesetzt und mit dieser verbunden. Die geschlossene Form wird auf die Schleudermaschine gelegt und für eine definierte Dauer um die Längsachse gedreht. Dabei wirkt auf den Beton eine Zentrifugalkraft von bis zum Zwanzigfachen der Erdbeschleunigung. Während des Schleudervorgangs wird die Gesteinskörnung nach außen gedrückt und Luft, überschüssiges Wasser sowie andere leichte Bestandteile wandern nach innen. Dadurch entsteht ein sehr dichter, nahezu porenfreier Betonquerschnitt. Wenn der Beton eine genügende Grünstandfestigkeit besitzt, wird der Schleudervorgang beendet. Das Bauteil wird nach Erreichen einer ausreichenden Festigkeit des Betons von der Schleudermaschine gehoben. Als eine Nachbehandlungsmaßnahme zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Betonoberfläche verbleibt das Bauteil anschließend noch über einen gewissen Zeitraum in der Stahlschalung.

Bild 2

Geschlossene Form beim Schleudervorgang Closed formwork during spinning process

Tab. 1

Mechanische Eigenschaften SAS 670 Mechanical Properties SAS

Fließgrenze Bruchgrenze Dehnung bei Höchstlast Bezogene Rippenfläche E-Modul

fyk fuk Agt fr E

= = ≥ ≥ =

670 800 5 0,075 205 000

N/mm² N/mm² % [–] N/mm²

3 Materialeigenschaften der Hochleistungswerkstoffe 3.1 Hochfeste Bewehrung 3.1.1 Allgemeines Der wasservergütete SAS 670 entspricht DIN 488 und damit den Anforderungen des Eurocode 2 [5] an Betonstahl. SAS 670 kann gemäß den Anforderungen im Anhang C des EC2 der Duktilitätsklasse B zugeordnet werden, ist schweißgeeignet und kann mit üblichen Biegerollendurchmessern ausgeführt werden.

3.1.2 Kurzzeit-Materialeigenschaften Die in den Zulassungen [6, 7 und 8] angegebenen mechanischen Materialeigenschaften der hochfesten Bewehrung SAS 670 sind in Tab. 1 zusammengefasst. SAS 670 weist eine um etwa 34 % höhere Fließspannung im Vergleich zum B500 S auf. Die hochfeste Bewehrung hat keine ausgeprägte Streckgrenze (Bild 3), daher wird die Fließspannung über die 0,2 %-Dehngrenze definiert. Der allmähliche Übergang ins Fließen ist durch das unterschiedliche Gefüge im Kern und am Rand des Bewehrungsquerschnitts begründet.

Neben der höheren Festigkeit ist die Geometrie der Rippung des SAS 670 (Bild 4) das wesentliche Unterscheidungsmerkmal im Vergleich zu B500 S. Das Schraubgewinde des SAS 670 vereinfacht u. a. die Ausbildung von Druckstößen als Muffenverbindung und führt zu einer Reduktion des Stahleinsatzes im Stoßbereich sowie der Möglichkeit, größere Bewehrungsgrade in Stützen umzusetzen [1]. Vergleichende Untersuchungen zum Verbundverhalten von B500 S und SAS 670 sind in [9] zusammengefasst.

Bild 3

Spannungs-Dehnungsbeziehung B500 S und SAS 670 Stress-strain relationship B500 S and SAS 670

Bild 4

Schraubgewinde SAS 670 (oben) und Rippung B500 S (unten) Screw SAS 670 (left) and ribbing B500 S (right)

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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FACHTHEMA ARTICLE

C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete

C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton

3.1.3 Langzeit-Materialeigenschaften Die typischen Langzeit-Materialuntersuchungen für Bewehrungsstahl sind Spannungsrisskorrosions-, Ermüdungs- und Relaxationsversuche. Für den Einsatz in Druckgliedern ist im Hinblick auf Langzeitbetrachtungen primär das Relaxationsverhalten von Interesse.

Normative Regelungen zur Bestimmung der Relaxation liegen nur für Spannstähle vor [10]. Relaxationsversuche an Spannstahl SAS 950 wurden für eine Anfangsbelastung von 70 % der 1,1fachen Nenn-Zugfestigkeit durchgeführt. Aus Vergleichsgründen wurde für die Relaxationsversuche an der hochfesten Bewehrung das gleiche Spannungsniveau angesetzt. Somit lag die Anfangsbelastung in den Relaxationsversuchen an SAS 670 etwa 6 % oberhalb der Bemessungsfestigkeit. In Bild 5 ist der zeitliche Verlauf des auf die Anfangsbelastung bezogenen Spannungsverlusts der hochfesten Bewehrung SAS 670 und des Spannstahls SAS 950 für jeweils zwei Proben dargestellt.

Der Spannungsverlust von etwa 3 % nach 1000 Stunden Dauerzugbelastung liegt für die hochfeste Bewehrung im Bereich des Spannstahls SAS 950. Experimentelle Ergebnisse zum Relaxationsverhalten des SAS 670 unter Dauerdruckbeanspruchung liegen bisher nicht vor. Aufgrund des affinen Materialverhaltens unter kurzzeitiger Zugund Druckbeanspruchung der hochfesten Betonstahlbewehrung (Bild 3) wird derzeit von einem ähnlichen Zugund Druck-Relaxationsverhalten ausgegangen. Die Relaxation des SAS 670 kann für die Bemessung und Konstruktion von Druckgliedern im Hinblick auf die während der Nutzung auftretenden Spannungsumlagerungen

zwischen dem Beton und dem Stahl als vernachlässigbar gering eingestuft werden.

3.2 Ultrahochfester Schleuderbeton 3.2.1 Betonzusammensetzung Der ultrahochfeste Schleuderbeton (UHFSB) ist eine Weiterentwicklung der Rezepturen für hochfeste Schleuderbetone bis C100/115. Die Steigerung der Festigkeit wird u. a. durch eine Verringerung des effektiven Wasserbindemittelwertes erreicht. Für den UHFSB werden Microsilika und Quarzmehl als Zusatzstoffe verwendet, die sowohl die Festigkeit erhöhen als auch die Verarbeitbarkeit des Frischbetons beeinflussen. Weitere Ausgangsstoffe sind Normzement, Sand und Basalt-Splitt. Zusätzlich können PP-Microfasern verwendet werden, die das Abplatzverhalten des Betons unter Brandeinwirkung verbessern [11].

Um die Verarbeitbarkeit des Betons im Schleuderbetonverfahren zu gewährleisten, sollte der Frischbeton von weicher Konsistenz sein, eine niedrige Viskosität aufweisen, aber nicht fließen. Des Weiteren muss der Beton auch noch nach ein bis zwei Stunden durch das Schleudern gut zu verdichten sein, jedoch nach Beendigung des Schleudervorganges eine hohe Grünstandfestigkeit aufweisen. Die sich aus dem Schleuderbetonverfahren ergebenden Anforderungen an die Frischbetoneigenschaften des UHFB konnten durch die Kombination von zwei Fließmitteln auf PCE-Basis erfüllt werden, wobei eines für eine sehr gute Anfangsverflüssigung sorgt und durch das zweite die Konsistenzhaltung eingestellt wird. Durch das Verhältnis beider Zusatzmittel kann die Zeitspanne der Verarbeitbarkeit, auch in Abhängigkeit von der Betontemperatur, beeinflusst werden.

3.2.2 Kurzzeit-Materialeigenschaften Zur Untersuchung der Kurzzeit-Materialeigenschaften des UHFSB wurden einem unbewehrten Schleuderbetonbauteil Bohrkerne mit einem Außendurchmesser von ca.

55 mm bzw. 75 mm (Schlankheit h/∅ ≥ 2) entnommen.

Die Mittelwerte und Variationskoeffizienten der Druckund Zugfestigkeit sowie des Elastizitätsmoduls aus den vier untersuchten Chargen sind in Tab. 2 zusammengefasst.

Bild 5

Zug-Relaxation bei SAS 670 und SAS 950 Tension-relaxation for SAS 670 and SAS 950

Tab. 2

Materialeigenschaften des UHFSB (28d ± 1d) Material properties of UHPSC (28d ± 1d)

Nr.

fcm [N/mm²]

Var(fcm) [%]

fctm [N/mm²]

Var(fctm) [%]

Ecm [N/mm²]

Var(Ecm) [%]

I II III IV

143,1 156,3 152,4 158,0

1,5 2,9 1,8 1,0

8,7 – – 9,2

4,2 – – 7,1

59 600 68 700 56 700 63 700

2,9 1,6 1,0 4,9

692

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Der Variationskoeffizient der Druckfestigkeit des UHFSB innerhalb der vier Chargen beträgt im Mittel etwa 4 %.

Die charakteristische Druckfestigkeit (5 %-Quantil einer Normalverteilung unter Berücksichtigung der Probenanzahl) des UHFSB ergibt sich zu 140 N/mm².

Neben den Materialkennwerten wurde auch die Spannungs-Stauchungsbeziehung des UHFSB experimentell untersucht [9]. Das Versagen des UHFSB bei Erreichen der Bruchstauchung ist spröde, z. T. explosionsartig. Bei Ansatz der mathematischen Formulierung der Spannungs-Stauchungsbeziehung von Beton unter einaxialer Druckbeanspruchung für nichtlineare Berechnungsverfahren gemäß [5] 2

σc fcm

εc  εc  – εc1  εc1  = ε 1+ k–2 ⋅ c εc1 k⋅

(

)

(1)

und dem Mittelwert der Druckfestigkeit fcm (Tab. 2) sowie der Bruchstauchung εc1 (etwa –3,0 ‰ [9]) wurde der Plastizitätsfaktor k (Verhältnis des Tangenten- und SekantenElastizitätsmoduls) zu etwa 1,1 bis 1,4 ermittelt.

3.2.3 Langzeit-Materialeigenschaften Der Bemessungswert der Druckfestigkeit des UHFSB wird aus der charakteristischen Druckfestigkeit, dem Materialsicherheitsbeiwert und dem Beiwert αcc zur Berücksichtigung von Langzeitauswirkungen und ungünstigen Auswirkungen durch die Art der Beanspruchung ermittelt. EC2 [5] empfiehlt den Faktor αcc = 1,0, der deutsche Anhang zum EC2 [12] gibt einen Wert von αcc = 0,85 an.

Dauerstandeinflüsse werden im Wert αcc = 0,85 mit dem Faktor 0,9 erfasst [13].

Innerhalb experimenteller Langzeituntersuchungen wurde überprüft, ob der bisherige Kenntnisstand auf den

Bild 6

Entwicklung der Kriechzahl von grobkörnigem, nicht wärmebehandeltem UHFB [2] und UHFSB Development of the creep coefficient of coarse-grained, not heattreated UHPC [2] and UHPSC

UHFSB übertragen werden kann. Hierzu wurde ein Bohrkern mit einer Spannung von etwa 90 % der mittleren Druckfestigkeit bei Belastungsbeginn über einen Zeitraum von 94 Tagen beansprucht. Der Versuch wurde in einem Klimaraum bei 21 °C und 60 % relativer Luftfeuchte durchgeführt. In Bild 6 ist die Zunahme der Kriechzahl des UHFSB für die genannte Belastungshöhe sowie die zeitliche Entwicklung der Kriechzahl eines UHFB nach [2] für unterschiedliche Dauerlastniveaus dargestellt. In [2] wird aufgrund der geringen Kriechmaße ein geringerer Dauerstandeinfluss für UHFB erwartet, sodass der o. g. für Normalbetone gültige Faktor von 0,9 vermutlich auf der sicheren Seite liegt. Obwohl keine abschließenden Ergebnisse zum Einfluss der Prüfkörpergeometrie auf die Druckfestigkeit von UHFB vorliegen, wird auf der sicheren Seite liegend empfohlen, den Faktor 0,85 bei der Ermittlung des Bemessungswerts der Druckfestigkeit von UHFB beizubehalten [2].

Auf Basis der eigenen experimentellen Untersuchungen kann gezeigt werden, dass das Verformungsverhalten des UHFSB unter hoher Dauerbeanspruchung mit dem ultrahochfester Betone abweichender Mischungszusammensetzung vergleichbar ist. Daher kann auch für den UHFSB zunächst ein Beiwert von αcc = 0,85 angesetzt werden.

4 4.1

Großmaßstäbliche Bauteilversuche an Schleuderbetonstützen aus ultrahochfestem Beton Versuchsaufbau und Versuchsprogramm

Insgesamt wurden 18 Schleuderbetonstützen unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung in einer 10 MNund einer 30 MN-Druckprüfmaschine am iBMB der Technischen Universität Braunschweig geprüft (Bild 7).

Die Bauteilversuche wurden unter weggeregelter Belastungssteuerung durchgeführt. Die Biegeverformung (e2) infolge der exzentrischen Normalkraftbeanspruchung

Bild 7

Versuchsaufbau in der 10 MN- (links) und 30 MN-Maschine (rechts) Test set-up in 10 MN (left) and 30 MN machine (right)

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete

C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton

wurde über je drei gegenüberliegende induktive Wegaufnehmer in der Verformungsachse gemessen. Zusätzlich wurden zur Erfassung der Betonstauchung Dehnungsmessstreifen appliziert. Die variierten Parameter waren der Stützendurchmesser (∅a), die Stützenlänge (L), die Anfangsexzentrizität (e0), die Betonfestigkeit (normal-, hoch- und ultrahochfest), die Längsbewehrungsgüte (SAS 670 bzw. B500 S) sowie die Anzahl und der Durchmesser der Längsbewehrung (Asl) bzw. der Durchmesser und der Abstand der Querbewehrung (Asw). Tab. 3 enthält einen Auszug der Variationsparameter der experimentellen Untersuchungen an Schleuderbetonstützen aus ultrahochfestem Beton.

Mittels der durchgeführten Versuche und der gewonnenen experimentellen Daten wurden die Tragfähigkeit und das Nachbruchverhalten der Schleuderbetonstützen untersucht. Es war zu überprüfen, ob sich das Last-Verformungsverhalten der Schleuderbetonstützen rechnerisch unter Abbildung des Materialverhaltens des UHFSB und der hochfesten Bewehrung durch bekannte mathematische Modelle, z. B. Gl. (1) für den UHFSB, hinreichend genau beschreiben lässt. Ferner sollten Erkenntnisse zu geeigneten konstruktiven Maßnahmen gewonnen werTab. 3

den, die dem spröden Materialversagen des UHFSB entgegenwirken, sodass ein robuster Versagensmechanismus der Schleuderbetonstützen sichergestellt wird.

4.2 Versuchsergebnisse 4.2.1 Last-Verformungsverhalten bis zum Erreichen der Bruchstauchung In Tab. 4 sind die Traglasten (Nu,exp), die Durchbiegung in Stützenmitte bei Erreichen der Traglast (e2), die zugehörige Betonstauchung am stärker gedrückten Querschnittrand (εc1) und am gegenüberliegenden Rand (εc0) sowie die Krümmung des Querschnitts (κ) zusammengefasst. Das in den Versuchen festgestellte Verformungsverhalten der exzentrisch beanspruchten Schleuderbetonstützen ist in Bild 8 für die Durchbiegung in Stützenmitte zusammenfassend dargestellt. Die Versuchskörper zeigen bis etwa 50 % der Traglast eine lineare Zunahme der Durchbiegung in Stützenmitte. Oberhalb dieser Lastniveaus nimmt die Systemverformung nichtlinear zu. Bis zum Erreichen der Bruchstauchung konnte keine Rissbildung beobachtet werden (εc0 ≤ 0 oder εc0 ≈ 0 (Tab. 4)).

Konfiguration der Versuchskörper – Auszug Configuration of the test specimen – abstract

Nr.

∅a [cm]/L [cm]

Asl

Asw

e0 [mm]

V3-1 V3-2 V4-1 V4-2 V4-2-1 V4-2-2 V5-1 V5-2 V6-1 V6-2 V7-1 V7-2

25/200 25/200 25/200 25/200 25/200 25/200 35/300 35/300 35/300 35/300 40/350 40/350

6∅25 (SAS 670) 6∅25 (SAS 670) 6∅25 (SAS 670) 6∅25 (SAS 670) 6∅25 (SAS 670) 6∅25 (SAS 670) 12∅18 (SAS 670) 12 ∅18 (SAS 670) 12∅35 (SAS 670) 12 ∅35 (SAS 670) 12∅25 (B500 S) 12 ∅40 (B500 S)

∅5; s = 5 cm1) ∅5; s = 3 cm ∅5; s = 5 cm1) ∅5; s = 3 cm ∅5; s = 3 cm ∅5; s = 3 cm ∅8; s = 8,5 cm1) ∅8; s = 5 cm ∅8; s = 8,5 cm1) ∅8; s = 5 cm ∅8; s = 8,5 cm1) ∅8; s = 8,5 cm1)

10 10 25 25 25 35 17,5 35 35 35 40 40

1)

Mindestquerbewehrung gemäß [3]

Tab. 4

Kennzeichnende Ergebnisse der exzentrisch belasteten Stützenversuche Significant results of the eccentrically loaded column tests

Nr.

Nu,exp [kN]

e2,exp [mm]

εc1 [‰]

εc0 [‰]

κ [1/(1000 m)]

V3-1 V3-2 V4-1 V4-2 V4-2-1 V4-2-2 V5-1 V5-2 V6-1 V6-2 V7-1 V7-2

4 545 5 038 4 030 4 271 3 949 3 729 8 558 6 658 8 229 9 628 11 009 12 247

6,0 9,0 10,9 12,3 10,7 14,7 9,9 14,2 12,3 16,4 17,6 19,1

–2,9 –3,5 –3,4 –3,8 –3,0 –3,8 –2,9 –3,0 –2,7 –3,3 –3,4 –3,7

–0,8 –0,8 0,0 0,1 –0,2 0,0 –0,9 0,1 –0,1 0,0 0,1 0,1

8,4 10,8 13,6 15,6 11,2 15,2 5,7 8,9 7,4 9,4 8,8 9,5

694

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bild 8

Normalkraft-Durchbiegungsverhalten der Versuchskörper (N-e2Beziehung) Normal force-deflection-behavior of the test specimen (N-e2-relationship)

Bild 9

Normiertes Normalkraft-Längsverformungsverhalten der Versuchskörper (N-w-Beziehung) Normalized normal force-deformation-behavior of the test specimen (N-w-relationship)

Die in den Bauteilversuchen erreichte Bruchstauchung εc1 (Tab. 4) liegt im Mittel mit –3,3 ‰ leicht oberhalb der an Bohrkernen ermittelten Bruchstauchung von etwa –3,0 ‰ (Abschn. 3.2.2). Bei gleichem Längsbewehrungsgehalt und gleicher Anfangsexzentrizität weisen die Versuchskörper mit einem höheren Querbewehrungsgrad als dem Mindestquerbewehrungsgrad gemäß [3] (Tab. 3) eine um etwa 0,5 ‰ höhere Bruchstauchung auf (Tab. 4).

4.2.2 Nachbruchverhalten Der Einfluss der konstruktiven Durchbildung der Versuchskörper auf das Trag- und Verformungsverhalten nach Überschreiten der Bruchstauchung kann auf Basis normierter Normalkraft-Längsverformungskurven beurteilt werden (Bild 9). Innerhalb der experimentellen Untersuchungen konnten nach einer weitgehend linearen Zunahme der Längsverformung zwei unterschiedliche Versagensmechanismen bei Erreichen der Bruchstauchung εc1 (Tab. 4) beobachtet werden:

Bild 10 Versagensmechanismus I bei Versuchskörper V4-1 (links) und V4-2 (rechts) Failure mode I of the test specimen V4-1 (left) and V4-2 (right)

– Versagensmechanismus I: ein spontanes, explosionsartiges Absprengen der Betondeckung (Bild 10), – Versagensmechanismus II: gleichzeitig mit dem Abplatzen der Betondeckung das Ausknicken der Längsbewehrung sowie das Reißen der Wendelbewehrung (Bild 11).

Beide Versagensmechanismen lassen eine weitere Verformungssteigerung der Versuchskörper mit einer entsprechenden Resttragfähigkeit zu. Die Höhe der Resttragfähigkeit und damit die Robustheit der Stütze wird im Wesentlichen vom Längsbewehrungstraganteil bei Erreichen der Traglast und dem daraus resultierenden Versagensmechanismus beeinflusst (Bild 12).

Bei einem Längsbewehrungstraganteil der hochfesten Bewehrung kleiner 20 % der Traglast trat in den Bauteilversuchen der Versagensmechanismus II auf. Im Bereich von etwa 20 bis 25 % Längsbewehrungstraganteil liegt ein

Bild 11 Versagensmechanismus II der Versuchskörper V3-1 (links) und V3-2 (rechts) Failure mode II of the test specimen V3-1 (left) and V3-2 (right)

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete

C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton

Bild 12 Resttragfähigkeit in Abhängigkeit vom Längsbewehrungstraganteil (Versagensmechanismus I: schwarze Datenpunkte; Versagensmechanismus II: rote Datenpunkte) Residual load capacity in dependence of longitudinal reinforcement load-bearing proportion (failure mode I: black data points; failure mode II: red data points)

Bild 13 Versagensmechanismen im Übergangsbereich in Abhängigkeit von der Querschnittkrümmung Failure mechanism in transition area in dependence of cross-sectional curvature

Übergangsbereich vor, bei dem sowohl der Versagensmechanismus I als auch II beobachtet wurde. Bei Längsbewehrungstraganteilen größer 25 % stellte sich in den Versuchen ausschließlich der robustere Versagensmechanismus I ein. Hieraus folgt, dass ein Reißen der Querbewehrung und Ausknicken der Längsbewehrung verhindert werden muss, um die Festigkeitsreserven bzw. Duktilitätseigenschaften der hochfesten Bewehrung SAS 670 zu aktivieren und eine höhere Resttragfähigkeit zielgerecht zu erreichen.

des Duktilitätsfaktors k = (ft/fy)k für Betonstahl unter Zugbeanspruchung gemäß [5] wird hier der Duktilitätsfaktor kD unter Druckbeanspruchung zu

Im Übergangsbereich liegt eine Abhängigkeit der Versagensmechanismen von der Querschnittkrümmung im Bruchzustand vor (Tab. 4 und Bild 13). Mit zunehmender Krümmung tritt nicht mehr der Versagensmechanismus II auf, sondern die Stützen versagten mit dem Versagensmechanismus I. Ursächlich hierfür ist, dass bei geringen Krümmungen im gesamten Querschnitt eine hohe Ausnutzung vorliegt und die Spannungsumlagerung im Bruchzustand begrenzt ist. Dies führte bei Absprengen der Betondeckung zu einer Überbeanspruchung des Restbetonquerschnitts, einer schlagartigen Umlagerung auf die Bewehrung und schließlich dem Ausknicken der Längsbewehrung am stärker gedrückten Querschnittrand. Bei größeren Krümmungen besitzt der Stützenquerschnitt im Bruchzustand eine größere Umlagerungsfähigkeit. Hierdurch ist der aufzunehmende Traganteil der hochfesten Bewehrung beim Abplatzen der Betondeckung geringer, und das Ausknicken der Längsbewehrung wird, wenn die Querbewehrung nicht reißt, verhindert.

Die Resttragfähigkeit des Versuchskörpers V7-2 mit einer Längsbewehrung der Güte B500 S weicht deutlich von dem für die hochfeste Längsbewehrung festgestellten Zusammenhang ab (Bild 12). Obwohl der Versagensmechanismus I vorliegt, ist die Resttragfähigkeit bei gleichem Längsbewehrungstraganteil reduziert. Dies kann mit den unterschiedlichen Duktilitätsmerkmalen der konventionellen und hochfesten Bewehrung unter Druckbeanspruchung erklärt werden. In Anlehnung an die Definition 696

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

kD =

f1,6

(2)

f0,2

definiert, wobei die Druckspannungen bei einer Stauchung von 1,6 % und 0,2 % als Bezugsgrößen genommen werden. Der Stauchungswert von 0,2 % entspricht hierbei der rechnerischen Grenzdehnung einer zentrisch beanspruchten Stütze aus Normalbeton bei Erreichen der Traglast. Die Definition der Grenzstauchung unter Druckspannungen von 1,6 % ergab sich aus den durchgeführten Materialprüfungen (vgl. Bild 3). Für B500 S bzw.

SAS 670 folgt daraus: kD,B500 S = kD,SAS

670

f1,6

f0,2 =

≈ 1,45

f1,6

f0,2

≈ 1,90

(3)

(4)

Die Duktilitätszahl kD der hochfesten Bewehrung SAS 670 ist somit etwa 30 % höher als bei B500 S und der Grund für die höhere erzielbare Resttragfähigkeit in den Bauteilversuchen.

Bei der konstruktiven Durchbildung von Stützen aus UHFB mit Vollquerschnitt kann neben dem Einsatz hochfester Bewehrung mit ausreichendem Traganteil die Robustheit nach Überschreiten der Bruchstauchung durch eine Verstärkung der Querbewehrung gesteigert werden. Infolge der Verformungsbehinderung durch die Querbewehrung wird eine Umschnürung des inneren Betonkerns hervorgerufen. Durch diese lokale Umschnürung wird das Abgleiten der Bruchlamellen behindert und dadurch das Entfestigungsverhalten des Betons verbessert, woraus eine höhere Resttragfähigkeit resultiert [14].

Bei den hier vorliegenden Stützen mit Hohlquerschnitt kann diese Umschnürungswirkung nicht erzeugt werden.

Wie Bild 14 zeigt, konnte in den Stützenversuchen mit gleichem Längsbewehrungstraganteil durch eine Vergrößerung des Querbewehrungsgrades von etwa 0,55 % auf etwa 0,9 % keine Erhöhung der Resttragfähigkeit erzielt werden.

4.3

Vergleich des experimentellen und des rechnerischen Last-Verformungsverhaltens

Die rechnerische Beurteilung der Bauteilversuche erfolgt unter Verwendung eines Programms für nichtlineare Stabwerksberechnungen [15]. Für die Spannungs-Stauchungsbeziehung der Längsbewehrung wurde der Mittelwert der Ergebnisse der Materialprüfungen verwendet (vgl. Bild 3). Für die Arbeitslinie des UHFSB wurde die Spannungs-Stauchungslinie für nichtlineare Verfahren gemäß Gl. (1) unter Variation des Plastizitätsfaktors k angesetzt. Als Grenzstauchung der Arbeitslinie εc1 wurde die im Bauteilversuch messtechnisch erfasste mittlere Bruchstauchung verwendet (Tab. 4) sowie für den Maximalwert der Betonspannung der Mittelwert der an Bohrkernen aus Schleuderbeton ermittelten Druckfestigkeit angesetzt.

Der Vergleich der rechnerischen und experimentellen Traglasten ist in Tab. 5 zusammengefasst. Bei Verwendung eines Plastizitätsfaktors k = 1,1 liegt die rechnerische Bruchlast im Mittel 3 % oberhalb der experimentellen Traglast und die rechnerische Mittendurchbiegung etwa 5 % unterhalb der experimentellen Verformung. Für einen Plastizitätsfaktor von k = 1,4 können die experimentellen Traglasten etwas schlechter nachvollzogen werden (Abweichung von etwa 8 %), wobei die rechnerischen und experimentellen Durchbiegungen in Stützenmitte im Mittel übereinstimmen.

5

Tragfähigkeit der Schleuderbetonstützen aus UHFB und SAS 670 im Vergleich zum Stand der Technik

Um die Leistungsfähigkeit der entwickelten Schleuderbetonstützen aus UHFB und hochfester Längsbewehrung SAS 670 darzustellen, erfolgte exemplarisch ein Vergleich mit Schleuderbetonstützen gemäß der bauaufsichtlichen Zulassung [3] sowie Stahl-Beton-Verbundstützen nach [16]. Für die Schleuderbetonstütze gemäß [3] wurde eine Betonfestigkeitsklasse C100/115 (Betonstauchung bei Erreichen der Bemessungsdruckfestigkeit εc2 = –2,6 ‰ unter zentrischer und exzentrischer Normalkraftbeanspruchung [12]) sowie der maximal zulässige Längsbewehrungsgrad von 16 % festgelegt (z. B. 10∅28 bei einem Stützenaußendurchmesser von 25 cm). Die für den Vergleich gewählte Verbundstützenkonstruktion besteht aus einem außenliegenden Stahlrohr der Güte S 460, welches mit einem Beton der Festigkeitsklasse C50/60 verfüllt wurde. Die Baustoffe der Verbundbauweise entsprechen den maximal zulässigen Werkstofffestigkeiten gemäß [16].

Bild 14 Resttragfähigkeit in Abhängigkeit vom Querbewehrungsgrad Residual load capacity in dependence of stirrup reinforcement content

Tab. 5

Vergleich des experimentellen und rechnerischen Last-Verformungsverhaltens Comparison of experimental and theoretical load-deformation behaviour

Nr.

Nu,cal/Nu,exp k = 1,1 k = 1,4

e2,cal/e2,exp k = 1,1 k = 1,4

V3-1 V3-2 V4-1 V4-2 V4-2-1 V4-2-2 V5-1 V5-2 V6-1 V6-2 V7-1 V7-2

1,07 1,05 0,95 0,89 1,03 0,94 1,10 1,16 1,14 0,98 1,04 0,99

1,09 1,06 1,00 0,94 1,09 1,00 1,14 1,22 1,19 1,06 1,09 1,04

0,96 0,85 0,98 1,02 0,89 0,96 0,91 0,92 0,94 0,90 1,03 1,05

1,08 0,94 1,01 1,04 0,92 0,98 1,01 0,96 0,97 0,92 1,05 1,08

– x Var [%]

1,03 8,0

1,08 7,2

0,95 6,4

1,00 5,8

Der Baustahltraganteil an der vollplastischen Normalkrafttragfähigkeit unter Druckbeanspruchung δ=

A a ⋅ fyd Npl,Rd

=

A a ⋅ fyd A a ⋅ fyd + A c ⋅ fcd

=

1 (5) 1 + A c/A a ⋅ fcd /fyd

wurde zwischen 0,75 und dem maximal zulässigen Wert von 0,9 variiert [16]. Dies entspricht bei einem Stützenaußendurchmesser von 25 cm einer Variation der Stahlrohrwandstärke von etwa 1,3 bis 3 cm (Bild 15).

In Bild 16 sind die auf die Tragfähigkeit der Schleuderbetonstütze aus C100/115 normierten Normalkraft-Momenten-Interaktionskurven der betrachteten Stützenbauweisen dargestellt (NRef, MRef ). Im Vergleich zu der Schleuderbetonstütze aus C100/115 besitzt die Schleuderbetonstütze aus UHFB (C140) mit gleichem Bewehrungsgrad SAS 670 eine um etwa 25 bis 35 % höhere Tragfähigkeit. Die Schleuderbetonstütze aus C140 zeigt Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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FACHTHEMA ARTICLE

C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete

C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton

Bild 15 Gewählte Querschnitte der betrachteten Stützenbauweisen Selected cross-sections of the considered column constructions

6

Bild 16 Vergleich der Tragfähigkeit der Schleuderbetonstützen aus UHFB und SAS 670 Comparison of load bearing capacity of spun concrete columns made of UHPC and SAS 670

in Bereichen überwiegender Normalkraftbeanspruchung (Querschnitt vollständig überdrückt mit ε ≤ 0) eine vergleichbare Tragfähigkeit mit der Verbundstützenkonstruktion mit einem Baustahltraganteil von etwa 75 bis 80 % auf.

In Tab. 6 ist der bezogene Werkstoffbedarf (WB) der Schleuderbetonstütze aus C140 sowie der Verbundstütze gleicher Tragfähigkeit zusammengefasst. Für die Schleuderbetonstütze wurde bei der Ermittlung des Stahlbedarfs ein Querbewehrungsgrad von 0,6 % berücksichtigt. Die entwickelte Schleuderbetonstütze weist einen um etwa 10 bis 20 % geringeren Betonbedarf (WBc) und einen etwa 55 bis 70 % geringeren Stahlbedarf (WBs(a)) auf.

Tab. 6

Innerhalb eines vom BMWi geförderten ZIM-Projektes wurden am iBMB der TU Braunschweig in Kooperation mit der Firma Europoles GmbH & Co. KG und dem Stahlwerk Annahütte experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Last-Verformungsverhalten von Schleuderbetonstützen aus ultrahochfestem Beton und hochfester Längsbewehrung SAS 670 durchgeführt. Des Weiteren wurde das Materialverhalten der verwendeten Hochleistungswerkstoffe unter Kurz- und Langzeitbelastung untersucht. Auf Basis der durchgeführten Untersuchungen konnten das Trag- und Verformungsverhalten bis in den Nachbruchbereich beschrieben sowie erste Bemessungs- und Konstruktionsregeln für eine baupraktische Anwendung der Schleuderbetonstützen aus UHFB und SAS 670 formuliert werden. Die Ergebnisse der experimentellen und theoretischen Forschungsarbeiten können folgendermaßen zusammengefasst werden: – Die hochfeste Bewehrung SAS 670 weist eine um etwa 34 % höhere Streckgrenze als üblicher Bewehrungsstahl B500 S auf. Das Kurzzeit-Materialverhalten unter Druckbeanspruchung ist vergleichbar mit jenem unter Zugbeanspruchung. Der Einfluss der Relaxation auf das Last-Verformungsverhalten von Druckgliedern ist als vernachlässigbar gering einzustufen.

– Der entwickelte UHFB lässt sich für die Herstellung von innovativen, hoch tragfähigen Stützen im Schleuderbetonverfahren einsetzen. Die Vorteile dieses Herstellungsverfahrens bleiben auch in Kombination mit den verwendeten hohen Längs- und Querbewehrungsgraden erhalten.

– Die für den UHFB in den experimentellen Untersuchungen ermittelte charakteristische Druckfestigkeit

Vergleich des Werkstoffbedarfs der Schleuderbetonstützen aus UHFB und SAS 670 Comparison of the material demand of spun concrete columns made of UHPC and SAS 670

Schleuderbeton (C140, SAS 670, ρl = 16 %) Stahl-Beton-Verbund (C50/60, S 460, δ = 0,80) Stahl-Beton-Verbund (C50/60, S 460, δ = 0,75)

698

Zusammenfassung

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

WBc/WBc,SB

WBs(a)/WBs(a),SB

1,0 1,1 1,2

1,0 1,8 1,4

beträgt 140 N/mm². Die Bruchstauchung des UHFSB liegt bei etwa –3,0 ‰, sodass die höhere Festigkeit des SAS 670 gegenüber einem B500 S in überwiegend druckbeanspruchten Bauteilen zur Traglaststeigerung aktiviert werden kann.

– In den Bauteilversuchen wurden zwei Versagensmechanismen beobachtet. Der Versagensmechanismus II wurde bei Längsbewehrungstraganteilen kleiner etwa 20 % beobachtet, bei dem das Ausknicken der Längsbewehrung zu einer deutlichen Reduktion der Resttragfähigkeit führt. Für den Versagensmechanismus I konnte ein Zusammenhang zwischen der erzielbaren Resttragfähigkeit und dem Längsbewehrungstraganteil der hochfesten Bewehrung identifiziert werden, der für eine zielgerichtete Auslegung von robusten Schleuderbetonstützen verwendet werden kann.

– Das experimentelle Last-Verformungsverhalten der Schleuderbetonstützen lässt sich auf Basis üblicher nichtlinearer Berechnungsverfahren unter Verwendung mittlerer Baustoffeigenschaften rechnerisch in guter Näherung abbilden.

– Die Leistungsfähigkeit der Schleuderbetonstützen aus UHFB und SAS 670 ist vergleichbar mit der von Verbundstützen mit hohen Stahltraganteilen, wobei sich der Materialeinsatz bei den Schleuderbetonstützen aufgrund der Hochleistungswerkstoffe deutlich reduziert.

Dank Das diesem Beitrag zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.

Literatur [1] FALKNER, H. et al: Das neue Bewehrungssystem; Druckglieder mit hochfestem Betonstahl SAS 670/800. Beton- und Stahlbetonbau 103 (2008), Heft 5 S. 304–317.

[2] SCHMIDT, M. et al.: Ultrahochfester Beton – Sachstandsbericht. DAfStb Heft 561, 2008.

[3] Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-15.13-257: Maste, Stützen und Balken aus Schleuderbeton. Pfleiderer Europoles GmbH & Co. KG, Deutsches Institut für Bautechnik, 2010.

[4] Europoles GmbH & Co. KG: Schlanke Schleuderbetonstützen, Konstruktion und Bemessung von Details an Fertigteilstützen zur Anbindung an Decken und Trägern, 2011.

[5] DIN EN 1992-1-1: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 2011.

[6] BMVIT-327.120/0001-II/ST2/2011: System SAS 670, Einstabanker S 670/800 mit Gewinderippung, Wien, 2011.

[7] BMVIT-327.120/0022-II/ST2/2010: Geschraubte Muffenverbindungen und geschraubte Verankerungen für Betonstahl SAS 670/800 mit Gewinderippen, Wien, 2010.

[8] OIB: Mikropfahl System SAS mit Gewindestab S 670/800, Wien, 2011.

[9] MÜLLER, C.; EMPELMANN, M.; LIEB, H.; HUDE, F.: UltraHigh Performance Spun Concrete Columns with HighStrength Reinforcement. Proceedings of Hipermat 2012, S. 733–740, 2012.

[10] DIN EN ISO 15630-3: Stähle für die Bewehrung und das Vorspannen von Beton – Prüfverfahren, Teil 3: Spannstähle, 2011.

[11] PB 3.2/10-304-1, Untersuchungsbericht, MFPA Leipzig, 2011.

[12] DIN EN 1992-1-1/NA: Nationaler Anhang-Nationale Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau, 2011.

[13] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton: Erläuterungen zu DIN 1045-1, Heft 525, 2003.

[14] STEVEN, G.: Zum Tragverhalten von Stützen aus ultrahochfesten Stahlfaserbeton. Beitrag Doktorandensymposium, 51.

Forschungskolloquium des DAfStb, 2010.

[15] QUAST, U.; P FEIFER, U.: INCA2 (Interactive Nonlinear Cross Section Analysis Biaxial) und STAB2DNL, www.tuharburg.de/mb.

[16] DIN EN 1994-1-1: Eurocode 4: Bemessung und Konstruktion von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton – Teil 11: Allgemeine Bemessungsregeln und Anwendungsregeln für den Hochbau, 2010.

Autoren

Dipl.-Ing. Corinna Müller c.mueller@ibmb.tu-bs.de

Prof. Dr.-Ing. Martin Empelmann m.empelmann@ibmb.tu-bs.de

Technische Universität Braunschweig Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) Fachgebiet Massivbau Beethovenstraße 52 38106 Braunschweig

Mag. Dipl.-Ing. Florian Hude Stahlwerk Annahütte 83404 Ainring/Hammerau florian.hude@annahuette.com

Dr.-Ing. Thomas Adam Europoles GmbH & Co. KG Ingolstädter Straße 51 92318 Neumarkt i. d. OPf. thomas.adam@europoles.com

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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FACHTHEMA ARTICLE

C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete

DOI: 10.1002/best.201200035

Roland May

BERICHT INGENIEURBAUKUNST

Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama in neun Akten.

FRANZ DISCHINGER zum 125. Geburtstag gewidmet Kurz nachdem die Bauunternehmung Dyckerhoff & Widmann eine bahnbrechende Methode zur Errichtung von Betonschalen entwickelt hatte, trafen dort mit FRANZ DISCHINGER und ULRICH FINSTERWALDER zwei Meister ihres Fachs aufeinander. Der Bericht zeichnet wichtige Stationen ihrer spannungsgeladenen Kooperation nach, die in weniger als einem Jahrzehnt zur Schaffung jener theoretischen und praktischen Grundlagen führte, von denen aus der Betonschalenbau die ganze Welt erobern sollte.

Shell Wars. A Civil Engineer Drama in Nine Acts.

Dedicated to the 125th birthday of FRANZ DISCHINGER Shortly after it had developed a groundbreaking method for the construction of thin concrete shells, the building enterprise Dyckerhoff & Widmann became the stage for the encounter of two brilliant civil engineers, FRANZ DISCHINGER and ULRICH FINSTERWALDER. The article describes important episodes of their conflict-riddled cooperation, which provided in less than a decade the theoretical and practical basis that would enable thin concrete shell constructions to conquer the whole world.

1

Wesel, wo ALBERT als leitender Ingenieur tätig war. Nach dem Ableisten eines einjährigen Militärdiensts heuerte DISCHINGER im Herbst 1913 bei der wesentlich bedeutenderen Dywidag an. Unterbrochen von dreieinhalb Jahren Kriegsdienst als Reserveoffizier bewährte sich der begabte Ingenieur in der Biebricher Firmenzentrale als Spezialist für komplizierte Bauvorhaben und wurde dementsprechend Ende 1922 zum Oberingenieur befördert.

Praktisch zeitgleich verursachte sein erstmaliges Zusammentreffen mit WALTHER BAUERSFELD einen entscheidenden Richtungswechsel in DISCHINGERS Karriere.

BAUERSFELD hatte für die Jenaer Firma Carl Zeiss neben einer neuartigen Maschine zur Projektion des sich wandelnden Sternenhimmels zugleich noch ein räumliches Stabnetzwerk entwickelt, das den Bau einer Projektionsfläche in möglichst idealer Halbkugelform ermöglichen sollte. Mit dem Ziel der Errichtung eines wetterfesten Versuchsbaus war er an DISCHINGERS Firma Dywidag herangetreten. Deren Nürnberger Oberingenieur AUGUST MERGLER hatte daraufhin die Torkretierung des Stabnetzwerks vorgeschlagen. Auf dieser Grundlage entstand 1922/23 auf dem Gebäude 11 des Zeiss-Hauptwerks ein 16 m weit gespanntes Versuchsplanetarium, das als Gründungsbau der modernen Schalenbauweise weltweiten Ruhm erringen sollte (Bild 1).

Prolog

Im Oktober 2012 jährt sich zum 125. Mal der Geburtstag F RANZ DISCHINGERS. Aus diesem Anlass soll in diesem Beitrag sein problematisches Verhältnis zu ULRICH F INSTERWALDER untersucht werden, dessen Name ebenso wie jener DISCHINGERS untrennbar mit der Geschichte des Betonschalenbaus verknüpft ist. Die Fachliteratur zeichnet von den beiden Bauingenieuren in diesem Zusammenhang häufig das Bild einer nahezu homogenen Einheit [1, 2]. Bereits 1986 vermutete jedoch MANFRED SPECHT, Herausgeber der bislang einzigen wissenschaftlichen Monographie zu DISCHINGER [3], beide zeichne wohl „mehr Trennendes als Gemeinsames aus, wenn man den gleichen Stallgeruch nicht überbewertet“ [4].

Tatsächlich bedarf die Sichtweise auf die Kooperation von DISCHINGER und F INSTERWALDER dringend einer Revision, denn ihr persönliches und fachliches Verhältnis war alles andere als harmonisch. Bühne dieser produktiven Konfrontation war ab dem Winter 1923 die Massivbaufirma Dyckerhoff & Widmann AG (Dywidag). Bevor wir uns jedoch in diese Arena begeben, sollen zunächst kurz die Wege der beiden Protagonisten bis zu ihrem Aufeinandertreffen nachgezeichnet werden.

2

Präludium

F RANZ ANTON DISCHINGER wurde am 8. Oktober 1887 in Heidelberg geboren und wuchs in Karlsruhe heran.

Dort besuchte der Sohn eines badischen Oberbausekretärs das Gymnasium und studierte trotz knapper finanzieller Mittel wie sein älterer Bruder ALBERT an der örtlichen Technischen Hochschule Bauingenieurwesen. Erste Berufserfahrung sammelte er 1912 bei der Massivbauunternehmung Friedrich Vollrath im niederrheinischen 700

Als DISCHINGER hinzugezogen wurde, waren die wichtigsten Entscheidungen bereits getroffen. Ihm blieb es jedoch überlassen, das eigentliche Potenzial der neuen Bauweise zu erkennen. Bereits im Frühjahr 1923 entwickelte er die Idee durch Binderscheiben ausgesteifter, doppelt gekrümmter Schalen, mittels derer auch rechteckige Grundrisse überdeckt werden könnten. Die außerordentlich komplexe Statik dieser Gebilde ließ DISCHINGER allerdings nicht über die bereits „sehr mühevolle“ näherungsweise Berechnung eines Raumfachwerks hinausgelangen [5] (Bild 2). Zusätzliche Probleme bereitete die

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bild 1

Bild 2

Versuchsplanetarium auf dem Gebäude 11 des Zeiss-Hauptwerks in Jena, 1923. Unter dem Betonmantel zeichnet sich deutlich das eiserne Zeiss-Netzwerk ab Test planetarium on top of building 11 at the Zeiss main works in Jena, 1923. The Zeiss network is clearly visible under the concrete coating

Skizze einer doppelt gekrümmten Translationsschale über rechteckigem Grundriss mit Einzeichnung eines schematischen Raumfachwerks von FRANZ DISCHINGER Sketch of a doubly curved translation shell over rectangular plan with schematic space framework by FRANZ DISCHINGER

Bild 3

Wenige Wochen zuvor war auch der 1897 in München geborene F INSTERWALDER zu Dywidag gestoßen. Während DISCHINGER eher zufällig zum Schalenbau gekommen war, hatte sich F INSTERWALDER bereits im Verlauf seines Studiums an der Technischen Hochschule München auf Anregung seines Schulfreunds JOSEF GECKELER mit diesem Thema beschäftigt. Ein noch erhaltenes Versuchsmodell eines zylinderförmigen Raumfachwerks von AUGUST F ÖPPL hatte F INSTERWALDER gar dazu veranlasst, bei dessen Sohn LUDWIG F ÖPPL eine Diplomarbeit zur Übertragung der Theorie der Netzwerkschalen auf flächige Konstruktionen anzufertigen. Unabhängig von BAUERSFELD hatte er so nahezu zeitgleich eine Membrantheorie des querversteiften, freitragenden Rohrs entwickelt.

3 Erstellung einer passgenauen Form der Schalung. Zunächst richtete er deshalb seine Bemühungen auf einachsig gekrümmte Tonnenschalen, von denen er sich den doppelt gekrümmten Schalen annähernd vergleichbare Vorteile erhoffte [6]. Trotz anfänglicher Skepsis erarbeitete BAUERSFELD daraufhin eine erste Membrantheorie für solche Konstruktionen. Hierbei bestätigte sich DISCHINGERS Annahme, dass sich durch die Querversteifung mit Binderscheiben, eine Überhöhung der Querschnittskurve gegenüber der Stützlinie sowie durch die Anordnung von Zugelementen längs der Tonnenränder nicht nur in Richtung des Gewölbes, sondern auch rechtwinklig dazu, eine Tragwirkung einstellt [7]. Mitte Januar 1924 mündete die gemeinsame Arbeit in der Anmeldung eines Patents für ein „pfettenloses Eisenbeton-Tonnendach“ durch die Firma Carl Zeiss [8].1 (Bild 3).

1

DISCHINGER wurde zwar in der Patentveröffentlichung nicht namentlich genannt, fand aber in der Zeiss’schen Patentrolle als Miterfinder Erwähnung [9].

Schema einer Tonnenschale aus dem Reichspatent 431.629 Cylindrical shell roof from the patent DRP 431.629

Kooperation

Konsequenterweise bewarb sich der junge Absolvent F INSTERWALDER anschließend bei der Dywidag, die unterdessen gemeinsam mit Zeiss für die Vermarktung der Schalenbauweise eine Kuppelbau GmbH eingerichtet hatte [9]. So wurde er direkt nach seiner Einstellung nach Jena geschickt, um sich mit BAUERSFELDS theoretischem Zugang zum Schalenbau vertraut zu machen [6]. F INSTERWALDER kooperierte dort insbesondere mit GECKELER, der von seinem Schwiegervater BAUERSFELD zu Zeiss geholt worden war, um ihn bei der theoretischen Lösung der Randprobleme einer Schalenkuppel mit 40 m Spannweite für das Glaswerk Schott & Genossen, einer Tochterfirma von Zeiss, zu unterstützen. Deren flacher Stich von nur 7,87 m erzeugte am Ringanker Zwängungen, die in der lediglich 6 cm starken Schale gefährliche Biegespannungen erwarten ließen (Bild 4). Während DISCHINGER dieses Problem nach eigener Aussage zunächst „mittels konstruktiver Massnahmen“ behob [5], entwickelte GECKELER parallel eine erste allgemeine Theorie für die komplizierten Randbedingungen von Rotationsschalen [10]. Nicht zuletzt weil sich F INSTERWALDER „in Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

701

BERICHT REPORT

R. May: Shell Wars. A Civil Engineer Drama in Nine Acts.

R. May: Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama in neun Akten

Bild 4

Schalenkuppel im Glaswerk Schott & Gen., Jena, während der Bauphase, 1924 Dome of the Glaswerk Schott & Gen., Jena, under construction, 1924

mathematischen Berechnungen als sehr versiert erwies“ [6], konnte zeitgleich auch das ähnlich gelagerte Problem der Ränder von Tonnenschalen hinlänglich geklärt werden. Kurzerhand änderte man daraufhin die Planung des bereits im Bau befindlichen Gebäudes 23 im Jenaer ZeissSüdwerk und versah dieses nun mit einem ersten Tonnenschalendach [9].

Nach gut einem Jahr endete die von BAUERSFELD rückblickend als „exzellentes Beispiel für team work“ charakterisierte Zusammenarbeit, in der ihn insbesondere DISCHINGERS „Fähigkeiten, sein Wissen und sein liebenswürdiger Charakter“ beeindruckt hatten [6]. Während sich BAUERSFELD und GECKELER wieder ihren eigentlichen Aufgaben bei Zeiss zuwendeten, wechselte F INSTERWALDER nach Biebrich in eine eigens unter DISCHINGERS Leitung bei Dywidag eingerichtete Schalenabteilung. Neben der Planung von Kuppeln für Planetarien widmeten sich die beiden Ingenieure in der Folge insbesondere der Entwicklung praxistauglicher Tonnenschalen. Im Anschluss an Versuche mit Papp- und Blechmodellen wurden im Sommer 1925 auf dem Biebricher Fabrikhof der Dywidag mehrere Eisenbeton-Versuchstonnen erbaut. Sie bestätigten die Vermutung, dass das Eigengewicht der Randglieder nur unwesentliche Biegemomente verursachte (Bild 5). Ermutigt von diesem Ergebnis, errichtete man im folgenden Jahr mit der Dywidag-Halle auf der Düsseldorfer „Gesolei“-Ausstellung das erste öffentliche Bauwerk mit einem Dach aus Tonnenschalen [11]. Da DISCHINGER unterdessen zur Einsicht gelangt war, dass herkömmliche Holzschalungen und Eiseneinlagen ausreichten [9], wurde das kostspielige Zeiss-Netzwerk bei den sechs 11,5 m weit gespannten und bis zu 23 m langen Schalen erstmalig nicht mehr einbetoniert. Es diente nun lediglich noch der Formgebung und konnte so anschließend wiederverwendet werden. Aufgrund der Erfahrungen beim Bau der Schottkuppel, wo sich das Netzwerk während des Aufbaus zwischenzeitlich stark verformt 702

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bild 5

DISCHINGER und FINSTERWALDER während eines Belastungstests ihrer ersten Versuchstonnenschale in Biebrich, 1925 DISCHINGER and FINSTERWALDER sitting together on their first cylindrical test shell, 1925

hatte, wurde diese Hilfskonstruktion nun aber gedoppelt, wodurch sie eine deutlich größere Steifigkeit erhielt.

4

Konfrontation

Die erfolgreiche Ausführung der Dywidag-Halle war neben der ökonomischen Konkurrenzfähigkeit mit Eisenkonstruktionen der entscheidende Faktor dafür, dass sich die Stadt Frankfurt am Main noch Ende desselben Jahres zur Ausführung ihrer neuen Großmarkthalle in Schalenbauweise entschied. Dywidag musste hierbei allerdings nicht nur die gemeinsame Ausführung mit der konkurrierenden Massivbaufirma Wayss & Freytag hinnehmen, die vorsichtigen Bauherren verlangten darüber hinaus noch die Errichtung einer Probetonne im Maßstab 1:3 vor Baubeginn. Nachdem diese die nötigen Belastungstests zur Zufriedenheit der Gutachter HEINRICH SPANGENBERG und ADOLF KLEINLOGEL bestanden hatte, konnte 1927 mit dem Bau begonnen werden.

Die vom Frankfurter Hochbaudezernenten MARTIN ELSAESSER kongenial architektonisch bearbeitete Großmarkthalle verfügte über 15 jeweils nur 7 cm starke Quertonnen mit 14,10 m Spannweite und 36,90 m Trägerlänge. Diese überdachten mittels schräggestellter Pfeiler eine stützenfreie Grundfläche von insgesamt 50 × 220 m2 (Bild 6). Als seinerzeit größte Hallenkonstruktion in Stahlbeton machte die Großmarkthalle die Zeiss-Dywidag-Schalenbauweise auf einen Schlag weltbekannt und verhalf so dem bis dahin hochgradig defizitären Bausystem zum Durchbruch. Unbemerkt von der Öffentlichkeit wurde jedoch die Querschnittsform der Tonnenschalen zum Anlass eines heftigen Streits zwischen DISCHINGER und F INSTERWALDER. Um Biegemomente längs der Schalenränder zu vermeiden, war ursprünglich abermals eine Überhöhung gegen-

Bild 6

Längsblick durch die Frankfurter Großmarkthalle nach ihrer Eröffnung, 1928 Interior view of the Frankfurt wholesale market hall after its inauguration, 1928

über der Stützlinie als Halbellipse vorgesehen. Die hieraus resultierenden, nahezu senkrechten Kämpferbereiche hatten beim Betonieren des Düsseldorfer Dachs allerdings einige Probleme verursacht. Diese sollten nun in Frankfurt durch 1,9 m hohe Hohlkästen entschärft werden. Deren Dimensionen konterkarierten jedoch die fundamentale Idee eines nahezu gewichtslosen Zugglieds längs der Schalenränder. F INSTERWALDER empfahl daraufhin, der Formgebung nicht mehr die vom Patent vorgegebene reine Membrantheorie zugrunde zu legen [12], zumal er schon 1924 bei Versuchen an Blechmodellen experimentell nachgewiesen hatte, dass auch bei einem flachen Kreissegment-Querschnitt nur relativ kleine Querbiegemomente entstanden [13]. Dementsprechend plädierte er für den Einsatz von Kreissegmentschalen, die mithilfe von Biegeträgern die notwendige Konstruktionshöhe erreichen sollten. Während DISCHINGER das Risiko gesteigerter Biegemomente nicht eingehen wollte, ließ F INSTERWALDER nach Aussage HUBERT RÜSCHS den Schalenbereich oberhalb des Hohlkastens auf der Baustelle kurzerhand „in ein Kreissegment umändern und DISCHINGER erfuhr davon erst, als […] schon 2/3 der Großmarkthalle betoniert und ausgerüstet“ waren [14] (Bild 7).

Erstaunlicherweise ist keine Reaktion DISCHINGERS auf diesen Affront überliefert. Einen Hinweis auf einen gewissen Groll gibt lediglich die Tatsache, dass er bei den nur kurz nach dem Frankfurter Bau begonnenen Vieleckschalen der Leipziger Großmarkthalle auf Unterstützung durch seinen fähigsten Mitarbeiter verzichtete, obwohl hier ein noch gewagteres Projekt angegangen wurde (Bild 8). Dessen Detailbearbeitung übernahm vielmehr der erst frisch zur Schalenabteilung hinzugestoßene RÜSCH [15]. DISCHINGERS Belastung durch die Vorarbeiten für die seinerzeit größten Massivkuppeln der Welt sowie die zeitgleiche Arbeit an einer Dissertation zur Theorie der Vieleckschalen bei KURT BEYER an der TU Dresden [16] mag zum Teil erklären, wie F INSTERWALDER

Bild 7

Entwicklung der Querschnitte von Zeiss-Dywidag-Tonnenschalen: Dywidag-Halle, 1926; Großmarkthalle Frankfurt, 1926/27; Werkstätten der Elektrizitätswerke Frankfurt, 1927; Großmarkthalle Budapest, 1930/31 Cross sections of Dywidag-Halle, 1926; Frankfurt wholesale market hall, 1926/27; workshop for the Frankfurt electricity company, 1927; Budapest wholesale market hall, 1930/31

Bild 8

Großmarkthalle Leipzig während der Errichtung der zweiten Kuppel, 1929 Leipzig wholesale market hall during the construction of the second dome, 1929

seine einschneidende Änderung so lange vor seinem Vorgesetzten verheimlichen konnte. Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, dass DISCHINGER bei Dywidag neben dem Schalenbau noch sämtliche Brückenentwürfe verantwortete und in diesem Zeitraum zusätzlich an einer umfangreichen Gesamtübersicht zum Schalenbau arbeitete.

Vielleicht stimmte DISCHINGER – neben der Einsicht in die Richtigkeit von F INSTERWALDERS Gedankengang – die Aussicht milde, dass diese 1928 in F RITZ VON EMPERGERS prestigereichem Handbuch für Eisenbetonbau veröffentlichte Abhandlung [17] einmal als erster bedeutenBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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BERICHT REPORT

R. May: Shell Wars. A Civil Engineer Drama in Nine Acts.

R. May: Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama in neun Akten

Bild 9

Perspektive eines Vorentwurfs des Prüfamts 6 der Elektrizitätswerke Frankfurt von Arch. ADOLF MEYER (Ausschnitt) mit der Kuppel der Montagehalle und den Tonnenschalendächern der Werkstätten, 1927 Preliminary design of the Frankfurt municipal electricity works complex by arch. ADOLF MEYER (detail), showing the dome of the assembly shop and the workshop’s cylindrical shell roof, 1927

der Beitrag auf dem Gebiet der seinerzeit spektakulärsten Neuerung im Massivbau gelten würde [18]. Anders lässt es sich jedenfalls kaum erklären, dass er seinem Untergebenen beim 1927 begonnenen Werkstättengebäude des Prüfamts 6 der Elektrizitätswerke Frankfurt sogar die Möglichkeit zur Umsetzung von Tonnenschalen in der neuartigen Kreissegmentform einräumte [19], obwohl zu diesem Zeitpunkt noch keinerlei Biegetheorie der querversteiften Zylinderschale vorlag. Unter immensem Zeitdruck musste F INSTERWALDER nun parallel zu den Bauarbeiten in den Nachtstunden nach seinen offiziellen Dienstgeschäften zumindest eine brauchbare Näherungslösung entwickeln [14]. Mit Unterstützung RÜSCHS bestand er diese Feuertaufe, und der Bau konnte termingerecht errichtet werden.

DISCHINGER entwarf zeitgleich für die Montagehalle desselben Gebäudekomplexes eine ebenso gewagte Rotationskuppel (Bild 9). Bei 26 m Spannweite und einer Stärke von nur 4 cm fiel sie mit einem Stich von 3,5 m außerordentlich flach aus und verteilte zudem ihre Lasten über einen achteckigen Vierendeel-Träger auf lediglich acht Stützen. Im November 1928 betonte er im Rahmen eines Aufsatzes in der Zeitschrift Bauingenieur, solch eine Konstruktion sei erst „durch die allgemein gültige Klärung des Randproblems bei beliebigen Rotationsschalen“ möglich geworden – eine Leistung, die DISCHINGER neben GECKELER mit unverhohlenem Stolz insbesondere sich selbst zuschrieb [20]. Dass der Aufsatz unter gemeinsamer Autorenschaft von DISCHINGER und F INSTERWALDER veröffentlicht wurde, vermittelte nach außen ein wieder harmonisiertes Verhältnis zwischen den beiden Kontrahenten. In Wirklichkeit war längst genau das Gegenteil der Fall: Bereits Monate zuvor hatten F INSTERWALDERS unübersehbare Emanzipationstendenzen zum offenen Bruch geführt.

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Eskalation

Obwohl nur ein einfacher Firmeningenieur, hatte sich F INSTERWALDER bei Dywidag schon bald eine erstaunlich 704

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eigenständige Rolle erstritten. Bereits 1926 fungierte er erstmals als Co-Autor neben DISCHINGER [11] und durfte außerdem einen kurzen Beitrag zum Düsseldorfer Planetarium unter eigenem Namen veröffentlichen [21]. Zwei Jahre später hielt er sogar einen Vortrag vor der Hauptversammlung des Deutschen Beton-Vereins – jener prestigeträchtigen Bühne also, auf der DISCHINGER erst 1925 selbst erstmals öffentlich über die Zeiss-Dywidag-Schalenbauweise berichtet hatte [22]. Offiziell vertrat F INSTERWALDER am 28. März 1928 lediglich den vermeintlich verhinderten DISCHINGER.2 In Wahrheit hatte er sich jedoch zuvor das Recht zum Vortrag in „hartem Kampf“ erstritten, um so „eine erste Veröffentlichung über die durch mich heraufgeführte neuere Entwickelung der Schalenbauweise zu haben“ [23]. Folgerichtig referierte F INSTERWALDER nahezu ausschließlich über die maßgeblich von ihm beeinflusste Weiterentwicklung der Tonnenschalen; Dischingers bedeutender Leipziger Großmarkthalle widmete er hingegen nur einige kümmerliche Zeilen [12].

Mit dieser abermaligen Provokation war DISCHINGERS Geduld am Ende. Zunächst begnügte er sich noch damit, seinen aufmüpfigen Mitarbeiter vor dessen Kollegen mehrfach zu schikanieren [24]. Am 5. April kam es schließlich zum Eklat: F INSTERWALDER musste mit ansehen, wie sein Manuskript für einen weiteren Vortrag von DISCHINGER „zerrissen und die Fetzen in das Zimmer verstreut“ wurden [24]. Bemüht, die Wogen wieder zu glätten, erinnerte F INSTERWALDER seinen Vorgesetzten zwei Tage später in einem versöhnlich gehaltenen persönlichen Brief daran, „dass wir gemeinsam an einer wertvollen Aufgabe gearbeitet haben“ und „sachliche Differenzen zwischen uns kaum vorhanden sind“ [25]. DISCHINGER aber war nicht mehr zum Ausgleich bereit. Er hielt nicht nur seine „beleidigenden Beschuldigungen aufrecht“, sondern zog nun auch F INSTERWALDERS Autorenschaft an dessen Diplomarbeit zur Theorie der Schalengewölbe in Zweifel und unterstellte ihm indirekt sogar eine „nachträgliche Anfertigung dieser Arbeit, d. h. eine bewusste Fälschung“ [24]. Erbost wandte sich F INSTERWALDER daraufhin am folgenden Tag mit der Bitte an den Dywidag-Vorstand, sein „dienstliches Abhängigkeitsverhältnis von Herrn Dischinger zu lösen“ [24].

Ob der Vorstand diesen Schritt jemals ernsthaft in Erwägung zog, ist nicht überliefert. F INSTERWALDERS dienstliche Situation blieb zumindest zunächst unverändert. Dafür weitete DISCHINGER seine Mobbing-Offensive sogar noch aus: Er verhinderte nicht nur die geplante Veröffentlichung von F INSTERWALDERS Vortrag in Fachzeitschriften, sondern bereitete nunmehr alleine die bereits angesprochene „gemeinsame“ Abhandlung für die Zeitschrift Bauingenieur vor. Niedergeschlagen teilte F INSTERWALDER am 29. Mai 1928 BAUERSFELD mit, dass sein „als Erstveröffentlichung gedachter Vortrag“ darin nun lediglich noch „als Auszug des 6 Wochen später verfassten“

2

Im Inhaltsverzeichnis des Tagungsbands wird dementsprechend DISCHINGER als Verfasser des Vortrags genannt.

Aufsatzes Erwähnung finden würde [23]. Insbesondere käme sein „persönliches Verdienst, die Statik des F ÖPPL’schen Flechtwerkdaches auf die Schale übertragen zu haben, […] überhaupt nicht zur Geltung“. Zudem beschreibe DISCHINGER die Entwicklung der Kreissegmentschalen falsch und darüber hinaus „als recht nebenherlaufend“, obwohl diese „die bedeutendste Erweiterung dieses Wissensgebietes“ seien. DISCHINGERS umfassend vorgestellten Entwürfen für Rotations-, Vieleck- sowie Translationsschalen, „die bisher keine praktische oder theoretische Bedeutung erlangten“, sprach der verärgerte F INSTERWALDER im Gegenzug hingegen „nicht einmal einen Anregungswert“ zu [23].

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Wettstreit

Trotz F INSTERWALDERS scharfem Protest beim DywidagVorstand erschien die Veröffentlichung wie geplant unter Nennung seines Namens. Inwieweit dies unter Umständen auf einen Vermittlungsversuch BAUERSFELDS [26] zurückzuführen war, kann derzeit nicht nachvollzogen werden. Vielleicht traten die persönlichen Differenzen in der Folge aber auch in den Hintergrund, weil sich bald darauf die Möglichkeit eröffnete, die Auseinandersetzung auf ein rein fachlich determiniertes Schlachtfeld zu verlagern: Anfang 1929 schrieb die Preußische Akademie des Bauwesens nämlich einen Wettbewerb zur Erstellung von Arbeiten aus, in denen die „bisherigen Verwendungsarten und die Entwicklungsmöglichkeiten“ des Stahlbetonbaus „in Theorie und Praxis darzustellen“ waren, um so Wege aufzuweisen, wie dieser „in der Konstruktion und Formgebung noch vervollkommnet werden“ könnte [27]. Wie kaum anders zu erwarten, entwickelte sich daraufhin zwischen DISCHINGER und F INSTERWALDER „ein mit Leidenschaft geführter Wettstreit um die beste Arbeit“ [14].

F INSTERWALDER konzentrierte sich in seinem Beitrag „Eisenbeton als Gestalter“ auf die Darlegung seiner seit 1924 entwickelten allgemeinen Theorie der Biegung von querversteiften Kreissegmentschalen. Weil diese trotz der Vernachlässigung einiger Spannungsgrößen (er setzte unter anderem My = 0 und Mxy = 0) immer noch außerordentlich komplex war, bot er zusätzlich eine Näherungslösung für den Spannungsverlauf einer auf biegungsfesten Randträgern gelagerten Schale an. Den praktischen Nutzen demonstrierte er zum Schluss an zahlreichen Beispielen seiner Tätigkeit, wobei seinem aktuellen Projekt der Budapester Großmarkthalle die wichtigste Rolle zukam.

Im Zentrum von DISCHINGERS Arbeit „Eisenbetonschalen als Raumträger“ standen doppelt gekrümmte Schalen (Bild 10). Im Gegensatz zu F INSTERWALDER beschränkte er sich aber nicht auf eine grundlegende Typologie. Vielmehr erarbeitete er „in ungezählten Nächten“ [14] ein wahres Panoptikum an Formen, für die er jeweils eine Theorie zur Berechnung mitlieferte. Darüber hinaus demonstrierte er die Möglichkeiten der Zerlegung von Tonnenschalen in Kloster- und Kreuzgewölbe, der Kombination einzelner Schalensegmente zu komplexen Baukör-

Bild 10 Vergleich einer „FINSTERWALDER-Tonnenschale“ mit einer „DISCHINGERTranslationsschale“ auf einer Vorzeichnung für DISCHINGERS Wettbewerbsbeitrag „Eisenbetonschalen als Raumträger“, 1929 Preparatory drawing by Dischinger for the competition of the Prussian Academy of Building, comparing a “FINSTERWALDER” cylindrical shell with a “DISCHINGER” translation shell, 1929

pern oder des von ihm entwickelten Prinzips des Massenausgleichs zur einfachen Berechnung geometrisch verzerrter Schalen. Mit einem Exkurs zur 1927/28 nach seiner Planung errichteten Saalebrücke bei Alsleben wagte er außerdem noch einen ersten Ausblick auf die Möglichkeiten der Vorspannung im Stahlbetonbau.

Der außergewöhnliche Umfang sowie die „mit ungewöhnlicher Gewandtheit“ [27] gehandhabte Beherrschung der Schalentheorien brachten DISCHINGER den ersten Preis ein. Mit einer ungeheuren Energieleistung konnte er so die bestehende Hierarchie bei Dywidag bestätigen, denn sein revoltierender Kronprinz musste sich mit dem zweiten Platz begnügen. Während F INSTERWALDER seine Arbeit jedoch mit geringfügigen Änderungen 1930 als Dissertation bei seinem ehemaligen Lehrer LUDWIG F ÖPPL einreichen und 1933 im Ingenieur-Archiv publizieren konnte [13], fiel die geplante Veröffentlichung von DISCHINGERS Titanenwerk der Weltwirtschaftskrise zum Opfer. Immerhin flossen einige Teile der Arbeit in seinen Beitrag für den 1930 in Lüttich durchgeführten Ersten Internationalen Kongress zum Stahlbetonbau ein [28]. Hierdurch wurden manche von DISCHINGERS Gedanken auch international bekannt.

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Burgfrieden

Nach dem Ende des Wettbewerbs machte die aufreibende Fehde einer Art Burgfrieden Platz. So kam es nicht nur zu einer weiteren gemeinsamen Publikation [29], DISCHINGER und F INSTERWALDER traten außerdem im Frühjahr 1932 im amerikanischen Patentantrag der Firma Zeiss für die Kreissegmentschalen gemeinsam als Erfinder auf [30] – und das, obwohl Ersterer noch knapp zwei Jahre zuvor im nahezu inhaltsgleichen Antrag für Großbritannien nicht erwähnt worden war [31]. Ein Grund für diese BeBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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R. May: Shell Wars. A Civil Engineer Drama in Nine Acts.

R. May: Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama in neun Akten

Bild 11 Blick in den Innenraum der Kraftwagenhalle der Oberpostdirektion in Nürnberg, 1930 Interior view of the Nuremberg Postal Directorate’s motor vehicle garage, 1930

ruhigung der Situation mag gewesen sein, dass zwischenzeitlich außer HUBERT RÜSCH mit ANTON TEDESKO oder WILHELM F LÜGGE weitere helle Köpfe zur Schalenabteilung gestoßen waren und so die problematische Dualität DISCHINGER – F INSTERWALDER aufgebrochen wurde.

Darüber hinaus kam es in diesem Zeitraum offenbar zu einer klaren Arbeitsteilung. Projekte mit Kreissegmentschalen sowie den hiervon abgeleiteten Schalensheds und Kragschalen, etwa die 1929/30 errichtete Nürnberger Postkraftwagenhalle (Bild 11), wurden nun weitgehend autonom von F INSTERWALDER und dem ihm freundschaftlich verbundenen RÜSCH bearbeitet. Ihr Meisterstück, die bereits angesprochene Großmarkthalle in Budapest aus den Jahren 1930/31, übertraf sogar die Dimensionen des Frankfurter Gegenstücks. Zudem wurde die statische Berechnung dieses Bauwerks [32] zur Grundlage der Kalkulationen für ein weiteres Meisterwerk des Schalenbaus jener Jahre, EDUARDO TORROJAS 1935 in Madrid errichtetem Frontón Recoletos [33].

DISCHINGER beschränkte sich indes auf die Ausarbeitung von Studien sowie einige wenige konkrete Bauprojekte.

Seinem späteren Assistenten RUDOLF OHLIG zufolge, der seit 1928 bei Dywidag tätig war, zählte hierzu unter anderem der 1931 mit einem vierteiligen Klostergewölbe überdachte Grande Salone von Fiat in Rom [34]. Im selben Jahr verantwortete DISCHINGER auch die Errichtung der ersten doppelt gekrümmten Translationsschale über rechteckigem Grundriss (Bild 12), da er 1930 nach sieben Jahren hartnäckigem Versuchens endlich das Problem der hierfür benötigten simultanen Differentialgleichung in den Griff bekommen hatte [7]. Die in der Schalen-Literatur unzählige Male abgebildete Konstruktion diente allerdings lediglich als Versuchsbau für eine spektakuläre Großmarkthalle in Dresden, deren Ausführung jedoch die Weltwirtschaftskrise verhinderte (Bild 13). Erst 1933 konnte DISCHINGER mit einer Klinkerhalle im serbischen Beocˇin die von F INSTERWALDER angezweifelte „praktische Bedeutung“ der Translationsschalen endlich nach706

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Bild 12 DISCHINGERS Versuchsbau einer zweiachsig gekrümmten Translationsschale, Wiesbaden-Biebrich, 1931. Um die Tragkraft der lediglich 1,5 cm starken Schale zu veranschaulichen, versammelten sich neben FINSTERWALDER, DISCHINGER und TEDESKO (vergrößerter Ausschnitt) weitere 36 Mitarbeiter von Dyckerhoff & Widmann als „Auflast“.

DISCHINGER’S doubly curved test shell, Wiesbaden-Biebrich, 1931.

FINSTERWALDER, DISCHINGER and TEDESKO (detailed view) “tested” the rigidity of the 1.5 cm thin shell together with further 36 Dywidag staff members

Bild 13 Blick von Westen auf die 1931/32 geplante Dresdener Großmarkthalle (Visualisierung von LYDIA WARTENBERG, BTU Cottbus) Dresden market hall as planned 1931/32 (rendering by LYDIA WARTENBERG, BTU Cottbus)

weisen. Zu diesem Zeitpunkt war allerdings bereits klar, dass DISCHINGER von der praktischen zur theoretischen Seite des Bauwesens wechseln würde. Als am 30. März 1934 letztmalig eine gemeinsam mit F INSTERWALDER verantwortete Publikation erschien [35], war er bereits seit einem Dreivierteljahr als Professor für Massivbau an der Technischen Hochschule Berlin tätig.

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Ausklang

DISCHINGERS Nachfolge bei Dywidag hatte F INSTERWALDER angetreten. Wenig überraschend spielten Translationsschalen dort nun keine Rolle mehr, dafür erschloss F INSTERWALDER im Bau weitgespannter Hallen rasch

Bild 14 Modell des später eingestürzten Flugzeughangars mit weitgespanntem Kreissegmentschalendach in Cottbus, 1933 Model for the Cottbus airplane hangar, 1933

neue Aufgabenfelder für Tonnenschalen (Bild 14). Ausgerechnet das erste unter seiner Oberaufsicht errichtete Bauwerk dieser Art, ein Hangar in Cottbus, stürzte jedoch Mitte Mai 1934 ein halbes Jahr nach seiner Einweihung ein. Weil es sich um ein verkapptes Aufrüstungsprojekt der offiziell gar nicht existierenden Luftwaffe handelte, kam F INSTERWALDER als verantwortlicher Ingenieur vorübergehend in Untersuchungshaft [36]. Ironischerweise konnte ihn erst ein unter Mitwirkung DISCHINGERS erstelltes Gutachten entlasten, da es den Einsturz auf die noch wenig erforschte plastische Verformung des Betons zurückführte [37].

DISCHINGER nahm das Gutachten zum Anlass, seine weltweit beachteten Dischinger-Gleichungen zur Vorausberechnung der Folgen des Kriechens von Beton aufzustellen [38]. Des Weiteren entwickelte er unter Einbezug der seinerzeit von F INSTERWALDER noch vernachlässigten Drillungs- und Biegemomente in Richtung der Erzeugenden eine strenge Theorie der Kreiszylinderschale, die der mit zunehmender Spannweite einhergehenden Beulgefahr einfach gekrümmter Schalen Rechnung trug [39].

Auch F INSTERWALDER zog seine Lehren aus dem Einsturz: Flugzeughangars wurden nun mit zusätzlichen Rippen versteift [40], zudem kehrte er bei weitgespannten Tonnenschalen vom Kreissegment zum einst von DISCHINGER eingeforderten elliptischen Querschnitt zurück, weil dieser gegenüber der Kriechverformung weniger anfällig war [41].

Die verschiedenen Maßnahmen konnten die erwartete Abwendung der Luftwaffe vom Zeiss-Dywidag-Schalenbau gerade noch verhindern. Schon bald sorgte zudem die zunehmend um die Widerstandsfähigkeit ihrer Produktionsstätten gegen Luftangriffe besorgte Industrie für einen rasanten Anstieg der Nachfrage nach Schalendächern in der insbesondere von RÜSCH fortentwickelten Shedform (Bild 15). Zwischen 1934 und 1944 errichtete Dywidag unter F INSTERWALDERS Leitung daher letztlich gut zehnmal so viele Quadratmeter Schalendächer wie noch im Jahrzehnt zuvor [9]. Von diesem Schalenboom profitierte nicht zuletzt auch DISCHINGER, der regelmäßig als Berater oder Prüfingenieur hinzugezogen wurde.

Parallel entstanden auch noch einige spektakuläre oder

Bild 15 Blick in eine der Produktionshallen der Volkswagenwerke mit ZeissDywidag-Schalensheddach, 1940 Interior view of a production hall at the Volkswagen Works with ZeissDywidag sawtooth shell roof, 1940

ungewöhnliche Projekte, so etwa 1939 DISCHINGERS Entwurf einer Schalenkuppel für ALBERT SPEERS gigantomanische Berliner Große Halle [42] oder ab 1943 unter F INSTERWALDERS Leitung erbaute Schiffe in Schalenbauweise [43].

Aus der weiterhin bestehenden Verbindung im Schalenbau eventuell resultierende Konflikte sind nicht überliefert. Dies mag auch damit zusammenhängen, dass sich die beiden Ingenieure ab Mitte der 1930er Jahre immer stärker dem Brückenbau widmeten. Die Weiterentwicklung der Schalentheorien übernahm nun eine neue Generation. So blieb es etwa DISCHINGERS norwegischem Schüler ANDREAS AAS-JAKOBSEN überlassen, einen Vorschlag zur Vereinfachung des Rechenaufwands auf dem ehemaligen Konfliktfeld der Kreiszylinderschalen zu entwickeln [44]. F INSTERWALDER machte sich nach Kriegsende immerhin noch um die Einführung der Vorspannung in den deutschen Schalenbau verdient [45], und DISCHINGER entwickelte sogar noch ein spektakuläres Schalenprojekt für die junge DDR (Bild 16) [46], im Nachkriegsschalenbau spielten beide dennoch keine führende Rolle mehr. Dies lag nicht zuletzt auch an ihrem fehlenden Interesse für das hyperbolische Paraboloid, dessen Nutzen DISCHINGER noch 1948 ernsthaft in Zweifel zog [7].

Auch wenn DISCHINGER nach Kriegsende F INSTERWALverschiedentlich etwas herablassend als seinen „Schüler“ bezeichnete [47], äußerte er sich in jenen Jahren zugleich erstaunlich positiv über dessen Rolle bei der Einführung der Kreissegmentzylinderschalen [7]. Auch von F INSTERWALDER, unterdessen Mitglied der Geschäftsleitung und ab 1948 persönlich haftender Gesellschafter von Dywidag, sind keine negativen Äußerungen zu DISCHINGER mehr überliefert. Das Verhältnis der beiden Ingenieure zueinander blieb dennoch weiterhin problematisch. 1951 verweigerte DISCHINGER sogar die Teilnahme an einer gemeinsamen Sitzung mit dem Hinweis DER

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R. May: Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama in neun Akten

der in kleinbürgerlichen Verhältnissen aufgewachsene DISCHINGER den knappen finanziellen Ressourcen der Familie zum Trotz hart erkämpfen.

Bild 16 Blick von Osten auf den zentralen Theaterbau mit DISCHINGERS Schalenkuppel im 1949/50 von Arch. HERMANN HENSELMANN geplanten „Kulturpark Buna“ (Visualisierung von MICHAEL FULAWKA, SEBASTIAN ROWEDDER und OLEG TALUT, BTU Cottbus) Central Theater with DISCHINGER’s shell dome, as planned 1949/50 for arch. HERMANN HENSELMANN’S “Kulturpark Buna” (rendering by MICHAEL FULAWKA, SEBASTIAN ROWEDDER and OLEG TALUT, BTU Cottbus)

auf wieder einmal aufgetretene „Spannungen zwischen Herrn Dr. Fi. und mir“ [48]. Diese Spannungen resultierten abermals aus einer Kooperation: Beide Ingenieure hatten Patentanträge für Talsperren in Schalenbauweise eingereicht, die sich in weiten Teilen als nicht tragfähig erwiesen. So mussten sich die beiden durch gegenseitige Abneigung verbundenen Protagonisten des Schalenbaus ein letztes Mal zusammentun, um wenigstens noch Teile ihrer Patentansprüche zu retten [49].

9

Epilog

Der gemeinsame Patentantrag markiert den Endpunkt der spannungsgeladenen Beziehung der beiden Kontrahenten, da DISCHINGER bald darauf am 8. Januar 1953 nach schwerer Krankheit verschied. F INSTERWALDER, der ihn um 35 Jahre überleben sollte, war unterdessen längst aus dessen Schatten herausgetreten. Die heftigen Auseinandersetzungen hatten jedoch offenbar auch bei ihm unheilbare Spuren hinterlassen: Weder anlässlich DISCHINGERS Tod noch zu einem späteren Zeitpunkt sollte er jemals einen Aufsatz zur Würdigung der Leistungen seines angeblich „verehrten Lehrers“ [50] verfassen.

Die Gründe für die unversöhnliche Haltung beider Protagonisten sind vielschichtig. Beide waren geborene Alphatiere, die sich neben einer großen Begabung auch durch „eine wahre Besessenheit [auszeichneten], die sie oft ihre Umwelt fast völlig vergessen ließ“ [14]. Diese ohnehin schon problematische Ausgangslage wurde noch durch die höchst unterschiedliche Sozialisation der beiden Kontrahenten verstärkt. F INSTERWALDER entstammte einem wohlhabenden Akademikerhaushalt und hantierte als Sohn des berühmten Mathematikers SEBASTIAN F INSTERWALDER schon früh gewandt mit Formeln und Theorien.

Was ihm geradezu in die Wiege gelegt wurde, musste sich 708

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Ihre Lebenswege kreuzten sich genau zu dem Zeitpunkt, als sich für DISCHINGER mit der Schalenbauweise die einmalige Chance eröffnete, aus dem Dasein eines tüchtigen, aber unauffälligen Firmeningenieurs herauszutreten. War es für F INSTERWALDER anfangs beinahe ein Sport, seinen Vorgesetzten fachlich in Frage zu stellen, bedeuteten diese Attacken für den zehn Jahre älteren DISCHINGER einen schwerwiegenden Angriff auf seine mühsam eroberte soziale Stellung. Nachgerade hektisch stürzte sich der bereits auf sein 40. Lebensjahr zusteuernde Oberingenieur nun auf ständig neue Aufgaben. Während sich F INSTERWALDER in ein Problem verbiss, bis „seine Ideen in allen Details ausgearbeitet waren und sich auch in der Praxis durchgesetzt hatten“, erlosch DISCHINGERS Interesse an einem Projekt häufig bereits nach der Auftragserteilung, „weil sich sein schöpferischer Geist schon längst neuen Ideen zugewandt hatte“ [14].

Diese Tendenzen verstärkten sich in der Folge noch. Ausgehend von seiner intensiven Auseinandersetzung mit der Schalentheorie wandelte sich DISCHINGER in wenigen Jahren von einem Praktiker zu einem der bedeutendsten Theoretiker des Bauingenieurwesens im 20. Jahrhundert.

F INSTERWALDER hingegen hatte solch ein Streben nach akademischen Weihen offenkundig nicht nötig. Ohne einen geeigneten Gegenspieler verlor er rasch das Interesse an der Theorie. Folgerichtig lehnte er in der Nachkriegszeit zahlreiche Rufe Technischer Hochschulen ab und blieb ein Leben lang bei Dywidag, wo er seine Ideen direkt in die Praxis umsetzen konnte.

Für den Betonschalenbau waren die zehn Jahre intensiver Konkurrenz zwischen den beiden Ingenieuren letztlich ein Glücksfall, denn seine frühe Entwicklung wäre vermutlich anders verlaufen, hätten die beiden brillanten Köpfe nur mit- und nicht teilweise auch gegeneinander gearbeitet. Darüber hinaus wirft der Fall DISCHINGER vs.

F INSTERWALDER interessante Fragen nach Originalität und Autorenschaft im Bauingenieurwesen auf – Fragen, die in einem Gebiet, dessen Produkte zumeist aus gemeinschaftlichen Anstrengungen entstehen, noch zu selten Beachtung finden.

Anmerkungen und Dank Der voranstehende Aufsatz ist die überarbeite und erweiterte Fassung eines Artikels, der zuvor in englischer Sprache in den Konferenzakten des Fourth International Congress on Construction History veröffentlicht wurde.

Fremdsprachige Zitate wurden vom Verfasser der besseren Verständlichkeit halber ins Deutsche übertragen. Besonderer Dank gilt Prof. CENGIZ DICLELI, Konstanz/Berlin, der dem Verfasser großzügig unveröffentlichtes Material aus dem Nachlass ULRICH F INSTERWALDERS zur Verfügung stellte.

Literatur und Quellen [1] GÜNSCHEL, G.: Große Konstrukteure 1. Freyssinet, Maillart, DISCHINGER, F INSTERWALDER. Berlin et al.: Ullstein 1966.

[2] BILLINGTON, D. P.: The Tower and the Bridge: The New Art of Structural Engineering. Princeton: Princeton University Press 1983.

[3] SPECHT, M. (Hg.): Spannweite der Gedanken. Zur 100.

Wiederkehr des Geburtstages von Franz Dischinger. Berlin (West): Springer, 1987.

[4] SPECHT, M.: Brief an H. Rausch, 30.1.1986. Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, TU Berlin.

[5] DISCHINGER, F.: Die Schalen im Bauwesen. Manuskript, [1947]. Dischinger-Nachlass, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, TU Berlin.

[6] BAUERSFELD, W.: Projection planetarium and shell construction. The Chartered Mechanical Engineer 4 (1957), S. 509–516.

[7] DISCHINGER, F.: Schalen und Kuppeln aus Stahlbeton. Manuskript, [1948]. Dischinger-Nachlass, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, TU Berlin.

[8] Patent DE 431.629: Pfettenloses Eisenbeton-Tonnendach, 8.7.1926. Firma Carl Zeiss, Jena.

[9] KURZE, B.: Industriearchitektur eines Weltunternehmens.

Carl Zeiss 1880–1945. Erfurt: Thüringisches Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie 2006.

[10] GECKELER, J.: Über die Festigkeit achsensymmetrischer Schalen. Berlin: VDI-Verlag 1926.

[11] DISCHINGER, F.; F INSTERWALDER, U.: Die Dywidag-Halle auf der Gesolei. Der Bauingenieur 7 (1926), S. 929–931.

[12] F INSTERWALDER, U. [offiziell F. DISCHINGER]: Zeiß-Dywidag-Schalengewölbe unter besonderer Berücksichtigung der Großmarkthalle in Frankfurt am Main. In: Bericht über die XXXI. Haupt-Versammlung des Deutschen Beton-Vereins (E.V.) am 27., 28. und 29. März 1928. S.l.: Deutscher BetonVerein [1929], S. 165–175.

[13] F INSTERWALDER, U.: Die querversteiften zylindrischen Schalengewölbe mit kreissegmentförmigem Querschnitt. Ingenieur-Archiv 4 (1933), S. 43–65.

[14] RÜSCH, H.: Ulrich Finsterwalder zu seinem 50. Dienstjubiläum. Sein Lebensweg als Mensch und Ingenieur. In: Dyckerhoff & Widmann AG (Hg.): Festschrift Ulrich Finsterwalder – 50 Jahre für Dywidag. Karlsruhe: G. Braun 1973, S. 9–16.

[15] DISCHINGER, F.; RÜSCH, H.: Die Großmarkthalle in Leipzig, ein neues Kuppelsystem, zusammengesetzt aus ZeissDywidag-Schalengewölben. Beton und Eisen 28 (1929), S. 325–329, 341–346, 422–429 und 437–442.

[16] DISCHINGER, F.: Die Theorie der Vieleckkuppeln und die Zusammenhänge mit den einbeschriebenen Rotationsschalen. Berlin: Ernst & Sohn 1929.

[17] DISCHINGER, F.: Schalen und Rippenkuppeln. In: EMPERGER, F. VON (Hg.): Handbuch für Eisenbetonbau, Bd. 12, 3.

Aufl. Berlin: Ernst & Sohn 1928, S. 151–371.

[18] BILLINGTON, D. P.: Thin Shell Concrete Structures. New York et al.: McGraw-Hill 1965.

[19] F INSTERWALDER, U.: Die Schalendächer des Elektrizitätswerkes Frankfurt a. M. Beton und Eisen 27 (1928), S. 205– 208.

[20] DISCHINGER, F.; F INSTERWALDER, U.: Eisenbeton-Schalendächer System Zeiss-Dywidag. Der Bauingenieur 9 (1928), S. 807–812, 823–827 und 842–846.

[21] F INSTERWALDER, U.: Die Innenkuppel des Planetariums in Düsseldorf. Der Bauingenieur 7 (1926), S. 714f.

[22] DISCHINGER, F.: Fortschritte im Bau von Massiv-Kuppeln.

In: Bericht über die XXVIII. Haupt-Versammlung des Deut-

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

709

BERICHT REPORT

R. May: Shell Wars. A Civil Engineer Drama in Nine Acts.

R. May: Schalenkrieg. Ein Bauingenieur-Drama in neun Akten

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Bildnachweis Bilder 1, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 14, 15: Dischinger-Nachlass, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, TU Berlin Bild 2: [20] Bild 3: [8] Bild 7: Montage des Autors auf Basis von [17], [20] und [29] Bild 9: Schalen-Gewölbe D.R.P. nach dem System Zeiss-Dywidag. S.l.: [Selbstverlag] 1927 Bild 12: Montage des Autors auf Basis einer Abbildung im Dischinger-Nachlass, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, TU Berlin Bilder 13, 16: Lehrstuhl Bautechnikgeschichte und Tragwerkserhaltung, BTU Cottbus

Autor

Dr.-Ing. Roland May Brandenburgische Technische Universität Lehrstuhl Bautechnikgeschichte und Tragwerkserhaltung Konrad-Wachsmann-Allee 8 03046 Cottbus may@tu-cottbus.de

NACHRICHTEN

Deutscher Bautechnik-Tag 2013 in Hamburg: Call for Papers erfolgreich Mehr als 180 Vortragsvorschläge für das Fachprogramm des Deutschen Bautechnik-Tags 2013, so lautet die sehr erfolgreiche Bilanz des ersten Call for Papers, womit der Vorsitzende des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V. (DBV), Dipl.-Ing. KLAUS P ÖLLATH, zur Mitgestaltung des Kongresses aufgerufen hatte. Unter den Einreichenden waren alle am Bau Beteiligten vertreten: Auftraggeber, Bauunternehmen, Ingenieurbüros, Verwaltung, Zulieferindustrie und forschende Stellen. Eine solch große Zahl an Zusendungen unterstreicht, welch hohen Stellenwert der Deutsche 710

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Bautechnik-Tag im Kalender der Wertschöpfungskette Bau hat.

Und so hatte die Programmjury bei ihrer 2. Sitzung die „Qual der Wahl“, aus diesen 180 Einsendungen auszuwählen.

Sehr schnell wurde deutlich, dass mit einer dritten parallelen Fachsitzung am Freitag, 12. April 2013, eine Erweiterung des Programmangebots ermöglicht werden sollte. Es wurden mehr als 50 Vorträge für die insgesamt 16 Fachsitzungen des Fachprogramms ausgewählt. Dieses wird nun dem DBV-Vorstand vorgestellt werden und ist ab Ende November

2012 unter www.bautechniktag.de verfügbar. Doch nicht nur das interessante Fachprogramm, auch eine umfassende Fachausstellung ist wichtiger Bestandteil des Deutschen Bautechnik-Tags. Hier wird den Teilnehmern die Möglichkeit gegeben, die Fachdiskussionen und den Austausch mit den Kollegen und Partnern fortzuführen.

Weitere Informationen, u.a. Anmeldeunterlagen zur Fachausstellung, sind erhältlich unter www.bautechniktag.de, info@bautechniktag.de.

BERICHT DEUTSCHER AUSSCHUSS FÜR STAHLBETON

Wolfgang Finckh, Anett Ignatiadis, Roland Niedermeier, Udo Wiens, Konrad Zilch

Die neue DAfStb-Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“ Die Verstärkung von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung wurde in Deutschland bisher alleinig durch allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen und Zustimmungen im Einzelfall geregelt. Da sich das Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung immer mehr zur Regelbauweise entwickelt und die europäische Harmonisierung auf diesem Gebiet voranschreitet, wurde ein neues Regelwerk für die Verstärkung von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung geschaffen. Dazu haben sich alle von der Themenstellung betroffenen Parteien in einem Unterausschuss des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton zusammengefunden und sich in die Formulierung der DAfStbRichtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“ [1] eingebracht. Nach Abschluss des Einspruchsverfahrens und anschließender Notifizierung erscheint die Richtlinie voraussichtlich im September oder Oktober 2012.

The new DAfStb-Guideline „Strengthening of concrete structures with adhesive bonded reinforcement“ The strengthening of concrete structures with adhesive bonded reinforcement has in Germany only been governed so far through national technical approvals and approvals in individual cases. Since the strengthening of reinforced concrete structures with adhesive bonded reinforcement has become a standard construction method and due to the starting of a harmonisation process in European standardisation committees a new guideline in this area of interest was created. For that purpose all groups, which are concerned about this topic were assembled in a committee under the responsibility of the German Committee for Structural Concrete and created the DAfStbguideline „strengthening of concrete structures with adhesive bonded reinforcement“ [1]. The guideline will be published in September or October 2012.

1 1.1

geklebte Bewehrung zusätzlich nötigen Regelungen ergänzt. Dadurch entspricht die Gliederung exakt der DIN EN 1992-1-1:2011-01, und es werden die für die geklebte Bewehrung zusätzlich nötigen Formulierungen für die Baustoffe, die Dauerhaftigkeit, den Grenzzustand der Tragfähigkeit, den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit, die Bewehrungsregeln sowie die Konstruktionsregeln angegeben.

Aufbau und Inhalt der Richtlinie Allgemeines

Prinzipiell können mit dieser DAfStb-Richtlinie und einer entsprechenden Systemzulassung folgende Verstärkungen an Betonbauteilen durchgeführt werden: − Biegeverstärkung mit aufgeklebten CFK-Lamellen, CF-Gelegen und Stahllaschen, − Biegeverstärkung mit in Schlitze verklebten CFK-Lamellen, − Querkraftverstärkung durch aufgeklebte CF-Gelege und Stahllaschen, − Stützenverstärkung durch Umschnürung mit CF-Gelegen.

Die DAfStb-Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“ [1] regelt in vier Teilen die Bemessung, die Anwendung der allgemeinen bauaufsichtlichen Systemzulassungen für die Verstärkungssysteme, die Ausführung sowie die Planung von Verstärkungsmaßnahmen mit geklebter Bewehrung.

1.2

Bemessung und Konstruktion

Der erste Teil der DAfStb-Richtlinie regelt die Bemessung und Konstruktion von Verstärkungsmaßnahmen mit geklebter Bewehrung. Die DIN EN 1992-1-1:2011-01 [2] mit dem zugehörigen Nationalen Anhang [3] wird durch diesen Teil der DAfStb-Richtlinie aufgrund der für die

1.3

Produkte und Systeme

Der zweite Teil der DAfStb-Richtlinie regelt die Anwendung der Systemzulassungen für eine Verstärkungsmaßnahme mit geklebter Bewehrung. Für eine Verstärkung ist wie bisher ein zugelassenes Verstärkungssystem erforderlich mit Produkten nach DIN EN 1504-1: 2005-10 [4]. Ein Verstärkungssystem besteht aus unterschiedlichen, aufeinander abgestimmten Bauprodukten, deren Verwendbarkeit als Bestandteil des Verstärkungssystems im Rahmen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Systemzulassung des Verstärkungssystems nachgewiesen sein muss.

Ein solches Verstärkungssystem besteht insbesondere aus: − den Verstärkungselementen aus Kohlefaserwerkstoffen (CFK-Lamellen oder CF-Gelege) oder Flachstahlprofilen (Stahllaschen oder Laschenbügel), − dem Klebstoff, − einem Primer auf Epoxidharzbasis als Bestandteil des Korrosionsschutzes von Stahlteilen,

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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BERICHT REPORT

DOI: 10.1002/best.201200047

W. Finckh, A. Ignatiadis, R. Niedermeier, U. Wiens, K. Zilch: Die neue DAfStb-Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“

− einem Reprofilierungsmörtel auf Epoxidharzbasis einschließlich Haftbrücke.

1.4

Ausführung

Im dritten Teil der DAfStb-Richtlinie werden Hinweise und Bestimmungen zur Ausführung der Verstärkungsmaßnahme gegeben. Hierbei wird z. B. auf die Vorbehandlung der Bauteile sowie die durchzuführenden Begleituntersuchungen eingegangen. Des Weiteren werden Anforderungen an das Unternehmen, welches die Verstärkungsmaßnahme durchführt, festgelegt.

1.5

Planung

Im vierten Teil der DAfStb-Richtlinie werden Regelungen zur Planung von Verstärkungsmaßnahmen ergänzt. Es wird definiert, welche Anforderungen das zu verstärkende Bauteil erfüllen muss. Darüber hinaus werden Empfehlungen an den Umfang der Planung und über die Maßnahmen zur Ermittlung des Ist-Zustands des zu verstärkenden Bauteils gegeben. Zusätzlich muss bei der Planung und Ausführung noch die Instandsetzungs-Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton [4] beachtet werden.

2

Anwendungsgebiet

Die DAfStb-Richtlinie kann auf Betonbauteile gemäß DIN EN 1992-1-1:2011-01 [2, 3] angewendet werden. Die Bemessungsansätze der DAfStb-Richtlinie wurden anhand von mechanischen Überlegungen aufgestellt und anhand von Versuchen an Normalbeton der Festigkeitsklassen von C12/15 bis C50/60 kalibriert und validiert.

Die Bemessungsansätze der DAfStb-Richtlinie sollten deshalb ohne zusätzliche Untersuchungen nicht auf Betone höherer Festigkeitsklassen angewendet werden.

Eine Besonderheit der geklebten Verstärkung ist die Empfindlichkeit gegenüber erhöhten Temperaturen. Bei der nachträglichen Verstärkung werden im Regelfall kalterhärtende Epoxidharzklebstoffe verwendet. Diese duroplastischen Kunststoffe sind unterhalb einer bestimmten Temperatur amorph und sehr stabil. Bei höheren Temperaturen wird jedoch im sogenannten Glasübergangsbereich die kristalline Phase nach und nach aufgelöst, und der Klebstoff verliert seine Festigkeit. In der Richtline ist deshalb festgelegt, dass ab dem Beginn dieses Glasübergangsbereiches, abzüglich eines Sicherheitsabstandes der geklebten Bewehrung, keine Kräfte mehr zugewiesen werden dürfen. Diese Temperatur ist aufgrund der Produktabhängigkeit in den allgemeinen bauaufsichtlichen Systemzulassungen geregelt. Bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Epoxidharzklebstoffen liegt die maximale Anwendungstemperatur ohne zusätzliche Wärmebehandlung zwischen +40 °C und +60 °C. Aufgrund dieser Temperaturempfindlichkeit sind auch bezüglich des Brand712

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

schutzes besondere Überlegungen erforderlich. Prinzipiell besteht entweder die Möglichkeit, eine Heißbemessung ohne Anrechnung der geklebten Bewehrung durchzuführen oder die geklebte Bewehrung durch spezielle Brandschutzsysteme gegen Erwärmung zu schützen.

3 3.1

Bemessung nach der DAfStb-Richtlinie Basis

Da sich die Bemessungsansätze für die geklebte Bewehrung in den letzten Jahren deutlich weiterentwickelt haben, wurden diese mit der DAfStb-Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“ [1] neu geregelt und an den aktuellen Stand des Wissens angepasst.

Dazu wurde zunächst ein Sachstandbericht [5] vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton in Auftrag gegeben, in dem das nationale und internationale Wissen gesammelt und dokumentiert wurde. Aufgrund von einzelnen Wissenslücken wurde unter Federführung des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton ein Forschungsvorhaben initiiert, an welchem alle interessierten Kreise beteiligt waren. In dem Projekt wurden spezielle Fragen zur Verbundtragfähigkeit unter statischer Belastung [6], zur Verbundtragfähigkeit unter dynamischer Belastung [7] und zur Querkrafttragfähigkeit [8] auf der Grundlage experimenteller Untersuchungen geklärt. Des Weiteren wurden die Bemessungsansätze in diesem Forschungsvorhaben für die Praxis aufbereitet und dienten als Vorlage für die Richtlinienarbeit.

3.2

Anmerkungen zur Biegeverstärkung mit aufgeklebten CFK-Lamellen

Bei der Biegeverstärkung mit aufgeklebten CFK-Lamellen treten neben den, aus dem konventionellen Stahlbetonbau gut bekannten und relativ gut beschreibbaren, Versagensmechanismen noch weitere besondere Versagensformen auf. Hier ist zunächst der Versatzbruch zu nennen, bei welchem sich am Lamellenende die Betondeckung ablöst. Dies tritt aufgrund des vertikalen Versatzes zwischen Bügelbewehrung und Lamelle auf, wenn die auf die CFK-Lamelle entfallenden Zugkräfte über Betonzugspannungen an das Fachwerk des Biegeträgers angeschlossen werden. Diese Versagensform entspricht somit einem Schubversagen im horizontalen Schnitt im Bereich zwischen geklebter und einbetonierter Bewehrung.

Bei der Verwendung von aufgeklebter Bewehrung tritt oft ein Versagen des Verbundes zwischen Klebstoff und Beton auf. Bei einem Versagen des Verbundes der aufgeklebten Bewehrung brechen die oberflächennahen Betonschichten aus, wenn die Zugfestigkeit des Betons überschritten wird. Aufgrund der mäßigen Zugfestigkeit der oberflächennahen Betonschichten kommt es bei aufgeklebter Bewehrung nach einer lokalen Verbundentkoppelung bei weiterer Laststeigerung meist zu einem gesamten Versagen des Verbundes der aufgeklebten Bewehrung, da die freigesetzten Kräfte im Regelfall nicht durch noch intakte Verbundbereiche aufgenommen werden können

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(Reißverschlusseffekt). Dieses spröde Versagen macht eine intensive Betrachtung des Verbundes der aufgeklebten Bewehrung erforderlich. Im konventionellen Stahlbetonbau wird zum Nachweis des Verbundes üblicherweise ein Endverankerungsnachweis durchgeführt, welcher auf Verbundbeiwerten aus Ausziehversuchen basiert. Führt man einen solchen Nachweis in ähnlicher Form durch, so können bei Bauteilen mit aufgeklebter Bewehrung nicht die vollen Zugkräfte verankert werden, da ab einer bestimmten Verankerungslänge die Verbundkraft nicht mehr gesteigert werden kann (vgl. Bild 1). Aus den Bauteilversuchen geht jedoch hervor, dass deutlich höhere Lamellenkräfte an der Stelle des Momentenmaximums erreicht werden, als dies allein durch die Endverankerung möglich ist. Gerade bei CFK-Lamellen, die eine sehr hohe Zugspannung aufnehmen können, wäre somit die alleinige Betrachtung des Endverankerungsnachweises stark unwirtschaftlich. Die Verbundkraftübertragung muss wie im Bild 1 dargestellt vielmehr an der Stelle stattfinden, an welcher die Änderungen der Zugkraft auftreten. Aus diesem Grund werden für die Nachweisführung in der Richtlinie zwei Bereiche unterschieden, nämlich der Endverankerungsbereich und der restliche Bereich des Bauteils. Am Endverankerungspunkt müssen die Lamellenkräfte verankert werden, welche sich am dem Momentennullpunkt nächstgelegenen Biegeriss einstellen.

Die aufnehmbaren Verbundkräfte im Endverankerungsbereich werden durch sogenannte idealisierte Endverankerungsversuche bestimmt, bei welchen die aufgeklebte Bewehrung in Längsrichtung abgezogen wird. Dabei werden aus dem unterschiedlichen Verbundverhalten aufgeklebter und einbetonierter Bewehrung resultierende Umlagerungsmöglichkeiten berücksichtigt.

Im restlichen Bereich des Bauteils kann die Verbundkraft an Elementen, welche durch Biegerisse getrennt werden, den sogenannten Zwischenrisselementen, übertragen werden. An einem solchen Zwischenrisselement herrschen immer eine Grundlamellenkraft am niedriger beanspruchten Rissufer und diese Grundlamellenkraft mit einer zusätzlichen Lamellenkraft am höher beanspruchten Rissufer. Diese zusätzliche Lamellenkraft, die unter der Annahme einer ebenen Dehnungsverteilung im Querschnitt und gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer Vordehnung der einbetonierten Bewehrung ermittelt wird, muss über Verbund ins Bauteil übertragen werden.

Die an einem Zwischenrisselement aufnehmbare Lamellenkraftänderung ist von zahlreichen Faktoren abhängig.

Neben dem Einfluss der Baustoffe treten im Bauteil noch zusätzliche bauteilspezifische Effekte auf (vgl. [10]). Hierbei ist vor allem der positive und negative Einfluss der Umlenkkräfte zu nennen, welcher bei einer Vor- und Verkrümmung des Bauteils auftritt.

Da die Biegeverstärkung mit aufgeklebten CFK-Lamellen die häufigste Form der Verstärkung darstellt und für diese Verstärkungsart in den letzten Jahren umfangreiche Forschungsanstrengungen unternommen worden sind, steht hier ein stufenweises Nachweiskonzept auf Basis der vorgestellten Verbundkraftübertragung am Zwischenrisselement zur Verfügung. Je nach Anforderungen an die Genauigkeit bzw. Wirtschaftlichkeit kann zwischen aufwendigen und einfachen Nachweisen gewählt werden.

3.3

Anmerkungen zur Stützenverstärkung durch aufgeklebte CF-Gelege

Durch eine Umschnürung von Stützen mit CF-Gelegen kann infolge der Querdehnungsbehinderung ein mehraxialer Spannungszustand aktiviert und die Tragfähigkeit der Stütze gesteigert werden. Im Gegensatz zu einer gezielt aufgebrachten Beanspruchung in Querrichtung wird die aus der Behinderung der Querdehnung resultierende Wirkung einer Umschnürungsbewehrung als passiver Querdruck bezeichnet. Wegen des großen Verformungsvermögens der Betonstahlbewehrung kommt es z. B. bei wendelbewehrten Druckgliedern im Regelfall, wie im dreiaxialen Druckversuch unter hydrostatischem Querdruck, durch die Zerstörung des Betongefüges zum Versagen des Bauteils. Wird die Umschnürungswirkung durch die Anordnung einer Querbewehrung aus Faserverbundwerkstoffen mit nahezu linear-elastischem Materialverhalten erreicht, so kommt es bis zum Zugversagen der Umschnürungsbewehrung zu einem kontinuierlichen Anstieg des Querdrucks. Die Auswirkung einer CFK-Umschnürung im Vergleich zu einem nicht umschnürten und einem betonstahlumschnürten Querschnitt ist in Bild 2 schematisch dargestellt.

Bild 1

Prinzip der Verbundkraftübertragung bei aufgeklebten CFK-Lamellen Principle of the bond force transfer by using externally bonded reinforcement

Hinsichtlich der rechnerischen Beschreibung des Tragverhaltens von umschnürten Stützen ist zu unterscheiden zwischen der sogenannten Querschnittstragfähigkeit, die im Wesentlichen von den Materialeigenschaften abhängt Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

713

BERICHT REPORT

W. Finckh, A. Ignatiadis, R. Niedermeier, U. Wiens, K. Zilch: The new DAfStb-Guideline „Strengthening of concrete structures with adhesive bonded reinforcement“

W. Finckh, A. Ignatiadis, R. Niedermeier, U. Wiens, K. Zilch: Die neue DAfStb-Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“

rem dem Kriechverhalten des mehraxial beanspruchten Betons, abhängt. Die Auswirkungen des Kriechens werden ferner auch hinsichtlich der Vergrößerung der Krümmung bei der Berechnung der Bauteiltragfähigkeit nach Theorie II. Ordnung in Ansatz gebracht.

Die in der Richtlinie angegebenen Bemessungsansätze sind über den Nachweis im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit auf den Erfahrungsbereich beschränkt, der in Deutschland für die über Jahrzehnte genormten Bemessungsansätze für wendelbewehrte Stützen vorliegt.

Bild 2

Wirkungsweise von Umschnürungsbewehrungen Effectiveness of confinements

und somit durch Versuche an kleinformatigen Prüfkörpern wie in den mehraxialen Druckversuchen beschrieben werden kann, und der Bauteiltragfähigkeit, die neben den Materialeigenschaften auch von der Bauteilgeometrie und der Beanspruchung abhängt. In der Richtlinie wurde für die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit ein bekanntes semi-empirisches Modell zur Bauteiltragfähigkeit erweitert. Dazu wird die erhöhte Betondruckfestigkeit fcc des mit Betonstahlbewehrung und CF-Gelegen umschnürten Stahlbetondruckgliedes in Abhängigkeit von der ansetzbaren Bruchdehnung der CF-Gelege ermittelt, die von verschiedenen Einflussfaktoren, unter ande-

3.4

Weitere Erläuterungen und Beispiele zur Bemessung

Der Gelbdruck der Richtlinie wurde bereits in zahlreichen Vorträgen und Veröffentlichungen [9, 10] erläutert.

Neben den Forschungsberichten [5 bis 8], welche im Rahmen der Entstehung der DAfStb-Richtlinie verfasst wurden, wird in Kürze eine explizite abschnittsweise Hintergrunddokumentation veröffentlicht werden [11], die als Hilfestellung für die Anwendung der Richtlinie dient.

Diese Veröffentlichung enthält ebenfalls eine umfangreiche Sammlung von Bemessungsbeispielen, um die Anwendung in der Praxis zu verdeutlichen. Weiterhin wird die Bemessung von Verstärkungsmaßnahmen nach der DAfStb-Richtlinie Gegenstand einer ausführlichen Darstellung im Betonkalender 2013 [12] sein.

Literatur [1] DAfStb-RiLi VBgB: Richtlinie „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton. 2012.

[2] DIN EN 1992-1-1: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetragwerken – Teil1-1: Allgemeine Bemessungsregeln für den Hochbau. Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004 + AC:2010. Deutsches Institut für Normung. 2011.

[3] DIN EN 1992-1-1/NA: Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Deutsches Institut für Normung. 2011.

[4] DAfStb-RiLi SIB: Richtline „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton. 2001.

[5] ZILCH, K.; NIEDERMEIER, R.; F INCKH, W.: Sachstandbericht „Geklebte Bewehrung“. Schriftenreihe des DAfStb Heft 591. Berlin: Beuth 2011.

[6] ZILCH, K.; NIEDERMEIER, R.; F INCKH, W.: Praxisgerechte Bemessungsansätze für das wirtschaftliche Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung – Verbundtragfähigkeit unter statischer Belastung. Schriftenreihe des DAfStb Heft 592. Berlin: Beuth 2012.

[7] BUDELMANN, H.; LEUSMANN, T.: Praxisgerechte Bemessungsansätze für das wirtschaftliche Verstärken von Beton-

714

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

bauteilen mit geklebter Bewehrung – Verbundtragfähigkeit unter dynamischer Belastung. Schriftenreihe des DAfStb Heft 593. Berlin: Beuth, erscheint voraussichtlich Ende 2012.

ZILCH, K.; NIEDERMEIER, R.; F INCKH, W.: Praxisgerechte Bemessungsansätze für das wirtschaftliche Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung – Querkrafttragfähigkeit. Schriftenreihe des DAfStb Heft 594. Berlin: Beuth 2012.

F INCKH, W. .: Einfluss bauteilspezifischer Effekte auf die Bemessung von mit CFK-Lamellen verstärkten Stahlbetonbauteilen. Dissertation. Technische Universität München.

Lehrstuhl für Massivbau 2012.

ZILCH, K.; F INCKH, W.; NIEDERMEIER, R.; WIENS, U.: DAfStb-Richtlinie Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung – Teil 1: Bemessung und Konstruktion.

Bauingenieur 86 (2011), S. 197–206.

Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (Hrsg.): Erläuterungen und Beispiele zur DAfStb-Richtlinie: „Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung“. Schriftenreihe des DAfStb Heft 595. Berlin: Beuth, erscheint voraussichtlich Anfang 2013.

ZILCH, K.; F INCKH, W.; NIEDERMEIER, R.: Geklebte Verstärkung mit CFK-Lamellen und Stahllaschen; Betonkalender 2013. Berlin: Ernst und Sohn Verlag, 2012.

Autoren

Dr.-Ing. Wolfgang Finckh Wayss & Freytag Ingenieurbau AG Eschborner Landstraße 130–132 60489 Frankfurt am Main wolfgang.finckh@wf-ib.de vormals TU München, Lehrstuhl für Massivbau

Dr.-Ing. Udo Wiens Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. Budapester Straße 31 10787 Berlin udo.wiens@dafstb.de

Dipl.-Ing. Anett Ignatiadis Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. Budapester Straße 31 10787 Berlin anett.ignatiadis@dafstb.de

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. e.h. Konrad Zilch TU München Lehrstuhl für Massivbau 80290 München konrad.zilch@tum.de

PD Dr.-Ing. habil. Roland Niedermeier TU München Institut für Baustoffe und Konstruktion Lehrstuhl für Massivbau – MPA BAU Theresienstraße 90 80333 München roland.niedermeier@tum.de

Tragwerksverstärkung von Stahlbeton mit Stahl- oder Kohlefaserlamellen, Kohlefasersheets oder Spritzbeton

Ingenieurmäßige Instandsetzung von Hoch-, Tief- und Brückenbauwerken

Beratung und Ausführung

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Anwendungen: Nutzlasterhöhung Änderung des statischen Systems Ergänzung fehlender oder korrodierter Bewehrung Auswechselbewehrung für das nachträgliche Anlegen von Treppen- oder Fahrstuhlöffnungen

www.roxeler.de

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

715

BERICHT REPORT

W. Finckh, A. Ignatiadis, R. Niedermeier, U. Wiens, K. Zilch: The new DAfStb-Guideline „Strengthening of concrete structures with adhesive bonded reinforcement“

Teil 4: Bemessungsbeispiele nach DIN EN 1992

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Abb. vorläufig

! Das Werk komplettiert das vierbändige Handbuch über Spannbetonbauwerke. Es beinhaltet ausgewählte Beispiele zur Bemessung von Straßen- und Eisenbahnbrücken sowie Hoch- und Industriebauten. Grundlage der ausführlichen Berechnungen sind die Eurocodes 1 und 2 mit den deutschen Nationalen Anhängen. Die Eurocodes werden am 1. Juli 2012 bauaufsichtlich eingeführt.

Umfangreiche Erläuterungen und präzise Verweise auf jeweils relevante Normenabschnitte machen Systematik und Ablauf der Bemessungsschritte leicht nachvollziehbar. Somit ist das Buch sowohl für den planenden Ingenieur als auch für Studenten ein ideales Arbeitsmittel.

WOLFGANG ROSSNER, CARL-ALEXANDER GRAUBNER

Spannbetonbauwerke Teil 4: Bemessungsbeispiele nach DIN EN 1992 2012. ca. 650 S., ca. 100 Abb., 100 Tab., Gb. ca. € 119,–* ISBN 978-3-433-03001-1 Erscheint Sommer 2012

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

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Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

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! Beton-Kalender, Stahlbau-Kalender, BauphysikKalender und Mauerwerk-Kalender. Das sind die jahrzehntelang bewährten Jahrbücher für Bauingenieure und Tragwerksplaner. Nun hat die Ernst-&-SohnFamilie ein neues Mitglied. Ein Kalender, wie er im Buche steht: 12 Monate – 12 großformatige Fotografien von ausgewählten Bauwerken. Der Ernst-&-SohnWandkalender für Ihr Büro.

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Brücken und Schalentragwerke, Glasfassaden und Skulpturen – der Kalender präsentiert ein breites Spektrum an Werken der Ingenieurbaukunst. Kurze erläuternde Texte in deutscher und englischer Sprache begleiten die Fotografien.

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Die Autoren: Dr.-Ing. W. Rossner hat in 35 Jahren als Projektleiter bzw.

Abteilungsleiter Konstruktion der Heilit+Woerner Bau-AG bedeutende Brückenbauwerke in Deutschland und über Europa hinaus geschaffen.

Prof. Dr.-Ing. C.-A. Graubner lehrt am Institut für Massivbau an der TU Darmstadt und ist Partner im Ingenieurbüro König, Heunisch und Partner (KHP), Frankfurt/Main.

Die über Jahrzehnte bewährte Reihe „Handbuch für Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau“ wird durch Prof. em. Dr.-Ing. Herbert Kupfer, TU München herausgegeben.

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 0239100006_dp

Spannbetonbauwerke

Firmen und Verbände – Persönliches– Rezensionen – Nachrichten

Aus dem Inhalt Zuschrift .................................................................................................

Herbert Wippel 80 Jahre .....................................................................

Friedhelm Stangenberg 70 Jahre ......................................................

Günter Ernst 65 Jahre ..........................................................................

Manfred Keuser 60 Jahre ...................................................................

Neuer Studiengang „Infrastructure Engineering“ .........................

Veranstaltungskalender ......................................................................

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 10/12

ZUSCHRIFTEN

Zuschrift zu: SCHÖPPEL, K.; STENZEL, G.: Konstruktionsregeln für Parkbauten in Betonbauweise. In: Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 5, S. 302–317.

DOI: 10.1002/best.201100080 Der von den Autoren KLAUS SCHÖPPEL und GERHARD STENZEL im Heft Mai 2012 vorgelegte Beitrag „Konstruktionsregeln für Parkbauten in Betonbauweise“ befasst sich mit den vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) und vom Deutschen Beton- und BautechnikVerein (DBV) herausgegebenen Erläuterungen (DAfStb-Hefte 525 und 526) und Empfehlungen (DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“) zur Ausführung von Parkdecks. Der Beitrag hat in der Fachöffentlichkeit zu einigen Nachfragen geführt, die einer Aufklärung bedürfen.

Die Autoren machen in ihrem Beitrag nicht immer deutlich, dass ihre Aussagen vielfach persönliche Meinungen darstellen. Bei ihren „Konstruktionsregeln“ handelt es sich um Empfehlungen, die nicht in allen Fällen von der breiten Fachöffentlichkeit mitgetragen werden.

Zudem werden Hinweise und Empfehlungen insbesondere des DBV-Merkblatts zwar kritisiert, aber das Zustandekommen und Ineinandergreifen des Regelwerks insgesamt wird nicht bzw. nur sehr lückenhaft dargestellt. Damit wird der lange Prozess der Konsensfindung innerhalb der Gremien des DBV und des DAfStb außer Acht gelassen.

Insofern wäre an dieser Stelle eigentlich eine sehr umfangreiche Diskussion einer Vielzahl zu hinterfragender Aussagen notwendig. Diese Diskussion würde aber einen sehr großen Umfang annehmen, der für eine Zuschrift unangemessen erscheint. Exemplarisch für solche diskussionswürdigen Aussagen seien jedoch folgende drei Passagen aus dem Beitrag genannt: 1. Beispiel: Laut SCHÖPPEL/STENZEL „[ist] bei Rissen und Gefügestörungen

[…] das Dauerhaftigkeitskonzept der DIN 1045 ungültig“, siehe im Beitrag Seite 303, rechte Spalte.

Diese Aussage ist schlicht falsch und irreführend. Denn das Dauerhaftigkeitskonzept sieht ausdrücklich auch Bauwerke mit Rissen vor. Jedoch ist insbesondere bei Chlorideinwirkung wichtig zu prüfen, ob neben den Vorgaben zur Rissbreitenbeschränkung noch weitere Maßnahmen nötig sind. Regelmäßig ist dies bei direkt befahrenen Parkdecks der Expositionsklasse XD3 der Fall. Hier werden eben solche besonderen Maßnahmen gefordert – konkret z. B. eine rissüberbrückende Beschichtung oder – allgemeiner formuliert (siehe Heft 525) – das dauerhafte Schützen oder Schließen von Rissen und Arbeitsfugen. Dies anerkennen die Autoren auch später mit der Formulierung: „Derartige Schutzmaßnahmen [gemeint sind Kunststoffbeschichtungen] sind Bestandteil des Dauerhaftigkeitskonzepts, […].“ 2. Beispiel: Die Autoren schreiben: „Da im DBV-Merkblatt sowohl Bauweisen entsprechend den anerkannten Regeln der Technik, als auch von den anerkannten Regeln der Technik abweichende Bauweisen beschrieben werden, ohne dass die regelkonformen Bauweisen explizit gekennzeichnet sind, ist davon auszugehen, dass für Planer, die die spezielle Fachkunde hinsichtlich derartiger Parkbauten nicht besitzen, dieses Merkblatt an einigen Stellen keine ausreichende Hilfe darstellt (…)“, siehe im Beitrag Seite 308, rechte Spalte.

Alle Varianten im DBV-Merkblatt sind das Ergebnis eines gemeinsamen DAfStb/DBV-Fachkolloquiums (siehe Bericht hierzu unter www.dafstb.de/akt_ dbv_dafstb_parkdecks.html), bei dem die Umsetzung des Prinzips von DIN 1045-1 in Bezug auf befahrene Parkdecks in einem großen Expertenkreis beraten wurde. Das Prinzip lautet, dass Risse und

Arbeitsfugen dauerhaft geschlossen bzw. geschützt werden müssen. Da alle Varianten im Merkblatt dieses Prinzip umsetzen, ist eine Unterscheidung hinsichtlich eines Anerkennungsgrades nicht notwendig – alle Varianten sind regelkonform.

Richtig ist, dass einige Varianten spezielle Sachkunde erfordern. Darauf wird im Merkblatt aber auch an verschiedenen Stellen verwiesen. Die DAfStb-Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ verlangt mit dem dort eingeführten „Sachkundigen Planer“ eine besondere Befähigung bei der Planung des Schutzes von Betonbauteilen mit Beschichtungen. Auf diesen „Sachkundigen Planer“ wird im Merkblatt Bezug genommen.

Unterstützt wird die Gleichwertigkeit der Lösungen inzwischen auch durch die in DIN EN 1992-1-1 (Eurocode 2), 4.4.1.2 (8), sowie im Nationalen Anhang hierzu enthaltene Regelung, dass „die Mindestbetondeckung bei Beton mit zusätzlichem Schutz (z. B. Beschichtung) [...] um Δcdur,add = 10 mm für Expositionsklassen XD bei dauerhafter, rissüberbrückender Beschichtung (siehe DAfStb-Heft 600 und DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“) abgemindert werden [darf]“.

3. Beispiel: Gemäß dem Beitrag von SCHÖPPEL und STENZEL „[entspricht] der nachträglich aufgebrachte lokale Schutz auf unplanmäßig aufgetretenen Rissen […] den anerkannten Regeln der Technik, wenn vorher der chloridkontaminierte Beton entfernt wird („Ausräumen der Risse“)“, siehe im Beitrag Übergang zwischen den Seiten 310 und 311.

Hierzu ist festzustellen: Für das von den Autoren postulierte grundsätzliche „Ausräumen der Risse“ ist kein normativer Hintergrund bekannt. Es handelt sich dabei um eine Empfehlung der Autoren, die in der Fachwelt insbesondere dann sehr umstritten ist, wenn das Ausräumen

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

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BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell unabhängig von anerkanntermaßen kritischen Korrosion auslösenden Chloridgehalten gefordert wird, siehe beispielsweise den Beitrag „Zum Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes bei Stahlbetonbauwerken“ in Beton- und Stahlbetonbau [1].

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die in dem diskutierten Beitrag enthaltenen Aussagen von den in den Fachgremien des DAfStb und des DBV im Konsensverfahren erarbeiteten Positionen zum Teil sehr deutlich abweichen. Dem Ingenieur, der die Aufgabe hat, einen dauerhaften, wirtschaftlichen und für die vorgesehene Nutzung geeigneten Parkbau zu entwerfen und zu planen, ist zu empfehlen, die Normen, die Erläuterungen des DAfStb und die Hinweise im Merkblatt im Zusammenhang zu studieren und auf die ihm gestellte Aufgabe mit der notwendigen Sorgfalt zu übertragen und sich hierbei auch der Unterstützung von Sonderfachleuten zu bedienen.

Indes möchten der DAfStb und der DBV die kontrovers geführte Diskussion zum Anlass nehmen, das Fachkolloquium „Dauerhaftigkeit von Parkdecks“ aus dem Jahr 2009 im Jahr 2013 zu wiederholen und die Autoren herzlich zu einer Darstellung ihrer Positionen mit anschließender Diskussion in der Fachöffentlichkeit einzuladen.

Dr.-Ing. UDO WIENS (DAfStb) udo.wiens@dafstb.de Dr.-Ing. LARS MEYER (DBV), Berlin meyer@betonverein.de Literatur [1]

BREIT, W.; DAUBERSCHMIDT, D.; GEHLEN, CHR.; SODEIKAT, CHR.; TAFFE, A.; WIENS, U.: Zum Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes bei Stahlbetonbauwerken. In: Beton- und Stahlbetonbau 106 (2011), Heft 5, S. 290–298.

Erwiderung der Autoren Von den Autoren wurde bewusst zwischen Regelbauweisen und Sonderbauweisen unterschieden, um den Planern bzw. Tragwerksplanern in anschaulicher Weise zu verdeutlichen, bei welchen Konstruktionen es einer zusätzlichen und vor allem eindeutigen Aufklärung gegenüber dem Bauherrn bedarf. Sonderbauweisen sollten nur von entsprechenden Sonderfachleuten geplant und ausgeführt werden, da diese in der Lage sein müssen, dem Bauherrn die kritischen Punkte umfassend zu erläutern. Die Ver-

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

öffentlichung beruht auf dem aktuellen Wissensstand und den praktischen Erfahrungen der Autoren sowie auf Diskussionen mit vielen sachverständigen Kollegen, die sich intensiv mit den Schäden und Instandsetzungsmaßnahmen von Parkbauten auseinander gesetzt haben.

Die Autoren haben von vielen Planern Zustimmung zu diesem Aufsatz erfahren, da er für sie u. a. eine anschauliche Hilfestellung darstellt.

Zum 1. Beispiel: Im Heft 525 des Deutschen DafStb – Erläuterungen zur DIN 1045, 2. überarbeitete Auflage 2010, ist unter Abschnitt 6.3 folgendes angemerkt: „Zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit der Bauteile ist u. a. ein Schutz der Betonstahlbewehrung und der Spannglieder gegen Korrosion erforderlich. Dazu sind einerseits eine ausreichend dicke und ausreichend dichte Betondeckung und andererseits eine wirksame Rissbreitenbegrenzung erforderlich.“ Weist die Betondeckung Risse oder Gefügestörungen auf, stellt sie, vor allem bei Chlorideinwirkung, keinen ausreichenden Schutz der Bewehrung dar. Daher müssen bei Chlorideinwirkung zusätzlich zu dem Dauerhaftigkeitskonzept der DIN 1045 – basierend auf der vorgegebenen Betondeckung und Betongüte – Zusatzmaßnahmen ergriffen werden. Diese Zusatzmaßnahmen sind aber nicht in der DIN 1045 geregelt.

Zum 2. Beispiel: Im Arbeitskreis für das Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ gab es zu den Varianten des Merkblattes bereits bei den Mitgliedern unterschiedliche Meinungen. Auch bei dem 5. Kolloquium „Verkehrsbauten, Schwerpunkt Parkhäuser“ der Technischen Akademie Esslingen am 24.01. und 25.01.2012“ wurde in der Podiumsdiskussion eindeutig erkennbar, dass nach Meinung der anwesenden Fachleute Parkbauten wartungsarm und nutzerfreundlich z. B. mit Gefälle ausgeführt werden sollten und dass das neue Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ in einigen Punkten überarbeitet werden sollte.

Das Prinzip „Risse und Arbeitsfugen dauerhaft zu schließen bzw. dauerhaft zu schützen“ ist in der Praxis bei einigen Varianten (z. B. begleitende Rissbehandlung) nicht zielsicher umsetzbar. Risse und Arbeitsfugen öffnen sich im Winter, und in dieser Zeit dringt tausalzhaltiges Wasser in die Risse ein. Somit können derartige Risse bzw. Arbeitsfugen nicht dauerhaft geschützt sein.

Die Ausführungsvarianten des Merkblattes müssen alleine schon deswegen einen unterschiedlichen Anerkennungsgrad erfahren, da es einen gravierenden Unterschied darstellt, ob eine ausreichende Dauerhaftigkeit eines Parkbaues durch die wartungsarme Konstruktion erzielt wird oder statt dessen die Dauerhaftigkeit durch einen deutlich erhöhten Wartungs- und Instandsetzungsaufwand, dessen Umfang vorab nicht zielsicher abgeschätzt werden kann, angestrebt wird.

Die Behauptung, dass alle Ausführungsvarianten im Merkblatt regelkonform sind, trifft nicht zu. Dies bestätigt auch Prof. MOTZKE in seinem Aufsatz „Parkhäuser und Tiefgaragen. Zur rechtlichen Wertigkeit des gleichnamigen Merkblattes des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V., Ausgabe September 2010“ in Beton- und Stahlbetonbau [1].

Zum 3. Beispiel: Das Ausräumen der chloridkontaminierten Risse ergibt sich aus der ingenieurmäßigen Sorgfaltspflicht. Untersuchungsergebnisse belegen, dass bereits nach einem Winter Tausalz in derartigen Mengen in Risse eingedrungen ist, dass eine deutliche Korrosionsgefährdung vorliegt bzw. bereits Korrosion der Bewehrung vorhanden war (vgl. hierzu [2]). Bisher gibt es keine Forschungsergebnisse, die belegen, dass eine Korrosion unterbunden wird, wenn ein chloridkontaminierter Riss lediglich durch eine Bandage überdeckt wird, ohne dass die chloridkontaminierten Bereiche vorher entfernt werden. Zu bedenken bleibt, dass eine Korrosion der Bewehrung im Rissbereich langfristig zu einer Gefährdung der Standsicherheit des Parkbaus führen kann.

Es ist in Fachkreisen bekannt, dass es hinsichtlich des die Korrosion auslösenden Chloridwertes keinen allgemeinen Grenzwert gibt. Es wird zwar immer wieder versucht, in Laborversuchen einen derartigen Grenzwert zu finden, jedoch können nicht alle Einflüsse auf die Korrosion und damit auf die Verhältnisse in der Praxis zielsicher nachempfunden werden. Dies betrifft vor allem die Korrosion im Rissbereich. In dem von Dr. MEYER und Dr. WIENS zitierten Aufsatz „Zum Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes bei Stahlbetonbauwerken“ in Beton- und Stahlbetonbau [3] wird auf S. 297 explizit darauf hingewiesen, dass der oben genannte kritische Chloridgehalt von 0,5 Masse-%, bezogen auf Zement nur für den ungerissenen Beton gilt. In dem Aufsatz „Aussagekraft von Chloridwerten aus Betonbauwerken hin-

BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell sichtlich der Korrosionsgefährdung“ in Beton- und Stahlbetonbau [4] sind die Erkenntnisse aus der Praxis nachzulesen.

Natürlich sollen Parkbauten wirtschaftlich geplant werden, wobei sowohl Lebensdauer als auch Unterhaltsaufwand mit zu berücksichtigen sind. Bei dem 5. Kolloquium „Verkehrsbauten, Schwerpunkt Parkhäuser“ in Esslingen 2012 wurde deutlich, dass sowohl von den Parkhauseigentümern als auch von den Parkhausbetreibern eindeutig das wartungsarme Parkhaus mit geringem Unterhaltsaufwand bevorzugt wird, da es in der Praxis die wirtschaftlichste Variante darstellt. Bauträger und Investoren bevorzugen im Allgemeinen ein günstiger zu erstellendes Objekt, da sie die Kosten für den höheren Wartungs- und Unterhaltsaufwand nicht zu tragen haben.

Nach den Erfahrungen der Autoren wird

das DBV-Merkblatt in jüngster Zeit leider dazu benutzt, um wartungsempfindliche Parkbauten als regelkonform gegenüber den Käufern darzustellen und um die Problematik des Instandhaltungsaufwandes zu verharmlosen. Bei Schadensersatzansprüchen trifft es dann aber in aller Regel den Planer, da er kostengünstig geplant, aber sich nicht in ausreichendem Maße durch eine erforderliche, umfassende Aufklärung gegenüber seinem Auftrageber abgesichert hat.

Dr.-Ing. KLAUS SCHÖPPEL, Ingenieurbüro Dr. Schöppel, München dr.schoeppel@dr-schoeppel.de Dr.-Ing. GERHARD STENZEL, ALLVIA Ingenieurgesellschaft mbH, Maisach gerhard.stenzel@allvia.de

Literatur [1]

[2]

[3]

[4]

MOTZKE, G.: Parkhäuser und Tiefgaragen. Zur rechtlichen Wertigkeit des gleichnamigen Merkblattes des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V., Ausgabe September 2010. In: Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9, S. 579–589.

SCHÖPPEL, K.: Das neue Merkblatt des DBV „Parkhäuser und Tiefgaragen“ – Hilfe oder Falle für den Tragwerksplaner?

5. Kolloquium „Verkehrsbauten, Schwerpunkt Parkhäuser 2012“, Technische Akademie Esslingen, 24. und 25. Januar 2012, Tagungshandbuch S. 151–161.

BREIT, W.; DAUBERSCHMIDT, D.; GEHLEN, CHR.; SODEIKAT, CHR.; TAFFE, A.; WIENS, U.: Zum Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes bei Stahlbetonbauwerken. In: Beton- und Stahlbetonbau 106 (2011), Heft 5, S. 290–298.

SCHÖPPEL, K: Aussagekraft von Chloridwerten aus Betonbauwerken hinsichtlich der Korrosionsgefährdung. In: Beton- und Stahlbetonbau 105 (2010), Heft 11, S. 703–713.

PERSÖNLICHES

Herbert Wippel 80 Jahre

Herbert Wippel

Am 15. Oktober feiert HERBERT WIPPEL seinen 80. Geburtstag. Geboren und aufgewachsen in Mannheim, studierte er von 1952 bis 1957 Bauingenieurwesen an der Technischen Hochschule Fridericiana in Karlsruhe, dem heutigen Universitätsteil des KIT (Karlsruhe Institute of Technology). Nach Beendigung des Studiums blieb er am Institut seines Lehrers Prof. F RITZ, bearbeitete konkrete Projekte, wurde 1959 promoviert mit einer Arbeit über die „Berechnung von Verbundkonstruktionen aus Stahl und Beton“ und widmete sich auch der studentischen Ausbildung.

Mein erster Kontakt mit HERBERT WIPPEL geht auf das Jahr 1965 zurück, als er im 5. Semester in Übungsvorlesungen zur Vertiefung und zur praktischen Anwendung der von Prof. F RITZ vermit-

telten Grundlagen der Baustatik beitrug.

Bestandteile dieser Übungen waren auch Testatstunden zur Besprechung der damaligen größeren Semester-Übungsaufgaben, in der Regel ziemlich abstrakte statische Systeme, für die mithilfe der Kraftgrößenmethode, des Kani-Iterationsverfahrens und des Drehwinkelverfahrens Schnittgrößen und Verformungen zu ermitteln waren. Viele seiner studentischen „Klienten“ gingen am Ende solcher Stunden nicht mit dem gewünschten Testat, sondern zunächst mit dem Bescheid nach Hause, über das eine oder andere baustatische Problem nochmals nachzudenken und in zwei Wochen wieder anzutreten. Ein hoher Anspruch an Genauigkeit und an vertiefte Problembetrachtung war ein wesentliches Merkmal der praktischen Ingenieurarbeit von HERBERT WIPPEL in seiner gesamten Berufslaufbahn.

Am Institut für Baustatik kamen sich die ehemaligen Semesterkollegen ERNST BUCHHOLZ, KLAUS STIGLAT und HERBERT WIPPEL näher, nahmen den noch etwas jüngeren Kollegen HORST WECKESSER in ihre Mitte auf, entschlossen sich gegen Ende ihrer Assistentenzeit, den Weg in die Selbstständigkeit zu wagen und gründeten im Mai 1965 die Ingenieurgruppe Bauen. Bereits im Frühjahr 1968 wurden HERBERT WIPPEL und KLAUS STIGLAT als Prüfingenieure für Massivbau und für Metallbau anerkannt und konnten sich die ersten Angestellten leisten. Im März 1968 begann für mich

blutigen Berufsanfänger die Tätigkeit in der in jeder Hinsicht noch jungen Ingenieurgruppe. HORST WECKESSER blieb noch einige Monate am Institut, und so war es mir vergönnt, mein erstes Berufshalbjahr mit Herrn WIPPEL in einem Zimmer zuzubringen. Ich ging die Sache locker an, zweifelte aber in Anbetracht der vielen Dinge, die er gleichzeitig bearbeitete, ob dies der richtige Beruf für mich sein würde. Die Bedeutung dieser ersten sechs Monate für meine berufliche Entwicklung ist mir erst später bewusst geworden. HERBERT WIPPEL verlangte viel, war aber ein geduldiger Vermittler praktischer Fertigkeiten und hatte viel Verständnis für die Anfangsnöte eines unbedarften Ingenieur-Frischlings, der sich im Studium zwar mit komplizierten aber abstrakten statischen Systemen beschäftigt hatte, mit dem konstruktiven Entwerfen anhand eines konkreten Projekts jedoch überhaupt nicht in Berührung gekommen war.

Mit der Widmung „Zum ständigen Gebrauch empfohlen“ überreichten mir damals KLAUS STIGLAT und HERBERT WIPPEL die 1. Auflage ihres gemeinsamen Plattenbuchs, des Sti/Wi, der bis in die 1990er Jahre hinein Generationen von Tragwerksplanern eine enorme Hilfe bei der Bemessung unterschiedlichster Plattensysteme war. Die KLEINLOGELRahmenformeln, die Durchlaufträgertabellen von ZELLERER, ein Aufsatz von F RITZ LEONHARDT über „Die Kunst des Bewehrens“ und kurze einprägsame

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BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell DIN-Normen waren neben dem damals noch benutzten Rechenschieber die wesentlichen Hilfsmittel für die Planungsarbeit eines konstruktiv tätigen Bauingenieurs. Die statische Berechnung enthielt in der Zeit vor der allumfassenden Bearbeitung per EDV nicht nur seelenlose Zahlenkolonnen, sie zeigte eine persönliche Handschrift, hatte aber – zumindest galt dies für die Ingenieure, die sich nicht als Rechenknechte der Architekten verstanden – auch den ihr gebührenden Stellenwert, nämlich Kontrolle eines guten konstruktiven Entwurfs zu sein.

Vernünftigem Computereinsatz verschloss sich niemand, wurde er doch zunehmend notwendig für die wirtschaftliche Bearbeitung von Alltagsaufgaben und unverzichtbar für die Analyse von komplexen Tragwerksstrukturen, die man in der Vor-EDV-Zeit nur holprig und mit großem Zeitaufwand bearbeiten konnte. Leider ist auch die kritiklose Computergläubigkeit gestiegen, Fachbücher wie den STIGLAT/WIPPEL kennen heutige Jungingenieure kaum noch, „einfache“ Rechenverfahren für die Prüfung der Plausibilität von EDV-Ergebnissen sind vielfach nicht mehr präsent. Vor dieser Entwicklung hat HERBERT WIPPEL in seinem letzten Vortrag bei den

Prüfingenieuren in Freudenstadt 2001 gewarnt.

In der Phase größer werdender Projekte und eines wachsenden Büros entwickelte sich eine kongeniale Planungspartnerschaft zwischen Prof. HEINZ MOHL und HERBERT WIPPEL. Die Akribie, mit der HERBERT WIPPEL an die Bearbeitung konstruktiver und bauphysikalischer Problempunkte bei den filigranen Mauerwerksfassaden heranging, hat sich gelohnt und zeigt sich an vielen schadensfreien Bauten. Aus der fruchtbaren, von gegenseitigem Verständnis geprägten Zusammenarbeit zwischen Architekt und Bauingenieur ist eine beständige Freundschaft geworden.

Wie alle Partner der Ingenieurgruppe Bauen hat sich HERBERT WIPPEL engagiert in berufsständischen Gremien, in Normungs- und Fachausschüssen. Die Themen für seine Fachaufsätze ergaben sich aus der Tagesarbeit heraus, so z. B. der Beitrag „Gekrümmte Balkenbrücken ohne Drillsteifigkeit“ 1982, der im Zusammenhang mit einem Prüfauftrag entstand, oder seine Untersuchungen „Zur Bemessung von Hammerschrauben“, deren Ergebnisse Eingang fanden in die zugehörige DIN-Norm.

Im Jahr 2001 haben sich die Gründer der Ingenieurgruppe Bauen aus dem Arbeitsalltag zurück gezogen und haben die Verantwortung für das Büro in jüngere Hände gegeben. Heute zählt die Ingenieurgruppe Bauen 150 Angestellte und ist an vier Standorten ansäßig. Die Gründer können stolz und zufrieden zurückblicken auf ein Büro, das nun bald 50 Jahre alt wird und immer mit ihren Namen verbunden sein wird.

HERBERT WIPPEL hat ohne große Probleme den Übergang in die neue Lebensphase bewältigt. Gegen gesundheitliche Verschleißerscheinungen am Rücken oder am Knie kämpft er mit eiserner Disziplin an, manche Reise nach Oberitalien war in den letzten Jahren begleitet von einem Kuraufenthalt. Als feinsinniger Kunstfreund besucht er mit seiner Frau viele Ausstellungen, Opern und Konzerte. Besuche bei den Kindern in Berlin und Paris und die Freude am Heranwachsen des kleinen Enkels halten HERBERT WIPPEL und seine Frau HILDE jung.

Freunde, Kollegen und Partner gratulieren herzlich und wünschen weiterhin Glück und Gesundheit.

JOSEF STEINER

PERSÖNLICHES

Friedhelm Stangenberg 70 Jahre

Friedhelm Stangenberg

Bild 1

Im Oktober 2012 feiert Prof. Dr.-Ing. FRIEDHELM STANGENBERG seinen 70. Geburtstag, gut drei Jahre nach seiner Emeritierung an der Ruhr-Universität Bochum im Frühjahr 2009. In seinen Worten: Von der Pflicht zur Kür. Sein vielseitiges Engagement in Forschung, Lehre, Ingenieurpraxis und privater Aktivität hat dies in keiner Weise gemindert, nur Schwerpunkte verschoben.

durch seine sprachliche Gewandtheit, die auf einer humanistischen Gymnasialbildung gründet. Mit sichtlichem Vergnügen stellt er sich auf internationale Gäste ein und lässt der Begrüßung von Damen und Herren ein mehrsprachiges „Ladies and Gentlemen“ und „Mesdames et Messieurs“ folgen. Erweiterungen ins Italienische, Lateinische oder Altgriechische sind problemlos möglich.

F RIEDHELM STANGENBERG, geboren 1942 in Dortmund, ist gekennzeichnet

Nach dem Abitur 1962 studierte er Bauingenieurwesen an der TH Hannover

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Weihnachtsfeier 2011 des Lehrstuhls für Massivbau der Ruhr-Universität Bochum

(bis 1967) und sammelte anschließend erste Praxiserfahrungen in der Bauindustrie bei Großbrückenprojekten. 1969 folgte er als wissenschaftlicher Mitarbeiter seinem langjährigen Förderer und Lehrer Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E.h. mult. WOLFGANG ZERNA an die RuhrUniversität nach Bochum. ZERNA hatte kurz zuvor als Gründungsdekan der damaligen „Abteilung für Maschinenbau und Konstruktiven Ingenieurbau“ – heute „Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften“ – den Lehrstuhl für

BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell Statik, später Massivbau übernommen und den Bereich des Konstruktiven Ingenieurbaus entwickelt. Industrie- und Kraftwerksbau waren die prägenden Linien, die STANGENBERG nicht nur während seiner Promotionszeit, sondern auch durch seine weitere berufliche Karriere begleiten sollten. 1973 promovierte er zum Thema der nichtlinearen Tragwerksdynamik mit dem Prädikat „mit Auszeichnung“.

Zehn Jahre der Ingenieurpraxis folgten.

Als Beratender Ingenieur (ab 1974) und Prüfingenieur für Baustatik (ab 1982) baute er mit seinen damaligen Partnern Prof. ZERNA und Prof. SCHNELLENBACH sein renommiertes Bochumer Ingenieurbüro auf, heute firmierend als Stangenberg & Partner Ingenieur-GmbH. Seine Expertise als Sachverständiger, Berater und Gutachter ist noch heute weltweit gefragt.

Mit seiner Berufung zum ordentlichen Professor trat STANGENBERG 1984 die Nachfolge Prof. ZERNAS an der RuhrUniversität Bochum an und nannte den Lehrstuhl in Betonung der Kernkompetenzen in „Stahlbeton- und Spannbetonbau“ um. Einige Kennzahlen seiner beeindruckenden 25jährigen Forscherkarriere sind knapp 200 vorwiegend englischsprachige Publikationen, rund 40 Erstbetreuungen von Dissertationen und Habilitationen sowie maßgebliche Mitwirkung an allein drei Sonderforschungsbereichen und anderen Verbundforschungsprojekten wie Forschergruppen, Graduiertenkollegs sowie nationalen und

internationalen Forschungsverbünden.

So sind Forschungsfelder wie die Tragwerksdynamik bei Stoßlasten, Erdbeben, Ermüdungsbeanspruchungen oder Sprengung, die Lebensdauerforschung mit Nachrechnung, Schädigungsanalyse und Restnutzungsdauerprognosen, der Stahlfaserbetonbau, Betonschutzkonstruktionen gegen umweltrelevante Einwirkungen oder Betonbauteile mit rezyklierten Zuschlägen untrennbar mit dem Namen STANGENBERG verbunden.

Mit wie viel vorausschauendem Gespür seine Themenwahl zur Grundlagenforschung war, fällt dem Kenner der aktuell drängenden Fragestellungen der Praxis sofort auf. Nicht von ungefähr liegt der Schwerpunkt des kommenden Betonkalenders 2013 auf „Lebensdauer und Instandsetzung“. Und nicht von ungefähr ist einer der Autoren Prof. STANGENBERG, unter dessen Regie als Mitinitiator und langjähriger Sprecher des DFG-geförderten Sonderforschungsbereichs 398 „Lebensdauerorientierte Entwurfskonzepte unter Deteriorationsaspekten“ wesentliche Grundlagen für die Bewertung alternder Bausubstanz entwickelt wurden.

Zahlreiche Gremien, Vereinigungen und Gutachterausschüsse bauen auf seine Lenkung und Mitarbeit. Allein deren Aufzählung würde hier den Rahmen sprengen. Gefragt ist dabei nicht nur sein technisches Knowhow, sondern seine Zielorientiertheit und sein Vermögen, Wichtiges von unbedeutenden Nebenaspekten zu trennen.

Sich selbst zurücknehmen zu können und damit anderen Chancen zu eröffnen, hat STANGENBERG stets als ein ehrenvolles Leitmotiv in Ausbildung und Personalführung gesehen. „Flügel verleihen“ lautet sein Synonym dafür. So wächst der Kreis der „Beflügelten“ stetig. Regelmäßig trifft dieser zusammen bei der traditionellen Jahresfeier des Lehrstuhls aus aktuellen Mitarbeitern, Ehemaligen und Partnern (Bild 1).

Auch im Privaten steht „Ausbildung“ wieder oben an. Die beiden Enkelkinder CLARA MARIA und EMIL von Schwiegertochter STEPHANIE und dem promovierten Sohn HEIKO fordern die Aufmerksamkeit des Großvaters in Bochum oder dem Zweitwohnsitz in Südfrankreich. Als bekennenden Genießer mediterraner Lebensart und Golfspieler zieht es STANGENBERG nun immer häufiger dorthin.

Seine ansteckend positive Lebenseinstellung, die Fähigkeit, neben der Arbeit auch die ausgleichenden Seiten des Lebens zu sehen, und seine von Großzügigkeit geprägte Persönlichkeit gibt er auch hier an die nächsten Generationen weiter.

Alles Gute zum 70. Geburtstag wünschen Kollegen, Mitarbeiter, Ehemalige und Freunde. Auf viele weitere glückliche Jahre.

Auch die Redaktion gratuliert herzlich zum Geburtstag.

P ETER MARK, Bochum

PERSÖNLICHES

Günter Ernst 65 Jahre

Günter Ernst

Am 15. Oktober 2012 vollendet Professor Dipl.-Ing. GÜNTER ERNST sein 65.

Lebensjahr. Er kann zufrieden und stolz auf ein schaffens- und erfolgreiches, nun

schon über 40 Jahre währendes Berufsleben zurückschauen.

schaft über mehrere Jahre maßgebend mitgeprägt.

Nach Maurerlehre und Ausbildung an der staatlichen Ingenieurschule in Idstein nahm er eine Anstellung als Graduierter Ingenieur im Ingenieurbüro Mehmel-Krebs in Darmstadt an. Parallel studierte er an der Technischen Hochschule Darmstadt, wo er 1974 als Diplom-Bauingenieur abschloss.

Seit 1997 ist GÜNTER ERNST als Prüfingenieur für Baustatik zugelassen, und das – in bundesweit seltener Konstellation – für alle drei Fachrichtungen: Metall-, Massiv- und Holzbau. Er engagiert sich seitdem in der Vereinigung der Prüfingenieure für Baustatik (VPI), in deren Bundesvereinigung er von 2006 bis 2010 als Vorstandsmitglied aktiv war. Hier war er unter anderem mit der Erprobung der neuen europäischen Tragwerksnormen (Eurocodes) befasst, die aktuell einen großen Umbruch der Baubranche bewirken.

Bis heute ist er in der Ingenieurgesellschaft Krebs und Kiefer, Beratende Ingenieure für das Bauwesen, wie das von Professor MEHMEL 1950 gegründete Büro heute heißt, tätig. Seit 1994 ist er dort Geschäftsführender Gesellschafter und hat deren strategische Geschicke auch als Geschäftsführer der Partnergesell-

In seinem langen Berufsleben als Tragwerksplaner und Prüfingenieur konnte

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BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell GÜNTER ERNST einen maßgeblichen Beitrag zu Fortentwicklung und Erhalt unserer Infrastruktur im Hochbau leisten. Besonders hervorzuheben aus der Vielzahl seiner herausragenden Projekte sind: – – – –

Nordwestzentrum Frankfurt/Main Zentralklärwerk Darmstadt ALLIANZ-Kai, Frankfurt/Main THE SQUAIRE, Überbauung Flughafen Fernbahnhof, Frankfurt/Main – Justizbehörden Darmstadt – Umwelt-Bundesamt, Dessau – Hessische Landesvertretung, Berlin

GÜNTER ERNST zeichnet sich durch seine hohen Fachkenntnisse aus, die ihn im

Zusammenspiel mit großer Sozialkompetenz zu einem angesehenen Partner seiner Kunden und Geschäftsfreunde und zum Motivator seiner Mitarbeiter macht; beides beste Voraussetzungen für die erfolgreiche Leitung eines Ingenieurbüros.

Nicht zuletzt seinem konstanten Engagement ist es zu verdanken, dass Krebs und Kiefer heute zu einem der bundesweit führenden Ingenieurunternehmen zählt.

In Würdigung seiner fachlichen Leistungen und für seine Verdienste um die Hochschule Darmstadt, wo er seit 1997 einen Lehrauftrag im Bereich des Massivbaus innehat, wurde GÜNTER ERNST

dort 2006 zum Honorarprofessor ernannt.

Die Partner und Mitarbeiter von Krebs und Kiefer gratulieren GÜNTER ERNST herzlich zu seinem runden Geburtstag und wünschen ihm weiterhin viel Schaffenskraft und Freude in der partnerschaftlichen Zusammenarbeit!

JAN AKKERMANN im Namen der Krebs und Kiefer & Partner GbR

PERSÖNLICHES

Manfred Keuser 60 Jahre reiter für die Anwendung der Methode der finiten Elemente im Massivbau. Folgerichtig übernahm er einen Lehrauftrag für die Vorlesung: Finite Elemente im Massivbau.

Manfred Keuser

Universitätsprofessor Dr.-Ing. MANFRED KEUSER wurde am 24.09.1952 in Mayen, Rheinland-Pfalz, geboren. Nach dem Abitur und der anschließenden Zeit bei der Bundeswehr (Leutnant d.R.) studierte er von 1973 bis 1979 Bauingenieurwesen an der TH Darmstadt. Er entschied sich für die Vertiefungsrichtung „Konstruktiver Ingenieurbau“ und wurde wissenschaftliche Hilfskraft am Institut für Massivbau. Als junger Diplom-Ingenieur startete MANFRED KEUSER seine berufliche Karriere im Jahre 1979 im Konstruktionsbüro der Firma Dyckerhoff & Widmann AG in Wiesbaden. Seinem bereits im Studium angelegten wissenschaftlichen Drang folgend, wurde er 1981 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau an der TH Darmstadt. Bereits nach vier Jahren promovierte er zum Dr.-Ing. mit dem Thema: Verbundmodelle für nichtlineare FiniteElement-Berechnungen von Stahlbetonkonstruktionen. Diese wegweisende Arbeit wurde von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. GERHARD MEHLHORN betreut.

MANFRED KEUSER ist einer der Wegbe-

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Aufgrund seiner gleichermaßen praktischen wie wissenschaftlichen Kompetenz wurde er gleich nach der Promotion im Jahre 1985 Bereichsleiter für die Ausführungsplanung „Konstruktiver Ingenieurbau“ im Ingenieurbüro BUNG. Im Jahre 1990 wurde er zum Gesellschafter der GdBR BUNG Beratende Ingenieure berufen und kurz darauf zum Geschäftsführenden Gesellschafter. Nach dem plötzlichen und viel zu frühen Tod unseres geschätzten Kollegen Professor DIETER KRAUS erfolgte 1999 der Ruf an MANFRED KEUSER auf den Lehrstuhl für Massivbau am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau der Universität der Bundeswehr München als Nachfolger von DIETER KRAUS. Schon ein Jahr später ernannte die Oberste Baubehörde im Bayrischen Staatsministerium des Innern den jungen Massivbauprofessor zum Prüfingenieur für Baustatik im Fachgebiet Massivbau. Nahezu gleichzeitig wurde er zum EBA-Sachverständigen für Standsicherheit bestellt.

Seit der Umfirmierung der Ingenieurgesellschaft BUNG ist MANFRED KEUSER stellvertretender Aufsichtsratsvorsitzender. In der Fakultät für Bauingenieurund Vermessungswesen übernahm er verantwortungsvolle Aufgaben. So war er Leiter der Strukturkommission und heute ist er Dekan. Jedes Jahr organisiert und betreut er die Große KI-Exkursion in ferne Länder. Seine internationalen Kontakte ermöglichen ihm und den Stu-

dierenden den Besuch exotischster Baustellen. Die persönliche und enge Betreuung von Studierenden und Doktoranden liegt dem Jubilar sehr am Herzen. In der Bayerischen Ingenieurekammer Bau war MANFRED KEUSER Mitglied der Vertreterversammlung, und er bringt sein Fachwissen ein im Schlichtungsausschuss, im Wettbewerbsausschuss und im Ausschuss Planungs- und Ideenwettbewerbe.

Das wissenschaftliche Interesse von MANFRED KEUSER gilt besonders der nichtlinearen Analyse, den Sicherheitstheorien und der Beanspruchung unter außergewöhnlichen Einwirkungen. Konkrete Forschungsprojekte befassen sich mit der schnellen Bewertung der Resttragfähigkeit von Brücken, dem Verbundverhalten nach schweren Einwirkungen, der Entwicklung von Sonderbetonen für Beschussresistenz, der Sanierung von Betonschäden und der Bewertung von Sicherheitskonzepten.

MANFRED KEUSER ist Mitausrichter der Munich Bridge Assessment Conference (MBAC), des Münchener Tunnelbausymposiums, des Deutsch-Japanischen Brückenbausymposiums und des Kolloquiums für den Konstruktiven Ingenieurbau an der Universität der Bundeswehr München. Im Rahmen der Normungsarbeit betreut MANFRED KEUSER den Bereich „Beton unter hohen Verzerrungsraten“ des CEB/FIP Model Code – Comité Euro-International du Béton.

Seine baupraktische Tätigkeit umfasst Projekte aus dem Ingenieurbau und aus dem Hochbau. Bei der Innbrücke Mühldorf, die im Freivorbau 2010 errichtet wurde, war er Prüfingenieur, ebenso im

BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell Jahre 2009 bei der Talbrücke Bergen im Zuge der BAB A8. Für die Geratalbrücke bei Ichtershausen war er von 1997 bis 2000 der verantwortliche Tragwerksplaner. Mindestens 25 große Brückenbauwerke verdanken ihre Existenz der Mitarbeit des Jubilars. Darüber hinaus wirkte er bei ca. 20 Tunnelprojekten mit, darunter Tunnel Luise-Kieselbachplatz in München (aktuell), Tunnel Ettendorf bei Traunstein (2009).

musikalischen Kultur. Hierfür sind ihm keine Wege zu weit. Wer einmal die Gelegenheit hatte, in seinem Grünwalder Haus den Weinkeller und dessen Inhalte zu genießen, der kann feststellen, dass MANFRED KEUSER seine Wurzeln nicht vergessen hat. Doch abschließend sei eine Warnung ausgesprochen. MANFRED KEUSER liebt auch den Nürburgring.

Dementsprechend sind seine Autos motorisiert. Mitfahren erfordert Mut.

MANFRED KEUSER widmet sich in seiner Freizeit dem aktiven Segeln und der

Die Fakultät für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik der Universität der

Bundeswehr München ist dankbar, MANFRED KEUSER in ihren Reihen zu wissen, mehr noch, ihn zum Dekan zu haben. Alle Kolleginnen und Kollegen in und außerhalb der UniBwM, die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie die Studierenden wünschen ihm alles erdenklich Gute.

Auch die Redaktion gratuliert herzlich zu diesem Geburtstag.

NORBERT GEBBEKEN, München

NACHRICHTEN

Neuer Studiengang „Infrastructure Engineering“ an der Hochschule Karlsruhe Ernennung von Jan Akkermann zum Professor für Hoch- und Ingenieurbau im Vergleich zum Neubau immer bedeutender.

Prof. Jan Akkermann

Neue Aufgaben verlangen nach speziellen Kenntnissen – mit dem Studiengang „Infrastructure Engineering” antwortet die Fakultät für Architektur und Bauwesen der Hochschule Karlsruhe auf den Bedarf in diesem aktuellen Tätigkeitsfeld für Ingenieure im Bauwesen und bietet den auf diesem Gebiet tätigen Unternehmen „maßgeschneiderte“ Absolventen mit hohem Praxisbezug an.

In einem 7-semestrigen Bachelorstudium wird den Studierenden neben den Grundkenntnissen des Bauingenieurwesens spezielles Fachwissen für Begutachtung, Planung und Realisierung von Instandhaltungsmaßnahmen vermittelt.

Ein Praxissemester sorgt für erste Anwendungen dieser Kenntnisse und Erfahrungen in der Berufswelt.

Seit 2000 arbeitet AKKERMANN im Ingenieurbüro Krebs und Kiefer, Beratende Ingenieure für das Bauwesen GmbH, dessen Geschäftsführender Gesellschafter er seit 2007 ist. Er ist ferner seit 2007 „Zertifizierter Sachkundiger Planer für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ (DPÜ) nach DAfStb-Richtlinie. Herausragende Projekte seiner bisherigen beruflichen Vita im Hoch- und Ingenieurbau – mit z.T. erheblichen Bestandseingriffen – sind beispielsweise die Weltstadthäuser Peek & Cloppenburg, Köln und Wien, der Umbau der BayArena Leverkusen, das Schiffshebewerk am Drei-Schluchten-Staudamm, China sowie aktuell die Große Moschee von Algerien.

Durch die Erfahrung von AKKERMANN bei der verantwortlichen Bearbeitung einer Vielzahl von Projekten erfährt der neue Studiengang einen hohen Praxisbezug.

Als erster Dozent des neuen Studiengangs wurde Herr Dr.-Ing. JAN AKKERMANN auf die Professur „Bauen im Be-

Weitere Informationen unter http://www.hs-karlsruhe.de/fakultaeten/ fk-ab/bachelorstudiengaenge/ieb.html

Inhaltliche Schwerpunkte des Studiums sind: Zum Wintersemester 2012/13 nimmt an der Hochschule Karlsruhe, Technik und Wirtschaft ein neuer Studiengang seinen Lehrbetrieb auf, der sich speziell an den in der Baubranche gestiegenen Bedarf im Bereich des Infrastrukturerhalts richtet.

Ein Großteil der Infrastruktur im Hochund Ingenieurbau, im Verkehrswesen sowie in der Wasser- und Energiewirtschaft wurde in den ersten 20 bis 30 Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg erstellt. Beispielsweise Brücken, Gebäude, Straßen, Kanäle oder Gasleitungen sind heute etwa 40 Jahre und länger in Betrieb. Vor dem Hintergrund begrenzter finanzieller Ressourcen, vor allem der öffentlichen Hand, wird die Erhaltung und Instandsetzung der bestehenden Infrastruktur

stand mit dem Schwerpunkt Infrastruktur – Hoch- und Ingenieurbau“ berufen.

Jan Akkermann hat an der Universität Karlsruhe (heute Karlsruher Institut für Technologie – KIT) Bauingenieurwesen studiert und dort am Institut für Massivbau und Baustofftechnologie im Jahr 2000 zum „Rotationsverhalten von Rahmenecken“ promoviert.

– Bestandsaufnahme und Zustandsbewertung von Bauwerken – Betrieb und Wartung von Infrastrukturanlagen – Instandhaltung und Sanierung

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VERANSTALTUNGSKALENDER

Kongresse – Symposien – Seminare – Messen Ort und Termin

Veranstaltung

Auskunft und Anmeldung

Stockdorf, 23. Oktober DBV-Arbeitstagung „Typische Schäden im Stahlbetonbau – Remshalden, 25. Oktober Vermeidung von Mängeln als Aufgabe der Bauleitung Kerpen, 30. Oktober

Deutscher Beton- und BautechnikVerein E.V. 030 236096-30 www.betonverein.de

Berlin, 23. Oktober Rostock, 7. November Magdeburg, 13. November Leipzig, 27. November

Fachtagungsreihe Bauen mit Beton im Bestand Methoden zur Bestandsoptimierung und Betoninstandsetzung: Dauerhaftigkeit – Instandsetzen von Rissen, Korrosion und Betonabtrag – Ertüchtigung – Nachträgliche Abdichtungen gegen Feuchte und Wasser – Instandsetzung – Erhalt und Restaurierung historischer Betonoberflächen – Anforderungen der Bautechnik beim Bauen im Bestand.

BetonMarketing Ost GmbH Tel.: 030 30877 78 20 koburg@bmo-berlin.de www.beton.org

Wuppertal 24. Oktober

Nachträgliche Bauwerksabdichtung Von den Grundlagen bis zur Anwendung

TAW Technische Akademie Wuppertal Dr. STEFAN MÄHLER Tel.: 0202/7495-207 www.tae.de

Jüchen, 24. Oktober Köln, 25. Oktober Ratingen und Solingen, 7. und 14. November Aachen, 15. November Berlin, 29. November

Veranstaltungsreihe: „ISOTEC-Architectus“ Fachveranstaltung zu norm- und regelgerechtem Abdichten von Mauerwerk und Betonbauteilen

ISOTEC GmbH, Kürten www.isotec.de/architectus

Aachen 25. Oktober

44. Aachener Baustofftag Diagnose von Stahlbetonbauwerken: Neues aus Forschung und Anwendung

Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen http://aachener-baustofftag.ibac. rwth-aachen.de/

Freiburg 26. Oktober

Ingenieurbauwerke aus Natursteinmauerwerk Untersuchen, Bewerten und Instandsetzen

Ingenieurbautage im Rahmen der econstra 2012 Tel.: 0711/32732-326 www.ingenieurbautage.de

Lauterbach 29. bis 30. Oktober

SIVV-Weiterbildung

Bauakademie Hessen-Thüringen e.V. Tel.: 069/95809-181 www.bauhut.de

Hannover, 8. November Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen Düsseldorf, 22. November Aktuelle Regelwerke und Hinweise zum Stand der Technik Würzburg, 6. Dezember

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. k.mrochen@betonverein.de www.betonverein.de

München 9. November

BÜV-Fortbildungsveranstaltung Sachkundiger Planer im Bereich Schutz und Instandsetzung von Betonbauwerken Fragen des Planungsalltags – theoretische und praxisbezogene Fachspezifika

Bau-Überwachungsverein BÜV e.V. Berlin Tel.: 030 3198914-20 info@buev-ev.de

Stuttgart 14. November

Sanierung und Ertüchtigung von Verkehrsbauwerken

VDI Haus Stuttgart buck@vdi-stuttgart.de www.vdi-fortbildung.de

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VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin

Veranstaltung

Auskunft und Anmeldung

Krefeld 14. November

7. GUEP Planertag Technische Herausforderungen bei Planung und Ausführung von Maßnahmen zur Betoninstandhaltung: Zerstörungsfreie Prüfverfahren – Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen durch Spritzmörtel/Spritzbeton sowie Vergussbeton – Verstärken mit geklebter Bewehrung nach der Neufassung der Richtlinie – Nachträgliche Abdichtung durch Schleierinjektion – DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“

GUEP und BZB Akademie ASTRID GRÜNENDAHL Tel. 02151/5155-30 info@guep.de www.guep.de (Online Anmeldung möglich)

Bochum 14. bis 15. November

8. Symposium – Verstärken von Brücken und Hochbauten Regelwerke – drohende Mängel und Schäden – neueste Entwicklungen – objektspezifisch zielführende Verstärkungsverfahren und Empfehlungen für vorgegebene Verwendungsfälle – Methoden – aktuelle Entwicklungen und Tendenzen in Theorie und Praxis aufgezeigt – Ausführungsbeispiele – neuartige Werkstoffe und Bauweisen – aktueller Stand der Zulassungen beim DIBt

TAW Technische Akademie Wuppertal Tel.: 0202/7495-319 nadja.tholen@taw.de www.taw.de

München 14. bis 15. November

BauProtect 2012 Sicherheit der baulichen Infrastruktur vor außergewöhnlichen Einwirkungen

Universität der Bundeswehr München Prof. Dr.-Ing. NORBERT GEBBEKEN www.unibw.de/baustatik

München-Ottobrunn 15. November

Weiße Wannen – richtig beraten, richtig planen, richtig bauen hochwertige Nutzung – Besonderheiten von Weißen Dächern und Decken – fachgerechte Fugenabdichtungen – juristischer Hintergrund

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. k.mrochen@betonverein.de www.betonverein.de

Stuttgart 15. bis 16. November

10th International Probabilistic Workshop structural safety – probabilistic material description – risk assessment for technical and natural hazards – risk perception

Universität Stuttgart Institut für Geotechnik Prof. CHRISTIAN MOORMANN info@igs.uni-stuttgart.de www.uni-stuttgart.de/igs/ igs_verschiedenes/Veranstaltungen

Berlin 19. bis 20. November

Fachtagung Nano-Additive Aktuelle und zukünftige Anwendungen.

Industrieller Einsatz von nanoskaligen Zusatzstoffen in den wichtigsten Branchen

BAM Arbeitskreis Nanotechnologie Tel.: +49 30 8104 3845 www.nano.bam.de aknano@bam.de

Ostfildern 19. bis 20. November

Parkhäuser, Parkdecks, Tiefgaragen Planung – Bauausführung – Instandhaltung – Instandsetzung

TAE Technische Akademie Esslingen Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

Wien 22. November

FSV-Seminar Brückenprüfer – Erfahrungsaustausch Querschnitt der Problemstellungen im Bereich der Bauwerksprüfung – Möglichkeiten für innovative Lösungen

Österreichische Forschungsgesellschaft Straße – Schiene – Verkehr, Wien Tel.: +43 1/585 55 67 www.fsv.at

Ostfildern 22. November

Spritzbetontechnologie Instandsetzung/Verstärkung – Bindemitteltechnologie – Instandsetzung mit kunststoffmodifiziertem Spritzmörtel – Prüfung von Spritzbeton nach DIN EN 14488 T1-T7 – Qualitätssicherung – Faserspritzbeton und Fasern nach DIN EN 14889 – Brandschutzmaßnahmen mit hydraulischen Spritzmörteln

TAE Technische Akademie Esslingen info@tae.de Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

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VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin

Veranstaltung

Auskunft und Anmeldung

Berlin 22. November

Beton für alle Wetter Dauerhaftigkeit – Expositionsklassen – DBV Merkblatt „Betonieren im Winter“ – Frost- und Frost-Taumittelwiderstand von Betonen – Verfahrenstechnik erwärmter Frischbeton – betontechnologische Effekte – stoffliche Probleme bei der Wärmebehandlung – Temperatur- und Festigkeitsentwicklung – Erfahrungsberichte aus der Bauausführung

BetonMarketing Ost GmbH Dipl.-Ing. Arch. SONJA HENZE henze@bmo-berlin.de www.beton.org

Ostfildern 22. bis 23. November

Kathodischer Korrosionsschutz von Stahlbetonbauwerken

TAE Technische Akademie Esslingen Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

München 23. und 24. November

4. BRZ-Mittelstandsforum 2012 Marketing und Vertrieb in Bauunternehmen

BRZ Deutschland GmbH Tel.:0911 3607-309 www.brz.de/

Wuppertal 26. November

Das rechtliche „ABC“ der Projektsteuerung Rechtliche Grundlagen der Projektsteuerung von der Vergabe bis zur Vergütung

TAW Technische Akademie Wuppertal Tel.: 0202/7495-319 www.taw.de

Lauterbach 27. bis 28. November

Korrosionsschutz an Verkehrsbauwerken aktuelle Neuregelungen

Bauakademie Hessen-Thüringen e.V. Tel.: 069/95809-181 www.bauhut.de

Ostfildern-Nellingen 3. bis 4. Dezember

Bauwerksabdichtung in der Praxis

TAE Technische Akademie Esslingen Tel.: 0711 34008-23 www.tae.de

Altdorf bei Nürnberg 4. bis 5. Dezember

Schutz und Instandsetzung von Stahlbeton Sachkundige Planung und Ausführung nach aktuellen Regelwerken

TAW Technische Akademie Wuppertal Tel.: 0202 7495-207 stefan.maehler@taw.de

Lauterbach 5. Dezember

Praxisseminar Brückenprüfung Lager und objektspezifische Schadensanalyse (OSA)

Bauakademie Hessen-Thüringen e.V. Tel.: 069/95809-181 www.bauhut.de

Bad Neuenahr 6. bis 7. Dezember

Tagung Werkstoffprüfung Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis

Stahlinstitut VDEh in Düsseldorf www.tagung-werkstoffpruefung.de

Ostfildern 10. bis 11. Dezember

Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen im Brückenund Ingenieurbau im Rahmen der ZTV-ING

TAE Technische Akademie Esslingen Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

Ostfildern-Nellingen 10. bis 11. Dezember

Brandschutz(-sanierung) in Parkhäusern

TAE Technische Akademie Esslingen Tel.: 0711 34008-23 www.tae.de

Neu-Ulm 5. bis 7. Februar 2013

57. BetonTage Werte schaffen

FBF Betondienst GmbH Tel.: 0711 32732-326 www.betontage.de

Hamburg 11. bis 12. April 2013

DEUTSCHER BAUTECHNIK-TAG 2013 Infrastruktur stärken – Zukunft sichern

Deutscher Beton- und BautechnikVerein E.V. www.bautechniktag.de

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Arbeiten in …

Algerien „Der Bauingenieur genießt hohes Ansehen und ist dem Architekten gleichgestellt.“ Fünf Fragen an Prof. Dr.-Ing. Jan Akkermann, Geschäftsführender Gesellschafter, Krebs und Kiefer, Beratende Ingenieure für das Bauwesen GmbH

Jan Akkermann, Prof. Dr.-Ing., Professur für Infrastructure Engineering, Hochschule Karlsruhe, Geschäftsführender Gesellschafter, Krebs und Kiefer, Beratende Ingenieure für das Bauwesen GmbH

1. Ihr Büro hat den Sprung nach Algerien von einem bereits etablierten Büro in Tunesien aus geschafft – war das ein Vorteil und wie gelang die Gründung überhaupt?

Sicher ist es ein Vorteil, wenn man sich im arabischen Kulturraum bereits auskennt, der sich einerseits durch Offenheit und Leidenschaft im Dialog, andererseits durch Jahrhunderte alte Traditionen auszeichnet. Im frankophonen Algerien ist Kommunikation sehr wichtig. Französisch ist dort die Sprache der Technik; die Verwaltung ist nach wie vor sehr an der ehemaligen Kolonialmacht orientiert. Der Aufbau der eigenen Niederlassung gelang uns daher auch nur durch die Einstellung überwiegend algerischen Personals – bis hin zum dortigen Geschäftsführer. Ferner war es uns noch möglich, ein komplettes Tochterunternehmen zu gründen. Mittlerweile müssen algerische Firmen mehrheitlich in algerischer Hand sein.

2. Welche Bedeutung kommt dem Bauingenieurwesen allgemein und dem deutschen im Besonderen in Algerien zu?

Als Schwellenland mit einem aus Erdöl- und Erdgasvorräten finanzierten Staatshaushalt prosperiert Algerien in allen Bereichen der Infrastruktur wie z.B. Verkehr, Wohnungsbau und medizinischer Versorgung. Das Bauwesen hat daher eine sehr starke gesellschaftliche Bedeutung.

Der Bauingenieur genießt hohes Ansehen und ist dem Architekten gleichgestellt. Deutsche Ingenieure werden wegen ihres technischen Knowhows, aber auch ihrer stringenten Projektabwicklung geschätzt; Große Moschee von Algerien, Minarett © KSP vor allem, weil sich ProjektprozesJürgen Engel Architekten, Krebs und Kiefer se und -entscheidungen in Algerien mitunter langwierig gestalten.

3. Thema Erdbebensicherheit in einem stark gefährdeten Land – wie geht man damit um?

Die hohe Gefährdung im dicht besiedelten Norden greift tief in den Entwurfsprozess von Bauwerksstrukturen ein. Die Erdbebensicherheit hat einen höheren Stellenwert als die architektonische Gestaltung, welche sie stark beeinflusst. Hierbei ist die jeweilige Leistungsfähigkeit der vielen internationalen Baufirmen in einem Schwellenland zu beachten. Bautechnische Lösungen aus Industrienationen sind nur bedingt anwendbar. Es lässt sich jedoch in den letzten Jahren ein starker Wille zur Weiterentwicklung feststellen, der sich z. B. bei aktuellen

Forensisches Institut Algier © Heinle, Wischer und Partner, Krebs und Kiefer

WISSENSWERTES ZUM ALGERISCHEN BAU-ARBEITSMARKT IM ÜBERBLICK: – erforderliche Papiere Für die Einreise wird prinzipiell ein Visum benötigt, welches die algerischen Botschaften ausstellen. Für längere Aufenthalte und Anstellung vor Ort ist ferner eine Arbeitserlaubnis und Aufenthaltsgenehmigung erforderlich.

Für den Visumantrag sind u.a. eine Auslands-Krankenversicherung und ein mindestens 6 Monate gültiger Reisepass nachzuweisen.

– praktische Hinweise für Einreise und Alltag Vor Abreise empfiehlt sich eine angepasste Impfung mit Dauerschutz.

Die Einreise erfolgt zumeist über Algier per Flugzeug. Neben langwierigen Visakontrollen sind Sicherheitskontrollen – insbesondere bei der Ausreise – auffällig. Überhaupt sind die vielen Sicherheitskontrollen im Alltag (Straßenkontrollen, Hotels, Behörden usw.) der allgemeinen Sicherheitslage geschuldet. Dafür fühlt man sich im Großraum Algier sicher. Wenn man nicht in einem der – knappen und daher relativ teuren – Hotels für Ausländer unterkommt, kann man sich auch auf dem Wohnungsmarkt – in den für Ausländer relativ sicheren aber ebenfalls auch teuren Stadtvierteln – ein Apartment suchen. Alle Hotels sind i.d.R. mit gängiger Telekommunikation (WiFi, Internet) ausgestattet. Handyund Datenroaming ist sehr teuer; es empfiehlt sich die Organisation einer lokalen Handykarte. Die Verpflegungskosten liegen – abgesehen von den

Arbeiten in …

Algerien Großprojekten in der Verwendung der neuen Eurocodes und ausgefeilten Erdbebensicherungssystemen, wie z.B. Basisisolatoren, widerspiegelt.

4. Eine Moschee baut man nicht alle Tage – was ist für Sie das ganz Besondere an dem Projekt?

Die Planung und Überwachung der sich derzeit im Bau befindenden, weltweit drittgrößten Moschee für 32.000 Gläubige mit dem dann höchsten Minarett der Welt – quasi ein Hochhaus – ist nicht nur in Algerien eine Herausforderung. Hier galt es neben der gestalterischen Auseinandersetzung mit dem Islam im maghrebinischen Kontext, auch die Erdbebensicherheit mit den lokalen bautechnischen Mitteln in Einklang zu bringen. Das Bauwerk wird nun mit deutscher Planung und Bauüberwachung, unter algerischer Bauherrenregie, mit kanadischer Projektsteuerung von einem chinesischen Generalunternehmer gebaut. Internationaler geht es kaum.

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Krankenhaus Tamanrasset © Heinle, Wischer und Partner, Krebs und Kiefer

Große Moschee von Algerien © KSP Jürgen Engel Architekten, Krebs und Kiefer

Businessrestaurants – weit unter dem deutschen Niveau. Wesentliche Transportmittel vor Ort sind Taxi, angestellte Fahrer oder das gemietete Auto.

Krankenhaus Blida © Krebs und Kiefer

Al Salam Bank, Algier © Krebs und Kiefer

5. Was nehmen Sie für Ihre Arbeit aus den Projekten in Algerien mit?

Wenn man sich auf deutsche Gepflogenheiten und Planungsrandbedingungen versteift, kommt man in Algerien – wie auch in vielen anderen Teilen der Welt – nicht weiter. Nur mit Offenheit für die Landeskultur, viel (französischer) Kommunikation und Gelassenheit nach dem Motto „Inschallah“ erreicht man langsam aber stetig einen Fortschritt. Der Vorsprung im technischen Wissen, den man vielleicht aus der eigenen Projekterfahrung mitbringt, darf nicht zur Subjektivität oder gar zur Überheblichkeit führen. Man kennt eben doch nicht immer alle Planungsrandbedingungen vor Ort so gut wie zuhause.

AUF EIN WORT Algerien ist uns Europäern eigentlich ganz nah aber doch wieder fern. Die Spannung aus wirtschaftlicher Aufbaustimmung in einer immer noch durch die französische Kolonialzeit europäisch geprägten Gesellschaft und die Exotik des schon „anderen Kontinents“, verbunden mit der Herausforderung, unter den vorhandenen technischen und wirtschaftlichen Gegebenheiten die Infrastruktur mit weiterzuentwickeln, übt auf einen Bauingenieur einen großen Reiz aus. Hierbei wird der Einsatz auch persönlich wertgeschätzt: Die Anerkennung, die man in Algerien als Bauingenieur erfährt, geht im Selbstverständnis unserer zivilisationsverwöhnten, mitteleuropäischen Gesellschaft oft unter. Algerien ist aber auch kein Urlaubsland (nicht von Bucht von Algier © Krebs und Kiefer ungefähr gibt es bis dato trotz bester Mittelmeerlage nahezu keinen Tourismus). Der Alltag im Großraum Algier ist oftmals chaotisch und für einen Fremden schwer zu überschauen. Obgleich die Sicherheitslage nicht mit Krisenländern vergleichbar ist, gilt es Regeln einzuhalten, die subjektiv die Bewegungsfreiheit eingrenzen.

Für die soziale Vernetzung sind algerische Kontakte nahezu unerlässlich.

– offene Stellen in welchen Bereichen Prinzipiell werden von deutschen oder internationalen Unternehmen immer Mitarbeiter gesucht, die bereit sind, vor Ort Bauprojekte über einen längeren Zeitraum zu betreuen. Auch sind auf die Situation vor Ort spezialisierte Berater (z.B. Baugrund, Baumaterialen, Baumanagement) sehr gefragt.

– Gehälter Das Gehaltsniveau in Algerien selbst liegt weit unter dem deutschen. Allerdings kommt für deutsche Arbeitnehmer i.d.R. nur eine Anstellung bei einem internationalen Unternehmen infrage. Hier wird der Auslandseinsatz oft durch Zulagen besser vergütet als die Tätigkeit im Mutterland.

– Steuern Als Planer ist neben der Ertragssteuer IBS auch die Umsatzsteuer TVA zu entrichten.

Sofern man nicht in Algerien ansässig ist, kann alternativ eine Quellensteuer einbehalten werden.

– interessante Links Algerische Botschaft http://www.algerische-botschaft.de Außenhandelskammer http://algerien.ahk.de/ Deutsche Botschaft in Algier: http://www.algier.diplo.de Agence Nationale de Développement de l’Investissement: http://www.andi.dz Centre National d’Etudes et de Recherches Intégrées du Bâtiment http://www.cnerib.edu.dz/ Centre National de Recherche Appliquée en Génie Parasismique http://www.cgs-dz.org/

Stellenangebote & Weiterbildung

hohem

Karriere im Bauingenieurwesen

Ernst & Sohn Stellenmarkt · Oktober 2012

auf Fachpersonal

Niveau

weitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt Die isab Ingenieurgesellschaft für Bauphysik mbH ist ein bundesweit tätiges Büro für Planungs-, Beratungs- und Sachverständigenleistungen im Bauwesen mit Sitz im RheinMain-Gebiet.

Wir suchen aktuell einen

Projektingenieur Akustik / Schallimmissionsschutz (m/w) Für unser Betonfertigteilwerk in Stockstadt/Main suchen wir Sie als

Leiter/in Technisches Büro für den aus Altersgründen ausscheidenden derzeitigen Stelleninhaber.

Von unserem Fertigteilwerk aus sind wir bundesweit im Industrie- und allgemeinen Hochbau tätig. Wir produzieren klassische Betonfertigteile wie z. B. Spannbetonstützen, Binder und TT-Decken sowie Fahrzeugwaagen und Architekturbeton-Fassaden. Wir bieten unseren Kunden maßgeschneiderte Lösungen von der Planung über die Bemessung bis hin zur schlüsselfertigen Übergabe.

Ihre Qualifikation: Als Leiter/in unseres Technischen Büros erwarten wir ein abgeschlossenes Studium zum Bau-Ingenieur (TH/FH) mit mehrjähriger Erfahrung in der Planung und Bemessung von Betonfertigteilen / Stahlbetonhochbauten. Vertiefte Statikkenntnisse im Spannbetonbau sind unabdingbar. Eigene Erfahrung in der Abwicklung von Bauprojekten in organisatorischer, technischer und wirtschaftlicher Hinsicht runden Ihr Profil ab. Vertiefte Kenntnisse in der Anwendung einschlägiger Büro- und Statiksoftware setzen wir ebenso voraus wie eigenverantwortliche Arbeitsweise.

Ihre Aufgaben: Zu Ihren Aufgaben gehört die Erstellung von Tragwerksplanungen und Statik, die Erarbeitung von Sondervorschlägen und Angebotsvarianten. Ein weiterer Schwerpunkt Ihrer Tätigkeit liegt in der Führung sowie der Aus- und Weiterbildung der Ihnen unterstellten Mitarbeiter/innen (2 Statiker, 5 Konstrukteure und 1 Auszubildender zum Bauzeichner) und der Steuerung externer Planungsbüros. Kostenbewusstsein und die Erstellung und Überwachung von Budgets runden Ihr Profil ab. Die Pflege sowie der Ausbau von Kontakten zu Planungsbüros gehört ebenso zu Ihren Aufgaben wie die Betreuung von Kunden, Planern und den Projektbeteiligten während der Ausführungsphase.

Unser Angebot: Wir bieten Ihnen eine dauerhafte, sehr abwechslungsreiche Tätigkeit, eine sorgfältige Einarbeitung und die Unterstützung eines langjährig eingearbeiteten, motivierten Teams.

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann bitten wir um Ihre Bewerbung per E-Mail an bewerbung@dressler-bau.de oder an: Dreßler Bau GmbH Müllerstraße 26 63741 Aschaffenburg www.dressler-bau.de

Unter www.isab-bauphysik.de erhalten Sie nähere Informationen über unser Angebot einschließlich der Aufgaben und des Anforderungsprofils.

Bitte bewerben Sie sich mit aussagekräftigen Unterlagen bei isab Ingenieurgesellschaft für Bauphysik mbH Dietrich Hofmann Limesstraße 12 – 61273 Wehrheim d.hofmann@isab-bauphysik.de

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Ernst & Sohn Stellenmarkt · Oktober 2012

An der Hochschule für Technik Stuttgart (HFT) ist in der Fakultät Architektur und Gestaltung zum Sommersemester 2013 eine

(Bes. Gr. W2) Kennziffer: 454

zu besetzen.

Der/die Stelleninhaber/in soll das Fachgebiet Tragwerkslehre und Materialkunde in den Bachelorund Master-Studiengängen der Fakultät Architektur und Gestaltung sowie ggf. in benachbarten Studiengängen vertreten.

Die Person sollte über umfassende praktische Erfahrungen im Entwickeln und Konstruieren von Tragwerken und in der baustoffgerechten Anwendung bewährter und neuer Materialien verfügen.

Erwartet wird die besondere Eignung, das Wissen beider Fachgebiete anschaulich und im Hinblick auf andere Fachinhalte des Architekturstudiums ganzheitlich zu vermitteln. Besonderer Wert wird auf die Fähigkeit gelegt, konstruktive, statische und technische Problemlösungen mit hohen gestalterischen Anforderungen in Einklang zu bringen. Durch Projekte und Bauten ist dies zu belegen.

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Geotechnische Nachweise nach EC7 und DIN 1054 Einführung mit Beispielen

Die Bereitschaft zur Initiierung von Forschungsund Entwicklungsprojekten ist erwünscht, ebenso werden die inhaltliche und organisatorische Vorbereitung und Pflege einer Material-, Konstruktions- und Komponentensammlung erwartet.

Weitere inhaltliche Auskünfte erhalten Sie gerne von der Fakultät (Telefon +49-711 8926 2590). Die Bewerbungsfrist endet am 1. Dezember 2012.

Geotechnische Nachweise nach EC7 und DIN 1054 Einführung mit Beispielen Reihe: Bauingenieur-Praxis BiP 3., neu bearb. Auflage 2012. ca. 300 S. ca. 150 Abb. Br. ca. € 55,– ISBN: 978-3-433-02975-6 Erscheint Frühjahr 2012 Online-Bestellung: www.er nst-und-sohn.de

Voraussetzung ist ein abgeschlossenes Hochschulstudium des Bauingenieurwesens oder der Architektur, verbunden mit akademischen und didaktischen Erfahrungen sowie der Bereitschaft zur kollegialen und interdisziplinären Zusammenarbeit. Informationen zu den Einstellungsvoraussetzungen sowie den dienstlichen Aufgaben der Professorinnen und Professoren sind ferner der Internetseite www.hft-stuttgart.de/Aktuell/ Stellenangebote/Einstellungsvoraussetzungen zu entnehmen. Es werden ausschließlich postalische Bewerbungen akzeptiert.

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! Die Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau sind zukünftig nach dem EC 7-1 zu führen. Das Buch zeigt die Änderungen zur bisherigen Nachweisführung auf und bildet daher für Geotechniker und Bauingenieure ein unverzichtbares Hilfsmittel bei der Einarbeitung in das neue Regelwerk.

In dem vorliegenden Buch werden die Grundlagen und Begriffe der Nachweisführung vorgestellt. Soweit nötig wird dabei auch auf die mit geltenden Normen und Empfehlungen wie z. B. die Geländebruchnorm DIN 4084 oder die Erddrucknorm DIN 4085 sowie die EAB, EAU, EA-Pfähle und die EBGEO eingegangen. Die erforderlichen Nachweise werden erläutert und anhand von Ablaufdiagrammen und zahlreichen Beispielen verdeutlicht.

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Professur für das Fachgebiet Tragwerkslehre und Materialkunde

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Mehr über unsere Veranstaltungen finden Sie unter: III' L$I'RP Sie können sich aber auch direkt an uns wenden. Wir freuen uns auf Ihren Anruf oder Ihre E-Mail.

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„Wie die Zeit vergeht.“

Impressum Die Zeitschrift „Beton- und Stahlbetonbau“ veröffentlicht Beiträge über Forschungsvorhaben und -ergebnisse sowie über Entwurf, Berechnung, Bemessung und Ausführung von Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonkonstruktionen im gesamten Bauwesen.

Produkte und Objekte Dr. Burkhard Talebitari Tel.: +49 (0)30 / 47031-273, Fax: +49 (0)30 / 47031-229 btalebitar@wiley.com

Die in der Zeitschrift veröffentlichten Beiträge sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder andere Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsanlagen, verwendbare Sprache übertragen werden. Auch die Rechte der Wiedergabe durch Vortrag, Funk oder Fernsehsendung bleiben vorbehalten.

Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder Gebrauchsnamen, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden, sind nicht als frei im Sinne der Markenschutz- und Warenzeichen-Gesetze zu betrachten, auch wenn sie nicht eigens als geschützte Bezeichnungen gekennzeichnet sind.

Gesamtanzeigenleitung Fred Doischer

Redaktion Prof. Dipl.-Ing. DDr. Konrad Bergmeister Dipl.-Ing. Kerstin Glück Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau Peter-Jordan-Straße 82, A-1190 Wien Tel.: +43 (1)47654-5253, Fax: +43 (1)47654-5292 bust@iki.boku.ac.at Wissenschaftlicher Beirat Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach TU Dresden, Institut für Massivbau D-01062 Dresden Tel.: +49 (0)351/46337660, Fax: +49 (0)351/46337289 manfred.curbach@tu-dresden.de Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Oliver Fischer TU München, Lehrstuhl für Massivbau D-80290 München Tel.: +49 (0)89/28923038, Fax: +49 (0)89/28923046 oliver.fischer@tum.de Dr.-Ing. Lars Meyer Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. Postfach 110512 Kurfürstenstraße 129, D-10835 Berlin Tel.: +49 (0)30/236096-0, Fax: +49 (0)30/236096-23 meyer@betonverein.de Dr.-Ing. Karl Morgen WTM ENGINEERS GmbH Beratende Ingenieure im Bauwesen Ballindamm 17, D-20095 Hamburg Tel.: +49 (0)40/35009-0, Fax: +49 (0)40/35009-100 info@wtm-hh.de Verlag Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG Rotherstraße 21, D-10245 Berlin Tel. +49 (0)30 / 47031-200, Fax +49 (0)30 / 47031-270 info@ernst-und-sohn.de www.ernst-und-sohn.de Amtsgericht Charlottenburg HRA33115B Persönlich haftender Gesellschafter: Wiley Fachverlag GmbH, Weinheim Amtsgericht Mannheim HRB 432736 Geschäftsführer: Karin Lang, Bijan Ghawami Steuernummer: 47013 / 01644 Umsatzsteueridentifikationsnummer: DE 813496225

Anzeigenleitung Annekatrin Gottschalk Tel.: +49 (0)30/47031-249, Fax: +49 (0)30/47031-230 annekatrin.gottschalk@wiley.com Verkauf von Sonderdrucken Janette Seifert Tel.: +49 (0)30 / 47031-292, Fax: +49 (0)30 / 47031-230, janette.seifert@wiley.com www.ernst-und-sohn.de/sonderdrucke Kunden-/Leserservice Wiley-VCH Kundenservice für Ernst & Sohn Boschstr. 12, D-69469 Weinheim Tel.: +49 (0)8001800536 (innerhalb Deutschlands) +44(0)1865476721 (außerhalb Deutschlands) Fax: +49(0)6201606184 Schnelleinstieg: www.wileycustomerhelp.com Einzelheft-Verkauf: CS-Germany@wiley.com Aktuelle Bezugspreise Die Zeitschrift „Beton- und Stahlbetonbau“ erscheint mit 12 Ausgaben pro Jahr. Neben „Betonund Stahlbetonbau print“ steht „Beton- und Stahlbetonbau online“ im PDF-Format über den Online-Dienst WileyOnlineLibrary im Abonnement zur Verfügung.

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Das Abonnement gilt zunächst für ein Jahr. Es kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden. Ohne schriftliche Mitteilung verlängert sich das Abonnement um ein weiteres Jahr. Im Testabo werden drei Hefte geliefert. Ohne schriftliche Mitteilung innerhalb 10 Tage nach Erhalt des dritten Heftes wird das Abonnement um ein Jahr verlängert.

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Satz: TypoDesign Hecker GmbH, Leimen Druck: ColorDruck GmbH, Leimen Gedruckt auf säurefreiem Papier. © 2012 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG, Berlin

Beilagenhinweis: Diese Ausgabe enthält folgende Beilagen: ORCA Software GmbH, 83115 Neubeuern; TAE Esslingen GmbH, 73760 Ostfildern; Institut für Schweißtechnik und Ingenieurbüro Dr. Möll GmbH, 64289 Darmstadt; Verlag Ernst & Sohn, 10245 Berlin

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10

Vorschau 11/2012

K. Pöllath, J. Glückert „Söderströmstunneln“ – Technische Herausforderungen bei Planung und Bau des Söderströmstunnels, Stockholm“ Im Zentrum von Stockholm wird derzeit der Eisenbahntunnel „Söderströmstunneln“ gebaut. Der Absenktunnel unterquert den Söderström und bildet das Verbindungsstück zwischen zwei Felstunneln. Er besteht aus zwei Anschlussbauwerken und drei einzelnen Tunnelelementen, die in schwimmenden Stahlschalungen betoniert, auf Pfahlgründungen abgesenkt und anschließend auf dem Seeboden monolithisch miteinander verbunden und vorgespannt werden.

Chr. Gehlen, G. Kapteina Dauerhaftigkeit von Stahlbeton in Tunnelbauwerken – Einfluss von Baumängeln Der Beitrag befasst sich mit dem Einfluss von Baumängeln auf die Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauteilen im Tunnelbau. Da Anforderungen an die Dauerhaftigkeit meist durch deskriptive Vorgaben definiert werden, ist die objektive Bewertung von Baumängeln und die Dimensionierung von geeigneten Maßnahmen zur Mängelbehebung kaum möglich.

Werden hingegen leistungsbezogene Dauerhaftigkeitsanforderungen definiert, so steht ein neuer Lösungsweg zur Verfügung, welcher eine objektivere Bewertung der Baumängel ermöglicht.

K. Bergmeister, T. Weifner, M. Collizzolli Auswirkungen der geometrischen Lage der Tunnel auf die Gebirgsplastifizierung und die Spritzbetonschale beim Brenner Basistunnel Beim Bau des Brenner Basistunnels wird unterhalb der beiden Tunnelröhren vorauseilend ein Erkundungsstollen gebaut. Ziel von Untersu-

chungen war es, die Auswirkungen der veränderten Einwirkungen aufgrund unterschiedlicher geometrischer Lagen der Tunnel auf die Dicke der Spritzbetonschale zu erforschen. Dabei wurden umfangreiche FESimulationen durchgeführt und erstmalig in einer großen Serie in-situ die mechanischen und geometrischen Kennwerte der Spritzbetonaußenschale ermittelt.

M. Schlaich, A. Hückler Infraleichtbeton 2.0 Infraleichtbeton, sehr leichter Beton als tragende Wärmedämmung, verspricht dauerhafte, nachhaltige und ansprechende Sichtbetonbauten.

Ein im Jahr 2007 gebautes Haus aus diesem Hochleistungsleichtbeton hat sich bewährt und wurde in dieser Zeitschrift bereits vorgestellt. Der Infraleichtbeton ist so weiterentwickelt worden, dass er bei gleichen Wärmedämmeigenschaften doppelt so fest ist. Die dazu betriebene Forschung an der TU Berlin und der Bau einer Probewand aus Infraleichtbeton 2.0 für den Entwurf eines Pavillons werden vorgestellt.

A. Scholzen, R. Chudoba, J. Hegger Dünnwandiges Schalentragwerk aus textilbewehrtem Beton: Entwurf, Bemessung und baupraktische Umsetzung An der RWTH Aachen entsteht aktuell ein Pavillon mit einer Dachkonstruktion aus textilbewehrtem Beton, einem Verbundwerkstoff aus hochfestem Feinbeton und einer nichtrostenden textilen Bewehrung.

Der Beitrag erläutert den Bemessungsansatz für flächig bewehrte Textilbetonbauteile und beschreibt die numerische Auswertung auf Basis von FE-Berechnungen. Darüber hinaus werden baupraktische Aspekte der Realisierung, insbesondere die Herstellung der Textilbetonschalen im Spritzbetonverfahren, das entwickelte Bewehrungskonzept und die Montage der Schalen auf den Fertigteilstützen erläutert.

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Zum Bild Im Zentrum von Stockholm wird derzeit der Eisenbahntunnel „Söderstromtunneln“ gebaut. Auf dem Bild zu sehen ist der Transport der schwimmenden Stahlschalung mit Abmessungen von ca. 107,5 m × 20 m × 9 m zum Bestimmungsort.

…und aktuell an anderer Stelle Heft 5/2012 Klimadaten und Klimawandel – Untersuchungen zum Einfluss auf den Energiebedarf, den Leistungsbedarf und den thermischen Komfort von Gebäuden Klimaentlastung durch Massivholzbauarten (Teil 1). Grundlagen und Möglichkeiten der Berücksichtigung der CO2-Senkenleistung von Außenbauteilen aus Massivholz im Rahmen der gesetzlichen Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden

Verklebung von Laubhölzern mit 1K-PUR Klebstoffen für den Holzbau Von Minergie-A zu Nullenergiegebäuden Sonderfälle des Trittschallschutzes, Teil 1: Laminatund Parkettböden, Trockenböden und Terrassenbeläge Lokale Beheizung von Schwachstellen

Heft 11/2012 Zyklisch belastete Betonstrukturen, Robustheitsund Redundanzbetrachtungen zur Optimierung der Restnutzungsdauer Entwicklung eines Prüfplans für Betontextilien Geodätische Monitoringsysteme Radar-Interferometrie zum Setzungsmonitoring beim Tunnelbau

Großversuche zur Ermüdung von Litzenseilen auf Umlenksätteln für Schrägseilbrücken Digitale Nahbereichsphotogrammetrie im bautechnischen Versuchswesen Anwendung des Systems Engineering auf die Arbeitsvorbereitung von Bauprojekten Neue Lager für die Wuppertaler Schwebebahn – Ein Bericht über einen außergewöhnlichen Sanierungsfall

Heft 6/2012 Beiträge des 8. Österreichischen Tunneltags Besondere Herausforderungen aktueller Großbaustellen Tunnelbau auf der Neubaustrecke VDE 8.1. Ebensfeld-Erfurt am Beispiel Tunnel Eierberge Södermalmstunnel Stockholm – ein Grenzgang Geologische und logistische Herausforderungen beim 26 km TMB-Vortrieb des Pinglu Tunnels in China Großprojekt Stuttgart 21 – Neubaustrecke Wendlingen Ulm – partnerschaftliche Abwicklung von Großprojekten in einem besonders anspruchsvollen Umfeld

Innovation und Kreativität zur Projektoptimierung im Tunnelbau Tunnelprojekte brauchen Kooperation Innovative Vergabemodelle – ITA Papier Anreiz für Projektoptimierung Stellungnahme Auftraggeber Stellungnahme Planer/ÖBA Stellungnahme Auftragnehmer

Heft 5/2012 Trends in der Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeitsanalyse für das Mauerwerksrecycling

Energie- und Ressourceneffizienz von Gebäuden aus Kalksandstein

Integrale Gebäudeplanung am Beispiel eines Geschossbaus in Ziegelmauerwerk

In Würde altern – Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im Wohnungsbau

Qualitätssiegel Nachhaltiger Wohnungsbau – ein Leitfaden und neues Zertifizierungssystem

Umwelt-Produktdeklarationen für Mauersteine und Elemente aus Leichtbeton

Beyond Platin – Nachhaltigkeitstrends in der Bauund Immobilienwirtschaft

Heft 11/2012 Beulverhalten längsausgesteifter Platten unter Interaktion von Biegung und Querkraft – Experimentelle und Numerische Untersuchungen skywalk allgäu – Baumwipfelpfad

Tragwerksertüchtigung am Beispiel einer Verbundbrücke Ermüdungssicherheit von Brücken – Teil 2: Nachweis basierend auf den Messwerten des Monitoring-Projekts „Bahnbrücke Eglisau“

Bemessungshilfen für die Heißbemessung ungeschützter Stahlprofile auf Basis des Eurocode 3 Teil 1-2 Direkte Ermittlung der erforderlichen Einspanntiefe von I-förmigen Stahlquerschnitten in Betonkonstruktionen

(Änderungen vorbehalten)

...immer die richtige Lösung

Schrammbordschalung ...besser gleich das Original

Die konventionelle fahrbahnseitige Einschalung der Kappe ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Zur Vereinfachung und Rationalisierung dieser Arbeitsabläufe bietet BETOMAX® eine höhenverstellbare Stahlschalung zur qualitätsgerechten Ausbildung von Bord-Querschnitten – unabhängig vom geplanten Fahrbahnaufbau. Die zimmermannsmäßige Schalungsherstellung und der damit verbundene große Zeitund Materialaufwand auf der Baustelle entfällt mit der höhenverstellbaren BETOMAX® Schrammbordschalung vollständig: Höhenverstellbare Befestigung des Schalblechs am Trägerprofil zur Anpassung der Schalung unabhängig vom Fahrbahnaufbau (GA-Schutzschicht / Binder / Deckschicht oder nur GA-Schutzschicht / Deckschicht) Variabilität: die Schalung ist stufenlos höhenverstellbar Fixierung im Untergrund mittels Betonschrauben oder Ballastierung

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Schalblech auch mit gebrochener Kante (Fase) lieferbar Zusatzbauteil: S-Träger-Verlängerung 200 zur Überbrückung des Kappen-Abdichtungsbereichs zwischen Schalungsvorderkante und Dübelachse um 13 auf 40 cm – einfach aufsteckbar

Optimale Flexibilität bzgl. Neigungswechsel und Kurvenradien durch relativ kurze Elementlängen von 2 m

Die höhenverstellbare BETOMAX® Schrammbordschalung stellt dem Brückenbauer eine innovative Schalung zur Verfügung, die optimale Voraussetzungen für gleichbleibende Qualität schafft, den Bauablauf wesentlich vereinfacht und auf der Baustelle erhebliche Zeiten für Schalungsvorbereitungen einspart.

Entscheiden Sie sich für Original-Qualität von BETOMAX® – dem Erfinder der höhenverstellbaren Schrammbordschalung.

BETOMAX GmbH & Co. KG · Dyckhofstraße 1 · 41460 Neuss Tel. 02131 2797-0 · Fax 02131 2797-70 info@betomax.de · www.betomax.de

Das oben dargestellte System ist Teil des BETOMAX® Brückenbautechnik-Programms. Für weitere Informationen zum Gesamtprogramm fordern Sie unseren detaillierten Technologie-Prospekt an.