Beton- und Stahlbetonbau 9/2012 by Ernst & Sohn

9 107. Jahrgang September 2012 ISSN 0005-9900 A 1740

Beton- und Stahlbetonbau

- Parkhäuser und Tiefgaragen - Unbeschichtete Bodenplatten - Rechtliche Wertigkeit des DBV-Merkblatts - Decken mit abgeflachten Hohlkörpern - Quellfähige Acrylatgele - Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton - Bootshausbrücke in Sigmaringen - Eisenbeton und seine Konstruktionsspezifik

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Beton- und Inhalt Stahlbetonbau 9/12 Zum Titelbild Durch die neuen abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörper der Slim-Line Produktlinie hat die Firma Cobiax Technologies Ihr Anwendungsspektrum weiter vergrößert. Slim-Line Hohlkörpermodule bestehen aus 250 cm langen linienförmigen Unterstützungskörben aus Betonstahl mit integrierten Hohlkörpern aus rezykliertem Kunststoff. Die Module sind für Deckendicken ab 20 cm, unabhängig vom statischen System, verfügbar. Die Eigenlastreduzierung im Bereich der Hohlkörper beträgt bis zu 35 %. Diese Gewichtsbzw. Betoneinsparung wirkt sich nachhaltig positiv auf die gesamte Tragstruktur, die Kosten und Materialeffizienz eines Gebäudes aus. Das Titelbild zeigt den Durchstanzbereich einer punktgestützen Platte. Zonen mit erhöhter Querkraftbeanspruchung werden bei einer Cobiax Hohlkörperdecke massiv ausgeführt. Im Schnitt werden ca. 60 bis 80 % der Deckenfläche mit Cobiax Hohlkörpermodulen belegt. (Foto: Cobiax Technologies, siehe Fachbericht Seite 590–600)

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Jürgen Schnell Editorial: Von konstantem Kurvenverlauf und Gleichheit mit großer Genauigkeit FACHTHEMEN

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Christoph Dauberschmidt, Stephan Vestner, Edmund von Thermann Tiefgaragen mit unbeschichteten Stahlbeton-Bodenplatten – ein Erfahrungsbericht Gerd Motzke Parkhäuser und Tiefgaragen Zur rechtlichen Wertigkeit des gleichnamigen Merkblatts des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V., Ausgabe Setember 2010 Christian Albrecht, Andrej Albert, Karsten Pfeffer, Jürgen Schnell Bemessung und Konstruktion von zweiachsig gespannten Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern Matthias Maisner, Angelika Eßer, Aristide Kwenjeu, Andreas Westendarp, Martina Schnellenbach-Held Quellfähige Acrylatgele – Eine Instandsetzungsalternative für Bewegungsfugen in Verkehrswasserbauwerken? Fritz Hunkeler Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton BERICHT

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107. Jahrgang September 2012, Heft 9 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.

Gerhard Pahl, Michael Schmidmeier Die Bootshausbrücke in Sigmaringen Eine monolithische semiintegrale Geh- und Radwegbrücke über die Donau BERICHT INGENIEURBAUKUNST

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Mario Rinke, Toni Kotnik Der entfesselte Baustoff Zur Rezeption des frühen Eisenbetons und seiner Konstruktionsspezifik

Impact Factor 2011: 0,456

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BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell VERANSTALTUNGSKALENDER

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Parkhäuser, Parkdecks, Tiefgaragen Industrieböden Aktuell

Produkte & Projekte

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN

„Design-Parken“ in Waldshut-Tiengen Ansprechend gestaltet und technisch fit zeigt sich die Tiefgarage des Landratsamts in Waldshut-Tiengen (Baden-Württemberg). Das Sanierungskonzept stammt aus einer Hand: Für die auffällige, attraktive Neugestaltung zeichnet StoDesign verantwortlich, bei der technischen Instandsetzung griff das Bau-Unternehmen Orth & Schöpflin auf die Spezialprodukte von StoCretec zurück. Risse im Beton auf allen Ebenen und erkennbare Schäden durch Chloridkorrosion: Nach 26 Jahren war der Sanierungsbedarf in der Tiefgarage des Landratsamts in Waldshut-Tiengen immens. Die Bauherren nutzten jetzt die ohnehin notwendige Instandsetzung, um die Anlage auch neu zu gestalten.

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Helle Böden, farbige Pfeiler: So ist es leicht, sich in der Tiefgarage zu orientieren. Die Verkehrsflächen sind gegen Schäden durch Abgase, Tausalze etc. mit OS-Systemen von StoCretec geschützt.

Schadensanalyse und Schutzkonzept Die Hauptursache der Schäden war schnell erkannt: Die unzureichende Entwässerung und Entlüftung der Tiefgarage führte dazu, dass mit Tausalz kontaminiertes Wasser und Abgase den Beton an vielen Stellen angriff und zerstörte. Um die Entwässerung zukünftig sicherzustellen, wurden der Zementestrich mit Gefälle eingebaut und zusätzliche Bodenabläufe installiert, wodurch das Wasser jetzt schnell aus dem Gebäude abfließt. Außerdem wurde die Lüftungstechnik modernisiert. Sie saugt die feuchte, durch Abgase verschmutzte Luft aus der Tiefgarage ab und führt frische Luft zu. Alle Böden des Parkhauses erhielten Oberflächenschutz-systeme (StoCretec). Im Untergeschoss das System OS 8.7 mit StoPox GH 502 (Grundierung, resistent gegen Feuchte) und StoPox DV 500 (Versiegelung), im Zwischendeck das System OS 11b.3 mit StoPox GH 502 (Egalisierungsspachtel), StoPur EZ 505 (hauptsächlich wirksame Oberflächenschutzschicht) und StoPox DV 500 (Deckversiegelung).

Neue Optik: Fußgänger im Parkdeck

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Markante Gestaltung: Schattenrisse an den Wänden weisen den Weg zum Treppenhaus.

Eine frische Gestaltung für das Parkhaus entwickelte StoDesign, das Designstudio der Sto AG. Für schnelles und sicheres Orientieren und problemlosen Verkehrsfluss wählten die Planer ein Farbleitsystem. Auf beiden Ebenen kennzeichnen Signalfarben die Auf- und Abfahrtrampen und auf jeder Ebene erhielten die Stützen eine eigene, leuchtende Trendfarbe. Auffälliges gestalterisches Element sind jedoch die Schattenrisse von Personen auf dem Weg zum Ausgang: Diese lebhafte Symbolik führt die Parkhausnutzer mit verspielter Einfachheit durchs Gebäude. Passend dazu gestaltet: Die Gehstreifen zum Treppenhaus – im einen Geschoss grün/gelb, im anderen orange/braunrot.

(Fotos: StoCretec)

Optisch attraktiv und gut geschützt – mit präventiver Betonschutztechnik – steht einer langen Nutzung des Parkhauses nichts mehr im Wege.

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Abgestimmt auf die Wandgestaltung sind die Gehwege gestaltet – hier in orange/braunrot.

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Weitere Informationen: StoCretec GmbH, Gutenbergstraße 6, 65830 Kriftel, Tel. (0 61 92) 4 01-1 04, Fax (0 61 92) 4 01-1 05, info.stocretec.de@stoeu.com, www.stocretc.de

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PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN

Von oben nach unten bauen: erst die Decke, dann der Aushub Eine Baustelle mit großen technischen Herausforderungen ist der Bau einer neuen Tiefgarage in Düsseldorf. Das Gebäude wird in Deckelbauweise erstellt, was an Planer und Ausführende hohe Anforderungen stellt. Die bauausführende Zechbau-Niederlassung Essen und Schalungslieferant Harsco Infrastructure wickeln das Projekt als eng zusammenarbeitendes Team ab. Die Harsco-Schalungsplaner haben für diesen Einsatz „unter Tage“ sogar ein neues Produkt entwickelt: einen in der Höhe anpassbaren, zerleg- und daher handversetzbaren Stützbock zur Herstellung einhäuptiger Wände.

stehenden Grundwassers in den natürlichen Grundwasserstauer (tertiäre Feinsande) eingebunden sind. Der vorhandene Baugrund ist sehr durchlässig, eine Grundwasserabsenkung lässt sich deshalb nicht wirtschaftlich realisieren. Da die maximale Aushubebene der Baugrube (16,20 m unterhalb Gelände-Oberkante) permanent unterhalb des Grundwasserspiegels liegt, muss die Baugrube wasserdicht abgeschlossen werden. Während des Aushubs der Baugrube wird diese permanent gelenzt; eine Restwasserhaltung wird über die gesamte Bauzeit betrieben.

Wiederholter Ablauf Nachdem die Baugrube durch die Schlitzwände sozusagen einen Rahmen erhalten hatte, konnte die Herstellung der Tief-

Innerstädtische Tiefbaustellen benötigen meist viel Platz, stören den Verkehr und machen Lärm. Abhilfe schafft die „Düsseldorfer Deckelbauweise“, ein spezielles Bauverfahren zur Herstellung von Tunneln und Baugruben, das seine Premiere in den 1970er Jahren beim Bau der Düsseldorfer U-Bahn feierte. Dabei werden von der Geländeoberkante aus Schlitz- oder Bohrpfahlwände und eventuell auch Zwischenstützen erstellt, auf die dann ein Deckel betoniert wird. Danach erfolgt der Bodenaushub unter dem Deckel.

Gute Gründe für Düsseldorfer Deckelbauweise Obwohl planerisch höchst anspruchsvoll, gibt es gute Gründe, dieses Verfahren zur Aussteifung tiefer Baugruben anzuwenden: – Die Infrastruktur oberhalb des Deckels wird durch die Baumaßnahmen deutlich weniger eingeschränkt; – die Deckel dienen als Steifen für die Verbauwände. Horizontale Erdlasten werden in den Deckel abgeleitet und brauchen nicht temporär rückverankert werden; – bei biegesteifem Anschluss des Deckels an die Schlitz- bzw. Bohrpfahlwand kann deren Einbindelänge reduziert werden; – reduzierter Baulärm. Bild 1

Straßenansicht der Tiefgaragenbaustelle Barbarossaplatz in Düsseldorf-Oberkassel.

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Rasto-Wandschalung mit dem handversetzbaren Sonderstützbock.

Jüngstes Beispiel dieser speziellen Deckelbauweise ist der Bau einer Tiefgarage mit 400 Stellplätzen am Barbarossaplatz im Düsseldorfer Stadtteil Oberkassel. 16 m tief reichen die neun wechselseitigen Stockwerke in den Boden, die das bauausführende Unternehmen Zechbau (Niederlassung Essen) im Herbst dieses Jahres nach 20 Monaten Bauzeit fertig stellen wird. Wichtige Forderungen des Bauherrn, der stadteigenen IDR AG: Die innerstädtische Baustelle soll möglichst wenig Verkehrsbehinderung verursachen, eine Rückverankerung in den Boden der benachbarten Grundstücke darf nicht erfolgen – beides entscheidende Argumente für die Deckelbauweise.

Zwei Hälften Bereits in der Submissionsphase haben die Projektentwickler von Harsco Infrastructure das Projekt mit ingenieurtechnischem Know-how unterstützt und das Schalungskonzept für die Deckelbauweise ausgearbeitet. Die Idee: Zunächst wird die eine Hälfte der Tiefgarage von oben nach unten in Deckelbauweise erstellt. Anschließend baut man von unten nach oben die zweite Hälfte konventionell. Als erste Maßnahme wurden rund um den rechteckigen Baugrubenumriss (ca. 78 m lang und 30 m breit) Schlitzwände erstellt. Sie reichen knapp 20 m in den Boden, damit sie wegen des an-

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Construction

Der Schutz von Parkbauten ist unsere Stärke. Intelligente Systemlösungen von Sika. Mit wachsender Mobilität steigt der Bedarf an anforderungsgerechtem Parkraum. Sichere und optisch attraktive Parkhauskonzepte sind gefragt. Sika steht für innovative und dauerhafte Systemlösungen, mit denen Parkhäuser und Tiefgaragen Perfekter Rundum-Schutz für Parkhäuser und Tiefgaragen geschützt und instand gesetzt werden. Das Angebot umfasst Betoninstandsetzung Bewährte und dauerhafte Systemlösungen von Sika und Oberflächenschutz von Parkflächen mit den bewährten Sika CarDeck Systemen, Bauteilverstärkung und Stahl-Korrosionsschutz sowie den parkhausspezifischen Detail- und Sonderlösungen. Eine Besonderheit im Programm ist die Integration elektrischer Flächenheizungen in Sika Beschichtungssysteme, die in der kalten Jahreszeit für eisfreie und sicher befahrbare Parkhausrampen sorgt. Ein weiteres Beispiel für die Innovationskraft, mit der wir uns für den vorausschauenden Schutz und die dauerhafte Instandsetzung aller Parkhausbereiche einsetzen. Unter forum@de.sika.com können Sie unsere Broschüre „Perfekter Rundum-Schutz für Parkhäuser und Tiefgaragen“ anfordern und/oder gerne eine persönliche Beratung vereinbaren. Sika Deutschland GmbH Kornwestheimer Straße 103-107, 70439 Stuttgart, Tel. 0711 8009-0, www.sika.de

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN Wiedergewinnbare Aussparungskästen und höhenverstellbare Stützböcke

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Einfüll- und Entlüftungsrohre ermöglichen das nachträgliche Einbringen des Wandbetons.

Die Herausforderungen an die Schalungsplaner waren hoch. Neben den ohnehin komplexen Planungsaufgaben wegen der Deckelbauweise mussten diverse Sonderschalungen und Sonderlösungen für die Abstützung der Wandschalungen entwickelt werden. Für den Randbereich der Deckelschalung, in dem später die darunterliegende Wand angeschlossen wird, hat Harsco Infrastructure beispielsweise spezielle Aussparungskästen entwickelt, die beim Ausbaggern geborgen wurden und sich bei der Schalung des nächsten Deckels wieder verwenden ließen. Die Kästen erfüllten gleich mehrere Aufgaben: Sie ermöglichten das Einklemmen und Fixieren des für die Wasserdichtigkeit erforderlichen Fugenbandes und schafften eine Auflagerfläche für die Anschlussbewehrung Decke-Wand. Um außerdem das nachträgliche Einbringen des Wandbetons zu ermöglichen, wurden Einfüll- und Entlüftungsrohre vorgesehen. Eine weitere knifflige Schalungsaufgabe stellte die Herstellung der einhäuptigen Außenwände unterhalb der Decke dar. Auch hierfür haben sich die Schalungsplaner etwas einfallen lassen: Sie entwickelten einen von Hand versetzbaren Sonderstützbock aus Stahlteilen, der sich flexibel auf ein Höhenraster zwischen 1,20 m und 2,40 m einstellen lässt. Innerhalb der Geschosse standen zwar Hubwagen bereit, aber größtenteils wurde das Material von Hand bewegt. Deshalb kam als Wandschalung auch die handbedienbare Rasto/Takko-Schalung zum Einsatz. Außerdem vor Ort: das bewährte Seitenschutzsystem Protecto, das an allen offenen Deckenrändern als Absturzsicherung genutzt wird.

(Fotos: Harsco Infrastructure)

Enormer planerischer Aufwand zahlt sich aus

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Der sichere Zugang zur Baugrube erfolgt über einen ModexTreppenturm.

garage beginnen. Gebaut werden insgesamt neun wechselseitige Stockwerke, von denen die fünf ungeraden (südlicher Bereich der Tiefgarage) jeweils in Deckelbauweise erstellt wurden. Der Ablauf bei der Deckelherstellung wiederholte sich: Zunächst wurde auf der profilierten Aushubsohle eine rund 5 cm starke, unbewehrte Sauberkeitsschicht betoniert. Hierauf wurden Jochträger ausgelegt und exakt ausgerichtet. Auf diese Trägerlage wurden Belagträger und die Schalhaut verlegt. Anschließend konnte der Deckel betoniert werden. Sobald der Beton ausgehärtet war, konnte der Aushub unterhalb des Deckels bis zum Niveau des nächsten Deckels erfolgen. Zugang bot in dieser Bauphase jener Bereich der Baugrube zwischen nördlicher Schlitzwand (an der Luegallee) und Deckel, der erst später bebaut wurde. In diesem Bereich haben horizontal verlegte Rohrstützen den Deckel und die Schlitzwand ausgesteift. Lediglich der oberste Deckel ist auch im nördlichen Bereich seitlich als Teildeckel ausgeführt und dient einerseits als Kopfsteife der Stirnschlitzwände, andererseits als Baustelleneinrichtungs- und Verkehrsfläche. Der sichere Zugang zur Baugrube erfolgt über einen Modex-Treppenturm.

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Damit die Baustelle trotz der besonders hohen technischen Herausforderungen problemlos läuft, ist ein hoher Planungsaufwand erforderlich. Der wird allerdings durch einen bislang perfekten Bauablauf belohnt. Zechbau-Bauleiter Dipl.-Ing. Peter Wigger: „Der enorme planerische Aufwand, den Harsco betreibt, zahlt sich wirklich aus. Wir haben es hier ja mit einem außergewöhnlichen Projekt zu tun, dennoch läuft alles völlig reibungslos. Ob Sonderschalung oder Standard-Material, alle Lösungen sind maßgeschneidert auf die Bedingungen unserer Baustelle abgestimmt.“ Harsco Infrastructure bereitet alle Schalungslösungen durch die Ausarbeitung von Takt- und Ansichtsplänen vor. Selbst die An- und Ablieferung des benötigten Schalmaterials auf die innerstädtische Großbaustelle wird dezidiert geplant und just-in-time ausgeführt. Mittlerweile ist Routine in den komplexen Bauablauf gekommen. Die kritischen Phasen sind überstanden. Seit zu Jahresbeginn mit der Herstellung von Geschoss 9 das Niveau der künftigen Bodenplatte erreicht worden ist, arbeiten sich die Rohbauer mit der zweiten Tiefgaragenhälfte wieder von unten nach oben vor. Deren Decken werden ganz konventionell mit der Holzträgerschalung Topflex geschalt.

Weitere Informationen: Harsco Infrastructure Deutschland GmbH, Rehhecke 80, 40885 Ratingen, Tel. (0 21 02) 9 37-1, Fax (0 21 02) 3 76 51, info@harsco-i.de, www.harsco-i.de

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Kathodischer Korrosionsschutz (KKS) an Betonbauwerken – Rückblick auf zwei Jahre KKS-Betrieb am Beispiel einer Tiefgarage in Dresden Die zweigeschossige Tiefgarage An der Frauenkirche in Dresden befindet sich im Zentrum der sächsischen Landeshauptstadt Dresden in unmittelbarer Nähe zur Frauenkirche. Die chloridinduzierte Korrosion an den jeweils oberen Bewehrungslagen erforderte eine Sanierung. Die Instandsetzung der Bodenplatte, der Zwischendecke sowie des Tiefgaragendeckels erfolgte mittels kathodischem Korrosionsschutz (KKS). Durch betontechnologische Untersuchungen wurden 2009 aufgrund von stark erhöhten Chloridkonzentrationen im Tiefgaragendeckel sowie in den Park- und Fahrflächen des ersten und zweiten Untergeschosses erste Schäden durch chloridinduzierte Korrosion an den jeweils oberen Bewehrungslagen nachgewiesen. Während die Schädigung der beiden Parkebenen durch den Eintrag von Feuchtigkeit und Streusalz durch die Fahrzeuge hervorgerufen wurde, erfolgte der Feuchte- und Chlorideintrag in den 70 cm starken Tiefgaragendeckel vom darübergelegenen Marktplatz. Insbesondere für die konventionelle Instandsetzung des Garagendeckels, bei der der Fußgängerbereich über der Garage hätte rückgebaut werden müssen, galt es, eine Alternativlösung zu finden.

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Montage der Netzanode auf der Bodenfläche der Tiefgarage

Sanierung mit KKS Um den baulichen Eingriff so gering wie möglich zu halten, erfolgte die Instandsetzung der Bodenplatte, der Zwischendecke sowie des Tiefgaragendeckels mittels kathodischem Korrosionsschutz umzusetzen. Für den flächigen KKS-Schutz der Bodenplatte und der Zwischendecke wurden in Mörtel eingebettete, mischoxidbeschichtete Netzanoden verwendet, die auf der Bodenfläche installiert wurden. Der Schutz der geschädigten obe-

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(Fotos/Grafiken: Züblin)

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KKS-Schaltschrank der Tiefgarage An der Frauenkirche – jede Schutzzone wird über ein Schutzstromgerät versorgt und gesteuert, Datenabfrage und Regelung über Fernzugriff via Modem Bild 4

Potenziale der Referenzelektroden R1 bis R4 in Schutzzone 13 (Bodenplatte) und der Treibspannung (pink): Erkennbar ist, dass jeweils zwei Referenzelektroden auf das Abschalten der Anlage mit einem Potenzialanstieg reagieren (Schutznachweis Kriterium b), während die beiden anderen Elektroden kaum ansprechen (Schutznachweis Kriterium a)

und die Anlage bei Bedarf über Fernzugriff nachgeregelt werden.

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Überprüfung des Schutzkriteriums b in Schutzzone 9 (Rampe), Potenzialanstieg über maximal 24 h von mindestens 100 mV

ren Bewehrungslage im Garagendeckel wurde durch mischoxidbeschichtete Stabanoden umgesetzt, die in Bohrlöchern von der Deckenunterseite nach oben montiert wurden. Die speziell für diese Anwendung hergestellten Diskretanoden wurden so konzipiert, dass die Schutzstromabgabe schwerpunktmäßig im oberen Bereich des Deckenquerschnitts erfolgt, wo die geschädigte Bewehrung geschützt werden soll. Insgesamt wurden zum Schutz des Tiefgaragendeckels 13000 Stabanoden montiert. Nach Abschluss der Arbeiten wurde die KKS-Anlage mit insgesamt 14 Schutzzonen am 27.05.2010 in Betrieb genommen.

KKS Betrieb Mai 2010 bis Mai 2012 Ein KKS-System stellt in der Tiefgarage An der Frauenkirche in Dresden dauerhaften Korrosionsschutz der Bewehrung seit Inbetriebnahme der Anlage im Mai 2010 für die jeweils obere Bewehrungslage der Bodenplatte, der Zwischendecke und des Tiefgaragendeckels sicher. Durch kontinuierliche Datenaufzeichnung kann der Schutz der Bewehrung fortlaufend überwacht

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Während der ersten beiden Betriebsjahre bestätigte sich, dass die Schutzbereiche abhängig von ihrer Lage und Umgebungssituation ein unterschiedliches Verhalten in der Polarisation und im Nachweis des Schutzes aufweisen. Während beispielsweise ein großer Bereich der Bodenplatte und Teile des Tiefgaragendeckels dauerhaft durchfeuchtet liegen, sind die Zwischendecke und Rampen der Garage normalen Bedingungen in atmosphärischer Umgebung ausgesetzt. Das charakteristische Verhalten einer KKS-Anlage stellt sich in der Regel ein, wenn die Instandsetzungsarbeiten abgeschlossen und das KKS-System eine erste Phase der Einregelung erfahren hat. In dieser Zeit verändert sich der Feuchtigkeitsgehalt im Beton oftmals deutlich, d. h. „das Bauwerk stellt sich neu ein“. In der Tiefgarage An der Frauenkirche resultiert daraus letztlich, dass der Vollschutz durch zwei unterschiedliche Schutzkriterien nachgewiesen wird. Nach der europäischen Norm DIN EN 12696 Kathodischer Korrosionsschutz von Stahl in Beton, Kapitel 8.6, entspricht das Schutzkriterium b dem Nachweis eines Potenzialanstiegs über 24 Stunden von mindestens 100 mV, ausgehend vom Ausschaltpotenzial. Für den Nachweis des Vollschutzes nach Schutzkriterium a gilt es, ein Ausschaltpotenzial von negativer als –720 mV gegenüber einer Ag/AgCl-Elektrode nachzuweisen. Das Schutzkriterium b ist das gängigste Schutzkriterium, weshalb dieses auch in der Tiefgarage An der Frauenkirche hauptsächlich herangezogen wird. Der Vollschutz in einzelnen Bereichen in der Bodenplatte und im Tiefgaragendeckel wird über das Schutzkriterium a nachgewiesen, da hier kein nennenswerter Potenzialanstieg messbar ist. Die Ausschaltpotenziale liegen durchweg im Bereich < –720 mV vs. Ag/AgCl. Der Vollschutz in der Tiefgarage An der Frauenkirche kann bis heute in allen 14 Schutzzonen nachgewiesen werden. Der Zustand und die Funktion der Anlage werden dem Bauherrn im

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN Rahmen der Wartung (gemäß DIN EN 12696 Kapitel 10) in Form von regelmäßig erstellten Systemprüfberichten mitgeteilt. Dipl.- Inf. Hernani Esteves, Dipl.- Ing. (FH) Sebastian Mayer (Züblin AG, Direktion Stuttgart, Bereich Bauwerkserhaltung, Stuttgart)

Literatur [1] DIN EN 12696 Kathodischer Korrosionsschutz von Stahl in Beton. [2] Gutachterliche Stellungnahme zur Inbetriebnahme der KKS Anlage der Tiefgarage „An der Frauenkirche“ in Dresden, B 5549, Ingenieurbüro Raupach Bruns Wolf GmbH & Co. KG, 13.11.2010. [3] Stellungnahme, KKS Layoutprüfung TG an der Frauenkirche, Dresden, Ve

09/323, 24.11.2009, Ingenieurbüro Schiessl Gehlen Sodeikat GmbH. [4] Untersuchungsbericht BP055-01, Tiefgarage Coselpalais Dresden, Ingenieurgesellschaft der Bauwerkserhaltung mbH, 30.03.2009. [5] Enwurf des Kathodischen Korrosionsschutzsysstems TG An der Frauenkirche Dresden, Ed. Züblin AG, 07.07.2010. [6] Projektdatenauswertung über Projektmanager capsys® Züblin.

Weitere Informationen: Züblin AG, Direktion Stuttgart, Bereich Bauwerkserhaltung, Albstadtweg 5, 70567 Stuttgart, Tel. (07 11) 78 83-0, Fax (07 11) 78 83-97 99, stuttgart@zueblin.de, www.stuttgart.zueblin.de

Energiesparender Frostschutz Im Hinblick auf die Verkehrssicherheit sind elektrische Freiflächenheizungen sinnvolle Einrichtungen, die dazu beitragen, Personen- und Sachschäden „rund um die Uhr“ zu verhindern – bei Tiefgaragenzufahrten, Auffahrrampen, freiliegenden Parkdecks, Eingangsbereichen, Rollstuhlrampen und Außentreppen. Einmal installiert, ersetzen sie den Räumdienst über Jahrzehnte hinweg absolut zuverlässig. Außerdem sparen sie den Einsatz von Tausalz und verhindern die damit verbundene schädigende Chloridbe-

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Von Oktober bis April können Schnee und überfrierende Nässe die Verkehrssicherheit stark einschränken. Elektrische Freiflächenheizungen von AEG Haustechnik verhindern Glatteisunfälle zuverlässig und energieeffizient.

lastung der Umwelt. Vor allem auf viel befahrenen Rampen wird die korrosive Wirkung von Streusalz an Oberbelag, Betonbauteilen und Stahlträgern schon nach wenigen Jahren sichtbar. Aufwändige und kostenintensive Sanierungsmaßnahmen sind die Folge. Um sensible Bereiche schnee- und eisfrei sowie Unterhaltskosten auf Dauer niedrig zu halten, bedarf es leistungsfähiger und zuverlässiger Technik. Die selbstregulierenden No-Frost-Systeme von AEG Haustechnik weisen zudem eine hohe Energieeffizienz auf. Bei nur geringem Kostenaufwand erzielen sie eine optimale Wirkung. Ab ca. +3 °C schalten sich die Heizelemente automatisch ein und verhindern die Bildung von Eis und Raureif. Auch Schnee wird schnell und gleichmäßig abgetaut. Zwingende Voraussetzung für den wirtschaftlichen und effektiven Betrieb einer AEG Freiflächenheizung ist die automatische Regelungstechnik. Sie besteht aus einem Eismelder in der Steuerverteilung sowie Feuchte- und Temperaturfühler im Belag. Der Eismelder ermittelt den optimalen Ein- und Ausschaltzeitpunkt selbstständig und gewährleistet den energiesparenden Betrieb, indem der Abtauprozess gleich zu Beginn des Schneefalls oder überfrierender Nässe erfolgt. Feuchte und Temperatur werden permanent und präzise gemessen. Dies wiederum garantiert die Energieeffizienz des Systems, denn die AEG Freiflächenheizung schaltet sich nur dann ein, wenn es die Witterung erfordert.

(Fotos: AEG Haustechnik)

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Dieses konfektionierte AEG Heizmatten-System hält Flächen stets schnee- und eisfrei: Es besteht aus Eismelder, Feuchte- und Temperaturfühler sowie flexiblen Heizelementen, die den passgenauen Einbau ermöglichen.

Die elektrischen AEG Heizmatten für den Außenbereich ermöglichen größtmögliche Flexibilität beim Einbau. Sie eignen sich zur Verlegung in Beton, Estrich, Sandbett oder Gussasphalt und

sind hochbelastbar. Denn zum Einsatz kommen hochwertige Heizleiteraufbauten mit mehrschichtiger Isolierung und einer Ummantelung aus Kupfergeflecht. Das Mattensystem kommt bereits vorkonfektioniert auf die Baustelle. Die Heizleitungen entsprechen dem Aufbau nach DIN VDE 0253. Sie sind kurzfristig wärmeschockbeständig bis 240 °C und damit für die Einbettung in Gussasphalt geeignet. Je nach Ausführung haben AEG Freiflächenheizungen eine flächenbezogene Leistung von 300 W/m² bzw. 400 W/m². Dies ist auch für Pflasteroberflächen und die damit einhergehende Einbautiefe ausreichend. Für Rampen, Wege und Einfahrten kommen in der Regel die Heizmatten mit 90 cm Breite zum Einsatz. Für individuelle und verwinkelte Heizflächen oder für Treppen gibt es Heizmatten mit 50 und 30 cm Breite sowie Freiflächenheizkabel, die mit Abstandhaltern fixiert werden. Weitere Informationen: AEG Haustechnik, Gutenstetter Straße 10, 90449 Nürnberg Tel. (09 11) 96 56-0, Fax (09 11) 96 56-2 22, info@eht-haustechnik.de, www.aeg-haustechnik.de

Zeichensprache von Murphy und Jahn In Düsseldorf nimmt der Medienhafen eine strategisch wichtige Position in der Stadtentwicklung ein. Die internationale Aufmerksamkeit ist hoch, die Architektur dynamisch und vielseitig. Mit 76 m ist SIGN! das derzeit höchste Bürogebäude und wird nur vom Rheinturm überragt. Die Architekten Murphy/Jahn (Chicago/Berlin) realisierten das markante Gebäude von 2007 bis 2010, in dem heute prosperierende Unternehmen zuhause sind.

nalen Grundrisse der Büro-Etagen, von denen jede 660 säulenfreie Quadratmeter misst, bleiben somit ungestört. Das Besondere an SIGN! ist jedoch die Sky-Lobby im 20. Stock, die einen 360°-Blick auf das Hafenareal ermöglicht und das moderne Leitbild von Kommunikation verkörpert.

Einwandfreie Funktion der Heizmatten auf Dauer gewährleistet Wirtschaftlicher Nutzen spielt im Bürohaus SIGN! eine maßgebliche Rolle. Für die Tiefgarage galt es eine Lösung zu entwickeln, die auch bei nasskalter Witterung einen sicheren Betrieb gewährleistet – an allen Wochentagen, rund um die Uhr. Die Wahl fiel auf eine elektrische Freiflächenheizung von AEG Haustechnik. Dieses No-Frost-System ist auf eine Heizleistung von 300 W/m² ausgelegt, es arbeitet zuverlässig und ist wartungsfrei. Innerhalb des straff kalkulierten Bauablaufs erfolgte der fachgerechte Einbau zügig und unkompliziert: „Das vorkonfektionier-

(Fotos: Frankonia/AEG Haustechnik)

„Es ist intelligent, atmet, lebt“ – so interpretierte es Helmut Jahn. Rund 80 Mio. € investierte der Bauherr Frankonia in die Umsetzung. SIGN! umfasst 20 Stockwerke mit rund 14 700 m² Bruttogeschossfläche, fünf Stockwerke ragen zudem in die Tiefe. Der Grundriss von SIGN! in Form eines beidseitig abgerundeten Rechtecks ermöglicht nicht nur einen hohen Tageslichteinfall, sondern nimmt auch dem gesamten Bau seine Massivität. Das äußere Erscheinungsbild prägt die 453 t schwere, schuppenförmige Glasfassade. Sie ist Teil eines aufwändigen Energiekonzepts. Der Spagat zwischen technischer Ausstattung und architektonischer Ästhetik gelang bei den Aufzügen und Treppen: Diese lehnen sich außen am ovalen Baukörper an – die funktio-

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Wandel vom industriellen Hafengebiet in ein dynamisches Stadtviertel: Mit dem 76 m hohen Bürohaus SIGN! haben die Architekten Murphy/Jahn (Chicago/Berlin) ihre eigenen Akzente im Medienhafen gesetzt.

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Mit einer speziellen Freiflächenheizung von AEG Haustechnik konnte die Tiefgaragenzufahrt des Büro-Giganten SIGN! sicher, zuverlässig und wirtschaftlich ausgestattet werden.

tung ab, da in diesem Temperaturbereich kein Niederschlag entstehen kann. Der vollautomatische Eismelder von AEG Haustechnik befindet sich im gesicherten Bereich der Tiefgarage und erfasst Feuchte und Temperatur präzise. Durch die Übermittlung beider physikalischer Eigenschaften errechnet der Eismelder den optimalen Einschaltzeitpunkt und verhindert die Eisbildung frühzeitig vor dem Gefrierpunkt. Das LC-Display liefert umfangreiche Systeminformationen.

Optimaler Einschaltzeitpunkt

Kontaktadresse: AEG Haustechnik, Gutenstetter Straße 10, 90449 Nürnberg Tel. (09 11) 96 56-0, Fax (09 11) 96 56-2 22, info@eht-haustechnik.de, www.aeg-haustechnik.de

Über einen Feuchte- und Temperaturfühler, der im unüberdachten Außenbereich ebenerdig im Asphalt eingelassen ist, wird die Freiflächenheizung bei +3 °C selbsttätig aktiviert. Geht die Temperatur unter –15 °C, so schaltet er die Heizleis-

Behälter-Abdichtung mit System

te Heizmattensystem ist äußerst flexibel, Neigungen und Radien ließen sich sehr einfach anpassen. Mit geringem Aufwand wurde die Freiflächenheizung auf der Betonrampe fixiert und später mit heißem Gussasphalt überdeckt. In dieser Phase haben wir die Widerstandwerte regelmäßig gemessen, somit ist die einwandfreie Funktion der Heizmatten auf Dauer gewährleistet“, erläutert der Projektleiter vom ausführenden SHK- und ElektroFachbetrieb Rehms aus Borken.

ALLES DICHT !

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN

Parken im Technikdenkmal Parkplatznot ist kein neues Phänomen – schon Anfang des 20. Jahrhunderts, dem Beginn der Massenmotorisierung, war dies ein oft beklagter Zustand. Abgestellte Autos am Straßenrand und auch mitten auf der Fahrbahn sorgten damals für erhebliche Verkehrsbehinderungen. Mit der Erfindung des Parkhauses sollte sich das ändern: Eines der ältesten Parkgebäude in Deutschland befindet sich in Halle an der Saale.

Die „Großgarage Süd“ entstand von 1927 bis 1929 nach dem Vorbild US-amerikanischer Parkhäuser jener Zeit. Der Architekt Walter Tutenberg erbaute die „Aufzugsgarage“, ein damals hochmodernes Parksystem, das mit sehr viel weniger Platz auskam als herkömmliche Rampen-Garagen. Sie verfügte über 150 Stellplätze auf vier Ebenen, die rund um den hohen Lichthof mit Glasdach und -fassade gruppiert waren. Ein in der Mitte des Gebäudes installierter Aufzug transportierte die Fahrzeuge in die drei höher gelegenen Ebenen und ins Kellergeschoss. Von dort rangierte sie ein Chauffeur in die rechts und links platzierten Boxen. Diese konnten vom Fahrstuhl aus angefahren oder über eine Schiebebühne erreicht werden. Das Betriebskonzept war auf eine ganzheitliche Betreuung ausgelegt, denn neben einem Waschund Reparaturservice gab es einen Kurierdienst, einen Frisiersalon, eine Tankstelle und Schlafgelegenheiten für die Fahrer.

So viel historisches Bauwerk wie möglich

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Die „Großgarage Süd“ in Halle (Saale) ist eines der ältesten Parkhäuser in Deutschland. Sie wurde von 1927 bis 1929 erbaut.

Bis kurz nach der Wiedervereinigung war die Großgarage in Betrieb, doch dann legte der TÜV das marode Gebäude im Jahr 1991 wegen technischer Mängel still. Von da an blieb das Gebäude bis auf weiteres ungenutzt und verfiel. Erst viele Jahre später kamen erste Sanierungsbestrebungen auf. Diese sahen vor, das baugeschichtliche Parkhaus als Denkmal zu erhalten. Doch die Parkplatznot im dicht besiedelten Innenstadtgebiet der Pfännerhöhe machte

Wir setzen neue Standards! Das Beschichtungssystem GEPOTECH®-11/22 bietet eine hochwertige und wirtschaftliche Art von Beschichtungsmaßnahmen mit allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen des DIBt. Für den Abwasserbereich: Z-42.3-422. Für den LAU-Anlagenbereich: Z-59.12-357 Eine kontrollierte und maschinelle Verarbeitung sichert den Stand der Produktqualität vor Ort. Sofort nach der Applikation nutzbar Wirksamer Dauerschutz Chemisch hohe Beständigkeit Geringer Abrieb (0,03 mm-Darmstädter Kipprinne) Bis 2,0 mm Rissüberbrückung

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PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN Schützendes Beschichtungssystem für eine lange Nutzungsdauer Insgesamt wurden 3.000 m² Bodenfläche mit dem Beschichtungssystem Sika CarDeck Elastic I instand gesetzt. Das einschichtige flexible OS 11b-Aufbau-System ist nach DIN EN 1504-2 und DIN V 18026 zertifiziert und hat sich für den Schutz von Parkbauten bewährt.

Das Beschichtungssystem Sika CarDeck Elastic I von Sika Deutschland ist leicht zu verarbeiten und zeichnet sich durch eine hohe Rissüberbrückung aus.

(Fotos: Sika Deutschland)

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Der Schichtaufbau von Sika CarDeck Elastic I setzt sich aus Grundierung, Oberflächenschutzschicht und Versiegelung zusammen. Nach einer gründlichen Untergrundvorbereitung erhielt die Bodenfläche zunächst eine Grundierung und Egalisierung mit dem Epoxidharzbindemittel Sikafloor-156. Dieses zeichnet sich durch seine niedrige Viskosität und eine einfache Dosierbarkeit aus. Es folgte eine Egalisierung mit dem Epoxidharzbindemittel Sikafloor-161, das mit Quarzsand abgestreut wurde. Im nächsten Arbeitsschritt erhielten die Oberflächen eine Schutzschicht aus Sikafloor-350 N Elastic. Das lösemittelarme Polyurethanbindemittel ist speziell für befahrbare und rissgefährdete Flächen vorgesehen und realisiert hochelastische und flüssigkeitsdichte Beläge auf Beton oder zementösen Untergründen. Die abschließende Deckversiegelung erfolgte mit dem besonders robusten und abriebfesten Epoxidharzbindemittel Sikafloor-358. Es versiegelt abgestreute, starre sowie flexible Beschichtungen für begeh- und befahrbare Flächen im Innen- und Außenbereich. Zudem ist es in verschiedenen Farbtönen verfügbar.

Leicht zu verarbeiten

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Nicht nur die Bodenfläche, auch die Wände der 18 m² großen Parkboxen erhielten eine neue Optik: mit dem Schutzanstrich Sikagard675 W Color.

einen Umbau und eine Instandsetzung der alten Parkflächen zur Nutzung für die Anlieger dringend erforderlich. Der Eigentümer Bauverein Denkmal GmbH aus Halle entschied deshalb, das Gebäude umfassend zu sanieren. Vorgabe war es, so viel historisches Bauwerk wie möglich zu erhalten. Vor allem die alte Deckenkonstruktion, die seinerzeit noch nicht in Stahlbeton, sondern in klassischer Ziegelbauweise erstellt worden war, sollte nicht verändert werden.

Hoher Sanierungsbedarf der Bausubstanz Die Sanierung erwies sich als keine leichte Aufgabe – wie die sorgfältige Bauwerksanalyse der Fachplaner von der ahrens bauplan GmbH ergab: Das Gebäude wies erhebliche Schäden an der Bausubstanz auf. Die undichten Dachflächen hatten die Baukonstruktion über Jahre hinweg stark beschädigt. Da die Tragfähigkeit der alten Decken gegeben war, konnten diese jedoch erhalten bleiben. Sie wurden instand gesetzt und mit einem zeitgemäßen Oberflächenschutz versehen. Im Zuge der Sanierungsarbeiten wurde der Aufzug entfernt und durch eine spiralförmige Rampe mit Gussasphaltfahrbahn und farbig verglasten Außenwänden ersetzt, die als Zufahrt zu den Parkebenen dient. Für die Bodenfläche war ein Beschichtungssystem erforderlich, das alle Anforderungen für eine lange Nutzungsdauer und hohe Funktionalität erfüllt. Außerdem musste es sich optisch in die historischen Mauern integrieren lassen. Die ausführende Firma Epowie Bautechnik GmbH aus Eichenzell entschied sich für die Beschichtungssysteme der Sika Deutschland GmbH, die den hohen Ansprüchen dieses Instandsetzungsprojekts entsprachen.

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Das Beschichtungssystem Sika CarDeck Elastic I ist leicht zu verarbeiten, abriebfest und chemikalienbeständig – im Parkhaus sind dies enorm wichtige Eigenschaften. Es verfügt außerdem über eine hohe dynamische Rissüberbrückung II T+V. Dadurch hält es auch einer dynamischen Wechsellastbeanspruchung durch den Fahrzeugverkehr stand und schützt die Bodenflächen wirksam bei Rissbildungen – aggressive Medien wie Tausalze können so erst gar nicht ins Bauwerk eindringen und konstruktive Elemente schädigen. Neben den Bodenflächen erhielten auch die Wände der 18 m² großen Parkboxen ein neues Gewand – mit Sikagard-675 W Color. Dabei handelt es sich um einen flexiblen, wasserverdünnbaren Schutzanstrich auf Acrylat-Dispersions-Basis. Er sorgt für eine ästhetische Farbgestaltung von Sichtbeton-Fassaden und kann auf vorhandene Beschichtungen oder direkt auf den Beton aufgetragen werden. Sikagard-675 W Color ist kreidungsbeständig und haftet ausgezeichnet auf dem jeweiligen Untergrund. Die Verantwortlichen entschieden sich bei diesem Objekt für Produkte der Sika Deutschland GmbH, um Langfristigkeit durch optimalen Schutz und eine ansprechende Optik für die Nutzer zu gewährleisten. Durch den Bau der Rampenauffahrt sind einige der alten Stellplätze für Fahrzeuge nicht mehr erreichbar. Nur die südlichen Garagenboxen sind wieder nutzbar, so dass das Parkhaus heute nur noch 88 Parkplätze besitzt. Diese stellt der Betreiber Dauermietern zur Verfügung. Die anderen Boxen werden als Archiv- bzw. Lagerräume vermietet. In einer der Parkboxen erinnert heute noch eine kleine Ausstellung an die einstige Parkgarage in der Pfännerhöhe mit Originalgegenständen wie zeitgenössischen Schildern, Lampen und Fahrstuhlteilen. Weitere Informationen: Sika Deutschland GmbH, Kornwestheimer Straße 103–107, 70439 Stuttgart, Tel. (07 11) 80 09 0, info@de.sika.com, www.sika.com

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN

Neue Parkdecklösung bringt Vorteile für Stadt und Bewohner Rund ums Einkaufszentrum „Stadtzentrum Schenefeld“ im Ortskern Schenefeld westlich von Hamburg kämpften Besucher in jüngster Vergangenheit mit großer Parkplatzknappheit. Nun wurde durch ein weitläufiges, viergeschossiges Parkhaus Abhilfe geschaffen. Der bestehende angrenzende Markt wurde im Zuge dieses Vorhabens erweitert. Das erfolgreich umgesetzte Bauprojekt bringt generell eine Aufwertung des beliebten Zentrums sowie etliche Vorteile für Stadt und Bewohner.

TERMINGERECHT

HERGESTELLT

(Fotos: Unger Steel Group)

Für die Montage des Parkhauses wurde die Unger Steel Group von der DIW BAU GmbH mit der Errichtung einer nachhaltigen und schlanken Stahlkonstruktion beauftragt. Diese wurde auf einer Länge von 45 m, 48 m Breite und einer Höhe von 15,5 m mit 433 t Stahl in nur zwei Monaten Bauzeit realisiert. Eine verzinkte Additivdecke komplettierte das konstruktive Stahlgerüst und sorgt für ein optisch ansprechendes, leistungsstarkes und funktionales Parkhaus.

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Die Unger Steel Group realisierte für die DIW BAU GmbH eine nachhaltige und schlanke Stahlkonstruktion

Besondere Herausforderung für die Unger Steel Group: die beengten Platzverhältnisse im Stadtkern, die eine Montage auf kleinstem Raum zur Folge hatten. Auch konnte das Parkdeck in der geplanten Bauzeit von nur zwei Monaten zur vollsten Zufriedenheit realisiert werden. PKW-Besitzer können nun Tag und Nacht sorglos das Einkaufszentrum inklusive des erweiterten Marktes erreichen. Ohne mühsame Parkplatzsuche und durch das moderne Parkdeck bei jeder Witterungssituation optimal geschützt, fahren Besucher direkt ins Einkaufserlebnis. Durch das rasch realisierte Bauprojekt erfahren Stadtkern und Einkaufzentrum eine nachhaltige Aufwertung und eine wesentliche verkehrstechnische Entlastung. „Wir freuen uns, an derart anspruchsvollen und praktikablen Referenzprojekten mitzuarbeiten, die das Stadtzentrum von Schenefeld für die Bewohner und Besucher nachhaltig zum Positiven prägen. Für die Unger Steel Group ist das eine ehrenvolle Aufgabe sowie eine Bestätigung unserer langjährigen und branchenübergreifender Expertise“, erklärt Ing. Josef Unger von der Unger Steel Group.

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: Unger Steel Group, Steinamangererstraße 163, 7400 Oberwart, Österreich, Tel. +43 - 3352 - 33524-497, Fax +43 - 3352 - 33524-30, marketing.at@ungersteel.com, www.ungersteel.com

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PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN Nachhaltige und energierückgewinnende Belagsysteme

Aktiv- und Passivbeläge für Parkbauten und Flachdächer Von Bernd Schindler, Geschäftsführender Gesellschafter der tedema GmbH

Der nachhaltige Schutz und die Erhaltung der Bausubstanz stehen für Planer und Betreiber von Parkbauten an erster Stelle. Dies kann allerdings nur mit objektspezifischen Systemlösungen erreicht werden, die die Anforderungen an Dauerhaftigkeit, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit erfüllen. Die gestiegenen gesetzlichen Vorgaben im Neubau und bei energetischen Sanierungen erfordern zudem innovative Konzepte für eine energieeffiziente Ausrüstung und Nutzung von Gebäuden.

Dauerhaftigkeitskonzept Das in der neu bearbeiteten DIN 1045 enthaltene Dauerhaftigkeitskonzept und dessen praxisgerechte Anwendung unterstreicht die Notwendigkeit für Planer und Betreiber, Beschichtungssysteme verstärkt auf ihre objektspezifische Eignung zu prüfen und auszuwählen. Für eine lange wirtschaftliche Nutzung und den optimalen Schutz der stand-sicherheitsrelevanten Bauteile sind drei Kriterien entscheidend: • eine dauerhafte, hauptsächlich wirksame Abdichtungsebene (hwA) • eine dauerhafte, hauptsächlich wirksame Verschleißschicht (hwV) • eine problemlose und kostengünstige Überarbeitbarkeit der hwV.

Nachhaltige Systemlösungen Beschichtungen mit erhöhter dynamischer Rissüberbrückungsfähigkeit für Parkgaragen und freibewitterte Parkdecks bietet tedema mit seinen Novafloor P1 Indoor-, P2 Outdoor- und P3 Outdoor-Belagsystemen an. Diese Systeme sind grundgeprüft nach der Klasse OS 10, geprüft in Anlehnung an die ZTV-BELB 3 und besitzen ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis. Die patentierten Systemaufbauten bestehen aus der 2-K-EPGrundierung Novafloor 102, einer 2-K-PU-Dichtungsschicht Novafloor 550, einem 2-K-PU-Schubverbund Novafloor 350 und den Novafloor-Schutzbelägen aus Spezialbitumen beziehungsweise polymervergüteten Bitumenkombinationen – für thermische und UV-Belastungen entwickelt. Die hwV-Schutzschichten sind nach Angaben von tedema so konzipiert, dass sie aufgrund ihrer Schichtdicke (5–8 oder 15–25 mm) und ihrer Zusammensetzung die mechanischen Kräfte dauerhaft aufnehmen und die untenliegende Abdichtung schützen können. Die Produkte tedema® Novafloor P1 Indoor, Novafloor P2 Outdoor und Novafloor P3 Outdoor integrieren dauerhafte Dichtigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und Wirtschaftlichkeit. Sie lassen sich nach vielen Jahren der Beanspruchung kostengünstig überarbeiten, so dass die Gesamtfunktion erhalten bleibt und die Bausubstanz nachhaltig den notwendigen Schutz erfährt. Die Novafloor Parkhaussysteme werden in Neubauten und bei Instandsetzungen eingesetzt und eignen sich auch für die Überarbeitung von abgenutzten Altbelägen.

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Solarthermische Nutzung Die passive Nutzung von Solarenergie in der Architektur wird schon seit der Antike praktiziert. Bei der solarthermischen Nutzung der Sonnenenergie wird die Strahlung direkt in Wärme umgewandelt und die thermische Energie nutzbar gemacht. Mit den tedema® Aktivbelägen erschließen Immobilienbesitzer Freiflächen als alternative Energiequellen für Heizung und Kühlung. Bestehende Alt- bzw. Passivbeläge können nachträglich solarthermisch „aktiviert“ werden. Aufgrund der Oberflächentemperierung ergeben sich optimierte, lebensdauerverlängernde Belageigenschaften. Dies ist gut für die Konstruktion, die Umwelt und das Budget.

Parkhaussystem tedema® Novafloor P1 Indoor OS 10-Abdichtungssystem analog DIN 18195 u. Regelaufbau PI-2 (Polymer Institut). Ausführungsvariante 3 gemäß DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“; 2. überarbeitete Ausgabe September 2010, Deutscher Betonund Bautechnik-Verein E.V. Berlin. Bereiche: Alle Zwischendecken und innenliegenden Rampen Nutzungsfrequenz: Für mittlere bis sehr starke Beanspruchung Systemschichtdicke: Das aufzubringende Beschichtungssystem wird in einer Gesamtschichtdicke von ca. 20–25 mm eingebaut. Hauptsächlich wirksame Verschleißschicht (hwV): ca. 15–20 mm. Einbaugewicht: ca. 40–50 kg/m²

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN Parkhaussystem tedema® Novafloor P2 Outdoor

Parkhaussystem tedema® Novafloor P3 Outdoor

OS 10-Abdichtungssystem analog DIN 18195 u. Regelaufbau PI-3 (Polymer Institut). Ausführungsvariante 2 gemäß DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“; 2. überarbeitete Ausgabe September 2010, Deutscher Betonund Bautechnik-Verein E.V. Berlin. Bereiche: Alle Freiflächen und außenliegenden Rampen Nutzungsfrequenz: Für mittlere bis starke Beanspruchung Systemschichtdicke: Das aufzubringende Beschichtungssystem wird in einer Gesamtschichtdicke von ca. 8–12 mm eingebaut. Hauptsächlich wirksame Verschleißschicht (hwV): ca. 5–8 mm. Einbaugewicht: ca. 30–40 kg/m²

OS 10-Abdichtungssystem analog DIN 18195 u. Regelaufbau PI-2 (Polymer Institut). Ausführungsvariante 3 gemäß DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“; 2. überarbeitete Ausgabe September 2010, Deutscher Betonund Bautechnik-Verein E.V. Berlin. Bereiche: Alle Freiflächen und außenliegenden Rampen Nutzungsfrequenz: Für starke bis sehr starke Beanspruchung Systembeschreibung: Das aufzubringende Beschichtungssystem wird in einer Gesamtschichtdicke von ca. 25–28 mm eingebaut. Hauptsächlich wirksame Verschleißschicht (hwV): ca. 20–25 mm. Einbaugewicht: ca. 60–70 kg/m²

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PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN

Rißüberbrückungsklasse IVT+V im Gesamtaufbau Gemäß Grundprüfbericht P 5998-2 des Kiwa Polymer Instituts in Flörsheim-Wicker wurde die Rißüberbrückungsklasse IVT+V für das P2-Belagsystem, sowohl für die Abdichtung als auch die Verschleißschicht, erfüllt und nachgewiesen: Tab. 24 Rissüberbrückung am Verbundkörper

Dynamisch (Aufweitung zwischen 0,2 bis 0,4 mm)

Statisch (Aufweitung bis 1 mm)

Max. Dehnung

Zustand der Dichtungsschicht tedema® Novafloor 550-SC – kein Einriss

– kein unterseitiger Einriss – kein oberseitiger Einriss – keine Ablösungen

4,05 mm (erste Perforation) 9,8 mm (kompl. Durchriss)

Zustand der Deckschicht tedema® Novafloor P2 – kein Riss in der Deckschicht erkennbar – kein Riss in der Deckschicht erkennbar

tedema® Novaprofil Fugenkonstruktionen Weil selbst das beste Oberflächenschutzsystem im Bereich der Bewegungsfugen an seine „Grenzen“ stößt und schadhafte Anschlussfugen oftmals ursächlich sind für eine Wasserunterwanderung, ist es wichtig, eine „nahtlose“ Abdichtungslösung zu schaffen. Mit der Flächen- und Fugenabdichtung aus einer Hand – zu jedem Belagsystem gehört das passende Fugenprofil – schließt tedema Schnittstellenprobleme durch Undichtigkeiten von vornherein aus. Aufgrund der patentierten Befestigungs- und Abdichtungstechnik sind die tedema® Fugenprofile nach Einbau wasserdicht, unabhängig vom heranzuführenden Oberflächenschutz und von Wartungsfugen. Bei den tedema® Novaprofil SFP Fugenkonstruktionen kann generell auf die wartungsintensiven Anschlussfugen verzichtet werden. Die Profilschenkel werden vollständig verklebt und eingedichtet, um eine Unterwanderung mit betonschädigenden Substanzen zu verhindern. Der Einbau erfolgt umweltgerecht, da lärm-, staub-, und zerstörungsfrei, ohne Bohren und Dübeln. Das aufgrund seiner geringen Aussparungsbreite und -tiefe auch für den nachträglichen Einbau geeignete tedema® Novaprofil SFP 15 wurde speziell für die Verwendung mit Dünnschichtsystemen bis 10 mm Schichtdicke entwickelt.

Aktivbeläge für Park- und Dachflächen zur Wärmegewinnung und Nutzung von Sekundärenergie Vor dem Hintergrund knapper werdender Energieressourcen und steigender Energiekosten gewinnen die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Erschließung regenerativer Energiequellen zunehmend an Bedeutung. Um diese Ressourcen effi-

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ab ca. 1,5 mm Rissaufweitung zeichnet sich der Rissverlauf entlang der Korngrenzen ab

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN zient zu nutzen, werden u. a. sogenannte Flächenabsorber verwendet, die auf dem Prinzip eines Wärmeaustauschers beruhen und mittels derer die Wärme der Sonne bzw. der Umgebung absorbiert und anderweitig genutzt werden kann. Ein großes Verbrauchseinsparpotential liegt in der Nutzung von Dächern und Freiflächen, die unmittelbar von der Sonne bestrahlt werden. Um diese effizient zur Energiegewinnung einzusetzen, können spezielle thermische Bodenbeläge als Solar- bzw. Wärmekollektoren verlegt werden. Auf der Grundlage ihrer Schutzrechte hat tedema gemeinsam mit ihrem Entwicklungspartner REHAU AG + Co Belagsysteme zur solaren Wärmegewinnung durch Fahr- und Stellflächen entwickelt und erprobt. Die über einen längeren Zeitraum durchgeführten thermischen Auswertungen haben die Erwartungen, insbesondere hinsichtlich der gemessenen Wärmeentzugsleistung und Sondenregenerierung, durchweg bestätigt. Beispielhaft für die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten können die Ergebnisse der an einer Universität in Niedersachsen durchgeführten Untersuchung genannt werden, wonach der Aktivbelag einen spezifischen Payback einschließlich Nutzen für die Schnee- und Eisfreihaltung von ca. 10,– €/m²/Jahr erbringt. Für den Betrieb der Kantine mit einem Warmwasserbedarf von 5 m³/Tag, einem durchschnittlichen Kesselwirkungsgrad von 0,85 und Fernwärmekosten von 12 ct/kWh ist eine Absorberfläche von ca. 1000 m² erforderlich. Dabei wird davon ausgegangen, dass im Zeitraum März bis Oktober der Warmwasser-Bedarf größtenteils aus dem Kollektor bedient werden kann. Die Energienutzung der in der Großküche anfallenden Abwasserwärme, die im Winter bei günstigen Temperaturen von ca. 15 °C liegt, kann in den Flächenabsorber geführt werden. Dies erhöht in kalten Monaten die Verkehrssicherheit, beschleunigt die Oberflächentrocknung und verringert die CO2-Emission.

In einem weiteren Objekt, einer Hochgarage in Darmstadt, wurde der mittlere Wärmeertrag in kWh/m²a des Solarkollektors über die Monate April-September ermittelt. In Summe ergibt sich hier ein Wärmeertrag von 112 kWh/m²a. Für eine 1 000 m² große Kollektorfläche sind das 112 000 kWh/a bzw. eine jährliche Emissionseinsparung von ca. 66 t CO2. Nach ca. 8–10 Jahren, bei steigenden Primärenergiekosten entsprechend früher, hat sich das Oberflächenschutzsystem mit solarthermischer Nutzung amortisiert, verdient für die Folgejahre Geld und führt einen nicht unerheblichen Teil der Investitionskosten für die Erstellung bzw. Instandsetzung des Parkgebäudes zurück. Bei einer Nutzungsdauer von wenigstens 30 Jahren bzw. weiteren 20 Jahren (in DIN 1045 und DIN EN 206-1 wird im Übrigen bei üblicher Wartung und Instandhaltung von 50 Jahren ausgegangen), liegt der Gesamtertrag bei mind. 200,– €/m². Die tedema® Aktivbeläge leisten einen wertvollen Beitrag zur Umwelt- und Ressourcenschonung, schützen nachhaltig die Konstruktion und optimieren nicht zuletzt die Lebensdauer des Oberflächenschutzsystems. Bei stetig steigenden Öl-, Gas- und Strompreisen sollen sie dabei unterstützen, dass Betreiberkosten gesenkt und Gebäude zukünftig weitgehend autark versorgt werden können. Ohne Transportwege soll die Energie da aufgenommen und bereitgestellt werden, wo sie benötigt und genutzt wird. Neben der Anwendung für befahrene Flächen realisiert tedema derzeit mit der RWTH Aachen und dem Ausführungspartner REAKU Hobein GmbH ein BMWi-Forschungsprojekt zur Entwicklung eines dauerhaft abdichtenden, begehbaren Funktionsbelags für Flachdächer, zur solaren Wärmegewinnung und Nutzung von Sekundärenergie.

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PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN Auswertung des Aktivbelags mit Messung von Wärmeentzugsleistung, Sonden-Durchfluss und -Regenerierung:

Datum

Zeit

Außenluft 2m

RL Sonde/ Eing.Ofl.Abs.

Ofl. Abs. R/M Ofl. Abs. L/M Durchfluss Sonde

Ausg. Ofl.Abs./ VL Sonde

Entzugsleistung in W

06.06.2010 13:35 45,5

14,2

50,9

45,2

5,53

33,5

7201,7

06.06.2010 13:40 40,3

14,3

47,3

41,4

5,77

33,6

7533,7

06.06.2010 13:45 40,7

14,3

47,7

42,4

6,01

33,8

7920,6

06.06.2010 13:50 46,4

14,3

51,2

45,2

5,53

33,8

7275,6

06.06.2010 13:55 47,4

14,4

51,8

45,9

6,07

34,0

8056,1

06.06.2010 14:00 45,7

14,4

50,9

44,9

6,75

34,0

8928,1

Aktivbelag fertig eingebaut mit Absorberdeckschichten und über Verteiler- und Steuereinheit an Sonden-Feld bzw. Solarspeicher angeschlossen

Schnee- und Eisfreihaltung mit Sekundär- bzw. Prozesswärme für Verkehrssicherheit und den nachhaltigen Schutz von Beschichtung und Betonkonstruktion, keine zusätzliche Beanspruchung durch Frost-Tau-Wechsel, Räumgerät oder durch Beaufschlagung von Tausalzen

Weitere Informationen zu den tedema® Novafloor + Novaprofil Belag- und Fugenprofilsystemen: tedema GmbH, Chemische und technische Produkte für die Bauindustrie, Tel.: (02663) 9148 715, Fax: (02663) 9148 717, e-Mail: info@tedema.de, Internet: www.tedema.de, bzw. www.downloadcenter.tedema.de

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PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN

Betonreparaturen an Vertikal- und Überkopfflächen Die Küstenstadt Blackpool im Westen Englands ist das beliebteste Seebad Großbritanniens und zieht mit seinem 11 km langen Sandstrand, seinem dem Eiffelturm nachempfundenen Wahrzeichen Blackpool Tower und seinen zahlreichen Freizeitangeboten wie dem Vergnügungspark Pleasure Beach Blackpool jährlich etwa 13 Mio. Besucher an. Besonders im Sommer, wenn die Touristen in den Badeort strömen, ist die Stadt daher auf attraktive, gut instand gehaltene Parkmöglichkeiten angewiesen. Das hier gezeigte, mehrstöckige Parkhaus wies jedoch großflächige Abplatzungen an Wänden und Decken auf, die durch Carbonatisierung ausgelöst worden waren und dringend ausgebessert werden mussten. Hier bot Belzona 4141 (Magma-Build) eine zeitsparende und kosteneffiziente Lösung. Das System ist ein leichtgewichtiger 2K-Reparaturwerkstoff für den Wiederaufbau von Vertikal- und Überkopf- Betonsubstraten, die schwerwiegende Schäden oder Abplatzungen aufweisen.

Bild 1

Eine der großflächigen Abplatzungen an der Decke einer Parketage

Bild 2

Reparatur in Gang: Einige der Schäden an den Wänden wurden bereits mit Belzona 4141 (Magma-Build) repariert

Zukünftige Schäden durch Carbonatisierung verhindert Belzona 4141 (Magma-Build) ist nicht nur stabil bei „Nullausläufen“, es kann ebenfalls bei geringster Abstützung auf vertikale Oberflächen in Schichtdicken bis 12,5 cm, auf Überkopfflächen bis zu 7,5 cm dick aufgebracht werden – ohne eine feste Verschalung. Dank seiner undurchlässigen, nichtporösen Eigenschaften absorbiert es weder Feuchtigkeit noch Chemikalien und verhindert so zukünftige Schäden durch Carbonatisierung. Der Werkstoff erreicht bei 15 °C bereits nach 24 Stunden seine volle mechanische Festigkeit, wobei die Aushärtungszeit durch Wärmezufuhr weiter verkürzt werden kann. Darüber hinaus überzeugt Belzona 4141 (Magma-Build) durch seine lösemittelfreie Formulierung, die eine schrumpfungsfreie Aushärtung sowie hervorragende Adhäsion auf allen mineralischen Substraten wie Beton, Ziegeln und Stein sowie Metallen wie beispielsweise Stahl sicherstellt. Dank dieser Eigenschaft sind auch in geschlossenen Räumen Reparaturen möglich.

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Nach Entfernung sämtlicher loser Teile und Säuberung des Substrats wurden die zu reparierenden Bereiche zunächst mit Bel-

zona 4911 (Magma TX Conditioner) grundiert, das für die Stahlbewehrung auch einen hervorragenden Korrosionsschutz bietet. Anschließend wurden die Schäden unter Zuhilfenahme einer Stahlglättkelle einfach und schnell mit Belzona 4141 (MagmaBuild) ausgebessert.

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(Fotos: Belzona)

PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN

Bild 3

Decken- und Wandbereiche nach Ausbesserung mit Belzona 4141 (Magma-Build)

Bild 1

Feuchtescan auf der asphaltierten Stahlbetondecke eines Pardecks

Bild 2

Feuchtescan auf einem Parkdeck – Volumenscan der gesamten Fläche

Bild 3

Feuchtescan auf einer Teilfläche eines Parkdecks – Schichtendarstellung 3 Tiefenschichten

Sobald die Reparaturen formbeständig waren – lediglich vier Stunden bei 15 °C – konnten Wände und Decken des Parkhauses mit einem neuen Anstrich versehen werden. Weitere Informationen: Belzona Polymerics Limited, Claro Road, Harrogate, HG1 4DS, Großbritannien, Tel. +44 1423 567641, Fax: +44 1423 505967, belzona@belzona.co.uk, www.belzona.de

Multischicht-Feuchtescans in Parkdecks und Tiefgaragen

Für solche Anwendungen wird der Mikrowellen-Mobilscanner MOIST SCAN im Sinne einer mehrdimensional arbeitenden Mikrowellenkamera eingesetzt. Er enthält als Basisplattform ein Geräteträgermodul, das bis zu drei Feuchtesensoren verschiedener Eindringtiefen gleichzeitig aufnehmen kann, sowie geeignete Sensoren zur Positionsbestimmung. Die Messwerte werden in einem einzigen Scan in drei Tiefenschichten aufgenommen, die bereits am Scanner angezeigt werden können. Damit ist es schon am Ort der Messung möglich, Feuchteschäden, Wasserpfade oder ähnliches zu erkennen und abzugrenzen. MOIST SCAN hat sich seit seiner Entwicklung in verschiedenen praktischen Anwendungsfällen bestens bewährt. Großflächige Bauobjekte wie Parkdecks, Tiefgaragen, Schwimmhallen oder Flachdächer lassen sich damit schnell, einfach und vor allem vollständig untersuchen. Wassereintrittsstellen, Leckagen

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(Foto/Grafiken: hf sensor)

Die Aufnahme von Rasterfeuchtemessungen ist eine seit über zehn Jahren bekannte Technik für die Beurteilung des Feuchtestatus von Bauobjekten. Durch die Automatisierung der Messwertaufnahme in Abhängigkeit vom Messort erfährt sie eine erhebliche Erweiterung besonders für Messungen an großen Flächen oder mit hoher Ortsauflösung – u. a. auch in Parkdecks und Tiefgaragen.

und feuchtegeschädigte Bereiche können per Mikrowellenscan umfassend bewertet werden.

Parkdecks und Tiefgaragen Auch in Parkdecks und Tiefgaragen steht oft die Frage der Lokalisierung und Einordnung von Wasserschäden und der Auffindung von Wasserpfaden. Zu untersuchen sind meist große Flä-

PARKHĂ&#x201E;USER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN chen, fĂźr die bisher nur eine punktuelle und meist zerstĂśrende Ă&#x153;berprĂźfung mĂśglich war. An einem Parkdeck mit mehreren tausend Quadratmeter GesamtflĂ¤che wurde zur Auffindung von Wasserpfaden ein Scan der kompletten FlĂ¤che ausgefĂźhrt. Damit sollte geklĂ¤rt werden, woher die aufgetretenen Feuchtebelastungen der darunter befindlichen RĂ¤ume stammen und welche TeilflĂ¤chen des Parkdecks besonders belastet waren. Das Parkdeck war mit einer 6â&#x20AC;&#x201C;8 cm dicken Asphaltdecke versehen, durch die hindurch gemessen wurde. Der Scan wurde in drei Tiefenschichten aufgenommen, die sich jeweils von der OberflĂ¤che bis in ca. 3 cm, 7 cm und 15 cm Tiefe erstreckten. Der OberflĂ¤chenscan und der Scan der mittleren Schicht zeigen nur schwach ausgeprĂ¤gte FeuchteverĂ¤nderungen. Die Feuchtebelastung in diesen beiden Schichten ist dabei niedrig. Deutliche FeuchteeinflĂźsse zeigt aber der Volumenscan, die in den beiden dargestellten TeilflĂ¤chen noch deutlicher erkennbar werden. Darin zeigt sich eine deutliche Feuchtebelastung besonders im Bereich einzelner Fugen. Das nachfolgend dargestellte kombinierte Scanbild der einzelnen Schichten einer TeilflĂ¤che zeigt deutlich die Feuchterelationen zwischen OberflĂ¤chenschicht und Volumenschicht.

Bild 1

Einsatz von Metallgewebe am Flughafen KĂśln/Bonn

Bild 2

Das Parkhaus Chateaucreux in Saint-Etienne scheint trotz seiner GrĂśĂ&#x;e Ăźber dem Bahnhofsvorplatz zu schweben.

Zusammenfassung MOIST SCAN ist ein neues, sehr leistungsfĂ¤higes Instrument zur schnellen Aufnahme von Feuchteverteilungen an Bauobjekten. Dank der hohen OrtsauflĂśsung und Messgeschwindigkeit sind Feuchtemessungen in ganz neuer QualitĂ¤t mĂśglich. MOIST SCAN arbeitet vergleichbar einer mehrdimensionalen Mikrowellenkamera und erfasst Feuchteinformationen aus mehreren Schichten. Damit ist eine wesentliche Voraussetzung zur zerstĂśrungsfreien Aufnahme der inneren Struktur von Bauobjekten geschaffen. Die Bauwerksdiagnose wird mit MOIST SCAN auf eine neue QualitĂ¤tsstufe gehoben. Weitere Informationen: hf sensor GmbH, WeiĂ&#x;enfelser StraĂ&#x;e 67, 04229 Leipzig, Tel. (0341) 497-26-0, Fax (0341) 497 26-22, sales@hf-sensor.de, www.hf-sensor.de

jeder GebĂ¤udeform und -grĂśĂ&#x;e. Die flieĂ&#x;ende Textur lĂśst die starre Struktur eines Parkhausbaus auf, ohne seine Funktion zu verbergen. So erhĂ¤lt der profane Zweckbau eine unerwartet reprĂ¤sentative Ă&#x201E;sthetik und architektonische Bedeutung.

Sicherer Schutz

ZeitgemĂ¤Ă&#x;e Baustoffe, intelligente Konzepte und ansprechende Ă&#x201E;sthetik verwandeln ehedem uniforme Parkhausfassaden in attraktive BlickfĂ¤nge. MaĂ&#x;geblichen Anteil daran hat das Architekturund Designgewebe der technischen Weberei GKD â&#x20AC;&#x201C; Gebr. Kufferath AG (GKD). Der steigende Stellenwert von Ăśkologischem und Ăśkonomisch nachhaltigem Bauen verleiht Parkhausbekleidungen aus Edelstahlgewebe zusĂ¤tzlichen Auftrieb. Ob als dekorative HĂźlle, robuste Absturzsicherung, effizienter Sonnenschutz oder energiesparendes Video-Display im XXL-Format â&#x20AC;&#x201C; die ganzheitliche Betrachtung von Baustoffen macht Parkhausfassaden aus GKD-Gewebe besonders attraktiv. Ob metallisch glĂ¤nzend, farbig, beleuchtet oder medialisiert â&#x20AC;&#x201C; Edelstahlgewebe der Marke CREATIVE WEAVE rĂźckt Parkhausfassaden in ein besseres Licht. Fertigungstechnisch an keine feste RastergrĂśĂ&#x;e gebunden, folgt GKD-Gewebe optisch nahtlos

Doch diese Ă&#x201E;sthetik allein erfĂźllt nicht die hohen Anforderungen an effizientes Facility Management von ParkhĂ¤usern. Edel-

Nachhaltigkeit trifft MultifunktionalitĂ¤t

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PARKHÄUSER, PARKDECKS, TIEFGARAGEN vorbildliche Tageslichtausbeute und der Wegfall von Klimaanlagen stehen für maßgebliche Energieeinsparungen.

(1 GKD, 2 GKD/DVDesign, 3 GKD/New York Focus LLC)

Leuchtende Lösung

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Die offene Struktur ermöglicht eine natürlich Belüftung und schützt die Besucher gleichzeitig vor Zugluft.

Als variantenreiche Lichtlösung zur Parkhausgestaltung erfährt das breite Leistungsspektrum gewebter Edelstahlfassaden zusätzlichen Auftrieb. Eine beleuchtete Hülle stärkt das Sicherheitsgefühl der Parkhausbenutzer, schützt vor Vandalismus und trägt so zum positiven Image des Bauwerks bei. Das von Frank Gehry entworfene Parkhaus der New World Symphony in Miami Beach, USA, wird nachts durch einen farbig inszenierten Schleier aus GKD-Gewebe zum weithin sichtbaren Blickfang. Die schlichte Form des Baukörpers kennzeichnet eine gewebte Haut aus 2 400 m² hoch legiertem Edelstahl, die der salzhaltigen Meeresluft dauerhaft standhält. Am Fuß der Gewebepaneele angebrachte LED-Strahler unterstützen die Nachhaltigkeit der Fassadenlösung durch geringen Energiebedarf und minimiertes Streulicht.

Dynamische Kommunikationsplattform stahlgewebe von GKD verbindet die außergewöhnlichen visuellen Qualitäten mit einem umfassenden funktionalen Leistungsspektrum. Es schützt vor Sonne, Regen und Zugluft, dient als effektive Absturzsicherung und ist unbrennbar. Fassaden aus Edelstahlgewebe sind pflegeleicht, wartungsarm und über Jahrzehnte gleichbleibend attraktiv. Am Ende der Lebensdauer ist der Baustoff ohne Qualitätseinbuße recyclebar. Bewährte Montagesysteme und -verfahren machen die textile Haut zur ebenso praxisgerechten wie wegweisenden Lösung zeitgemäßer Parkhausgestaltung.

Erhebliche Energieeinsparungen Auf die verstärkt nachgefragten energetischen Qualitäten haben Fassaden aus Edelstahlgewebe ebenso überzeugende Antworten: Das Parkhaus Chateaucreux in Saint-Etienne im Südosten Frankreichs wurde von Patrick Chavannes entworfen. Trotz seiner Größe scheint der Rundbau über dem großen Bahnhofsvorplatz zu schweben. Hinter seiner in der Sonne schimmernden, gewebten Haut bietet er auf zwei Etagen 603 Stellplätze. Das Spiralgewebe vom Typ Licorne reduziert trotz einer offenen Fläche von 64 % den solaren Hitzeeintrag. Die spezielle Drahtform – außen abgerundet, innen flach – reflektiert durch die U-förmigen Kanten die Sonnenstrahlen und leitet sie gezielt in die unmittelbare Umgebung ab. Der in Saint-Etienne verwendete Typ Licorne 27-i hat einen g-Wert von 0,67, so dass nur 67 % der solaren Energie das Gewebe durchdringen. Diese effiziente Sonnenschutzwirkung verbindet die textile Struktur der Parkhaushülle – anders als eine Glasfassade – mit zuverlässiger natürlicher Belüftung und zugfreiem Raumklima. Dank der hohen Lichtdurchlässigkeit des Gewebes ist tagsüber keine zusätzliche elektrische Beleuchtung erforderlich. Die

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Architekturintegrierte, transparente Medienfassaden aus Edelstahlgewebe übernehmen die Funktion aufmerksamkeitsstarker Kommunikationsplattformen. Das patentierte Mediamesh-System von GKD verbindet die Vorteile eines hoch leistungsfähigen LED-Displays mit optischer Durchlässigkeit und allen anderen gewebespezifischen Vorteilen. Leuchtstarke LEDs setzen bewegte Bilder, Werbeclips oder anspruchsvolle Grafiken rund um die Uhr in bester Wiedergabequalität in Szene. Das WinStar World Casino in Oklahoma, USA, ist mit 46 000 m² eines der größten Casinos der Welt. Die Betreiber entschieden sich für die neueste Generation Mediamesh, um die Benutzer der vielbefahrenen US Bundesstraße Interstate 35 als Gäste zu gewinnen. Zwei großformatige Mediamesh-Screens aus 14 Gewebepaneelen – jeweils 3,9 m breit und 10 m hoch – werten das zum Casino gehörende Parkhaus optisch und funktional auf. Die filigranen LED-Streifen mit sechs LEDs pro Pixel ermöglichen den gewünschten ungestörten Blick aus dem Parkhaus. Von außen zieht die Brillanz der Darstellung die Betrachter in ihren Bann. Die außergewöhnliche Leistungsfähigkeit des Mediamesh belegen auch die wasserdichte Elektronik und die Beständigkeit für ein Temperaturspektrum von –20 °C bis +70 °C und gegenüber Hurrikans mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 235 km/h. Die offene Gewebekonstruktion verbindet wie bei allen GKDFassadenlösungen ungehinderte Aussicht mit hoher Tageslichtausbeute, effizientem Sonnenschutz und natürlicher Luftzirkulation. Wartungsfreiheit und – verglichen mit herkömmlichen Displays – nur ein Sechstel des sonst üblichen Energieverbrauchs machen Mediamesh zum effizienten Hochleistungssystem für die medialisierte Verkleidung von Parkhausfassaden an exponierten, stark frequentierten Standorten. Weitere Informationen: GKD – Gebr. Kufferath AG, Metallweberstraße 46, 52353 Düren, Tel. (0 24 21) 8 03-0, Fax (0 24 21) 8 03-2 11, info@gkd.de, www.gkd.de

INDUSTRIEBÖDEN

Trapezprofile optimieren Verzahnung im Beton

In der Folge kommt es häufig zum Bruch der Betonkanten. Eine aufwendige Sanierung mit ggf. einem nachträglichen Einbau von Dollen wird erforderlich.

Bei der Erstellung von Betonbodenplatten sind Fugen notwendig, um ungewollte Risse zu vermeiden. Diese Fugen können aber auch Schwachstellen sein, an denen spätere Mängel der Bodenplatte zuerst auftreten. Bei Verkehrsbeanspruchung kommt hinzu, dass die Fugenkanten besonders stark beansprucht werden. Der Einsatz von angemessenen, leistungsfähigen Fugenprofilen trägt zu einem schadensfreien, langlebigen und damit kostengünstigen Betonboden bei.

Bei der Verfahrensweise des nachträglichen Fugenschnittes ist aufgrund der beschriebenen Funktionsweise stets ein enges Fugenraster mit einem Fugenabstand von ca. 5–7 m zu wählen. Es entsteht somit in der Betonbodenplatte eine Vielzahl von Fugen bzw. Schwachstellen, an denen ein späterer Mangel auftreten kann. Durch den Einsatz von leistungsfähigen Fugenprofilen mit entsprechender Trapezprofilierung hingegen entsteht eine perfekte Verzahnung der Platten untereinander. Die Querkraftübertragung wird selbst bei größeren Fugenaufweitungen und dynamischer Belastung dauerhaft gewährleistet.

Betonbodenplatten sind im Standardanwendungsfall keine Bauteile im Sinne der DIN 1045-1 und der DIN 1055-100. Sie unterliegen somit keiner Normung. Daher ist der Planer bei der Entscheidung über die Ausführung, vor allem bei der Fugenanordnung und -ausbildung, besonders gefordert. Im Vorfeld sollte mit dem Bauherrn die Nutzung, z. B. in einer Industriehalle die Belastung durch lagernde Güter und Transportfahrzeuge, definiert werden, um einen angemessenen Fugenplan erstellen zu können.

I n n o v a t i o n e n

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recostal

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B a u

recostal® Keyboard - Profile

Fugenschnitt Eine verbreitete Verfahrensweise ist der nachträgliche Fugenschnitt. Durch das Einschneiden wird der Betonquerschnitt geschwächt, wobei gleichzeitig die vorhandene obere Bewehrungslage durchtrennt werden sollte. Durch die Fugenschnitte können sich dann die einzelnen Plattenfelder des Betonbodens während des Schwindprozesses entspannen. Die gewollten Rissbildungen entstehen im Bereich der Fugenschnitte. Die Querkraftübertragung dieser Fugen ohne zusätzliche Verdollung erfolgt allein über die Rissverzahnung. Das Risiko einer Schadensbildung ist für eine derartige Fugenausbildung nicht unerheblich. Bei fortschreitender Rissaufweitung besteht unter dauerhaftem, schwerem Staplerverkehr beispielsweise die Gefahr des Versagens der Querkrafttragfähigkeit. Die ständig auf die Fugenränder wirkenden Radlasten bringen auf Dauer Bewegung in die Plattenränder, die durch den entstandenen Riss, untereinander keine Lastverteilung mehr übernehmen können.

Trennfugenprofile für Hallenböden und Fahrbahnplatten Fugenprofil XLV XLV / XLW XLW mit Kantenschutz Fugenprofil XL mit PVC-Kappe Verzahnung erzahnung durch Trapezprofil Trapezprofil

fte geprü keit hig Tragfä pzig

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INDUSTRIEBÖDEN

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Fugenschnitt mit Rissblildung im „jungen“ Zustand

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Geprüfte Sicherheit – Belastungsprüfungen an der MFPA Leipzig

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Recostal®Keybord XLV mit verzinktem Flachstahlkantenschutz und Trapezprofilierung

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Recostal®Keybord XLV – Stoßausbildung mit Kunststoffschraube und Überlappungsblechen

Fortschreitende Rissaufweitung und beginnender Kantenausbruch

Fugenprofile für jede Fugenart

Das recostal® Keyboard – in der leichten Standardausführung „L“ und als stabilere „XL“-Version – wird für geplante Sollrissfugen verwendet und ersetzt den klassischen nachträglichen Fugenschnitt. Die Fixierstäbe der leichten L-Ausführung bieten eine einfache Montage mit Hilfe der Keiljustierung. Die Standschuhe mit Höhenjustierung des dickwandigeren XL-Profils ermöglichen eine anwenderfreundliche und standsichere Montage mit exakter Höhenjustierung. Beide Systeme lassen sich bei höherer Beanspruchung noch durch zusätzliche Anordnung von Querkraftdollen verstärken. PVC-Profilkappen, die wahlweise entfernbar sind oder in der Fuge verbleiben, bilden einen sauberen, bündigen Abschluss mit der Betonoberfläche.

(Fotos: Dywidag-Systems International)

Ob für Schein-, Press- oder Trennfugen, ob für Hallenböden mit Staplerverkehr oder einfache Fahrbahnplatten im Freien – für jede Fugenart und deren unterschiedlichste Beanspruchungen bietet die Fa. contec DSI aus Porta Westfalica mit ihren „Keyboards“ das entsprechende Fugenprofil. Das Unternehmen führt in seinem Programm recostal®-Verlorene Schalung Profile mit dem Namen Keyboard, was so viel wie „verzahnte Abschalung“ bedeutet. Der Name ist Programm, denn durch eine trapezförmige Profilausführung wird eine bestmögliche Querkraftübertragung der Betonplatten untereinander erzielt. Das Tragverhalten der recostal® Keyboard-Profile wurde durch umfangreiche Belastungsprüfungen an der MFPA Leipzig nachgewiesen.

Tragfähiger, langlebiger Betonboden Einen Schwachpunkt der Fugenausbildungen stellen oft die Betonkanten im Fugenbereich dar. Dies gilt insbesondere bei Beanspruchung durch kleinere Fahrrollen von schweren Hubfahrzeugen. Mit dem Keyboard XLV und dem Keyboard XLW bietet contec DSI eine Variante des XL-Profils, das die Betonkanten durch zwei massive Flachstahl- bzw. Winkelstahlprofile vor Ausbrüchen schützt. Die Stahlprofile sind durch Kopfbolzen im Beton rückverankert. Das Keyboard XLV/XLW ist sowohl im Bereich von Sollrissfugen als auch im Bereich von Trennfugen und Bewegungsfugen einsetzbar. Im Zuge des Schwindprozesses entsteht zwischen den Kantenschutzprofilen in Abhängigkeit zur Feldgröße ein entsprechender Fugenspalt. Durch den Einsatz der recostal® KeybordProfile entsteht somit ein tragfähiger, langlebiger Betonboden. Weitere Informationen: Dywidag-Systems International GmbH, NL contec, Südstraße 3, 32457 Porta Westfalica, Tel. (0 57 31) 76 78-0, Fax (0 57 31) 76 78 79, contec@dywidag-systems.com, www.contec-bau.de

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INDUSTRIEBĂ&#x2013;DEN

Ein Boden, der die Welt bedeutet Mindestens 100.000 Besucher sollen das wortreich-Museum fĂźr Sprache und Kommunikation in Bad Hersfeld jedes Jahr besuchen. Dass dies durchaus realistisch ist, zeigen die Bad Hersfelder Festspiele mit ihrer sechsstelligen Besucherzahl. DafĂźr, dass das in der Heimat der GebrĂźder Grimm auch mit der Sprache gelingt, haben der Spezialbetrieb fĂźr anspruchsvolle Bodenbeschichtungen â&#x20AC;&#x17E;HEFâ&#x20AC;&#x153; und der Bauzulieferer Caparol Industrial Solutions in einer umgenutzten Werkshalle des ehemaligen Maschinenbaukonzerns Deutsche Babcock (heute: Babcock Borsig SteinmĂźller) ideale Voraussetzungen geschaffen. Bei dem Museum fĂźr Sprache und Kommunikation, das die Stadt Bad Hersfeld mit UnterstĂźtzung des Landes Hessen sowie FĂśrderung durch die EU im Herbst 2011 erĂśffnet hat, handelt es sich um ein Mitmach-Museum, das die Erkundung der Sprache zu einer facettenreichen Erlebnisreise durch die eigene Fantasie sowie die Gegenwart und Geschichte macht.

Von Grund auf Extraklasse Ganz gleich, welchem Aspekt der Sprachverwendung das Interesse der Besucher gilt, auf das Schuhwerk von geschĂ¤tzten 100.000 leichten oder schweren Menschen jĂ¤hrlich muss ein FuĂ&#x;boden besonders vorbereitet sein. Frank Max Kohm und Lothar Manfred Kluge als GeschĂ¤ftsfĂźhrer der High End Flooring GmbH aus Neuweiler/Baden-WĂźrttemberg kĂźmmerten sich persĂśnlich darum, dass der Boden in den Stockwerken des Ziegelbaus nicht allein durch die Robustheit der Disbon-Beschichtung glĂ¤nzt, sondern das Design eine eigene Bedeutungsebene verkĂśrpert. Ein Boden eben, der â&#x20AC;&#x201C; im wahrsten Sinn des Wortes â&#x20AC;&#x201C; die Welt bedeuten kann. HEF hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich nahezu jeder Gestaltungswunsch in Bodengrafiken umsetzen und auf den Millimeter genau an gegebene Raumgeometrien anpassen lĂ¤sst: Mit den digital bearbeiteten â&#x20AC;&#x17E;HEF Floor Graphicsâ&#x20AC;&#x153; ist es gelungen, langlebige, verschleiĂ&#x;feste Bodenunikate herzustellen, die eine schier unendliche Gestaltungsvielfalt offenbaren. Der FuĂ&#x;boden kann so sehr viel intensiver und prĂ¤ziser in ganzheitliche Raumkonzepte eingebunden werden. Untergrundvorbereitung, Haftgrundierung, Kratzspachtelung, Deckbelag, Bodengrafiken, Kopfversiegelung, die Auswahl geeigneter Bautenschutzprodukte mit AgBB-Zulassung (AgBB = Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten; Anm. d. Red.), die fĂźr Ăśffentlich zugĂ¤ngliche RĂ¤ume vielfach vorgeschrieben ist, sowie die Beibringung sĂ¤mtlicher PrĂźfzertifikate obliegen bei uns einem Ansprechpartner, der sich verantwortlich um alles kĂźmmertâ&#x20AC;&#x153;, betont Lothar Manfred Kluge, ebenso wie Frank Max Kohm. FĂźr Bodengestaltungsprojekte bevorzugt HEF Bautenschutzprodukte der Marke DISBON, wofĂźr die beiden GF eine einleuchtende ErklĂ¤rung haben: â&#x20AC;&#x17E;Die Bandbreite an mĂśglichen Dekoformen ist bei Disbon um ein Vielfaches grĂśĂ&#x;er als bei jedem Wettbewerberâ&#x20AC;&#x153;.

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Da staunt man nicht schlecht: Einige der 80 Mitmach-Stationen geben den Besuchern SprachrĂ¤tsel auf. Die Gestaltung der Exponate wird formsinnig am Boden fortgefĂźhrt.

langjĂ¤hriger Erfahrung. Seiner EinschĂ¤tzung nach ist die neuentwickelte HEF-Schabloniertechnik fĂźr kommunale, private und gewerbliche Auftraggeber gleichermaĂ&#x;en interessant, da sie einen einzigartigen, oft sehr persĂśnlichen Gestaltungsgedanken in eine digital bearbeitbare Fassung transformierbar macht. Auf diese Weise lĂ¤sst sich die Idee flexibel ausgestalten und farblich so akzentuieren, dass ein einzigartiges Bodendesign entsteht. Abnutzung, UmwelteinflĂźssen und anderweitigen VerschleiĂ&#x;aspek-

Professioneller Bautenschutz: Auf Beton gehĂśrt DISBON! Wann immer sich langjĂ¤hriges Forschungswissen und ein hochwertiges Produktportfolio perfekt ergĂ¤nzen mĂźssen, wird in der Praxis immer Ăśfter einfach nur DISBON verlangt:

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â&#x20AC;&#x17E;Gerade bei kombinierten Bautenschutz- und Bodendesign-AuftrĂ¤gen zeigt es sich immer wieder, dass Gesamtkonstruktionen schneller und wirtschaftlicher zu einwandfreien Ergebnissen fĂźhren als die Vergabe von Teillosen an verschiedene Auftragnehmerâ&#x20AC;&#x153;, bestĂ¤tigt DISBON Vertriebsleiter Dirk Brockgreitens aus

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EXPERTISE AM BAU

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(Fotos: Achim Zielke für DISBON)

INDUSTRIEBÖDEN

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Mehr Entfaltungsfreiheit für gestalterische Kreativität: „HEF Floor Graphics eröffnen Innenarchitekten, Malern, Estrichlegern und Bautenschützern bei der Bodengestaltung völlig neue Möglichkeiten des integrierten Raum-Designs“, betont Frank Max Kohm, Geschäftsführer der High End Flooring GmbH aus Neuweiler/Baden-Württemberg.

Anregungen für das Interior Design: Ob Boutique oder Brillenfachgeschäft – auch für Unternehmensgründer und Ladeneinrichter ist das wortreich-Museum ein Ort gestalterischer Inspiration.

So kommen Floor Graphics auf den Boden Der Kunde hat eine Motividee oder einen besonderen Gestaltungswunsch für seinen Boden. Er schickt eine Vektor-Datei, die seine Vorstellungen visualisiert, an HEF. Das kreative Unternehmen stellt auf der Basis dieser Ideenskizze spezielle Klebeschablonen her, die nach Freigabe durch den Auftraggeber auf der geglätteten Bodenbeschichtung angebracht werden. Nach Applikation der Farbmotive werden die Schablonen wieder abgezogen. Danach folgt ein transparenter Schutzüberzug, dessen Eigenschaften (dick oder dünn, glatt oder rau, glänzend oder matt) an die zu erwartende Beanspruchung des Bodens und den Wunsch des Kunden bis ins kleinste Detail angepasst sind.

Vielfalt der Farben

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Kaum zu fassen: Der helle Bodenbelag ist täuschend echt designed.

ten baut die Umsetzung als fugenlose, dadurch besonders pflegeleichte und langlebige Bodenbeschichtung vor. Gegenüber herkömmlichen Floor Graphics, die gemeinhin mittels Klebefolien appliziert werden und auf dem Boden verbleiben, verfügt das HEF-Konzept über ein klares Plus an NutzbarZeit.

Die Farbenpracht des wortreich-Bodens mutet so ermunternd wie ein Regenbogen am Gewitterhimmel an. Was den BennoSchilde-Park in Bad Hersfeld gerade auch für Bauingenieure, Bautenschützer, Betonfacharbeiter, Estrichleger, Innenarchitekten, Verantwortliche für Arbeitssicherheit in Industriebetrieben und nicht zuletzt für jeden Unternehmer zu einer Offenbarung macht, ist die am Boden stilvoll arrangierte Farbenpracht und Formenvielfalt. „Ein solches Arrangement, das kann nicht jeder“, resümiert Disbon-Vertriebsleiter Dirk Brockgreitens. Beim Rundgang durch den Benno-Schilde-Park verschlägt es selbst dem weltbewandertsten Betrachter hier und da doch glatt die Sprache. Achim Zielke M.A.

Weitere Informationen: HEF High End Flooring GmbH, Nagolder Straße 9, 75389 Neuweiler, Tel. (0 70 55) 93 00 95, Mobil (01 77) 2 69 23 05, hefgmbh@aol.com, www.highendflooring.de Sowie: CIS Caparol Industrial Solutions GmbH, Geschäftsbereich DISBON, Roßdörfer Straße 50, 64372 Ober-Ramstadt, Tel.: (0 61 54) 71-11 88, info@disbon.de , www.disbon.de

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Normativer Hartstoffestrich auch für anspruchsvollen Erweiterungsbau Die über 37 000 m² großen Bodenflächen der neuen Hallen der MAJA-Möbelwerk GmbH in Wittichenau, Landkreis Bautzen, sollten nachhaltig und langfristig für eine extreme Verschleißbeanspruchung ausgelegt und in kurzer Bauzeit eingebracht werden. Der Bauherr, der schon bei den ersten 30 000 m² Industrieboden des Standortes mit einem Hartstoffestrich des Amberger Unternehmens KORODUR Westphal Hartbeton GmbH & Co. KG gute Erfahrungen gemacht hatte, entschied sich bei den Neubauten wieder für eine Industriebodenplatte mit einer 10 mm KORODUR-Hartstoffschicht. Der Möbelhersteller MAJA-MÖBELWERK GmbH, gegründet im fränkischen Kulmbach, blickt auf eine fast 50-jährige Erfolgsgeschichte zurück. So wie das mittelständische Unternehmen bei seinen – ausschließlich in Deutschland gefertigten – Möbeln größten Wert auf Qualität legt, so hat es höchste Ansprüche an die funktionale und technische Realisation seiner Werkshallen. Das aktuelle Bauvorhaben am sächsischen Standort Wittichenau umfasst drei Hallen: Die weitaus größte Halle, die an eine bestehende Halle angebaut wird, erweitert die Produktionsfläche um ca. 17 500 m². Ein zweiter Abschnitt bildet einen Lückenschluss zwischen anderen Bestandsgebäuden. Auf der gegenüberliegenden Straßenseite entsteht das 11 000 m² große neue Versandzentrum.

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Auf den 37 000 m² großen Bodenflächen der Produktions- und Lagerhallen sorgt ein Industrieboden aus insgesamt 550 t KORODUR VS 0/5 Hartstoffestrich für langlebige und nachhaltige Qualität. Das aktuelle Bauvorhaben wurde nach den sehr guten Erfahrungen, die der Bauherr mit der hochwertigen Hartstoffschicht schon in den fast ebenso großen Bestandsflächen gemacht hatte, wieder mit der normativen Hartstoffschicht desselben Herstellers ausgeführt.

bodenbau, wie Hartstoffeinstreuungen, Walzbetonsysteme oder sonstige 2-Schichtsysteme entschieden.

Planung und Ausführung der Industriebodenplatte

Der Einbau von Beton und Hartstoffestrich

Planung und Gesamtausführung obliegen der Consass GmbH & Co. KG aus Kohren-Sahlis bei Leipzig. Der Generalunternehmer schrieb für die ca. 37 500 m² Hallenboden einheitlich eine Industriebodenplatte von 20 cm aus, die sich aus 19 cm Stahlfaserbeton plus einer 1 cm Hartstoffschicht zusammensetzt. Zur Ausführung kommt eine 10 mm Hartstoff-Verschleißschicht des international agierenden Herstellers KORODUR. Eingebaut wird die Industriebodenplatte durch die europaweit tätige Condulith®-Deutsche Industriebodentechnik GmbH aus Minden im „frisch-auf-frisch“-Verfahren.

Die Bodenplatte aus Stahlfaserbeton wird in Feldgrößen von maximal 30 × 30 m hergestellt. Die einzelnen Tagesfelder werden durch verlorene Stahlprofile des Systems CON KS 170+ höhengerecht abgestellt, die gleichzeitig als dauerhafter Kantenschutz dienen. Um dem ambitionierten Zeitplan bei gleichzeitig hoher Qualität der Ausführung gerecht zu werden, arbeitet der Industriebodenbauer mit zwei Kolonnen: die erste ist verantwortlich für den Betoneinbau, die zweite für das Aufziehen des Hartstoffestrichs und dessen Oberflächenbearbeitung. Mit der geeigneten Mischtechnik wird der Hartstoff mit Zement und Wasser angemischt und auf die frische, soeben begehbare Fläche gepumpt. So werden, berechnet für den gesamten Industrieboden, ca. 550 t KORODUR VS 0/5 in den Hallen eingebaut. Über Lehren wird der Hartstoffmörtel auf seine Schichtstärke von im Mittel 10 mm abgezogen. Abschließend wird der Hartstoffestrich in vier bis fünf Durchgängen mit Glättmaschinen zeitgerecht bis zum Porenschluss geglättet. Die äußerst wichtige Nachbehandlung erfolgt unmittelbar im Anschluss durch Abde-

Entscheidung für hochwertige Hartstoffschicht Der Hartstoffestrich gemäß DIN 18 560 „Estriche im Bauwesen“, Teil 7: Hochbeanspruchbare Estriche (Industrieestriche) basiert auf dem Produkt KORODUR VS 0/5, einem Hartstoffgemisch nach DIN 1100, Gruppe A mit einem Schleifverschleiß von ≤ 5,0 cm³/50 cm². Bodenaufbau, Verfahren und die Entscheidung für eine Hartstoffschicht machen deutlich, dass eine hohe gleichbleibende Qualität wesentlich für die Planung war. Die Industriebodenflächen werden teilweise durch Hubladerund Staplerbetrieb bis zu 24 t Gesamtgewicht belastet. Der hieraus resultierenden hohen Verschleißbeanspruchung wird langfristig nur eine normative Hartstoffschicht gerecht. Die Ausführung der hochwertigen Hartstoffverschleißschicht auch in Bereichen, in denen mit weniger Belastung und damit weniger Abrieb zu rechnen ist, dient auch einer bestmöglichen Abdeckung der Stahlfaserbewehrung – die eine Hartstoffeinstreuung in dem Maße nicht leisten kann. Letztlich beruhte die Entscheidung des Bauherrn für die Ausführung eines Industriebodens mit einer 10 mm Hartstoffschicht auf seinen sehr guten langjährigen Erfahrungen in den bestehenden Produktions- und Lagerhallen. Somit hat man sich bewusst gegen Standardsysteme im Industrie-

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Im „frisch-auf-frisch“-Verfahren wird der Hartstoffestrich auf die frische, soeben begehbare Betonfläche eingebracht und über Lehren auf eine Schichtdicke von im Mittel 10 mm abgezogen. Dem sehr ambitionierten Zeitplan wurden die Ausführenden durch eine gute Logistik und dem Know-how um Material und Timing gerecht.

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Das Glätten der Hartstoffschicht wird zeitgerecht bis zum Porenschluss in vier bis fünf Arbeitsgängen über Glättmaschinen durch das Fachpersonal der Condulith® durchgeführt. Die so erzielte bestmögliche Abdeckung der Stahlfaserbewehrung kann nur eine Hartstoffschicht leisten.

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Unmittelbar nach dem Glätten erfolgt die äußerst wichtige Nachbehandlung durch das Abdecken der Hartstoffschicht mittels Folie. Nach dem Aushärten ist der Boden bestens geeignet für eine kombinierte rollend-stoßend-schleifende Beanspruchung und widersteht Belastungen durch Druck, Stoß und Schlag.

cken mit Folie. Die Ausführung dieser einzelnen Arbeitsschritte erfolgt unter strengsten Qualitätskriterien.

Kurze Bauzeit durch parallel ausgeführte Arbeiten

Hochverschleißfest in vielen Anwendungsbereichen Der Hartstoff KORODUR VS 0/5 eignet sich – neben der Beschichtung von Stahlfaserbeton – für alle anderen Sohlenbetontechniken wie FM-Beton, Beton mit und ohne Bewehrung oder Vakuum-Beton. Er gewährleistet überdurchschnittlich gute Biegezug- und Druckfestigkeiten, sehr günstige Abriebwerte und

(Fotos: Korodur Westphal Hartbeton)

Der Amberger Hartstofflieferant sieht bei diesen Größenordnungen üblicherweise den Einsatz seiner Silo-Mischtechnik vor, mit der problemlos Tagesleistungen um 2 000 m² möglich sind. Der sehr enge Zeitrahmen, der für den Einbau der Bodenplatte allerdings vorgesehen war, macht es aber notwendig, auf Sackware zurückzugreifen. Auf diese Weise baut der Verarbeiter täglich je nach Feldgrößen 900 bis 1 200 m² Industrieboden ein. Zudem wird gleichzeitig an mehreren Abschnitten in unterschiedlichen Ausführungsschritten gearbeitet.

konstant bleibende Gleitsicherheit der Industriebodenflächen. Damit ist er besonders für die kombinierte rollend-stoßendschleifende Beanspruchung sowie für Beanspruchungen durch Druck, Stoß und Schlag geeignet.

Qualität von Bauherr und Bauleitung erkannt Die Herstellung der Industrieböden war bei Redaktionsschluss noch nicht beendet, die Qualität von Material und Ausführung für den Bauherrn und die Baubeteiligten aber schon offensichtlich. Die örtliche Bauleitung des Generalunternehmers Consass zeigte sich mit „dem Verlauf der Industriebodenarbeiten bislang sehr zufrieden.“ Weitere Informationen: KORODUR Westphal Hartbeton GmbH & Co. KG, Wernher-von-Braun-Straße 4, 92224 Amberg, Tel. (0 96 21) 47 59-0, Fax (0 96 21) 3 23 41, info@korodur.de, www.korodur.de

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INDUSTRIEBÖDEN

Hohes Einsparpotential durch Kunststofffasern für konstruktive Bewehrung von Industrieböden

Parallel zur Variante einer konventionellen Mattenbewehrung stieß Barner bei seinen Recherchen auf die Kunststofffaser Fibrofor High Grade und die Fabrino Produktionsgesellschaft aus Memmingen. Dort ließ er sich die Faser vorstellen und eine statische Bemessung für die Ausführung der Bodenplatte mit der High Grade Faser erstellen. Bei der Faser Fibrofor High Grade 190 handelt es um eine fibrillierte Kunststofffaser, die zur Verminderung oder auch als Ersatz für die konstruktive Bewehrung von Industrieböden und Betonaußenflächen Einsatz findet. Fabrino ist der deutsche Exklusiv-Partner des Schweizer Kunststofffaserherstellers Brugg Contec AG.

(Fotos: Fabrino)

Mitte 2011 erhielt die Nething + Ott Generalplaner GmbH aus Günzburg den Auftrag für die Planung einer neuen Produktionshalle der Ludo Fact GmbH. Ludo Fact, einer der führenden Spielehersteller in Europa, plante eine Erweiterung der Produktionshallen am Unternehmensstandort Jettingen-Scheppach. „Bei der Planung der Bodenplatte war uns natürlich wichtig, verschiedene Alternativen zu prüfen, um dann dem Bauherren die wirtschaftlichste Variante vorzuschlagen“, berichtete Dipl.-Ing. (FH) Wilhelm Barner, Architekt bei Nething + Ott.

Bild 1

Die neue Produktionshalle der Ludofact GmbH – ca. 4 000 m² Fläche, Feldgröße 27 x 27 m (Stützenraster 13,5 x 13,5 m), Plattenstärke 25 cm, Flächenlast 10 kN/m², Gabelstapler/max Radlast 30 kN, Bodenkennwerte EV2 = 80 MPa, Betondruckfestigkeitsklasse C 30/37

High Grade Faser gefällt sehr und spart 10 000 € Die Bemessung der Bodenplatte erfolgte gemäß DIN EN 1992-2 (EC2). Neben dieser Bemessung wurden von Fabrino auch Vorschläge zu Fugenprofilen und zum fachgerechten Anschluss der Bodenplatte, an eine bereits bestehende Halle, erstellt.

Zuschlag für Kunstofffaser Nach Überprüfung der verschiedenen Varianten stellte sich für die Planer von Nething + Ott die mit Kunststofffasern bewehrte Bodenplatte als die mit Abstand wirtschaftlichste Art der Ausführung heraus. Die Kosten für eine mattenbewehrte Bodenplatte, inklusive deren Einbau auf der Baustelle, wären dreimal so hoch gewesen. Eine mögliche Ausführung mit Stahlfasern wurde nicht nur aus Kostengründen verworfen, auch aufgrund von Korrosionsproblemen an der Oberfläche kam diese Art der Ausführung für Nething + Ott nicht in Frage. Fabrino lieferte nicht nur die Bemessung für die mit Kunststofffasern zu bewehrenden Bodenplatte, auch hinsichtlich der Fugenplanung wurde Unterstützung gewährt. „Die Halle hatte ein Stützenraster von 13,50 m × 13,50 m, daher hatten wir eine fugenarme Ausführung mit unserer High Grade Faser mit Fugenfeldern von 27 m × 27 m vorgeschlagen“, erinnert sich Stefan Rüdrich, Vertriebsleiter von Fabrino. Die fugenarme Ausführung bot sich bei dem Projekt Ludo Fact aufgrund des Stützenrasters und der anstehenden Lasten an. So konnte schließlich auch auf das Einschneiden der Bodenplatte zur Herstellung der Felder verzichtet werden. Die Felder wurden im Rahmen der Ausführung mit Fugenprofilen abgeschlossen. An den Feldrändern kam umlaufend eine 0,50 m breite Zusatzbewehrung (MatteQ188 A, oben und unten) zum Einsatz. Diese dient der Aufnahme der auftretenden Spannungen im Randbereich der Platte.

Bei der Klärung von planerischen Details in Fragen der Ausführung mit dem Prüfstatiker und dem Rohbauunternehmer, stand der Faserlieferant beratend zu Seite. Bei der Herstellung und beim Einbau des Betons wurde von Seiten Fabrino hinsichtlich der Betonrezeptur sowie des Einmischens der Kunststofffasern technische Hilfestellung geleistet. „Die Fasern lassen sich problemlos einmischen und verteilen sich homogen im Beton“, berichtet Dipl.-Ing. Frank Nitzsche, Frischbeton Schwenk, aus der Sicht des Betonlieferanten. Nachdem nun die ca. 1 000 m³ Kunststofffaserbeton eingebaut sind, hält Barner rückblickend fest: „Der Bauherr war uns für den Vorschlag, die High Grade Faser zu verwenden und die damit verbundene Kosteneinsparung von mehreren 10 000 €, sehr dankbar und ist auch jetzt mit dem fertigen Hallenboden sehr zufrieden.“ Weitere Informationen: FABRINO, Produktionsgesellschaft mbH & CO.KG, Augsburger Straße 23, 87700 Memmingen, Tel (0 83 31) 9 25 06-0, Fax (0 83 31) 9 25 06-36, info@fabrino.eu, www.fabrino.eu

Hersteller

High Grade

www.bruggcontec.com .bruggcontec.com

Die wirtschaftliche und ökologische Alternative zu Stahlfasern und Stahlbewehrung. Niedrigere Kosten. Höherer Versc Ve erschleißwiderstand. Keine Korrosion. Bemessung nach EC 2.

Vertrieb D www.fabrino.eu

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INDUSTRIEBÖDEN

Emsländer Spezialität Das Emsland Moormuseum im niedersächsischen Geeste entstand in den 1970er Jahren mit dem Gedanken, die Verwandlung der rauen Moor- und Heidelandschaft in eine Kulturlandschaft zu dokumentieren. Rund 18.500 kleine und große Objekte gibt es inzwischen im Moormuseum – rund um die Themen Moor, Torfabbau und Siedlungsgeschichte. Für die ganz großen Ausstellungsstücke, darunter ein Otto-Meyer-Pflug und zwei Lokomobile – entstand in diesem Jahr eine eigens konzipierte Technikhalle aus Glas und Stahl. Der Betonboden dieser Halle wurde zunächst geglättet, aufgeraut, kugelgestrahlt und dann mit drei verschiedenen Produkten beschichtet. Für die Grundierung wählte Alfred Tempel, Bereichsleiter Emden/Ostfriesland im verarbeitenden Unternehmen Nietiedt GmbH, das transparente und schnell reagierende 2K-Epoxidflüssigharz Disboxid 463 EP-Grund SR. Neben einer guten Aushärtung zeichnet sich das Material durch Chemikalienbeständigkeit und hohe Beständigkeit gegen Dauernaß-Belastungen aus. Danach bekamen die 1 600 m² Boden eine Verlaufbeschichtung mit dem ebenfalls gut chemikalienbeständigen Disboxid 464 EPDecksiegel. Abschließend wurde die Beschichtung mit Disbopur 459 PU-AquaColor versiegelt. Das pigmentierte, wässrige und emissionsminimierte 2K-Polyurethanharz eignet sich im Innenbereich zur seidenmatten Versiegelung harter und zähharter PUR- und EP-Beschichtungen.

AgBB-Prüfkritierien erfüllt Disbopur 459 PU-AquaColor ist emissionsminimiert, abriebfest, wasserdampfdiffusionsfähig und überzeugt mit einer hohen Deckkraft. Mit dem gut UV- und chemikalienbeständigen Material verbessert sich die Oberflächenreinigungsfähigkeit, zudem lässt sich die Kratzfestigkeit harter und zähharter PUR- und EPBeschichtungen erhöhen. Besonders wichtig für Verarbeiter und Kunden ist, dass Disbopur 459 PU-AquaColor die strengen Prüfkriterien des Ausschusses für die gesundheitliche Bewertung von Bauprodukten (AgBB) erfüllt: Es ist nach den AgBBPrüfkriterien für VOC-Emissionen innenraumrelevanter Bauprodukte geprüft und zugelassen und damit besonders für alle „sensiblen“ Bereiche wie z. B. Aufenthaltsräume, Krankhäuser oder Schulen geeignet.

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Technische Inhalte wirken in einem technisch anmutenden Umfeld äußerst authentisch: Der Industriecharakter des Gebäudes erfährt im Boden eine Potenzierung.

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Weil sich mit dieser Beschichtung selbst hochwertige Oberflächen in weiß mit außerordentlichem Schutz vor Vergilbung gestalten lassen, wurde das wegweisende Produkt bereits mehrfach ausgezeichnet – erstmalig mit dem Innovationspreis auf der Domotex 2009 für den technischen Fortschritt des „Produkts Farbe“ unter gesundheitlichen und gestalterischen Aspekten. Ebenfalls erhielt Disbopur 459 PU-AquaColor eine Auszeichnung im Wettbewerb „Design Plus“.

Toller Boden für Industriecharakter Alfred Tempel, der die Baustelle von A-Z abwickelte, setzte in Spitzenzeiten bis zu sechs Gesellen und zwei Auszubildende beim Projekt Moormuseum ein. Begonnen wurde Anfang Mai, allerdings waren in der 11 500 m³ fassenden Halle noch andere Gewerke tätig, sodass der Boden letztendlich erst zwei Monate später fertiggestellt werden konnte. In den Aufbau des Bodens floss buchstäblich die ganze Erfahrung der Nietiedt GmbH ein, die schon seit mehr als 30 Jahren im Beschichtungssektor tätig ist und für diese Aufgabe gern auf Caparol-Produkte zurückgreift. „Auch mit dem Boden hat dieses interessante Bauwerk genau den Industriecharakter bekommen, den es braucht, um das Thema einer technischen Ausstellung unterstützen und vermitteln zu können – es ist ein toller Boden geworden“, resümiert Alfred Tempel. Diplom-Ingenieur Stefan Hölscher vom gleichnamigen Architekturbüro zeichnete bei diesem Neubau für die Planung, Ausschreibung und Bauleitung verantwortlich. Da die Aufgabe nicht zuletzt darin bestand, den Boden bewusst zurückzunehmen, damit die Ausstellungsobjekte im Vordergrund bleiben können, ist auch er mit der Lösung sehr zufrieden. „Insgesamt haben wir mit diesem Bauwerk das Zusammenspiel von Glas, Stahl und Technik in Szene gesetzt, und dies gibt auch dieser Boden wieder. Er ist matt und dennoch lebhaft, einfach richtige Handwerksarbeit, die auch sichtbar ist“, fasst Stefan Hölscher zusammen. Begeistert zeigt sich auch Caparol-Außendienstmitarbeiter Bernd Göttinger, der schon viele Projekte mit der Firma Nietiedt realisiert hat. „In einer Halle mit dieser inhaltlichen Ausrichtung muss auch der Boden der Thematik folgen, und das haben wir erreicht. Davon abgesehen ist es eine wunderschöne Ausstellung“, schwärmt er.

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Kultivierungsgerät: Der Otto-Meyer-Pflug, Sinnbild der Kultivierung, steht auf einem Industrieboden erster Güte.

INDUSTRIEBÖDEN

Ableitfähiges Bodensystem vereint ESD- und VDE-Personenschutz (Fotos: Caparol Farben Lacke Bautenschutz/Andreas Wiese)

Schutz elektronischer Bauteile, Explosions- und Personenschutz: Der neue Leitlack StoPox WL 118 schützt in Verbindung mit ausgewählten Deckbeschichtungen vor Schäden durch elektrische Entladungen. Erstmalig wird der Personenschutz auch mit einem diffusionsoffenen Gesamtsystem erreicht.

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Der Boden der neuen Ausstellungshalle des Emsland Moormuseums folgt ganz der Industriethematik.

Das Emsland Moormuseum mit angeschlossenem Museumscafé zeigt ganzjährig verschiedene Ausstellungen und Sammlungen, verfügt über ein großes Freigelände mit Feldbahn und bietet Führungen zu verschiedenen interessanten Themen. Weitere Informationen: Deutsche Amphibolin-Werke von Robert Murjahn Stiftung & Co KG, Geschäftsbereich CAPAROL Farben Lacke Bautenschutz, Roßdörfer Straße 50, Industriegebiet 1, 64372 Ober-Ramstadt, Tel. (0 61 54) 71-0, Fax (0 61 54) 71-13 91, info@caparol.de, www.caparol.de

ESD, elektrostatische Entladung (electrostatic discharge), ist ein durch große Potenzialdifferenz in einem elektrisch isolierenden Material entstehender Funke oder Durchschlag, der einen sehr kurzen hohen elektrischen Stromimpuls verursacht. Die Potentialdifferenz entsteht dabei meist durch Reibungselektrizität. Die elektrostatische Entladung liegt in einem sehr kurzen Zeitfenster sowie in einem geringen Einschlagsbereich und verursacht eine hohe elektrische Leistung und hohe elektrische Leistungsdichte im Bauelement. In der Industrie-Elektronik können hochsensible Elektronikteile schon bei minimalen elektrostatischen Entladungen von unter 10 Volt (V) beschädigt werden, deshalb ist es erforderlich, diese hochsensiblen ESD-gefährdeten Bauteile zu schützen. Um elektrostatische Entladungen zu verhindern, sollten daher nur ableitfähige Materialien und Ausrüstungen in ESD-sensiblen Bereichen verwendet werden. Ableitfähige Bodensysteme leiten Ladungen kontrolliert in die Erde ab. ESD-Beschichtungen besitzen meistens einen sehr niedrigen Widerstand, der für Personen gefährlich wird, sobald diese an offenen Spannungen arbeiten – denn bei solchen Beschichtungen können hohe Ströme durch den Körper fließen. Dies bedroht in erheblichem Maße die Gesundheit. Mit dem neuen

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INDUSTRIEBÖDEN

Zertifiziert: Indoor Air Comfort Gold für UCRETE®

(Foto: StoCretec)

UCRETE®, der Polyurethanbetonboden von Performance Flooring, dem Spezialisten für fugenlose Bodensysteme von BASF, wurde mit dem Label Indoor Air Comfort Gold ausgezeichnet. Das Indoor Air Comfort Gold-Programm des renommierten Analytik-Dienstleisters Eurofins Scientific verbindet alle Kriterien der obligatorischen und freiwilligen Produktkontrolle in Bezug auf die Qualität der Innenraumluft. So wird gewährleistet, dass ein zertifiziertes Produkt den höchstmöglichen Standard für die jeweilige Produktgruppe erfüllt.

Damit kein Chip zu Schaden kommt: Durch ableitfähige Böden werden Schäden durch elektrostatische Entladungen an empfindlichen Geräten zuverlässig verhindert.

Leitlack WL 118 wird der Personenschutz nach DIN VDE 0100-410 gewährt. Ein relativ hoch eingestellter Erdableitwiderstand sorgt für den notwendigen Schutzmechanismus und erfüllt dabei trotzdem die technischen Anforderungen der gängigen ESD-Normen. Die Leitschicht StoPox WL 118 ist mit vielen StoCretec Deckbeschichtungen kombinierbar. In Zusammenstellung mit der Deckschicht StoPox WB 110 ist erstmalig der Personenschutz mit einem diffusionsoffenen System möglich.

Nachhaltigkeit und Energieeinsparungen sind europaweit ein Dauerthema und wichtiger Bestandteil bei der Gebäudeplanung. Dazu gehört es auch, dass die verwendeten Materialien hohen Anforderungen gerecht werden müssen, um ein gesundes und sicheres Raumklima zu gewährleisten. Folglich steigt die Nachfrage nach VOC-geprüften, emissionsfreien Produkten. Innovative Systeme für nachhaltiges Bauen, die als Beleg für das Umweltengagement eines Unternehmens stehen, sind demnach zunehmend gefragt. Eins dieser innovativen Systeme ist jetzt mit dem neuen Siegel ausgezeichnet worden: UCRETE® von Performance Flooring.

(Foto: BASF Bautechnik)

Weitere Informationen: StoCretec GmbH, Gutenbergstraße 6, 65830 Kriftel, Tel. (0 61 92) 4 01-1 04, Fax (0 61 92) 4 01-1 05, info.stocretec.de@stoeu.com, www.stocretc.de

Klebearmierung Nachträgliches Verstärken von Stahlbeton

UCRETE® – der extrem widerstandsfähige Industrieboden auf Basis von Polyurethanbeton von BASF, erhielt das Zertifikat Indoor Air Comfort Gold

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

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

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www.klebearmierung.de info@klebearmierung.de

Das fugenlose Oberflächenschutzsystem, das hohen thermischen, chemischen und mechanischen Belastungen dauerhaft standhält, wurde auf folgende Aspekte geprüft: krebserzeugende Stoffe, Formaldehyd, flüchtige organische Verbindungen, betriebliches Qualitätsmanagement und Produktkontrolle. In allen Bereichen konnte UCRETE® überzeugen und erfüllt damit mühelos die Anforderungen aller anderen Labels – denn die neue Eurofins-Klassifizierung vereint die besten verfügbaren Techniken in der VOC-Messung in einem strengen Zertifizierungsprozess. Beinhaltet sind die Kriterien aller gängigen europäischen Labels, wie Blauer Engel, M1, AgBB, AFSSET. Die zertifizierten Produkte bieten also den höchstmöglichen Standard bezüglich der Luftqualität in Innenräumen und Sicherheit der Nutzer. Weitere Informationen: BASF Bautechnik GmbH, Dr.-Albert-Frank-Straße 32, 83308 Trostberg, Tel.: (0 86 21) 86 37 00, Fax (0 86 21) 86 37 03, InfoPerformanceFlooring@basf.com, www.performanceflooring.basf.de

AKTUELL

Grundbauberechnung nach Eurocode 7 mit Unterstützung aller Länder Die neue Version der Programmgruppe DC-Grundbaustatik von DC-Software unterstützt ab sofort den Eurocode 7 mit allen drei Nachweisverfahren für alle Länder.

In der Programmgruppe DC-Grundbaustatik stehen Einzelprogramme für die verschiedensten Grundbaunachweise zur Verfügung: – DC-Grundbruch: Grundbruchnachweis – DC-Setzung: Setzungsberechnung – DC-Fundament: Fundamentberechnung mit allen Grundbaunachweisen und Bemessung – DC-Böschung: Böschungs- und Geländebruch – DC-Geotex: Bewehrte Erde mit Geokunststoffen – DC-Gabione: Stützkonstruktionen aus Gabionen usw. nach Merkblatt FGSV – DC-Winkel: Winkelstützmauern – DC-Baugrube: Baugrubenwände – DC-Nagel: Bodenvernagelung – DC-Unterfangung: Gebäude-Unterfangung

(Abb.: DC-Software)

Typischerweise wird für die meisten Nachweisverfahren im Grundbau (Schnittgrößen, Gleitsicherheit, Grundbruchnachweis usw. als Grenzzustand GEO) z. B. in Deutschland, Österreich und Frankreich das Nachweisverfahren 2 verwendet, in Großbritannien und Italien das Nachweisverfahren 1. Für den Geländebruchnachweis wird in Deutschland, Österreich und Frankreich das Nachweisverfahren 3 eingesetzt.

Bild 1

Freie Einstellung der Ansätze nach Eurocode 7

– DC-Pfahl: Bemessung von Pfählen – DC-Vibro: Rüttelstopfverdichtung In diesen Programmen können nun die Ansätze nach Eurocode 7 variabel eingestellt werden. Fest vordefiniert stehen be-

AKTUELL reits zur direkten Auswahl die Einstellungen zur Verfügung für Eurocode 7 (Vorschlagswerte), Deutschland (DIN EN 1997-1 mit DIN 1054:2010), Österreich (ÖNORM B 1997-1-1), Frankreich (NF EN 1997-1), Großbritannien (BS EN 1997-1), Italien (UNI EN 1997-1 mit NTC 2008) und Spanien (UNE EN 1997-1 mit DB SE-C). Hier kann eine direkte Auswahl des Landes vorgenommen werden (s. Bild 1).

Jedes beliebige Land Die Verwendung für jedes beliebige Land ist auf einfache Weise möglich über eine freie Einstellung der Nachweisverfahren und der Gruppen von Sicherheitsbeiwerten. Es kann zunächst für jede Art von Nachweis (z. B. Wandlänge, Schnittgrößen, Ankerlängen, Gleitsicherheit, Grundbruchnachweis, Geländebruchnachweis, Pfahllänge) das gewünschte Nachweisverfahren 1, 2 oder 3 ausgewählt werden. Je nach Nachweisverfahren sind die zugehörigen Gruppen von Sicherheitsbeiwerten für Einwirkungen (A = Actions), Bodenkennwerte (M = Material) und Widerstände (R = Resistance) voreingestellt: – für Nachweisverfahren 1 sind zwei Kombinationen zu berechnen mit den Sicherheitsbeiwerten A1 + M1 + R1 und A2 + M2 + R1 (für axial belastete Pfähle gelten hier andere Regelungen) – für Nachweisverfahren 2 sind die Sicherheitsbeiwerte A1 + M1 + R2 zu verwenden – für Nachweisverfahren 3 werden die Sicherheitsbeiwerte A2 + M2 + R3 angesetzt (bei geotechnischen Einwirkungen)

Sicherheitsbeiwerte Bei freier Einstellung können die Gruppen der Sicherheitsbeiwerte frei gewählt werden zur Einstellung von speziellen Regelungen wie sie z. B. für Italien vorliegen. Schließlich können auch die Sicherheitsbeiwerte selbst definiert werden (s. Bild 2). Für die Grenzzustände der Lagesicherheit (EQU) und den Hydraulischen Grundbruch (HYD) sind die Sicherheitsbeiwerte für günstige und ungünstige ständige und veränderliche Einwirkungen wählbar. Für diese Grenzzustände sind keine unterschiedlichen Nachweisverfahren erforderlich. Für Deutschland und Österreich können jeweils mehrere Sicherheitsbeiwerte für die unterschiedlichen Bemessungssituationen BS-P (permanent), BS-T (temporär) und BS-A (außergewöhnlich) entsprechend den bisherigen Lastfalltypen LF1, LF2 und LF3 bzw. nach ÖNORM BS 1, BS 2 und BS 3 verwendet werden. BS-T/A entspricht dem Zwischenwert LF2/3 nach EAB 2006. Für den Geländebruchnachweis nach ÖNORM stehen zusätzlich die Schadensfolgeklassen CC1, CC2 und CC3 zur Verfügung. Damit sind auf einfache Weise die Regelungen nach Eurocode 7 für jedes beliebige Land einstellbar. Weitere Länder werden in Zukunft zusätzlich über die direkte Auswahl des Nationalen Anhangs unterstützt. Weitere Informationen: DC-Software Doster & Christmann GmbH, Hannah-Arendt-Weg 3, 80997 München, Tel. (0 89) 89 60 48 33, Fax (0 89) 89 60 48 18, service@dc-software.de, www.dc-software.de.

AKTUELL

Erweiterung des Panamakanals im Blickpunkt Vom 25. bis 27. Oktober 2012 richtet die Messe Freiburg eine neue Veranstaltung für den Ingenieurbau und die Bauwerkssanierung aus. PERI beteiligt sich und nutzt die Ingenieurbautage zur Präsentation der Schalungslösung für den Panamakanal, die Ausstellung für Gespräche mit dem Fachpublikum und den Karrierebereich als Treffpunkt mit Studenten und jungen Ingenieuren.

an der Atlantik- und der Pazifikküste. Für diese Maßnahme plant und liefert PERI eine Vielzahl an Schalungs- und Gerüstsystemen. Es handelt sich dabei um den größten Einzelauftrag in der über 40-jährigen Geschichte des Unternehmens. [25. Oktober 2012 | 11.45 Uhr bis 12.30 Uhr | Raum Colmar] Die econstra als begleitende Ausstellung bietet mit Unternehmen aus den Sparten Infrastruktur, Erneuerbare Energien, Anlagenbau, Bauverfahren und Consulting den Rahmen für fachlichen Austausch und Branchendiskussionen. PERI nutzt die econstra als Forum für den Austausch mit dem Fachpublikum. Der Ausstellungsstand bietet Raum für Diskussionen zu Projekten und Präsentationen von Lösungen. Information und Fachgespräche stehen an erster Stelle der Veranstaltung, die sich als Kontaktbörse versteht und die Belange der gesamten Branche abdecken möchte.

(Foto: PERI GmbH)

[PERI auf der econstra | 25.–27. Oktober 2012 | Halle 4/Stand 5.13]

Die Erweiterung des Panamakanals ist die derzeit größte Baustelle der Welt. PERI plante und liefert Schalungen und Gerüste für die Baustelle – und wickelt damit den größten Einzelauftrag in der über 40-jährigen Unternehmensgeschichte ab. Im Rahmen der Ingenieurbautage in Freiburg berichtet PERI über das Projekt.

Die Ingenieurbautage tragen mit hochkarätigen Referenten und informativen Seminaren zur fachlichen Weiterbildung der Teilnehmer bei. Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Gnida der PERI GmbH über die aktuell größte Baustelle der Welt: den Ausbau des Panamakanals. Die Kosten für das Jahrhundertprojekt, das im Jahr 2014 fertiggestellt werden soll, werden mit etwa 5 Mrd. $ veranschlagt. Kernstück ist die Vergrößerung der Schleusenanlagen

Ergänzend findet das Karriereforum statt, bei dem sich auf über 600 m² Fläche Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen als Arbeitgeber präsentieren. Nachwuchskräfte können sich hier über Berufsmöglichkeiten informieren. PERI wird hier Auskunft zu aktuellen Vakanzen im Unternehmen erteilen und konkrete Gespräche mit den jungen Ingenieuren führen. [PERI beim Karriereforum in Freiburg | 25.–27. Oktober 2012]

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 sowie: www.econstra.de und www.ingenieurbautage.de

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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AKTUELL

Effiziente Durchstanzbewehrung für Fertigteilwerke Peikko bringt unter dem Namen „PSB-F“ eine bauaufsichtlich zugelassene (ETA …) Durchstanzbewehrung auf den Markt, die speziell auf die Anforderungen von Fertigteilwerken ausgerichtet ist. Das System wurde gemeinsam mit zukünftigen Anwendern entwickelt und bietet vor allem für Werke mit hohem Automatisierungsgrad entscheidende Vorteile. Unter anderem besteht das komplette „PSB-F“-System aus nur drei Komponenten. Dies bringt für die Fertigteilwerke mit einem minimalen Lagerbestand ein Höchstmaß an Flexibilität und Effizienz mit sich. Durch gezielte Lagerbestellungen werden zudem Frachtkosten gespart.

Einfache Montage

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Die Montage des „PSB-F“-Systems ist auf Fertigteilwerke mit einem hohen Rationalisierungsgrad ausgerichtet. Zunächst werden die Langlochleisten verlegt.

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Ein Bewehrungsroboter bringt die notwendige Bewehrung und Gitterträger ein. Da keine Bolzen herausstehen, lässt sich die Verlegung reibungslos durchführen.

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Erst nachdem die Bewehrung platziert wurde, werden die Bolzen des „PSB-F“-Systems auf die Langlochleisten geklickt. Anschließend wird das Deckenelement betoniert

Ein weiterer wichtiger Vorzug der innovativen Durchstanzbewehrung ist ihre einfache und schnelle Verlegung. Zunächst werden die „PSB-F-Leisten“ auf den gekennzeichneten Stellen platziert. Die geforderte Betondeckung wird mit den PSB-Abstandshaltern definiert, welche Peikko in verschiedenen Höhen anbietet. Im nächsten Arbeitsschritt verlegt ein Bewehrungsroboter die untere Biegebewehrung und die Gitterträger. Da zu diesem Zeitpunkt die Bolzen nicht vorhanden sind, kann dies ohne Behinderung erfolgen. Nach diesem Arbeitsschritt werden die PSB-F-Bolzen montiert. Hierfür klickt der Anwender sie einfach in die Langlöcher der PSB-F-Leisten. Die Langlöcher bieten eine ausreichende Montagetoleranz, sodass sich die Bolzen einwandfrei befestigen und ausrichten lassen. Anschließend wird das Deckenelement betoniert.

Sichere Planung Peikko unterstützt seine Kunden gern bei der Planung und Auswahl, der für die individuelle Bauaufgabe geeigneten PSB-F-Bolzen, -Leisten und Abstandshalter. Einerseits bietet Peikko mit dem „Peikko-Designer“ eine einfach zu bedienende Bemessungssoftware an, andererseits stehen die Mitarbeiter des Unternehmens für Rückfragen jederzeit zur Verfügung. Peikko ist schon seit über 45 Jahren im Bausektor tätig und zählt zu den skandinavischen Marktführern im Bereich Befestigungstechnik für Stahlbetonfertigteile.

(Fotos: Peikko)

Weitere Informationen: Peikko Deutschland GmbH, Brinker Weg 15, 34513 Waldeck, Tel. (0 56 34) 99 47-0, Fax (0 56 34) 75 72, peikko@peikko.de, www.peikko.de

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Das Peikko-“PSB-F“-System wurde speziell für Fertigteilwerke entwickelt. Es besteht aus nur drei Elementen.

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AKTUELL

Bemessung von Stahlbetonfertigteilen mit RSTAB und RFEM Fertigteile aus Stahlbeton sind aufgrund ihrer vielen Vorteile auf den Baustellen nicht mehr wegzudenken und werden in den verschiedensten Varianten eingesetzt. Vorgefertigte Einzelfundamente, Stützen, Träger, Decken usw. erlauben einen zügigen, wetterunabhängigen Einbau und sorgen so für kurze Bauzeiten. Ebenso liegt die Genauigkeit von Fertigteilen im Millimeterbereich und die glatten Oberflächen lassen sich mit monolithisch hergestellten Bauteilen nur mit großem Aufwand erreichen.

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Verfügbare Querschnitte in RSTAB/RFEM

Die Bemessung solcher Fertigteile lässt sich mit RSTAB und RFEM in Kombination mit den entsprechenden Zusatzmodulen nach DIN, Eurocode, SIA und ACI durchführen. Stäbe und Flächen (nur RFEM) lassen sich bspw. im Modul RF-/BETON und Stützen im Modul RF-BETON Stützen bemessen.

Nichtlineare Berechnung in BETON

(Abb.: Dlubal)

Im RSTAB-Zusatzmodul BETON besteht die Option, auch nichtlineare Berechnungen im Zustand II durchzuführen. Dabei

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Stützenbewehrung in BETON Stützen im 3D-Rendering

Weiterhin lassen sich im Programm DICKQ individuelle Querschnitte erstellen und bemessen.

BIM-orientierte Planung möglich

besteht unter anderem die Möglichkeit, Tension Stiffening (Zugversteifung des Betons zwischen den Rissen) anzusetzen.

Durch die zahlreichen Schnittstellen zu anderen Programmen lässt sich die Betonbemessung in RSTAB/RFEM mühelos in den BIM-Prozess integrieren. Modelle können beispielsweise im dxf-, ifc-, stp- oder dgn-Format ein- bzw. ausgelesen werden. Zudem besitzen RSTAB und RFEM direkte Schnittstellen zu Tekla Structures sowie zu Revit Structures und Autocad von Autodesk, wobei ein bidirektionaler Datenaustausch (Datenübergabe in beide Richtungen) möglich ist.

Für die Trägerbemessung steht eine Vielzahl an Querschnitten zur Verfügung, z. B. Plattenbalken, Überzüge, Rechteck-Hohlquerschnitte, I-Träger usw.

Des Weiteren können aus RF-BETON Flächen direkt Bewehrungsangaben mitsamt der Geometrie an Autocad Structural Detailing übergeben und dort Bewehrungspläne erstellt werden.

Die berechnete erforderliche Bewehrung wird in den einzelnen Modulen übersichtlich stab- bzw. flächenweise ausgegeben. Der Bewehrungsvorschlag für Stäbe und Stützen kann im 3D-Rendering betrachtet werden. Somit lassen sich später erstellte Bewehrungspläne zur Kontrolle mit der Berechnung abgleichen.

Weitere Informationen und Demoversionen Ing.-Software Dlubal GmbH, Am Zellweg 2, 93464 Tiefenbach, Tel. (0 96 73) 92 03-0, Fax (0 96 73) 92 03-51, info@dlubal.com, www.dlubal.de

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Tabellarische und grafische Bewehrungsausgabe in BETON

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Anbieterverzeichnis Produkte & Dienstleistungen Abdichtungstechnik

Ankerschienen

Befestigungstechnik

Betoninstandsetzung

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: 0 89-4 61 69 91-0 Fax: 0 89-4 61 69 91-23 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.: (05225) 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

Balkondämmelemente

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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Fachliteratur

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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Jürgen Schnell

EDITORIAL

Von konstantem Kurvenverlauf und Gleichheit mit großer Genauigkeit Die Fähigkeit zum logisch strukturierten Ausdruck hat offensichtlich durch einen Paradigmenwechsel in der Schulpädagogik im Mittel nachhaltig gelitten. Schwach ist nicht nur das Verb, wenn ein Master of Science mailt: Leider konnte ich die gescannte Datei nicht in den Anhang machen. Auch irritiert mitunter der Umgang mit Zeitformen: Das Ergebnis war gewesen, dass der Stahl die Streckgrenze erreicht, ohne dass ein Verankerungsbruch eintrat. Wenn reduzierte Zementmengen durch die Zugabe von Flugasche ersetzt wurden, lässt sich immerhin erahnen, was gemeint sein könnte. Dies ist nicht immer der Fall: Mit dem Öffnen des ersten Risses öffnet sich als kinematische Kette auch der kritische Riss. Festzuhalten ist, dass das Vorhandensein von Rissen nur in seltenen Fällen vorzufinden ist, wie ein Jungwissenschaftler schreibt, der an anderer Stelle bedauert, dass ein Nachweis in der Regel nur selten klappt. Da stimmt es doch zuversichtlicher, vom Rotationsverhalten einzelner Versuche zu erfahren. Auch erfreulich ist: Die Ergebnisse sollten und werden dokumentiert. Nur bedingt erhellend sind dagegen Berichte von wesentlich konstanterem Kurvenverlauf oder gar Gleichheit mit großer Genauigkeit.

Prof. Dr.-Ing. JÜRGEN SCHNELL, TU Kaiserslautern

Die trocken gelagerten Würfeldruckfestigkeiten mussten auf nasse Zylinder umgerechnet werden, teilt der Autor eines Versuchsberichtes mit. Gut zu erfahren, dass er ausreichend viele experimentelle Versuche unternommen hat und sich jetzt nicht nur zahlenmäßig mit dem abnehmenden Verbundverhalten befasst. Immerhin wurde das Fertigteilwerk besichtigt, wie dort die Herstellung von Verbundfugen möglich ist. Ein Studierender verweist auf geschwätzige Regelwerke: Das Merkblatt redet von Zwang! Nun mangelt es der nachwachsenden Generation keineswegs an Entschlossenheit. So verlangt ein Jungingenieur martialisch: Die Vorstellung mancher Planer, dass Stahlbeton unbegrenzt leistungsfähig ist, muss zunichte gemacht werden. Aber die innere Logik manch seiner Einlassungen erschließt sich nicht auf den ersten Blick: Da konstruktive Bügel vorgeschrieben sind, werden diese auf den Bewehrungsanteil angezählt. Selbst wenn die Summe allen Könnens je Generation demographisch bereinigt eine Konstante sein sollte (wofür manches spricht), ist den Schriftfassungen ein bisschen mehr Aufmerksamkeit zu wünschen. Denn auch ohne Hang zum Oberlehrerhaften lässt sich konstatieren, dass grammatikalisch korrekte und vor allem an den Regeln der Logik ausgerichtete Formulierungen unverzichtbare Voraussetzung für eine ertragreiche Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technik sind. Wenn jemand also ankündigt, dass drei Versuche als oberer Grenzwert durchgeführt werden sollen, darf man auf die Ergebnisse gespannt sein – ist es aber nicht.

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DOI: 10.1002/best.201200028

FACHTHEMA

Christoph Dauberschmidt, Stephan Vestner, Edmund von Thermann

Tiefgaragen mit unbeschichteten StahlbetonBodenplatten – ein Erfahrungsbericht Die Ausführung von unbeschichteten, direkt befahrenen Bodenplatten ist eine nach den aktuellen Normen und Merkblättern anerkannte Bauweise, wenn zum einen ein möglichst chloriddichter Beton bei ausreichend hoher Betondeckung verwendet wird. Zum anderen sollten Maßnahmen ergriffen werden, um die Rissbildung zu vermeiden bzw. sollte eine „begleitende Rissbehandlung“ im Rahmen der Wartung durchgeführt werden. Die Erfahrungen an insgesamt vier durch einen Fachplaner gutachterlich begleiteten Bauvorhaben zeigen, dass sowohl die Chloriddichtheit nachweisbar erreicht werden kann, als auch eine weitestgehende Rissfreiheit, selbst nach mehreren Wintern, eingehalten ist. Entscheidend für den Erfolg der rissfreien Konstruktion ist, dass bereits in den frühen Planungsphasen eine zwängungsarme Auflagerung berücksichtigt wird. Zudem sind auch ein ausreichendes Gefälle sowie die Konzeption von Entwässerungseinrichtungen frühzeitig planerisch zu berücksichtigen. Die Ausführungsqualität der Bodenplatte kann mittels zerstörungsfreier Betondeckungsmessungen und durch Bestimmung der Chloridbelastung überprüft werden. Letztlich konnte mit den hier beschriebenen, unbeschichteten Tiefgaragen-Bodenplatten eine dauerhafte und wirtschaftliche Konstruktion gefunden werden, deren Instandhaltungsaufwand im Vergleich zu beschichteten Bodenplatten deutlich geringer sein wird.

Uncoated and directly driven RC-ground slabs in underground car parks – a field report The construction of an uncoated and directly driven RC-ground slab is proven and acknowledged by standards and bulletins, if on one hand a concrete is used, which is chloride dense as possible in combination with a sufficient thick concrete cover. On the other hand actions should be taken to avoid crack initiation or an accompanied crack treatment within the scope of the maintenance should be carried out. The experience of four building projects, which were supervised by concrete technology consultants, show, that as well the chloride impermeability is verifiable achievable as hardly any cracks have been determined – even after several winter periods. Important to achieve a crack-free construction is the consideration of a bearing with reduced restraints already in early stages of the design. Also the planning of a sufficient gradient of the surface and a drainage concept has to be considered early within design. The quality of the execution of the ground slab can be checked by using non destructive concrete cover measurement and by determining the chloride contamination. Finally a durable and cost-effective construction could be achieved with the described uncoated subterranean garage ground slabs leading to a reduced maintenance expense compared to coated ground slabs.

von der Nutzungsintensität zwischen fünf und 15 Jahren beträgt.

Veranlassung

Direkt befahrene Stahlbeton-Bodenplatten werden meist an der Oberseite mit einer Beschichtung oder Abdichtung versehen, um Chloride aus Taumitteln vom Konstruktionsbeton fernzuhalten. Diese Oberflächenschutzsysteme haben allerdings den Nachteil, dass deren Dauerhaftigkeit nur begrenzt ist, was ihre regelmäßige Erneuerung erforderlich macht. Bei Tiefgaragen, die im Grundwasser stehen, kommt noch die Problematik hinzu, dass einige Beschichtungs- und Abdichtungsvarianten bei Weißen Wannen nicht zu empfehlen sind (z. B. das rissüberbrückende Oberflächenschutzsystem OS 11 bzw. Abdichtung gemäß DIN 18195 Teil 5), weil die Gefahr des Ablösens der Beschichtung bzw. der Abdichtung besteht [1]. So verbleibt die Empfehlung, solche Bodenplatten von Weißen Wannen mit einem starren Beschichtungssystem OS 8 bei begleitender Rissbehandlung zu versehen. Dabei ist eine solche Beschichtung zyklisch auf Rissfreiheit (mindestens einmal jährlich) zu überprüfen und auftretende Risse mittels „begleitender Rissbehandlung“ (z. B. Rissbandage) zu schließen. Ferner ist zu berücksichtigen, dass die Lebensdauer von Beschichtungsmaßnahmen in Abhängigkeit 570

Hier stellt sich die Frage, warum man überhaupt ein Oberflächenschutzsystem benötigt. Forschungsergebnisse und die Erfahrung zeigen, dass Beton bei guter Qualität und gezielter Zusammensetzung ausreichend chloriddicht zu erstellen ist. Werden dann noch neben der „begleitenden Rissbehandlung“ Maßnahmen bei Planung und Ausführung ergriffen, die die Rissbildung auf ein Mindestmaß verringern, ist die Ausbildung einer dauerhaften und wirtschaftlichen Konstruktion mit einer unbeschichteten, direkt befahrenen Stahlbeton-Bodenplatte möglich. Dieses Konzept einer unbeschichteten Tiefgaragen-Bodenplatte wurde in den letzten sechs Jahren an mehreren Bauvorhaben der GWG Städtische Wohnungsgesellschaft München mbH verwirklicht. Die GWG Städtische Wohnungsgesellschaft München mbH bewirtschaftet ca. 26.000 Wohnungen im Bestand. Als kommunale Gesellschaft mit langfristigem sozialem Auftrag stehen für den umfangreichen Neubau (ca. 300 WE/p.a.) und andere In-

vestitionen in den Bestand stets die Wirtschaftlichkeit bezogen auf die komplette Lebensdauer, die Dauerhaftigkeit der Materialien und auch die Ökologie im Vordergrund. Daraus resultiert für die Thematik der Ausführung von Tiefgaragenböden, dass eine kurzlebige Beschichtung der gesamten Bodenplatte, wenn diese langfristig betrachtet höhere Aufwendungen beinhaltet, nicht die optimale Lösung darstellen kann. Insofern wurden von Bauherrenseite gemeinsam mit einem Betontechnologen als Fachplaner Lösungen diskutiert und entwickelt, die nach Abwägung aller Aspekte den Bauherren insgesamt überzeugt haben. Im Planungsgeschehen ist es dabei erforderlich (wie übrigens bei jeder Planung einer Tiefgaragen-Bodenplatte), dass der Planer den Bauherren über das technische Risiko der jeweiligen Ausführung aufklärt. Dieses Risiko besteht bei dieser Bauweise darin, dass es trotz ergriffener Maßnahmen zur Rissfreiheit der Konstruktion zu einer ausgeprägten Rissbildung kommen kann, was erhebliche Kosten für eine Rissbehandlung nach sich ziehen würde. Dennoch überwiegen die Chancen dieser Bauweise: Durch den Entfall einer Beschichtung können die Baukosten gesenkt werden und durch den Entfall der Erneuerung dieser Beschichtung werden die Instandhaltungskosten in der Regel verringert. Die Planungsgrundsätze und die Erfahrungen mit dieser Bauweise werden nachfolgend vorgestellt.

Regelwerke

Zunächst wird der Stand der Regelwerke hinsichtlich der Ausführung einer direkt befahrenen und unbeschichteten Bodenplatte vorgestellt. Im EC 2-1-1 steht kurz und prägnant, dass „der Schutz der Bewehrung vor Korrosion von Dichtheit, Qualität und Dicke der Betondeckung und der Rissbildung“ abhängt [2]. Im entsprechenden nationalen Anwendungsdokument [3] steht die Anforderung, dass „die Ausführung von Parkdecks nur mit zusätzlichen Maßnahmen (z. B. rissüberbrückende Beschichtung, siehe DAfStbHeft 600)“ zulässig sei. Das entsprechende Heft 600 (Erläuterungen zu EC 2-1-1) ist aber derzeit noch nicht erhältlich. In der DIN 1045-1: 2008-08 [4] findet sich die gleiche Fußnote, allerdings mit dem Verweis auf das DAfStb-Heft 525 von 2010 [5]. Dort ist hinsichtlich der Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von direkt befahrenen Parkdecks folgendes ausgeführt: Es ist „stets zu beachten, dass Risse und Arbeitsfugen dauerhaft geschlossen bzw. geschützt werden müssen, um Schäden durch eindringendes chloridhaltiges Wasser und damit durch die chloridinduzierte Korrosion der Bewehrung zu vermeiden.“

den und das Eindringen von Chloriden in den Beton durch geeignete Gefällegebung und regelmäßige Oberflächenreinigung zu reduzieren und andererseits durch entsprechende Überwachungs- und Kontrollmaßnahmen während der Nutzung, z. B. durch regelmäßige Aufnahme von Chloridprofilen, den Gefährdungszustand der Bewehrung kontinuierlich zu verfolgen und bei erkennbarer zukünftiger Gefährdung zu einem späteren Zeitpunkt während der Nutzung eine Oberflächenbeschichtung aufzubringen.“ Im DAfStb-Heft 525 von 2010 [5] wird explizit auf das DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ vom September 2010 [1] verwiesen. Dort werden mögliche Ausführungsvarianten für direkt befahrene Stahlbetonbauteile aufgezeigt. Unbeschichtete Tiefgaragen-Bodenplatten entsprechen dem Entwurfsgrundsatz a.) des DBV-Merkblattes: „Vermeidung von Rissen in der befahrenen, chloridbeanspruchten Bauteilfläche durch die Festlegung von konstruktiven, betontechnischen und ausführungstechnischen Maßnahmen“. In Bild 1 sind die Ausführungsvarianten für Parkdecks nach dem DBV-Merkblatt dargestellt. Bei der vorgestellten Bauweise unbeschichteter Tiefgaragen-Bodenplatten kommt die Variante 1b zur Ausführung, die in Bild 1 durch die rote Umrahmung hervorgehoben ist. Die Ausführungsvariante entspricht somit Allgemein Anerkannten Regeln der Technik, da die Variante sowohl in den Erläuterungen zur Norm [5] und [6] als auch im DBVMerkblatt [1] beschrieben und erläutert wird. Allerdings wird in [7] zu Recht auf das Risiko hingewiesen, dass Risse, die über eine Winterperiode einer Tausalzbeanspruchung ausgesetzt sind, ggf. stark chloridbelastet sein können und aufwendig instand gesetzt werden müssen. Dieses Risiko ist dem Bauherren in der Planungsphase zu erläutern, und dieser muss sich zur Übernahme des Risikos bereit erklären. Folgende Anforderung stellt das DBV-Merkblatt bei Anwendung der Variante 1b bei Bodenplatten: – Rissvermeidung – Expositionsklassen: XD3, XC4, WA, ggf. XF2 oder XF4 – Mindestdruckfestigkeit: C35/45 (die Verwendung eines LP-Betons ist nicht zu empfehlen) – Nachbehandlung: Nachbehandlung bis ca. 70 % der charakteristischen Druckfestigkeit in der Randzone erreicht sind (durch Verdoppelung der Nachbehandlungsdauer nach DIN 1045-3) – Betondeckung: cmin = 40 mm

3 Das DAfStb-Heft 525 von 2003 [6] erläuterte die Maßnahmen bei unbeschichteten Bodenplatten detaillierter: „Wird eine Rissbildung auf der Bauteiloberseite vermieden, sind darüber hinaus hochdichte Betone zu verwen-

Konzept der unbeschichteten TiefgaragenBodenplatte

Das Konzept der unbeschichteten Tiefgaragen-Bodenplatte umfasst folgende Komponenten: Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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FACHTHEMA ARTICLE

Ch. Dauberschmidt, S. Vestner, E. von Thermann: Uncoated and directly driven RC-ground slabs in underground car parks

Ch. Dauberschmidt, S. Vestner, E. von Thermann: Tiefgaragen mit unbeschichteten Stahlbeton-Bodenplatten

Bild 1

Ausführungsvarianten für Parkdecks nach [1] mit Kennzeichnung des angewandten Konzeptes Construction options for parking decks according to [1] with highlighting the applied concept

– nachgewiesener chloriddichter Beton – Planung und Ausführung einer ausreichenden Betondeckung nach DIN 1045-1 mit einer Ausführungskontrolle nach Erstellung der Tiefgarage – Maßnahmen zur Vermeidung von Rissen: Beton mit geringer Hydratationswärme, zwängungsarme Lagerung der Bodenplatte, geringer E-Modul und geringe Wärmeausdehnzahl des Betons – Gefälle an der Bodenplatte (planerisch mind. 2,5 %) – Entwässerung (mindestens Entwässerungsrinne mit Pumpensümpfen) – Beschichtung nur an erforderlichen Stellen: Wandund Stützenfüße, Rinnenbereiche, Arbeitsfugen – Regelmäßige Wartung der Tiefgarage mit Bestimmung der vorhandenen Chloridbelastung und umgehender Behandlung evtl. entstandener Risse vor der jeweiligen Frostperiode

Chlorideindringwiderstand

Für die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit einer direkt befahrenen und unbeschichteten Bodenplatte ist neben der Einhaltung einer hohen Betondeckung und der Rissfreiheit maßgeblich, dass der Beton sehr dicht gegen Chlorideindringen ist. Ziel ist es, einen Beton einzusetzen, der bei der gegebenen Chloridexposition den Chlorideintrag 572

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

so weit verlangsamt, dass innerhalb von 50 Jahren eine Korrosionsinitiierung der Bewehrung verhindert wird. Wie muss nun ein Beton zusammengesetzt sein, dass er möglichst chloriddicht ist? Zwei maßgebliche Stellschrauben sind hier zu nennen: zum einen ist ein geringer w/z-Wert einzuhalten, zum anderen bewirken puzzolanische (z. B. Steinkohlenflugasche) und latent-hydraulische (z. B. Hüttensand) Betonzusatzstoffe eine starke Verdichtung des Porengefüges. Deswegen wurde die Mischung eines CEM III/A-Zementes mit Flugasche bei einem w/zäq = 0,45 gewählt. Diese Betonrezeptur hat den weiteren Vorteil, dass die Hydratationswärmeentwicklung sehr moderat ist (vgl. Bild 6). Um die positive Wirkung der puzzolanischen und latent-hydraulischen Zementbestandteile auf den Chlorideindringwiderstand beim Nachweis nutzen zu können, wurde der Chloridmigrationskoeffizient an den Betonen erst in einem Betonalter zwischen 56 und 91 Tagen ermittelt. Untersuchungen zeigen, dass gerade bei Zugabe von Flugasche und/oder Hochofenzement der Beton erst in einem Alter von mehr als 28 Tagen ein deutlich dichteres Porengefüge entwickelt – diesem Umstand wird durch die späte Untersuchung des Betons Rechnung getragen. Um die Dauerhaftigkeit der Bodenplatten bereits im Vorfeld abschätzen zu können, ist es erforderlich, einen

nachvollziehbaren Materialkennwert des Betons im Labor zu ermitteln. Dazu ist im Merkblatt der BAW [8] der sog. Schnellmigrationstest (RCM-Test) in einem Regelwerk verankert. Dabei werden mittels eines elektrischen Feldes Chloridionen durch Migration in den zu prüfenden Betonkörper „gezwungen“. Nach Versuchsende wird der Probekörper gespalten und mithilfe von Indikatorlösungen die Eindringtiefe der Front der freien Chloridionen ermittelt. Aus der Eindringtiefe, der Höhe der angelegten Spannung und weiteren Parametern wird der Chloridmigrationskoeffizient berechnet. Nun stellt sich die Frage, mit welchem im Labor ermittelten Chloridmigrationskoeffizienten eine Korrosionsinitiierung der Bewehrung innerhalb von 50 Jahren am Bauwerk unterbunden werden kann. Mit den in [9] und [10] vorgestellten Rechenansätzen können zu erwartende Chloridprofile zum Zeitpunkt t berechnet und durch Gegenüberstellung der vorhandenen Betondeckung überprüft werden, ob mit einer Korrosionsinitiierung zu rechen ist oder nicht, vergleiche Bild 2. Dabei ergab eine Berechnung mit den in Tab. 2 gegebenen Eingangswerten (angesetzter Alterungskoeffizient 0,60 durch die Verwendung von Flugasche nach [10]), dass ein Chloridmigrationskoeffizient DRCM,0 von 6,5 · 10–12 m²/s ein Chloridprofil im Bauteilalter von 50 Jahren liefert, bei dem ein kritischer Chloridgehalt von 0,5 M.-%/z. in einer Tiefe von cmin = 40 mm erreicht wird. Bei diesem Rechenansatz wird allerdings nicht berücksichtigt, dass alle Eingangsparameter gewissen Streuungen unterliegen. Dies führt zu dem Ansatz, die Korrosionsinitiierung mit einer gewissen Eintrittswahrscheinlichkeit zu unterbinden, wie in [9] erläutert. Um eine

Bild 2

Wahrscheinlichkeit der Korrosionsinitiierung von unter 50 % zu erreichen, ist jedoch ein deutlich geringerer mittlerer Wert von DRCM,O nötig, als dies im zuvor erläuterten deterministischen Beispiel der Fall ist. Dies führt dazu, dass im BAW-Merkblatt ein Wert von DRCM,0 von ≤ 5,0 · 10–12 m²/s im Mittel gefordert wird. In [9] wird anhand einer Dauerhaftigkeitsbemessung gezeigt, dass bei einem Ansatz eines Chloridmigrationskoeffizienten von 1,9 · 10–12 m²/s (entspricht 60 mm²/a) und einem Alterungskoeffizienten von 0,45 (Ansatz eines CEM IIIBetons) ein Zuverlässigkeitsindex des Bauteils von β = 1,5 (entspricht einer Eintrittswahrscheinlichkeit für Korrosion von 7 %) in einem Bauteilalter von 50 Jahren erreicht werden kann. Dieser Zuverlässigkeitsindex wird bei einem niedrigen Verhältnis des Aufwandes zur Risikominimierung zu Instandsetzungsaufwand in [11] empfohlen. Somit kann geschlussfolgert werden, dass bei Betonen mit DRCM,0 ≤ 5,0 · 10–12 m²/s eine hinreichende Dauerhaftigkeit erreicht werden kann. Wird ein Beton mit DRCM,0 ≤ 1,9 · 10–12 m²/s eingesetzt, so kann mit einer sehr geringen Korrosionswahrscheinlichkeit der Bewehrung nach einer Nutzungsdauer von 50 Jahren gerechnet werden. Diese Annahme wird bestärkt durch neue Untersuchungsergebnisse und Modellierung zur Chloridbelastung von Verkehrsbauwerken, vergleiche [12] und [13]. Danach ist mit einer geringeren Chloridbelastung in Verkehrsbauwerken zu rechnen als nach dem Ansatz von [10]. In den Leistungsverzeichnissen der erstellten Tiefgaragen war für die Betone der Bodenplatten gefordert, den Chloridmigrationskoeffizienten durch den RCM-Test nachzuweisen. Der geforderte Koeffizient wurde hierbei mit

Vergleich der prognostizierten Chloridprofile und der ermittelten Chloridbelastung an Bauwerk A Comparison of the predicted chloride profile with the determined chloride contamination of building A

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Ch. Dauberschmidt, S. Vestner, E. von Thermann: Uncoated and directly driven RC-ground slabs in underground car parks

Ch. Dauberschmidt, S. Vestner, E. von Thermann: Tiefgaragen mit unbeschichteten Stahlbeton-Bodenplatten Tab. 1

Ergebnisse der RCM-Versuche an Betonen verschiedener Bauvorhaben Results of the RCM-Test on concrete mixtures of different construction projects

Bauvorhaben

Einheit

ermittelter Chloridmigrationskoeffizient DRCM,0

m2/s

1,48 · 10–12

0,84 · 10–12

0,18 · 10–12

< 0,10 · 10–12

Referenzzeitpunkt der Bestimmung des Diffusionskoeffizienten

Tage

Geforderter Chloridmigrationskoeffizient DRCM,0 nach [8]

m2/s

< 5,0 · 10–12

Angesetzter Chloridmigrationskoeffizient in [9]

m2/s

1,9 · 10–12

4,0 · 10–12 m²/s angegeben. Die Notwendigkeit der Bestimmung des Chloridmigrationskoeffizienten führte im Bauablauf zu der Problematik, dass die ausführende Firma die Bodenplatte betonieren musste, bevor die Ergebnisse des RCM-Tests vorlagen. Da die ausführenden Firmen verständlicherweise nicht bereit waren, das Risiko zu übernehmen, einen nicht ausreichend dichten Beton eingebaut zu haben, wurde dieses Risiko vom Bauherren getragen. Dazu ist es allerdings erforderlich, die Betonrezeptur mit einem Betontechnologen im Vorfeld abzustimmen, der dann den Bauherren über die möglichen Risiken aufklärt. Bei den betreuten Bauvorhaben lagen alle ermittelten Chloridmigrationskoeffizienten unterhalb des im Leistungsverzeichnis geforderten maximalen Wertes. Es wurde sogar in allen Fällen der in [9] angesetzte Wert von 1,9 · 10–12 m²/s deutlich unterschritten. Mit zunehmender Erfahrung bei der Erstellung der Betonrezeptur konnten die Betonzusammensetzungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit von Bauwerk zu Bauwerk weiter optimiert werden. Dies führte bei dem für Bauvorhaben D eingesetzten Beton dazu, dass selbst bei einer Verlängerung der Versuchsdauer von 4 auf 8 bzw. 15 Tage keine einheitliche Chlorideindringfront im Beton festgestellt werden konnte. Die maximal lokal feststellbaren Eindringtiefen lagen zwischen 4 und 7 mm. Schätzt man aus einer mittleren Eindringtiefe von 3 mm (sichere Seite) und der Prüfzeit einen Migrationskoeffizienten ab, so ergibt sich ein Wert von DRCM,0 = 0,10 · 10–12 m2/s, Tab. 1. Somit sind bei allen Bauvorhaben Betone eingesetzt worden, bei denen im Falle der Rissfreiheit mit einer Dauerhaftigkeit von über 50 Jahren auch bei Verzicht einer Beschichtung zu rechnen ist.

Überprüfung der Chloridbelastung

Auch wenn die aktuellen Rechenansätze belegen, dass die unbeschichteten Bodenplatten so dicht gegenüber Chloriden sind, dass mit Korrosion der Bewehrung innerhalb einer Nutzungsdauer von 50 Jahren nicht zu rechnen ist, wird das Eindringen der Chloride in gewissen Zeitabständen gemäß den Empfehlungen von [6] über574

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Tab. 2

Eingangsparameter der Dauerhaftigkeitsabschätzung Bauwerk A Input parameter for durability assessment of building A

Chloridmigrationskoeffizient DRCM,0 (max. an Betonmischung bestimmter Koeffizient) Referenzzeitpunkt der Bestimmung des Migrationskoeffizienten

1,48 · 10–12 m2/s 90 Tage

Ausgangschloridgehalt des Betons C0

0,1 M.-%/z.

Oberflächenchloridkonzentration in der Tiefe Δx

2,8 M.-%/z. Wert aus [9]

Alterungskoeffizient a (auf der sicheren Seite für einen CEM III/B angenommen)

0,45 Wert aus [9]

Mittlere Umgebungstemperatur

282 K Wert aus [9]

Konvektionszone bzw. Ersatztiefe Δx

8,9 mm Wert aus [9]

prüft. Am Bauwerk A wurden deswegen nach drei Jahren Nutzungsdauer tiefengestaffelt Chloridgehalte der Bodenplatte bestimmt. Dabei wurden die Entnahmestellen hinsichtlich der zu erwartenden Chloridbelastung möglichst unterschiedlich gewählt: untersucht wurde z. B. die bevorzugte Parkbucht im Bereich eines Supermarktes (häufige Fluktuation der PKW bei zu erwartender starker Chloridbelastung) und die Parkbucht eines Mieters mit geringer Fluktuation. Die ermittelte Chloridbelastung ist in Bild 2 dargestellt. Der maximale Chloridwert lag bei 0,61 M.-%/z. in einer Tiefe von 10 mm. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde nun untersucht, welche Chloridbelastung bei einer Nutzungsdauer von drei Jahren anhand der o. g. Rechenansätze zu erwarten ist. Dabei wurden die in Tab. 2 gezeigten Eingangsparameter eingesetzt. Das Ergebnis dieser Berechnung ist ebenfalls in Bild 2 dargestellt. Es zeigt sich, dass die ermittelten Chloridwerte unterhalb der prognostizieren Werte liegen. Ob damit eine Verlängerung der Dauerhaftigkeit einhergeht, wird sich erst bei Untersuchungen der Chloridbelastung nach z. B. zehn Jahren zeigen, da sich erst dort Jahresschwankungen vergleichmäßigt haben werden.

Betondeckung

Wie zuvor erläutert, ist die Einhaltung der geforderten Betondeckung für das Erreichen einer hohen Dauerhaftigkeit zwingend erforderlich. Die geforderte Betondeckung nach [2] und [4] beträgt cmin = 40 mm und cnom = 55 mm. Um im Bauablauf diese Betondeckung sicherzustellen, wurden zum einen in Absprache mit den Tragwerksplanern bereits Warnhinweise auf den Planungsunterlagen (Bewehrungspläne) gegeben, als auch in den Vorbemerkungen die Erfordernis der Einhaltung der Betondeckung betont. Zum anderen wurde in Vorgesprächen mit den jeweiligen ausführenden Firmen die Dringlichkeit der Einhaltung der geforderten Betondeckung

deutlich angesprochen. Auch wurde von Anfang an kommuniziert, dass die Betondeckung nach der Betonage zerstörungsfrei überprüft wird. Dies führte dazu, dass die ausführenden Firmen (dort insbesondere die Poliere) bei der Erstellung der Bodenplatte höchste Aufmerksamkeit auf die Einhaltung der Betondeckung legten. Dies belegten die anschließend durchgeführten Betondeckungsmessungen. Die minimale Betondeckung cmin ist fast überall eingehalten, wie die Bilder 3 und 4 belegen. Lediglich an 1,3 % aller gemessenen Bewehrungsstäbe war cmin unterschritten. Da cmin als einzuhaltender 5 %-Quantilwert definiert ist [14], ist die Betondeckung zum einen regelkonform. Zum anderen konnte

Bild 3

Beispielhaftes Ergebnis einer Betondeckungsmessung Exemplary Result of a concrete cover measurement

Bild 4

Verteilung der Betondeckungen der Bodenplatte (Stichprobenumfang: 2280 Bewehrungsstähle) Distribution of the concrete covers of the ground slab (sampler size: 2280 rebars)

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Ch. Dauberschmidt, S. Vestner, E. von Thermann: Tiefgaragen mit unbeschichteten Stahlbeton-Bodenplatten

die lokale Unterschreitung entweder mit dem dichteren Beton „gegengerechnet“ werden, oder die Bereiche der zu geringen Betondeckung wurden sowieso beschichtet (da im Rinnenbereich oder nahe der Stützenfüße).

Maßnahmen zur Rissvermeidung

Für den Erfolg des Konzeptes einer unbeschichteten Stahlbeton-Bodenplatte ist entscheidend, dass die Bodenplatte ungerissen ist und bleibt. Denn in Risse dringen Chloride rasch ein und können dort mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Korrosion der Bewehrung führen. Da die Ausführung einer Bodenplatte mit Vorspannung aus wirtschaftlichen, aber auch aus ausführungstechnischen Gründen verworfen wurde, bleibt letztlich nur der Weg, über Verringerung der Zwängungen zu keinem Zeitpunkt die Zugfestigkeit des Betons zu überschreiten. Dabei sind v. a. die beiden Zwangsbeanspruchungen „Abfließen der Hydratationswärme“ (früher Zwang) und „Abkühlung der Bodenplatte im Winter“ (später Zwang) zu berücksichtigen. Zur Vermeidung von Rissen werden u. a. folgende Maßnahmen ergriffen: – Abstimmung zur Geometrie der Bodenplatte im frühen Planungsgeschehen – Einsatz eines Betons mit geringer Hydratationswärmeentwicklung – Abstimmung der Geometrie der Betonierabschnitte – Einbau einer Gleitfolie unter der Bodenplatte – Abstellen der Aufzugsunterfahrten mit Polystyrol – gute und lange Nachbehandlung des Betons – Einsatz eines Betons mit geringem Temperaturausdehnungskoeffizient und moderatem E-Modul Gerade bei der Abstimmung der Geometrie der Bodenplatte ist es erforderlich, einen Fachplaner bereits in den ersten Planungsphasen miteinzubeziehen. Dort bedarf es einer engen Abstimmung mit dem Tragwerksplaner, um eine zwängungsarme Bodenplatte mit wenig Versprüngen und die Ausführung eines hinreichenden Gefälles sicherzustellen, vergleiche Bild 5. Auch durch die Anordnung von Dehnfugen können Zwängungen auf ein beherrschbares Maß reduziert werden. Weiterhin sollte die Auslegung der rissbreitenbeschränkenden Bewehrung frühzeitig im Planungsgeschehen abgestimmt werden. Da eine weitestgehende Rissfreiheit der Bodenplatte angestrebt wird, kann in Abstimmung mit dem Bauherren evtl. durch Erhöhung der zulässigen Rissbreiten die rissbreitenbeschränkende Bewehrung reduziert werden. Damit geht zum einen eine signifikante Einsparung von Bewehrungsstahl einher. Überschreitet die vorhandene Zugspannung im Beton (durch z. B. Zwang) dessen Zugfestigkeit, so entstehen zum anderen wenige, aber dafür breitere Risse. Deren Behandlung wird durch die geringere Gesamtrisslänge wirtschaftlicher. Dem stehen folgende Risiken gegenüber: bei hohen Grundwasserständen kann es bei Rissbildung zu Wassereintritt in das Bauwerk kommen – dieses Risiko kann über Analyse der Grundwasser576

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Bild 5

Betonage der Bodenplatte; die wenigen Zwangspunkte sind ebenso zu erkennen wie die Ausführung mit Dreifachwänden im Hintergrund Concreting the ground slab with constrained reduced construction and the erection of prefabricated hollow walls in the background

ganglinien bewertet werden. Ferner zeigen Untersuchungen, dass die Korrosionsrate bei größeren Rissbreiten tendenziell zunimmt. Da aber bei der Bewertung der Korrosionsgefahr in Rissen meist nur die Chloridbelastung herangezogen wird, entsteht durch Minimierung der rechnerischen Rissbreiten, wie in [7] empfohlen, kein wirtschaftlicher Vorteil. Die Erfahrungen aus den betreuten Bauvorhaben zeigen, dass eine rechnerische Rissbreite von wcal = 0,20 mm bis 0,25 mm für den frühen Zwang eine wirtschaftliche Bewehrungsmenge bei gleichzeitig hoher Sicherheit der Wasserundurchlässigkeit bei entstehenden Rissen auch im späten Alter liefert. Durch den Einsatz von Puzzolanen und latent-hydraulischen Bindemitteln zur Gewährleistung eines chloriddichten Betons wird gleichzeitig die Entwicklung der Hydratationswärme entscheidend verringert. Bild 6 zeigt beispielhaft die Hydratationswärmeentwicklung im Inneren der 30 cm dicken Bodenplatte sowie an deren Oberseite. Der maximale Temperaturanstieg im Inneren der Bodenplatte aus Hydratationswärme betrug nur 4,6 °C. Der maximale Temperaturgradient zwischen Bauteilinnerem und der Randzone betrug bei der Hydratation lediglich 2,0 °C. Bei diesen moderaten Temperaturerhöhungen durch die Hydratation ist nicht mit einer Rissbildung aus Abfließen der Hydratationswärme zu rechnen. Dementsprechend wurden auch keine Risse nach Ende der Nachbehandlungsmaßnahmen festgestellt. Der Temperaturausdehnungskoeffizient und der E-Modul des Betons bestimmen maßgeblich die Höhe der Zwangsspannungen bei Temperaturänderungen in verformungsbehinderten Bauteilen im späten Alter. Die verwendeten dolomitischen bzw. quarzitischen Gesteinskörnungen und die verwendeten Bindemittel führen zu einer moderaten rechnerischen Wärmedehnzahl von unter 9 · 10–6 1/K. Der E-Modul ist bei der gewählten Betonrezeptur und der eingesetzten Gesteinskörnung im Bereich der Rechenwerte der DIN 1045-1 zu erwarten.

Bild 6

Hydratationswärme-Entwicklung in der Bodenplatte Development of the hydration heat in the ground slab

Die Erfahrungen der bisher betreuten Bauvorhaben zeigen, dass auch nach mehreren Wintern die Bodenplatte kaum Risse zeigt. Die Risse, die bisher festgestellt wurden, finden sich erwartungsgemäß im Bereich von Arbeitsfugen oder Querschnittsprüngen der Bodenplatte. Diese Risse zeigen sich meist nach dem ersten Winter, zu einem Zeitpunkt, an dem die Tiefgarage noch nicht genutzt wird. Diese Risse sind entsprechend zu behandeln, ggf. ist eine Rissbandage anzuordnen. Sollten sich im Laufe der Wartung neue Risse zeigen, so sind diese, vor allem wenn ein Chlorideintrag im Winter nicht auszuschließen ist, vor dem Schließen der Risse hinsichtlich der Chloridbelastung zu untersuchen.

Erfahrungen aus dem Planungs- und Bauablauf

der Bauqualität (z. B. Betondeckungsmessungen) kann ein gewisses Misstrauen auf Seiten der ausführenden Firma entstehen, das es ebenfalls auszuräumen gilt. Letztlich haben die geführten Vorgespräche zu einer Qualitätsverbesserung der entstandenen Tiefgaragen geführt. Bei der Ausführung zu berücksichtigen ist, dass das Erstellen einer flügelgeglätteten Betonoberfläche bei der eingesetzten Betonrezeptur einen erhöhten Aufwand bedeutet. Durch das verlangsamte Abbinden des Betons sind die Arbeiten beim Flügelglätten meist erst spät am Tag möglich, vergleiche Bild 7. Auch der Zeitpunkt des Flügelglättens ist entscheidend, da sonst später eine dünne Zementschlämme-Schicht (bzw. Krakeleerisse) auf der Bauteiloberseite abwittern kann – was hinsichtlich der Dauerhaftigkeit unerheblich ist, aber einen optischen Mangel darstellt.

Die Erfahrungen zeigen, dass bereits ab der Entwurfsplanung die Belange einer zwängungsarmen und unbeschichteten Bodenplatte berücksichtigt werden müssen. Wenn dies der Fall ist, und alle Planungsbeteiligten das Konzept der unbeschichteten Bodenplatte mittragen, so funktioniert der Planungsprozess meist reibungslos. Bei Baubeginn zeigen sich dagegen häufig bei den ausführenden Firmen Vorbehalte gegen dieses Konzept, welche vor allem auf Unsicherheit und Unwägbarkeit der Risiken zurückzuführen ist. Das Risiko, einen Beton einbauen zu müssen, ohne dessen Chloridmigrationskoeffizienten zu kennen, wurde bereits zuvor erwähnt. Diese Unsicherheit gilt es in Abstimmungsgesprächen mit den Firmen abzubauen. So ist z. B. zu vermitteln, dass das technische Risiko, dass Risse in der Bodenplatte auftreten, vom Bauherren zu tragen ist. Entsprechende LV-Positionen zum Verschließen der Risse und zur Wartung sind in der Ausschreibung zu berücksichtigen. Durch die Überprüfung

Bild 7

Das Flügelglätten ist ausführungstechnisch anspruchsvoll bei der gewählten Betonrezeptur Carrying out power trowel is demanding with the used concrete mixture

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Frühzeitig sollte mit den ausführenden Firmen ein Nachbehandlungsplan entwickelt werden, der unterschiedliche zu erwartende klimatische Bedingungen berücksichtigt. Eine Verdoppelung der in der DIN 1045-3 genannten Nachbehandlungszeiten hat sich als sinnvoll erwiesen. Ebenfalls ein besonderes Augenmerk ist auf die Ausführung der Entwässerungsrinne zu legen: diese Rinne wird durch Befestigung von Brettern an den Bewehrungskorb oder im Magerbeton realisiert. Dabei ist zum einen auf eine ausreichende Betondeckung unter dieser Rinne zu achten, zum anderen ist das Gefälle dieser Bretter (und damit das Gefälle der Rinne) vor der Betonage zu überprüfen. Die Beschichtung der Wand- und Stützenfüße sowie der Rinne sollte zu einem möglichst späten Zeitpunkt des Baugeschehens erfolgen, um evtl. aufgetretene Risse gleich mitbehandeln zu können. Für die Pumpensümpfe

ist gemäß den Randbedingungen ebenfalls ein geeignetes Beschichtungssystem zu wählen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass bei den bisher betreuten Bauvorhaben die Umsetzung des Konzeptes von unbeschichteten Tiefgaragen-Bodenplatten von allen Beteiligen (Planern wie Ausführenden) tatkräftig unterstützt wurde. Auch die Zusammenarbeit zwischen dem Fachplaner Betontechnologie und dem Bauherren war stets zielführend und konstruktiv. So sind dauerhafte und wirtschaftliche Konstruktionen entstanden, deren Instandhaltungsaufwand über die avisierte Nutzungsdauer von über 50 Jahren nach dem derzeitigen Kenntnisstand minimiert werden konnte. Die mittlerweile gewonnenen Erfahrungen zu dieser monolithischen und mineralischen Art der Ausführung bestätigen die Entscheidung des Bauherren für die Erstellung unbeschichteter Tiefgaragen-Bodenplatten.

Literatur [1] DBV-Merkblatt: Parkhäuser und Tiefgaragen. 2. überarbeitete Ausgabe, September 2010, Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. Berlin. [2] DIN EN 1992-1-1:2011-01: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004 + AC:2010. [3] DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01: Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. [4] DIN 1045-1:2008-08: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Teil 1: Bemessung und Konstruktion. [5] Erläuterungen zu DIN 1045-1, 2. überarbeitete Auflage 2010, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 525. Berlin, Beuth Verlag GmbH, 2010. [6] Erläuterungen zu DIN 1045-1, 1. Auflage 2003, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 525: Berlin, Beuth Verlag GmbH, 2003. [7] SCHÖPPEL, K.; STENZEL, G.: Konstruktionsregeln für Parkbauten in Betonbauweise. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 5, S. 302–317. [8] Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), Karlsruhe (Herausgeber) Merkblatt Chlorideindringwiderstand von Beton. Dezember 2004. [9] GEHLEN, CHR.; SCHIESSL, P.; SCHIESSL-P ECKA, A.: Hintergrundinformationen zum Positionspapier des DAfStb zur Umsetzung des Konzepts von leistungsbezogenen Entwurfsverfahren unter Berücksichtigung von DIN EN 206-1, Anhang J, für dauerhaftigkeitsrelevante Problemstellungen. Beton- und Stahlbetonbau 103 (2008), Heft 12, S. 840–851. [10] GEHLEN, CHR.: Probabilistische Lebensdauermessung von Stahlbetonbauwerken: Zuverlässigkeitsbetrachtungen zur wirksamen Vermeidung von Bewehrungskorrosion. Berlin: Beuth. In: Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (2000), Nr. 510. [11] Positionspapier des DAfStb zur Umsetzung des Konzepts von leistungsbezogenen Entwurfsverfahren unter Berück-

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sichtigung von DIN EN 206-1, Anhang J. In: Beton- und Stahlbetonbau 103 (2008), Heft 12, S. 837–839. [12] HARNISCH, J.; RAUPACH, M.; WOLFF, L.: Untersuchungen zur praxisnahen Vorhersage des Chlorideindringens in unbeschichteten Parkbauten. Ostfildern: Technische Akademie Esslingen, 2006. In: Verkehrsbauten: Schwerpunkt Parkhäuser, 2. Kolloquium Ostfildern, 31.01. und 01.02.2006. [13] K APTEINA, G.: Modell zur Beschreibung des Eindringens von Chlorid in Beton von Verkehrsbauwerken. München, Technische Universität München, Dissertation 2011. [14] DBV-Merkblatt: Betondeckung und Bewehrung nach EC 2. Januar 2011, Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. Berlin. Autoren

Prof. Dr.-Ing. Christoph Dauberschmidt Hochschule München Fakultät für Bauingenieurwesen Karlsstraße 6 80333 München dauberschmidt@bau.hm.edu

Dipl.-Ing. (FH) Stephan Vestner Ingenieurbüro Prof. Dauberschmidt & Vestner mbH Trivastraße 24 80637 München vestner@dauberschmidt.com

Dipl.-Ing. Architekt Edmund von Thermann Prokurist, Abteilungsleiter Neubau GWG München Heimeranstraße 31 80339 München edmund.von.thermann@gwg-muenchen.de

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Gerd Motzke

Parkhäuser und Tiefgaragen Zur rechtlichen Wertigkeit des gleichnamigen Merkblatts des Deutschen Betonund Bautechnik-Vereins E.V., Ausgabe September 2010 Im September 2010 ist die 2. Auflage des Merkblatts „Parkhäuser und Tiefgaragen“ des Deutschen Beton- und BautechnikVereins E.V. erschienen. Dieses Merkblatt ist in der Kette der DIN 1045-1:2008-8 und dem Heft 525 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton zu sehen, das auf der Seite 19 auf das genannte Merkblatt verweist. Das Heft 525 wiederum ist mit der DIN 1045-1:2008-8 insofern verknüpft, als die Tabelle 3 im Abschnitt 6.3 unter der Überschrift Bewehrungskorrosion, ausgelöst durch Chloride, ausgenommen Meerwasser bei Nennung der Expositionsklasse XD3 in der Fußnote b) auf das Heft 525 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton verweist. Demnach ist das Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ mittels Heft 525 mit der DIN 1045-1:2008-8 verbunden. Das wirft die Frage auf, ob das Merkblatt in jeder Hinsicht von besonderer Wertigkeit ist und gleichsam „geadelt“ durch das Heft 525 und DIN-Normen Ausdruck allgemein anerkannter Regeln der Technik ist.

Multi-storey and underground car parks On the legal validity of the leaflet of the same name of the German Society for Concrete and Construction Technology, September 2010 edition In September 2010, the 2nd edition of the “Multi-storey and underground car parks” leaflet was published by the German Society for Concrete and Construction Technology. This leaflet is seen as being within the DIN 1045-1:2008-8 series and booklet 525 of the German Committee for Reinforced Concrete, which refers on page 19 to the stated leaflet. Booklet 525 is in turn linked with DIN 1045-1:2008-8 inasmuch as Table 3 in Section 6.3 under the heading “Reinforcement corrosion due to chlorides, excluding seawater”, when quoting exposure class XD3 refers in footnote b) to booklet 525 of the German Committee for Reinforced Concrete. Accordingly, the “Multi-storey and underground car parks” leaflet is linked by booklet 525 with DIN 1045-1:2008-8. This poses the question as to whether the leaflet is of particular value in every respect and is similarly “ennobled” by booklet 525 and DIN standards as an expression of being the generally acknowledged state-of-the-art.

rekt befahrener Parkdecks handelt es sich dort um Prinzipien. Diese sind nämlich in gerader Schreibweise verfasst. Als Beispiel für die Zuordnung von Expositionsklassen führt die Tabelle u. a. direkt befahrene Parkdecks an und versieht diesen Text mit der Fußnote b); als Mindestfestigkeitsklasse ist C35/45 verknüpft mit der Fußnote c) vorgesehen. In der Fußnote b) heißt es ergänzend: „Ausführung nur mit zusätzlichen Maßnahmen (z. B. rissüberbrückende Beschichtung, siehe auch DAfStb Heft 525). Die Fußnote c) lautet: „Bei Verwendung von Luftporenbeton, z. B. aufgrund gleichzeitiger Anforderungen aus der Expositionsklasse XF eine Festigkeitsklasse niedriger; siehe auch Fußnote a).“ Die Tabelle 4 der DIN 1045-1:2008-8 sieht für die Klasse XD3 eine Mindestbetondeckung von 40 mm und ein Vorhaltemaß von 15 mm vor.

Stellenwert von DIN-Normen und Bestimmungen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton

DIN-Normen haben als Weißdruck nach der Rechtsprechung die – widerlegbare – Vermutung für sich, Ausdruck von anerkannten Regeln der Technik zu sein.1 Die Rechtsprechung geht damit über die in der DIN 820-1:2009-05 Abschnitt 8.1 enthaltene Aussage hinaus, dass bei sicherheitstechnischen Festlegungen in DIN-Normen eine konkrete Vermutung dafür besteht, dass sie fachgerecht, d. h. „anerkannte Regeln der Technik“ sind. Die DIN 10451:2008-8 ihrerseits unterscheidet in der Einleitung zwischen in gerader Schreibweise gesetzten Prinzipien und kursiv geschriebenen Anwendungsregeln. Die Einhaltung der Prinzipien wird grundsätzlich gefordert. Die Prinzipien enthalten allgemeine Festlegungen, Definitionen und Angaben, die einzuhalten sind, sowie Anforderungen und Rechenmodelle, für die keine Abweichungen erlaubt sind, sofern dies nicht ausdrücklich angegeben ist. Das gilt an sich auch für die Anwendungsregeln. Von diesen kann jedoch abgewichen werden, wenn die Abweichung mit den Prinzipien übereinstimmt und hinsichtlich der nach der Norm erzielten Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit gleichwertig ist. Ausweislich der in Tabelle 3, Klasse 3 „Bewehrungskorrosion, ausgelöst durch Chloride, ausgenommen Meerwasser“ in gerader Schreibweise verfassten Festlegungen bezüglich di-

Als Ausdruck – vermuteter – allgemein anerkannter Regeln der Technik kann bei Einsatz von Stahlbeton für die Erstellung von Parkhäusern und Tiefgaragen demnach gelten, dass die Parkdecks in Beton der Mindestfestigkeitsklasse C35/45 mit einer Mindestüberdeckung von 40 mm auszuführen sind, wobei in den Ausführungsplänen ein Vorhaltemaß von 15 mm vorzusehen ist. Zusätzlich muss jedoch eine weitergehende Maßnahme ergriffen werden, nämlich eine rissüberbrückende Beschichtung, wobei auf das Heft 525 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton verwiesen wird.

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FACHTHEMA ARTICLE

DOI: 10.1002/best.201200026

G. Motzke: Parkhäuser und Tiefgaragen. Zur rechtlichen Wertigkeit des gleichnamigen Merkblatts des …

Damit stellt sich die Frage nach dem Geltungsgrad der Ausführungen in diesem Heft. Bestimmungen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton enthalten anerkannte Regeln der Technik.2 Das Heft selbst führt im Vorwort aus, der erste Teil des Heftes sei im Technischen Ausschuss „Bemessung und Konstruktion“ im DAfStb, gleichzeitig Arbeitsausschuss im Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut für Normung e.V., in einem normenähnlichen Verfahren, d. h. im Konsens zwischen allen beteiligten Gruppen, erarbeitet und abgestimmt worden und habe somit eine zur Norm vergleichbare Bedeutung erlangt. Der Deutsche Ausschuss nimmt damit für sich in Anspruch, in einer mit dem DIN vergleichbaren Weise Technikregeln zu schaffen, die Ausdruck anerkannter Regeln der Technik sind.

Allgemein anerkannte Regeln der Technik – als unbestimmter Rechtsbegriff

Bevor auf die in dem Heft 525 vorgenommene Verweisung auf das Merkblatt des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V. eingegangen wird, ist abzuklären, was von Rechts wegen unter dem Begriff „allgemein anerkannte Regeln der Technik“ verstanden wird. Allgemein anerkannte Regeln der Technik oder anerkannte Regeln der Technik3 sind solche, die für Planer und Bauschaffende eine zuverlässige Vertrauensgrundlage zur Sicherstellung der Qualität von Bauleistungen bilden. Das sind solche technische Regeln und Regelwerke, die nach dem Wissensstand der Mehrheit der anerkannten Fachleute theoretisch richtig und auch praktisch dafür geeignet sind, dass danach ausgerichtete Werke tauglich und funktionsfähig erstellt werden können. Bei Beachtung dieser Regeln wird das mit jeder Baumaßnahme verbundene Risiko begrenzt. K AMPHAUSEN formuliert treffend wie folgt: „Die Befolgung dergestalt anerkannter und abgesicherter Technikregeln bewirkt – als deren „Erfolg“ oder „Schutzzweck“ – in hohem Maße Risikobegrenzung bei der Nutzung technischer Erzeugnisse und Systeme sowie begründetes Vertrauen in die zweckentsprechend erforderliche Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von in dieser Weise nach qualifizierten Regeln erstellten Bauleistungen.“ Ob schriftlich niedergelegte Regelwerke von Regelwerksetzern diesen Status haben, bedarf einer eigenständigen Prüfung. Der Praxis kommt die bereits genannte Vermutungswirkung zugute, die letztlich auf der fachlichen Qualität und Autorität der Normungsgremien beruht.4 K AMPHAUSEN möchte die Vermutungswirkung einschränkend nur sogenannten qualifizierten Regelwerken zubilligen, die als kodifizierte Regelwerke auf der Grundlage eines solchen geregelten Verfahrens entstehen, das Vertrauenswürdigkeit und Anerkennung gewährleistet.5

580

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Das Merkblatt „Parkbauten und Tiefgaragen“ – Beurteilung nach diesen Kriterien

Vertrauenswürdigkeit und Anerkennung könnte das Merkblatt des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V. daraus ableiten, dass das Merkblatt in einem Verfahren erarbeitet wird, das dem des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton gleicht.

3.1

Das Regelwerksetzungsverfahren

Ist das Heft 525 nach dem Vorwort in einem normenähnlichen Verfahren im Konsens aller beteiligten Gruppen erarbeitet und abgestimmt worden, gilt Gleiches nicht für das Sichtbeton-Merkblatt. Die an der Überarbeitung Beteiligten werden auf der Seite 7 in der Fußnote 2 aufgelistet: Beteiligt waren Mitglieder des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V., Firmenvertreter, Planer und Sachverständige. Die Auftraggeberseite, insbesondere die Öffentliche Hand, oder gar Verbraucher waren nicht beteiligt. Ob für die Bearbeitung und Entstehung eine Verfahrensregelung existiert, ist nicht bekannt. Für das DIN formuliert die DIN 820-1:2009-5 im Abschnitt 7.3 wesentliche Grundsätze der Normungsarbeit, nämlich das Öffentlichkeits- und Einspruchsprinzip. Dieses Transparenzgebot und die Möglichkeit des Einspruchsverfahrens sind Aspekte, die für die Vertrauenswürdigkeit und die Anerkennung einer Norm von gravierender Bedeutung sind. Ähnliche Prinzipien enthält für den Verein Deutscher Ingenieure (VDI) die VDI-Richtlinie VDI 1000 im Abschnitt 4. Es ist nicht bekannt, ob der Deutsche Beton- und Bautechnik-Verein E.V. die Erarbeitung der Merkblätter nach einer Verfahrensgrundnorm vornimmt, die eine Beteiligung der Fachöffentlichkeit und Einspruchsverfahren vorsieht. Deshalb ist zu bezweifeln, ob das Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ ein „qualifiziertes Regelwerk“ im Sinne des Verständnisses von K AMPHAUSEN ist. Allerdings ist ergänzend zu bemerken, dass das Merkblatt keinerlei Materialaussagen enthält und nicht erkennbar ist, dass Materialhersteller auf den Inhalt des Regelwerks Einfluss genommen haben. Das Merkblatt prägen konstruktiv-technische Aussagen, die dahin gehen, dass derartige Objekte unterschiedlich konzipiert werden können, was nicht ohne Auswirkungen auf die Betriebsphase und das Langzeitverhalten ist. Das bedeutsam Neue ist, dass die Praxisbewährung von Konstruktions- und Ausführungsprinzipien massiv vom Verhalten eines Parkhausbetreibers abhängig ist, wenn auch grundsätzlich die Tauglichkeit einer Konstruktions- und Bauweise nicht für sich und losgelöst vom Nutzer/Betreiber und dessen Wartungs- und Pflegeverhalten beurteilt werden kann. Das Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ ist Anlass für die Erwägung, ob und in welchem Umfang bei der Beantwortung der Frage, ob ein Regelwerk Ausdruck von anerkannten Regeln der Technik ist, das Betreiber-Nutzerverhalten berücksichtigt werden muss, das von erheblichem Einfluss auf die Mängelentstehung ist.

3.2

Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ – „Adelung“ durch das Heft 525?

In Betracht gezogen werden könnte auch, dass der Verweis im Heft 525 auf das Merkblatt eine qualitative Anhebung des Merkblatts zur Folge hat; etwa nach dem Motto, löst das Heft 525 die Vermutung aus, Ausdruck anerkannter Regeln der Technik zu sein, gilt das wegen der Verweisung auf das Merkblatt auch für dieses. Geboten ist eine Einzelprüfung der im Merkblatt im Bild 7 dargestellten Ausführungsprinzipien. Das Merkblatt stellt drei Varianten vor, wobei die beiden ersten Varianten in je zwei Untervarianten, 1 a und 1 b sowie 2 a und 2 b, unterfallen. Diese Varianten leiten sich unterschiedlich von der DIN 1045-1:2008-8 ab.

3.2.1 Die Variante 1 a nach Merkblatt Diese beiden Varianten entsprechen der DIN 10451:2008-8 hinsichtlich der Expositionsklasse nach der dortigen Tabelle 3 und hinsichtlich der geforderten Mindestbetondeckung den Vorgaben der Tabelle 4 der DIN. Mit dem geforderten flächigen Oberflächenschutz bzw. dem lokalen Schutz vor Chlorideintrag in Risse setzt das Merkblatt die in der Tabelle 3, Fußnote b), niedergelegte Forderung um, dass die Ausführung eine zusätzliche Maßnahme, z. B. eine rissüberbrückende Beschichtung, notwendig mache. Diesbezüglich wird auf das Heft 525 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton verwiesen. Das Heft 525 enthält in der 2. Auflage 2010 die näheren Details auf Seite 19. Die Variante 1 a geht von einer Bauweise mit Rissbildung aus, was auch für das Heft 525 auf Seite 19 den Ausgangspunkt bildet. Das Merkblatt setzt mit der Variante 1 a und flächigem Oberflächenschutz das Konstruktionsprinzip um, dass infolge einer rissbreitenbegrenzenden Bewehrung mehrere kleine Risse entstehen, die dann in der Fläche beschichtet oder abgedichtet werden müssen. Die Variante 1 a mit lokalem Schutz vor Chlorideintrag gründet auf dem Prinzip, dass planmäßig breitere Risse in Kauf genommen werden, die nach Abschluss der Rissbildung wieder geschlossen oder beschichtet werden. Insofern setzt das Merkblatt mit der Variante 1 a die Vorgaben der DIN 1045-1:2008-8 und des Heftes 525 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton um. Demnach entspricht die Variante 1 a den anerkannten Regeln der Technik. Dass hierbei gleichfalls eine übliche Instandhaltung während der Nutzungsphase erforderlich ist, schränkt diese Qualifizierung nicht ein (vgl. nachfolgend unter Abschn. 5.3).

Chlorid in Risse aus, womit sich ein Oberflächenschutzsystem erübrigt [1, 2].

3.2.3 Die Variante 3 nach Merkblatt Die Variante 3 nach dem Merkblatt zeichnet im Betonbereich eine Ausführung der befahrenen Parkflächen gemäß den Anforderungen der Expositionsklasse XC3, WF und einer Mindestbetondeckung von 20 mm – zuzüglich Vorhaltemaß – aus, verbunden mit einer flächigen Abdichtung nach DIN 18195-5 oder OS 10 mit Schutzschicht, z. B. Gussasphalt. Das heißt im Klartext: Im Vergleich zu den Varianten 1 a und 1 b wird an der Konstruktion und Ausführung der Parkdecks aus Beton „gespart“, was durch eine aufwendige Abdichtung kompensiert wird. Also erfolgt eine Kompensation innerhalb der Konstruktion und der Bauweise. Diese Variante verwirklicht nicht das Prinzip Kompensation einer qualitativ herabgesetzten Konstruktion und Bauweise durch erhöhte Anforderungen – Wartung und Instandhaltung – in der Betriebsphase. Die „Einsparung“ besteht in der Minimierung der Betondeckung von 40 auf 20 mm und in der Reduzierung der Mindestbetonfestigkeit von C35/45 auf C20/25, was sich preislich in gewissem Umfang auswirkt. Dem steht jedoch der Aufwand für eine flächige Abdichtung nach DIN 18195-5 oder OS 10 mit Schutzschicht, z. B. aus Gussasphalt gegenüber. OS 10 kommt nach der Instandsetzungs-Richtlinie Teil 1, Ausgabe Oktober 2001, Tabelle 5.1, in Betracht als Abdichtung von Betonbauteilen mit Trennrissen und planungsmäßiger mechanischer Beanspruchung, z. B. gerade für Parkdecks. Der Regelaufbau wird in dieser Tabelle beschrieben, wobei – wie im Merkblatt vermerkt – als 5. Schritt die Einbringung von Gussasphalt und weiter – 6. Schritt – die Aufbringung einer Deckversiegelung folgen. Die im Merkblatt beschriebene Alternative, nämlich der Einsatz einer Abdichtung nach DIN 18195-5 eröffnet nach Abschnitt 8.3 wegen der vorliegenden hoch beanspruchten Flächen – befahrene Betondecken, Behandlung wie Parkdecks – (Abschnitt 7.3) eine Vielzahl von Abdichtungsmöglichkeiten. Diese bedingen jedoch regelmäßig eine Schutzschicht, z. B. aus Gussasphalt; denn auf Bitumen- und Kunststoffdichtungsbahnen oder Metallbändern kann kein Pkw-Verkehr erfolgen. Deshalb sehen die DIN 18195-5, Abschnitt 8.3.7 und das Merkblatt mit Verweis auf OS 10 – nach RiLi SIB – auch den Einsatz von Gussasphalt vor. Angesichts des vielfältig einzusetzenden Materials und des damit verbundenen Aufwands gewinnt der Verfasser – technischer Laie – den Eindruck, dass die „Einsparungen“ im betontechnologischen Bereich bei weitem durch die geschilderten Abdichtungsmaßnahmen aufgezehrt werden.

3.2.2 Die Variante 1 b nach Merkblatt Dieselbe Qualifizierung gilt auch für die Variante 1 b. Werden nämlich Rissbildungen z. B. durch Vorspannung (DIN 1045-1:2008-8, Abschnitt 8.7) oder die Wahl von Einfeldsystemen vermieden,6 scheidet ein Eindringen von

Die Variante 3 entspricht den anerkannten Regeln der Technik. Sie kombiniert die Anforderungen der DIN 1045-1:2008-8 mit der DIN 18195-5 bzw. dem Abdichtungssystem OS 10, das in der Instandsetzungs-Richtlinie Ausgabe 2001, Teil 2, näher beschrieben wird. Die ExpoBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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sitionsklasse XC3 nach der Tabelle 3 der DIN 10451:2008-8 kommt bei Beanspruchung mit mäßiger Feuchte in Betracht; als Beispiel werden offene Hallen genannt. Der Umstand, dass es sich um befahrene Parkdecks handelt, führt eigentlich zur Expositionsklasse XD3 mit einer Mindestbetondeckung von 40 mm und einem Oberflächenschutz. Davon kann jedoch abgewichen werden, wenn die Ausführung nach Maßgabe von XC3 verknüpft wird mit einer Abdichtung nach der DIN 18195-5. Damit entspricht die Variante 3 den anerkannten Regeln der Technik, weil sie die DIN 1045-1:2008-8 mit der DIN 19195-5 verbindet.

3.2.4 Die Varianten 2 a und 2 b nach Merkblatt Das Problem sind die Varianten 2 a und 2 b, wobei die Variante 2 b die entscheidende Zuspitzung bringt. Denn mit dieser Variante erfolgt eine entscheidende Reduktion in der technischen Planungs- und Ausführungsqualität; eine Kompensation dieser Reduktion erfolgt nicht innerhalb der Ausführungsschritte, wie das bei der Variante 3 – oben unter Abschn. 3.2.3 – festzustellen war. Die Qualitätsminderung muss durch den Betreiber/Nutzer über eine gesteigerte Wartung ausgeglichen werden. Die alles entscheidende Frage ist, ob derartige Planungs- und Ausführungsleistungen, die dauerhafte Tauglichkeit und Zuverlässigkeit nur mithilfe eines dauerhaften und sorgfältigen Betreiberverhaltens gewährleisten, die Anforderungen an die gewöhnliche Verwendungseignung erfüllen oder den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Es fragt sich, ob die Nennung dieser Variante im Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ zu einer Legitimierung dieser Ausführungsweise führt. Das würde jedoch voraussetzen, dass das Merkblatt auch hinsichtlich der Variante 2 b Ausdruck der anerkannten Regeln der Technik wäre.

a) Variante 2 a Betontechnologisch sieht die Variante 2 a die Ausführung nach Maßgabe der Expositionsklassen XD1, XC3 ggf. XF1, verbunden mit WF, und einer Mindestbetondeckung von 40 mm vor. Erforderlich ist ein flächiger Oberflächenschutz. Danach ist eine Mindestbetonfestigkeit von C30/37 erforderlich (Abschnitt 6.2 Absatz 3 der DIN 1045-1:2008-8); die geforderte Betondeckung von 40 mm entspricht der Tabelle 4 für XD1. Der Unterschied zur Variante 1 a besteht in der Wahl der Expositionsklasse: Nach 1 a ist es XD3 ggf. XF2, nach 2 a ist es XD1 ggf. XF1, was im Ergebnis zu einer Herabsetzung der geforderten Mindestbetonfestigkeit führt: Anstelle von C35/45 bei Variante 1 a bei Variante 2 a C30/37. Diese Differenz wird nach dem Merkblatt ausgeglichen durch ein erweitertes Wartungskonzept, nämlich einem Wartungsbedarf von mindestens einmal jährlich. Sind nach dem Merkblatt bei den Varianten 1 a und 1 b Mindestinstandhaltungsmaßnahmen in einem Zeitraum bis zu drei Jahren veranlasst, also spätestens drei Jahre nach Parkhaus-/Tiefgaragenherstellung, sind bei der Variante 2 a regelmäßig einmal jährlich Wartungs- und Instandhaltungsmaßnah582

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men geboten. Die Kompensation besteht also darin, dass der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand im Vergleich zu den Varianten 1 a, 1 b und 3 dreimal so hoch ist: In drei Jahren einmal nach den Varianten 1 a, 1 b und 3, dreimal in drei Jahren nach der Variante 2 a. Sind die Varianten 1 a, 1 b und 3 des Merkblatts Ausdruck der anerkannten Regeln der Technik, und weicht die Variante 2 a von diesen Varianten ab, könnte gefolgert werden, dass damit die Variante 2 a nicht den anerkannten Regeln der Technik entspricht. Das könnte dann anders sein, wenn die Nennung dieser Variante im Merkblatt zur Qualifikation „anerkannte Regel der Technik“ führt. Dann müsste aber das Merkblatt mit der Darstellung der Variante 2 a im Abschnitt 2.3.3.2 – Seiten 33 – 37 – nicht nur Ausführungsmöglichkeiten darstellen, sondern insoweit auch Ausdruck dessen sein, dass die überwiegende Mehrzahl der kompetenten Fachleute diese Variante für theoretisch richtig hält und sich diese Variante auch in der Praxis bewährt hat. Der „wunde Punkt“ wird dabei sein: Die theoretische Richtigkeit und Praxisbewährung hängen nicht allein von der Planungs- und Realisierungsphase ab, sondern auch davon, dass der Betreiber/Nutzer mit dem Objekt in ganz bestimmter Weise umgeht. Die Frage wird sein, ob die im Vergleich zu den Varianten 1 a, 1 b und 3 festzustellende Risikoerhöhung, deren Umschlag in einen Mangel/Schaden nur durch ein bestimmtes Nutzerverhalten verhindert werden kann, nicht von vornherein zum Ausschluss der Qualifizierung als anerkannte Regel der Technik führt. Bewirken anerkannte Regeln der Technik eine Risikominimierung,7 was vor allem wegen der Gefahr des Chlorideintrags und den Folgen für die Bewehrung unter Dauerhaftigkeits- und Standsicherheitsgesichtspunkten einen hohen Stellenwert hat [1],8 ist die Folge der Variante 2 a eine Vermehrung dieser Risiken [2]. Deren Bewältigung ist nicht mehr Sache des Planers oder ausführenden Unternehmers, sondern allein des Nutzers oder Betreibers. Dieser Punkt wird gesondert unter Abschn. 5.3 untersucht.

b) Variante 2 b Die Variante 2 b geht im Vergleich zur Variante 2 a noch einen Schritt weiter: Bei Identität der Expositionsklassen wird die Mindestbetondeckung von eigentlich – nach XD1 und Tabelle 4 der DIN 1045 – erforderlichen 40 mm auf 20 mm reduziert und bei gleichem flächigen Oberflächenschutz wie bei Variante 2 a der Wartungs- und Instandhaltungsbedarf auf zweimal im Jahr erhöht. Das bedeutet im Vergleich zu den Varianten 1 a, 1 b und 3 eine Versechsfachung des Wartungs- und Instandhaltungsbedarfs. Wird eine Mindestnutzungsdauer von 50 Jahren angenommen [1],9 führt das nach der Variante 2 b zu 100 Wartungsterminen, bei der Variante 2 a zu 50 Wartungsterminen und bei den Varianten 1 a, 1 b und 3 zu rund 17 Wartungsterminen. Die Kompensation hinsichtlich der Wahl der Expositionsklasse und der Mindestbetondeckung wird bei der Variante 2 b demnach besonders deutlich,

was die Frage aufwirft, ob die Reduktion des Mitteleinsatzes in der Errichtungsphase angesichts des um ein Mehrfaches erhöhten Mitteleinsatzes in der Betriebsphase wirtschaftlich überhaupt als sinnvoll angesehen werden kann. Mit Blick auf die Frage, ob diese Planungs- und Ausführungsvariante Ausdruck der anerkannten Regeln der Technik ist, gelten die Bemerkungen zur Variante 2 a (oben unter Abschn. 3.2.4 a) deshalb in besonderer Weise. Das Problem beider Varianten 2 a und 2 b wäre sehr einfach gelöst, wenn das Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ hinsichtlich jeder Variante Ausdruck anerkannter Regeln der Technik wäre. Das könnte eventuell gelingen, weil das Heft 525 des Deutschen Ausschusses auch diese problematischen Varianten anführt und diese Varianten damit an der Qualifikation der Aussagen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton teilhaben. Die Varianten 1 a, 1 b und 3 erweisen sich jedoch deshalb als Ausdruck anerkannter Regeln der Technik, da sie mit DINNormen, nämlich DIN 1045-1:2008-8 und DIN 18195-5, übereinstimmen. Für diese Einstufung ist der Rückgriff auf das Heft 525 nicht erforderlich. Bezüglich der Varianten 2 a und 2 b scheidet die direkte Ableitung als anerkannte Regel der Technik über die genannten DIN-Normen aus; sie stimmen mit diesen nicht überein, sondern gehen einen davon abweichenden Weg. Diese Abweichung ist auch massiv.

Qualifikation der Varianten 2 a und 2 b – anerkannte Regeln der Technik?

K AMPHAUSEN10 bestimmt das Vorliegen von anerkannten Regeln der Technik wie folgt: „Anerkannte Regeln der Technik bezeichnen allgemein solche qualifizierten Technikregeln, die von einer hinreichend großen Zahl kompetenter Fachleute des betreffenden Fachgebiets deshalb getragen und akzeptiert werden, weil ein Konsens darüber besteht, dass die Regel richtig, zur Zweckerreichung geeignet und das mit der Regelbefolgung erzielbare Ergebnis brauchbar und praxisbewährt ist.“ In Anlehnung an eine Begriffsbestimmung des Reichsgerichts, auf welche das Bundesverfassungsgericht in seiner Kalkarentscheidung zurückgegriffen hat,11 kann auch so formuliert werden: „Als allgemein anerkannte Regeln der Technik sind die Regeln zu verstehen, die auf wissenschaftlicher Grundlage und/oder fachlichen Erkenntnissen (Erfahrungen) beruhen, in der Praxis erprobt und bewährt sind, Gedankengut der auf dem betreffenden Fachgebiet tätigen Personen geworden sind und von deren Mehrheit als richtig anerkannt und angewandt werden.“12 SOERGEL13 umschreibt den unbestimmten Rechtsbegriff wie folgt: „Allgemein anerkannte Regeln der Technik liegen vor, wenn die Regeln theoretisch richtig sind und wenn sie sich in der Praxis bewährt haben und zwar bei einer repräsentativen Mehrheit der in Betracht kommenden Techniker.“ SOERGEL ist der Meinung, dass von einer solchen repräsentativen Mehrheit dann gesprochen werden könne, wenn die Auffassung von mehr als 80 % der Fach-

kundigen geteilt werde. Die Qualifizierung Technischer Merkblätter als allgemein anerkannte Regeln der Technik kann demnach nicht generell und insgesamt erfolgen. Das einzelne Merkblatt und seine Inhalte sind darauf hin zu überprüfen, ob eine Übereinstimmung mit den anerkannten Regeln der Technik besteht.

4.1

Varianten 2 a und 2 b: Verfehlung der DIN 1045-1:2008-8 und DIN 18195

Diese Übereinstimmung gelingt hinsichtlich der Varianten 1 a, 1 b und 3 des Merkblatts, misslingt aber hinsichtlich der Varianten 2 a und 2 b, weswegen die Qualifizierung mit Rücksicht auf das Heft 525 des DAfStb zu bestimmen ist. Die Angaben in der Tabelle 3 zu den Expositionsklassen und den daraus sich ergebenden Mindestbetonfestigkeitsklassen stellen wegen der gewählten geraden Schreibweise im Sinne der Einleitung zur DIN 10451:2008-8 Prinzipien dar. Von diesen kann nur abgewichen werden, wenn dies ausdrücklich erlaubt ist. Die Varianten 2 a und 2 b können sich als Abweichung von dem sonstigen Regelwerk der DIN 1045 auf das Heft 525 berufen, welches in der Fußnote b) zur Tabelle 3, dort zu Ziffer 3, bei XD3, angeführt wird.

4.2

Varianten 2 a und 2 b legitimiert durch das Heft 525 – mit welchen Folgen?

Das Heft 525 hält auf der Seite 19 fest: „Bei Aufbringung eines dauerhaften und flächigen Schutzes unter Einbeziehung einer regelmäßigen und in definierten Abständen vorzunehmenden, erweiterten, d. h. über das Übliche hinausgehenden Wartung auf der Basis eines Wartungsplanes und der Durchführung notwendiger Instandsetzungsmaßnahmen sind Reduzierungen bei der Betondeckung (Dicke und Dichtheit) und Herabstufung innerhalb der Expositionsklassen XD und XF möglich. Das DBV-Merkblatt enthält für verschiedene Anwendungsfälle detaillierte Angaben zu den Inhalten des Wartungsplanes, den erforderlichen Wartungsintervallen und den Instandsetzungsmaßnahmen sowie zu den Randbedingungen, unter denen eine Herabstufung der Expositionsklassen möglich ist. Das Merkblatt gibt auch Hinweise zur Auswahl geeigneter Oberflächenschutzsysteme und Abdichtungen für die verschiedenen Bauteile.“ Da die Redaktionsgruppe des Heftes 525 das Merkblatt kennt, hat es dessen Inhalt auch in seinen Willen aufgenommen. Allein der Umstand, dass die Redaktionsgruppe des Heftes 525, 2. Auflage 2010, damit inhaltlich die Varianten 2 a und 2 b „mitträgt“, begründet jedoch nicht die Qualifizierung als anerkannte Regel der Technik. Schriftliche Regelwerke sind nicht notwendigerweise mit den anerkannten Regeln der Technik identisch.14 Hierfür bedarf es vielmehr einer Prüfung, ob sie von der Mehrheit der anerkannten Fachleute als theoretisch richtig angesehen werden und die erforderliche Praxisbewährung bestanden haben. Wie den DIN-Normen kommt dem MerkBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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blatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ zunächst ein Empfehlungscharakter zu.15 Ob sich eine Merkblattaussage als anerkannte Regel der Technik einführt, entscheiden die Branchenübung und die Durchsetzung bei den beteiligten Verkehrskreisen.16 Schriftliche Regelwerke, wie z. B. DIN-Normen, können anerkannte Regeln der Technik sein, sind dies aber nicht ohne Weiteres kraft ihrer Existenz. Schriftliche Regelwerke schließen den Rückgriff auf weitere Erkenntnisquellen aber auch nicht aus.17 Die Varianten 1 a, 1 b und 3 des Merkblatts können sich auf einschlägige DIN-Normen berufen, was dafür spricht, dass es sich kraft der Vermutungswirkung von DIN-Normen dabei um anerkannte Regeln der Technik handelt. Um diese Varianten als Ausdruck anerkannter Regeln der Technik zu legitimieren, ist der Rückgriff auf das Heft 525 überhaupt nicht erforderlich. Die Frage ist, ob die Ableitung der Varianten 2 a und 2 b aus dem Heft 525 dafür spricht, dass es sich insoweit um anerkannte Regeln der Technik handelt.

4.2.1 Qualität des Heftes 525 Diese Überlegung bedingt die Qualifizierung des Heftes 525 bzw. dessen Inhalts. Hierfür liefert die Selbsteinschätzung des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton einen Beitrag. Im Internetauftritt des DAfStb – Portrait – Rechtsform und Satzung – wird herausgestellt, der Satzungszweck werde u. a. durch die Ausarbeitung von Richtlinien und die Ausarbeitung und Fortschreibung der Schriftenreihe sowie anderer wissenschaftlicher Werke und Veröffentlichungen, die keine Richtlinien sind, die aber als wissenschaftliche Sammlung der gewonnenen Arbeitsergebnisse der Allgemeinheit für die praktische Anwendung zur Verfügung gestellt werden, erreicht. Der DAfStb unterscheidet demnach zwischen den publizierten Richtlinien einerseits und der Schriftenreihe – grüne Hefte – andererseits. Diese Unterscheidung führt jedoch im Hinblick auf eine mögliche Einordnung etwa in dem Sinne, dass die Richtlinien des DAfStb anerkannte Regeln der Technik seien und dieser Geltungswert den grünen Heften nicht zukomme, nicht weiter. Fehlt eine eindeutige generelle oder einzelfallbezogene Aussage des in Betracht kommenden Regelwerksetzers hinsichtlich der Qualität seiner schriftlich verfassten und der Öffentlichkeit zugänglichen Regelwerke, ist jeweils eine Einzelfallbeurteilung veranlasst. Diese Beurteilung hat zum Gegenstand, ob die in dem Regelwerk enthaltenen Aussagen den von der Wissenschaft, der geübten Praxis und der Rechtsprechung entwickelten Voraussetzungen für die Einordnung als anerkannte Regel der Technik genügen.

im Vorwort den Status „Stand der Technik“ zuerkannt. In der Ausgabe Oktober 2001 wird eine Einordnung vermieden. Das trifft so auch für die WU-Richtlinie Ausgabe November 2003 zu. Das dazugehörige grüne Heft 555, Ausgabe 2006, liefert hinsichtlich der Qualifizierungsmöglichkeit keinen Aufschluss, sondern versteht sich als anwendungsorientierte Konkretisierungshilfe des Richtlinieninhalts. K AMPHAUSEN/WARMBRUNN18 stellen im Rahmen einer Umfrage fest, dass Aussagen der WURichtlinie in der Praxis nicht notwendigerweise auf Widerhall stoßen, sondern durchaus kritisch gesehen werden und Verbesserungsbedarf bejaht wird. Hinsichtlich der Planung und Erstellung von Parkhäusern und Tiefgaragen hat der DAfStb auf die Erarbeitung einer Richtlinie verzichtet und mit dem Heft 525 unmittelbar eine Erläuterung der DIN 1045-1 vorgenommen. Aus dem Verständnis des Heftes 525 nach der Selbsteinschätzung des DAfStb, wie sie im Vorwort zum Ausdruck kommt, kann den Aussagen in diesem Heft nur in dem Umfang die Qualität einer anerkannten Regel der Technik beigemessen werden, als das Heft für die Praxis einen Beitrag für das Verständnis und den Gebrauch der DIN 1045-1 durch Erläuterungen und die Darlegung wissenschaftliche Grundlagen liefert. Soweit das Heft ergänzende und alternative Anwendungsregeln liefert, sich inhaltlich und in diesem Umfang nicht auf die Normaussage der DIN 1045-1 berufen kann, partizipiert diese ergänzende oder alternative Anwendungsregel nicht mehr von der Qualifikation der DIN 1045-1 als Ausdruck anerkannter Regeln der Technik. Vielmehr bedarf es insoweit einer eigenständigen Prüfung, ob diese alternativen/ergänzenden Anwendungsregeln von der überwiegenden Mehrzahl der anerkannten Fachleute als theoretisch richtig eingestuft werden und sie sich in der Praxis bewährt haben. Dies gilt erst recht, wenn das Heft 525 auf der Seite 19 auf das Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V. verweist, und unter den in diesem Merkblatt näher beschriebenen Voraussetzungen eine Reduzierung bei der Betondeckung (Dicke und Dichtheit) und Herabstufung innerhalb der Expositionsklassen XD und XF ermöglicht. Im Ergebnis werden damit die Varianten 2 a und 2 b des Merkblatts durch das Heft 525 nicht „geadelt“; sie erhalten allein durch den Verweis im Heft 525 keine irgendwie geartete Höherwertigkeit oder einen einer anerkannten Regel der Technik gleichzustellenden Geltungswert. Denn der Geltungswert des Inhalts des Heftes 525 nimmt an der Einstufung der DIN 1045-1:2008-8 als Ausdruck anerkannter Regeln der Technik nur in dem Umfang teil, als der Gebrauch dieser DIN-Norm durch Erläuterungen und die Darlegung der wissenschaftlichen Grundlagen erleichtert wird. Eine zur DIN-Norm vergleichbare Bedeutung erlangt das Heft 525 nur in dem Rahmen, als die Verknüpfung mit der Norm besteht.

4.2.2 Die Selbsteinschätzung durch den DAfStb Dabei kann auch die Selbsteinschätzung des Regelwerksetzers eine Rolle spielen. So hat der DAfStb der Instandsetzungs-Richtlinie Teile 1 und 2 in der Ausgabe von 1990 584

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Daraus folgt, dass die Frage, ob die Varianten 2 a und 2 b des Merkblatts Ausdruck anerkannter Regeln der Technik sind, eine eigenständige Prüfung unabhängig von der Nennung im Heft 525 des DAfStb erforderlich macht.

Die Varianten 2 a und 2 b – Ausdruck anerkannter Regeln der Technik?

Dieser Prüfungsgang setzt die nähere Feststellung der Charakteristika des unbestimmten Rechtsbegriffs „anerkannte Regeln der Technik“ voraus. Kennzeichnend sind: Durchsetzung in der Wissenschaft als richtig und Bewährung in der Praxis als richtig und brauchbar.19 Eine Bauweise hat sich in der Praxis bewährt, wenn die Mehrzahl kompetenter Fachleute der Überzeugung ist, dass die Bauweise sich bei bestimmungsgemäßer Umsetzung durch kompetente Planer und Verarbeiter unter zu erwartenden Baustellenbedingungen, über einen hinreichend langen Zeitraum und in einer ausreichenden Anzahl von Verwirklichungstatbeständen wegen der festzustellenden Erfolgsquote als zuverlässig und erfolgreich einsetzbar erwiesen hat.20 Für SOERGEL21 ist Voraussetzung für eine anerkannte Regel der Technik, dass sie sich nach wissenschaftlicher Erkenntnis als richtig und unanfechtbar darstellt und sie keinem Meinungsstreit ausgesetzt ist. Unabhängig davon, ob hierfür erforderlich ist, dass sich die Regel restlos durchgesetzt hat,22 liegt das entscheidende Problem in der Abhängigkeit der langfristigen und mangelfreien Zweckerreichung vom auf die besonderen Objektgegebenheiten abgestimmten Verhalten des Betreibers/Nutzers. Die Anwendungssicherheit, die Mangelhäufigkeit und das Langzeitverhalten als Gradmesser für die Praxisbewährung23 liegen nicht allein in der Hand der Planer und der ausführenden Unternehmer, sondern sind vor allem abhängig vom kundigen Verhalten des Betreibers und Nutzers. Ganz im Gegenteil: Für sich betrachtet bewirken Planung und Ausführung nach Maßgabe der Varianten 2 a und 2 b im Vergleich zu den Varianten 1 a, 1 b und 3 eine Risikoerhöhung, deren Bewältigung auch unter der Voraussetzung eines erstellten Wartungsplanes allein in der Hand des Betreibers/Nutzers liegt. Die entscheidende Fragestellung ist: Finden Regeln der Technik bei der Mehrzahl der kompetenten Fachleute Anerkennung und bejaht diese Gruppe der Fachleute die Praxisbewährung von Planungs- und Ausführungsweisen, bei denen die dauerhafte Zweckerreichung und Verwendungseignung von einer bestimmten und kostenintensiven Verhaltensweise der Betreiber und Nutzer abhängig sind?

5.1

gegebene Programm so zuverlässig abgearbeitet, dass die gebotene Kompensationswirkung erreicht wird?

5.2

Das Maßnehmen

Misst man die Varianten 2 a und 2 b des Merkblatts an diesen Vorgaben, ist festzustellen: Das Risiko wird erhöht, die Zuverlässigkeit und die Haltbarkeit der Bauweise an sich werden vermindert. Die Varianten 2 a und 2 b sind für sich gerade kein Garant für Zuverlässigkeit und Haltbarkeit, sondern bei Parkbauten, mit deren Nutzung das Einschleppen von chloridverseuchtem Wasser verbunden ist, gefährlich und risikobehaftet. Zuverlässigkeit und Haltbarkeit werden eingeschränkt und sind nur dadurch über die Lebensdauer aufrecht zu erhalten, dass der Betreiber eine intensive Wartung und Instandhaltung betreibt, um damit den gleichsam konstruktionsbedingt keimhaft angelegten Umschlag des erhöhten Risikos in ein Mangel-/Schadensbild zu vermeiden. Die Varianten 2 a und 2 b sind ein „Reduktionsmodell“ im Vergleich zu den Varianten 1 a, 1 b und 3, die als „Komplettmodell“ bezeichnet werden können. Die Reduzierung von Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Dauerhaftigkeit und Vertrauen muss kompensiert werden durch eine gesteigerte, nämlich, wie das Merkblatt ausführt, erweiterte Wartung und Instandhaltung. Damit stellt sich die Frage, ob eine solche Planungs- und Bauweise, die an die Nutzung in der Betriebsweise ganz bestimmte Verhaltensweisen knüpft, den anerkannten Regeln der Technik entspricht. Die Antwort könnte lauten: In der Theorie mag das Modell richtig sein, wenn die im Vergleich zu den Varianten 1 a, 1 b und 3 infolge der Planungs- und Ausführungsdefizite vorliegenden erhöhten Risiken durch eine definierte vermehrte Wartung und Instandhaltung in der Betriebsphase tatsächlich sorgfältig ausgeglichen wird. Ob dieser theoretisch richtige und schlüssige Ansatz in der Praxis nach der Erfahrung der Mehrheit der kompetenten Fachleute auch tatsächlich umgesetzt wird, die Zweckerreichung und Mangelfreiheit sicherstellt und damit in der Praxis bewährt ist, ist nach den Praxiserfahrungen angesichts der großen Risiken, die mit dieser Bauweise und der tatsächlichen Handhabung der Wartung und Instandhaltung verbunden sind, zu bezweifeln [3].26

Konkretisierung der Voraussetzungen 5.3

Die Antwort bedingt eine Konkretisierung der Voraussetzungen mit Rücksicht auf die mit den anerkannten Regeln der Technik verfolgten Zwecke. Die Ausrichtung an den anerkannten Regeln der Technik bewirkt eine Risikominimierung.24 Die anerkannten Regeln der Technik bilden eine Vertrauensgrundlage und sind bei deren Beachtung Garant für Zuverlässigkeit und Haltbarkeit.25 Kann man auf die Varianten 2 a und 2 b nach Ansicht der Mehrzahl der kompetenten Fachleute vertrauen, und wie schätzt diese Gruppe die Sicherstellung der dauerhaften Verwendungseignung durch die nach dem Merkblatt gebotene erweiterte Wartung und Instandsetzung ein? Wird selbst bei Vorliegen eines Wartungsplanes das damit vor-

Anerkannte Regeln der Technik und Umgang der Nutzer/Betreiber mit der Bausubstanz

Die Varianten 2 a und 2 b machen angesichts der Abhängigkeit ihrer dauerhaften Brauchbarkeit und Zweckerreichung von einem bestimmten Nutzungsverhalten auf einen Umstand aufmerksam, der im Allgemeinen bei der Bestimmung dessen, ob eine bestimmte Planung oder Ausführung den anerkannten Regeln der Technik entspricht, untergeht. Ob eine Planung und Bauweise sich in der Praxis bewährt hat, muss notwendigerweise beachten, dass ein Bauwerk für die Nutzung durch Menschen bestimmt wird. Bei der Praxisbewährung muss das Nutzerverhalten mitbedacht werden, ein Bauwerk muss mit Rücksicht auf Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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die beabsichtigte Verwendung, die vertraglich vorausgesetzte Verwendung einschließlich der herrschenden Umstände konzipiert und ausgeführt werden. Betreiber, Nutzer und sonstige Dritte gehen mit der Bausubstanz um und wirken in unterschiedlicher Weise auf sie ein. Hinzu kommen die witterungsbedingt auftretenden Einwirkungen. Ein Bauwerk ist also auf bestimmte Lastfälle hin auszulegen, wobei vermehrte und intensivere Wartung und Instandhaltung teilweise zu einer Beherrschung von Lastfällen führen können. Den kritischen Lastfall bei einem Parkhaus oder einer Tiefgarage aus Stahlbeton prägt, dass im Winter chloridbelasteter Schnee und/oder chloridbelastetes Wasser in die Tiefgarage eingeschleppt werden und die entstehende Chloridbrühe auf die Parkdeckoberfläche einwirkt, was deshalb mit Gefahren verbunden ist, weil die Bauweise aus Stahlbeton eine „gerissene Bauweise“ ist, was deutlich aus DIN 1045-1:2008-8, Abschnitt 11.2.1 folgt und für die Planung und Ausführung von Parkhäusern und Tiefgaragen die Notwendigkeit einer Rissbreitenbeschränkung bedeutet oder bei Verzicht hierauf Bedarf für eine rissüberbrückende Abdichtung oder eine sonstige dem qualitativ entsprechende Oberflächenschutzmaßnahme auslöst.27 Das verwirklichen die Varianten 1 a, 1 b und 3 des Merkblatts. Andererseits verfehlt eine auf eine bestimmte und definierte Nutzung ausgerichtete Bauweise nicht notwendigerweise die anerkannten Regeln der Technik, wenn das damit vorgegebene Nutzungsmaß nicht eingehalten und das Bauwerk mit der Folge „überstrapaziert“ wird, dass sich Mängel einstellen. Nutzungsfehler bei einer den Regeln der Technik entsprechenden Bauweise begründen keinen Mangeltatbestand. Bestimmt ein Auftraggeber sein Nutzungsziel und werden Planung und Bauweise danach in Ausrichtung an den anerkannten Regeln der Technik korrekt erstellt, liegt kein Mangel vor, wenn der Auftraggeber seine Nutzungsvorgaben überschreitet und damit gleichsam einen Lastfall auslöst, auf den hin das Bauwerk nicht konzipiert und erstellt worden ist. Die anerkannten Regeln der Technik sind auf die konkret definierte Nutzungsvorgabe hin ausgerichtet worden. Übertragen auf die Planung und Errichtung eines Parkhauses/Tiefgarage: Erklärt der Auftraggeber den Baubeteiligten, er wolle ein solches Objekt realisieren, habe sich erkundigt und wolle dieses Objekt so verwirklicht wissen, dass er in der Nutzungs- und Betriebsphase eine erweiterte Wartung vornimmt, nämlich mindestens zweimal im Jahr das Objekt intensiv prüfen, warten und bei Bedarf instandhalten wolle, dann ist die Bauaufgabe definiert. Auf diese Bauaufgabe passt die Variante 2 a oder 2 b. Aber damit werden beide Varianten nicht zum Ausdruck anerkannter Regel der Technik. Vielmehr hat der Auftraggeber in einem solchen Fall i.S. von § 633 Abs. 2 Satz 2 Nr. 1 BGB oder § 13 Abs. 1 Satz 3 Nr. 1 VOB/B die vertraglich vorausgesetzte Verwendungseignung vorgegeben, die mit den beiden Varianten 2 a und 2 b verwirklicht werden kann. Die Wahl der Varianten 1 a, 1 b oder 3 wäre in einem solchen Fall eine Verfehlung der Anforderungen, weil das Werk dann überqualifiziert, nämlich – auftraggebersei586

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

tig nicht gewollt – besser und eine intensive, erweiterte Wartung überflüssig wäre. Einen solchen Auftraggeber könnten auch steuerliche Überlegungen leiten, denn ein hoher Erstellungsaufwand führt lediglich zur AVA, wogegen erhöhte Wartungs- und Instandhaltungskosten als Betriebsaufwand die Einnahmen reduzieren würden, was sich steuerlich entsprechend bei der Versteuerung z. B. von Mieteinnahmen auswirken würde. Allerdings stellt sich die – dringend – zu beantwortende Frage, ob ein mit einem solchen Nutzungsziel eines Auftraggebers konfrontierter Planer und Unternehmer danach ausgerichtet einfach die nach dem Merkblatt für die Varianten 2 a und 2 b bestehenden Regeln zu beachten und in die Tat umzusetzen hat, oder ob ihn die Verpflichtung trifft, den Auftraggeber darauf aufmerksam zu machen, dass sein Bauwunsch und die daran orientierte Planung und Ausführung die geltenden anerkannten Regeln der Technik im Parkhaus- und Tiefgaragenbau verfehlen. Es macht einen Unterschied, ob die Ausrichtung am Bauherrnwunsch mittels der Wahl der Varianten 2 a oder 2 b des Merkblatts als mit den anerkannten Regeln der Technik konform oder als deren Verfehlung eingeordnet wird. Denn ist letzteres der Fall, besteht notwendigerweise Aufklärungsbedarf verbunden mit dem Hinweis, dass damit gerade die anerkannten Regeln der Technik nicht eingehalten werden.28 Für die Beurteilung, ob die Varianten 2 a und 2 b Ausdruck anerkannter Regeln der Technik sind, muss von Rechts wegen im Fall des § 633 Abs. 2 Satz 2 Nr. 2 BGB bzw. § 13 Abs. 1 Satz 3 Nr. 2 VOB/B darauf abgestellt werden, ob ein nach diesen Varianten realisiertes Parkhaus die Beschaffenheiten aufweist, die bei Werken der gleichen Art üblich sind und die der Besteller nach der Art des Werks auch erwarten kann. Ist das der Fall, ist das Parkhaus zur gewöhnlichen Verwendung geeignet. Anders gefragt: Ist ein Parkhaus/eine Tiefgarage zur gewöhnlichen Verwendung geeignet, wenn der Nutzer/Betreiber mit den erhöhten Wartungs- und Instandsetzungsmaßnahmen konfrontiert wird. In Ausrichtung an § 13 Abs. 1 Satz 2 VOB/B muss gefragt werden, ob die Varianten 2 a und 2 b Ausdruck der anerkannten Regeln der Technik sind oder dies deshalb zu verneinen ist, weil danach ausgerichtet Planung und Ausführung eine Risikoerhöhung bewirken, die nach gegenwärtigen Erkenntnissen zielsicher über die gesamte Nutzungsdauer nicht zu bewältigen [3] 29 und noch dazu wegen des erweiterten Wartungs- und Instandhaltungsbedarfs mit höheren Kosten verbunden ist.

5.4

Anerkannte Regeln der Technik und Wartungs-/ Instandhaltungs-/Instandsetzungsbedarf

Wartungs- und Instandhaltungsbedarf einer Bauleistung schließen nicht aus, dass die zugrunde liegenden Planungs- und Ausführungsleistungen dennoch den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Denn Parkhäuser und Tiefgaragen sind als mit Straßenbaumaßnahmen vergleichbare Objekte immer wartungs- und instandhaltungs- sowie bei Bedarf instandsetzungsbedürftig. Die

DIN EN 206-1:2000 geht im Abschnitt 3.1.40 bei der Definition des Begriffs „Nutzungsdauer“ als Zeitspanne, während der die Eigenschaften des Betons im Bauwerk auf einem bestimmten Niveau erhalten bleiben, welches mit der Erfüllung der Leistungsanforderungen an das Bauwerk verträglich ist, davon aus, dass ein Bauwerk in geeigneter Weise instand gehalten wird. Liegt der DIN 1045-2 und der DIN EN 206-1 zugrunde, dass bei Einhaltung aller Anforderungen und Sicherstellung der dort genannten Eigenschaften ein Bauwerk über 50 Jahre nutzbar ist, wenn Wartung und Instandhaltung vorgenommen werden,30 bewirken Wartungs- und Instandhaltungsbedarf bei Realisierung eines Bauwerks nicht die Verfehlung der anerkannten Regeln der Technik. Wartung und Instandhaltung erweisen sich auch bei Betonbauwerken als etwas Normales und Gewöhnliches, womit ein Betreiber/Nutzer eines Parkhauses oder einer Tiefgarage notwendigerweise rechnen muss. Entsteht bei einem Betonbauwerk Wartungs- und Instandhaltungsbedarf, indiziert dies keinen Mangeltatbestand oder einen Verstoß gegen anerkannte Regeln der Technik in der Planung und Ausführung, sondern ein Betonbauwerk bleibt über die in Aussicht genommene Nutzungsdauer nur dann funktionstauglich, wenn dem nutzungsgemäß eintretenden Verschleiß und Abnutzungsprozess entgegen gewirkt wird [1].31 Die DIN 31051:2004-06 beschreibt die Grundlage der Instandhaltung, deren Komponenten u. a. Wartung, Inspektion und Instandsetzung sind. Wartung wird im Abschnitt 4.1.2 als Maßnahmen zur Verzögerung des Abbaus des vorhandenen Abnutzungsvorrats beschrieben. Inspektion beinhaltet nach Abschnitt 4.1.3 Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung des Istzustandes einschließlich der Bestimmung der Ursachen der Abnutzung und dem Ableiten der notwendigen Konsequenzen für die künftige Nutzung. Instandsetzung bedeutet die Wiederherstellung eines funktionsfähigen Zustandes durch die hierfür geeigneten Maßnahmen (Abschnitt 4.1.4). Im Übrigen formuliert die Norm allein formal die einschlägigen Strukturen. Festlegungen zu Wartungs-, Inspektions- und Instandsetzungsintervallen unterbleiben, was deshalb nachvollziehbar ist, weil die Kriterien hierfür objektspezifisch und nicht allgemein zu bestimmen sind. Bezüglich der Parkbauten ist zu bedenken, dass die horizontalen Bauteile – Parkdecks – mit Rissbildung und Chloridbeaufschlagung von oben als Bauteile mit den schärfsten Beanspruchungen hinsichtlich der Bewehrungskorrosion einzustufen sind,32 und deshalb der Detektierung von auftretenden Rissen größte Bedeutung zukommt [1, 2, 3].33 Daraus folgt, dass Wartungs- und Inspektionsintervalle danach zu bestimmen sind, welches Rissbildungsrisiko mit der gewählten Planungs- und Ausführungsvariante verbunden ist.

5.4.1 Wartung und Instandhaltung bei Varianten 1 a, 1 b und 3 Das Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ empfiehlt für die Varianten 1 a, 1 b und 3 nach Ablauf der Verjäh-

rungsfrist für die Sachmängelansprüche eine Wartung und Inspektion innerhalb von drei Jahren. Innerhalb der vertraglich vorgesehenen Gewährleistungsfrist wird je Jahr eine Wartung und Inspektion empfohlen. Letzteres hängt damit zusammen, dass insbesondere in den ersten Jahren mit dem Auftreten von Rissen zu rechnen und das Eindringen von Chlorid in die Risse wegen der Gefahren für die Bewehrung zu verhindern ist [1, 3].34 Der Fortbestand der Dauerhaftigkeit wird durch diese – einfache – Art der Wartung und Inspektion sichergestellt. Die Wartung ist einfach, weil die Planung und Ausführung in einer solchen Weise erfolgen, dass dem Risiko der Rissbildung mit nachteiligen Auswirkungen auf die Bewehrung und damit die Standsicherheit mit entsprechenden konstruktiven Vorkehrungen und Schutzmaßnahmen vorgebeugt wird. Die Varianten 1 a, 1 b und 3 minimieren Schädigungsrisiken durch entsprechende konstruktive Vorkehrungen und Ausführungen, weswegen Wartung und Instandhaltung gleichfalls minimiert werden. Damit ist zwar in der Erstellungsphase ein erhöhter Aufwand verbunden, mit dem ein minimiertes Risiko erkauft wird; aber demgegenüber sind in der Betriebsphase die Kosten gering.

5.4.2 Wartung und Instandhaltung nach Varianten 2 a und 2 b Die Wartungs- und Instandhaltungsvorkehrungen bezeichnet das Merkblatt als erweiterte Wartung. Im Vergleich zur einfachen Wartung sind die Wartungsintervalle über die gesamte Nutzungsdauer viel kürzer, was zu einem vermehrten Aufwand in der Betriebsphase führt. Die Errichtung erfolgt in einer Art und Weise, mit der das Risiko der Rissbildung und des Verschleißes mit nachteiligen Folgen für die Dauerhaftigkeit erhöht ist. Die dauerhafte Zwecktauglichkeit und Funktionalität des Objekts hängt entscheidend von der Wartung ab. Ohne die gesteigerte, erweiterte Wartung sind die Mangelhaftigkeit und Zweckverfehlung des Bauwerks die notwendige Folge, die Vornahme einer gewöhnlichen Wartung reicht nicht aus, um die Defizite in der Errichtungsphase zu kompensieren. Haben Wartung und Instandhaltung bei allen Verfahrensvarianten Einfluss auf die Dauerhaftigkeit – womit der Auftraggeber immer gefordert ist –, ist dessen Verantwortlichkeit für die fortwährende Gebrauchstauglichkeit des Objekts bei den Varianten 2 a und 2 b am größten. Wartung und Instandhaltung kompensieren Defizite in der Errichtung des Objekts, weswegen das Merkblatt diesbezüglich den Begriff „erweitertes Wartungs- und Instandsetzungskonzept“ einführt [1].35 Die Risikoerhöhung ist die Folge einer Aufwandsminimierung in der Erstellungsphase, deren Konsequenz eine Aufwandserhöhung in der Betriebsphase ist. Ist letztlich die Behauptung berechtigt, die erweiterte Wartung und Instandhaltung gleiche Mängel in der Planung und Ausführung eines Parkhauses aus, dann sind Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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die Varianten 2 a und 2 b nicht Ausdruck der anerkannten Regeln der Technik. Schließlich stellt sich für die Problematik die Frage, ob betreiberabhängige Kompensationsmaßnahmen geeignet sind, ein Planungs-Ausführungskonzept mit risikoerhöhenden Wirkungen dennoch als Verwirklichung der anerkannten Regeln der Technik anzusehen. Das ist im Ergebnis jedoch zu verneinen. Das Urteil fällt positiv aus, wenn Kompensationsmaßnahmen stoff- oder konstruktionsbezogener Art sind; ist jedoch negativ, wenn der Umschlag unbestreitbar vorhandener stoff- und/oder konstruktionsbedingter Risikoerhöhungen in einen Mangel/Schaden allein davon abhängt, in welcher Weise ein Betreiber/Nutzer mit dem risikobehafteten Bauwerk umgeht.

5.4.3 Kompensation und anerkannte Regeln der Technik Kompensationsmöglichkeiten sind nicht unbekannt, sie stehen und fallen jedoch damit, dass die andere Leistung als Abweichungstatbestand in gleichem Maße die mit dem Regeltatbestand verfolgten Anforderungen erfüllt. Zum Vergleich ist auf Art. 3 Abs. 3 der Musterbauordnung zu verweisen, wonach von den Technischen Baubestimmungen abgewichen werden kann, wenn mit einer anderen Lösung in gleichem Maße die allgemeinen Anforderungen des Absatzes 1 erfüllt werden. Nach der Einleitung zur DIN 1045-1:2008-8 sind Abweichungen von den Anwendungsregeln zulässig, wenn sie mit den Prinzipien übereinstimmen und hinsichtlich der nach der DIN 1045-1 erzielten Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit gleichwertig sind. Dieses Gleichwertigkeitserfordernis erfüllen die Varianten 2 a und 2 b des Merkblatts nicht. Mit dem Gleichwertigkeitserfordernis ist die erweiterte Wartung und Instandsetzung nicht vereinbar. Erfahrungsgemäß werden Wartung und Instandhaltung in der Praxis viel zu nachlässig wahrgenommen. Deren Bedeutung für die dauerhafte Sicherung der Gebrauchstauglichkeit und die Erhaltung der Lebensdauer ist in der Realität nicht ausreichend verankert. Das gilt auch, wenn Wartungs- und Instandhaltungspläne erstellt worden sind. Der Umstand, dass das Merkblatt auf Seite 48 für alle Varianten in den ersten fünf Jahren nach der Herstellung eine jährliche Inspektion auf Risse und Fehlstellen vorsieht, ändert daran nichts. Denn entscheidend ist, dass nach Ablauf dieser Zeit die Varianten 2 a und 2 b tauglichkeitserhaltend davon abhängig sind, dass weiter je Jahr über die gesamte Nutzungsdauer einmal oder gar zweimal Inspektionen vorzunehmen sind. Bei den Varianten 1 a, 1 b und 3 wird als übliche Mindestinstandhaltungsmaßnahme eine Inspektion alle drei Jahre angesehen [1].36

Folgen für die Planung und Beurteilung

Als Ergebnis ist demnach festzuhalten: Die Varianten 2 a und 2 b des Merkblatts entsprechen nicht den anerkannten Regeln der Technik. Ist ein Parkhaus/eine Tiefgarage nach diesen Varianten gebaut worden, sind die anerkannten Regeln der Technik verfehlt worden. Ein solches Bauwerk entspricht nicht der gewöhnlichen Verwendungseignung und weist nicht die Beschaffenheiten auf, die ein vergleichbares Bauwerk üblich aufweist und die ein Besteller erwarten kann. Folgen für Planer: Der Planer hat in den Leistungsphasen 1 und 2 den Auftraggeber über die verschiedenen Realisierungsmöglichkeiten aufzuklären und eine Festlegung des Auftraggebers herbeizuführen, welche Variante nach dem Merkblatt verwirklicht werden soll. Das ist zu dokumentieren. Entscheidet sich der Auftraggeber für eine der Varianten 2 a oder 2 b, ist der Auftraggeber darüber aufzuklären, dass damit die anerkannten Regeln der Technik verfehlt werden. Der Auftraggeber ist über den erweiterten Wartungs- und Instandhaltungsbedarf aufzuklären. Der Planer ist angehalten, einen Wartungs- und Instandhaltungsplan zu erstellen; der Planer hat den Auftraggeber darauf aufmerksam zu machen, ihn damit auch tatsächlich zu beauftragen. Erstellungsplanung und Wartungs-/Instandhaltungsplanung sind eine Einheit. Folgen für den Unternehmer: Erhält der Unternehmer Ausführungspläne, denen die Varianten 2 a und 2 b zugrunde liegen, sind gegen die Art und Weise der Ausführung Bedenken anzumelden. Folgen für den Sachverständigen: Hat ein Sachverständiger ein Parkbauwerk zu begutachten, das nach der Variante 2 a oder 2 b geplant und ausgeführt worden ist, darf die Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik nicht damit bejaht werden, dass die Merkblattanforderungen eingehalten worden sind. Denn diese Varianten entsprechen gerade nicht den anerkannten Regeln der Technik. Mängel können seitens des Auftraggebers bei Umsetzung dieser Varianten nur dann nicht abgeleitet werden, wenn der Auftraggeber auf die Nichteinhaltung der anerkannten Regeln der Technik hingewiesen und auf den erweiterten Wartungs- und Instandhaltungsbedarf beweiskräftig aufmerksam gemacht worden ist. Der Planer muss dem Auftraggeber einen solchen Wartungs- und Instandhaltungsplan buchstäblich in die Hand drücken. Der Sachverständige sollte sich im Rahmen der Erfüllung seines Gutachtensauftrags kundig machen, ob dem Auftraggeber ein solcher Plan ausgehändigt worden ist.

Literatur [1] Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V.: DBV Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“. 2. überarbeitete Auflage September 2010. [2] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb): Erläuterungen zu DIN 1045-1. DAfStb-Heft 525, Berlin: Beuth-Verlag, 2. überarbeitete Auflage 2010. 588

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[3] SCHÖPPEL, K.; STENZEL, G.: Konstruktionsregeln für Parkbauten in Betonbauweise. Beton- und Stahlbetonbau 107, (2012), Heft 5, S. 302–317. 1

OLG Stuttgart BauR 1977, 129; OLG Hamm NJW-RR 1995, 17; vgl. auch BGH BauR 1998, 972.

2 3

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13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Vgl. WERNER/PASTOR-PASTOR, Der Bauprozess, 13. Aufl., Rdn. 1967 (jedoch ohne Begründung). Vgl. zum Sprachgebrauch § 4 Abs. 2, § 13 Abs. 1 VOB/B einerseits und Anlage 11 Lph 8 a) zur HOAI Fassung 2009 andererseits. Vgl. SINGHOF /SCHNEIDER BauR 1999, 465 ff. Jahrbuch Baurecht 2000, Seite 218, 223. Vgl. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 34; Heft 525 S. 20 oben. K AMPHAUSEN in Jahrbuch Baurecht 2000, 218, 221. Vgl. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 49. Vgl. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 48. in Jahrbuch Baurecht 2000, 218, 220. U.v. 8.8.1978, NJW 1979, 359. So Prof. Dipl.-Ing. VEITH in MOTZKE/VEITH, SEIEDEL/KOBERLING, Ursachen und Haftung bei Bauschäden und Baumängeln, Teil 4, Kap. 3.3 S. 17. in Festschrift für MANTSCHEFF, 2000, S. 203. BGH U.v. 15.05.1998 – VII ZR 184/97, BauR 1998, 872. Vgl. für DIN-Normen BGH U.v. 14.04.1994 – I ZR 123/92, BauR 1994, 531. Vgl. für DIN-Normen BGH U.v. 14.04.1994 – I ZR 123/92, BauR 1994, 531. BVerwG U.v. 30.09.1996 – 4 B 175/96, BauR 1997, 290. BauR 2008, 255 ff. SOERGEL in Festschrift für MANTSCHEFF 2000, S. 193, 197. Vgl. K AMPHAUSEN/WARMBRUNN BauR 2008, 25, 26. SOERGEL in Festschrift für MANTSCHEFF 2000, S. 193, 198. F ISCHER, Die Regeln der Technik im Bauvertragsrecht, Heft 2 der Baurechtlichen Schriften, 1985, S. 35. Vgl. K AMPHAUSEN/WARMBRUNN BauR 2008, 25, 26. K AMPHAUSEN in Jahrbuch Baurecht 2000, 218, 221. K AMPHAUSEN in Jahrbuch Baurecht 2000, 218, 221.

26 27 28

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Vgl. SCHÖPPEL/STENZEL, Beton- und Stahlbetonbau 107, (2012), Heft 5, S. 302, 311, 315. Vgl. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 32, 33. Vgl. BGH U.v. 04.06.2009 – VII ZR 54/07, BauR 2009, 1288 (zum Schallschutz, Aufklärung trotz Nennung der DIN 4109 im Erwerbervertrag eines Bauträgers). Vgl. SCHÖPPEL/STENZEL, Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 5, S. 302, 311, 315. Vgl. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ Abschnitt 4.1, S. 72. Vgl. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ Abschnitt 23.3.7, S. 48. Heft 525 des DAfStb S. 19. SCHÖPPEL/STENZEL, Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 5, Seite 302, 312; Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 49. SCHÖPPEL/STENZEL, Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 5, Seite 302, 311, 312; Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 49. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 48, 49. Vgl. Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“, S. 48.

Autor

Prof. Dr. jur. Gerd Motzke Rechtsanwalt Honorarprofessor für Zivilrecht und Zivilverfahrensrecht an der Juristischen Fakultät der Universität Augsburg Vorsitzender Richter am Oberlandesgericht München (Bausenat Augsburg) a.D. H.-Löns-Straße 39 86415 Mering gerd.motzke@t-online.de

AKTUELL

Software-Entwicklung mit Weitblick Die geschäftsführenden Gesellschafter des Unternehmens MWM leisteten 1992 Pionierarbeit. Die Vision von Michael Hocks und Wilhelm Veenhuis war, die gemessenen Daten auf der Baustelle in tragbare Computer einzugeben. 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: – Ein Laser löst den Zollstock ab! Mit der Aufmaß-App MWM-Piccolo 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 GAEBDatenaustausch 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 MWMPisa hat MWM im Jahre 2010 die GAEB-Zertifizierung erhalten. MWMPisa war das erste Produkt, das 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 an den Start. 2012 wurden erste Apps für die Baustelle vorgestellt. Die Entwicklung geht munter weiter. Mit über 2 400 Kunden und über 10 750 Installationen hat die anwendungsfreundliche Software von MWM ihren festen Platz in der Bauwirtschaft errungen. 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

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DOI: 10.1002/best.201200027

FACHTHEMA

Christian Albrecht, Andrej Albert, Karsten Pfeffer, Jürgen Schnell

Bemessung und Konstruktion von zweiachsig gespannten Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern Zur Realisierung von leichten, zweiachsig gespannten Decken werden Hohlkörpersysteme vermehrt eingesetzt, was zu einer wirtschaftlichen und ressourcenschonenden Bauweise führt. Bei der Bemessung und Konstruktion muss das besondere Tragverhalten dieser Systeme berücksichtigt werden. Es werden experimentelle Untersuchungen notwendig, um ein abgesichertes Bemessungsmodell aufstellen zu können. Mittels numerischer Untersuchungen können die Versuche nachgerechnet und Parameterstudien durchgeführt werden. Vereinfachungen und Bemessungshilfen ermöglichen den Tragwerksplanern eine einfache Bemessung und Konstruktion analog der massiven Flachdecke. Bei Berücksichtigung der Bemessungs- und Konstruktionsregeln können zweiachsig gespannte Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern auf dem bauaufsichtlich geforderten Sicherheitsniveau hergestellt werden.

Design and construction of two-way spanning reinforced concrete slabs with flattened rotationally symmetrical void formers For the realization of lightweight, two-way spanning concrete slabs, hollow body systems are increasingly used, resulting in economic and resource-efficient constructions. In the design and construction, the special structural behavior of these systems must be considered. In order to establish a safe design model, experimental investigations are required. By numerical investigations, the tests can be modeled and parametric studies can be carried out. Simplifications and design tools allow a simple design and construction similar to the conventional reinforced concrete slabs. By considering the design and detailing rules of two-way spanning concrete slabs with flattened rotationally symmetrical void formers, the safety level required by the building authority is met.

Einleitung

Hohlkörperdecken ermöglichen durch die Reduzierung von Materialeinsatz und damit Eigenlast eine Bauart, die wirtschaftlicher sein kann als übliche Vollplatten. Zusätzlich müssen durch die Reduktion des Eigengewichtes geringere Lasten in den Baugrund geleitet werden, womit verschiedene statische Vorteile einhergehen. Während einachsig gespannte Hohlkörperdecken mit durchlaufenden Hohlkammern schon längere Zeit zum Stand der Technik gehören, kamen in den letzten Jahren auch vermehrt zweiachsig gespannte Hohlkörperdecken zum Einsatz. Durch den zweiachsigen Lastabtrag können diese Systeme auch in Ortbetonbauweise hergestellt werden und sind dadurch auch bei flexiblen Grundrissformen einsetzbar. Hohlkörperdecken sind im aktuellen Regelwerk nicht enthalten. In Deutschland können Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen als Verwendbarkeitsnachweis Anwendung finden. Das bislang einzige zweiachsig gespannte Hohlkörperdeckensystem mit Zulassung ist das System „Eco-Line“ mit Kugeln als Hohlkörper [2]. Dieses System ist für Deckendicken von 30 bis 60 cm Höhe geeignet und wurde an dieser Stelle bereits vorgestellt [1]. Um auch Decken ab 20 cm Dicke einsetzen zu können, wurde nun das System „Slim-Line“ entwickelt. Im Rahmen eines von der Allianz Industrie Forschung AiF geförderten Forschungsprojektes wurde die Tragfähigkeit des Systems ermittelt. Neben der Bemessung wurden Einbau- und Konstruktionsregeln festgelegt. 590

Herstellung und Einbau der Hohlkörper

Die in diesem Aufsatz beschriebenen Hohlkörper (SlimLine Hohlkörper) für Stahlbetondecken unterscheiden sich in der Form von kugelförmigen Hohlkörpern (EcoLine Hohlkörper). Bei beiden Varianten handelt es sich allerdings gleichermaßen um linienförmige Hohlkörpermodule aus Haltekörben mit integrierten Hohlkörpern (Bild 1). Die Haltekörbe bestehen aus Betonstahl und die Hohlkörper aus rezykliertem Kunststoff (Polyethylen hoher Dichte, PE-HD bzw. Polypropylen, PP). Diese Module werden in der Ortbetonbauweise zwischen der unteren und der oberen Bewehrungslage zur Verdrängung von Beton eingebaut. Der Einbau der Hohlkörpermodule erfolgt nach einem gesondert anzufertigenden Verlegeplan. Der Verlegeplan wird unter Berücksichtigung der Schalpläne und der statischen Berechnung angefertigt. Neben den Angaben zur Hohlkörperlage und den verbleibenden Massivbereichen enthält der Verlegeplan eine Montageanweisung. Bei dem

Bild 1

Hohlkörpertypen Eco-Line (Kugel) und Slim-Line (flacher Hohlkörper) Types of void formers Eco-Line (sphere) and Slim-Line (flat void former)

die geeignete Wahl der Betonkonsistenz, der Sieblinie mit einem Größtkorn von 16 mm und der Anzahl der Verdichtungspunkte ist sicherzustellen, dass auch unterhalb des Hohlkörpers eine vollständige Verdichtung erzielt wird. Nach dem Erhärten der ersten Betonschicht fixiert diese die Hohlkörpermodule bei dem Einbringen der zweiten Betonschicht. Um den Verbund der beiden Betonschichten in der Arbeitsfuge sicherzustellen, ist ein entsprechender Verbundnachweis mit reduzierter Verbundfläche zu führen und gegebenenfalls eine Verbundbewehrung anzuordnen.

Bild 2

Anwendung einer Einbauhilfe für die Sicherstellung des Achsabstandes Template to assure axis-centre distance

Einbau sind die minimalen zulässigen Achsabstände der Hohlkörpermodule zu berücksichtigen. Dieser Achsabstand beträgt bei den Hohlkörpern des Typs Slim-Line einheitlich 35 cm. Durch die Verwendung einer entsprechenden Einbauhilfe ist die Einhaltung des minimalen Achsabstandes sicherzustellen (Bild 2). Weiterhin ist auf das vorgegebene Hohlkörperraster zu achten. Eine versetzte Anordnung der Hohlkörper ist unzulässig. Vielmehr ist ein durchgängiges orthogonales Raster einzuhalten. Die Hohlkörpermodule sind derart einzubauen und zu fixieren, dass ein seitliches Abdriften und Verschieben während des Betoniervorgangs nicht möglich ist. Gegen die Auftriebswirkung der Hohlkörpermodule bei der Betonage kann eine Auflast oder eine Fixierung an der Schalung als Gegenmaßnahme dienen. Die übliche Vorgehensweise sieht allerdings eine Betonage der Hohlkörperbereiche in zwei Schichten vor. Bei dem Einbringen der ersten Betonschicht ist dann darauf zu achten, dass die unteren Längsstäbe der Hohlkörpermodule zwischen 2 cm und 4 cm mit Beton überdeckt sind. Durch Tab. 1

3 3.1

Besonderheiten bei der Bemessung Allgemeines

Die Bemessung von Decken im allgemeinen Hochbau erfolgte in Deutschland bisher nach DIN-1045-1 [7] und spätestens seit Juli 2012 nach EC2 [9]. Die Bemessung von Decken mit rotationssymmetrischen Hohlkörpern ist in beiden Normen nicht enthalten. Zwar besteht die Möglichkeit, die Regeln für Rippendecken für die Bemessung der Hohlkörperdecken heranzuziehen. Dies führt jedoch zu wenig wirtschaftlichen Ergebnissen. Zudem müssen die Achsabstände der Hohlkörper vergrößert werden, um die einzuhaltenden Mindeststegbreiten sicherzustellen. Zur Anwendung der Hohlkörperdecken müssen die verschiedenen Versagensarten analysiert und Bemessungskonzepte aufgestellt werden. Tab. 1 zeigt eine Übersicht der Besonderheiten bei der Bemessung. Nachfolgend werden die einzelnen Lösungsansätze zur Bemessung der einzelnen Versagensarten beschrieben.

3.2

Allgemeines zum Tragverhalten

Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass der Lastabtrag von Hohlkörperdecken mit gewöhnlichen

Übersicht der Besonderheiten bei der Bemessung von Hohlkörperdecken Overview of special features of the design of hollow core slabs

Versagensart

Einschränkung

Biegung

gegebenenfalls reduzierte Biegedruckzone

Querkraft

reduzierte Tragfähigkeit

globales Durchstanzen

Massivbereiche erforderlich

lokales Durchstanzen

Beschränkung Einzellast

Schubkraftübertragung in hergestellter Arbeitsfuge

reduzierte Verbundfläche

Illustration

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

591

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Ch. Albrecht, A. Albert, K. Pfeffer, J. Schnell: Design and construction of two-way spanning reinforced concrete slabs with flattened rotationally symmetrical void formers

Ch. Albrecht, A. Albert, K. Pfeffer, J. Schnell: Bemessung und Konstruktion von zweiachsig gespannten Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern

Bild 3

Schnitt, Grundriss und Rissfläche bei Hohlkörperdecken (Hohlkörperhöhe 220 mm) Section, horizontal plan and crack surface of hollow core slabs (void formers high 220 mm)

Hochbaudecken vergleichbar ist. Die verminderte Tragfähigkeit einzelner Traganteile ist bei der Bemessung zwar ausnahmslos zu berücksichtigen. Dies stellt jedoch mithilfe von modifizierten Bemessungsgleichungen keine große Herausforderung für den Tragwerksplaner dar. Durch die Form der hier beschriebenen rotationssymmetrischen Hohlkörper entstehen Zwickel, die zu einem räumlichen Lastabtrag führen. Dies ist in Bild 3 zu erkennen. In Grundriss und Schnitt zeigt sich, warum die Bemessung der Hohlkörper mit den Gleichungen für die Rippendecke sehr konservativ ist. Bei der Rippendeckenbemessung wird nur der „Steg“ zwischen den Hohlkörpern berücksichtigt. Tatsächlich trägt jedoch der gesamte Restquerschnitt zum Lastabtrag bei. Die Rissfläche eines Risses durch Querkraftversagen lässt den räumlichen Lastabtrag des Deckentyps erkennen.

3.3

Biegung

Zur Biegebemessung der Decken können in der Regel die herkömmlichen Bemessungshilfen wie das kd- oder ω-Verfahren für den Rechteckquerschnitt angewendet werden. Es ist jedoch wie bei Plattenbalkenquerschnitten zu überprüfen, ob die Druckzonenhöhe im GZT höher ist als der hohlkörperfreie Bereich. Ist dies der Fall, ist es wirtschaftlich, die Druckzone zwischen den Hohlkörpern zu berücksichtigen.

3.4

Querkrafttragfähigkeit

Das komplexe Querkrafttragverhalten der Deckenplatten musste experimentell untersucht werden. Die Versuche wurden an der TU Kaiserslautern durchgeführt und sind in Abschn. 5.2 beschrieben. Dabei wurde auf den Einbau der Haltekörbe verzichtet. Die Haltekörbe haben zwar einen positiven Einfluss auf die Querkrafttragfähigkeit, die Verankerung der Körbe ist aber nicht mit den abgesicherten Verankerungsformen nach [7] und [9] vergleichbar, 592

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

weshalb dieser Traganteil auf der sicheren Seite liegend vernachlässigt wird. Durch die Versuche konnte das Verhältnis der Querkrafttragfähigkeit der Hohlkörperdecke zu der einer massiven Platte ermittelt werden, wodurch die Bemessung nach EC2, Gleichung 6.2a [9] unter Berücksichtigung eines Abminderungsfaktors erfolgen kann.

3.5

Globales Durchstanzen

Sowohl im Bereich von Stützen als auch an den Rändern der Hohlkörperdecken sind Massivbereiche auszubilden. Für den Durchstanznachweis ist als erstes die Abmessung des Massivbereiches festzulegen. Der Massivbereich muss so groß gewählt werden, dass die abgeminderte Querkrafttragfähigkeit des angrenzenden Hohlkörperbereiches nachgewiesen werden kann. Festgelegte Mindestabmessungen stellen sicher, dass die Größe des Massivbereiches nicht kleiner ist als der Durchstanzbereich einer Vollplatte. Anschließend wird der Durchstanznachweis des Massivbereiches nach EC2, Abschnitt 6.4 [9] mit oder ohne Durchstanzbewehrung geführt.

3.6

Lokales Durchstanzen

Das lokale Durchstanzen des Deckenspiegels oberhalb der Hohlkörper stellt eine Besonderheit der Hohlkörperdecken dar. Durch die Geometrie dieser Bereiche führt der Durchstanznachweis nach EC2 [9] zu keiner realitätsnahen Bemessung, weshalb auch hier Versuche durchgeführt wurden, vgl. Abschn. 5.3. Auf Grundlage der Versuche können im GZT Bemessungslasten bis F Ed = 10 kN auf einer Mindestaufstandsfläche von 10 × 10 cm2 selbst bei einer minimalen Deckenspiegelhöhe von 5 cm und einem Beton der Festigkeit C20/25 nachgewiesen werden. Zurzeit wird eine Bemessungsgleichung für das lokale Durchstanzen der Hohlkörperdecken entwickelt.

Bild 4

Massivbereiche und Hohlkörperbereiche im Plan und bei der Ausführung Solid zones and void former areas in drawing and on site

3.7

Verbundtragfähigkeit

Für den Nachweis der Verbundfuge wird empfohlen, die Gleichung nach EC2, Abschnitt 6.2.5 [9] anzuwenden, wobei die Verbundfläche zu reduzieren ist. Hierzu wurden noch keine aussagekräftigen Versuche durchgeführt, weshalb zunächst als konservative Annahme die komplette Grundfläche der Hohlkörper in der Projektion abzuziehen ist. Für die Verbundtragfähigkeit darf der Haltekorb angesetzt werden, wenn der Nachweis der Verankerung nach [9] gelingt.

Konstruktionsregeln

Die statisch erforderlichen Massivbereiche werden im Rahmen der Bemessung (Abschn. 3) festgelegt. Zusätzlich ist bei der Konstruktion bzw. bei der Erstellung der Verlegepläne für die Hohlkörpermodule auf konstruktive Anforderungen Rücksicht zu nehmen (Bild 4). Diese Anforderungen werden nachfolgend zusammengefasst. Allgemein sind die erforderlichen Abstände der Hohlkörpermodule zu anderen Bauteilen und Einbauteilen bei der Ausführungsplanung sowie der Ausführung zu berücksichtigen.

Bild 5

gen und freien Plattenrändern ist ein massiver Bereich in der Breite der Plattendicke h auszuführen.

5 5.1

Über den Auflagern der zu erstellenden Decke dürfen keine Hohlkörper angeordnet werden. Seitlich der Auflagerkante ist zusätzlich ein konstruktiver Massivstreifen in der Breite von mindestens dem Achsabstand der Hohlkörper vorzusehen (Bild 5). Dies entspricht bei Slim-Line Hohlkörpern einem konstruktiven Massivstreifen von 35 cm seitlich der Auflagervorderkante. Bei Aussparun-

Ausführung eines konstruktiven Randstreifens Accomplishment of a constructive solid zone

Experimentelle Untersuchungen zum Querkraftund lokalen Durchstanztragverhalten Allgemeines

Zur Ermittlung der Tragfähigkeiten wurden Versuche zur Querkrafttragfähigkeit und zum lokalen Durchstanzen durchgeführt. Bei beiden Versuchsserien wurden die minimal und maximal angestrebten Betonfestigkeiten geprüft. Für die Versuche wurden Hohlkörper mit der größten und der kleinsten verfügbaren Hohlkörperhöhe eingesetzt. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

593

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5.2

Experimentelle Ermittlung der QuerkrafttragfĂ¤higkeit

Ziel der Versuche war die Ermittlung der QuerkrafttragfĂ¤higkeit der HohlkĂśrperdecken bei ungĂźnstigster Einbausituation. HierfĂźr wurden die HohlkĂśrper â&#x20AC;&#x201C; wie bereits in Abschn. 3.4 beschrieben â&#x20AC;&#x201C; ohne die HaltekĂśrbe eingebaut, wodurch der positive Einfluss der HaltekĂśrbe auf die QuerkrafttragfĂ¤higkeit auf der sicheren Seite liegend vernachlĂ¤ssigt wurde. Die HĂśhe des oberen Deckenspiegels betrug in den Versuchen 45 mm, was der minimalen angestrebten Dicke des oberen Deckenspiegels von 50 mm abzĂźglich eines VorhaltemaĂ&#x;es von 5 mm entspricht. Die Versuche wurden hierdurch mit dem minimal erreichbaren Querkrafttraganteil der Betondruckzone durchgefĂźhrt. Zudem wurden auch die AchsabstĂ¤nde der HohlkĂśrper untereinander um ein VorhaltemaĂ&#x; von 5 mm reduziert, obwohl die HohlkĂśrper in der Praxis durch die HaltekĂśrbe fixiert werden. Die Breite der VersuchskĂśrper wurde zu b â&#x2030;Ľ 4 h gewĂ¤hlt, um ein Plattentragwerk zu prĂźfen. Die VersuchskĂśrper wurden so konzipiert, dass durch die AbstĂ¤nde zwischen Auflager und Lasteinleitung das Querkraftversagen in einem vorherbestimmten Bereich auftrat. Mit einem VersuchskĂśrper konnten zwei Versuche durchgefĂźhrt werden, wodurch Material und Zeit bei der VersuchsdurchfĂźhrung eingespart wurden (Bild 6). Um in den VersuchskĂśrpern realistische LĂ¤ngsbewehrungsmengen einlegen zu kĂśnnen, wurde Ankerstabstahl St 900/1100 mit Gewinderippen und einem Durchmesser

von 15 mm gewĂ¤hlt. Die geringfĂźgig hĂśhere bezogene RippenflĂ¤che des Stabstahls wurde in Kauf genommen. Die LĂ¤ngsbewehrung wurde so dimensioniert, dass bei den Referenzversuchen ein VerhĂ¤ltnis MBiegeversagen/ MQuerkraftversagen â&#x2030;&#x2C6; 1,2 vorlag. Die Versuche mit minimaler und maximaler Betonfestigkeit wurden jeweils mit den kleinsten und grĂśĂ&#x;ten HohlkĂśrpern durchgefĂźhrt. Jede Kombination wurde dreimal mit HohlkĂśrpern und einmal ohne HohlkĂśrper als Referenzversuch geprĂźft. Dies ergab insgesamt zwĂślf Versuche mit HohlkĂśrpern und vier Referenzversuche. Die Versuche zeigten, dass das Versagen der HohlkĂśrperdecken vergleichbar mit dem Versagen der Vollplatten ist. Ein Beispiel fĂźr das Rissbild zeigt Bild 7. Das Versagen der VersuchskĂśrper mit HohlkĂśrpern erfolgte im Vergleich zu den Referenzversuchen weniger schlagartig. Zur Bemessung der QuerkrafttragfĂ¤higkeit der geprĂźften HohlkĂśrperdecken sollte ein Abminderungsfaktor f zur Vollplatte nach EC2, Gleichung 6.2a [9] (vgl. Gl. (5.1)) ermittelt werden: 1 ÂŞ Âş VRd,c ÂŤC Rd,c Âˇ k Âˇ (100Âˇ Ul Âˇ fck ) 3 k1 Âˇ V cp Âť Âˇbw Âˇ d ÂŤ Âť ÂŹ Âź

(5.1)

Zum Vergleich mit den experimentellen Bruchlasten wurde der Mittelwert der QuerkrafttragfĂ¤higkeit mit Îłc = 1,0 und der tatsĂ¤chlichen Bauteilbreite bw berechnet. AuĂ&#x;erdem wurden der Vorfaktor 0,2 (vgl. [5], zu 10.3.3) und die mittlere Betondruckfestigkeit angesetzt. Die mittlere QuerkrafttragfĂ¤higkeit kann somit nach Gl. (5.2) berech-

Bild 6

LĂ¤ngs- und Querschnitt der VersuchskĂśrper am Beispiel der 100 mm hohen HohlkĂśrper Longitudinal and cross-section of the specimens using the example of the void formers 100 mm high

594

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

tung der Traglasten die Betondruckfestigkeiten umgerechnet werden â&#x20AC;&#x201C; siehe Gl. (5.4): fcm 0,92 Âˇ fcm,dry 0,92 Âˇ (0,7953 0,0003Âˇ fc,cube,dry )Âˇ Âˇ fc,cube,dry (5.4) Die Umrechnung von WĂźrfeldruck- auf Zylinderdruckfestigkeit erfolgte durch eine lineare Trendlinie entsprechend der Betonfestigkeiten in EC2, Tabelle 3.1 [9]. Die Umrechnung von trocken auf nass gelagerte Zylinderdruckfestigkeiten erfolgte entsprechend DIN 1045-2, Abschnitt 5.5.1.2 [8] mit dem Faktor 0,92.

Bild 7

AufgesĂ¤gter VersuchskĂśrper im â&#x20AC;&#x17E;Stegâ&#x20AC;&#x153; und in HohlkĂśrperachse nach dem Versagen (HohlkĂśrperhĂśhe 220 mm) Sheared off specimens in the â&#x20AC;&#x17E;Bridgeâ&#x20AC;&#x153; and in hollow body axis after the failure (void formers high 220 mm)

net werden, wobei der Faktor f fĂźr die Referenzversuche 1,0 betrĂ¤gt: 1

VRm,c,cobiax

f Âˇ 0,2 Âˇ k Âˇ (100 Âˇ Ul Âˇ fcm) 3 Âˇ bw Âˇ d

(5.2)

Die Abminderung der Querkraft jedes einzelnen Versuches errechnet sich dann nach Gl. (5.3): f

Vu VRm,c

Vu 0,2 Âˇ k Âˇ (100 Âˇ Ul Âˇ fcm

1 )3

(5.3) Âˇ bw Âˇ d

Weil die Betondruckfestigkeiten an trocken gelagerten WĂźrfeln geprĂźft wurden und die Bemessungsgleichung zur Querkraftbemessung auf Betondruckfestigkeiten auf nass gelagerten Zylindern basiert, mussten zur Auswer-

Bild 8

Die Versuchsergebnisse in den Tabellen 2 und 3 zeigen deutlich einen Unterschied zwischen den Versuchen mit kleinen und groĂ&#x;en HohlkĂśrperhĂśhen. Der Mittelwert des Faktors f betrĂ¤gt fĂźr die Versuche mit 100 mm hohen HohlkĂśrpern 0,69 und mit den 220 mm hohen HohlkĂśrpern 0,52. Bis auf Versuch V-Q-22-20-2 liegen alle Faktoren f Ăźber 0,5. Die geringere QuerkrafttragfĂ¤higkeit dieses Versuches konnte auf einen Betonagefehler zurĂźckgefĂźhrt werden. Es ist davon auszugehen, dass alle ZwischengrĂśĂ&#x;en bessere Ergebnisse liefern, als die Versuche mit den groĂ&#x;en HohlkĂśrpern (220 mm). Der Unterschied hinsichtlich der Abminderung der QuerkrafttragfĂ¤higkeit ist damit zu begrĂźnden, dass die Betondruckzone bei den Versuchen mit den hĂśheren HohlkĂśrpern aufgrund der Lage der HohlkĂśrper wesentlich stĂ¤rker reduziert wurde als bei den Versuchen mit den flachen HohlkĂśrpern. Auf Grundlage der experimentellen Untersuchungen kann die QuerkrafttragfĂ¤higkeit von HohlkĂśrperdecken nach Gl. (5.5) berechnet werden: 1

VRd,c,cobiax

f Âˇ C Rd,c Âˇ k Âˇ (100 Âˇ Ul Âˇ fck ) 3 Âˇ bw Âˇ d

(5.5)

Grundriss der VersuchskĂśrper der Serie 1 mit LasteinleitungsflĂ¤chen auf Ober- und Unterseite (links) und Versuchsaufbau der Serie 2 (rechts) Floor plan of the specimens of series 1 with load introduction surfaces on top and bottom (left) and experimental setup of the series 2 (right)

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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596

49,59

242,11

(1,02)

49,59

242,11

0,63

0,69

247,65 153,65

–

0,22 –0,83

–

247,44 154,48

–

0,0095 0,0095

–

0,16 0,16

–

1,04 1,04

–

ohne S-100 S-100

–

V-Q-10-45-4 V-Q-10-45-3 V-Q-10-45-2

–

Planmäßige Druckkräfte sollen dabei vernachlässigt und planmäßige Zugkräfte ausgeschlossen werden. Der Vorfaktor f kann dabei in Abhängigkeit von der Hohlkörperhöhe oder als einheitlicher Faktor unter Berücksichtigung der ungünstigsten Versuche festgelegt werden. Nach Erteilung einer Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung wird der Faktor f dieser zu entnehmen sein.

0,62 ** Faktoren f entsprechen dem Quotienten aus maximaler Querkraft im Versuch und der rechnerischen mittleren Querkrafttragfähigkeit einer Vollplatte ** Mittelwert der Faktoren f = Vu/VRm,c ausgenommen der Faktoren der Referenzversuche

(1,14) 0,71 0,78 – Faktor f*

f = Vu/VRm,c

0,75

0,66

242,11 167,42 169,06 169,06 [kN] Mittlere Querkrafttragfähigkeit der Vollplatte

VRm,ct

167,42

242,11

49.59 21,09 21,71 21,71 [N/mm2] Zylinderdruckfestigkeit (aus Probewürfel)

fcm

21,09

49,59

150,22 190,09 120,65 131,56 Querkräfte im Bruchzustand

Vu (Vu,Ref )

[kN]

125,10

159,39

–0,30 0,22 –0,30 [kN] Querkraft aus Eigenlast

ΔV1

–0,30

–0,83

–0,30

150,52 189,88 120,95 [kN]

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Querkräfte aus Zylinder und Belastungsaufbau

Vu1 (Vu1,Ref )

131,86

125,93

159,69

0,0095 0,0074 0,0074 [–] Bewehrungsgrad

ρl

0,0074

0,0095

0,16 0,16 0,16 [m] statische Höhe

0,16

1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 [m] Plattenbreite

1,04

ohne S-100 S-100 – Hohlkörper

–

S-100

V-Q-10-20-4 V-Q-10-20-2 Einheit

V-Q-10-20-1

V-Q-10-20-3

S-100

5.3

Bez. Information

Tab. 2

Auswertung der Versuche mit 100 mm hohen Hohlkörpern Evaluation of the tests with 100 mm high void formers

C20/25

S-100

V-Q-10-45-1

C45/55

–

Mittelwert**

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Experimentelle Ermittlung der lokalen Durchstanztragfähigkeit

Punktlasten mit kleinen Aufstandsflächen können sowohl im Bauzustand, z. B. durch Schalungsstützen, als auch während der Nutzungsdauer auftreten. Der obere Deckenspiegel über den Hohlkörpern muss so bemessen werden, dass das lokale Durchstanzen ausgeschlossen wird. Bislang gab es keine Bemessungsregeln zum lokalen Durchstanzen bei vorliegender Geometrie, weshalb hierzu 88 Kleinversuche durchgeführt wurden. Die Versuchskörper wurden so konzipiert, dass kein Bewehrungsstahl innerhalb der Durchstanzkegel lag. Es wurden zwei Versuchsserien durchgeführt (Bild 8). Versuchsserie 1 mit einem oberen Deckenspiegel ohne Normalspannungen und Versuchsserie 2 mit einem oberen Deckenspiegel unter einachsigen Zugspannungen im Zustand II. Bei den Versuchsserien wurden die folgenden Parameter variiert: – Betongüte (C20/25 und C45/55) – Deckenspiegel über dem Hohlkörper (ccb = 2 bis 12 cm) – Lasteinleitungsfläche (Aload = 5 × 5 cm2 und 10 × 10 cm2) – Hohlkörperhöhe (hHK = 100 mm und 180 mm) Bei Versuchsserie 1 wurden mehrere Versuche an Ober- und Unterseite eines Versuchskörpers durchgeführt. Dabei wurde auch die Position und Form der Lasteinleitung variiert. Bei Versuchsserie 2 wurde vor der vertikalen Last ein Biegemoment durch Stahlzangen aufgebracht, das zu einem Aufrei-

0,52 (1,00)

Bild 9 zeigt einen Ausbruchkegel sowie einen aufgeschnittenen Versuchskörper nach dem Versuch. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Ausbruchkegel ausgehend von der Außenkante der Lasteinleitung tangential an den Hohlkörper verläuft. In Bild 10 wird deutlich, wie hoch die erreichbaren Einzellasten sind. In den meisten Praxisfällen reicht es aus, die Bemessungslast im GZT auf F Ed = 10 kN bei einer Aufstandsfläche von mindestens 10 × 10 cm zu begrenzen. Dieser Wert liegt angesichts der Versuchsergebnisse weit auf der sicheren Seite. Für alle anderen Fälle ist ein Bemessungskonzept zu entwickeln, das Geometrie und Betonfestigkeit beinhaltet. ** Faktoren f entsprechen dem Quotienten aus maximaler Querkraft im Versuch und der rechnerischen mittleren Querkrafttragfähigkeit einer Vollplatte ** Mittelwert der Faktoren f = Vu/VRm,c ausgenommen der Faktoren der Referenzversuche

0,51 – Faktor f*

f = Vu/VRm,c

0,55

0,48

0,52

(1,04)

0,56

0,50

– 502,31 490,14 [kN] VRm,ct Mittlere Querkrafttragfähigkeit der Vollplatte

365,32

373,88

490,14

502,31

– 46,02 42,75 fcm Zylinderdruckfestigkeit (aus Probewürfel)

[N/mm2]

22,76

24,40

42,75

46,02

– 502,39 251,45 Querkräfte im Bruchzustand

Vu (Vu,Ref )

[kN]

201,11

173,59

194,56

387,63

272,71

253,48

– 4,27 2,19 [kN] ΔV1 Querkraft aus Eigenlast

2,19

0,22

4,27

2,19

0,22

– 498,12 249,26 [kN] Vu1 (Vu1,Ref ) Querkräfte aus Zylinder und Belastungsaufbau

198,92

171,39

194,34

383,37

270,52

253,27

– 0,0074 0,0074 [–] ρl Bewehrungsgrad

0,0057

0,0074

– 0,31 0,31 [m] d statische Höhe

0,31

– 1,38 1,38 [m] b Plattenbreite

1,38

ohne S-220 S-220 – – Hohlkörper

S-220

ohne

S-220

V-Q-22-45-3 V-Q-22-45-2 V-Q-22-20-3 V-Q-22-20-2 V-Q-22-20-1 Einheit Bez. Information

C20/25

V-Q-22-20-4

V-Q-22-45-1

C45/55

V-Q-22-45-4

–

Mittelwert** S-220 Auswertung der Versuche mit 220 mm hohen Hohlkörpern Evaluation of the tests with 220 mm high void formers Tab. 3

ßen des oberen Deckenspiegels führte. Die angestrebte Zugspannung in der Längsbewehrung betrug 300 N/mm².

6 6.1

Numerische Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten Allgemeines

Begleitend zu den Großversuchen wurden an der Hochschule Bochum physikalisch nichtlineare FEM-Berechnungen an Volumenkörpermodellen mit der Software DIANA [6] durchgeführt, mit denen das Trag- und Verformungsverhalten wirklichkeitsnah abgebildet werden konnte. Die eingesetzten Volumenelemente CHX 60 mit 20 Knoten sowie die verwendeten Werkstoffgesetze entsprachen für die Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit im Wesentlichen den in [1] beschriebenen Modellen. Die Berechnungen wurden zur Verringerung des Rechenaufwandes an Plattenstreifen mit einem Sechstel der tatsächlichen Versuchskörperbreite durchgeführt. Die Eingangsgrößen für die gewählten bruchmechanischen Modelle wurden anhand der Großversuche, in Baustoffprüfungen und in theoretischen Betrachtungen ermittelt. Die Genauigkeit der kalibrierten Rechenmodelle ermöglichte die Durchführung einer Parameterstudie zum Einfluss von Einbauvarianten, wodurch die Anzahl der aufwendigen Großversuche reduziert werden konnte. Im Vergleich zu den in [1] beschriebenen Untersuchungen an StahlbetonBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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Bild 9

Ausbruchkegel und aufgeschnittener Versuchskörper nach einer Belastung auf der Ober- und Unterseite Punching cone and sawed testing specimen after loading on top and bottom

Bild 10 Bruchlasten Fu in Abhängigkeit von der Deckenspiegelhöhe ccb (Versuchsserien 1 und 2) Failure loads Fu as a function of the ceiling height mirrors ccb (series 1 and 2)

platten mit kugelförmigen Hohlkörpern entstehen bei der Netzgenerierung der Hohlkörper vom Typ „Slim-Line“ Elementformen, bei denen die eingeschlossenen Winkel zwischen den Elementkanten zum Teil sehr flach sind. In Bild 11 ist das FEM-Modell eines eingebetteten Hohlkörpers vom Typ „Slim-Line“ ohne und mit verdeckten Kanten dargestellt. Der Einfluss der Elementform auf die numerische Stabilität der Modelle sowie der Einfluss der Elementanzahl, des Iterationsverfahrens, der Konvergenzkriterien und -genauigkeit, der Anzahl der Iterationsschritte pro Lastschritt und der Lastschrittweite wurden im Rahmen einer umfangreichen Konvergenzstudie untersucht. Diese ergab, dass im Vergleich zu den Berechnungen der Volumenkörpermodelle vom Typ „Eco-Line“ eine feinere Netzeinteilung mit einer entsprechend erhöhten Anzahl von Iterationsschritten pro Lastschritt erforderlich ist, um zuverlässige Berechnungsergebnisse mit der gewünschten Konvergenzgenauigkeit auch in hohen Laststufen erreichen zu können.

6.2

Modellierung der Querkrafttragfähigkeit

Für eine numerische Simulation des Querkrafttragverhaltens ist eine realitätsnahe Simulation der Rissbildung 598

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

im Beton von besonderer Bedeutung, da diese sowohl die Gesamtsteifigkeit des Systems als auch das Querkraftversagen selbst maßgeblich beeinflusst. Die Rissbildung wurde über das theoretische Modell der „verschmierten“ Rissbildung (smeared crack model) erfasst. Die Risse werden in diesem Modell nicht diskret, sondern als Dehnung im Element abgebildet. Für eine wirklichkeitsnahe Beschreibung des Nachrisszugverhaltens (tension softening) der unbewehrten Betonelemente sind die Bruchenergie (fracture energy) und die Rissbandbreite (crack bandwidth) von entscheidender Bedeutung. Die Bruchenergie wird nach Überschreiten der Dehnung bei maximaler zentrischer Zugfestigkeit im Element über den abfallenden Ast der σ-ε-Beziehung beschrieben. Dabei entspricht die zunehmende Dehnung im Element in der Realität der zunehmenden Rissöffnung. Die Bruchenergie ist die zur vollständigen Rissöffnung erforderliche Energie und ergibt sich aus dem Integral über den abfallenden Ast der σ-ε-Beziehung. Sie ist im Wesentlichen abhängig von der Kornform, der Korngröße und der Zugfestigkeit des Betons und wird entsprechend der rechnerischen Formulierungen in [4] angesetzt. Die Rissbandbreite ist ein Maß aus der Rissbandtheorie nach [3] und beschreibt den Bereich der Entfestigung eines Querschnittes bei Rissbildung unter Zugbeanspruchung. Die Festlegung der Rissbandbreite ist zur Vermeidung einer Netzabhängigkeit des Nachrisszugverhaltens notwendig und definiert den geschädigten Bereich in Richtung der Hauptzugspannungen im Element. Im Allgemeinen ist eine Ermittlung der Rissbandbreite in Abhängigkeit vom Elementvolumen sinnvoll. Im vorliegenden Fall ist jedoch wegen der zum Teil starken Verzerrung einiger Elemente eine manuelle Festlegung der Rissbandbreite zielführender. Mit den erläuterten Materialmodellen konnte das Zugtragverhalten senkrecht zum Riss hinreichend genau beschrieben werden. In der Realität wird die durch Kornverzahnung (aggregate interlock) in Rissrichtung verbleibende Schubsteifigkeit durch die Rissöffnung und damit auch durch die Bauteilgröße und die Kinematik des gerissenen Systems bestimmt. In den FEM-Simulationen wird dieser Effekt durch eine Abminderung des Schubmoduls (und somit auch der als Produkt aus Schubmodul und Querschnittsfläche definierten elastischen Schubsteifigkeit) mittels einer konstanten Funktion (shear retention factor) erfasst. Durch die Reduktion der Schubsteifigkeit gerissener Elemente findet eine Umlagerung der Spannungen statt, die sowohl im Versuch als auch in der numerischen Simulation unter zunehmender Belastung und Rissbildung zu einem Lastabtrag über ein Bogen-Zugband-Modell führt. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass eine Reduktion der Schubsteifigkeit auf ein Maß zwischen 5–10 % der Schubsteifigkeit aus Zustand I in Abhängigkeit vom Deckenquerschnitt und von der Hohlkörpergeometrie zutreffende Ergebnisse liefert. Bild 12 zeigt die gute Übereinstimmung des Steifigkeitsverlaufs und der Bruchlasten der Versuchsserie V-Q-10-45 mit den Ergebnissen der FEM-Berechnung anhand von Last-Verformungskurven. Die Ergebnisse der numeri-

Bild 11 FE-Modell eines eingebetteten Hohlkörpers vom Typ „Slim-Line“ für numerische Berechnungen zum Querkrafttragverhalten FE-Model of the embedded void former of the „Slim-Line“ type used for the numerical simulation of the shear bearing behaviour

schen Simulationen zum Versuchsprogramm sind in Tabelle 4 dargestellt.

Zusammenfassung und Ausblick

Hohlkörperdecken können nicht ohne zusätzliche Überlegungen nach Eurocode 2 bemessen werden. Insbesondere die Querkrafttragfähigkeit musste experimentell ermittelt werden. In diesem Beitrag werden entsprechende, an der TU Kaiserslautern durchgeführte Versuche zur Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit von Hohlkörperdecken des Typs „Slim-Line“ dokumentiert. An der Hochschule Bochum wurden die Versuche mit der Methode der Finiten Elemente erfolgreich simuliert, sodass mithilfe von Parameterstudien jetzt weitere Einbaukonstellationen überprüft werden können.

Bild 12 Last-Verformungskurven der Versuchsreihe V-Q-10-45 zur Querkrafttragfähigkeit im Vergleich zur numerischen Berechnung Load-displacement diagram of test series V-Q-10-45 and according diagram obtained from the FE-simulation

sein, die analog zum System „Eco-Line“ eine sichere Verwendung des Deckensystems in der Praxis ermöglichen. In einer zusätzlichen Versuchsreihe wurde die Durchstanztragfähigkeit der Deckenspiegel über den Hohlkörpern geprüft. Dabei bestätigte sich, dass die im Hochbau üblicherweise auftretenden Bemessungslasten bis 10 kN bei einer Mindestaufstandsfläche von 10 × 10 cm2 problemlos abgetragen werden können.

Danksagung Im Rahmen eines beim Deutschen Institut für Bautechnik laufenden Zulassungsverfahrens werden einfache Abminderungsfaktoren festgelegt werden, die eine Querkraftbemessung in Anlehnung an das Nachweisformat des Eurocodes 2 erlauben. In einer Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung sollen dann auch Konstruktionsregeln enthalten

Tab. 4

Die Autoren danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) für die Förderung des Projektes über das Fördermodul Kooperationsprojekte im Rahmen des Forschungsprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“.

Versuchs- und Berechnungsergebnisse – Untersuchungen der Querkrafttragfähigkeit Results from experimental tests and FE-simulations – Investigation of the shear force capacity

Querkraft [kN]

Durchbiegung unter Lasteinleitung [mm]

Versuch

FE-Berechnung

Versuch/FE**

Versuch

FE-Berechnung

Versuch/FE**

V-Q-10-20-1 V-Q-10-20-2 V-Q-10-20-3

132 121 126

130

0,97

9,2 8,8 8,3

9,3

0,94

V-Q-10-45-1 V-Q-10-45-2 V-Q-10-45-2

160 151 154

149

1,04

7,8 8,8 9,8

7,9

1,11

V-Q-22-20-1 V-Q-22-20-2 V-Q-22-20-3

199 171* 194

204

0,96

6,8 6 6,8

8,3

0,79

V-Q-22-45-1 V-Q-22-45-2 V-Q-22-45-3

271 249 253

248

1,04

8,5 6,5 7,5

6,5

1,15

** Aufgrund eines Betonagefehlers – beim Quotient aus Versuch und FE nicht berücksichtigt ** Quotient aus dem Mittelwert der Versuchsergebnisse und dem Ergebnis der FE-Berechnung

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

599

FACHTHEMA ARTICLE

Ch. Albrecht, A. Albert, K. Pfeffer, J. Schnell: Design and construction of two-way spanning reinforced concrete slabs with flattened rotationally symmetrical void formers

Ch. Albrecht, A. Albert, K. Pfeffer, J. Schnell: Bemessung und Konstruktion von zweiachsig gespannten Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern

Literatur [1] ABRAMSKI, M.; ALBERT, A.; P FEFFER, K.; SCHNELL, J.: Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern. Beton- und Stahlbetonbau 105 (2010), Heft 6, S. 349– 361. [2] Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-15.1-282: Hohlkörperdecke System „COBIAX“, DIBt, Berlin, 2010. [3] BAŽANT, Z. P.; OH, B. H.: Crack band theory for fracture of concrete. Materials and Structures, RILEM, 93 (16), S. 155– 177, 1983. [4] Comite Euro-International du Beton: CEB-FIP Model Code 1990. London: Thomas Telford Services Ltd., 1993. [5] DAfStb Heft 525: Erläuterungen zu DIN 1045-1. Beuth-Verlag, Berlin, 2. überarbeitete Auflage 2010.

[6] DIANA User’s Manual, TNO DIANA, Delft, Release 9.4.4 2012. [7] DIN 1045-1-1:2008-08: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 1: Bemessung und Konstruktion. Beuth-Verlag, Berlin, 2008. [8] DIN 1045-2:2008-08: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton – Teil 2: Beton – Festlegungen, Eigenschaften, Herstellung und Konformität – Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2011. [9] DIN EN 1992-1-1:2011-01: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004 + AC:2010, Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2011.

Autoren

Dipl.-Ing. (FH) Christian Albrecht Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion Paul-Ehrlich-Straße 67663 Kaiserslautern christian.albrecht@bauing.uni-kl.de

Dr.-Ing. Karsten Pfeffer Cobiax Technologies GmbH Otto-von-Guericke-Ring 10 65205 Wiesbaden karsten.pfeffer@cobiax.com

Prof. Dr.-Ing. Andrej Albert IfBF – Institut für Beton- und Fertigteilbau GmbH & Co. KG An-Institut der Hochschule Bochum Lennershofstraße 140 44801 Bochum albert@ifb-fertigteilbau.de

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schnell Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion Paul-Ehrlich-Straße 67633 Kaiserslautern juergen.schnell@bauing.uni-kl.de

AKTUELL

1 310 m Einzelspannweite bei bis zu 60 km Windgeschwindigkeit Mit 1 310 m wird sie die weltweit längste Einzelspannweite haben, die Brücke über den Hardanger Fjord im Südwesten Norwegens. 184 m wird sie über ihn ragen. Für ihren Bau – bei enormen Windgeschwindigkeiten – liefert Harsco Infrastructure Schalungsmaterial. Zum Einsatz kommt für den Bau der Pylone in erster Linie die SCF-Selbstkletterschalung. Das Wandschalungssystem MANTO wird genutzt, um Verbindungselemente und Unterzüge der insgesamt 1 380 m langen Hängebrücke herzustellen.

von der Erfahrung mit ähnlichen Projekten hat Harsco eine praktische, sichere und effiziente Schallösung entwickelt, die es ermöglicht, auch die sich verändernde Form der Brückenpylone in den größeren Höhen wirtschaftlich zu schalen. Eine besondere Herausforderung besteht darüber hinaus darin, dass die SCFEinheiten innerhalb der Brückenpylone eingesetzt werden müssen. Erschwert werden die Arbeiten durch die Wetterbedingungen auf der Baustelle: Zeitweilig herrscht eine Windgeschwindigkeit von fast 60 km.

Den Generalunternehmer des Projekts, das norwegische Bauunternehmen Veidekke ASA, überzeugte insbesondere die Fähigkeit von Harsco, die speziellen Anforderungen und die Komplexität dieses Projekts zu verstehen. Ausgehend

Harscos Fähigkeit, sowohl die richtigen Produkte als auch die Dienstleistungen und die technische Beratung für dieses Projekt anzubieten, war ein wesentliches Motiv für die Entscheidung von Veidekke.

600

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Die 3,82 $ Mio teure Hardanger Brücke wird über den Hardanger Fjord im Südwesten Norwegens führen und eine bestehende Fährverbindung ersetzen. Da die Seiten des Fjords steil abfallen und rutschig sind, müssen die Brückenpylone an Land angebracht werden und grenzen unmittelbar an 1 200 m hohe Berge. Die Straße wird sofort von der Brücke durch einen Tunnel geführt. Die Brücke soll 2013 in Betrieb genommen werden. Weitere Informationen: Harsco Infrastructure Deutschland GmbH, Rehhecke 80, 40885 Ratingen, Tel. (0 21 02) 9 37-1, Fax (0 21 02) 3 76 51, info@harsco-i.de, www.harsco-i.de

Matthias Maisner, Angelika Eßer, Aristide Kwenjeu, Andreas Westendarp, Martina Schnellenbach-Held

FACHTHEMA

Quellfähige Acrylatgele – Eine Instandsetzungsalternative für Bewegungsfugen in Verkehrswasserbauwerken? Können quellfähige Acrylatgele möglicherweise eine interessante Alternative für die Instandsetzung von undichten Bewegungsfugen in Wasserbauwerken sein? Im Rahmen eines FuEVorhabens wurden drei handelsübliche Acrylatgele für diesen Anwendungsfall untersucht, für den derzeit noch keine eigenen Regelungen bestehen. Zwei dieser Gele sind laut Herstellerangaben auch für die Instandsetzung von Fugen verwendbar. An den Gelen wurden ausgewählte physikalische Eigenschaften bestimmt. Die Verträglichkeit mit Bauelementen, mit denen die Gele im Fugenbereich Kontakt haben könnten, wurde anhand von Betonmodellen untersucht. Der Fokus der Untersuchungen richtete sich dabei auf etwaige nachteilige Auswirkungen auf Fugenbänder aus PVC und Elastomer sowie auf Einbauteile aus Stahl, inkl. Betonstahlbewehrung. Über die Injektion von Betonbauteilen wurde die Injektionsfähigkeit von Acrylatgelen gegen drückendes Wasser hinterfragt. Außerdem erfolgten Betrachtungen zur Umweltrelevanz derartiger Instandsetzungsmaßnahmen unter Verwendung von Acrylatgelen.

Swellable acrylatgels – An alternative maintenance method for expansion joints at navigable waterway constructions? Could swellable acrylatgels offer an interesting application possibility for navigable waterway constructions? Within a research and development project three for other applications commercially used acrylatgels were investigated with respect to this application. The maintenance of expansion joints is currently unregulated. Concerning the manufacturer two gels are applicable for the maintenance of joints. Selected physical properties of the gels were determined. For statements concerning the compatibility with structural elements, which are in contact with the gels within the joint, concrete models were developed and constructed. The focus on the investigations was on the harmful impacts of waterstop types like PVC and Elastomer and of build-in parts of steel, incl. concrete reinforcement steel. On investigations concerning the injectability of acrylatgels on reinforced concrete the applicability against heavy water pressure was questioned. Furthermore, considerations concerning the ecological relevance of such measures using acrylatgels were carried out.

die Standsicherheit massiver Schifffahrtsschleusen sein, weil durch die betriebsbedingt wechselnden Wasserstände bei defektem Dichtungssystem in kurzer Zeit große Bodenmengen umgelagert werden können. In jüngerer Vergangenheit traten derartige Probleme bei zwei Schleusen im süddeutschen Raum auf [1]. Verdichtungsmängel beim Betoneinbau und aus heutiger Sicht unzureichende Fugenbandqualitäten waren ursächlich für diese Wasserdurchtritte mit erheblicher Bodenumlagerung auch im Gründungsbereich. Die exakte Lage derartiger Fehlstellen ist oftmals nicht eindeutig zu lokalisieren, wodurch eine gezielte lokale Schadensbeseitigung kaum möglich ist. Als technische Alternative bleibt bislang insbesondere die Anordnung aufgesetzter Fugenbänder auf ganzer Fugenlänge. Eine solche Maßnahme ist jedoch aufgrund des komplexen Füllsystems im Sohlbereich moderner Schleusen und angesichts der erforderlichen Stillstandszeiten gerade bei Schleusenanlagen mit nur einer Schleusenkammer kaum realisierbar.

Einleitung, Problemstellung

Massive Schleusen für die Schifffahrt an Flüssen und Kanälen wurden bis in die jüngere Vergangenheit hinein mit quer zur Schleusenlängsachse verlaufenden Bewegungsfugen errichtet. Die Fugenabstände zwischen den einzelnen Schleusenkammerblöcken betragen hierbei zumeist etwa 15 m. Die einzelnen Blöcke weisen Relativbewegungen zueinander auf, welche insbesondere aus jahreszeitlich temperaturbedingten Längenänderungen, unterschiedlichem Setzungsverhalten und unterschiedlichem Verformungsverhalten infolge Laständerungen (variierende Kammerwasserstände) resultieren. Die Verformungen infolge Temperatur- und Laständerungen sind im Sohlbereich derartiger Bauwerke eher gering und nehmen nach oben hin zu. In den Bewegungsfugen sind Dichtelemente angeordnet, welche im Extremfall Wasserdruckdifferenzen bis zu etwa 35 m widerstehen und gleichzeitig in der Lage sein müssen, die genannten Verformungen auch über planmäßige Nutzungsdauern von 100 Jahren hinweg sicher aufzunehmen. Früher wurden als Dichtelemente oftmals Bleche aus Kupfer oder Blei eingesetzt, in den späteren Jahren kamen Dehnfugenbänder zunächst aus Weich-PVC, später Elastomer-Fugenbänder zum Einsatz. Die Funktionsfähigkeit der Dichtelemente kann je nach anstehendem Untergrund von zentraler Bedeutung für

An den beiden genannten Schleusen wurden deshalb vor etwa zehn Jahren die Bewegungsfugen im Gründungsbereich bei trockengelegter Schleuse innerhalb zehntägiger Schifffahrtssperren mittels Gelen, zunächst auf Polyurethan-, später auf Acrylatbasis, injiziert, um möglichst rasch und zumindest temporär die genannten Bodentransporte zu minimieren. Der zu injizierende Fugenraum wurde dabei durch die innenliegenden Fugenbänder so-

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FACHTHEMA ARTICLE

DOI: 10.1002/best.201200030

M. Maisner, A. Eßer, A. Kwenjeu, A. Westendarp, M. Schnellenbach-Held: Quellfähige Acrylatgele – Eine Instandsetzungsalternative für Bewegungsfugen …?

wie eine Verdämmung an den Oberflächen der Füllkanäle im Sohlbereich abgegrenzt. Messungen vor und nach Durchführung dieser Maßnahmen haben gezeigt, dass die Sickerwassermengen auf etwa ein Drittel der vorher gemessenen Werte gesenkt werden konnten. Umfassende Untersuchungen im Vorfeld und während der durchgeführten Maßnahmen waren angesichts des Zeitdrucks nicht möglich, deshalb blieben Fragen offen: − Sind Gele für lange Nutzungsdauern ausreichend stabil bzw. dauerhaft? − In welchem Maße können Acrylatgele den Relativbewegungen zwischen zwei Kammerwandblöcken längs und quer zur Fugenebene folgen? Sind auch kurzzeitige (betriebsbedingte) Relativbewegungen aufnehmbar? − Werden von den Acrylatgelen bei der Instandsetzung kontaktierte Einbauteile, z. B. aus Metall, und insbesondere auch Dehnfugenbänder in ihrer Dauerhaftigkeit und damit ggf. in ihrer Funktion beeinträchtigt? − In welchem Maße sind Gele im nicht ausreagierten, noch flüssigen, und im ausreagierten Zustand umweltkritisch? Im nachfolgenden Beitrag wird über ausgewählte Untersuchungen berichtet, die sicherlich die aufgeworfenen Fragen noch nicht umfassend beantworten, jedoch einige Hinweise zu Möglichkeiten und Grenzen von Acrylatgelen für einen derartigen Einsatzzweck aufzeigen können. Im Rahmen eines FuE-Vorhabens der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) wird die grundsätzliche Eignung von Acrylatgelen für die Instandsetzung von Bewegungsfugen von Verkehrswasserbauwerken derzeit hinterfragt. In Zusammenarbeit mit der Hochschule Mannheim wurde eine Masterarbeit zum Thema „Untersuchungen an Acrylatgelen in Betonmodellen mit Dichtelementen“ erstellt [2]. Der folgende Beitrag beschreibt ausgewählte Ergebnisse dieser Masterarbeit sowie weitere Untersuchungen der Universität Duisburg-Essen und der BAW im Hinblick auf Acrylatgele als eine mögliche Alternative für die Fugeninstandsetzung.

Einfache Darstellung einer vernetzten Makromolekülstruktur eines Polyacrylats: Trocken ohne Wasserkontakt (A, links) und gequollen (B, rechts) Schematic illustration of a cross-linked polymer network of a polyacrylate: dry, without water contact (left) and swollen (right)

Bild 1A ersichtlich, ionische Gruppen enthalten [3]. Kommen diese Stoffe in Kontakt mit Wasser, entfernen sich die einzelnen Polymerketten voneinander, und weiteres Wasser kann als Dipol-Molekül aufgenommen werden. Bild 1B zeigt ein vereinfachtes Modell für die gequollene Makromolekülstruktur eines Polyacrylats nach Wasserkontakt. Das Aufquellen dieser Stoffe ist mit einer Veränderung der Makromolekülstruktur unter gleichzeitiger Zunahme des Volumens verbunden und hat auch eine Änderung physikalischer Eigenschaften, wie z. B. Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit oder Verschlechterung der Zugeigenschaften, zur Folge. Im ausreagierten und nicht ausgetrockneten Zustand sind quellfähige Polyacrylate weich und elastisch.

Anwendung von Acrylatgelen im Bauwesen

Eine bereits seit langem bekannte Anwendung für die aus Polyacrylaten hergestellten Acrylatgele ist die Schleierinjektion in Böden für die nachträgliche Flächenabdichtung erdberührter Bauteile. Der Vorteil dieser Instandsetzungsmethode besteht darin, dass die zu dichtenden Bauteile nicht freigelegt werden müssen. Informationen und Regelungen zu derartigen Schleierinjektionen finden sich in [4].

Beschreibung von Polyacrylaten und Acrylatgelen

Als Acrylate werden zahlreiche Kunststoffe bezeichnet, die aus den Grundstoffen Acrylsäure und Methacrylsäure sowie deren Estern hergestellt werden. Polyacrylate finden sich beispielsweise auch in Acrylfasern und Plexiglas. Die bekannteste und mengenmäßig größte Anwendung für quellfähige Polyacrylate sind Superabsorbierende Polymere (SAP) für Hygieneprodukte [3]. Im Gegensatz zu herkömmlichen Absorbern – ein Küchenschwamm kann das aufgesaugte Wasser bei leichtem Druck wieder abgeben – behalten quellfähige Polyacrylate, zu denen auch die in [2] untersuchten Gele gehören, in der Regel auch bei mechanischer Beanspruchung die zuvor aufgenommene Flüssigkeit. Absorber aus Polyacrylaten bestehen aus flexiblen Polymerketten, die, wie beispielsweise aus 602

Bild 1

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Acrylatgele können prinzipiell auch für das quellfähige Füllen von Rissen, Hohlräumen und Fehlstellen eingesetzt werden. Als besonderer Vorteil der hierfür verwendeten Acrylatgele wird deren niedrige Viskosität im Hinblick auf das Füllen feiner Risse gesehen. Leistungsmerkmale, Anforderungen und Beurteilung der Konformität derartiger Acrylatgele werden in DIN EN 1504-5 [5] geregelt. Allerdings gibt es im nationalen Anwendungsdokument zur DIN EN 1504-5 [5], der DIN V 18028 [6], keine eigenen Regelungen zu Acrylatgelen. Ein Grund hierfür sind Bedenken hinsichtlich der Korrosionsgefährdung der mit Acrylatgelen in Verbindung kommenden Bewehrung. Somit dürfen diese Produkte in Deutschland zwar gehandelt, aber für derartige Betoninstandsetzungsmaßnahmen nur mit bauaufsichtlicher Zulassung verwendet

werden. Acrylatgele im Sinne der DIN EN 1504-5 [5] bestehen in der Regel aus Zwei- oder Drei-Komponentensystemen. Die Teilkomponenten werden vor Ort von einem Instandsetzungsfachbetrieb zusammengemischt und injiziert. Hierbei wird in der Regel ein variierender Startersalzgehalt zur Einstellung der Reaktionszeit verwendet, welcher aber auch Auswirkungen auf die Geleigenschaften nach Erhärtung hat [7]. Die Eigenschaften der ausreagierten Gele liegen somit nicht im alleinigen Verantwortungsbereich des Herstellers derartiger Produkte, sondern können maßgeblich auch durch den Verarbeiter auf der Baustelle beeinflusst werden. Anwendungsregeln für die Instandsetzung von Bewegungsfugen in Massivbauwerken existieren in Deutschland nicht, somit ist dieser Anwendungsbereich auch für Acrylatgele nicht geregelt. Aus den eingangs genannten Gründen ist bei der Instandsetzung von Bewegungsfugen in Verkehrswasserbauwerken davon auszugehen, dass derartige Maßnahmen dem standsicherheitsrelevanten Bereich zuzuordnen sind. Deshalb dürfen hier nur genormte Produkte und Verfahren oder solche mit bauaufsichtlicher Zulassung oder einer Zustimmung im Einzelfall durch den Bundesminister für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) zum Einsatz kommen.

4 4.1

Acrylatgele für die nachträgliche Abdichtung von Bewegungsfugen Anforderungen

Bei der Instandsetzung von Bewegungsfugen mit defekten Dichtungslinien mittels Acrylatgelen wird der Zwischenraum zwischen dem vorhandenen Dichtelement und der mit einer Abdämmung zu versehenden Bauteiloberfläche durch das Gel gefüllt. Die Fugenbreite, also der Abstand der aneinander grenzenden Bauteile, beträgt in der Regel 20 bis max. 30 mm, kann aber aufgrund unplanmäßiger Bauteilbewegungen bis auf 0 mm reduziert sein. Die Abdämmung muss während der gesamten Nutzungsphase hinweg auch bei hydroabrasiver Beanspruchung im Bereich des Füllsystems funktionsfähig bleiben, weil das Gel ansonsten durch wiederkehrende Fugenbreitenänderungen aus dem Fugenspalt herausgedrückt werden würde. Die Injektion muss je nach Randbedingungen in einen luftgefüllten oder einen ganz oder teilweise wassergefüllten Bewegungsfugenraum mit Wasserstandshöhen bis zu max. etwa 35 m erfolgen. Dabei kann nicht ausgeschlossen werden, dass aufgrund von Leckagen im Fugenraum strömendes Wasser anzutreffen ist. Die sich wiederholenden Relativbewegungen in Schleusenkammerlängsrichtung aus Temperaturänderungen bzw. quer hierzu aufgrund unterschiedlicher Bauteilsteifigkeiten können je nach Bauwerksgeometrie bis zu etwa 20 mm betragen. Das Acrylatgel muss in der Restnutzungsphase des Bauwerks, welche viele Jahrzehnte währen kann, in der Lage sein, diese sich wiederholenden Verformungen auszugleichen, ohne dass die Dichtwirkung verloren geht. Dies erfordert u. a. bestimmte physi-

kalische Eigenschaften, wie z. B. eine ausreichende Zugund Druckfestigkeit, eine gute Flankenhaftung an Beton und eine Verträglichkeit mit allen Stoffen, mit denen es in Berührung kommt. Diese Eigenschaften werden im trockenen und gequollenen Zustand gefordert. Bei den quellfähigen Abdichtungsstoffen wird die abdichtende Wirkung einerseits allein durch die Volumenzunahme erreicht, andererseits darf diese nicht unbegrenzt bis zum Verlust der ausreichenden Eigenfestigkeit ablaufen. Acrylatgele dürfen während der Applikation und der Restnutzungsphase des Bauwerks Bauteile, mit denen sie in Berührung kommen, nicht beeinträchtigen. Diesbezüglich sind u. a. Betrachtungen hinsichtlich der Reaktionswärmeentwicklung der Acrylatgele, ihres Einflusses auf die Korrosion von Metallen und insbesondere ihrer Verträglichkeit mit vorhandenen Dehnfugenbändern vorzunehmen. Aus einem jüngeren DBV-Forschungsvorhaben ist bekannt, dass bei der Verpressung von Rissen und Hohlräumen mit Acrylatgel ein Korrosionsrisiko für die Bewehrung in derartigen Bereichen nicht auszuschließen ist [8]. Angesichts der Einbettung von Wasserbauwerken in Grundwasser und Fließgewässer ist der Umweltverträglichkeit von Acrylatgelen eine besondere Beachtung zu schenken. Dies gilt sowohl während der Applikation für den noch nicht ausreagierten Abdichtungsstoff als auch in der Restnutzungsphase für das erhärtete Acrylatgel.

4.2 Eigenschaften der Gele 4.2.1 Allgemeines Im Rahmen der Masterarbeit [2] wurden u. a. die physikalischen Eigenschaften von drei für verschiedene Anwendungen handelsübliche Acrylatgele untersucht. Im Nachfolgenden werden diese drei Gele mit A, B und C bezeichnet. Von den Herstellern werden die Gele A und B explizit als Füllstoff im Sinne der DIN EN 1504-5 [5] für die Rissinjektion in Betonbauteilen empfohlen. Die Gele A und C sind nach Herstellerangaben für die Instandsetzung von Fugen geeignet. Die ausgewählten Produkte wurden bereits für Instandsetzungsmaßnahmen an Bewegungsfugen von Verkehrswasserbauwerken eingesetzt. Bei den drei Produkten muss vor Ort in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur die Persulfatmenge (Starterkomponente) ermittelt werden, die für die gewünschte Reaktionszeit erforderlich ist. Für die Probenherstellung der folgenden physikalischen Untersuchungen wurden jeweils 0,70 M-% Startersalz zugemischt.

4.2.2 Temperaturentwicklung bei der Gelbildung Speziell bei älteren Bauwerken muss berücksichtigt werden, dass vielfach thermoplastische Dichtelemente, beschichtete Fugenbleche oder Fugenbänder, vorhanden sind, die nicht dem heutigen Stand der Technik entsprechen. Deshalb ist bei einer Fugeninstandsetzung die Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

603

FACHTHEMA ARTICLE

M. Maisner, A. Eßer, A. Kwenjeu, A. Westendarp, M. Schnellenbach-Held: Swellable acrylatgels – An alternative maintenance method …?

M. Maisner, A. Eßer, A. Kwenjeu, A. Westendarp, M. Schnellenbach-Held: Quellfähige Acrylatgele – Eine Instandsetzungsalternative für Bewegungsfugen …?

Temperaturentwicklung bei der Gelaushärtung ein zu betrachtender Parameter. Eine Schädigung der vorhandenen, über die wesentliche Länge ja zumeist noch funktionsfähigen Dichtelemente durch die Temperatureinwirkung darf nicht erfolgen. Aus Bild 2 ist die Temperaturentwicklung der drei Gele während der exothermen Aushärtung (Polymerisation) bei einem für den Relativvergleich der Produkte gewählten Ausgangsvolumen von 10 l zu ersehen. Das Temperaturmaximum für Gel A lag bei 76 °C. Bei den eingangs genannten älteren Dichtelementen ist bei derartigen Temperaturen eine Veränderung der Materialeigenschaften dieser Dichtelemente nicht auszuschließen. Bild 2

Temperaturentwicklung der Gele während der Aushärtung bei einem Ausgangsvolumen von 10 l Exothermic reaction during the cross- linking hardening of the gels at an initial volume of 10 l

Bild 3

Volumenänderung der Gele nach 3050 h Wasserlagerung Volume change of gels after 3050 hours immersion in water

Bild 4

Volumen der Gele nach 10 Wechsellagerungen „Nass-Trocken“ Volumes of the gels after 10 “wet-dry” alternations

4.2.3 Quellen und Schwinden Für die Dauerhaftigkeitsmerkmale „Empfindlichkeit gegenüber Wasser“ und „Empfindlichkeit gegenüber NassTrocken-Zyklen“ müssen nach DIN EN 1504-5 [5] Prüfungen nach DIN EN 14498 [9] durchgeführt werden. Das Klimatisierungsverfahren A nach DIN EN 14498 [9] beschreibt die Messung der Volumenänderung bei Lagerung in Wasser für einen Zeitraum von zwei Wochen (336 Stunden). Für die Untersuchungen nach DIN EN 14498 [9] wurden prismatische Probekörper mit den Abmessungen 10 × 40 × 160 mm durch Gießen hergestellt. Bild 3 zeigt, dass die Gele A und C auch nach 3050 Stunden, also nach vier Monaten, noch einer Volumenzunahme unterliegen. Der nach DIN EN 14498 [9] vorgesehene Prüfzeitraum von zwei Wochen ist daher für eine Performance-Prüfung dieser Gele als zu kurz anzusehen. Das Klimatisierungsverfahren B nach DIN EN 14498 [9] sieht eine Wechsellagerung vor. Die Proben werden 24 Stunden bei 50 °C getrocknet und anschließend 144 Stunden in Wasser gelagert. Aus Bild 4 ist das Volumen in Abhängigkeit von der Zeit für 10 Nass-Trocken-Beanspruchungen (70 Tage) zu ersehen. Nach 8 Nass-Trocken-Beanspruchungen ist keine Volumenzunahme mehr feststellbar. Daher ist anzunehmen, dass ein dauerhaftes Quellvermögen der untersuchten Gele in einer Umgebung mit einem Wechsel von Nass und Trocken nicht gegeben ist.

4.2.4 Spezifischer Widerstand Mit der Bestimmung des spezifischen Widerstandes als Kehrwert der elektrischen Leitfähigkeit kann das Risiko der Korrosion von Bewehrungsstahl bei Kontakt mit Acrylatgelen abgeschätzt werden. Hierzu wurden Kunststoffbehälter mit Gel ausgefüllt, als Elektroden dienten Edelstahlgitter. Die Probenpräparation und Versuchsdurchführung erfolgte in Anlehnung an das genannte DBV-Forschungsvorhaben [8]. Im Nasszustand zeigten die drei Gele eine Leitfähigkeit, die innerhalb der Ergebnisse von [8] liegt. Daher können diese Gele nach [8] ebenfalls als gute elektrische Leiter bezeichnet werden, bei Kontakt mit der Bewehrung oder metallischen Dichtelementen ist eine Korrosion nicht auszuschließen. 604

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Es wurde ferner die Leitfähigkeit der Gele bei Austrocknung in Abhängigkeit von der Zeit untersucht. Hier zeigten die Gele signifikante Unterschiede. Mit der Austrocknung ist eine Abnahme der Leitfähigkeit verbunden und somit sinkt die Korrosionsgefahr. Nach 75 Tagen Austrocknung erreichen die Gele A und C hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit bereits die Größenordnung von Isolatoren.

Bild 5

Probekörperherstellung (links), Gel-Probe B (Mitte) und Probe Gel A nach Haftzugversuch (rechts) Preparation of test specimens (left), of gel B specimen (middle) and of gel A specimen after tensile bond test (right)

4.2.5 Haftzugfestigkeit Bei dehnbaren Rissfüllstoffen ist die Haftzugfestigkeit ein zu prüfendes Leistungsmerkmal. Da bei Verkehrswasserbauwerken betriebsbedingt kurzzeitige Fugenbewegungen auftreten, ist diese Kenngröße im Hinblick auf die Fugeninstandsetzung ein ebenso wichtiges Kriterium, denn allein durch das Quellvermögen der Gele können derartige Fugenbewegungen nicht in angemessener Zeit kompensiert werden. In Anlehnung an DIN EN 12618-2 [10] wurden Probekörper (Bild 5 (links)) durch Gießen in 65 × 65 mm großen Formen hergestellt. Anschließend wurden die Probekörper 10 Tage lang abgedeckt und in einer Klimakammer normgerecht gelagert. Nach der Nachbehandlung der Gele wurden kreisförmige Klebestempel mit einem Silikatkleber auf die Betonoberflächen geklebt und in eine Zugprüfmaschine eingespannt (Bild 5 (rechts)). Je Gel wurde eine Prüfserie aus drei Einzelproben geprüft. Alle Gel-Proben zeigten einen Kohäsionsbruch. Die mittleren Haftzugfestigkeiten, geprüft bei Raumtemperatur, betrugen bei Gel A = 0,5 MPa, bei Gel B = 0,8 MPa und bei Gel C = 0,2 MPa. Haftzugfestigkeiten in vergleichbarer Größenordnung wurden auch bei den in Abschn. 4.3.1 beschriebenen Untersuchungen an Betonmodellen gefunden.

such ermittelt werden. In Anlehnung an [5] für dehnfähige Rissfüllstoffe wurden deshalb Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 [11] bei verschiedenen Temperaturen und Feuchtzuständen der Gele durchgeführt. Für thermoplastische Fugenbänder nach DIN 18541-2 [12] werden eini-

4.2.6 Zugeigenschaften Neben der Haftzugfestigkeit ist das Zugverformungsverhalten der Gele aus den unter Abschn. 4.2.5 genannten Gründen eine weitere wesentliche Materialeigenschaft im Hinblick auf die Fugeninstandsetzung. Nach DIN EN 1504-5 [5] ist die Bestimmung der Zugeigenschaften nach DIN EN ISO 527-2 [11] aber lediglich eine Identitätsprüfung für z. B. dehnfähige Rissfüllstoffe aus PUR. Für quellfähige Rissfüllstoffe müssen dagegen die Festigkeitseigenschaften nach DIN EN 1504-5 [5] im Druckver-

Bild 6

Klemmvorrichtung einer Zugprüfmaschine für 2,5 kN mit einem Schulterstab für Gel B (oben) und gebrochene Proben Gel C, Zugversuche bei 10 °C nach 12 Tagen Wasserlagerung (unten) Clamping device of a tension testing machine for 2, 5 kN with a specimen for gel B (above) and broken specimens of gel C, tensile test at 10 °C after 12 days water storage (below)

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M. Maisner, A. Eßer, A. Kwenjeu, A. Westendarp, M. Schnellenbach-Held: Quellfähige Acrylatgele – Eine Instandsetzungsalternative für Bewegungsfugen …?

Bild 8

Bild 7

Zugversuch nach 12 Tagen Wasserlagerung, Spannungs-DehnungsDiagramm für Gel C bei 10 °C Tensile test after 12 days water storage, stress-strain curve of gel C at 10 °C

ge Werkstoffeigenschaften an Proben in den vollen Dicken des Dehnteils geprüft. Dies gilt auch für den Zugversuch nach DIN EN ISO 527-2 [11]. Daher wurden für die Zuguntersuchungen an den Gelen 10 mm dicke Proben hergestellt. Aus diesen Proben wurden dann die Schulterstäbe ausgestanzt. Bild 6 zeigt die Klemmvorrichtung und Temperierkammer der Zugprüfmaschine der BAW mit einem Schulterstab der Form Probekörpertyp 1B nach DIN EN ISO 527-2 [11] für Gel B (oben) und gebrochene Proben des Gels C nach Zugversuchen bei 10 °C nach 12 Tagen Wasserlagerung (unten). Der Bruch der Schulterstäbe erfolgte in dem nach DIN EN ISO 527-2 [11] geforderten akzeptablen Bereich. Es ist davon auszugehen, dass wasserbeaufschlagte Fugen im Winterhalbjahr in wesentlichen Bereichen keinen tieferen Temperaturen als etwa 10 °C ausgesetzt sind. Da die Zugeigenschaften von Acrylatgelen stark temperaturabhängig sind, wurden im Sinne einer „Worst-Case“-Betrachtung Zugversuche bei 10 °C durchgeführt. Bild 7 zeigt exemplarisch das für Gel C aufgezeichnete Spannungs-Dehnungs-Diagramm einer Prüfserie von sieben Einzelproben nach 12 Tagen Wasserlagerung und bei einer Prüftemperatur von 10 °C. Die mittlere Zugfestigkeit der Prüfserie Gel C beträgt 0,06 MPa bei einer Dehnung von 370 %. Unter diesen Prüfbedingungen beträgt die mittlere Zugfestigkeit bei Gel A 0,14 MPa und bei Gel B 0,08 MPa. Die Zugeigenschaften der untersuchten Gele sind stark abhängig vom Wassergehalt und der Prüftemperatur. So zeigt Gel C beispielsweise bei Raumtemperatur (21 °C) nach 12 Tagen Trocknung an der Luft eine mittlere Zugfestigkeit von 1,9 MPa bei einer mittleren Bruchdehnung von 4 % [2]. Im Vergleich mit thermoplastischen Fugenbändern, nach DIN 18541-2 [12] wird eine Zugfestigkeit ≥ 10 MPa und eine Bruchdehnung ≥ 350 % gefordert, sind die Zugeigenschaften der Gele für die Anwendung Fugeninstandsetzung als gering zu bewerten.

4.2.7 Druckverformungsverhalten Für die Gele A und B (0,5 M-% Startersalz) wurden in Anlehnung an DIN EN 1504-5 [5] Druckverformungskur606

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Druckverformungskurve – Gel B nach 14-tägiger Wasserlagerung Deformation curve under compressive force – gel B after 14 days water storage

ven bestimmt. Die Gelproben wurden abweichend von [5] nicht bis zu 10 %, sondern bis zu 50 % gestaucht. Dazu erhärteten die Gele in Kunststoffbechern, wurden 14 Tage einseitig mit Wasser beaufschlagt, und nach dem Abgießen des Wassers im weggesteuerten Druckversuch bei 10 mm/min geprüft. Der Quellgrad des Gels und die Art der Verformungsbehinderung in Beanspruchungsquerrichtung beeinflussen das Ergebnis. Je höher der Quellgrad und je freier die Ausdehnmöglichkeit in Querrichtung, desto niedriger werden die aufnehmbaren Druckspannungen, die in der Regel unter 500 kPa liegen. Bei einer Stauchung von 50 % nahm Gel B eine Druckspannung von ca. 250 kPa (Bild 8) auf [13].

4.3 Verträglichkeit mit anderen Baustoffen 4.3.1 Untersuchungen an Betonmodellen Da am Bauwerk Untersuchungen zur Verträglichkeit von Acrylatgelen mit Dichtelementen und metallischen Einbauteilen kaum durchführbar sind, wurden die Anwendungs- und Einsatzgrenzen im Labormaßstab anhand von Betonmodellen untersucht. Diese Modelle wurden aus WU-Beton in einem Betonfertigteilwerk hergestellt. Als Dichtelemente wurden Elastomer-Fugenbänder, ein PVC-Fugenband und beschichtete Fugenbleche in die Modelle eingebaut. Zur Beobachtung von Kontaktreaktionen mit metallischen Bauteilen wurden zudem ein Bewehrungseisen und die verzinkte Stahllasche eines Fugenbandes in die Betonmodelle eingebaut. Aus Bild 9 werden die Abmessungen der Betonmodelle ersichtlich. Das Herstellen und Einfüllen der Gele (Gel A mit 0,4 M-% und Gel B mit 1,4 M-% Startersalz) erfolgte im Baustofflabor der BAW. Zum Schutz vor Austrocknung wurde der simulierte Fugenspalt anschließend mit Wasser aufgefüllt. Nach einer Lagerungszeit von drei Monaten wurden die Dichtelemente und der Bewehrungsstahl mittels Bohrkernen aus den Modellen entnommen. Bild 10 zeigt die Kontaktreaktion zwischen Gel B und einem Bewehrungseisen nach dreimonatiger Einwirkung. Mithilfe der Energiedispersionsanalyse (EDX) wurde festgestellt, dass die Fe-Ionen bis 2,3 cm Tiefe in das Gel diffundiert sind. Bei den Dichtelementen „Fugenbänder“ aus dem Elastomer Styrol-Butadien-Rubber (SBR) und dem Ther-

Bild 9

Abmessungen der Betonmodelle in cm Dimensions of the concrete models in cm

Bild 10 Bohrkern, Korrosionsspuren im Gel B Drilling core, traces of corrosion in gel B

moplast PVC wurden visuell Kontaktreaktionen festgestellt. Aufgrund der Migration von Rezepturbestandteilen der Dichtelemente ist langfristig eine Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften nicht auszuschließen. Aus Bild 11 ist die Verfärbung im Gel A nach Kontakt mit dem Elastomer-Fugenband aus SBR zu ersehen. Im Falle einer Fugeninstandsetzung ist aus den o. g. Gründen ein gutes Haftungsvermögen zwischen Beton und Gel wünschenswert. Aus den Betonmodellen wurden Prüfkörper für Haftzugversuche durch Sägen hergestellt. Die festgestellten Haftzugfestigkeiten lagen zwischen 0,2 und 0,6 MPa. Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass die im Betonfertigteilwerk hergestellten Betonmodelle an den Fugenflanken keine Verschmutzungen, wie sie bei Verkehrswasserbauwerken unausweichlich sind, aufzeigen.

4.3.2 Korrosionsverhalten bei Kontakt mit Gelen Aus einem DBV-Forschungsvorhaben [8] ist bekannt, dass Acrylatgele Korrosionsprozesse an Stahlteilen in Beton

Bild 11 Bohrkern, Verfärbung des Gels A nach Kontakt mit dem ElastomerFugenband aus SBR Drilling core, discoloration of gel A after contact with the elastomericwaterstop made of SBR

initiieren können. Dehnfugenbänder für das Abdichten von Bewegungsfugen werden in der Regel durch Stahllaschen an der Bewehrung befestigt. Die Korrosionsgefährdung der Stahllaschen und der damit verbundenen Bewehrung durch Acrylatgele ist deshalb auch bei der Instandsetzung von Bewegungsfugen zu betrachten. Bauausführungsbedingte wassergefüllte Fehlstellen (Hohlräume und ggf. auch Risse) im Beton im Bereich der Dichtteile der Fugenbänder sind oftmals ursächlich für undichte Bewegungsfugen. Beim Füllen dieser Hohlräume und Risse mit dem Injektionsstoff Acrylatgel ist ebenfalls ein Kontakt mit der Bewehrung wahrscheinlich und Korrosion nicht auszuschließen. Für das Leistungsmerkmal „Korrosionsverhalten“ von quellfähigen Füllstoffen nach DIN EN 1504-5 [5] ist bislang noch kein Prüfverfahren geregelt. In [8] wurden potentiostatisch geregelte Korrosionsversuche an Probekörpern durchgeführt, mit denen die Situationen „Künstliches Kiesnest“ und „Künstlicher Riss“ simuliert werden. Da bei der Probekörperherstellung nach [8] ein Stabstahl als Arbeitselektrode mittig in das zu untersuchende Acrylatgel eingebettet wird, werden die so hergestellten Probekörper als „Lollipop“ bezeichnet. Acrylatgele nach DIN EN 1504-5 [5] sind auch als Alternative für die Füllung von Hohlräumen, wie z. B. Kiesnester, vorgesehen. Daher stellt die Lollipop-Probekörper-Variante „Künstliches Kiesnest“ eine sinnvolle „Worst-Case“-Betrachtung dar. Im Bild 12 ist das Korrosionsschema für den Fall eines wassergefüllten Kiesnestes dargestellt. Durch die Injektion kommen die Gele in Kontakt mit Stahl. Korrosion mit Rostbildung entsteht beim Kontakt von Stahl mit Sauerstoff (O2) und Feuchtigkeit (H2O). Bei Verkehrswasserbauwerken sind Hohlräume in der Regel mit Wasser gefüllt. Daher ist hier eine Korrosion in wässriger Lösung möglich. Im Kiesnest entsteht eine Sauerstoffkorrosion. Dabei entstehen an der Anode Fe2+-Ionen (Oxidation des Metalls) und an der Kathode werden Hydroxid-Ionen geBeton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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M. Maisner, A. Eßer, A. Kwenjeu, A. Westendarp, M. Schnellenbach-Held: Quellfähige Acrylatgele – Eine Instandsetzungsalternative für Bewegungsfugen …?

Bild 12 Korrosion im wassergefüllten Kiesnest Corrosion in a concrete honeycomb filled with water

bildet. Die (OH)– und die Fe2+-Ionen reagieren zusammen, es bildet sich Rost (FeOOH). Die Korrosion erfolgt nach folgender Grundreaktion: Anode: 2 Fe P 2 Fe2+ + 4 e– Kathode: O2 + 2 H2O + 4 e– o

Bild 14 Lollipop-Probekörper künstliches Kiesnest Gel B (oben) und gerostete Arbeitselektrode (unten) Lollipop specimen artificial honeycomb of gel B (above) and corroded working electrode (below)

trennt. Bild 14 zeigt die Diffusion im Gel B (oben) und die angerostete Arbeitselektrode (unten). Die gemessenen Stromdichten und die visuellen Untersuchungen der Probekörper und Arbeitselektroden zeigen, dass eine Korrosion durch Acrylatgele nicht auszuschließen ist.

4 (OH)–

Aus den beiden Reaktionen folgt: 4 (OH)– + 2 Fe2+ r 2 Fe (OH)2

4.4 Die Bildung von Rost erfolgt nach folgender Reaktion: 2 Fe (OH)2 + 1/2 O2 r 2 FeOOH + H2O Im Rahmen der Masterarbeit [2] wurde die Lollipop-Probekörper-Variante „Künstliches Kiesnest“ untersucht. Die Messungen wurden in Anlehnung an [8] durchgeführt, vgl. Bild 13. Nach den Messungen (ca. vier Wochen) wurde ein Lollipop-Prüfkörper für Gel B durch Sägen aufge-

Injektion gegen drückendes und fließendes Wasser im Stahlbetonbauteil

Zum Nachweis der Injektionsfähigkeit gegen drückendes und fließendes Wasser konnten bislang keine Untersuchungen an realitätsnahen Betonmodellen durchgeführt werden. Hinweise zur Problematik geben Untersuchungen der Universität Duisburg-Essen an gerissenen Stahlbetonbauteilen (Länge 3,0 m, Höhe 0,8 m, Breite 0,3 m). Hierbei wurden zur Beurteilung der dehnungsabhängigen

Wasser-Zement-Paste Kiesnest Stabstahl (Arbeitselektrode) Ø 8 mm Bohrung, mittig

Messkabel

Betonprobekörper 10 x 10 x 10 cm w/z = 0,5

[cm]

Bild 13 Lollipop-Varianten, statischer Riss (links), Kiesnest (rechts) Variations of test specimen, static crack (left), interstice with aggregate (right)

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Hohlraum, Acrylatgelfüllung

Dichtheit unter Rissbreitenänderung Risse mit den Gelen A, B und C bei ca. 10 °C über Bohrpacker bei maximal 2 bar Wasserdruck injiziert (Bild 15). Nach dreitägiger Erhärtung wurden die Stahlbetonbauteile entlastet, auf 15 °C getempert und die dehnungsabhängige Dichtheit bei 1 bar Wasserdruck im Überlastungsversuch geprüft. Der Wasserdruck wurde über einbetonierte Injektionsschläuche erzeugt. Die Überlastung fand stufenweise in Wegregelung statt, sodass sich die Breiten der mit Acrylatgel gefüllten Risse stufenweise erhöhten. Zusätzlich erfolgten je Belastungsstufe 50 Lastwechsel zwischen der aktuellen Oberlast und einer definierten Unterlast. Rissbreitenänderungen und zugehörige Feuchtemerkmale auf der Balkenoberfläche wurden protokolliert. Die Prüfung wurde in der Regel beendet, wenn alle Risse undicht geworden waren und sich auch nach einigen Tagen diese Undichtheiten durch Quellung nicht mehr abdichteten.

Vernetzungszustand der Gele gelingt dies allerdings nur zum Teil oder gar nicht. Bei quellenden Acrylatgelen wird das Dipol-Molekül „Wasser“ in der Makromolekülstruktur aufgenommen. Bei den untersuchten Gelen enthält eine Komponente Wasser. Wird bei der Injektion gegen drückendes und fließendes Wasser eine Kapazitätsgrenze überschritten, härtet das Wasser-Gel-Gemisch allerdings nicht mehr aus. Mit der Wasseraufnahme verändern sich die physikalischen Eigenschaften. So verringerte sich z. B. die Eigenfestigkeit beim Gel C derart, dass es durch die Druckwasserbeaufschlagung aus einem Riss gedrückt wurde, ohne dass der Riss durch Entlastung gestaucht wurde. Das dehnungsabhängige Abdichtungsvermögen der Gele unter den am Stahlbetonbauteil gegebenen Randbedingungen ist als gut zu bewerten. Gel A dichtete die Risse beispielsweise bis zu Rissbreitenänderungen von ca. 70 % (Bild 16 in [14]) ab. Da allerdings die abdichtende Wirkung im Wesentlichen durch das Quellvermögen erreicht

Bei Injektionen gegen Wasserdruck erhofft man eine Verdrängung des Wassers. Je nach Reaktivität, Dichte und

Bild 15 Stahlbetonbalken nach Risserzeugung (links), Rissinjektion mit Gel C (rechts) Reinforced concrete beam after cracking (left), injection of the cracks with gel C (right)

Lastschritte [-] 15 20

0,800 Rissbreite [mm]

sdm 4

Bei jeder neuen Oberlast 50 LW

0,700

sdm 20

0,600

sdm 36

0,500 0,400 0,300 0,200

Wo Wo

trocken

feucht wasser-

0,100 0,000

A Austritt von Acrylatgel

neue Rissbildung

führend

wasserführender Bohrpacker A

A A

Dichtheit sdm 4 Dichtheit sdm 20 Dichtheit sdm 36

Bild 16 Stahlbetonbalken – Wasserdichtheit Gel A Reinforced concrete beam – water tightness gel A

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wird und die Eigenfestigkeit der Gele mit zunehmendem Quellgrad sinkt, wurde bei allen Gelen in diesem Zustand in der Rissschließungsphase ein Herausdrücken der Gele beobachtet. Nach Versuchsende wurden Bohrkerne entnommen. Hierbei zeigten sich bei Bewehrungselementen mit Kontakt zu den stark gequollenen Gelen in der Regel Korrosionserscheinungen.

Umweltrelevanz

Aus der Vergangenheit ist bekannt, dass bei Abdichtungsarbeiten mit Injektionsstoffen Umweltbeeinträchtigungen stattfinden können, wenn nicht ausreagierte Bestandteile im Rahmen des Injektionsprozesses in die Umwelt gelangen. Ein bekanntes Beispiel für negative Umwelteinwirkungen in Verbindung mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen des Baustellenpersonals durch Injektionsmittel ist der Bau des Hallandsastunnels in Schweden [15]. Seinerzeit wurden in der Umgebung der Baumaßnahme von der Landwirtschaft Tiere mit Vergiftungssymptomen gefunden. Bei einigen Mitarbeitern der Baufirma wurden Acrylamidvergiftungen festgestellt. Ein weiteres Beispiel für Umweltgefährdung und gesundheitliche Beeinträchtigungen des Baustellenpersonals ist der Bau eines Tunnels in der Nähe des neuen Osloer Flughafens [16]. Hier wurde ebenfalls das bereits in Schweden [15] verwendete und auf Polyacrylamid basierende Produkt eingesetzt. Seinerzeit erfolgte eine Umweltrisikenbewertung. Dabei wurde auch während der Gelbildung die wässrige Phase untersucht. In der nachfolgenden Zeit erfolgte eine Sensibilisierung für das Thema Acrylamid in Abdichtungsstoffen. Mittlerweile wurde durch die EUVerordnung Nr. 366/2011 zur Änderung der EU-Verordnung Nr. 1907/2006 (REACH) Anhang XVII (Acrylamid) festgelegt, dass nach dem 5. November 2012 in den Stoffen für Abdichtungsanwendungen nicht mehr als ≤ 0,1 Gew.-% Acrylamid enthalten sein darf. Für den Bereich der Schleierinjektionen wurde schon früh auf die Notwendigkeit zur Beachtung von Umweltaspekten hingewiesen [17]. Als weitere Reaktion ist heute in Deutschland für den Bereich Schleierinjektionen in Böden mit Grundwasser für Acrylatgele eine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich. Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass hier Prüfgrundsätze gelten [18], die nicht auf die Fugeninstandsetzung in Bauwerken an Oberflächengewässern übertragbar sind. Bislang gibt es für diesen Bereich noch kein bauaufsichtliches Zulassungsverfahren. Bei einem aktuellen Bauvorhaben wurde auch festgestellt, dass eine Injektion gegen Wasserdruck bei mangelndem Erfolg eine unbeabsichtigte Freisetzung der Komponenten zur Folge haben kann. Im genannten Fall entwichen nicht ausreagierte verdünnte Ausgangskomponenten aus Entlüftungspackern (vgl. Bild 17). Ursächlich für das Freisetzen von Ausgangskomponenten können neben einer nicht sachgerechten Anwendung oder Unfällen insbesondere Probleme bei der Anpassung der Startersalzgehalte an die verschiedenen Temperaturbereiche 610

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Bild 17 Freisetzung der gemischten Ausgangskomponenten bei mangelndem Injektionserfolg gegen Wasserdruck Release of the mixed starting materials due to unsuccessful injection against water pressure

innerhalb des Bauwerks oder Einflüsse aus fließendem Wasser sein. Für die am Bau Verantwortlichen sind die Informationen der Sicherheitsdatenblätter (SDB) für die Einleitung von Sofortmaßnahmen von besonderer Bedeutung. Zur Abschätzung der Umweltrisiken müssen die SDB im Vorfeld der Baumaßnahmen durch die Bauüberwachung gesichtet werden. Die Angaben, welche die SDB enthalten müssen, wurden mit der REACH-Verordnung (EG) Nr. 1907/2006, Artikel 31, festgelegt. Anhand der LD50 (Letale Dosis)- oder LC50 (Letale Konzentration)-Werte kann das toxische Gefährdungspotenzial der Ausgangsstoffe abgeschätzt werden. Ein LD50-Wert von 1751 mg/kg, wie bei einem der untersuchten Gele angegeben, bedeutet beispielsweise bei einer oralen Aufnahme in Laborversuchen, dass diese Menge für 50 % der Spezies tödlich ausgeht. Der Abschnitt 15, Rechtsvorschriften der SDB beinhaltet im Falle der Wassergefährdungsklassen der drei ausgewählten Gele eine Selbsteinstufung der Hersteller [2]. Für die meisten Komponenten dieser Gele wird die Wassergefährdungsklasse 1 (schwachwassergefährdend) angegeben. Die HerstellerAngaben stimmen mit der Literatur [19] überein. Nach Abs. 6, Maßnahmen bei unbeabsichtigter Freisetzung, bzw. Abs. 13, Hinweise zur Entsorgung, der SDB sollten

die Ausgangskomponenten aber nicht in die Kanalisation bzw. das Grundwasser gelangen. Die Angaben nach Abschnitt 11, Toxikologische Angaben, der SDB wurden für die drei ausgewählten Gele ebenfalls ausgewertet [2]. Beim Vergleich der LD50-Werte zeigen sich deutliche toxische Unterschiede der Ausgangstoffe.

Fazit

Dichtungen von Bewegungsfugen in massiven Verkehrswasserbauwerken unterliegen großen Wasserdruckdifferenzen sowie kurz- und langfristigen Fugenbewegungen aus Setzungen, Betrieb und Temperaturänderungen. Defekte an derartigen Dichtungen erfordern leistungsfähige, zuverlässige und umweltverträgliche Instandsetzungsmethoden. Als ein Verfahren stehen quellfähige Acrylatgele zur Diskussion, welche fallweise bereits im Rahmen pilotartiger Maßnahmen an derartigen Bauwerken eingesetzt worden sind. Die in DIN EN 1504-5 [5] für quellfähige Füllstoffe für das Füllen von Rissen, Hohlräumen und Fehlstellen genannten Leistungsmerkmale und Prüfverfahren decken den Anwendungsbereich „Fugeninstandsetzung an Verkehrswasserbauwerken“ nicht in ausreichendem Maße ab. Vor diesem Hintergrund wurden an handelsüblichen Acrylatgelen zusätzliche Laboruntersuchungen durchgeführt, deren Ergebnisse in starkem Maße von der Wasseraufnahme der Gele abhängig sind. Bei Untersuchungen zum Quellverhalten wurde festgestellt, dass ein dauerhaftes Quellvermögen der untersuchten Gele in einer Umgebung mit einem Wechsel von Nass und Trocken nicht gegeben ist. Die an den Gelen ermittelten Haftzugfestigkeiten zu Beton sind mit Werten zwischen 0,2 und 0,8 MPa als eher gering zu bewerten. Die Zugfestigkeiten der Gele

liegen deutlich unter denen der thermoplastischen Fugenbänder. Untersuchungen an Betonmodellen haben gezeigt, dass Wechselreaktionen und nachteilige Auswirkungen bei Kontakt der Acrylatgele mit Dichtelementen und Einbauteilen nicht ausgeschlossen werden können. Am Betonmodell und am Stahlbetonbauteil beobachtete Korrosionserscheinungen weisen darauf hin, dass unter diesen Anwendungsbedingungen die untersuchten Gele möglicherweise als korrosionsfördernd einzuschätzen sind. Die Untersuchungen zur Injektionsfähigkeit gegen drückendes und fließendes Wasser wurden statt an realitätsnahen Betonmodellen an gerissenen Betonbauteilen durchgeführt. Selbst unter diesen vergleichsweise günstigeren Randbedingungen hat sich gezeigt, dass ein Injektionserfolg nicht immer zielsicher erreicht werden kann. Die Acrylatgele können den kurzfristigen Fugenbewegungen bei Verkehrswasserbauwerken wahrscheinlich nur zeitversetzt durch Nachquellen folgen. Aufgrund der Untersuchungsergebnisse scheinen allenfalls Anwendungen ohne drückendes und fließendes Wasser und ausschließlich in Bereichen ohne kurzfristige Fugenbewegungen denkbar. Aus den durchgeführten Untersuchungen ist noch keine abschließende Aussage bezüglich eines nachhaltigen Instandsetzungserfolges ableitbar. Zu beachten ist, dass bislang noch kein bauaufsichtliches Zulassungsverfahren verfügbar ist, das die Umweltrelevanz bei der Injektion von Bewegungsfugen in Bauwerken an Oberflächengewässern in angemessener Weise berücksichtigt.

Literatur [1] ENDERS, U.: Abdichtungsmängel an einer Schleuse – Folgen und Bericht über die Instandsetzung. In: Tagungsband: 5. Leipziger Bauschadenstag, 2004. [2] KWENJEU, A.: Untersuchungen an Acrylatgelen in Betonmodellen mit Dichtelementen. Masterarbeit, Hochschule Mannheim, 2011. [3] BUCHHOLZ, L. F.; GRAHAM, T. A.: Modern Superabsorber Polymer Technology. Wiley-VCH, New York, 1997. [4] Abdichten von Bauwerken durch Injektion. ABI-Merkblatt, 2. Auflage, STUVA (Hrsg.), Frauenhofer IRB Verlag, Stuttgart 2007. [5] DIN EN 1504-5: Produkte und System für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken – Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität. Teil 5: Injektion von Betonbauteilen. Deutsche Fassung EN 1504-5, Beuth Verlag GmbH, Berlin, 03-2005. [6] DIN V 18028: Rissfüllstoffe nach DIN EN 1504-5:2005-03 mit besonderen Eigenschaften. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 06-2006. [7] ESSER, A.; SCHNELLENBACH-HELD, M.: Untersuchungen zur Eignung von Acrylatgelen als Rissfüllstoff in Stahlbe-

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tonbauteilen gemäß DIN EN 1504-5. Forschungsvorhaben BMVBS FE.15.0459/2008/DRB, Essen, 2011. R AUPACH, M.; HARNISCH, J.; WOLFF, L.: Korrosionsgefahr für die Bewehrung durch Acrylatgele? Ergebnisse eines DBV-Forschungsvorhabens, Schäden im Betonbau und deren Vermeidung, DBV Heft 13, Seite 37–45. DIN EN 14498: Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken, Prüfverfahren, Änderungen von Volumen und Gewicht nach Wechsel-Beanspruchung durch Trocknung an der Luft und Lagerung in Wasser. Deutsche Fassung EN 14498, Beuth Verlag GmbH, Berlin, 12-2004. DIN EN 12618-2: Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken – Prüfverfahren. Teil 2: Bestimmung der Haftzugfestigkeit von Rissfüllstoffen mit oder ohne thermische Behandlung – Haftzugfestigkeit. Deutsche Fassung EN 12618-2:2004, Beuth Verlag GmbH, Berlin, 11-2004. DIN EN ISO 527-2: Bestimmung der Zugeigenschaften. Teil 2: Prüfbedingungen für Form und Extrusionsmasse. Deutsche Fassung EN ISO 527-2, Beuth Verlag GmbH, Berlin, 07-1996.

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[12] DIN 18541: Fugenbänder aus thermoplastischen Kunststoffen zur Abdichtung von Fugen in Ortbeton; Teil 2: Anforderungen an die Werkstoffe, Prüfung und Überwachung. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 09-2006. [13] BARTHEL, I.: Der Einfluss unterschiedlicher Einlagerungsflüssigkeiten auf das Volumen und Feststoffverhalten von Acrylatgelen. Bachelor-Thesis, Universität Duisburg-Essen, 2009. [14] STELLER, T. F.: Untersuchung zur Eignung von Acrylatgelen als Rissfüllstoff unter besonderer Berücksichtigung der dehnungsabhängigen Dichtheit. Diplomarbeit, Universität Duisburg-Essen, 2011. [15] BJÖRNER, A.: Situation beim Hallansastunnel in Schweden, Bauen und Umwelt. Bauingenieur Band 75, Heft 12, Seite 749, 2000.

[16] WEIDEBORG, M., et al.: Environmental risk assessment of acrylamide and methylolacrylamide from a grouting agent used in the tunnel construction of Romerisksporten. Wat. Res. Vol. 35, No. 11, pp. 2645–2652, Norway, 2001. [17] HORNIG, U.; RUDOLPH, M.: Schleierhaft? – Erste gesicherte Erkenntnisse zur nachträglichen Abdichtung mit AcrylatGel-Injektionen. Bautenschutz und Bausanierung 3, Seite 38–43, 2000. [18] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt): Grundsätze zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser. Teile I–III, DIBt-Homepage www.dibt.de, 2011. [19] HOMMEL, G.: Handbuch der gefährlichen Güter. 5. neu bearbeitete Auflage, Springer Verlag, 2006.

Autoren

Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held massivbau@uni-due.de

Dipl.-Ing. Matthias Maisner matthias.maisner@baw.de

M. Sc. Aristide Kwenjeu aristide.kwenjeu@baw.de

Dipl.-Ing. Andreas Westendarp andreas.westendarp@baw.de

Bundesanstalt für Wasserbau Kußmaulstraße 17 76187 Karlsruhe

Dr.-Ing. Angelika Eßer angelika.esser@uni-due.de

Universität Duisburg-Essen Institut für Massivbau Universitätsstraße 15 45141 Essen

AKTUELL

E-Schein BZB Im November 2012 und Januar 2013 bietet die Akademie der Bildungszentren des Baugewerbes, Krefeld, erneut einen E-Schein Lehrgang an. Die Veranstaltung wird schon auf Basis des überarbeiteten Stoffplans und der neuen Ausbildungs- und Prüfungsordnung durchgeführt. Einen hohen Stellenwert des 4-wöchigen Lehrgangs haben die praktischen Übungen, die im BZB-eigenen Betonlabor stattfinden. Zeitgemäß und teilnehmerfreundlich findet der Lehrgang in zwei zweiwöchigen Blöcken statt. Pünktlich vor der Saison hat der in Deutschland

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für die höchste betontechnologische Ausbildung zuständige Ausbildungsbeirat Beton beim Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein E.V., Berlin, die neuen Unterlagen, gültig ab Oktober 2012, als verbindlich für die acht Ausbildungsstätten heraus gegeben.

Weitere Informationen: Bildungszentren des Baugewerbes e.V. (BZB), Bökendonk 15–17, 47809 Krefeld, Tel.(0 21 51) 51 55-10, Fax (0 21 51) 51 55-92, info@bzb.de, www.bzb.de

Wesentliche Neuerung bei der Zulassung der Teilnehmer: Auch Personen, die keine praktische Tätigkeit im Entwerfen, Herstellen und Verarbeiten oder Prüfen von Beton nachweisen können, erhalten nun Zugang zum Nachweis einer erweiterten betontechnologischen Ausbildung (E-Schein).

Ansprechpartner: Jens Worlitschek, B. Sc. Seminare & Organisation, Tel. (0 21 51) 51 55-35, Fax (0 21 51) 51 55-90, akademie@bzb.de

FACHTHEMA

Fritz Hunkeler

Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton Die Karbonatisierung von Beton war Mitte des letzten Jahrhunderts ein stark beachtetes Thema. Die damals entstandenen Schäden durch Bewehrungskorrosion führten zu entsprechenden Anpassungen in den Normen. Wegen den Veränderungen des Zement- und Betonmarktes steht die Dauerhaftigkeit von Beton heute erneut im Fokus des Interesses. Dabei geht es darum, die Leistungsfähigkeit von Beton vermehrt mit Prüfungen nachzuweisen. Der vorliegende Beitrag setzt sich mit der Prüfung des Karbonatisierungswiderstandes von Beton auseinander. Es wird gezeigt, dass die Prüfung mit 4 % CO2 möglich ist und erlaubt, verschiedene Einflüsse zu bewerten. Weiter werden Ergebnisse zum Einfluss der Nach- und Vorbehandlung sowie zum Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit vorgestellt.

Influence of CO2-content, curing, preconditioning and relative humidity on the carbonation rate of concrete In the middle of the last century the carbonation of concrete was an important issue. The damages then occurred, caused by the corrosion of the reinforcement, led to corresponding improvements of the standards. Due to changes in the cement and concrete market the durability of concrete is now again in the centre of attention. Thereby the performance of concrete has to be assured increasingly by testing. The present paper deals with the testing of the carbonation resistance of concrete. It is shown that the test with 4 % CO2 is feasible and allows evaluating various factors. Furthermore, results on the influence of curing, preconditioning (pre-treatment) as well as of the relative humidity are presented.

wird angestrebt, mit deterministischen oder probabilistischen Modellen Aussagen zum langfristigen Verhalten zu machen.

CEM I CEM II/A CEM II/B CEM III Diverse

CEM II/A: vorab CEM II/A-LL

60 40 20 CEM II/B: vorab CEM II/B-M (T-LL)

0 2010

Parallel zu diesen Entwicklungen sind auf der Normierungsebene Bestrebungen im Gange, die Leistungsfähigkeit (Dauerhaftigkeit) von Betonen in Zukunft weniger mit Vorgaben an die Zusammensetzung, sondern mittels Prüfungen nachzuweisen und zu sichern. Gleichzeitig

100

2005

Neben diesen Veränderungen wird das Rückbauvolumen von Bauteilen aus Beton und Mauerwerk in den nächsten Jahren erheblich ansteigen und zu einem zunehmenden Einsatz von Recyclingbeton führen.

– Festlegen der Anforderungen an den Karbonatisierungswiderstand von Betonen

2000

In der Schweiz wie auch in Europa wandelt sich der Zementmarkt in einem schnellen Tempo. Die treibende Kraft dahinter ist die Forderung nach nachhaltigen und dauerhaften Betonbauten. Während 1995 der Anteil der CEM I-Zemente am gesamten schweizerischen Zementverbrauch noch bei ca. 90 % lag, betrug er 2011 weniger als 20 % (Bild 1). Die CEM I-Zemente wurden zunächst mit CEM II/A-Zementen (hauptsächlich CEM II/A-LL, Portlandkalksteinzement, PKZ), seit einigen Jahren zunehmend durch CEM II/B-Zemente ersetzt. Der PKZ erreichte 2010 in der Schweiz mit einem Anteil von etwa 73 % das Maximum.

Die genannten Veränderungen sind im Sinne der Nachhaltigkeit sinnvoll und notwendig, erfordern aber, dass die Dauerhaftigkeit von Beton neu beurteilt wird. Insbesondere ist zu prüfen, ob die bisherigen Anforderungen an die Betonzusammensetzung (w/z-Wert, Zementgehalt) noch ausreichend sind. Diese Fragen waren der Ausgangspunkt eines vom Bundesamt für Strassen mitfinanzierten Forschungsprojektes [1], mit dem folgende Ziele verfolgt wurden:

1995

In den 1950er und 1960er Jahren war die Korrosion infolge karbonatisiertem Beton ein stark beachtetes Thema in der Praxis und in der Forschung. Die damals gewonnenen Erkenntnisse führten zur Forderung nach dichteren Betonen (kleinere w/z-Werte), nach der Überwachung des Frischbetons und nach erhöhten Bewehrungsüberdeckungen. Dies fand schließlich Niederschlag in den entsprechenden Normen.

Anteil [ % ]

Einleitung

Jahr

Bild 1

Anteile der verschiedenen Zementarten am Zementverbrauch in der Schweiz. Daten von cemsuisse Proportion of the different cement types on the consumption in Switzerland. Data from cemsuisse

613

FACHTHEMA ARTICLE

DOI: 10.1002/best.201200039

F. Hunkeler: Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton

â&#x20AC;&#x201C; Erarbeiten eines Vorschlags fĂźr eine schweizerische Norm fĂźr eine SchnellprĂźfung des Karbonatisierungswiderstandes von Beton (DauerhaftigkeitsprĂźfung, QualitĂ¤tssicherung). In diesem Beitrag werden einige wesentliche Ergebnisse des genannten Forschungsprojektes sowie Resultate einer anderen Arbeit vorgestellt.

2 2.1

Grundlagen Zeitgesetz der Karbonatisierung

2.2

Einfluss des CO2-Gehaltes

Die Luft enthielt frĂźher etwa 0.033 Vol.% CO2. Bei 20 Â°C entspricht dies ca. 0.6 mg/Liter bzw. 0.6 g/m3 (1 Vol.% CO2 â&#x2030;&#x2C6; 18.3 mg CO2/Liter). Aus den Gln. (2a) und (2b) ergeben sich fĂźr den Fall, dass die Karbonatisierungstiefe unter normalen und beschleunigten Bedingungen identisch ist (dN = dS) bzw. fĂźr identische Karbonatisierungszeiten (tN = tS) folgende theoretische Beschleunigungsfaktoren bzgl. Karbonatisierungskoeffizient BK,theor und Zeit Bt,theor: FĂźr tN = tS gilt:

Ă&#x153;ber die zeitliche Entwicklung der Karbonatisierung liegt eine Vielzahl von Arbeiten vor. Bereits in den 1960er Jahren wurde das â&#x2C6;&#x161;t-Gesetz basierend auf dem 1. F ICKâ&#x20AC;&#x2122;schen Gesetz hergeleitet [2, 3], welches dann in vielen weiteren Arbeiten verwendet wurde. In allgemeiner Form und unter BerĂźcksichtigung des CO2-Gehaltes gilt Gl. (1). dK

a [CO2 ] K Âˇ t b

Gl. (1)

mit: dK Karbonatisierungstiefe, mm a Konstante (Nullwert), mm K Karbonatisierungskoeffizient, mm/Tagb, mm/Jahrb t Zeit, Tage, Jahre b Zeitexponent

BK ,theor

[CO2 ]S [CO2 ]N

KS KN

Gl. (2a)

BK,theor Theoretischer Beschleunigungsfaktor fĂźr den Karbonatisierungskoeffizienten FĂźr dN = dS gilt: Bt,theor

tS tN

[CO2 ]S [CO2 ]N

Gl. (2b)

Bt,theor Theoretischer Beschleunigungsfaktor fĂźr die Karbonatisierungszeit Bei 100 % CO2 betragen BK,theor 55 und Bt,theor 3030.

Die Konstante a kann bei der Auslagerung unter natĂźrlichen Bedingungen in der Regel mit Null eingesetzt und muss nicht gemessen werden. FĂźr die Auswertung von Resultaten der beschleunigten Karbonatisierung bei erhĂśhten CO2-Gehalten oder auch beim Start von neuen Auslagerungsbedingungen (z. B. beim Wechsel von der Innen- zur AuĂ&#x;enlagerung) muss der Nullwert hingegen zwingend gemessen werden. Der Zeitexponent b ist hauptsĂ¤chlich abhĂ¤ngig von der Bewitterung. Es kĂśnnen folgende FĂ¤lle unterschieden werden: â&#x20AC;&#x201C; konstante Bedingungen (Labor-, Innenlagerung): b = 0.5 â&#x20AC;&#x201C; unbewitterte AuĂ&#x;enlagerung, d. h. vor Regen geschĂźtzt: b < 0.5 â&#x20AC;&#x201C; bewitterte AuĂ&#x;enlagerung: bâ&#x2020;&#x2019;0 â&#x20AC;&#x201C; sehr trocken (Wassermangel): bâ&#x2020;&#x2019;0 Das â&#x2C6;&#x161;t-Gesetz (Zeitexponent b = 0.50) ist nur dann gĂźltig, wenn die relative Luftfeuchtigkeit ausreichend tief und, wie die Temperatur, konstant ist. Dies ist bei Laborbedingungen und in der Regel auch bei Innenlagerungen gegeben. Bei der unbewitterten AuĂ&#x;enlagerung schwanken Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit in einem weiten Rahmen. Ist der Beton sehr trocken oder sehr nass, so ist der Karbonatisierungsfortschritt sehr klein und in der Praxis kaum von Bedeutung. 614

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Die beschleunigende Wirkung von erhĂśhten CO2-Gehalten wird in LaborprĂźfungen genutzt, um den Karbonatisierungswiderstand von Betonen rasch und vergleichend zu prĂźfen. Aus dem gemessenen Karbonatisierungskoeffizienten unter beschleunigten Bedingungen KS kann der Karbonatisierungskoeffizient fĂźr die natĂźrlichen Bedingungen KSN berechnet werden. KSN

KS [CO2 ]S [CO2 ]N

Gl. (3a)

KSN Karbonatisierungskoeffizient unter beschleunigten Bedingungen, aber auf den natĂźrlichen CO2-Gehalt (oder auf den Referenzwert) umgerechneter Wert, mm/Tag1/2 oder mm/Jahr1/2 Wenn der Karbonatisierungskoeffizient unter beschleunigten (KSN) und parallel dazu auch unter natĂźrlichen Bedingungen (KN) ermittelt wird, kann aus dem VerhĂ¤ltnis von KSN/KN die effektive Beschleunigung berechnet werden. KRe l

KSN KN

Gl. (3b)

KRel Relativer Karbonatisierungskoeffizient, dimensionslos Wenn KRel = 1 ist, entspricht die Wirkung des erhĂśhten CO2-Gehaltes genau der theoretischen Beschleunigung.

1,6

Karb.koeff. [ mm/Jahr1/2 ]

Referenz: 1.0% CO2

Werte auf 0.033 % CO2 umgerechnet 0.07%; NB: 0d

y = 13,20x - 5,00

1%; NB: 0d

10%; NB: 0d 0.07%; NB: 5d

y = 8,68x - 3,16

1%; NB: 5d

y = 6,83x - 2,62

10%; NB: 5d

y = 6,18x - 2,38 y = 5,66x - 2,34

Normierter Karb.koeff. [ - ]

1,2 Gleichung

0,8

0.7; NB: 0d 0.6; NB: 0d 0.5; NB: 0d

0,4

0.7; NB: 5d

y = 3,77x - 1,54

0.6; NB: 5d 0.5; NB: 5d

0,0 0,01

0 0,4

0,5

0,6

[Uomoto 1993]

Bild 2

0,7

0,8

w/z-Wert [ - ]

[Uomoto 1993]

Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nachbehandlung und des w/z-Wertes auf den Karbonatisierungskoeffizienten. Daten von [4] Influence of the CO2 content, curing and w/c ratio on the carbonation coefficient. Data from [4]

Wenn k < 1 ist, ist die Wirkung des CO2-Gehaltes schwächer als der theoretische Erwartungswert. KRel kann nicht größer als 1 sein. Eine der ersten systematischen Untersuchungen zum Einfluss des CO2-Gehaltes wurde von UOMOTO et al. [4] durchgeführt. Sie ermittelten an Betonen mit CEM I (w/z-Werte: 0.5, 0.6 und 0.7; Nachbehandlung: 0 und 5 Tage) die Karbonatisierungskoeffizienten bei 0.07, 1 und 10 % CO2. Der CO2-Gehalt von 0.07% entsprach den natürlichen Bedingungen im Labor. Leider enthält die Arbeit keine Angaben zur Genauigkeit der CO2-Gehalte. In Bild 2 ist der Einfluss des CO2-Gehaltes und des w/zWertes auf den Karbonatisierungskoeffizienten dargestellt. Zunächst ist festzustellen, dass die Karbonatisierungskoeffizienten mit zunehmendem w/z-Werte steigen. Für den Einfluss des CO2-Gehaltes geben die Autoren folgende Gleichung an (K = 1 für 0.07 % CO2). KRel = 0.742 – 0.224 log[CO2]

Gl. (4)

Diese Gleichung, aber normiert auf 1% CO2, ist zusammen mit den experimentellen Werten in Bild 3 gezeigt. Die Streuung der Werte bei 0.07% CO2 ist – absolut betrachtet – erheblich, im Hinblick auf den Beschleunigungsfaktor von über 14 aber akzeptabel. Die Beschleunigung fällt tiefer als der theoretische Wert gemäß Gl. (3b) aus und ist praktisch unabhängig vom w/z-Wert. Neben den Karbonatisierungsprüfungen wurden in dieser Studie auch die Druckfestigkeit und der Wasserverlust über die Zeit verfolgt. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Druckfestigkeit mit steigendem CO2-Gehalt über die Zeit stärker zunahm, der Wasserverlust hingegen deutlich kleiner war als bei den Vergleichsprüfkörpern. Die Autoren schlossen daraus, dass mit steigendem CO2Gehalt die Poren des Zementsteins stärker verstopfen und dadurch die Karbonatisierung im Vergleich zu Referenzproben verlangsamt wird. Seit den Untersuchungen von UOMOTO et al. [4] gab es eine Vielzahl von Arbeiten zur Karbonatisierung von

Bild 3

0,1

10 CO2-Gehalt [ % ]

Einfluss des CO2-Gehaltes auf den auf 1 % CO2 normierten Karbonatisierungskoeffizienten von Betonen. Daten von [4] Influence of the CO2 content on the carbonation coefficient of concretes, normalized to the values at 1% CO2. Data from [4]

Betonen, aber nur wenige, die sich grundlegend mit der Wirkung der Erhöhung des CO2-Gehaltes befasst haben (z. B. [5]).

Prüfverfahren für den Karbonatisierungswiderstand

In der Schweiz wurde seit Mitte der 1980er Jahre die erstmals im Cementbulletin [6] beschriebene Schnellkarbonatisierung mit 100% CO2 (Dauer 36 Tage) für eine Vielzahl von Untersuchungen mit sehr unterschiedlichen Zielsetzungen eingesetzt. Schon vor einiger Zeit wurde erkannt, dass die damit ermittelten Karbonatisierungskoeffizienten im Vergleich zu praktischen Erfahrungswerten und zu den Resultaten anderer Arbeiten zu tief ausfielen (Bild 3). Diese Feststellung war u. a. ein Grund, dazu ein Forschungsprojekt zu lancieren und nach Verbesserungen zu suchen. In den letzten Jahren wurden vom CEN verschiedene Prüfvorschriften publiziert. Die Technische Spezifikation CEN/TS 12390-10:2007 [7] legt ein Verfahren zur Prüfung des relativen Karbonatisierungswiderstandes von Beton fest. Die Prüfung wird unter kontrollierten Bedingungen bei einer (evtl. leicht erhöhten) Konzentration an CO2 im Labor (Prüfumgebung A, CO2-Gehalt 0.035 % ± 0.005 %) oder unter natürlichen Bedingungen vor Regen geschützt (Prüfumgebung B) durchgeführt. Die Prüfung dauert zwei Jahre. Während dieser Zeit wird mehrmals die Karbonatisierungstiefe gemessen. Die Technische Spezifikation macht sehr rigorose Vorgaben für die Herstellung und Prüfung der Betone. Sie ist daher sehr aufwendig und teuer. Sie eignet sich nicht, um im Rahmen der Qualitätskontrolle oder für die Produktentwicklung eingesetzt zu werden. Seit der Publikation der CEN/TS 12390-10 wurde auf europäischer Ebene an einer Schnellprüfung (Nachbehandlung: 28 Tage, Vorbehandlung: 14 Tage in Laborluft, Prüfung: 4.0 ± 0.5% CO2, 55 % RL, 20 ± 2 °C, 70 Tage) gearbeitet. Die FprCEN/TS 12390-12 (Fassung vom November 2010) [8] fiel jedoch in der Formellen Abstimmung im Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

615

FACHTHEMA ARTICLE

F. Hunkeler: Influence of CO2-content, curing, preconditioning and relative humidity on the carbonation rate of concrete

F. Hunkeler: Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton

Jahre 2011 aus verschiedenen Gründen durch. Für mehrere Länder war der CO2-Gehalt von 4 % zu hoch. Auch die Schweiz lehnte den Entwurf ab. Zum einem wurde die Bestimmung des relativen Karbonatisierungswiderstandes über eine einzelne Messung der Karbonatisierungstiefe nach 70 Tagen als ungenügend erachtet, zum anderen wurde die Prüfung im Verhältnis zum Ergebnis als zu aufwendig beurteilt. Aus schweizerischer Sicht sollte der für die Praxis wichtige Karbonatisierungskoeffizient ermittelt werden.

Tabelle 1, für die Hauptversuche (Phase 2) die Betone gemäß Tabelle 2 hergestellt und geprüft. Die Gesteinskörnung (Sand und Kies) stammte aus dem schweizerischen Mittelland. Das Maximalkorn betrug 32 mm. Für die Herstellung der Betone wurden Zusatzmittel (Fließmittel und Luftporenbildner) gemäß Norm SN EN 934-2 verwendet.

Die Norm SN EN 13295:2004 [9] ist Teil der Normenreihe für Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken. Sie legt ein beschleunigtes Laborverfahren (1 % CO2, Luftfeuchte 60 ± 10 %, Dauer 56 Tage) zur Messung des Widerstands gegen das Eindringen von Kohlendioxid in Produkte und Systeme für die Instandsetzung nach SN EN 1504-3 fest. Die Prüfung muss an zwei parallelen Proben des Produkts oder Systems für die Instandsetzung durchgeführt und mit zwei Proben eines Kontrollbetons (CEM I 42,5 R 360 kg/m3, w/z 0.45, 28-Tage-Würfeldruckfestigkeit 50 ± 5 N/mm2) verglichen werden. Die TFB AG wendet diese Prüfung regelmäßig an. Die Mörtel müssen gemäß deren Erfahrungen einen Karbonatisierungskoeffizienten unter etwa 3.0 bis 3.5 mm/Jahr1/2 (bezogen auf 0.033 % CO2) haben, um gegen den Kontrollbeton zu bestehen. Dieser Wert ist nicht sehr tief.

Die Art der Nachbehandlung der Prüfkörper und deren Vorbehandlung vor dem Beginn der Karbonatisierungsprüfung sind in der Tabelle 3 zusammengefasst. Die Temperatur während der Lagerung im Wasser und im Schwindraum betrug 20 °C.

4 4.1

Untersuchungen Betone

Die Untersuchungen wurden zweistufig durchgeführt. Für die Vorversuche (Phase 1) wurden die Betone gemäß Tab. 1

AGB11 AGB12

Klimatisierung

Es bestand die Absicht, die Karbonatisierung im Schwindraum als Referenzverfahren zu verwenden. Einzelne Messungen bei den Arbeiten während der Vorversuche zeigten aber, dass der CO2-Gehalt im Schwindraum sehr stark schwankte (Bild 4). Die Zunahme des CO2-Gehaltes konnte auf die Anwesenheit von Personen, die Abnahme bis weit unter den natürlichen Grenzwert auf die Einlagerung von frischen Betonprüfkörpern zurückgeführt werden. Frischer Beton nimmt sehr viel CO2 auf. Dies ist zu beachten, wenn die Laborlagerung als Referenzverfahren angewendet werden soll. Bei den Vorversuchen waren aber auch die CO2-Gehalte für 1, 4 und 10 % CO2 nicht konstant. Die manuelle Regu-

Zement Art

Gehalt [kg/m3]

CEM I 42,5 N CEM III/B 42,5 L-LH HS

300 300

w/z-Wert

Künstliche Luftporen

0.50 0.50

Nein Nein

w/z-Wert

Künstliche Luftporen

0.60 0.45 0.50 0.45 0.60 0.50 0.45 0.60 0.50

Nein Ja Nein Ja Nein Nein Ja Nein Nein

Betonmischungen für die Hauptversuche Concrete mixes for the main tests

Mischung Nr.

AGB21 AGB22 AGB24 AGB25 AGB26 AGB27 AGB28 AGB29 AGB30

616

4.3

Nach- und Vorbehandlung der Betone

Betonmischungen für die Vorversuche Concrete mixes for the preliminary tests

Mischung Nr.

Tab. 2

4.2

Zement Art

Gehalt [kg/m3]

CEM I 42,5 N CEM III/B 42,5 L-LH-HS CEM II/A-LL 42,5 N CEM II/A-LL 42,5 N CEM II/B-LL 32,5 R CEM II/B-LL 32,5 R CEM II/B-LL 32,5 R CEM II/B-M (T-LL) 42,5 N CEM II/B-M (T-LL) 42,5 N

280 320 300 320 280 300 320 280 300

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Tab. 3

Beschreibung der Nach- und Vorbehandlung des Betons vor Beginn der Karbonatisierungsprüfungen Description of the curing and the preconditioning of concrete before the start of the carbonation tests

Abkürzung

Nachbehandlung (NB)

Vorbehandlung

Alter bei Prüfbeginn

A-A B-A C-A C-V

1 Tag in Schalung (NB 1d) 1 Tag in Schalung, 6 Tage Wasser (NB 7d) 1 Tag in Schalung, 27 Tage Wasser (NB 28d) 1 Tag in Schalung, 27 Tage Wasser (NB 28d)

27 Tage bei 70 % RL 21 Tage bei 70 % RL 14 Tage im Schwindraum (70 % RL) Trocknung der Prüfkörper bei 60 °C, 18 Tage

28 Tage 28 Tage 42 Tage 49 Tage

Tab. 4

Mittelwerte für die Prüfbedingungen der Vor- und Hauptversuche Average of the test conditions of the preliminary and main tests

Bezeichnung der Lagerung

Untersuchung

Temperatur, °C

Rel. Luftfeuchtigkeit, %

CO2-Gehalt, % Mittel (Schwankungsbreite)

Schwindraum Lagerung 1 % CO2 Lagerung 10 % CO2 Lagerung 100 % CO2

Vorversuche

20.2 21.1 20.8 20.6

69.0 60.0 60.8 59.5

0.032 (0.04 bis 0.06)1) 1.0 (0.8 bis 1.8) 10 (10.6 bis 12.2) 100 (97.4 bis 100)

Schwindraum Lagerung 1 % CO2 Lagerung 4 % CO2

Hauptversuche

20.2 20.3 20.6

69.0 59.8 61.8

0.032 (0.01 bis 0.11) 0.99 (0.95 bis 1.05) 4.02 (3.9 bis 4.1)

Es wurde der Mittelwert der Hauptversuche übernommen, da bei den Vorversuchen nicht kontinuierlich gemessen wurde und die verwendeten CO2-Sensoren ungenau waren. The average of the main tests has been taken since no continuous measurements have been carried out during the preliminary tests and the CO2 sensors used have been inaccurate.

lierung mittels Gasblende (Gasteiler), mit der die Volumenströme von trockener Druckluft (wasserfrei) und dem 100 % CO2-Gas gemischt wurden, war ungenügend. Die Ursache hierfür lag beim nicht konstanten Druck vor der Blende, der sich insbesondere wegen dem variablen CO2Druck der Gasflasche zeitlich veränderte. Zudem waren die verwendeten CO2-Sensoren nicht ausreichend stabil und genau. Die CO2-Gehalte für die Schnellkarbonatisierung bei 100 % CO2 konnten gut eingehalten werden und lagen im Mittel bei 99.9 %.

Rel. Luftfeuchtigkeit

Temperatur

CO2-Gehalt

1200 1000

70 60

800

50 600 40 30

400

20 200 10 0 1.02.12

12.01.12

23.12.11

3.12.11

13.11.11

24.10.11

Bild 4

Für die Hauptversuche wurden neue Schnellkarbonatisierungskammern gebaut und die angestrebten CO2-Gehalte von 1 % und 4 % mit kalibrierten Sensoren kontinuierlich gemessen und über Ventile automatisch geregelt. Mit diesem System konnten die CO2-Gehalte recht gut konstant gehalten werden. Einzelne Ausfälle traten aber auch hier auf. Um auch diese weitestgehend zu vermeiden, wurde ergänzend ein Alarm eingebaut, der ein rasches Eingreifen ermöglichte.

80 CO2-Gehalt [ ppm ]

Temperatur [ °C ] rel. Luftfeuchtigkeit [ % ]

Wegen den angesprochenen Schwierigkeiten wurde bei den Hauptversuchen der CO2-Gehalt im Schwindraum kontinuierlich gemessen. Der Mittelwert lag dabei bei etwa 320 ppm mit einer Standardabweichung von 150 ppm. Dieser Wert wurde auch für die Auswertung der Resultate der Vorversuche übernommen.

Zeitlicher Verlauf des CO2-Gehaltes, der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit im Schwindraum der TFB AG Course of the CO2 content, temperature and relative humidity over time determined in the laboratory room for shrinkage measurements of the TFB AG

Die Luftfeuchtigkeit im Schwindraum wird mit einem Klimagerät automatisch auf ≤ 70 % geregelt. In den Schnellkarbonatisierungskammern wurde die Luftfeuchtigkeit in den Vorversuchen und zu Beginn der Hauptversuche mit einer Ammoniumnitrat-Lösung konstant auf 65% gehalten. Es zeigte sich aber, dass dies ungenügend war und beim Einlagern von mehreren Prüfkörpern zu langsam reagierte. Für den Großteil der Hauptversuche wurde die Luftfeuchtigkeit daher kontinuierlich mit trockener Druckluft und einem Wasservernebler reguliert. Im Mittel konnte so die angestrebte Luftfeuchtigkeit ≤ 60% eingehalten werden. Um auf größere Abweichungen rasch zu reagieren, wurde, wie beim CO2, ein Alarm eingerichtet. Tabelle 4 fasst die Prüfbedingungen der Vor- und Hauptversuche zusammen. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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FACHTHEMA ARTICLE

F. Hunkeler: Influence of CO2-content, curing, preconditioning and relative humidity on the carbonation rate of concrete

F. Hunkeler: Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton

Karbonatisierungsprüfungen und Messung der Karbonatisierungstiefe

Die Karbonatisierungsprüfungen wurden an Prismen mit den Abmessungen 120 mm × 120 mm × 360 mm durchgeführt. Die Herstellung erfolgte gemäß SN EN 12390-2, wobei aber die Nachbehandlung variiert wurde. Die Karbonatisierungstiefen wurden zu Beginn der Auslagerung (Nullmessung) und danach mindestens zu drei weiteren Zeitpunkten bestimmt. Dabei wurde wie folgt vorgegangen:

40 Karbonatisierungstiefe [mm]

4.4

AGB12: CEM III/B, w/z 0.50 Nachbehandlung 1 Tag Vorbehandlung: 70% RL bis 28 Tage

y = 5,66x + 0,12 R² = 0,95

y = 2,60x + 2,21 R² = 0,99

AGB 12 A-A 100% AGB 12 A-A 10%

AGB 12 A-A 1%

y = 1,22x + 1,23 R² = 0,99

AGB 12 A-A 0.032%

10 y = 0,26x + 1,67 R² = 0,99

0 0

Zeit [ Tage1/2 ]

4.5

Weitere Prüfungen

Neben den üblichen Frischbetonprüfungen wurden diverse physikalische und chemische Prüfungen am Festbeton durchgeführt. Die Prüfkörper wurden, je nach beabsichtigtem Vergleich der Ergebnisse, teilweise gemäß SN EN 12390-2 (Wasser, 20 °C), teilweise im Schwindraum (70 % RL, 20 °C) gelagert.

Resultate der Vorversuche

Das Bild 5 zeigt beispielhaft den Einfluss des CO2-Gehaltes auf den zeitlichen Verlauf der Karbonatisierung des Betons mit CEM III/B. Mittels Regression wurden zu618

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Bild 5

Einfluss des CO2-Gehaltes auf den zeitlichen Verlauf der Karbonatisierung des Betons mit CEM III/B. Nachbehandlung A, Vorbehandlung A Influence of the CO2 content on the course of the carbonation over time for the concrete with CEM III/B. Curing: A, preconditioning A

CEM I, NB 1d, 60 °C

Karb.koeff. [ mm/Jahr1/2 ]

– Bei jeder Messung wurde vom Prisma je eine ca. 50 mm dicke Betonscheibe mechanisch abgespalten (beginnend von der einen Stirnseite des Bohrkerns Richtung andere Stirnseite, nicht wechselnd). Danach wurde die Karbonatisierungsprüfung fortgesetzt. Die Unterbrechung bei der Schnellkarbonatisierung wurde so kurz wie möglich gehalten (< 1 Stunde). – Die frisch abgespaltene Oberfläche der Betonscheibe wurde zunächst von Staub und Restmaterial befreit und danach möglichst rasch (< 1 Stunde) mit der Phenolphthaleinlösung gemäß SN EN 14630 [10] besprüht. Nach dem Abtrocknen der Phenolphthaleinlösung (einige Minuten) wurde die Betonoberfläche mit einer filmbildenden Lösung zur Konservierung des Farbumschlages besprüht. Anschließend wurde die Karbonatisierungstiefe bestimmt und ein Foto der eingefärbten Betonscheibe gemacht. – Die Karbonatisierungstiefe wurde an drei bis fünf Stellen der vier Seitenflächen des Prismas auf 1 mm genau gemessen und daraus die mittlere Karbonatisierungstiefe pro Seite dKE auf 0.1 mm genau berechnet und protokolliert. – Aus den mittleren Karbonatisierungstiefen der vier Seiten dKE wurde die mittlere Karbonatisierungstiefe dKM pro Messtermin auf 0.1 mm genau berechnet und protokolliert. – Bei der Messung der Karbonatisierungstiefe wurden der Bereich der Kanten (Kanteneffekt) und einzelne punktuelle Karbonatisierungsspitzen nicht berücksichtigt. Grobe Unregelmäßigkeiten wurden protokolliert.

CEM I, NB 7d, 60 °C

CEM I, NB 28d, 60 °C CEM I, NB 1d

CEM I, NB 7d

4 3 2 1

CEM I, mit/ohne Vortrocknung; Umgerechnet auf 0.032% CO2

0 0,01

0,1

10 CO2-Gehalt [ % ]

Bild 6

Abhängigkeit des Karbonatisierungskoeffizienten vom CO2-Gehalt der Betone mit CEM I Dependence of the carbonation coefficient on the CO2 content of the concrete mixes with CEM I

nächst der Karbonatisierungskoeffizient für die beschleunigten Bedingungen KS (Steigung der Geraden in Bild 6) und daraus mit Gl. (3a) der Wert für KSN für einen CO2Gehalt von 0.032 % berechnet. Nur dieser Wert wird in den weiteren Erläuterungen verwendet. Bild 6 zeigt die Abhängigkeit des Karbonatisierungskoeffizienten des Betons mit CEM I in Abhängigkeit vom CO2-Gehalt (Nach- und Vorbehandlungen: A-A, B-A und C-V). Die Kurven für den Beton CEM III/B liegen etwas höher, zeigen aber einen ähnlichen Verlauf. Mit der Vortrocknung werden die Karbonatisierungskoeffizienten wesentlich erhöht (Parallelverschiebung zu höheren Werten). Der relative Einfluss des CO2-Gehaltes bleibt dabei im Wesentlichen unverändert, d. h. die Vortrocknung hat keinen erkennbaren Einfluss auf die Abhängigkeit der Karbonatisierungsgeschwindigkeit vom CO2-Gehalt. Die Betonfeuchtigkeit ist damit auch nicht ausschlaggebend für die bei hohen CO2-Gehalten tieferen Karbonatisierungskoeffizienten. In den Bildern 7 und 8 sind die bei 0.032, 10 und 100% CO2 gemessenen Werte gegen jene, die bei 1 % CO2 ge-

Ohne Vortrocknung

Karbonatisierungstiefe [ mm ]

Karb.koeffizient (umgerechnet) [ mm/Jahr1/2 ]

y = 1,0954x R² = 0,8945

0.032% CO2 10% CO2

100% CO2 Theoretisch (1 : 1)

y = 0,5512x R² = 0,6063

2 y = 0,2902x R² = 0,3926

CEM II/A-LL; w/z-Wert 0.50

y = 1,20x + 2,38 R² = 0,97

AGB24 A-A 4%

AGB24 A-A 1%

y = 0,83x + 1,77 R² = 0,99

AGB24 A-A Lab

5 y = 0,18x + 1,10 R² = 0,98

0 0

Karbonatisierungskoeff. 1% CO2 (umgerechnet) [ mm/Jahr 1/2 ]

Bild 7

Karb.koeffizient (umgerechnet) [ mm/Jahr1/2 ]

Bild 9

Karbonatisierungskoeffizienten bei 0.032, 10 und 100 % CO2-Gehalt vs. Karbonatisierungskoeffizienten bei 1 % CO2 der Betone der Vorversuche. Probekörper ohne Vortrocknung Carbonation coefficients at 0.032, 10 and 100% CO2 vs. carbonation coefficients at 1% CO2 of the concrete mixes of the preliminary tests. Specimens without predrying

Mit Vortrocknung

10% CO2 100% CO2

y = 0,6101x R² = 0,5363

Theoretisch (1 : 1)

y = 0,3724x R² = 0,7748

Einfluss des CO2-Gehaltes auf den zeitlichen Verlauf der Karbonatisierung des Betons AGB24 mit der Nachbehandlung A und Vorbehandlung A Influence of the CO2 content on the course of the carbonation over time for the concrete AGB24. Curing A, preconditioning A

messen wurden, dargestellt. Der Vergleich zu den Werten bei 1 % CO2 wurde gewählt, weil der CO2-Gehalt im Schwindraum relativ stark schwankte. Der relative Karbonatisierungskoeffizient ist unter natürlichen Bedingungen etwas höher als die bei 1 % CO2 gemessenen Werte (Tabelle 6). Die Werte bei 10 % und 100 % CO2 sind wesentlich tiefer. Bemerkenswert ist, dass zwischen den Prüfungen ohne und mit Vortrocknung keine signifikanten Unterschiede bestehen.

y = 1,0901x R² = 0,6424

0.032% CO2

15 Zeit [ Tage1/2 ]

0 0

Karbonatisierungskoeff. 1% CO2 (umgerechnet) [ mm/Jahr 1/2 ]

Bild 8

Tab. 5

Karbonatisierungskoeffizienten bei 0.032, 10 und 100 % CO2-Gehalt vs. Karbonatisierungskoeffizienten bei 1 % CO2 der Betone der Vorversuche. Probekörper mit Vortrocknung Carbonation coefficients at 0.032, 10 and 100% CO2 vs. carbonation coefficients at 1% CO2 of the concrete mixes of the preliminary tests. Specimens with predrying

Resultate der Hauptversuche

Das Bild 9 zeigt exemplarisch den Einfluss des CO2-Gehaltes auf den zeitlichen Verlauf der Karbonatisierung beim Beton AGB24 mit der Nach- und Vorbehandlung A. Generell sind die Korrelationskoeffizienten der Regres-

Übersicht über die weiteren Prüfungen Overview of the additional tests

Prüfung

Norm/Prüfvorschrift

Prüfalter

Druckfestigkeit Wasserleitfähigkeit (inkl. Porenkennwerte) Gaspermeabilität säure- und wasserlöslicher Na2O-Gehalt säure- und wasserlöslicher K2O-Gehalt Ca(OH)2

SN EN 12390-3 Norm SIA 262/1, Anhang A [11] Cembureau-Methode SN EN 196-2 SN EN 196-2 thermogravimetrischer Analyse (TGA), teilweise mit FT-IR

1, 7 und 28 Tage oder nur 28 Tage 1, 7 und 28 Tage oder nur 28 Tage 1, 7 und 28 Tage oder nur 28 Tage ca. 30 und teilweise 180 Tage ca. 30 und teilweise 180 Tage ca. 30 und teilweise 180 Tage

Tab. 6

Karbonatisierungskoeffizienten relativ zu den Werten bei 1 % CO2 (Mittelwerte aller Mischungen der Vorversuche) Carbonation coefficient relative to the values for 1% CO2 (average of all mixes of the preliminary tests)

Prüfkörper

Ohne Vortrocknung Mit Vortrocknung Mittelwert

Relativer Karbonatisierungskoeffizient im Vergleich zu 1 % CO2 0.032 % CO2

1 % CO2

10 % CO2

100 % CO2

1.09 1.10 1.09

1.00 1.00 1.00

0.55 0.61 0.58

0.29 0.37 0.33

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

619

FACHTHEMA ARTICLE

F. Hunkeler: Influence of CO2-content, curing, preconditioning and relative humidity on the carbonation rate of concrete

F. Hunkeler: Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton CO2-Gehalt: Labor, 0.032%

8 CEM I, 0.60

Nachbehandlung A: 7 Tage Vorbehandlung B: 21 Tage bei 70% RL

CEM III/B, 0.45

CEM II/A-LL, 0.50 CEM II/A-LL, 0.45

CEM II/B-LL, 0.60 CEM II/B-LL, 0.50 CEM II/B-LL, 0.45

CEM II/B-M (T-LL), 0.60

Theoretisch (1:1)

6 y = 0,8641x R² = 0,9423

2 Laborprüfungen noch nicht abgeschlossen

CEM II/B-M (T-LL), 0.50

0 0,01

0,1

y = 1,1291x R² = 0,8578

CO2-Gehalt: 4% (umgerechnet auf 0.032%)

Karb.koeff. [ mm/Jahr1/2 ]

100

0 0

CO2-Gehalt [ % ]

Bild 10 Abhängigkeit des Karbonatisierungskoeffizienten vom CO2-Gehalt bei den Betonen der Hauptversuche. Nachbehandlung B und Vorbehandlung A Dependence of the carbonation coefficient on the CO2 content of the concrete mixes of the main experiments. Curing B, preconditioning A

2 4 6 Karb.koeff. 1% CO2 (umgerechnet auf 0.032%) [ mm/Jahr1/2 ]

Bild 11 Karbonatisierungskoeffizient aus der Karbonatisierung unter normalen Laborbedingungen (0.032 % CO2) und der Schnellkarbonatisierung bei 4 % CO2 vs. Karbonatisierungskoeffizient bei 1 % CO2 Carbonation coefficients form the carbonation tests under natural laboratory conditions (0.032 % CO2) and accelerated conditions at 4% CO2 vs. carbonation coefficients at 1% CO2

sionen sehr hoch (> 0.95). Sie belegen damit die hohe Qualität der Ergebnisse und bestätigen die Gültigkeit des √t-Gesetzes. Nachfolgend werden nur die Werte für KSN verwendet. Anzufügen ist, dass die Messungen nach 1.5 Jahren im Schwindraum noch ausstehen. Geringfügige Änderungen bei den Ergebnissen sind daher nicht auszuschließen.

6.1

Einfluss des CO2-Gehaltes

Bild 10 zeigt die Abhängigkeit des Karbonatisierungskoeffizienten vom CO2-Gehalt für die verschiedenen Mischungen mit der Nachbehandlung B und der Vorbehandlung A. Bei der Nach- und Vorbehandlung A-A sind die Kurvenverläufe mehr oder weniger parallel zu höheren, bei der Nach- und Vorbehandlung C-A zu tieferen Werten verschoben. Der Einfluss des CO2-Gehaltes auf KSN ist insgesamt gering, jener der Nachbehandlung sehr ausgeprägt. Die Vorbehandlung hat keinen erkennbaren Einfluss. Aus der Gegenüberstellung der Werte aus den verschiedenen Karbonatisierungsbedingungen (Bild 11) geht hervor, dass die Karbonatisierungskoeffizienten un-

Tab. 7

Bild 12 Vergleich der relativen Karbonatisierungskoeffizienten in Abhängigkeit vom CO2-Gehalt. Mittelwerte aus den Vor- und Hauptversuchen sowie Daten von UOMOTO et al. [4] und CEN 2011 [12] Comparison of the relative carbonation coefficients in dependence of the CO2 content. Averages of the preliminary and main tests as well as data from UOMOTO et al. [4] and CEN 2011 [12]

ter Laborbedingungen im Mittel 13 % höher liegen als jene bei 1 % CO2. Die entsprechenden Werte bei 4% CO2 sind demgegenüber im Mittel 14 % tiefer als jene bei 1 % CO2.

Einfluss des CO2-Gehaltes auf den relativen Karbonatisierungskoeffizienten der Betone der Vor- und Hauptversuche (Mittelwerte) Influence of the CO2 content on the relative carbonation coefficient of the preliminary and main tests (averages)

CO2-Gehalt [Vol. %]

0.032 1.0 4.0 10 100 Verhältnis „0.032“ zu „4“ Verhältnis „0.032“ zu „100“

Relativer Karbonatisierungskoeffizient im Vergleich zu 1 % CO2 Vorversuche, ohne Vortrocknung

Vorversuche, mit Vortrocknung

Hauptversuche (Bild 11)

1.09 1.00 — 0.55 0.29

1.10 1.00 — 0.61 0.37

1.13 1.00 0.86 — —

—

1.31

3.76

2.97

—

3.37

620

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

—

– Die unter natürlichen Bedingungen (0.032 % CO2) gemessenen Karbonatisierungskoeffizienten liegen bei den Hauptversuchen im Mittel 13 % höher als die Werte bei 1 % CO2. Bei den Vorversuchen ergaben sich sehr ähnliche Werte (ca. 10 %). Diese Werte sind erheblich tiefer als jene von [4]. – Die Werte der Hauptversuche bei 4 % CO2 sind im Mittel 14 % tiefer als die Werte bei 1 % CO2. Dieser Wert liegt etwas über den Geraden aus den Vorversuchen und der Gleichung von [4], aber unter dem Wert aus dem CEM X-Projekt [12]. Um aus den Werten für 4 % CO2 den Karbonatisierungsfortschritt unter natürlichen Bedingungen (hier 0.032 % CO2) abzuschätzen, müssen diese mit dem Korrekturfaktor 1.31 multipliziert werden. Für 100 % CO2 beträgt der mittlere Korrekturfaktor 3.35. – Zwischen den verschiedenen Vor- und Nachbehandlungen gibt es keine systematischen Unterschiede in Bezug auf den Einfluss des CO2-Gehaltes. – Auch wenn die Werte der Vorversuche mit einer gewissen Vorsicht zu betrachten sind, ist in Bild 12 erkennbar, dass bei CO2-Gehalten über 1 % der Abfall steiler wird. Für die mit zunehmendem CO2-Gehalt abnehmende Beschleunigung der Karbonatisierung gibt es verschiedene mögliche Ursachen: 1. Abdiffusion von Wasser aus dem Beton (Trocknung) ist zu langsam. 2. Änderung der Wassersättigung der Luft mit zunehmendem CO2-Gehalt. 3. Erhöhung des Wassergehaltes in der Karbonatisierungsfront, da die Karbonatisierungsreaktion Wasser freisetzt und die Abdiffusion des Wassers zu langsam ist und so die Reaktionsgeschwindigkeit mit dem CO2 reduziert. 4. Karbonatisierung von zusätzlichen Komponenten des Zementsteins. Punkt 1: Die durchgeführten Untersuchungen belegen, dass bei den hier gegebenen Randbedingungen der Abtransport des Wassers aus dem Porenraum nicht kritisch ist. Wäre dies der Fall, müssten zwischen den Ergebnissen bei 0.032, 1 und 4 % CO2 weit größere Unterschiede auftreten. Zudem hätte die Vortrocknung des Betons keine Parallelverschiebung der Kurven in Bild 6 zur Folge. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass die Diffusion von Wasser aus dem Beton gegenüber der Diffusion von CO2 in den Beton ausreichend viel schneller ist und eine Vorlagerung von zwei Wochen bei einer relativen Luftfeuchtigkeit ≤ 70 %

bis zum Beginn der Schnellkarbonatisierung ausreichend ist. Punkt 2: Dieser Punkt kann vernachlässigt werden. Die Literaturrecherche ergab, dass sich die Wassersättigung der Luft mit zunehmendem CO2-Gehalt bis zu einer Temperatur von 50 °C kaum ändert [1]. Oberhalb von etwa 55 °C ist die Wassersättigung des 100 % CO2-Gases tiefer als jene der Luft. Punkt 3: Der Punkt wurde bisher nicht systematisch untersucht. Die mögliche Wasseranreicherung in der Karbonatisierungsfront ist messtechnisch schlecht zugänglich. Sie könnte u. a. auch dazu führen, dass sich die Abhängigkeit der Karbonatisierungsgeschwindigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit ändert und das Karbonatisierungsmaximum bei einer tieferen relativen Luftfeuchtigkeit auftritt. Systematische Untersuchungen dazu gibt es nicht. Hingegen können die Resultate von [13] herangezogen werden. Demnach verändert sich das Karbonatisierungsmaximum kaum [1]. Punkt 4: Gemäß verschiedenen Arbeiten (z. B. [4, 5, 14]) karbonatisieren bei erhöhten CO2-Gehalten zusätzliche Bestandteile des Zementsteins. Damit verstopfen die Poren des Zementsteins bei hohen CO2-Gehalten stärker und evtl. schneller als unter natürlichen Bedingungen. Ob dies für die reduzierte Beschleunigung bei hohen CO2Gehalten alleine verantwortlich ist, kann zurzeit nicht beurteilt werden. Auf jeden Fall ist es eine plausible Erklärung.

Karb.koeff. [ mm/Jahr1/2 ]

In Bild 12 sind die mittleren relativen Karbonatisierungskoeffizienten der Vor- und Hauptversuche gegen den CO2-Gehalt aufgetragen. Aus der Tabelle 7 können die Zahlenwerte entnommen werden. In diesem Bild sind außerdem die Ergebnisse von [4] und ein im Rahmen des CEM X-Projektes ermittelter Wert (1 % bzw. 4 % CO2) [12] enthalten. Folgendes ist festzuhalten:

Einfluss der Nach- und Vorbehandlung (4% CO2) (umgerechnet auf 0.032 % CO2)

NB B-A, 4% CO2

NB C-A, 4% CO2

y = 0,69x R² = 0,89

y = 0,63x R² = 0,88

0 0

Karb.koeff., NB A-A [ mm/Jahr1/2 ]

Bild 13 Einfluss der Nach- und Vorbehandlung auf den Karbonatisierungskoeffizienten bei 4 % CO2 Influence of curing and preconditioning on the carbonation coefficient at 4 % CO2 Tab. 8

Relative Wirkung der Nachbehandlung und Vorbehandlung auf den Karbonatisierungskoeffizienten der Betone der Hauptversuche (Mittelwerte) Relative influence of the curing and preconditioning on the carbonation coefficient of the concretes of the main tests (averages)

CO2-Gehalt [Vol. %] 0.032 1.0 4.0

Relative Wirkung der Nachbehandlung (NB) A-A (NB 1d)

B-A (NB 7d)

C-A (NB 28d)

1.00 1.00 1.00

0.67 0.69 0.69

0.63 0.63 0.63

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

621

FACHTHEMA ARTICLE

F. Hunkeler: Influence of CO2-content, curing, preconditioning and relative humidity on the carbonation rate of concrete

F. Hunkeler: Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton

w/z 0.65, ohne KSM

y = 1,89x + 2,52 R² = 0,99

y = 1,63x + 2,47 R² = 0,98

w/z 0.65, mit KSM w/z 0.60, ohne KSM w/z 0.60, mit KSM

y = 1,29x + 3,07 R² = 0,98 y = 1,08x + 3,33 R² = 0,94

4% CO2, 90% RL

Karb.koeffizient (normiert) [ % ]

Karbonatisierungstiefe [mm]

100 80 60 w/z 0.65, ohne KSM w/z 0.65, mit KSM

w/z 0.60, ohne KSM w/z 0.60, mit KSM

w/z 0.50, ohne KSM w/z 0.50, mit KSM

0 0

16 t1/2 [ Zeit in Tage ]

100

Relative Luftfeuchtigkeit [ % ]

Bild 14 Zeitlicher Verlauf der Karbonatisierung von vier Betonen (Nachbehandlung A, Vorbehandlung A) [15]. Zement CEM II/A-LL mit und ohne teilweisen Ersatz durch Kalksteinmehl (KSM) Course of the carbonation over time of 4 concrete mixes (curing A, preconditioning A) [15]. Cement CEM II/A-LL with and without partial replacement with limestone filler (KSM)

Bild 15 Abhängigkeit des auf RL = 60 % normierten Karbonatisierungskoeffizienten von der relativen Luftfeuchtigkeit und vom w/z-Wert (Nachbehandlung A, Vorbehandlung A) [15]. Zement CEM II/A-LL mit und ohne teilweisen Ersatz durch Kalksteinmehl (KSM) Dependence of the normalized carbonation coefficient (reference: values at a relative humidity of 60%) on the relative humidity and w/c ratio (curing A, preconditioning A) [15]. CEM II/A-LL with and without partial replacement with limestone filler (KSM)

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass es mehrere Erklärungen gibt für den Befund, dass der Karbonatisierungskoeffizient nicht mit dem theoretischen Beschleunigungsfaktor gemäß Gl. (2a) zunimmt.

fällige Abweichung erkennen zu können bzw. sicher auszuschließen.

6.2

Einfluss der Nachbehandlung

In Bild 13 sind die Karbonatisierungskoeffizienten der Nach- und Vorbehandlung B-A und C-A gegen die Werte von A-A für den CO2-Gehalt von 4 % aufgetragen. Für die CO2-Gehalte von 0.032 und 1 % sind die Kurvenverläufe ähnlich (Tabelle 8). Wie schon oben festgestellt, ist der Einfluss der Vorbehandlung nicht relevant. Dahingegen reduziert eine Verlängerung der Nachbehandlung den Karbonatisierungskoeffizienten sehr erheblich. Die Reduktion ist zwischen 1 und 7 Tagen sehr stark, zwischen 7 und 28 Tagen nur noch schwach. Sie ist abhängig von der Zementart. Diese Aussagen gelten für eine Temperatur von 20 °C und eine Luftfeuchtigkeit von ≥ 60 %.

Der Karbonatisierungskoeffizient nimmt mit zunehmender relativen Luftfeuchtigkeit ab. In Bild 15 sind die auf RL = 60 % normierten Werte dargestellt. Der Einfachheit halber wurde angenommen, dass die Karbonatisierungsgeschwindigkeit bei 100 % RL Null ist. Das Bild zeigt, dass der Verlauf deutlich vom w/z-Wert abhängig ist. Dieser Befund kann auf das unterschiedliche Sorptionsverhalten der Betone zurückgeführt werden [16]. Damit verknüpft ist der CO2-Diffusionskoeffizient im Beton, der mit zunehmender Luft- bzw. Betonfeuchtigkeit abnimmt (vgl. [17, 18, 19]). In der Tabelle 9 sind die normierten Einzel- und Mittelwerte der Karbonatisierungskoeffizienten zusammengestellt.

Zusammenfassung und Folgerungen Die umfangreichen Untersuchungen haben zu folgenden Erkenntnissen geführt:

6.3

Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit (RL)

Die nachfolgend vorgestellten Untersuchungen entstanden im Rahmen eines Forschungsauftrages der cemsuisse [15]. Dabei wurden Betone mit CEM II/A-LL (300 kg/m3) mit w/z-Werten von 0.65, 0.60 und 0.50 ohne und mit teilweisem Ersatz des Zementes durch Kalksteinmehl (KSM) untersucht. Bei der Berechnung des w/z-Wertes wurde nur der effektive Zementgehalt berücksichtigt. Die Schnellkarbonatisierung erfolgte bei einem CO2-Gehalt von 4 % und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60, 80 und 90 %. Die Prüfung dauerte teilweise fast 300 Tage. Die bisherigen Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass das √t-Gesetz auch bei erhöhten Luftfeuchtigkeiten gültig ist (Bild 14). Die Messungen werden fortgesetzt, um eine all622

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

– Die Beschleunigung der Karbonatisierung ändert die Beurteilung des Karbonatisierungswiderstandes der Betone nicht grundlegend. Die beschleunigte Prüfung des Karbonatisierungswiderstandes ist daher möglich. – Mit zunehmenden CO2-Gehalten nimmt die auf den natürlichen CO2-Gehalt bezogene Beschleunigung der Karbonatisierung (relativer Karbonatisierungskoeffizient gemäß Gl. (3b)) ab, insbesondere bei CO2-Gehalten über 1 %. Dies muss bei der Berechnung des Karbonatisierungskoeffizienten für natürliche Bedingungen mit einem Korrekturfaktor berücksichtigt werden. Dieser beträgt 1.13 für einen CO2-Gehalt von 1% und 1.31 für 4 % CO2. – Die geringere als die theoretisch mögliche Beschleunigung der Karbonatisierungsgeschwindigkeit kann mit der verstärkten Karbonatisierung der CSH-Phasen des

Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit und des w/z-Wertes auf den auf RL von 60 % normierten Karbonatisierungskoeffizienten [15] Influence of the relative humidity and the w/c ratio on the normalized carbonation coefficient (reference: values at a relative humidity of 60%)

Rel. Luftfeuchtigkeit [%]

Normierter Karbonatisierungskoeffizient, % w/z-Wert = 0.65 CEM II/ A-LL

60 80 90 100

–

100 93 73 0

w/z-Wert = 0.60

CEM II/ MittelA-LL + KSM wert 100 103 64 0

100 98 69 0

CEM II/ A-LL

CEM II/ MittelA-LL + KSM wert

100 75 58 0

Zementsteins und dem damit verbundenen verstärkten Verstopfen der Poren bzw. der Reduktion des CO2-Diffusionskoeffzienten erklärt werden. Es ist möglich, dass auch das mit der Karbonatisierung freigesetzte Wasser in der Karbonatisierungsfront bremsend wirkt. Eine Vortrocknung der Prüfkörper erhöht die Karbonatisierungskoeffizienten, die relative Änderung in Abhängigkeit vom CO2-Gehalt bleibt aber erhalten. Die Karbonatisierungsprüfung bei normalen CO2-Gehalten kann nur dann als Referenzverfahren benutzt werden, wenn der CO2-Gehalt in engen Grenzen konstant gehalten werden kann [1]. In der Regel ist dies nur mit einer aktiven Regelung möglich. Zwischen Karbonatisierungskoeffizient und physikalischen Parametern (Druckfestigkeit, Gesamtporosität, Wasserleitfähigkeit und Gaspermeabilität) und chemischen Größen (wasser- und säurelösliches Na2O-Äquivalent und Ca(OH)2-Gehalt) sind keine oder nur sehr schwache Zusammenhänge vorhanden. Keiner der Parameter eignet sich für eine Beurteilung des Karbonatisierungswiderstandes von Betonen mit verschiedenen Zementarten und/oder Zusatzstoffen bzw. als Ersatz für die Bestimmung des Karbonatisierungswiderstandes. Diese Ergebnisse werden später publiziert [1]. Der Karbonatisierungswiderstand eines Betons kann daher nur mit einer Prüfung ermittelt werden. Die Verlängerung der Nachbehandlung von 1 auf 7 Tage reduziert den Karbonatisierungskoeffizienten ganz erheblich. Die Verlängerung von 7 auf 28 Tage bewirkt nur noch eine geringe Verbesserung. Die Zementart hat dabei einen wesentlichen Einfluss. Diese

w/z-Wert = 0.50

100 74 41 0

100 75 49 0

CEM II/ A-LL 100 46 27 0

CEM II/ MittelA-LL + KSM wert 100 63 19 0

100 55 23 0

Aussagen gelten zunächst nur für die Randbedingungen dieser Untersuchung (Temperatur: 20 °C, relative Luftfeuchtigkeit: ca. 70 %). Bei anderen Bedingungen (vorab tiefere Luftfeuchtigkeit und Wind) kann sich die Wirkung der Nachbehandlung ändern. – Die Ergebnisse können für die deterministische oder probabilistische Modellierung der Karbonatisierung verwendet werden. Auf der Basis dieser Arbeit wurde eine Prüfnorm erarbeitet. Diese wird als Anhang I zur Norm SIA 262/1 [11], die zurzeit in der Vernehmlassung ist, publiziert. Die Ergebnisse können auch für die Weiterentwicklung der Prüfnorm für ein beschleunigtes Karbonatisierungsverfahren [8] sowie für Anpassungen bei den übrigen europäischen Prüfnormen dienen. Weiter konnten für die Expositionsklassen XC3 und XC4 Grenzwerte für den Karbonatisierungskoeffizienten festgelegt werden. Die Herleitung dieser Werte wird zusammen mit weiteren Ergebnissen aus den noch laufenden Untersuchungen (z. B. Einfluss des w/z-Wertes und des Luftgehaltes, Korrelation zu Festbetoneigenschaften) später publiziert [1].

Dank Der Autor dankt dem Bundesamt für Strassen (ASTRA), Bern, für die finanzielle Unterstützung des Forschungsprojektes. Ein weiterer Dank geht an die cemsuisse, Bern, für die Genehmigung, ihre Resultate in dieser Publikation zu verwenden.

Literatur [1] F. HUNKELER; L. LAMMAR: Anforderungen an den Karbonatisierungswiderstand von Betonen. Abschlussbericht zu Projekt AGB 2008/012, Bundesamt für Strassen (in Arbeit). [2] F. SCHRÖDER; H.-G. SMOLCZYK; K. GRADE; R. VINKELOE; R. ROTH: Einfluss der Luftkohlensäure und Feuchtigkeit auf die Beschaffenheit des Betons als Korrosionsschutz für Stahleinlagen. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft Nr. 182, 1967. [3] P. SCHIESSL: Zur Frage der zulässigen Rissbreite und der erforderlichen Betondeckung im Stahlbetonbau unter beson-

derer Berücksichtigung der Karbonatisierung des Betons, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft Nr. 255, 1976. [4] T. UOMOTO; Y. TAKADA: Factors affecting concrete carbonation ratio. Concrete Library of JSCE, No. 21, June 1993, p. 31–43. [5] N. HYVERT: Application de l’approche probabiliste à la durabilité des produits préfabriqués en béton. Thèse de l’université de Toulouse, 2009. [6] Schnellverfahren zur Beurteilung der Betonkarbonatisierung. Cementbulletin, Vol. 56, Nr. 8, August 1988.

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

623

FACHTHEMA ARTICLE

Tab. 9

F. Hunkeler: Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton

[7] Technischen Spezifikation CEN/TS 12390-10:2007 – Prüfung von Festbeton – Teil 10: Bestimmung des relativen Karbonatisierungswiderstandes von Beton. [8] FprCEN/TS 12390-12:2010 – Prüfung von Festbeton – Teil 12: Bestimmung des potentiellen Karbonatisierungswiderstandes von Beton: Beschleunigtes Karbonatisierungsverfahren (Entwurf für die Formelle Abstimmung). [9] SN EN 13295:2004, Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken – Prüfverfahren – Bestimmung des Karbonatisierungswiderstands. [10] SN EN 14630:2006, Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken – Prüfverfahren – Bestimmung der Karbonatisierungstiefe im Festbeton mit der Phenolphthalein-Prüfung. [11] Norm SIA 262/1, Betonbau – Ergänzende Festlegungen. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2003, zurzeit in Revision. [12] O. GERMAIN; CH. P IERRE; E. BROUARD; M.A. CHONIER: Development of new ternary cements with reduced clinker content. CEN TC 51 WG 6 Ad Hoc Group „CEM X“, Prestandardisation Research, „CEM X program“, Joint report CRIC – Lafarge, October 2011. [13] T. GONEN; S. YAZICIOGLU: The influence of compaction pores on sorptivity and carbonation of concrete. Construction and Building Materials 21, 2007, p. 1040–1045. [14] M. CASTELLOTE; L. F ERNANDEZ; C. ANDRADE; C. ALONSO: Chemical changes and phase analysis of OPC pastes carbonated at different CO2 concentrations. Materials and Structures, Volume 42, Number 4, 2009, p. 515–525.

[15] F. HUNKELER: Karbonatisierung von Hochbaubetonen. cemsuisse, Projekt Nr. 201103, 2012 (unveröffentlicht). [16] F. HUNKELER: Grundlagen der Korrosion und der Potentialmessung bei Stahlbetonbauwerken. Eidg. Verkehrs- und Energiewirtschaftsdepartement, Bundesamt für Strassen, FA 86/90, Bericht VSS Nr. 510, 1994. http://www.tfb.ch/ de/Publikationen/Publikationsliste.html. [17] Y. F. HOUST; F. H. WITTMANN: Influence of porosity and water content on the diffusivity of CO2 and O2, through hydrated cement paste. Cement and Concrete Research, Vol. 24, No. 6, 1994, p. 1165-1176. [18] V. G. PAPADAKIS: Effect of supplementary cementing materials on concrete resistance against carbonation and chloride ingress. Cement and Concrete Research, Vol. 30, 2000, 291-299. [19] S.-J. KWON; H.-W. SONG: Analysis of carbonation behavior in concrete using neural network algorithm and carbonation modeling. Cement and Concrete Research, 40, 2010, p. 119–127. Autor

Dr. sc. techn., dipl. Werkstoffing. ETH/SIA Fritz Hunkeler TFB AG Lindenstrasse 10 5103 Wildegg, Schweiz hunkeler@tfb.ch

AKTUELL

Faulbehälter der Kläranlage Düren mit Fertigspanngliedern vorgespannt Seit dem Jahr 1974 werden in Düren bei Aachen kommunale und industrielle Abwässer zusammen in einer Kläranlage des Wasserverbandes Eifel-Rur (WVER) gereinigt. Vor einigen Jahren entschloss sich der Verband dazu, auf eine Ausfaulung des Klärschlamms umzusteigen. Dank der Ausfaulung wird das Schlammvolumen um ca. 30 % reduziert, und der Schlamm wird stabilisiert, was die Entsorgung erheblich erleichtert. Zudem entstehen bei der anaeroben Schlammstabilisierung Gase wie Methangas, mit denen das Klärwerk ca. 70 % seines Eigenenergiebedarfs decken kann. Die anaerobe Schlammstabilisierung findet nun in drei neuen Faultürmen statt, die ein Volumen von je 6 000 m3 haben und sowohl gleichzeitig als auch einzeln betrieben werden können. Die Faultürme werden eine Jahresmenge von ca.

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

5 Mio. m3 Gas produzieren, was in etwa dem Strombedarf von 3 000 Haushalten und der nötigen Heizenergie für 1 000 Haushalte entspricht. Zum Bau der Faultürme wurde zunächst eine 8 m tiefe Baugrube ausgehoben, in die ein wasserdichter Spundwandverbau eingelassen wurde, um die Baugrube wasserdicht zu machen. Die für den Bau der Faulungsanlage nötigen Pumpenund Eindickgebäude wurden in Ortbetonbauweise ausgeführt, wodurch eine sogenannte „Weiße Wanne“ entstand. Für die drei Faulbehälter wurde die Eiform gewählt. Sie ist für die gleichmäßige Durchmischung des Schlammes, der in den Türmen vollständig umgewälzt wird, optimal. Die Außenhülle der Faulbehälter wurde mit Fertigspanngliedern, Typ SUSPASystems, vorgespannt. Insgesamt lieferte

DSI, Niederlassung Langenfeld, 108 t SUSPA Fertigspannglieder mit 6-2 bis 6-9 Litzen und das gesamte Zubehör, wie Verankerungen und Ankerplatten. Die Mitarbeiter der DSI leisteten technische Unterstützung, so dass die Spannarbeiten innerhalb des vorgesehenen Zeitplans erfolgreich abgeschlossen werden konnten. Weitere Informationen: DSI Holding GmbH, Destouchesstraße 68, 80796 München, Tel. (0 89) 30 90 50-2 00, Fax (0 89) 30 90 50-2 52, info@dywidag-systems.com, www.dywidag-systems.com

BERICHT

Gerhard Pahl, Michael Schmidmeier

Die Bootshausbrücke in Sigmaringen Eine monolithische semiintegrale Geh- und Radwegbrücke über die Donau Nachfolgend wird über die Planung und Realisierung einer besonderen Fußgängerbrücke über die Donau in Sigmaringen berichtet, bei welcher neben hohen gestalterischen Ansprüchen auch der Grad an Wirtschaftlichkeit sehr wichtig war. Für den Überbau kamen dabei Stahlbeton- und Spannbeton-Fertigteile zum Einsatz, die mit den Pfeilern zu einem semiintegralen, monolithischen Dreifeldträgerrahmen verbunden wurden. Die Sichtbeton-Oberflächen des Trogquerschnittes wurden durch Sandstrahlen bearbeitet.

The Bootshaus Bridge in Sigmaringen – a monolithic semi-integral pedestrian bridge across the river Danube The following report deals with the design and implementation of a special pedestrian and cyclist bridge across the river Danube in Sigmaringen, where not only the high demands on aesthetics but also the degree of efficiency were very important factors. The superstructure consists of precast armoured and prestressed concrete elements, which were connected to the bridge piers forming a semi-integral, monolithic three-span frame. The fairfaced concrete surface of the trough cross-section was treated with sandblasting.

denen Ingenieurbüros durchgeführt, aus welcher die vorliegende Brücke als Sieger hervorging.

Einleitung

Die neue Brücke wurde anlässlich der Landesgartenschau 2013 in Sigmaringen gebaut. Sie liegt zum einen in den wunderschönen Donauauen unmittelbar im Bereich des Bootshauses. Diese sind ein beliebtes Ausflugsziel für die Sigmaringer Bevölkerung wie auch für die Rad- und Bootswanderer auf und entlang der Donau. Zum anderen liegt die Brücke unmittelbar an der Altstadt in Sichtweite zu dem Hohenzollernschloss von Sigmaringen (Bild 1). Aufgrund der anspruchsvollen Randbedingungen wurde vom Bauherrn eine Mehrfachbeauftragung mit verschie-

Bild 1

Bestehende Verhältnisse

Die Donauauen sind nicht gänzlich hochwasserfrei. Deshalb wurde im Zuge der Landschaftsplanung für die Landesgartenschau 2013 eine Geländeanpassung durchgeführt. Für die neue Brücke war ein mit 1,00 m relativ hoher Freibord einzuhalten. Dadurch bestand die Gefahr, dass die neue Brücke optisch sehr hoch, geradezu „aufgestelzt“, erscheinen könnte. An die neue Wegeverbindung

Ansicht der Brücke in Richtung Stadt mit Hohenzollernschloss View of the bridge towards town with Hohenzollern Castle

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BERICHT REPORT

DOI: 10.1002/best.201200036

G. Pahl, M. Schmidmeier: Die Bootshausbrücke in Sigmaringen

sollten auch die beidseitig der Donau verlaufenden Radwege angeschlossen werden. Stromauf- und -abwärts existieren in Sichtweite zwei Straßenbrücken, die jeweils auf zwei Pfeilerscheiben in der Donau gegründet sind.

Bild 2

Bauwerksgestaltung

Grundidee des Entwurfs war es einerseits, die steinerne Innenstadt mit dem weithin sichtbaren, dominierenden steinernen Schloss und den am anderen Donauufer liegenden Bootshausplatz mittels einer „festen“, „steinernen“ Brücke zu verbinden, ohne jedoch zu historisieren. Die Brücke

Ansicht des Gesamtbauwerks View of the complete bridge

Wasserspiegel gestaut 570,38

Niedrigabflussrinne Höhenunterschied 1,23 m Länge 70 m Gefälle 1:57 incl. Unterwasserschüttkegel

Verrohrter Überlauf

Donaubrücke

Donau MW 569,15 üNN HW (100) 571,50 üNN

Bild 3

Landschaftsarchitektonisches Konzept Landscape architectural concept

Bild 4

Querschnitt Überbau Cross-section superstructure

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Neuanlage Deichprofil Höhe 1,3 m Deichkrone 572,00 üNN Deichfuß ca. 570,70 üNN Böschungsneigung Landseitig 1:3 Böschungsneigung Flussseitig 1:5,5

sollte eine selbstverständliche Gelassenheit ausstrahlen und nicht als technisches Werk dominieren (Bild 2). Die Brückenachse entspricht dem historischen Verlauf der Donau, der ein Teil des landschaftsarchitektonischen Konzeptes von MARCEL ADAM ist (Bild 3). Seine Entwurfsidee war ein trockenes Flusstal, das dem alten, mäandrierenden Verlauf folgt. Die Ausbildung des trogartigen Querschnittes stellt somit eine Reminiszenz an ein darin fließendes Gewässer dar. Die Wahl des Querschnittes erlaubte auch eine Minimierung der Gradienten- und Rampenhöhen, wodurch die Brücke letztlich nicht aufgestelzt wirkt (Bilder 4 und 5). Die variable Querschnittsbreite wurde bewusst gewählt, um dem Übergang auch ei-

ne torartige Wirkung zu geben. Zum einen schreitet man in die historische Altstadt, zum anderen landet man auf dem Bootshausplatz, weshalb sich die Brücke hier im Querschnitt aufweitet. Zusätzlich wird durch die variable Trogwandhöhe eine erlebbare Dynamik erzeugt und gleichzeitig eine den statischen Beanspruchungen sinnvoll folgende Bauhöhe erreicht (Bilder 6 und 7).

4 4.1

Tragkonstruktion und Herstellung Beschreibung des Tragwerks

Das Haupttragwerk bildet ein unsymmetrisch gelagerter, semiintegraler Dreifeld-Rahmen mit den Stützweiten von

d) Bild 5

a) Ansicht Überbau; b) Längsschnitt Überbau; c) Längsschnitt mit Fertigteil-Einteilung des Überbaus; d) Draufsicht Überbau a) View of the superstructure; b) Longitudinal section superstructure; c) Longitudinal section with precast design of superstructure; d) View from the top of the superstructure

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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BERICHT REPORT

G. Pahl, M. Schmidmeier: The Bootshaus Bridge in Sigmaringen

G. Pahl, M. Schmidmeier: Die Bootshausbrücke in Sigmaringen

Bild 6

Blick Richtung Bootshaus View towards Bootshaus

Bild 8

Einhub des mittleren Fertigteils – Entwurfsskizze Positioning of middle precast element – sketch

Bild 7

Blick Richtung Stadtseite mit Brückenbeleuchtung View towards town with bridge illumination

Bild 9

Einhub des mittleren Fertigteils Positioning of middle precast element

11,0 m – 25,0 m – 19,0 m. Die Gesamtlänge des Überbaus ergibt sich somit zu insgesamt 55,0 m. Wie eingangs beschrieben, wurde der Überbau im Querschnitt trogförmig ausgebildet. Eine der Besonderheiten des Tragwerks ist dabei seine Variabilität in den geometrischen Abmessungen. So verändert sich der Trogquerschnitt in seiner Breite, Wandhöhe und Wandstärke. Ebenfalls variabel sind seine lichte Weite und die Querneigungen der Gehwegfläche. Die Bauhöhe variiert dabei zwischen 0,80 m (an den Widerlagern) und 1,70 m (am stärkeren Pfeiler 2) und folgt sinnvoll den statischen Beanspruchungen. Die Nutzbreite beträgt 2,50 m am südöstlichen Ende (Stadtseite) und weitet sich ab dem stärkeren Pfeiler kontinuierlich bis auf 3,50 m am nordwestlichen Brückenende (Seite Bootshaus) auf (vgl. Bilder 4 und 5). Die drei Felder des Überbaus wurden jeweils als Fertigteile ausgeführt (vgl. Bild 5c). Sie wurden erst vor Ort mittels Ortbetonergänzungen zu einem Durchlaufrahmensystem verbunden. Der gesamte Überbau konnte dadurch in insgesamt drei Teilen mittels Kranmontage eingehoben werden (Bilder 8 und 9). Die Fahrbahnplatte zwischen den beiden seitlichen Trogwänden wurde mit einer symmetrischen Querneigung zur Fahrbahnmitte hin ausgebil628

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

det. Die Asphaltdecke konnte dadurch mit einer konstanten Dicke ausgeführt werden. Durch die Vorgabe von unveränderlichen Plattendicken am Trogwandanschnitt (23 cm) und in der Mitte des Trogquerschnittes (20 cm) ist die Querneigung von der Nutzbreite abhängig und so-

Bild 10 Längsschnitt mittleres Fertigteil mit Vorspannung Longitudinal section of middle precast element with prestress

mit ebenfalls über die Bauwerkslänge variabel (im Bereich zwischen 2,4 % und 1,7 %). Der Überbau lagert auf zwei Flusspfeilern mit unterschiedlicher Ausbildung auf. Der näher am nordwestlichen Ufer gelegene kleinere Pfeiler wurde mit einer Dicke von nur 30 cm ausgebildet, der südöstlich gelegene breitere Pfeiler ist hingegen mit 65 cm massiver. Letzterer ist dadurch zum einen gestalterisch stärker betont, zum anderen wurde dadurch bewusst ein Systemruhepunkt für Temperaturdehnungen erzeugt. Beide Pfeiler sind jeweils in der Breite des Überbaus ausgeführt. Der Übergang zwischen dem Überbau und den Unterbauten konnte dadurch versatzfrei erfolgen. Die Pfeilergründungen erfolgten flach auf dem tragfähigen Kiesbett der Donau. Die Widerlager sind kastenförmig ausgebildet. Die Auflagerwände sind mit einer Dicke von 100 cm, die beiden Flügelwände mit 40 cm Dicke ausgeführt. Die Flügelwände wurden dabei so konzipiert, dass sie die Trogform des Überbaus über die Länge des Widerlagers durch eine gleichartige Aufkantung fortführen. Der Überbau und die Pfeiler bestehen aus Stahlbeton der Güte C35/45, die Widerlager und die Fundamente wurden in C30/37 ausgeführt. Als Bewehrung kam Betonstahl der Sorte BSt 500 S (hochduktil) zum Einsatz. Im mittleren Fertigteil wurde Spannstahl St 1570/1770 eingebaut, wobei die Vorspannung in erster Linie der Gebrauchstauglichkeit dient, um eine Rissbildung während der verschiedenen Phasen (Transport-, Bau- und Endzustand) zu vermeiden (Bild 10). Die Auflagerung der Trogkonstruktion erfolgte an den Widerlagern auf jeweils zwei verankerten Elastomerlagern in schwimmender Bauweise. Festhaltungen in Querrichtung wurden an den Widerlagern nicht vorgesehen. Die Horizontalfesthaltung des Bauwerks erfolgt über die Rahmenwirkung der biegesteif angeschlossenen Pfeiler. An den beiden Überbauenden sind aufgrund der semiintegralen Bauweise mit bereits teilweise geschwundenen Fertigteilen nur einprofilige Übergangskonstruktionen angeordnet. Um deren Spaltbreiten zu minimieren, kamen Kompakt-Dehnfugen zur Ausführung (Bild 11).

Bild 11 Ansicht stadtseitiges Widerlager mit minimierter Spaltbreite zum Überbau View of town-sided abutment with minimised gap width to the superstructure

4.2

Planung, Bemessung und Ausschreibung

Die Ausführungsplanung dieses Bauwerks erfolgte im Auftrag des Bauherrn bereits im Vorfeld zur Ausschreibung und der Vergabe. Diese Vorgehensweise wurde gewählt, um alle technischen und gestalterischen Fragen zunächst planerisch umfassend klären zu können. Dies erwies sich insbesondere im Hinblick auf die dadurch mögliche detaillierte Beschreibung in der späteren Ausschreibung als vorteilhaft. Wie bereits angedeutet, wurden die Fertigteile der drei Überbaufelder als Einfeldträger per Autokran eingehoben. Erst durch die spätere Herstellung der Ortbetonergänzungen im Pfeilerbereich erfolgte der Wechsel auf das endgültige semiintegrale Rahmen-Durchlaufsystem (Bild 12). Das Tragwerk wurde räumlich als eine Kombination aus Stäben und FE-Strukturen modelliert. Der Trogquerschnitt wurde dazu in zwei seitliche Stäbe (mit veränderlicher Geometrie) und eine dazwischen liegende flächige FE-Platte aufgelöst. Die Pfeiler wurden ebenfalls mittels flächiger FE-Modellierung erfasst. Der Bauablauf und die damit verbundenen Systemwechsel konnten mit Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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BERICHT REPORT

G. Pahl, M. Schmidmeier: The Bootshaus Bridge in Sigmaringen

G. Pahl, M. Schmidmeier: Die Bootshausbrücke in Sigmaringen

Bild 13 Ansicht der Arbeitsfuge am Pfeiler 2 View of construction joint at pier 2

Bild 12 Längsschnitt Pfeilerbereich mit hervorgehobener Ortbetonergänzung Longitudinal section of pier area with highlighted in-situ concrete complement

dem Modell rechnerisch vollständig nachvollzogen werden. Der Übergang von drei Einfeldträgern auf ein Durchlaufsystem wurde über kraftschlüssige Ortbetonergänzungen im Bereich zwischen den Fertigteilen und den Pfeilern erreicht (Herstellung biegesteifer „Rahmenecken“ in den Stützbereichen). Die baupraktische Umsetzung zur Aufnahme von negativen Biegemomenten erfolgte über den Einbau von Stahl630

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

laschen im oberen (Zugkraft-)Bereich und das Kurzschließen von Druckkräften über die Stahlbeton-Fahrbahnplatte. Die Laschen zur Zugkraftübertragung wurden jeweils in den Endbereichen der Fertigteile über Schubknaggen verankert (auf eine Länge von 1,50 m im mittleren Fertigteil) und standen ca. 10 cm aus den Fertigteilen heraus (Bild 13). Nach dem Einhub der Fertigteile erfolgte vor Ort ein „Kurzschluss“ der beidseitigen Laschen über eingeschweißte Passstücke sowie der Einbau der erforderlichen Bewehrung. Aus der konzentrierten Kraftübertragung an den Fertigteilenden inklusive der lokalen Lasteinleitung und Rückverankerung der LaschenZugkräfte in den Beton resultierte ein entsprechend hoher Bewehrungsgrad im Bereich der Fertigteilenden und der Ortbetonergänzungen. Auch hieraus ergaben sich hohe Anforderungen an den Einbau (im Tiefpunkt der Schalung „auf dem Kopf“) im Fertigteilwerk und an die Ausführung vor Ort. Die Schubkraftübertragung an diesen Arbeitsfugen wurde über profiliert ausgeführte FertigteilStirnseiten sichergestellt („Verzahnung“). Durch den beschriebenen Bauablauf entstanden beidseits der Pfeiler vertikale Arbeitsfugen über die gesamte Höhe des Trogquerschnitts. Um insbesondere auf der Oberseite der Trogwände das Risiko von Rissen im Beton zu minimieren, wurden die Stützbereiche durch zwei Maßnahmen „vorgespannt“, um in der Arbeitsfuge positive Momente zu erzeugen. So wurden zum einen die drei Fertigteilelemente (im Zustand „Einfeldträger“) vor dem Einbau der Ortbetonergänzungen ballastiert (je 8 Tonnen auf den Randfeldern, 14 Tonnen auf dem Mittelfeld). Nach dem Aushärten der Ortbetonergänzungen wurde der Ballast wieder vom Bauwerk entfernt und erzwang damit eine verbleibende positive Momentenbeanspruchung in den Stützbereichen. Das gleiche Ziel hatte auch eine zweite Maßnahme, die darin bestand, die Überbauenden

Bild 14 Details stählerne Zuglamelle Details steel tension plate

nach dem Fertigstellen der Überbaus (beim Lagereinbau) nochmals um 20 mm anzuheben. Zusätzlich wurde die Bewehrung im Bereich der Lückenschlüsse verzinkt ausgeführt. Die Zuglaschen wurden im Übergangsbereich mit einem Korrosionsschutzsystem beschichtet (Bild 14). Eine weitere Besonderheit bei der Berechnung der Fertigteile stellte die Festlegung der Überhöhungen dar. Die gestalterischen Vorgaben sahen vor, die Oberkante der Fertigteile geradlinig zum Pfeiler 2 hin ansteigen und auf der anderen Seite wieder abfallen zu lassen. Bei einer „auf der sicheren Seite“ liegenden Wahl der Überhöhungen hätte somit die Gefahr eines girlandenförmigen Verlaufs bestanden, der wegen des gewählten, praktisch direkt auf den Trogwänden aufgesetzten Geländers auch kaum wieder hätte ausgeglichen werden können. Die Ermittlung der Überhöhungen erforderte deshalb eine genaue Berücksichtigung der Systemveränderungen aus dem Bauvorgang sowie weitergehende Überlegungen zum Kriechverhalten des Betons. Die erreichte Geradlinigkeit der Oberkanten ist auf Bild 17 zu erkennen.

4.3

Die Herstellbarkeit der Fertigteile im Werk wurde bereits in der Vorentwurfsplanung detailliert untersucht und mit möglichen Fertigteilwerken im Hinblick auf die grundsätzliche Ausführbarkeit abgestimmt. Hintergrund hierfür waren neben den geometrischen Herausforderungen auch die hohen Anforderungen bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit und der Minimierung von Arbeitsfugen. Dazu wurde letztlich in der Ausschreibung vorgegeben, die Fertigteile in einem Guss „auf dem Kopf“ herzustellen und sie nach dem Ausschalen zu drehen (Bild 15). Die spätere Unterseite der Fahrbahnplatte lag demnach bei der Herstellung oben. Hierdurch konnte der Übergang zwischen der Fahrbahnplatte und den Trogwänden in einem Arbeitsgang – und damit ohne Arbeitsfuge – hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise lag darin, dass sämtliche spätere Sichtflächen des Bauwerks in sehr guter Qualität „geschalt“ hergestellt werden konnten. Dies

Herstellung der Fertigteile

Die beiden kleineren Seitenfelder mit 11,0 m und 19,0 m Spannweite wurden als einteilige, schlaff bewehrte Fertigteile konzipiert. Das mittlere Feld mit einer Spannweite von 25,0 m wurde zunächst aus zwei L-förmigen Fertigteilen hergestellt, die jeweils eine Vorspannung im Spannbett mit sofortigem Verbund erhielten. Die Verbindung der beiden L-förmigen Fertigteile zum Gesamtquerschnitt sollte zunächst auf der Baustelle erfolgen. Firmenseitig wurde dann jedoch vorgeschlagen, den „fehlenden“ Fahrbahnplattenbereich bereits im Fertigteilwerk mittels Ortbeton zu ergänzen. Die erforderlichen Arbeiten vor Ort konnten so minimiert und die Auslieferung zur Baustelle auf insgesamt drei Transportfahrten reduziert werden.

Bild 15 Drehen eines Fertigteils im Fertigteilwerk Turning of a precast concrete element in the prefabricating plant

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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BERICHT REPORT

G. Pahl, M. Schmidmeier: The Bootshaus Bridge in Sigmaringen

G. Pahl, M. Schmidmeier: Die Bootshausbrücke in Sigmaringen

Bild 16 Ansicht von gestrahlten Betonoberflächen View of sandblasted concrete surfaces

galt insbesondere für die im Betonierzustand unten in der Schalung liegende, später jedoch der Bewitterung intensiv ausgesetzte Trogwandoberseite („Mauerkrone“, Bild 16). Auch der Gefahr von Unterschieden in der Beton- und Farbstruktur, die sich gegebenenfalls erst bei den späteren Oberflächenbearbeitungen gezeigt hätten, konnte dadurch wirksam begegnet werden. Bei der Herstellung der Fertigteile waren bereits sämtliche Einbauten und Aussparungen für die spätere Brückenausrüstung vorzusehen. Dies waren z. B. die Aussparungen für die Einbauleuchten inklusive deren Leerrohrverbindungen in den Trogwänden, Tropftüllen und Brückenabläufe, Teile der Übergangskonstruktionen in den Brücken-Endbereichen, die Stahl-Zugbänder in den Pfeilerachsen sowie seitliche Aussparungen in den Trogwänden für den späteren Belags- und Dichtungsanschluss. Auch sämtliche Anschlagpunkte für das Heben und Drehen der Fertigteile im Werk sowie für deren Transport und Einbau waren frühzeitig zu berücksichtigen. In den späteren Sichtflächen (insbesondere die Trogwände) wurden keine Einbauteile für die Anschlagpunkte zugelassen. Diese durften ausschließlich in der Fahrbahnplatte angeordnet werden.

4.4

Bauablauf

Zur Optimierung und Festlegung des Bauablaufs war eine Vielzahl an Planungsüberlegungen und Abstimmungen, insbesondere im Zusammenhang mit den Eingriffen in den Hochwasserabfluss der Donau, erforderlich. Dabei ging es zunächst um die Herstellung der beiden Pfeiler und deren Gründungen. Hierzu wurden Spundwandkästen erforderlich, deren Herstellung mit vertretbarem Aufwand nur über geschüttete Kiesplattformen in der Donau möglich war. Zudem ergaben die Voruntersuchungen zum Einhub der Fertigteile zwingend eine Posi632

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

tionierung des Mobilkrans im Bereich der Donau. Über die Zusammenarbeit mit verschiedenen Beteiligten (Bauherr, Landratsamt, Elektrizitätswerk, etc.) konnte dazu letztlich eine wirtschaftlich und ökologisch vertretbare Vorgehensweise gefunden werden. Diese bestand darin, den Wasserpegel der Donau zeitweilig über eine benachbarte Wehranlage um rund 1,2 m abzusenken. Dies ermöglichte eine erhebliche Reduzierung des erforderlichen Kiesvolumens zur Herstellung der Zufahrts- und Arbeitsplattformen und damit auch eine deutlich geringere Einschränkung des Hochwasserabflusses während der Bauzeit. Letztlich wurden insgesamt zwei Absenkungszeiträume für die Baumaßnahme vereinbart: ein erster für die Schüttung der Kiesplattformen und die Herstellung der Spundwandkästen bis zum Einbau der Fundamente sowie ein zweiter zur Vergrößerung der Plattform für die Zufahrt und Positionierung des Mobilkrans und den Einhub der Fertigteile sowie den anschließenden Rückbau der Kiesplattformen und der Spundwandkästen. Zwischen den beiden Absenkungszeiten wurde der Donaupegel wieder angehoben und die Kiesschüttung dadurch von der Donau überspült. Die Pfeiler wurden im Schutz der zuvor beschriebenen Spundwandkästen hergestellt. Von der Kiesschüttung aus wurden letztere zunächst ausgebaggert und mit einer Unterwasserbetonsohle abgedichtet. Diese Sohle diente gleichzeitig auch der Auftriebssicherung in diesem Bauzustand, bis – nach dem Auspumpen der Spundwandkästen bei noch abgesenktem Donaupegel – zusätzliche Schubknaggen eingeschweißt werden konnten, um damit eine erhöhte Auftriebssicherung über die Spundwände während der weiteren Bauarbeiten bis zur vorgegebenen BauHochwasserkote zu aktivieren. Parallel zu den Arbeiten an den Pfeilern wurden die Widerlager der Fundamente errichtet. Dies konnte innerhalb offener Baugruben erfolgen. Der Einhub der Fertigteile erfolgte – wie bereits erwähnt – während der zweiten Pegelabsenkung mittels Kran. Sie wurden auf höhenjustierbaren Traggerüsten abgesetzt. Im Anschluss an die Ausrichtung der Fertigteile wurden die Zuglaschen zwischen den Fertigteilen eingebaut und die Bewehrung in den Zwischenbereichen ergänzt. Das Schalen und Bewehren der Pfeilerscheiben erfolgte bereits im Vorfeld zu diesen Arbeiten. Das Betonieren der aufgehenden Pfeiler und des Trogquerschnitts erfolgte im Anschluss daran in einem Zug ohne weitere Arbeitsfuge. Um Unterschiede zwischen dem Beton der Fertigteile und den Ortbetonergänzungen zu minimieren, wurde die Verwendung von identischen Zuschlagsstoffen und des gleichen Zements wie im Fertigteilwerk vorgegeben. Auch die Trogwände der Widerlager, die die äußeren Abmessungen des Überbauquerschnitts in die Uferbereiche verlängern, wurden erst in diesem Zug mit dem gleichen Beton der Pfeiler bzw. Überbauergänzungen hergestellt. Diese Vorgehensweise sollte ein möglichst einheitliches und gleichmäßiges Erscheinungsbild der Bauteile sicherstellen.

Ortbetonteile der aufgehenden Widerlager und der Pfeiler nur Zuschlagsstoffe des gleichen Kiesvorkommens, der gleiche Zement eines Herstellers sowie eine identische Betonrezeptur verwendet werden. Der entsprechende Nachweis war von den beteiligten Firmen rechtzeitig vor Beginn der Betonierarbeiten vorzulegen. Als Oberflächenqualität für die Sichtflächen wurde die Sichtbetonklasse SB3 gefordert.

Bild 17 Bauwerk nach der Montage mit gestrahlten Oberflächen Bridge after assembly with sandblasted concrete surfaces

Nach dem Erhärten der Ortbetonergänzungen wurden der Ballast sowie anschließend die Kiesschüttungen in der Donau rückgebaut. Im Zuge dieses Rückbaus wurden auch die Pfeiler-Spundwände auf Höhe der Fundamentoberkante abgeschnitten – während der obere Teil entfernt wurde, verblieben die tiefer gelegenen Spundwände als dauerhafte Kolksicherung in der Donau. Die weiteren Arbeiten zur Fertigstellung des Bauwerks (Ausbauarbeiten, Oberflächenbearbeitungen, etc.) konnten im Anschluss daran ohne weitere Beeinträchtigung des Donauabflusses am bzw. vom Überbau aus durchgeführt werden (Bild 17).

5 5.1

Oberflächengestaltung und -bearbeitung Vorgaben und Anforderungen an den Sichtbeton

Neben den sich aus der Gestaltung des Bauwerks ergebenden geometrischen Besonderheiten wurden auch in Bezug auf die Sichtbetonflächen hohe Anforderungen an die Ausführung gestellt. Ein maßgebendes Gestaltungskriterium war das monolithische Erscheinungsbild des Bauwerks im Endzustand. Hieraus entwickelten sich weitgehende Vorgaben, um sowohl die Anzahl als auch die Sichtbarkeit von Arbeitsfugen zu minimieren. Wie bereits erläutert, wurde deshalb z. B. für die Ausführung festgeschrieben, die Fertigteile zunächst auf Traggerüsten abzusetzen und erst danach die Pfeiler und Ortbetonergänzungen zwischen den Fertigteilen in einem Guss herzustellen. Dadurch entstanden lediglich je zwei vertikale Arbeitsfugen beidseits der Pfeiler. Diese Vorgehensweise diente auch dazu, über die Ortbetonergänzung mögliche Versätze und Toleranzen zwischen den Fertigteilen auszugleichen. Entsprechende Anforderungen an die Schalung wurden deshalb bereits in der Ausschreibung formuliert. Unter diesem Blickwinkel wurde auch vorgegeben, die Trogwände der Widerlager, die die Form des Überbaus in die Uferbereiche weiterführen, ebenfalls erst nach dem Versetzen der Fertigteile zu betonieren. Um spätere Farbunterschiede zwischen den Bauteilen zu vermeiden, durften für die Fertigteile und alle sichtbaren

Die Ausführung der Betonoberflächen erfolgte auf zwei unterschiedliche Arten. Die sichtbaren Trogwandflächen und Pfeiler wurden sandgestrahlt, während die optisch zurückgesetzten Widerlagerflächen unter dem Trogquerschnitt glatt geschalt blieben. Zur Vorgehensweise und den Anforderungen an die gestrahlten Flächen finden sich weitere Ausführungen im folgenden Abschnitt. Um die Gesamtwirkung der Sichtbetonflächen möglichst wenig zu „stören“, wurde eine Verwendung von Schalungsankern für die Herstellung der Fertigteile ausgeschlossen. Auch deren Einsatz im Bereich der Pfeiler und der Widerlager wurde planungsseitig stark eingeschränkt. Generell waren alle Ecken und Kanten der aufgehenden Bauteile scharfkantig (3 mm Silikon) auszuführen. Als Ausführungsoptionen wurden zunächst auch der Beton und der Asphaltbelag mit Farbgebung (eingefärbt) ausgeschrieben. Letztlich überzeugten diese Varianten jedoch weder im Hinblick auf die Gestaltungsanforderungen (v. a. Einheitlichkeit der Oberflächen), noch in Bezug auf die damit verbundenen zusätzlichen Kosten. Deshalb wurde die natürliche Betonfarbe und der normale Asphalt gewählt.

5.2

Oberflächenbearbeitung

Um den gestalterisch erwünschten Eindruck einer „steinernen“, monolithischen Brücke zu unterstreichen, wurde eine Oberflächenbearbeitung durch Sandstrahlen vorgesehen. Hierdurch sollten unterschiedliche Farbtöne und geringe Versätze des Betons an Schalungsstößen, verschiedenartige Gefügestrukturen im Beton, Oberflächenänderungen im Bereich von Ausbesserungen, etc. ausgeglichen werden. Ziel war es, damit eine möglichst einheitliche Sichtbeton-Gesamtoberfläche herstellen zu können. Dies sollte durch eine Bearbeitung der folgenden Bauwerksbestandteile erreicht werden: – Fertigteilelemente (außer innen liegende Belagsflächen), – Ortbetonergänzungen am Fertigteil 2 (unterseitige Fläche zwischen den beiden L-förmigen Fertigteil-Untersichten), – Ortbetonergänzungen im Bereich der Pfeiler, – Widerlager (beidseitige Trogwandverlängerungen innen und außen). Die ersten beiden Bearbeitungsschritte wurden im Fertigteilwerk, die beiden letzteren vor Ort, zum Teil im Bereich der Donau, ausgeführt. Wie bereits erwähnt, wurden lediglich die optisch zurückgesetzten Sichtflächen Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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BERICHT REPORT

G. Pahl, M. Schmidmeier: The Bootshaus Bridge in Sigmaringen

G. Pahl, M. Schmidmeier: Die Bootshausbrücke in Sigmaringen Tab. 1

Technische Daten des Bauwerks Technical characteristics

Brückenklasse

Geh- und Radwegbrücke, 5 kN/m² und Räumfahrzeug Statisches System dreifeldriges semiintegrales Stahlbetontragwerk, im Mittelfeld im Spannbett vorgespannt Beton C35/45 Stützweiten 11,00 m, 25,00 m, 19,00 m Lichte Weite ca. 54,30 m Lichte Höhe ca. 3,80 m (Normalwasserstand) Kreuzungswinkel 100,00 gon Breite zw. Geländer 3,50 m am Widerlager Bootshaus, auf 2,50 m am Hauptpfeiler verjüngend Gesamtlänge ca. 60,90 m Brückenfläche 175,00 m² Baukosten 525 850 € (brutto), ca. 3004 €/m² (brutto)

Tab. 2

Maßgeblich Beteiligte Leading participants

Bauherr Gesamtplanung, örtliche Bauüberwachung Architektonische Beratung Bauausführung Fertigteile

Stadt Sigmaringen Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Pahl Dipl.-Ing. Michael Schmidmeier Architekt Christoph Pahl, Bingen Joseph Hebel Bauunternehmung, Memmingen Firma Lischma, Laupheim

Bild 18 Impression vom fertigen Bauwerk Impression of the finished bridge

Das Aufbringen der Anti-Graffiti-Beschichtung erfolgte letztlich in Kombination mit einer vorhergehenden Hydrophobierung der Beton-Oberflächen. Diese Hydrophobierung wurde deshalb erforderlich, weil sich zum einen auf den Fertigteilen insbesondere im Bereich von wenigen Ausbesserungsstellen ein uneinheitliches („fleckiges“) Bild bei Nässe zeigte (verursacht durch das unterschiedliche Saugvermögen der beteiligten Materialien). Zudem konnte durch die Hydrophobierung auch möglichen Farbveränderungen der Beton-Oberflächen durch die Anti-Graffiti-Beschichtung wirksam begegnet werden.

6 der aufgehenden Widerlager und der Flügelwände mit einer glatten Schalung hergestellt. Um die Wirkung der Oberflächenbearbeitung vorab mit dem Bauherrn abstimmen zu können, waren verschiedene sandgestrahlte Musterflächen herzustellen. Neben unterschiedlichen Abtragungstiefen wurde dabei auch die Herstellung und Bearbeitung der späteren Arbeitsfugen im Bereich der Ortbetonergänzungen „simuliert“.

5.3

Oberflächenschutz, Anti-Graffiti

Da die Widerlager während der Bauzeit bereits mehrfach beschmiert wurden, wünschte der Bauherr insbesondere zum Schutz der gestrahlten und damit raueren Sichtbeton-Oberflächen noch das Aufbringen einer Anti-GraffitiBeschichtung. Um allerdings damit die aufwendig hergestellte Optik der Sichtbeton-Oberflächen nicht durch einen „Anstrich“ oder eine „Beschichtung“ zu gefährden, waren zunächst intensive Abstimmungen mit den ausführenden Firmen erforderlich. Zwingende Vorgabe beim Aufbringen der Beschichtungen war, dass keine farbliche Veränderung der Oberflächen damit einhergehen durfte. Hierzu wurden im Vorfeld der Ausführung wiederum verschiedene Musterflächen angelegt. Das gewählte System musste auch den Vorgaben der BASt entsprechen. 634

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Zusammenfassung

Am Bootshaus in Sigmaringen wurde eine eigenständige Geh- und Radwegbrücke über die Donau realisiert. Durch deren konstruktive Durchbildung konnte eine robuste, dauerhafte Brücke gebaut werden, die gleichzeitig sehr kostengünstig war. Dies gelang durch den sinnvollen Einsatz von Fertigteilen, die kompetente Umsetzung durch die beteiligten Baufirmen sowie durch die Planung aus einer Hand (Tab. 1 und 2). Durch die Art der Oberflächenbearbeitung wurde ein einheitlicher Sichtbetoncharakter erreicht, der mit der Zeit steinhaft werden soll (Bild 18). Autoren

Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Pahl DR. SCHÜTZ INGENIEURE Beratende Ingenieure im Bauwesen An der Stadtmauer 13 87435 Kempten info@drschuetz-ingenieure.de

Dipl.-Ing. Michael Schmidmeier

Mario Rinke, Toni Kotnik

BERICHT INGENIEURBAUKUNST

Der entfesselte Baustoff Zur Rezeption des frühen Eisenbetons und seiner Konstruktionsspezifik Mit der massenhaften Einführung der industriellen Baustoffe Eisen und später Eisenbeton verändert sich das bisherige Verhältnis von Stofflichkeit zu der daraus entwickelten Konstruktionsform. Im Vergleich mit den bis dahin verwendeten Baustoffen leistet der mit dem Eisen kombinierte Beton viel mehr in fast unbeschränkten Formen mit sehr viel weniger konstruktiven Beschränkungen. Dabei müssen aber zunächst in langen Auseinandersetzungen alte typologische Konstruktionskonzeptionen des Formens und Fügens überwunden werden. Im Eisenbeton erreicht die Verlagerung des Hauptaugenmerks des Konstrukteurs vom Fügen hin zum Formen seinen Höhepunkt: der gegossene Baustoff entledigt sich dem Zwang der Fügung und lässt sich fast beliebig formen. Er erreicht im Zusammenspiel der in ihm gezielt angeordneten Trageisen mit der äußeren Bauteilformung eine wesentliche Erweiterung seiner tragstrukturellen und formalen Leistungsfähigkeit. Erstmals kann ein Baustoff die gewünschte Erscheinung und eine tatsächliche Tragwirkung entkoppelt voneinander, aber in sich vereint, zusammenführen.

The unbound material. On the reception of the early reinforced concrete and its construction specificity With the mass introduction of industrial construction materials such as iron and later, reinforced concrete, the existing relationship between materiality and the form which is developed out of it has been changing. Compared with previously used construction materials, the combination of concrete with iron provides much more capability, in almost unlimited forms and with much less structural restrictions. Thereby, however, old typological design concepts of shaping and joining have to first be overcome in lengthy disputes. The shift in the main focus of the designer from joining towards shaping reaches its high point in reinforced concrete: the cast building material disposes of the necessity of binding and can be shaped almost arbitrarily. It attains a substantial expansion of its structural and formal performance in the interaction of the iron specifically arranged to support it and the external formation of the components. For the first time, a building material can unite within itself the desired appearance and an actual structural effect that are decoupled from each other.

1 1.1

kann die vertrauten Konstruktionssprachen des Holzes, Eisens und Steins sprechen. Andererseits wird sein kräftigerer Ausdruck, seine Plastizität, vor allem dann als Gewinn gedeutet, wo das zierliche, „wesenlose“ Eisen allein wirkt. So urteilt MECESEFFY über die neuen Eisenbetonkonstruktionen als Bahnsteigüberdachungen: „Dass sie gegenüber dem hier bisher fast alleinherrschenden Eisen einen wesentlichen künstlerischen Fortschritt bedeuten, scheint mir ausser Frage. Wie wohl tun schon die kräftigen Pfeiler nach den spindeldürren, meist mit den traurigsten Gussgliederungen verunzierten Eisensäulchen!“ [1].

Neben Eisen und Holz: Zaghafte Einordnung Allgemeines

Aus der künstlichen Steinmasse, wie sie zuvor schon als Großform beim Stampfbeton oder in kleinen Segmenten beim Kunststein auftritt, entsteht ab Mitte des 19. Jahrhunderts in Verbindung mit Eiseneinlagen der Eisenbeton. Die Betonmasse als künstlicher Stein wird zwar schon lange vorher im Bauwesen genutzt, jedoch tritt sie nun in Verbindung mit dem Eisen universeller und augenscheinlicher auf. Zusammen mit der Wirkung des Eisens können nun Bauwerksteile hergestellt werden, die mit ihrer Schlankheit und Leistungsfähigkeit aus dem Anwendungsfeld des reinen Betons heraustreten und dabei in den Bereich des Hochbaus eindringen, wo sie in Konkurrenz zu den anderen bis dahin verwendeten Baustoffen stehen.

1.2

Neue Plastizität

Der Eisenbeton nimmt nach EMIL VON MECESEFFY (1863–1945) eine Vermittlungsrolle zwischen den bisherigen Baustoffen ein, da er sich fast beliebig und mühelos in ganz verschiedene formale Ausgestaltungen bringen lässt. Er nimmt dabei sowohl die Form schlanker, rechteckiger Stäbe an, profiliert seine Flächen mit Rippen, löst sie in solche auf oder konzentriert Masse, um robust zu sein; er

Die Formungseigenschaften des künstlichen Steins stehen früh im Mittelpunkt, also die Vereinigung von Robustheit und formaler Flexibilität: „Eine neue künstliche Steinmasse, die flüssig in jede Form gebracht werden kann und verhärtet gegen Druck jeden Widerstand leistet, unempfindlich gegen Frost und Hitze, an keine bestimmte Form gebunden, sondern vielmehr mit einer unbegrenzten Formfähigkeit begabt, so ist die Natur des neuen Stoffes, die zwar im Aussehen dem Stein, im Wesen aber Gussmetall gleicht“ [2]. Die Formbarkeit der Betonmasse erfordert allerdings auch eine komplexere Vorplanung, was mitunter sogar als Bereicherung empfunden wird. Die Schalungen für aufwendige Wandoberflächen, vor allem aber für Vorsprünge und Ornamente, und die Berücksichtigung der Bewehrungsführung bedeuten für MECESEFFY im Umgang mit Eisenbeton, „dass das Entwerfen der Konstruk-

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BERICHT REPORT

DOI: 10.1002/best.201200031

M. Rinke, T. Kotnik: Der entfesselte Baustoff

tion und das der Zierformen auf das engste Hand in Hand gehen müssen. [...] Denn bei dem losen Zusammenhang, der zwischen einer Eisenkonstruktion und ihrer Bekleidung besteht, ist [dies] leider stark außer Übung [...]. Der Eisenbeton scheint mir berufen, diesen ungesunden Zustand beseitigen zu helfen.“ Der Formungsprozess des Betons über ein Negativ, die Schalung, bedeutet für ihn, dass alles „schon in der Form vorgebildet“ sein muss; „dies legt der Schmückung der konstruktiven Glieder an Eisenbetonbauten sehr enge Fesseln auf“ [3]. LUX sieht dadurch sogar den Zwang zur formalen Einfachheit. Der gießbare Beton wirke daher „wieder als Erzieher zur modernen Sachlichkeit, die in der Anerkennung der nackten Schönheit, der in sich vollendeten reinen und absoluten Zweckmäßigkeit schwelgt“ [4].

1.3

Beständigkeit

Die Beständigkeit des neuen Baustoffs wird in den meisten frühen Schriften als der größte Gewinn proklamiert, nämlich dass „[...] gegenüber den Angriffen der Witterung, des Wassers und des Feuers die MONIER-Konstruktionen sich mit den besten Ausführungen früherer Bauweisen werden in Vergleich stellen lassen, wenn sie diese nicht theilweise noch weit überragen. Da der Cement im Laufe der Zeit bis zu natürlichen Grenzen eher an Widerstandskraft gewinnt als verliert und auch das Eisen in der starken Cementhülle gegen alle anderen als statischen Angriffe geschützt, also frei von Mängeln im Feuer und im Wasserdunst seine hohen Eigenschaften voll und dauernd zur Geltung zu bringen vermag, so kann man ohne reclamesüchtige Übertreibung Bauten in Cement und Eisen nennen, wie MONIER sie nennt: ,unveränderlich‘ [...]“ [5]. Die ersten Handbücher zum Eisenbeton hielten schon eine sehr dünne Betondeckung für ausreichend. Nach den ersten „Amtlichen Bestimmungen für die Ausführung von Konstruktionen aus Eisenbeton bei Hochbauten“, 1904 in den Preussischen Bestimmungen eingeführt, sollte eine Deckung „nicht weniger als 1 cm betragen. Bei geringerer Stabdicke als 1 cm kann die Stärke der Deckung bis auf 0,5 cm ermäßigt werden, wenn später Putz aufgetragen wird.“ Für EMIL MÖRSCH (1872–1950) entspricht die Beständigkeit auch den wirtschaftlichen Vorzügen: „In den meisten Fällen schon billiger in der Herstellung wegen der rationellen Ausnutzung der Festigkeitseigenschaften der beiden verwendeten Materialien, entfallen bei ihnen, im Gegensatz zu den Holz- und Eisenkonstruktionen, alle Unterhaltskosten“ [6]. Als weiterer Vorzug wird auch die „außergewöhnliche Tragfähigkeit“ bei gleichzeitiger Vermeidung der „Brandgefährlichkeit“, die geringe Konstruktionshöhe der MONIERdecken und -wände sowie die bessere Hygiene hervorgehoben [7].

1.4

Steuerung der Stofflichkeit

Baustofflich gesehen war der wichtigste neue Aspekt die kontrollierte Zusammensetzung des Werkstoffs Eisenbe636

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

ton. Schon der Beton war als Kunststein bewusst in seinen Bestandteilen beeinflusst worden. GIEDION unterstreicht den industriellen Charakter: „Er wird nicht als kompaktes Material aus der Natur gebrochen. Sein Sinn ist: künstliche Zusammensetzung. Seine Herkunft: das Laboratorium“ [8]. Die präzise gesteuerte Beschaffenheit des Materials stand in diesem Punkt dem industriell fabrizierten Eisen, wie es aus den Walzwerken kam, im Prinzip in nichts nach. Was durch das Kombinieren mit dem Eisen für den Beton neu hinzukam, war die noch gezieltere Zusammensetzung durch das geometrische Arrangieren der Komponenten; durch die beliebig definierbare Position der Einlagen konnte eine noch höhere Steuerbarkeit erreicht werden. Diese gezielt beeinflusste Anordnung der Eisenstäbe bewirkte in der Folge allerdings, dass der daraufhin konstruierte Eisenbeton für eine spezielle Belastungssituation ausgelegt war. Er weist für verschiedene Richtungen unterschiedliche Festigkeiten auf und ist aus diesem Grund, weil dies ein Wesensmerkmal ist, generell als anisotrop zu bezeichnen, wegen der Steuerung innerhalb des Querschnitts im Folgenden innere Anisotropie genannt. Das Merkmal der Anisotropie ist mit Holz und Eisen grundsätzlich vergleichbar. Das Eisen ist zwar homogen, wird jedoch fast immer gerade so gewalzt, dass eine spezifische Querschnittsform entsteht, die dem Bauteil eine größere Tragfähigkeit für eine bestimmte Belastungsrichtung verleiht. Beim Holz ist durch die Richtung der Faser eine natürliche Verschiedenheit der Festigkeiten gegeben, welche sowohl für eine Inhomogenität als auch für die Anisotropie verantwortlich ist. Die Spezifität ergibt sich beim Holz unbeeinflussbar aus der Natur, beim Eisen im vordefinierten Repertoire des Walzwerks und im Eisenbeton erst mit der eigentlichen Herstellung.

2 2.1

Annäherungen an ein Funktionsprinzip Allgemeines

Was am Ende des 19. Jahrhunderts ausreichend bekannt und jedem Konstrukteur vertraut sein musste, war der Baustoff Eisen mit seinen Vorzügen und Nachteilen. Das selbstverständliche Konstruieren mit Eisen war für die neue Kombination mit dem Beton eine wichtige Grundlage. MECESEFFY benennt zwei wichtige Neuerungen als Voraussetzung für die Entwicklung des Eisenbetons um die Mitte des 19. Jahrhunderts: „Die allgemeine Einbürgerung der hydraulischen Mörtelbinder und die Entwicklung des Eisens zu einem selbstständigen Konstruktionsmittel“ [9]. Dementsprechend waren auch die ersten Charakterisierungen des Eisenbetons von den Vorstellungen der Eisenbauweise und der Wirkungsweise eines Traggerüsts geprägt.

2.2

Das tragende Eisengerüst

Schon JEAN BAPTISTE RONDELETS (1743–1829) Beschreibungen der „Verankerung des Portals der Genovevenkir-

Bild 1

RONDELETS Beschreibung des Eisentragwerks mit angehängten Steinen, [10] RONDELET’S description of the iron support structure with attached stones, [10]

che“ (Bild 1) demonstrieren die große Bedeutung des Eisentragwerks für massive Konstruktionen anhand der aufgehängten Steine an integrierten Eisenstangen: „[…] eiserne Anker [...], mit denen sich Hängeeisen verknüpfen, welche die durch starken Querbolzen (d. h. Eisenstab, Anm. d. Verf.) vereinigten sieben mittlere Steine halten.“ [10] In den von RONDELET erläuterten Steinkonstruktionen kann der Übergang des Eisens vom Hilfsmittel (Klammern, Zugbänder) zum tragenden Gerüst nachvollzogen werden. Bezeichnenderweise trägt GUSTAV ADOLF WAYSS‘ (1851–1917) Broschüre zum „System Monier“ den Untertitel „Eisengerippe mit Cementumhüllung“. Die Verbundwirkung des Verbundkörpers war anfänglich im Wesentlichen ein Verbund der Funktionen ,Tragen‘ und ,Form‘ resp. ,Schutz‘; nicht die Eiseneinlage verstärkte den Betonkörper, sondern der Beton schützte die tragstrukturell wirksame Eisenstruktur. [11] WAYSS zitiert hierzu u. a. das „Sachverständigen-Gutachten des Wirklichen Admiralitätsraths Herrn VOGELER“: „Die Monierdecken [...] haben den Zweck, das eigene Gewicht und die aufzunehmenden Nutzlasten freiliegend zu tragen, wobei die eingelagerten Eisenstäbe die Zug- oder Druckspannungen übernehmen und der umhüllende erhärtete Cement das Ausknicken der belasteten Stäbe verhindert, resp. dieselben zu einem einzigen System verbindet [...]“ [12].

2.3

Eisen als Formträger

Ein grundsätzlich anderes Verständnis des Eisenbetons geht von der modellierten Betonform aus. Der Eisenbeton-Pionier JOSEPH MONIER (1823–1906) stellte als Gärtner in Paris Zementkübel für seine Pflanzen her und legte zur Verstärkung ein eisernes Gewebe ein. Dadurch konnten die nun robusteren Kübel viel dünner hergestellt werden. Sein 1867 beantragtes erstes Patent enthielt neben

Bild 2

Patent von JOSEPH MONIER 1879: „Beschreibung der Erfindung von Konstruktionen aus Eisen und Cement [...]“ Patent of JOSEPH MONIER 1879: „Description of the Invention of structures made of iron and cement [...]“

den Kübeln noch andere Gefäße, 1868 patentierte er Rohrleitungen aus Eisenbeton und 1869 Betontafeln für Gebäudefassaden. Erst 1877 patentierte er die erweiterte Verwendung als Verbundkörper in Form von Balken und Stützen. MONIERS Grundkonzeption bestand in der Modellierung mithilfe einer Eisengitterfläche, welche als Trägersystem für eine umschließende Betonschicht diente. Sie war damit zunächst Formträger und nicht die gezielte Verstärkung spezifischer Bereiche des Betons. MONIERS Vorstellungen der Eisenbetonkonstruktionen, die sich gut an den ersten Patenten nachvollziehen lassen (Bild 2), sind auf neue Art zusammengesetzte und hergestellte, künstliche Steinkonstruktionen: schmale Cementplatten als Deckenabschluss, Gewölbe und Blumenkübel – alle Anwendungen bildeten hinlänglich bekannte Formen. Entweder waren die Bauteile noch in harmlosen Dimensionen eingesetzt (Cementplatten auf Eisenträgern), oder ihre Form folgte der Anwendung des Steinbaus (Gewölbeplatte). Die Kunststeinmasse ist dabei gleichmäßig mit Eisen „gleichsam als zähe Nervenstränge“ durchzogen. Zwar beantragte MONIER auch Patente für ebene Platten, Brücken und Treppen, jedoch werden bei ihm die Eiseneinlagen so schematisch eingesetzt, dass GIEDION resümiert: „Trotz instinktmäßig richtiger Anordnung ist die Funktion des Eisens und des Betons bei ihm [MONIER] auch am Ende noch nicht erkannt“ [13]. Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

637

BERICHT REPORT

M. Rinke, T. Kotnik: The unbound material

M. Rinke, T. Kotnik: Der entfesselte Baustoff

3 3.1

Dominanz des Tradierten bei den Bauteilen Grundvorstellungen

Die frühen Eisenbeton-Bauteile unterscheiden sich zunächst kaum von denen der zu diesem Zeitpunkt herkömmlichen Baustoffe. Ähnlich wie bei der Einführung des Eisens „ist der neue Stoff zunächst bloßer Ersatz, Surrogat, ein Kunstmittel, dem noch keine eigene Sprache zuerkannt worden ist […]“, so LUX. „Der Architekt denkt in den Formen des Steinbaues und führt sie in Eisenbeton aus“ [14]. Auch bei der Ausbildung ganzer Tragsysteme, verfahren die Planer ähnlich typologisch. Ähnlich stellt LUDWIG HILBERSEIMER (1885–1967) fest: „Die Elemente sind beim Eisenbetonbau zunächst dieselben wie beim Eisenbau: Stützen und Balken und die verschiedenen Kombinationen ihrer Verbindung.“ Die feinen, selbsttragenden Rippen repräsentierten zunächst die Logik des „neuen inneren Konstruktionsorganismus.“ [15]

Bild 3

Modelliertes Betontragwerk des Zolllagers Chiasso, ROBERT Maillart, 1924 (Foto: MARIO RINKE) Modeled concrete structure of the customs warehouse Chiasso, ROBERT MAILLART, 1924 (Photo: MARIO RINKE)

Entsprechend dem vertrauten Konstruieren mit linearen Elementen war auch das modellhafte Verständnis ausgeprägt. Im Sachverständigen-Gutachten von Prof. WOLFF, zitiert in WAYSS‘ Broschüre, heißt es: „Werden nun mehrere Monier-Träger durch quergelegte schwache Drähte mit einander in einer horizontalen verbunden, so entsteht eine tragfähige Platte [...]. Die Platte kann eben oder gewölbt sein, je nach der Form der zu ihr vereinigten Träger. Ebenso können mehrere Monierträger in einer Vertikalen kombiniert werden, dann entsteht ,eine tragfähige Wand‘“ [16].

nenten hergeleitete ,natürliche‘ Form. Das Fließende, Gegossene formt grundsätzlich Volumen. Das körperhaft Plastische ist hier stoffimmanent und kann zur spezifischen Ausformung als Bauteil beinahe beliebig als schwere Masse oder feine Schlankheit ausgebildet werden. Da der Beton in gegossener Form zunächst richtungslos ist, muss ihm – wenn überhaupt – gewollt eine Richtung gegeben werden (Bild 3, ROBERT MAILLARTS Betonkonstruktion für das Zolllager in Chiasso, wo feingliedrige Elemente analog dem Eisen sowie Plastizität zusammengeführt werden).

3.2

4 4.1

Tendenzen der Form

Das Modelldenken und die konzeptionelle Formgebung des Verbundkörpers Eisenbeton engten die Formvorstellung lange Zeit ein; LUX fordert: „Die Stützen und Decken, die Flächen und Gewölbe, die Kuppeln und Hallen, die Brücken und Gebäude erscheinen formalistisch noch sehr häufig von überlieferten architektonischen Gesichtspunkten bestimmt. Der Betonbau hat eine künstlerische Eigensprache insolange noch nicht erreicht, als er nur die quantitative Übertragung der überlieferten architektonischen Grundform darstellt. [...] Kein Gleichnis mit vergangenen Bauformen kann über die künstlerische Möglichkeiten befriedigenden Aufschluss geben. Anstelle der traditionellen Formgebundenheit muss völlige Freiheit und Kühnheit walten“ [17]. Die Möglichkeit, den flüssigen – also formal fast gänzlich ungebundenen – Baustoff in eine beliebige Form zu bringen und damit auch direkt als flächiges Tragelement zu benutzen, also – im Sinne von Prof. WOLFF aus WAYSS‘ Broschüre – gleich einem System sich kreuzweise überlagernder Balken zu denken, wurde in dieser Phase nicht in Betracht gezogen. Genau wie der Eisenbeton zunächst keine natürlich vorgeprägte spezifische Stofflichkeit besitzt, also die Komponenten während der Herstellung ihre Anordnung und Ausrichtung finden müssen, so besitzt er gesamtgeometrisch zunächst auch keine aus Kompo638

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Steife Verbindungen als neues Prinzip Verschränkung der Tragwirkung

Der Umweg zur Fläche über gegliederte Systeme ist vor allem der architektonischen Vermittlung und der konstruktiven Tradition geschuldet. Diese konstruktionskulturelle Bindung an eine tektonische Vorstellung von übereinander angeordneten vertikalen und horizontalen Stäben, die dort flächig geschlossen wurden, wo es gewünscht war, blieb für den normalen Geschossbau über Jahrzehnte dominant. Das Herstellungsprinzip des Gießens, vor allem die Herstellung vor Ort, erlaubte also eine neuartige Verknüpfung von bis dahin einander nur berührenden Bauteilen. Ganz aus dem stofflichen Wesen heraus war es nun möglich, einen fließenden Übergang von einzelnen Elementen zu schaffen, was zwangsläufig die Möglichkeiten ergab, tragende Bauteile (Rippe und Dachhaut, Platten und Balken) zu einem Gesamtquerschnitt zusammenzufügen. In der Folge bildete sich eine typische Betonsprache heraus, wie GIEDION konstatiert: „Der entscheidende Schritt, der überhaupt erst gestattete, aus einem Hilfsmittel, einem Konstruktionsdetail ein neues architektonisches Gestaltungsmittel werden lassen, gelang Francois Hennebique“ [18]. Mit dem Verschmelzungsprozess von Platte und Rippe ist nicht nur eine für die Architektur bedeutsame Konstruktionsform entstanden, sondern vor allem ein wesent-

licher Wandel im allgemeinen Konstruktionsverständnis vollzogen worden: Der Balken mit der darauf lastenden Decke wurde mit dem Eisenbeton ganz endgültig zu einer mit Rippen verstärkten tragenden Platte.

4.2

Kompakte Monolithe

Der fließende Übergang zwischen den Bauteilen der Decke war aber nur eine der neuen konstruktiven Besonderheiten des Eisenbetons. Auch die festen Verbindungen von sich kreuzenden Betonbalken sind augenscheinlich absolut neu und dem andersartigen Bauprozess zuzuschreiben. Theoretisch ist es nun möglich, so HILBERSEIMER, „ein Bauwerk in wahrstem Sinne des Wortes aus einem Guss zu erstellen“, weshalb „diese Bauwerke Monolithe sind, Körper ohne Fugen“. Und dabei hat „nicht formbildender Wille mitgewirkt, sondern Notwendigkeiten, entsprungen aus dem Bauvorgang“ [19]. Mit dem kontinuierlichen Übergang zwischen den Bauteilen fehlen dem Eisenbeton auch die eigentlich typischen Verbindungselemente, was, so MECESEFFY, „den Eisenbeton […] von allen bekannten Baustoffen scharf scheidet“ [20]. Die Anordnung der Konstruktionselemente ist wieder direkt aus vertrauten Baustoffen in den Eisenbeton übertragen. Das „steinstarre räumliche Fachwerk [besteht aus] meist vierkantigen, seltener runden Stützen [und] in der Höhe jeder Decke [angeordnete,] in zwei aufeinander senkrechten Richtungen verlaufende Unterzüge. Gewöhnlich liegen in der einen Richtung starke Unterzüge von Stütze zu Stütze, zwischen die sich dann die zahlreicheren und schwächeren Deckenbalken der anderen Richtung einspannen. Diese Anordnung bedeutet eine unmittelbare Übersetzung der Holzkonstruktion in den neuen Baustoff.“ Das „Einspannen“ der Deckenbalken in die Unterzüge, also die konstruktiv starr verbundenen oder besser noch kontinuierlich durchlaufenden Deckenbalken, ist mit dem Baustoff Holz praktisch unmöglich. „Jede wirklich konstruierte Holzbalkendecke muss nämlich den Unterschied von stärkeren Unterzügen und schwächeren Balken zeigen [...]. Niemals kann also ohne unkonstruktive Künstelei die Unterfläche der Balken mit jener der Unterzüge zusammenfallen und dadurch eine sogenannte Kassettendecke entstehen.“ Anders beim Eisenbeton, wo „die Deckenbalken ganz zwanglos bis auf ihre volle Höhe zwischen die Unterzüge gesetzt werden können und ebenso die schließenden Platten zwischen die Balken; denn die Bewehrungen der einen wie der anderen führt man ohne Schwierigkeit durch den Beton des nächst übergeordneten Traggliedes hindurch.“ Dadurch ist es nun auch möglich, so wie formal oft zuvor gewünscht war, „gleichberechtigte Balkenlagen sich in derselben Höhe und ganz ohne Schaden für ihre Tragfähigkeit durchdringen zu lassen. Damit wird die Kassettendecke für den Eisenbeton zu einer durchaus berechtigten Konstruktionsform“ [21]. Die nun konstruktiv mögliche physische Durchdringung von Tragsystemen unterschiedlicher Richtungen erlaubte

also das räumliche Zusammenlegen zweier zuvor getrennt angeordneter Tragschichten. Daraus ergab sich vor allem auch eine große Einsparung an Konstruktionsraum. Zusammen mit den nun auch geringeren Abmessungen der Träger aus Eisenbeton war das eine Wandlung zu auffällig flacheren Deckenkonstruktionen. Tragstrukturell bedeutete das monolithische Verschmelzen einen Gewinn an Steifigkeit und dadurch die Möglichkeit zur zusätzlichen Verschlankung der Tragglieder. Die zuvor noch an die Unterzüge seitlich angehängten oder oben aufgelegten Deckenbalken stellten einfache Tragsysteme dar. Im Eisenbeton wurden die kontinuierlichen Tragsysteme zum Standardsystem, denn durch das Gießen künstlich definierter Balken und Platten entstanden gewissermaßen unendliche Konstruktionsglieder, die im Verband wirkten.

4.3

Steifes Rahmenwerk

Noch viel bedeutender war der kontinuierliche Übergang zwischen horizontalen und vertikalen Traggliedern. Die Traggerüste, die vollständig in Beton ausgebildet werden konnten, stellten nicht nur ein feingliedriges Netzwerk von schlanken Stäben dar, sondern auch ein sehr steifes (Bild 4). „Durch die starre Verbindung der senkrechten Stützen mit den horizontalen Schwellen und Trägern entsteht das unverschiebbare Gerippe des Eisenbetonfachwerks, ein biegungsfestes, steifes Rahmenwerk.“ So stellt HILBERSEIMER über vormals klassische Eisenbauten fest: „Ursprünglich wurden die Shedbauten in Eisen konstruiert, neuerdings wurde aber auch hier Eisenbeton verwandt und hat vorzügliche Lösungen ergeben. Säulen, Unterzüge, Decke, alles ist hier ein Ganzes“ [22]. Die fest miteinander verbundenen Stäbe sorgen prinzipiell für die Möglichkeit einer guten Kraftübertragung, wozu aber vor allem die Eisenbewehrungen kontinuierlich verlaufen müssen. Das ist verbindungstechnisch letztendlich auch ein bedeutender Unterschied: Im Holz- und Steinbau ist die Verbindung in der Regel schwächer als

Bild 4

Eisenbeton-Skelett für das Théâtre des Champs-Élysées, AUGUSTE PERRET, 1923, [8] Reinforced concrete skeleton for the Théâtre des Champs-Élysees, AUGUSTE PERRET, 1923, [8]

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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BERICHT REPORT

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M. Rinke, T. Kotnik: Der entfesselte Baustoff

Bild 5

Patent von FRANCOIS HENNEBIQUE zur monolithischen Konstruktionsweise von 1892 Patent of FRANCOIS HENNEBIQUE for the monolithic construction method from 1892

das Bauteil, im Eisenbau sind sie gleichwertig und im Eisenbeton ist die Verbindung idealtypisch identisch mit dem Bauteil. Eine große Verbreitung erfuhr diese Konstruktionsweise durch F RANÇOIS HENNEBIQUE (1842–1921). Neben der Ausformulierung seines patentierten Konstruktionssystems aus Stützen, Trägern und Platten besteht die Leistung des Systems HENNEBIQUE im Wesentlichen in der Detaillierung eines konsistenten Bewehrungsprinzips, das für alle Situationen schematisch die entsprechende Eisenführung vorgab. Aus dem Patent F RANÇOIS HENNEBIQUES von 1892 (Bild 5) und der darin veröffentlichten, heute schon ikonografischen Darstellung, werden also insgesamt zweierlei Aspekte deutlich: Die systematische Anwendung der kontinuierlichen Kraftführung und die typische Verbindung von Deckenbalken und Tragplatte.

5 5.1

Formung und Steuerung Betontypische Vouten

Die steif verknüpften Stabelemente lassen ihre neue Wirkung auch an den rahmenartigen Verstärkungen in den Knotenpunkten ablesen, so HILBERSEIMER: „Von besonderer Bedeutung sind die Anschlüsse der Balken an die Stütze, die nach Maßgabe der zu übertragenden Lasten durch einen entsprechenden Trägeranlauf ausgeführt werden und zu den charakteristischen Formen der Eisenbetonbauweise gehören.“ [23] Diese bis weit in die 1930er Jahre hinein typischen Verstärkungen treten praktisch an jeder Verbindungsstelle zwischen den Bauelementen auf: Zwischen den Balken untereinander und zwischen Balken und Stütze; sogar zwischen Balken und Decken. Diese Anläufe bilden – über das physische (monolithische) Verbundensein und die Kontinuität der Eiseneinlagen hinaus – das Ineinanderfließen formal ab. Der Deckenträger geht in den Unterzug über, welcher wiederum fließend in die Stütze übergeht. MAX F ÖRSTER zusammenfassend: „Auch hier wird stets auf einen Übergang durch Schrägen, also ein 640

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

unwandelbares, monolithisches Einbinden der Hauptbalken in die Stütze, ganz besonderes Gewicht gelegt, sodass von einem eigentlichen Auflagern des Balkens auf der Säule kaum mehr gesprochen werden kann; vielmehr liegt hier ein vollkommenes Zusammenwachsen beider Konstruktionsglieder unter sich vor, das sich u.a. auch darin zu erkennen gibt, dass die Stützenbewehrung bis zur Deckenunterfläche in vollem Querschnitte durchgeführt wird und die Balkeneisen sie durchdringen.“ Aber nicht nur formal, sondern auch statisch ist die Verdickung des Trägers gewünscht. Durch die besonders große Belastung beim Auflager sei es zweckmäßig, sie genau dort „zu verstärken und sie in diese mit Verstärkungsschrägen – Vouten – einlaufen zu lassen“ [24]. Für MECESEFFY ist dies sogar eine typologische Verwandtschaft mit dem Holzbau: „Man rechnet mit der Starrheit der Knoten, also mit der Einspannung der Stäbe und deren Biegungsfestigkeit; zu diesem Zwecke werden auch vielfach die Stäbe gegen die Knoten hin verstärkt [...]. Anstelle der in älteren Holzbauten mit Recht so beliebten Sattelhölzer treten häufig jene auch rechnerisch leicht zu begründenden schrägen oder flachbogenförmigen Verstärkungen nach unten, die dem Ansatz der Eisenbetonbalken an die Stützen den Anschein des Herauswachsens […] verleihen“ [25].

5.2

Anomalien der Materialspezifität

Interessanterweise tritt durch MECESEFFYS Vergleich nochmals deutlich eine Auswirkung der zuvor beschriebenen, gezielt gesteuerten Anisotropie zum Vorschein. Das Holz ist natürlich anisotrop; der Holzbalken trägt die auf ihn einwirkenden vertikalen Lasten deswegen gut ab, weil er in seiner Längsrichtung die mit Abstand größte Zugund Druckfestigkeit aufweist und so einer auftretenden Krümmung den besten Widerstand entgegensetzen kann. Aus demselben Grund ist der Eisenträger mit einem bestimmten Profil geformt; gerade für den Widerstand gegen Biegung weist er kräftige Flansche an der Ober- und Unterseite auf. Der Eisenbetonbalken erhält zur Aufnahme der entsprechenden Kräfte hauptsächlich Eisenstäbe, die in seiner Längsrichtung verlegt sind, und zwar normalerweise an seiner Unterseite, wo er gestreckt wird. Das alles sind strukturelle Maßnahmen bzw. Charakteristiken für die am häufigsten auftretende Beanspruchung, die gleichmäßige vertikale Last, welche die sogenannten inneren Biegespannungen verursacht. Für diesen Fall weisen die Bauteile eine jeweils große Tragkapazität auf. Tritt allerdings eine große Last konzentriert auf, kann es dazu kommen, dass die Biegespannungen im Bereich der Stützung kleiner werden als die Schubbeanspruchungen. Im Holzbau kommen dann die bekannten Sattelhölzer und Knaggen für eine größere Kontaktfläche zum Einsatz; im Stahlbau ergänzt man Stegbleche (Steifen), sodass der dünne Steg unter der konzentrierten Kraft nicht beult. Im Eisenbetonbau tritt die Notwendigkeit der vertikalen Verstärkung vor allem bei Flachdecken auf, die nur

Bild 6

Kapazitative Anomalie bei den Baustoffen und typische Maßnahmen Capacitive anomaly in the building materials and typical measures

punktuell gestützt werden; hier müssen zusätzliche vertikale Eisenstäbe bei der Stützstelle eingelegt werden, die sogenannte Durchstanzbewehrung. Alle diese Maßnahmen bilden materialspezifische Reaktionen auf die hohe Beanspruchung in Stützennähe (Bild 6), bei der die Anisotropie der Baustoffe – die Holzfasern, Stahlflansche und Betonlängseisen – lokal nicht der dominanten Belastungssituation entspricht. Die Tragkapazität der Bauteile, eng verbunden mit der anisotropen Spezifität, kehrt sich lokal in eine Schwäche; diese kapazitative Anomalie wird lokal durch entsprechende Maßnahmen behoben.

5.3

Bild 7

Eisenbewehrung eines Eisenbeton-Rahmens, Bahnhof Rummelsburg, 1914, [15] Iron reinforcement of a reinforced concrete frame, the Rummelsburg station, 1914, [15]

Materialimmanente Bauteilmodellierung

Das zusätzliche Konstruktionselement beim Holzbau, das den Balken entlasten soll, indem die Spannweite etwas verkürzt (Kopfband oder Bug) oder die Stützung verbreitert wird (Knagge oder Sattelholz), ist eine konstruktive Reaktion mithilfe der verfügbaren Formen der Holzelemente. Diese Eigenschaft hat das Holz mit dem Eisen gemeinsam, nur ist die strenge Linearität hier dem Herstellungsprozess geschuldet und nicht der natürlichen Verfügbarkeit. Um im Eisenbau mit einer Verstärkung zu reagieren, wird ebenfalls ein zusätzliches Konstruktionsbauteil eingeführt, welches kein zusätzliches Stabelement ist, sondern ein Sonderbauteil, wie etwa ein Blech. Aus Blechen wird auch eine Verstärkung in der Rahmenecke hergestellt, sodass hierdurch der Träger künstlich verdickt wird (Voute). Die Verstärkungen und Anpassungen im Eisen- und Holzbau stellen ein additives Prinzip dar. Dagegen ist der Formungsprozess des Betonteilquerschnitts allein aus den Grenzen des Schalens und Gießens begrenzt. Das Formdiktat der Linearität, der geraden Flächen eines Quaders, ist willkürlich [26]. Die formale oder tragstrukturell motivierte Modellierung ist eine wichtige Basis der plastischen Wirkung des Betons. Die biegesteife Ecke des Eisenbetonrahmens ist lediglich die besondere Form des sonst im ganzen Element vorhandenen Querschnitts – so wie meist am Rahmenende zum Auflager hin der Querschnitt sich verschlankt (Bild 7). Die Konzeption der Form eines Bauteils entspricht im Modellierungsprozess dem Aufwand des tatsächlichen Formens, also dem Einsatz von Schalung. Den Stützen und Trägern, Wänden und Decken oder deren

steife Verbindung kann durch die gezielte Verteilung von Material die konzeptionell erforderliche Funktion und entsprechende Steifigkeit zugewiesen werden, ohne zusätzliche, möglicherweise fremdartige, Elemente hinzufügen zu müssen: „Alle [Rahmen] zeigen die typischen Verstärkungen, die den Dreieckverband anderer Konstruktionsarten ersetzen“, so HILBERSEIMER. Durch die formale und tragstrukturelle Verschmelzung der Tragwerkselemente, die Aktivierung der ‚natürlich‘-monolithischen steifen Ecke, die Reduziertheit an Elementtypen und die damit verbundene Aktivierung der Bauteile für verschiedene Aufgaben „ist also die vollkommene Einheit der Konstruktion Tatsache geworden“ [27]. Die modellierte äußere Form des Betons stellt somit grundsätzlich eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der Tragwirkung dar. Durch die möglicherweise integrierte Aussteifung werden die Bauteile integrativ mit mehreren tragstrukturellen Funktionen ausgestattet. Die steife Verbindung im Eisenbeton kennt die Diagonale als Bauteil nicht; es findet sich immer die kraftmäßige Ausbildung einer Diagonale innerhalb des Materials. Um Kraftausbreitungen besonders zu begünstigen, kann der Eisenbeton auch entsprechend nachgeformt oder es können Eiseneinlagen hinzugefügt werden.

5.4

Tragstrukturelle Flexibilisierung

Die einzelnen Konstruktionsglieder verlieren vom Holz über das Eisen hin zum Eisenbeton vor allem durch die Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

641

BERICHT REPORT

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zunehmende konstruktive Leistungsfähigkeit sukzessive den konkreten Bezug zur Einwirkung, durch welche sie eigentlich indirekt verursacht werden. Während sich die Tragglieder – aus zunehmend industrialisierten Baustoffen gefertigt – immer komplexer und robuster gegen Einwirkungen erwehren können, wird das Traggebilde zum abstrakten Generalinstrument der Lastabwehr; es lässt sich seine Wirkungsweise immer seltener ablesen. Damit trägt auch der Industrialisierungsprozess des Baumaterials dazu bei, die lesbare Spezifität zunehmend zu verringern, d.h. das tragstrukturell flexibilisierende Material bewirkt, dass die konkrete Relation zwischen gestaltgebenden Faktoren und dem Wesen einer spezifischen Tragkonstruktion zunehmend aufgelöst wird. Dieser Prozess der abnehmenden Spezifizierung führt in seiner Folge zu einer allgemeinen Generalisierung der Bauteil- und Tragwerksform [28]. Die Ausformung, beispielsweise als Aufweitung in der Rahmenecke oder als Rippe bei einem Plattenbalken, bewirkt eine zusätzliche geometrische Steifigkeit, ganz so wie das profilierte Eisen aus dem Walzwerk für eine bestimmte Richtung eine höhere Steifigkeit erlangt. Dieses einfache konstruktive Konzept verschafft nun also auch dem Bauteil einen anisotropen Charakter. Zwar ist auch das Eisenbauteil in der Regel profiliert, also für eine spezifische Tragrichtung optimiert, besitzt jedoch fast immer denselben Querschnitt entlang seiner Achse. Das Holzbauteil wird in der Regel nicht äußerlich geformt; es ist ein natürliches Material, das in kompakt geometrischer Form aufgefunden und in unspezifischer Querschnittsinhomogen anisotrop

Die äußere tragstrukturelle Steuerungsmöglichkeit ist eine zweite Ebene unabhängig von der Steuerung durch die Lage der Eisenbewehrung. Dem Holz als natürlichen Baustoff fehlen beide dieser Steuerungsmöglichkeiten; seine innere Anisotropie ist kaum steuerbar, und als gewachsenes Material hat das Bauteil bereits eine natürlich gegebene Form. Das Eisenbauteil hingegen kann theoretisch eine variable Trägerhöhe entlang seiner Achse aufweisen, jedoch ist dies die einzige Steuerungsmöglichkeit des Baustoffs, da er prinzipiell homogen ist. Beim Eisenbeton ermöglicht das Zusammenspiel von innerer Organisation der Eiseneinlagen und äußerer Bauteilform eine künstliche, gezielte Steuerung von innerer und äußerer Anisotropie (Bild 8).

6 6.1

Entkoppelung der Form als Umkehrung der Bildungslogik Formung als Materialoptimierung

Die doppelte Steuerungsmöglichkeit erlaubte seit jeher nicht nur eine direkte ,Modellierung der Tragfähigkeit‘, sondern bot sich geradezu für ingenieurmäßige Optimierungen an. Dabei ließ sich mit der Entwicklung von Geo-

Holz

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n le

tle

INNERE ANISOTROPIE

ÄUSSERE ANISOTROPIE

Schmiedeeisen Gusseisen

homogen isotrop

Stahl

inhomogen anisotrop

Stahlbeton

(in)homogen isotrop

Stein

ÄUSSERE ANISOTROPIE

homogen isotrop

inhomogen (an)isotrop

ausformung verwendet wird. Eine flexible äußerliche Bauteilausformung ist nur mit dem Eisenbeton möglich. Die durch die äußere Form gesteuerte Steifigkeit, welche gezielt eine Anisotropie für das Bauteil verursacht, wird hier daher äußere Anisotropie genannt – analog zur Definition der Steuerung innerhalb des Bauteils.

Beton

Surrogat

NATÜRLICHE MATERIALIEN

SYNTHETISCHE MATERIALIEN (REIN) Abnehmender Einfluss der Fügung Zunehmende Beliebigkeit der Fügung

Bild 8

Konstruktions-konzeptionelle Verknüpfung zwischen den Materialien Construction and conceptual-based links between the materials

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

SYNTHETISCHE MATERIALIEN (KOMBINIERT)

metrie – sowohl Bauteil- bzw. Tragwerksgeometrie als auch Querschnittsgeometrie – und Bewehrungsführung eine Verminderung des Materialbedarfs insgesamt erreichen und in der Folge mit der Gesamtleistungsfähigkeit des Tragwerks größere, weitere und höhere Bauwerke. Dem Französischen Konstrukteur EUGÈNE F REYSSINET (1879–1962) kommt dabei eine besondere Rolle zu: „Am genialsten hat F REYSSINET die Möglichkeiten des Bogendaches ausgenutzt. Bei seiner Luftschiffhalle in Orly hat er die Fläche des Bogendaches wellblechartig gefaltet, wodurch eine außerordentliche Versteifung gegen Knickung erreicht wurde“, stellt HILBERSEIMER fest (Bild 9). Den Ingenieuren sei es „gelungen, die Eisenbetonbauweise so zu vervollkommnen, dass es möglich geworden ist, bei einem Minimum von Materialaufwand ein Maximum an Leistung zu erzielen. Durch struktive Gliederung die Passivität der Materie zu aktivieren. Ihre lastende Schwere zu überwinden, ja in tragende Energie umzuwandeln“ [30].

6.2

Entkoppelung der Bauteilform

Die im Eisenbeton nun neue Möglichkeit der tragstrukturellen Steuerung im Materialkörper selbst nur mithilfe verborgener Eiseneinlagen, also ohne das Bauteil nach außen hin sichtbar zu verformen, ermöglichte eine Entkoppelung von Tragwirkung und äußerlicher Erscheinung. Anders herum stellt die Ebene der inneren Steuerung stets eine Möglichkeit dar, die formal gewünschte äußere Gestalt tragstrukturell zu kompensieren bzw. realisieren. Anders als beim Eisenbau, wo die Entkoppelung von Tragwirkung und äußerer Erscheinung über eine zusätzliche Verkleidung realisiert werden musste, kann der Eisenbetonbau aus sich selbst heraus – seiner Natur gemäß – tatsächlich jede Form ermöglichen, selbst wenn sie bezüglich der Tragwirkung sogar nachteilig wäre. Die Konstruktion des Bauteils in Eisenbeton unterliegt mit seinem inhärenten, „inneren Tragwerk“ so immer mehr dem Primat der Form. Nach Lux „scheint es nun fast keine Grenzen mehr zu geben. Alles ist möglich.“ LUX erinnert sich dabei an die orientierungslose Phase des Eisens bei dessen Einführung: „Die stilistische Unsicherheit bezweckt in der Tat, dass dieses Material noch mehr wie das Eisen fast keine Schwächen hat, die dem Künstler eine sichere Bahn und die Einhaltung gewisser scharf umzogener formaler Grenzen auferlegen, sondern dass es fast nur Vorzüge besitzt, die die formalen Möglichkeiten ins Fessellose steigern“ [31].

6.3

Verlust der Konstruktionszwänge

Die Schwächen des Materials bilden gewissermaßen den Rahmen seiner konstruktiven Möglichkeiten; seine Beschaffenheit erschließt das charakteristische konstruktive und formale Repertoire. Das stabförmige, natürlich anisotrope Holz bildet Konstrukte aus eben solchen Elementen, deren Orientierung stark auf die Beanspruchung bezogen ist und an der Schwäche des Materials vorbeigeführt wird. Wegen der ‚natürlichen Schwächen‘ entwickeln Holzkonstrukte daher ein mitunter stark differenziertes und sehr

komplexes Gefüge. Eisenkonstruktionen hingegen ermöglichen durch die große Festigkeit für Druck und Zug, welche auch für die Verbindungsstellen problemlos zutrifft, einen robusteren Lastabtrag; die einzelnen Konstruktionsteile funktionieren beinahe richtungsunabhängig und übernehmen mehrere Funktionen gleichzeitig. Eine Differenzierung der linearen Einzelbauteile wird wegen der optimalen Anpassung an die individuelle Belastung vorgenommen. Der Eisenbeton allerdings, so F ÖRSTER, zeichnet sich „durch die Gleichartigkeit aller seiner einzelnen [...] Konstruktionsteile und deren einheitliche Zusammenfassung zu einem, überall mit den gleichen Stoffen und Mitteln und nach denselben Konstruktionsgesichtspunkten errichteten Massivbau aus“ [32]. Die industriellen Materialien, die zunächst synthetisch hergestellt werden, später dann kontrolliert zusammengeführt und kombiniert werden, entledigen sich ihrer stofflichen Schwächen; sie flexibilisieren sich in Ausprägung und Anwendung. Mit dem Verlust der Konstruktionszwänge geht auch ein Verlust an einer zwingenden Konstruktionslogik einher. Das zeigt sich insbesondere am formalen Vakuum bei jeder Einführung eines neuen Materials. Mit den neuen stofflich-physikalischen Vorteilen und der zunehmenden Unabhängigkeit der konstruktiven Zwänge verlagern sich die Bemühungen der Formentwicklung und Tragsystematisierung auf die Ebene der Gesamtform. Die Beherrschung des Kraftspiels in der Tragwerksgesamtform legitimiert formale Untersuchungen zur Minimierung des Materialbedarfs. Wenn beim Eisenbeton von einer Schwäche gesprochen wird, dann muss die Abhängigkeit von der Schalung bei der Realisierung der Form in den Fokus geraten. Sie ist die prinzipielle Beschränkung dieses Materials, welche aber vor allem herstellungspraktischer und damit auch wirtschaftlicher Art ist.

6.4

Gewünschte und benötigte Form

Die zunehmend komplexeren Wirkmechanismen des Eisenbetons durch eine hochgradig steuerbare Konstruktionsform führen aber auch zu einem neuen Potenzial der Vermittlung zwischen gewünschter und benötigter Form im Formverhandlungsprozess der Beteiligten. Die beiden Ebenen der Tragwerkssteuerung im Eisenbeton bilden möglicherweise sogar auch zwei geteilte Zuständigkeitsbereiche der beteiligten Planer. In der Trennung der Formungsabsichten in ,äußere Form‘ und ,inneres Tragwerk‘ wäre die entkoppelte Planungskompetenz von Architekt und Ingenieur evident. Der Drang des Ingenieurs, mit wissenschaftlichem Kalkül der richtigen Konstruktionsform habhaft zu werden, verschaffte den Planenden bereits im Eisenbau eine Trennung. Die Dominanz des ingenieurmäßigen Formdenkens sei oft unerbittlich, wie MEYER dramatisch schildert, denn durch das statische Rechnen „wird jener Abstand zwischen Konstruktion und Architektur zu einer scheinbar unüberbrückbaren Kluft erweitert. Denn ‚Rechnen‘ ist reine Verstandestätigkeit. Das ‚Ja‘ und ‚Nein‘ der Zahlen ist unerbittlich. So unumschränkt herrscht es im Reich der Notwendigkeit, dass Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

643

BERICHT REPORT

M. Rinke, T. Kotnik: The unbound material

M. Rinke, T. Kotnik: Der entfesselte Baustoff

alle Bewegungsfreiheit sich ihm fügen muss. Es ist, als gehe von den Zahlenoperationen selbst ein kalter Hauch aus, der alles Leben von vornherein erstickt“ [33]. Die zwanghafte Zurschaustellung des Traggerippes kann im Eisenbeton in die Ebene des inneren Tragwerks zurückgedrängt werden. Aber der Betonkörper wird nicht durch sein Erfordernis zum Tragbeitrag diszipliniert, sondern durch die Mittel seiner Herstellung. Der Ingenieur kann versuchen, Form und Tragwerk zusammenzuführen oder zumindest sich gegenseitig helfen zu lassen; genau an dieser Stelle begegnen sich Architekt und Ingenieur bei der gemeinsamen Formsuche.

Schlussbetrachtung

Die Untersuchung des anfänglichen Umgangs mit dem neuartigen Baustoff Eisenbeton offenbart einflussreiche Verknüpfungen zu traditionellen Materialien; diese bil-

den das konstruktive Fundament, welches Gewissheit aber auch Beschränkung für das technisch und formal Denkbare darstellt. Das Konstruieren, also Materialisieren des Modellhaften, das Verknüpfen und Ausformen, stellt sich als baukulturell gebunden heraus, und zwar u. a. durch den Umgang mit anderen Materialien und anderen technischen Fragestellungen. Hierbei wird deutlich, wie sehr die Geschichte des Konstruierens und die der Baustatik ganz eigene Wurzeln und Pfade aufweisen. Das Einbeziehen der ureigenen konzeptionellen Grundlagen – das „Woher“ und „Warum“ der verinnerlichten Vorstellungen – kann der Bewusstseinsbildung des Bauingenieurs nur zuträglich sein, fernab der technisch-wissenschaftlichen Fertigkeiten. Egal ob einfache oder komplexe Geometrie, Vorfertigung oder In-Situ-Herstellung: Die heutige Planungspraxis zeigt, dass die alte Frage nach der Form auch aus technischer Sicht immer wieder neu gestellt wird. Für den Stahlbeton muss dafür immer eine neue richtige Antwort gegeben werden können.

Literatur [1]

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VON MECENSEFFY, E.: Die künstlerische Gestaltung der Eisenbetonbauten. Ergänzungsband 1. aus: VON EMPERGER, F. (Hrsg.): Handbuch für Eisenbetonbau. Berlin: Ernst 1908, S. 133. LUX, J. A.: Ingenieur-Aesthetik. München: G. Lammers 1910, S. 46. VON MECENSEFFY, E.: Die künstlerische Gestaltung …. S. 14, 25. LUX, J. A.: Ingenieur-Aesthetik. S. 48. WAYSS, G. A.: Das System Monier (Eisengerippe mit Cementumhüllung) in seiner Anwendung auf das gesamte Bauwesen. Berlin: Seydel 1887, S. 8f. MÖRSCH, E.: Der Betoneisenbau, seine Anwendung und Theorie. Stuttgart: Wayss & Freytag 1902, S. 9. WAYSS, G. A.: Das System Monier. S. 9ff. GIEDION, S.: Bauen in Frankreich, Eisen, Eisenbeton. Leipzig und Berlin: Klinkhardt & Biermann 1928, S. 66. VON MECENSEFFY, E.: Die künstlerische Gestaltung … S. 4. RONDELET, J.-B.: Traité théorique et pratique de l’art de bâtir. 3. Band, Paris: L’Auteur 1802–1817, S. 307f. und der Tafelband Pl. CLI. Aus dieser Zeit stammen zahlreiche Betonkonstruktionstypen, in denen ganze Eisenträger liegen, z. B. die Brückenkonstruktionen von JOSEPH MELAN („Melan-Bauweise“) oder die Zeiss-Dywidag-Schale. WAYSS, G. A.: Das System Monier. S. 2f.; Allerdings heißt es später von WAYSS selbst: „Es ist der Konstruktionsgedanke, die hohe Druckfestigkeit des Cementes und die vortreffliche Zähigkeit des Eisendrahtes durch Anordnung jedes dieser Stoffe an der rechten Stelle zu gemeinsamer Wirkung zu vereinigen [...].“ S. 6. GIEDION, S.: Bauen in Frankreich … S. 66. LUX, J. A.: Ingenieur-Aesthetik. S. 46. VISCHER, J.; HILBERSEIMER, L.: Beton als Gestalter. Bauten in Eisenbeton und ihre architektonische Gestaltung. Stuttgart: Hoffmann 1928, S. 14. WAYSS, G. A.: Das System Monier. S. 4f. LUX, J. A.: Ingenieur-Aesthetik. S. 47f. GIEDION, S.: Bauen in Frankreich … S. 66. VISCHER, J.; HILBERSEIMER, L.: Beton als Gestalter. S. 21. VON MECENSEFFY, E.: Die künstlerische Gestaltung … S. 25.

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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ebenda, S. 79ff. VISCHER, J.; HILBERSEIMER, L.: Beton als Gestalter. S. 8ff. ebenda, S. 8. F ÖRSTER, M.: Die Grundzüge des Eisenbetonbaues. 2. Auflage, Berlin: Springer 1921, S. 82f. VON MECENSEFFY, E.: Die künstlerische Gestaltung … S. 81. DEPLAZES, A.: Die Metaphysik des Sichtbetons. In: Ders. (Hg.): Architektur konstruieren, vom Rohmaterial zum Bauwerk. 2. Auflage, Basel: Birkhäuser 2005, S. 57–60. VISCHER, J.; HILBERSEIMER, L.: Beton als Gestalter. S. 23. RINKE, M.: The infinitely shapable structure. Structural iron and the decontextualization of construction. In: RINKE, M.; SCHWARTZ, J. (Hrsg.): Before Steel. The introduction of structural iron and its consequences. Sulgen: Niggli 2010, S. 67–86. Association pour la mémoire et le rayonnement des travaux d’Eugène Freyssinet: Eugène Freyssinet 1879–1962. A revolution in the art of construction. Paris: Presses de l’École nationale des ponts et chaussées 2004. VISCHER, J.; HILBERSEIMER, L.: Beton als Gestalter. S. 14. LUX, J. A.: Ingenieur-Aesthetik, S. 46f. F ÖRSTER, M.: Die Grundzüge des Eisenbetonbaues. S. 81. MEYER, A. G.: Eisenbauten, ihre Geschichte und Aesthetik. Esslingen: Neff 1907, S. 4f.

Autoren

Dipl.-Ing. Mario Rinke rinke@arch.ethz.ch

Dr. Toni Kotnik toni.kotnik@uibk.ac.at

ETH Zürich Professur für Tragwerksentwurf Departement Architektur Wolfgang-Pauli-Strasse 15 8093 Zürich

Universität Innsbruck Institut für Experimentelle Architektur Technikerstraße 21 6020 Innsbruck

Firmen und Verbände – Persönliches– Rezensionen – Nachrichten

Aus dem Inhalt Rolf Eligehausen 70 Jahre .................................................................. Karl-Eugen Kurrer 60 Jahre ................................................................ Deutsche Betonkanu-Regatta 2013 ................................................... Fantasie und Beton im Architekturstudium ..................................... Ganzheitliches Planen und Bauen .................................................... fib Bulletin 67: Guidelines for green concrete structures .............

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 9/12

PERSÖNLICHES

Karl-Eugen Kurrer 60 Jahre

Rolf Eligehausen 70 Jahre wegweisende Arbeiten zum Verhalten von Befestigungsmitteln im gerissenen Beton. Durch die Arbeiten von ROLF ELIGEHAUSEN und seiner Mitarbeiter wurde es möglich, Anforderungen an Dübel in Rissen zu definieren, entsprechende Prüfverfahren zu entwickeln und damit die Sicherheit nachträglicher Befestigungen zu erhöhen. Die Ergebnisse und Erkenntnisse seiner Untersuchungen sind in zahlreiche Normen und Vorschriften in Europa, den USA, Kanada und auch in China eingeflossen. Prof. Dr.-Ing. Rolf Eligehausen

Am 13. September 2012 feiert Professor Dr.-Ing. ROLF ELIGEHAUSEN seinen 70. Geburtstag. Sein beruflicher Werdegang und sein Wirken wurden bereits anlässlich seines 65. Geburtstages an dieser Stelle ausführlich gewürdigt [1]. Zum diesjährigen Anlass sollen nun nochmals die wichtigsten Eckpunkte seiner Karriere herausgestellt werden. ROLF ELIGEHAUSEN wurde in Quakenbrück geboren. Sein Studium des Bauingenieurwesens absolvierte er an der Technischen Uniersität Braunschweig, wo er nach Abschluss eines Studiums auch unter Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. GALLUS REHM eine Assistentenstelle annahm. Er folgte seinem Lehrer an die Universität Stuttgart, wo er 1979 mit dem Thema „Übergreifungsstöße zugbeanspruchter Rippenstäbe“ zum Dr.-Ing. promovierte. Seine Berufung zum Professor für Befestigungstechnik an der Universität Stuttgart erfolgte 1984. Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. ROLF ELIGEHAUSEN wurden in Stuttgart über Jahrzehnte zahlreiche grundlegende Untersuchungen im Bereich der Befestigungstechnik durchgeführt. Aus dieser intensiven Grundlagenforschung entstanden neben den Modellen zur Bemessung von Dübeln unter beliebiger Lastrichtung weltweit

Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer

Sein internationales Engagement für das Bauingenieurwesen blieb auch nach seiner Emeritierung ungebrochen. So wurde im Jahr 2011 das unter der Leitung von ROLF ELIGEHAUSEN entstandene fib Bulletin No. 58 „Design of anchorages in concrete“ veröffentlicht. Die wissenschaftliche Leistung von ROLF ELIGEHAUSEN wurde auch durch internationale Auszeichnungen gewürdigt. Er wurde 1999 „Fellow of the American Concrete Institute“, erhielt 2002 den International Award „José Calavera“ für Forschung auf dem Gebiet Stahlbetonbau (ANIFER) und 2005 die Medal of Merit der Fédération International du Béton (fib). ROLF ELIGEHAUSEN hat sich weltweit bleibende Verdienste im Bereich der Befestigungstechnik und des gesamten Bauingenieurwesens erworben. Die Unterzeichner gratulieren ihm herzlich zu seinem Geburtstag und wünschen ihm alles Gute, weiterhin Freude an seiner Arbeit, Gesundheit und viele frohe Stunden im Kreis seiner Familie. KONRAD BERGMEISTER, Wien RAINER MALLÉE, Waldachtal

[1]

RAINER MALLEÉ: Rolf Eligehausen 65 Jahre. Beton- und Stahlbetonbau 102 (2007), Heft 9, S. 660–661.

Am 10. August des Jahres beging Dr.-Ing K ARL-EUGEN KURRER in Berlin seinen 60. Geburtstag. Als drittes von vier Kindern war er 1952 in Heilbronn geboren worden und in eher bescheidenen Verhältnissen aufgewachsen – der Vater angestellter Industriekaufmann, die Mutter putzte bei „reichen Leuten“, die Kinder halfen. Nach dem Realschulabschluss begann er 1968 in seiner Heimatstadt zunächst eine Maurerlehre. Nur zwei Jahre später hielt er den Gesellenbrief in der Hand und nahm an der Staatsbauschule Stuttgart ein Bauingenieurstudium auf; daneben arbeitete er ab 1971 als Werkstudent in einem Heilbronner Betrieb für Holzleimbau. 1974 ebnete ihm das Diplom der heutigen „Hochschule für Technik Stuttgart“ dann den Weg an eine Technische Universität. Er wählte den Weg in eine Stadt, die zu dieser Zeit spannend und aufgewühlt war wie wohl keine andere in Deutschland, und er wählte eine Hochschule, die damals zwar nicht über das beste fachliche Renommee verfügte, wohl aber ganz wesentlich und bis in alle Fachbereiche hinein durch Diskurse jenseits des Disziplinären bestimmt war – über gesellschaftliche Utopien ebenso wie über neue Lehr- und Lernformen, über den Vietnamkrieg ebenso wie über die

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell Nutzung der Atomkraft. Aus der relativen Ruhe der Heimatregion ging KURRER in die – nach damaliger DDRDiktion – „Selbstständige politische Einheit Westberlin“, eine Entscheidung, die ihm langfristig seine zweite Heimat begründen sollte. Jenseits allen Aufruhrs fand er an der TU Berlin aber auch jene Lehrstrukturen, in denen er sich das umfassende ingenieurwissenschaftliche Fundament erarbeiten konnte, auf das er sich bis heute verlassen kann: Nicht nur den Fachbereich 7 – Bau- und Verkehrswesen mit der Vertiefungsrichtung Konstruktiver Ingenieurbau, sondern auch den „theoretischen“ Fachbereich 9 – Physikalische Ingenieurwissenschaften. Bis 1981 studierte er hier in beiden Bereichen; in den letzten drei Jahren war er zudem als Tutor am Fachgebiet Statik der Baukonstruktionen bei Prof. GEBHARD HEES tätig. Die Statik bot ihm auch den Rahmen für seine erste wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Bautechnikgeschichte: In seiner Diplomarbeit widmete er sich der „Entwicklung der Gewölbetheorie vom 19. Jahrhundert bis zum heutigen Stand der Wissenschaft am Beispiel der Berechnung einer Bogenbrücke“. Nach ersten ingenieurpraktischen Erfahrungen in einem Stuttgarter Ingenieurbüro kehrte er schon 1983 zurück an die TU Berlin, nun als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Rohstofftechnik bei Prof. EBERHARD GOCK. Nur drei Jahre später wurde er 1986 mit einer Arbeit „Zur inneren Kinematik und Kinetik von Rohrschwingmühlen“ mit „Summa cum laude“ promoviert. Noch weitere drei Jahre blieb er danach an der TU Berlin – Jahre, in denen er, aufbauend auf seine Dissertation, maßgeblich an der Entwicklung einer energieoptimierten Exzenter-Schwingmühle beteiligt war. Das Wendejahr 1989 brachte den beruflichen Wechsel zur Telefunken Sendertechnik und damit ein neues Arbeitsfeld in der außeruniversitären Ingenieurpraxis. Bereits in seiner Tutorenzeit am Fachgebiet Statik hatte er sich dem Thema Antennen und Maste gewidmet; bis 1995 entwarf, entwickelte und berechnete er nun anspruchsvolle Tragstrukturen für große Antennenanlagen. 1996 folgte der bis heute letzte berufliche Wechsel. Im Verlag Ernst & Sohn wurde er zum ersten „Full-time“-Chefredakteur der STAHLBAU ernannt; 2008 übernahm er zusätzlich die Chefredaktion der neu geschaffenen STEEL CONSTRUCTION. Bereits seit 1996 leitete er zudem den Arbeitskreis Technikgeschichte des VDI in Berlin und etablierte

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

in dieser Funktion, seit 2003 in Zusammenarbeit mit Dr. STEFAN P OSER, am Deutschen Technikmuseum Berlin mehrere Vortragsreihen. Deren vielleicht bedeutendste verantwortet er zwischenzeitlich gemeinsam mit des Verfassers Lehrstuhl für Bautechnikgeschichte und Tragwerkserhaltung an der BTU Cottbus und dem VDI-Arbeitkreis Bautechnik; unter dem Titel „Praktiken und Potentiale von Bautechnikgeschichte“ erfreut sie sich konstant hoher Besucherzahlen und einer lebendigen Diskussionskultur. K ARL-EUGEN KURRERS Bedeutung und Leistungen den Lesern des Verlags Ernst & Sohn nahe bringen zu wollen, heißt eigentlich Eulen nach Athen zu tragen. Wer kennt ihn nicht? Als erster professioneller Chefredakteur hat er wesentlich zur Entwicklung und zeitgemäßen Profilierung der STAHLBAU beigetragen. Genannt seien pars pro toto nur die konsequente Ausrichtung auf Themenhefte, die Einbeziehung werkstoffübergreifender Ansätze oder die bewusste Förderung von Themen aus der „ganzen Bandbreite ingeniöser Kunst und Wissenschaft des Entwerfens, Konstruierens, Berechnens und Ausführens“ (KURRER, STAHLBAU 5/2006). Effektiv vernetzt in der Stahlbau-Gemeinde, kann KURRER Themen und Aufsätze heute langfristig im Vorfeld „buchen“ und zu einer strategischen Konzeption der Hefte zusammenfügen. Einen wichtigen Schritt auf dem Wege der Internationalisierung stellte zudem die Einführung der englischsprachigen STEEL CONSTRUCTION dar. Die eigentliche wissenschaftliche Leistung K ARL-EUGEN KURRERS aber, derentwegen er heute nicht nur unter den deutschsprachigen Bauingenieuren ein so außerordentliches Ansehen genießt, sondern auch als eine der führenden Persönlichkeiten der internationalen Construction History Community gilt, sind seine grundlegenden Arbeiten zur Bautechnikgeschichte. Seit 1985 hat er sie in einer kaum noch überschaubaren Fülle von Einzel-Publikationen veröffentlicht. 2002 fasste er erstmals das auf unterschiedlichen Teilgebieten kumulierte Wissen in seiner „Geschichte der Baustatik“ zusammen. 2008 ließ er die noch weiter gereifte und ergänzte „History of the Theory of Structures“ folgen. Heute gilt „der Kurrer“ weltweit als Standardwerk des wissenschaftsgeschichtlichen Zweiges der Bautechnikgeschichte – ein 850 Seiten starkes opus magnum, das die Traditionslinien eines TODHUNTER/ P EARSON („A history of the theory of elasticity (…)“, 1886), eines TIMOSHENKO („History of strength of materi-

als“, 1953), eines SZABÓ („Geschichte der mechanischen Prinzipien“, 1977) oder eines BENVENUTO („An introduction to the history of structural mechanics“, 1991) aufzugreifen und weiter zu denken vermag. Als Ingenieur und Historiker, als Forscher und Autor sammelt er, trägt immer neu zusammen. Doch vor allem versucht er zu strukturieren und zu verstehen: Wie hat sich das gebildet, was wir heute als Wissenskorpus der Baustatik benennen? Von wem, in welchen historischen Konstellationen, mit welchen Konflikten und mit welchen immer neuen Korrekturen wurde dieser Apparat geschaffen und definiert? Und könnte man ihn angehenden Bauingenieuren heute nicht weit besser vermitteln, indem man ihn auch in seiner historischen Herkunft zu lehren suchte – in einer Art genealogisch definierter Lehre der Baustatik? K ARL-EUGEN KURRER, ein Privatgelehrter, ein Forscher ohne Lehrstuhl – doch welch ein gelehrsamer Mensch! Ein Ingenieur, der HÖLDERLIN und RILKE zu genießen und bewundern weiß. Einer, dem kein Horizont zu weit erscheint, der offen ist nicht nur für sein schon hinreichend breites Fachgebiet, sondern sich Problemen der Thermodynamik ebenso stellt wie erkenntnistheoretischen Fragen oder den Dimensionen der gesellschaftlichen Verantwortung des Ingenieurs. Einer, der nicht nur seinen GERSTNER, EYTELWEIN oder MÜLLER-BRESLAU gelesen hat, sondern auch seinen WEBER und seinen MARX. Einer, der sich Zeit nimmt für jede Frage, mit der man zu ihm kommt. Immer ansprechbar, stets absolut fair, in keiner Form nachtragend, beeindruckend großzügig, wohlwollend, zugewandt, aufrichtig, auch politisch – und dabei unglaublich kompetent. Seit der gemeinsamen Tutorenzeit am Fachgebiet Statik der TU Berlin, seit mehr als drei Jahrzehnten darf ich dir nun begegnen, lieber K ARL-EUGEN, oft und immer neu voller Bewunderung. Wie leicht fiel es mir, diese „Lobrede“ auf dich zu schreiben: Du gibst so guten Grund dafür. Gemeinsam mit dem Team des Verlages wünsche ich dir weiterhin Freude an der Arbeit, noch lange fruchtbare Jahre und viel glückliche Zeit mit deiner Frau, deinen beiden Kindern und deinen Freunden! WERNER LORENZ, BTU Cottbus Auch die Redaktion der Beton- und Stahlbetonbau wünscht herzlichst alles Gute.

BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell

Den Beweis, dass Beton schwimmen kann, werden im nächsten Jahr wieder die Teilnehmer der Betonkanu-Regatta antreten. Am 21. und 22. Juni 2013 ist es soweit: Bereits zum 14. Mal findet dann die Betonkanu-Regatta der deutschen Zement- und Betonindustrie statt – diesmal auf dem Dutzendteich in Nürnberg. Eine Betonkanu-Regatta ist eine Mischung aus Beton- und Bootsbautechnik, sportlichem Wettkampf und vor allem viel Spaß. Die Schüler und Studierenden kommen aus berufsbildenden Schulen, Fachhochschulen, Hochschulen und anderen Institutionen, an denen Betontechnik gelehrt wird. Organisiert wird die Veranstaltung – bei der zirka 100 Teams mit bis zu 1 000 Teilnehmern aus Deutschland und den Nachbarländern erwartet werden – diesmal von Beton Marketing Süd. „Die Ausrichtung der Betonkanu-Regatta wird wieder ein Highlight im Jahr 2013. Die Stadt Nürnberg unterstützt die Aktion auf dem Dutzendteich. Wir haben schon viele Anfragen von Hochschulen, die Ihr Interesse an einer Teilnahme bekunden. Vor Ort sorgen mit der Georg-Simon-Ohm-Hochschule und dem Ruderverein Nürnberg kompetente und engagierte Partner schon in den Vorbereitungen für viel Spaß und Freude“, freut sich Ulrich Nolting, Geschäftsführer der Beton Marketing Süd GmbH und Obmann der BetonkanuRegatta. Die Regatta wird in zwei Klassen ausgetragen: gilt es im sportlichen Wettbewerb möglichst leichte, aber gleichzeitig robuste Betonkanus mit Wanddicken von wenigen Millimetern zu bauen, sind in der offenen Klasse originelle und fantasievoll gestaltete Wasserfahrzeuge aus Beton gefragt. Weitere Informationen und Ausschreibungsunterlagen gibt es unter www.betonkanu-regatta.de.

Fantasie und Beton im Architekturstudium Wie lehrt man Studenten, Bauaufgaben in räumliche Strukturen umzusetzen? Wie können Studenten sich an die materialgerechte Umsetzung von gestalterischen Ideen herantasten? Die Antwort von Prof. Hubert Hermann und Kursleiter Dipl.-Ing. Martin Grünert von der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur in Leipzig (HTWK) lautet: „Skulpturen aus Leichtbeton“.

Der Kurs „Plastisch-räumliches Gestalten“ soll den angehenden Architekten das Wissen über Raum, Struktur und Oberfläche sowie die Erfahrungen in der gestalterischen Umsetzung von Formen vermitteln. Unter dem Motto „Rundung, Ecke, Kerbe und Loch“ galt es Skulpturen zu gestalten. Mit der nahezu unbegrenzten Formbarkeit des Betons ließ sich dieses Projekt bestens verwirklichen. Kaum ein Bauwerk kommt heute ohne Beton aus, daher ist es wichtig, ein Gefühl für den Baustoff zu bekommen. Erhart Kästner drückte es in „Aufstand der Dinge“ so aus: „Beton ist ein fantastischer Baustoff. Fantasie und Kühnheit, das braucht er. Verweigert man die ihm, wird er stumpfsinnig, verfällt in die platteste Plattheit, denn das kränkt ihn.“

Im Juni wurden im Innenhof der HTWK Leipzig fantastische Ideen konstruktiv umgesetzt. Architekturstudenten entwarfen Betonskulpturen, beschäftigten sich mit möglichen Oberflächen, bauten Schalungen aus Holz, Styropor und Gips und betonierten anschließend die Skulpturen.

BetonMarketing Ost unterstützte die Hochschule bei den Vorbereitungen zu den Betonarbeiten. Für das Betonieren wurde ca. eine Tonne Leichtbeton angemischt, um die Plastiken im Gewicht zu reduzieren. In der Baupraxis bietet Leichtbeton viele Möglichkeiten, wenn es darauf ankommt, hohe Festigkeiten bei geringer Rohdichte zu gewährleisten. Gleichzeitig weist Leichtbeton eine gute Wärmedämmung auf. Aktuelle, architektonisch gelungene Leichtbetonbauwerke sind z. B. das Spielraumtheater in Heidenheim oder Eigenheime mit Außenwänden aus Leichtbeton ohne zusätzliche Wärmedämmung in Berlin und Köln. Foto: BMO

Deutsche BetonkanuRegatta 2013

NACHRICHTEN

Erst durch Schalen und Betonieren kann ein Entwurf umgesetzt werden.

Fantasie und Experimentierfreude der Studenten brachten interessante und sehenswerte Objekte hervor, z. B. eine Schachbrett-Stele oder einen Amboss. Zu Beginn des Wintersemesters werden die fertigen Plastiken versteigert, um weitere derartige Projekte zu finanzieren. So haben bereits einige Betonplastiken der letzten Semester einen Platz an Orten in ganz Deutschland gefunden.

Foto: BMO

NACHRICHTEN

Der Beton-Amboss wird ausgeschalt.

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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BETON- UND STAHLBETONBAU aktuell

NACHRICHTEN

Ganzheitliches Planen und Bauen Bayerische Ingenieurekammer-Bau veröffentlicht Broschüre Entwicklungs- und Realisierungsphasen eines Bauprozesses. So wird das gesamte Bauvorhaben transparenter, wovon letztlich alle profitieren“, sagt Dr.-Ing. HEINRICH SCHROETER, Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau.

Bauvorhaben bewegen die Gemüter, insbesondere bei Großprojekten lässt sich dies immer stärker beobachten. Um Bauvorhaben effizient und mit möglichst breiter Zustimmung realisieren zu können, sieht die Bayerische IngenieurekammerBau einen ganzheitlichen Ansatz als Weg der Zukunft. Soeben hat die Kammer hierzu eine Broschüre veröffentlicht, die sich gleichermaßen an alle am Bau beteiligten Personen, vom Planer bis zum Auftraggeber, richtet. „Ganzheitliches Planen und Bauen zielt auf eine möglichst frühzeitige und umfassende Einbeziehung aller Beteiligten in die unterschiedlichen

Eines der zentralen Ziele des ganzheitlichen Planens und Bauens ist es, allen Beteiligten zu ermöglichen, ihre Vorschläge und Entscheidungen zu jeder Zeit – und nach Möglichkeit an jedem Ort – auf der Grundlage einer aktuellen, einheitlichen und transparenten Datenbasis zu treffen. Dies kann nur geleistet werden, wenn bereits in der Entwurfsphase möglichst interdisziplinär gehandelt wird. Werden Planer erst später, eventuell nach langen kontroversen öffentlichen Debatten, hinzugezogen, kommt ihnen oft die Rolle des Mittlers zwischen den Wünschen auf der einen Seite und dem technisch und wirtschaftlich Machbaren auf der anderen Seite zu. „Ziel muss sein, dass Experten – und im Bereich Planen und Bauen sind das allen voran die am Bau tätigen Ingenieure – bereits in den politisch bzw. gesellschaftlich

geführten Debatten präsent sind und ihr Fachwissen einbezogen wird. Die Fachleute müssen sich einerseits selbst aktiv einbringen und die Öffentlichkeit und Politik muss andererseits willens sein, sich frühzeitig mit den Einschätzungen der Experten auseinander zu setzen“, so Kammerpräsident SCHROETER. Technisch gesehen bedeutet ganzheitliche Planung die Abkehr vom bisherigen seriellen Planungsprozess hin zu einer gemeinsamen, in weiten Teilen gleichzeitigen Planung. Alle relevanten Daten werden in einem digitalen Bauwerksmodell erfasst. Diese Daten werden während des gesamten Lebenszyklus fortgeschrieben: bei Umbauten, Sanierungen, Umnutzungen. Immer dann also, wenn sich am Bauwerk oder an dessen technischer Ausrüstung Veränderungen ergeben. Dies macht auch den Rückbau eines Gebäudes leichter. Die Übergabe eines Planungsstands entfällt, da die neue Version umgehend für alle einsehbar und nutzbar ist. Die Broschüre steht kostenfrei zum Download zur Verfügung: www.bayika.de/de/service/publikationen

NACHRICHTEN

fib Bulletin 67: Guidelines for green concrete structures

fib Bulletin 67, “Guidelines for green concrete structures”, is now available for purchase from the fib secretariat. The bulletin is a practically oriented guide to reduce the environmental impact of concrete structures throughout their full life-cycle has been elaborated. It is intended to inspire and support concrete structure designers by providing practical tools, suggestions and recommendations that can be fully or partially

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

applied, depending on regional limitations.

units and the environmental parameters have been defined.

Even though the process of designing green concrete structures is subjected to constantly evolving knowledge, standards, regulations and regional levels of technologies, a common willingness to make a significant improvements must be adopted. Focus is placed on CO2 as an environmental indicator. However, other indicators, such as N2O and methane are also major contributors to the greenhouse effect, although to a significantly lower extent. CO2 accounts for 55 % of the total greenhouse effect, whilst methane and N2O account for 20 % and 4 %, respectively.

Bulletin 67 provides an overview of selected available green concrete technologies, followed by suggestions on how the environmental impact can be accounted for. These accounting techniques can then be used to optimize concrete structures in terms of their environmental impact. At the end of the bulletin, benchmark data is provided, and several examples of how the guide, or parts of it, can be used to account for and optimize the environmental impact of concrete structures.

The definition of “green concrete structure” by the Nordic concrete network has been implemented in the bulletin, and is applied throughout all life-cycle phases of a concrete structure, from preconstruction to demolition and reuse/recycling, once the relevant functional

A review copy of Bulletin 67 can be provided on request. Pages: 60 Non-member price: 70 CHF ISBN 978-2-88394-107-6 To purchase this and other fib bulletins, go to the online store at www.fib-international.org/publications/fib.

VERANSTALTUNGSKALENDER

Kongresse – Symposien – Seminare – Messen Ort und Termin

Veranstaltung

Auskunft und Anmeldung

Bremerhaven 5. bis 6. September

Offshore-Windenergie: Design und Installation von Tragstrukturen in der Nordsee Entwurf sowie Berechnungsmethoden zur Auslegung der Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen

HAUS DER TECHNIK e.V. Tel.: 0201/18 03-1 www.hdt-essen.de

Essen 11. September

Seminar moderne Bewehrungs- und Verbindungstechnik nach Eurocode 2

VBBF Verein zur Förderung und Entwicklung der Befestigungs-, Bewehrungs- und Fassadentechnik e.V. in Düsseldorf Tel.: +49 0211 4564 106 i.sassen@vbbf.de www.vbbf.de

Hamm, 27. September DBV-Arbeitstagung „Typische Schäden im Stahlbetonbau – Stockdorf, 23. Oktober Vermeidung von Mängeln als Aufgabe der Bauleitung“ Remshalden, 25. Oktober Kerpen, 30. Oktober

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V., k.mrochen@betonverein.de www.betonverein.de → Veranstaltungen

Nürnberg 18. bis 19. September

Abdichtung von wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton im Ingenieur-, Wasser- und Tiefbau Fugenabdichtung fachgerecht geplant und ausgeführt. Instandsetzung von Rissen und Fugen bei wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton

TAW Technische Akademie Wuppertal Tel.: 0202/7495-319 bernhard.stark@taw.de www.taw.de

Braunschweig 19. bis 20. September

Braunschweiger Brandschutztage 2012 26. Fachtagung Brandschutz bei Sonderbauten Neuerungen im Brandschutz – Normen, Richtlinien, Verordnungen – Brandschutzkonzepte für Sonderbauten – Rauchableitung und Rauchfreihaltung

Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig Zentralstelle für Weiterbildung Tel.: 0531/391 4212 d.kaehler@tu-bs.de www.tu-braunschweig.de/zfw

Detmold, 20. September 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

Dresden 27. bis 28. September

4. Anwendertag Textilbeton in Theorie und Praxis Textilbeton in Theorie und Praxis Entwicklungen und Anwendungen – aktuelle Ergebnisse – Forschung, Planung und Bauausführung – Anwendung von Carbonfasern im Bauwesen Preisverleihung TUDALIT® Architekturwettbewerb

TUDALIT, Dresden info@tudalit.de www.tudalit.de

Graz 27. bis 28. September

1. Grazer Betonkolloquium: Die Vielseitigkeit eines Baustoffs Schnittstelle zwischen Materialtechnologie und Konstruktion: Von Forschungsergebnissen zur Anwendung – Entwicklung und Nutzung von Hochleistungsbetonen – Dauerhaftigkeit und Nachhaltigkeit – Gestaltung mit Beton – Integrales Bauen

Technische Universität Graz Institut für Betonbau und Institut für Materialprüfung und Baustofftechnologie WALTRAUD REICHL Tel.: +43 0316 873 6191 betonkolloquium@tugraz.at http://betonkolloquium.tugraz.at

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin

Veranstaltung

Auskunft und Anmeldung

Frankfurt a.M. 28. September

47. Bausachverständigen-Tag der Frankfurter Bautage 2012: Schäden am Dach Problempunkte und Sanierung von Steil-, Flach- und Gründächern sowie Photovoltaikanlagen

RKW Rationalisierungs-Gemeinschaft „Bauwesen“ in Eschborn Tel.: +49 6196 495.3501 blochmann@rkw.de www.rkw-kompetenzzentrum.de

Wien 3. bis 6. Oktober

3rd Symposium of IALCCE The mission of IALCCE 2012 is to bring together all cutting edge research in the field of Life-Cycle Civil Engineering and so to advance both the state-of-the-art and state-of-practice in the field.

International Association for LifeCycle Civil Engineering (IALCCE) under the auspices of the University of Natural Resources and Life Sciences www.ialcce2012.org

Ostfildern 8. bis 9. Oktober

Brandschutz in der Bauausführung Regelwerke – rechtliche Grundlagen – Brandschutzplanung – Anforderungen und ihre Ausführungen – Schäden und Sanierungen

Technische Akademie Esslingen e.V. info@tae.de Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

München 11. Oktober

16. Münchener Massivbau Seminar Diskussion innovativer ganzheitlicher Ingenieurlösungen – aktuelle Entwicklungen und Projekte aus dem Ingenieur- und Brückenbau, dem Hoch- und Industriebau sowie dem Tunnelbau – im Zuge der Energiewende entstehende Aufgaben für den Massivbau – laufende Forschungsprojekte

TU München, Institut für Massivbau ANNELIESE SPITZAUER Tel.: +49 89 289 23039 seminar@mb.bv.tum.de www.mb.bv.tum.de

Lauterbach 12. bis 13. Oktober

S PCC-Lehrgang

Bauakademie Hessen-Thüringen e.V. Tel.: 069/95809-181 www.bauhut.de

Aachen 16. bis 19. Oktober

International Glass Fiber Symposia

RWTH Aachen, Institut für Textiltechnik (ITA) www.ita.rwth-aachen.de/ita/ glassconf/index.htm

Berlin 18. bis 19. Oktober

Shell Pioneers – Ein internationales Symposium anlässlich des 125-jährigen Geburtstagsjubiläums von Franz Dischinger Führende internationale Experten stellen Ergebnisse eigener Forschungen zur Frage der internationalen Verknüpfungen im frühen Stahlbetonschalenbau vor. F RANZ DISCHINGER und die Zeiss-Dywidag-Schalen stehen im Mittelpunkt. Die Veranstaltung wird in englischer Sprache durchgeführt. F RANZ DISCHINGER Biographie in Structurae – der OnlineDatenbank für Ingenieurbauwerke

BTU Cottbus, Lehrstuhl Bautechnikgeschichte roland.may@tu-cottbus.de www.tu-cottbus.de/fakultaet2/de/ bautechnikgeschichte und TU Berlin, Entwerfen und Konstruieren – Massivbau arndt.goldack@tu-berlin.de www.ek-massivbau.tu-berlin.de

Wuppertal 24. Oktober

Nachträgliche Bauwerksabdichtung Von den Grundlagen bis zur Anwendung

Technische Akademie Wuppertal e.V. Dr. STEFAN MÄHLER Tel.: 0202/7495-207 www.tae.de

Aachen 25. Oktober

44. Aachener Baustofftag Diagnose von Stahlbetonbauwerken: Neues aus Forschung und Anwendung

Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen MARTINA ROHS http://aachener-baustofftag.ibac. rwth-aachen.de/

Freiburg 26. Oktober

Ingenieurbauwerke aus Natursteinmauerwerk Untersuchen, Bewerten und Instandsetzen

Kongressmanagement Ingenieurbautage im Rahmen der econstra 2012 Tel.: 0711/32732-326 www.ingenieurbautage.de

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin

Veranstaltung

Auskunft und Anmeldung

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 → Veranstaltungen

Ostfildern-Nellingen 7. und 8. Oktober

Baubegleitende Qualitätskontrolle – Bauschäden vermeiden

Technische Akademie Esslingen e.V. Tel.: 0711/34008-23 www.tae.de

Stuttgart 14. November

Sanierung und Ertüchtigung von Verkehrsbauwerken

VDI Haus Stuttgart buck@vdi-stuttgart.de www.vdi-fortbildung.de

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. und 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 Institut für Mechanik und Statik 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 → Veranstaltungen

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

Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

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VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin

Veranstaltung

Auskunft und Anmeldung

Ostfildern 19. bis 20. November

Parkhäuser, Parkdecks, Tiefgaragen Planung – Bauausführung – Instandhaltung – Instandsetzung

Technische Akademie Esslingen e.V. Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

Wien 22. November

FSV-Seminar Brückenprüfer – Erfahrungsaustausch Die Referenten zeigen einen Querschnitt der Problemstellungen im Bereich der Bauwerksprüfung und Möglichkeiten für innovative Lösungen auf.

Österreichische Forschungsgesellschaft Straße – Schiene – Verkehr, Wien Tel.: 01/585 55 67 www.fsv.at

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

Technische Akademie Esslingen e.V. Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.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

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

Technische Akademie Esslingen e.V. Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

Esslingen 22. und 23. Januar

3. Kolloquium „Erhaltung von Bauwerken“

Technische Akademie Esslingen e.V. Tel.: +49 711 34008-0 www.tae.de

Wien 24. bis 25. Januar 2013

8. Fachausstellung „Grundbau-Brunnenbau“ & 9. Österreichische Geotechniktagung Bauen im (Grund-)Wasser als besondere Herausforderung für Planung und Ausführung, Nutzung des (Grund-)Wassers für innovative (Energie-)Systeme der Zukunft

office@voebu.at www.oegt-2013.voebu.at

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Arbeiten in … Brasilien „Immer wieder technische und auch persönliche Grenzen überschreiten“ Fünf Fragen an Dipl.-Ing. Knut Stockhusen, Direktor schlaich bergermann und partner do Brasil, Erweiterte Geschäftsleitung schlaich bergermann und partner

Knut Stockhusen – Dipl.-Ing., Direktor schlaich bergermann und partner do Brasil, Erweiterte Geschäftsleitung schlaich bergermann und partner

1. Der erste Buchstabe der BRIC-Staaten steht für Brasilien. Warum steht er vorne? Ist Brasilien wirklich so eine Boom-Region? Die Berichte aus Brasilien und der Strom an internationalen Büros und Firmen sprechen dafür. Das hat natürlich auch mit den anstehenden Megaevents dort zu tun: Fußball-WM 2014 (zahlreiche zu modernisierende und neu zu bauende Stadien), die Olympischen Spiele 2016 in Rio de Janeiro und dann die Modernisierungs- und Erweiterungsmaßnahmen am gesamten Infrastrukturnetz. 2. Ihr Büro hat über den Stadionbau für die WM 2014 in Brasilien Fuß gefasst. Wie einfach war das? Auf die Frage „Wie schwer war das?“ hätte ich mit einem einfachen „Sehr schwer“ antworten können, aber so? Vor Ort fällt schnell auf, wie protektionistisch das Land funktioniert. Die Hürden, dort zu arbeiten oder gar Waren dorthin zu exportieren, sind enorm. Auf Waren wie auf Dienstleistungen sind hohe Steuern und Zölle zu zahlen. Die sogenannte CREA-Registrierung, die Zulassung bei der brasilianischen Ingenieurs- und Architektenkammer, bekommt man als Ausländer, auch wenn es theoretisch möglich sein sollte, wohl nie. Daher sind die persönlichen Kontakte entscheidend. Uns war von Anfang an klar, dass nur mit einem engmaschigen Netz von Partnern vor Ort und intensiver Kontaktpflege die erforderlichen Vertrauenskreise gebildet werden konnten. Wir gründeten die Niederlassung mit der Person unseres vollen Vertrauens als permanente Repräsentanz. Über diese früh geknüpften Partnerschaften haben sich dann die ersten und auch die folgenden Projekte konkretisieren lassen. In nun bald 5 Jahren konnten wir unsere lokalen Referenzen so aufbauen, dass wir auch über Empfehlungen schon bei einem frühen Stand zu weiteren Projekten gerufen werden. 3. Projektplanung und -abwicklung in Deutschland und in Brasilien – wo gibt es Ähnlichkeiten, wo Unterschiede? Wohl bedingt durch die Unterschiede bei den Planungsphasen – in Brasilien gibt es, wenn überhaupt, nur eine kurze Konzeptphase, in der Folge ein „Basico“ mit anschließender Ausschreibung im Auftrag des Bauherren, und anschließend ein „Executivo“ im Auftrag des erfolgreichen GU – unterscheiden sich Projektintensität und entsprechende Mechanismen natürlich deutlich. Ziel muss sein, in intensiver Zusammenarbeit mit den Planungspartnern vor Ort, eine entsprechende Basis aufzubauen. Dies auch, um im Verlauf der Ausführungsplanung und Realisierung die durch den Sub oder andere Quellen aufkommenden Sondervorschläge nicht nur wirtschaftlich bewerten zu müssen, sondern den eigenen Entwurfsgedanken und die technischen Randbedingungen im gemeinsamen Fokus zu behalten.

Mineirao Stadium Belo Horizonte

WISSENSWERTES ZUM BRASILANISCHEN BAU-ARBEITSMARKT IM ÜBERBLICK: – erforderliche Papiere: Europäer benötigen nur einen gültigen Reisepass, kein Visum. Die Arbeitsgenehmigung erfordert dann einigen bürokratischen Aufwand. – Um als deutsches Ingenieurbüro vorlageberechtigt zu werden, ist die Gründung einer Gesellschaft unumgänglich. Eine GmbH gründet sich schnell, das Schließen dagegen ist extrem langwierig. Ein brasilianischer Ingenieur ist zwingend erforderlich, um die CREA Registrierung zu erlangen. – praktische Hinweise für Einreise und Alltag Am einfachsten und sichersten beauftragt man für die Arbeitsgenehmigung einen der ansässigen VisaServices. Die Gesellschaftsgründung läuft über gut aufgestellte (und teure) Rechtsanwälte. Man sollte mit offenen Augen unterwegs sein, sich nicht unnötig exponieren und Wertgegenstände lieber gleich zu Hause lassen. Dann passiert auch meist nichts. Portugiesisch-Grundkenntnisse sind unumgänglich. – offene Stellen in welchen Bereichen Aufgrund der Krise in Europa, insbesondere in Portugal sind viele portugiesisch sprechende Europäer bereits vor Ort. Auch die Arbeitsgenehmigung ist in diesen Fällen leichter zu erlangen, daher gibt es wohl kein überproportionales Stellenangebot.

Arbeiten in … Brasilien Es ist durchaus möglich, dass ein ursprünglich nicht am Projekt beteiligter, befreundeter Planer des GU statt eines Turms einen Tunnel vorschlägt. Dann wird es richtig spannend, aber eben auch nie langweilig.

National Stadium Brasilia

4. Welche Rolle spielen Mentalität und soziale Verhältnisse bei der Arbeit? Das große soziale Gefälle mit dem Brasilien zu kämpfen hat, ist im Alltag immer spürbar – gerade in Städten wie Sao Paulo und Rio de Janeiro. Vielleicht ändern sich deshalb die Dinge auch nur so langsam. So sehr man sich auch dagegen sträubt, man muss lernen damit umzugehen. Die Mehrheit der Brasilianer schafft diesen Spagat ohne weiteres – eine nachhaltige Lösung ist dies aber natürlich nicht. Bei der weiteren Projektarbeit fallen die teils dramatischen Probleme nicht mehr sehr auf, da die brasilianischen Partner meist aus bessergestellten Schichten kommen und einen wirklich sehr hohen Lebensstandard haben. Die brasilianische Seele fordert vor allem von uns Deutschen ein ordentliches Maß an Anpassung, Entspannung und Umdenken. Das wird schnell deutlich, wenn wir uns bei der Begrüßung in der Chefetage eines großen Bauunternehmens nur mit Mühe aus der festen und auch ehrlich gemeinten Umarmung lösen können, spätestens aber beim nächsten Besuch selber kräftig „schulterklopfen“. Auch wenn deutsche Ingenieurskunst höchst angesehen ist, müssen die daraus resultierenden, teils starren und emotionslosen technischen Ansätze mit Freundlichkeit, Einfühlungsvermögen, endloser Geduld aber auch einer ordentlichen Portion Humor vertreten werden. – Es funktioniert erfolgreich, mit langem Atem. 5. Wodurch hat Ihre Arbeit in Brasilien Ihre Arbeit hierzulande bereichert? Arbeitsstände und Dokumentationen werden im Normalfall zur Ab-/Übergabe in Brasilien „tropikalisiert“ – sie werden für den lokalen Markt „lesbarer“ gemacht, d.h. lokale Konventionen, Normen und Abläufe werden berücksichtigt. Dazu gehört auch eine gewisse Bereitschaft, all die Festlegungen gemeinsam zu diskutieren, ohne die erforderlichen technischen Ansprüche in Frage zu stellen. Sind wir mal ehrlich: Uns allen würde manchmal etwas „Tropikalisierung“ nicht schaden, sondern den Horizont entsprechend erweitern und mit einem schmunzelnden Blick auf uns selbst den Fokus aufs wirklich Wesentliche neu schärfen. Tun wir das – keine Angst, natürlich wie immer alles in deutschen Maßen – weichen wir schon bald die teilweise zwanghafte, manchmal auch fehleranfällige eigene Konsequenz auf und verbinden sie mit der sympathischen, immer freundlichen und kommunikativen Art unserer brasilianischer Partner, und schon macht auch hier zu Lande alles wieder mehr Spaß.

AUF EIN WORT Wer beruflich oder privat vor die eigene Türe tritt, die lang gehegte Komfortzone verlässt und in die Welt hinausgeht, wird einen Preis dafür bezahlen aber eben auch einen noch größeren dafür erhalten. Hermann Hesse sagt im „Reiselied“: „Sonne leuchte mir ins Herz hinein, Wind verweh mir Sorgen und Beschwerden! Tiefere Wonne weiß ich nicht auf Erden, Als im Weiten unterwegs zu sein.“ Auch wenn er dabei wahrscheinlich nicht an deutsche Ingenieure dachte (wer weiß), passt es für uns und mich genauso. Wir waren immer auf der Suche nach Maracana stadium Rio de Janeiro neuen Herausforderungen und haben dadurch immer wieder technische und auch persönliche Grenzen überschritten – und werden das auch in Zukunft so halten. Nur so kann Evolution im Großen wie im Kleinen stattfinden. Rückschläge sind der Nährboden für Neues: 2009–2011 entwarfen und planten wir die Überdachung des Mineirao Stadions in Belo Horizonte – 10.000 Arbeitsstunden, alles fertig, bis zur letzten Schraube. Im letzten Moment vor der Seilbestellung zu erfahren, dass das lokale Team parallel ein anderes Dach geplant hatte, welches nun zur Ausführung kommen sollte, überraschte uns alle ziemlich. Hier hatte der Vertrauenskreis eben einen Bruch, oder waren wir nie wirklich drin? Wahrscheinlich. Macht nichts – wir hatten den schöneren Entwurf, der die einmalige bestehende Architektur gewürdigt hat. Aus solchen Erfahrungen lernt man und versucht in Zukunft, den Kreis in den man tritt noch besser zu wählen.

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National Stadium Brasilia

JN Stadium New Delhi

– Gehälter Ein Junior Ingenieur verdient etwas weniger als in Deutschland, allerdings gibt es in vielen Büros Modelle zur Beteiligung von Senior Ingenieuren an den Gewinnen, wodurch bei entsprechendem Volumen deutlich höhere Gehälter entstehen können. Technische Zeichner werden nach Planfläche bezahlt. – Steuern Das Steuersystem ist sehr komplex. Die meisten Abgaben sind Quellsteuern. Auch Dienstleistungen sind Importsteuern unterworfen. Zusätzlich muss bezüglich der Kaskadensteuer bereits die Vertragsgestaltung und Vergabe der Leistungen und die entsprechende Rechnungsstellung gut durchdacht sein. Der persönliche Lohnsteuersatz ist deutlich geringer als in Deutschland.

INTERESSANTE LINKS www.ahk.de www.ahk.de/ahk-standorte/brasilien www.gtai.de www.sbp.de

Stellenangebote & Weiterbildung

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Karriere im Bauingenieurwesen

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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

Als technisch-wissenschaftlicher Verein der deutschen Bauwirtschaft beschäftigen wir uns mit den Grundlagen der Bautechnik und mit deren Weiterentwicklung. Ein Schwerpunkt unserer Tätigkeit ist der Beton- und Stahlbetonbau. Für die Verstärkung unserer Bauberatung im Gebiet Ost (Dienstsitz Berlin) suchen wir möglichst zum 1. Januar 2013

einen Bauingenieur w/m (Dr.-Ing. oder Dipl.-Ing.) mit hervorragenden Kenntnissen im Stahlbetonbau, im baulichen Brandschutz und in der Moderation verschiedener am Bau Beteiligter sowie mit Interesse an der Beratung von Baufirmen, Behörden und Planern. Sie sollten – idealerweise in verschiedenen Unternehmen – Verantwortung bei der Ausführung von Bauleistungen getragen oder bei der Planung und Projektleitung bzw. bei der Beurteilung von Bauteilen Erfahrungen gesammelt haben. Kenntnisse in der Erstellung von Gutachten oder eine öffentliche Bestellung als Sachverständiger wären von Vorteil. Näheres zu den Anforderungen und zur Ausstattung dieser Stelle finden Sie im Internet unter www.betonverein.de Wenn wir Ihr Interesse geweckt haben, bitten wir um Ihre aussagekräftige Bewerbung an die Geschäftsführung des DBV: Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. Herrn Dr.-Ing. Lars Meyer Kurfürstenstraße 129, 10785 Berlin

Die Hochschule Augsburg stellt als größte bayerisch-schwäbische Hochschule für angewandte Wissenschaften Qualität, Persönlichkeit, Offenheit und Partnerschaft in den Fokus ihrer Arbeit. Unser Auftrag ist es, Persönlichkeiten zu entwickeln, die in Wirtschaft und Gesellschaft gefragt sind. An der Fakultät für Architektur und Bauwesen ist ab dem Sommersemester 2013 oder früher zu besetzen:

Professur Grundbau Geotechnik (Besoldungsgruppe W2) Gesucht wird ein/e Ingenieur/in mit Hochschulabschluss und Promotion bzw. promotionsadäquaten Leistungen sowie praxiserprobter Kompetenz mit mehrjähriger Berufserfahrung im Grundbau, Spezialtiefbau und Tunnelbau. Das Kompetenzfeld enthält die Geotechnik und erstreckt sich auch auf Bauwerke der Geotechnik und Geothermie. In der Lehre sollen auch die Grundlagen des Bauingenieurwesens vertreten werden. Die vollständige Ausschreibung sowie die Bewerbungsadresse erhalten Sie unter www.hs-augsburg.de/stellenmarkt Die Bewerbungsfrist endet am 27.9. 2012. Ansprechpartner für Rückfragen: Herr Gründel, Tel.: 0821 5586-3277

Geotechnische Nachweise nach EC7 und DIN 1054 EinfĂźhrung mit Beispielen

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MARTIN ZIEGLER

Geotechnische Nachweise nach EC7 und DIN 1054 EinfĂźhrung mit Beispielen Reihe: Bauingenieur-Praxis BiP 3., neu bearb. AuďŹ&#x201A;age 2012. ca. 300 S. ca. 150 Abb. Br. ca. â&#x201A;Ź 55,â&#x20AC;&#x201C; ISBN: 978-3-433-02975-6 Erscheint FrĂźhjahr 2012 Online-Bestellung: www.er nst-und-sohn.de

Die Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau sind zukĂźnftig nach dem EC 7-1 zu fĂźhren. Das Buch zeigt die Ă&#x201E;nderungen zur bisherigen NachweisfĂźhrung auf und bildet daher fĂźr Geotechniker und Bauingenieure ein unverzichtbares Hilfsmittel bei der Einarbeitung in das neue Regelwerk. In dem vorliegenden Buch werden die Grundlagen und Begriffe der NachweisfĂźhrung vorgestellt. Soweit nĂśtig wird dabei auch auf die mit geltenden Normen und Empfehlungen wie z. B. die GelĂ¤ndebruchnorm DIN 4084 oder die Erddrucknorm DIN 4085 sowie die EAB, EAU, EA-PfĂ¤hle und die EBGEO eingegangen. Die erforderlichen Nachweise werden erlĂ¤utert und anhand von Ablaufdiagrammen und zahlreichen Beispielen verdeutlicht.

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

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Weiterbildung

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Technische Akademie Esslingen Ihr Partner fĂźr Weiterbildung Fachkraft fĂźr Industriebodenbeschichtung 12. Oktober 2012 (Beginn)

Leitung: Prof. Dr. K. Littmann

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Nr. 32459.00.010

Neue Estriche und FuĂ&#x;bodenkonstruktionen 12. November 2012

Referent: Dipl.-Ing. K. Zeus

ParkhĂ¤user, Parkdecks, Tiefgaragen 19. und 20. November 2012

Leitung: Dipl.-Ing. Architekt M. SchrĂśder

Kathodischer Korrosionsschutz von Stahlbetonbauwerken 22. und 23. November 2012

Leitung: Dipl.-Ing. S. Gieler-BreĂ&#x;mer

890,00 EUR

Nr. 50004.00.007

Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen in Abwasseranlagen 22. November 2012

Leitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. M. Raupach

Ihr Ansprechpartner: Dr. Ing. RĂźdiger Keuper Telefon +49 711 34008-18; Telefax +49 711 34008-65 ruediger.keuper@tae.de

620,00 EUR

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Ernst & Sohn Stellenmarkt Âˇ September 2012

Seminare und Symposien der %!) % " $! +'' (* # 18.-19.9.2012 18.-19.9.2012

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% ! # ! " $ " Leitung und Moderation Dipl.-Ing., Dipl.-Ing. (FH) Peter J. Gusia Bundesanstalt fĂźr StraĂ&#x;enwesen (BASt) Bergisch Gladbach Termin 24. - 25. Oktober 2012

Mehr Information Ăźber diese Veranstaltung finden Sie auf unserer Hompage www.taw.de unter Kongresse / Fachtagungen Haben Sie noch Fragen? Dann freuen wir uns auf Ihren Anruf oder Ihre E-Mail. Ihr Ansprechpartner fĂźr TAW-Symposien ist:

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Ort Hotel Park Inn Bochum

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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

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Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9

Vorschau 10/2012 Zum Bild Ein Beitrag in Heft 10 beschäftigt sich mit der möglichen Ursache für Schäden an hoch vorgespannten Silos. Es wird der Frage nachgegangen, inwieweit sich instationäre Temperaturspannungen aus Sonneneinstrahlung den Druckspannungen aus Vorspannung überlagern und große Querzugspannungen zwischen Wandbewehrung und Ringspanngliedern verursachen.

R. Post, S. Schindler, P. Mark, F. Hebach Diskriminanzanalyse zur effektiven Nachweisführung typisierter Ankerplatten Ankerplatten mit Kopfbolzendübeln werden bei Großprojekten wie Kraftwerksbauten häufig typisiert und in großer Stückzahl verwendet. Für solche Bemessungsaufgaben, die sich oft wiederholen, in sich aber sehr komplex sein können, bietet sich die Diskriminanzanalyse zur Vereinfachung und Beschleunigung an. Der Beitrag zeigt Grundlagen und Weiterentwicklungen der Diskriminanzanalyse und der Ankerplattenbemessung mit Interaktionsdiagrammen und Beispiele. Th. Braml, O. Wurzer Probabilistische Berechnungsverfahren als zusätzlicher Baustein bei der ganzheitlichen Bewertung von Brücken im Bestand Die Forschung auf dem Gebiet der Probabilistik wurde in den letzten Jahrzehnten stark vorangetrieben, sodass nunmehr Rechenmethoden zur Verfügung stehen, die den Einsatz in der Baupraxis ermöglichen. Es wird ein mögliches praktisches Vorgehen für die Durchführung probabilistischer Berechnungen als zusätzlicher Baustein bei der Bewertung bestehender Brückenbauwerke aufgezeigt. An zwei konkreten Beispielen

D. Lippold Spannbetonsilos mit hohen Vorspanngraden unter instationären Temperatureinwirkungen Bei der Vorspannung zylindrischer Silowände in Ringrichtung wird im Allgemeinen ein Kompromiss zwischen zwei Grenzzuständen gesucht. Zu große Druckspannungen können den Wandbeton schädigen, zu große Zugspannungen führen zu unzulässig breiten Rissen. Schäden auf der Wandaußenseite von sehr hoch vorgespannten Silowänden weisen 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. M. Empelmann, C. Müller, F. Hude, Th. Adam Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton Der Beitrag zeigt Ergebnisse eines Forschungsprojekts mit experimentellen und theoretischen Untersuchungen zum Last-Verformungsverhalten von Schleuderbetonstützen aus hochfester Betonstahlbewehrung und ultra-hochfestem Beton. Dabei wurde auch das Kurz- und Langzeit-Materialverhalten der eingesetzten Hochleistungswerkstoffe untersucht. Änderungen vorbehalten

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…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 Die Klimaentlastung durch Massivholzbauarten. Grundlagen und Möglichkeiten der Berücksichtigung der CO2Senkenleistung von Außenbauteilen aus Massivholz im Rahmen der gesetzlichen Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden, Teil 1

Verklebung von Laubhölzern mit 1K-PUR Klebstoffen für den konstruktiven Holzbau Von Minergie-A zu Nullenergiegebäuden Sonderfälle des Trittschallschutzes, Teil 1: Laminatund Parkettböden, Trockenböden und Terrassenbeläge Lokale Beheizung von Schwachstellen

Heft 10/2012 Zur Geschichte des Stadionbaus Stadion Qatar, AS&P Stadion Nantes „Welle“ – Entwurf zur Gegengerade des Millerntor-Stadions

Bericht über die Stadien in Brasilien (Maracana, Brasilia, Manaus) Neues Stadion in Sao Paulo (Brasilien) Die Hüter der weißen Elefanten – Können Architekten nachhaltige Großsportbauten?

“Iconic and Sustainable” – The environmental design of the London Aquatics Centre

Heft 5/2012 Schwerpunkt: 61. Geomechanik Kolloquium 2012

Penetration, Verschleiß und Verklebung im TVM-Vortrieb

Entwicklung der NATM

Was darf Sicherheit kosten?

Wasserkraftausbau – Felsmechanische Aspekte

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

Heft 9/2012 Eisenbahnüberführung Simmerbach – Feldmessungen der Verbunddübel und der Schienenstützpunkte am VFT-Rail Träger

Risikoorientierte Bemessung von Tragstrukturen – Kombinationsbeiwert für ständige Lasten

Erster Bauabschnitt der EÜ Peeneklappbrücke in Anklam – Demontage und Montage der Stahlüberbauten

Lieferzustände von unlegierten Baustählen nach DIN EN 10025-2

Druckbeanspruchte Fachwerkstäbe mit exzentrischen Knotenblechanschlüssen (Teil 2)

Beginn der Brückenschweißung vor 80 Jahren

Berichte

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