DIN_19702_2013

Februar 2013DEUTSCHE NORM

Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DIN

Preisgruppe 13DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.

ICS 93.160

!$K/"1934012

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DDIN 19702

Massivbauwerke im Wasserbau Tragfhigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit

Solid structures in hydraulic engineering Bearing capacity, serviceability and durability

Ouvrages hydrauliques massifs Force portante, solidit lusage et durabilit

Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin

Ersatz frDIN 19702:2010-06

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Gesamtumfang 26 Seiten

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Inhalt

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Vorwort ................................................................................................................................................................3 1 Anwendungsbereich .............................................................................................................................4 2 Normative Verweisungen ......................................................................................................................4 3 Begriffe ...................................................................................................................................................6 4 Berechnungsgrundlagen ......................................................................................................................6 4.1 Baugrund ................................................................................................................................................6 4.2 Einwirkungen .........................................................................................................................................7 5 Nachweis der Tragfhigkeit ............................................................................................................... 13 5.1 Allgemeines zu den Nachweisen ...................................................................................................... 13 5.2 Bemessungssituationen .................................................................................................................... 14 5.3 Grundstze der Nachweise ................................................................................................................ 15 5.4 Nachweise fr bestehende Wasserbauwerke .................................................................................. 18 6 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit ............................................................................................... 18 6.1 Allgemeines ......................................................................................................................................... 18 6.2 Begrenzung der Rissbreiten von Stahlbeton ................................................................................... 19 6.3 Begrenzung der Verformungen ......................................................................................................... 19 7 Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen ................................................................................................. 19 7.1 Allgemeines ......................................................................................................................................... 19 7.2 Expositionsklassen und Mindestanforderungen ............................................................................ 19 7.3 Betondeckung und Bewehrung ......................................................................................................... 20 7.4 Betontemperatur ................................................................................................................................. 20 7.5 Anforderungen an Festbeton ............................................................................................................ 20 7.6 Arbeitsfugen ........................................................................................................................................ 20 8 Bauausfhrung, Bauberwachung ................................................................................................... 21 9 Inbetriebnahme ................................................................................................................................... 22 10 Bauwerksberwachung und -unterhaltung ..................................................................................... 23 Anhang A (informativ) Erkundungen und Auswertungen (der Baugrund- und

Grundwasserverhltnisse) ................................................................................................................. 24 Literaturhinweise ............................................................................................................................................. 26

Bilder

Bild 1 Systemskizze fr Wasserdruck im Inneren von Bauteilen ............................................................ 9 Bild 2 Belastungsfigur fr Schalungsdruck ............................................................................................. 22

Tabellen

Tabelle 1 Teilsicherheitsbeiwerte fr die Einwirkungen auf Tragwerke im Grenzzustand der Tragfhigkeit (Versagen des Tragwerks) ............................................................................................... 16

Tabelle 2 Faktor w fr Gleichung (6) ....................................................................................................... 17


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Vorwort

Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 119-02-05 AA Standsicherheit von Wasserbauten des Normenausschusses Wasserwesen (NAW) im Deutschen Institut fr Normung e. V. erarbeitet.

Die Berechnungsgrundlagen, insbesondere die Einwirkungen, sowie die Hinweise zum Nachweis der Tragfhigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit wurden an das Teilsicherheitskonzept nach der neuen Generation von Grundnormen des Bauwesens angepasst. Die Einwirkungen wurden in stndige, vernderliche und auergewhnliche Einwirkungen unterteilt und wasserbauspezifisch den stndigen, vorbergehenden und auergewhnlichen Bemessungssituationen zugeordnet. Den wasserbauspezifischen Einwirkungen fr die Bemessung massiver Wasserbauwerke wurden Teilsicherheitsbeiwerte zugewiesen. Schnittstellen zu geotechnischen Nachweisen wurden angegeben. Der Bedeutung von Dauerhaftigkeitsaspekten wurde Rechnung getragen.

Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN [und/oder die DKE] sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren.

nderungen

Gegenber DIN 19702:2010-06 wurden folgende nderungen vorgenommen:

a) Bercksichtigung der in 2012 bauaufsichtlich eingefhrten Normenreihen DIN EN 1990 ff. des Bauwesens (EUROCODEs);

b) redaktionelle berarbeitung.

Frhere Ausgaben

DIN 19702: 1966-10, 1992-10, 2010-06


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1 Anwendungsbereich

Diese Norm legt die grundlegenden Anforderungen an die Zuverlssigkeit (Tragfhigkeit, Gebrauchstauglich-keit und Dauerhaftigkeit) nach DIN EN 1990 fr Massivbauwerke im Wasserbau fest.

Diese Norm gilt fr alle massiven Wasserbauwerke (aus Beton, Stahlbeton und Mauerwerk) im Binnenland sowie im Kstenbereich, z. B. fr Wehranlagen, Schiffsschleusenanlagen, Wasserkraftwerke, Schpfwerke, Entnahmebauwerke, Sohlenbauwerke, Durchleitungsbauwerke, massive Bauteile von Kanalbrcken, massive Hochwasserschutzbauwerke, einschlielich der Nebenbauwerke.

Sie gilt fr Nachweise nach dem Teilsicherheitskonzept. Da massive Wasserbauwerke langlebige Infra-strukturbauwerke sind, zielen die Regelungen in dieser Norm auf eine Nutzungsdauer von in der Regel 100 Jahren ab. Die Festlegungen in den Normen der Reihe DIN 19700 bleiben unberhrt.

Diese Norm gilt nicht fr Bauwerke des Offshore-Bereiches, Baugrubenumschlieungen und Staumauern nach den Normen der Reihe DIN 19700.

Mit Planung, Entwurf, Bauberwachung und Bauleitung von Massivbauwerken im Wasserbau sind nur Ingenieure zu beauftragen, die dafr die erforderliche Erfahrung und Fachkunde besitzen.

2 Normative Verweisungen

Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).

DIN 1045-2, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 2: Beton Festlegung, Eigen-schaften, Herstellung und Konformitt Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1

DIN 1045-3, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 3: Bauausfhrung Anwendungsregeln zu DIN EN 13670

DIN 1054, Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau Ergnzende Regelungen zu DIN EN 1997-1

DIN 4020, Geotechnische Untersuchungen fr bautechnische Zwecke Ergnzende Regelungen zu DIN EN 1997 -2

DIN 4048-1, Wasserbau Begriffe Stauanlagen

DIN 4085, Baugrund Berechnung des Erddrucks

DIN 18218, Frischbetondruck auf lotrechte Schalungen

DIN 19700 (alle Teile), Stauanlagen

DIN 19700-11, Stauanlagen Teil 11: Talsperren

DIN 19700-13, Stauanlagen Teil 13: Staustufen

DIN EN 206-1, Beton Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitt

DIN EN 1990, Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung


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DIN EN 1991-1-1, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau

DIN EN 1991-1-3, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten

DIN EN 1991-1-4, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen Windlasten

DIN EN 1991-1-5, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1-5: Allgemeine Einwirkungen Temperatureinwirkungen

DIN EN 1991-1-7, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1-7: Allgemeine Einwirkungen Auergewhnliche Einwirkungen

DIN EN 1991-3, Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 3: Einwirkungen infolge von Kranen und Maschinen

DIN EN 1992-1-1:2011-01, Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln fr den Hochbau; Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004 + AC:2010

DIN EN 1996-1-1, Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten Teil 1-1: Allgemeine Regeln fr bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk

DIN EN 1996-3, Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden fr unbewehrte Mauerwerksbauten

DIN EN 1997-1, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln

DIN EN 1997-2, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds

DIN EN 1998-1, Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben Teil 1: Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln fr Hochbauten

DIN EN 1998-5, Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben Teil 5: Grndungen, Sttzbauwerke und geotechnische Aspekte

DIN EN 12390 (alle Teile), Prfung von Festbeton

DIN EN 13670, Ausfhrung von Tragwerken aus Beton

EAU, Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen Hfen und Wasserstraen (EAU 2004)1)

DAfStb-Richtlinie, Selbstverdichtender Beton (SVB-Richtlinie)2)

DAfStb-Richtlinie, Massige Bauteile aus Beton Teil 1: Ergnzungen zu DIN 1045-1 Teil 2: nderungen und Ergnzungen zu DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 Teil 3: nderungen und Ergnzungen zu DIN 1045-32)

1) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN Software GmbH, zu beziehen bei: Hafenbautechnische Gesellschaft e. V. (HTG), Dalmannstrae 1, 20457 Hamburg.

2) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN Software GmbH, zu beziehen bei: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin.


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3 Begriffe

Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN 1990 und DIN 4048-1.

Die im Weiteren verwendeten, von den o. g. Normen abweichenden Begriffe werden in den betreffenden Ab-schnitten inhaltlich erlutert.

4 Berechnungsgrundlagen

4.1 Baugrund

4.1.1 Allgemeines

Fr die Nachweise der Tragfhigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Massivbauwerken im Wasserbau sind genaue Kenntnisse des Baugrunds und seiner Eigenschaften sowie der Grundwasserverhltnisse unerlssliche Voraussetzung (siehe DIN EN 1997-1, DIN 1054, DIN EN 1997-2 und DIN 4020). Die Wechselwirkung zwischen Baugrund und Bauwerk ist zur Beurteilung des gemeinsamen Tragverhaltens zu bercksichtigen. Dies ist insbesondere erforderlich, wenn die Steifigkeit des Bauwerkes im Zusammenwirken mit der Steifigkeit des Baugrundes eine erhebliche Umlagerung der auf den Boden bertragenen Krfte bedingt.

ANMERKUNG Geeignete Berechnungsverfahren sind z. B. Steifemodulverfahren, Bettungsmodulverfahren oder kontinuumsmechanische Verfahren (z. B. numerische Lsung mit der Finite-Elemente-Methode). Hinweise zur Berck-sichtigung der Wechselwirkung zwischen Baugrund und Bauwerk fr Flachgrndungen gibt der DIN-Fachbericht 130 [12]. Weitere Hinweise enthalten die Empfehlungen der Arbeitskreise Berechnungsverfahren [1], Baugruben [2] und Numerik in der Geotechnik [3] der DGGT.

Massivbauwerke im Wasserbau sind nach DIN EN 1997-2 und DIN 4020 mindestens in die Geotechnische Kategorie GK 2 einzustufen. Bei hohem Gefhrdungspotenzial sowie bei schwierigen Baugrundverhltnissen gilt die Geotechnische Kategorie GK 3.

4.1.2 Erkundung und Auswertung der Baugrund- und Grundwasserverhltnisse

Die Baugrund- und Grundwasserverhltnisse sind nach DIN EN 1997-2 und DIN 4020 in der Regel durch Labor- und/oder geeignete Felduntersuchungen zu erkunden. Die Anzahl der Untersuchungsstellen und die Untersuchungstiefe zur Klrung der Baugrund- und Grundwasserverhltnisse richten sich nach DIN EN 1997-2 und DIN 4020.

Die notwendigen Baugrundaufschlsse drfen sich nicht nur auf die Erfassung der fr die reine Tragfhig-keitsermittlung erforderlichen Daten beziehen, sondern mssen insbesondere mit dem Ziel ausgefhrt werden, mgliche Vernderungen der Tragfhigkeitseigenschaften, z. B. durch strmendes oder gestautes Wasser, zu erfassen.

Zu erwartende nderungen der Grundwasserverhltnisse sind fr alle magebenden Bau- und Betriebs-zustnde zu prognostizieren.

Die der Tragfhigkeitsuntersuchung zu Grunde zu legenden charakteristischen Werte der Kenngren von Boden und Fels sind nach DIN EN 1997-1 und DIN 1054 festzulegen.

ANMERKUNG Anhang A gibt Hinweise fr geotechnische Untersuchungen/Beschreibungen, die projekt-spezifisch festgelegt werden.

4.1.3 Geotechnischer Bericht

In einem Baugrundgutachten (Berichtsabschnitte 1 und 2 des Geotechnischen Berichts nach DIN 4020) sind die Ergebnisse der Baugrund- und Grundwasseruntersuchungen nach DIN EN 1997-2 und DIN 4020 textlich


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und zeichnerisch zusammenzustellen und im Hinblick auf die Erfordernisse der Baumanahme zu bewerten. Gegebenenfalls sind Informationen zu bergbaulichen Einflssen sowie zu Erdbebeneinwirkung nach DIN EN 1998-1 und DIN EN 1998-5 aufzunehmen.

Im Rahmen der Entwurfsplanung ist ein Grndungsgutachten (Berichtsabschnitt 3 des Geotechnischen Berichts nach DIN 4020) auf der Grundlage des Baugrundgutachtens und gegebenenfalls zustzlicher Untersuchungen zu erstellen. Baugrundgutachten und Grndungsgutachten drfen zusammengefasst werden.

4.1.4 Geotechnische berwachung

Whrend der Durchfhrung der Baumanahme ist zu prfen, ob die angetroffenen Baugrund- und Grund-wasserverhltnisse den Angaben bzw. Ergebnissen des Geotechnischen Berichts entsprechen. Bei Abweichungen sind deren Auswirkungen auf das Bauwerk zu bercksichtigen.

Einzubauendes Bodenmaterial muss ausreichend homogen, erosions- und suffosionssicher sein. Es muss hinsichtlich seiner bodenmechanischen Eigenschaften in eingebautem Zustand, insbesondere hinsichtlich Dichte und Scherfestigkeit, Verdichtungsgrad sowie Wasserdurchlssigkeit (unter Beachtung der Strmungs-richtung), den Berechnungsgrundlagen entsprechen. Das Erreichen der vorgegebenen Werte ist zu prfen.

4.2 Einwirkungen

4.2.1 Allgemeines

Einwirkungen sind nach DIN EN 1990 in stndige, zeitlich vernderliche und auergewhnliche Einwirkungen einzuordnen. Der charakteristische Wert vernderlicher Einwirkungen fr massive Wasserbauwerke ist in der Regel mit einem Wiederkehrintervall von T = 100 a (jhrliche berschreitungswahrscheinlichkeit 102) festzu-legen.

Einwirkungen und durch sie gleichzeitig hervorgerufene Reaktions-Beanspruchungen (z. B. Wasserdruck und hervorgerufene Bodenreaktion) werden fr die Bemessung mit den gleichen Teilsicherheitsbeiwerten bercksichtigt.

4.2.2 Eigenlasten

Fr die Eigenlasten gelten die Festlegungen in DIN EN 1991-1-1. Die Eigenlast von massiven Baukrpern, die ins Wasser tauchen, geht in voller Hhe in die Berechnung ein.

4.2.3 Wasserdruck

4.2.3.1 Allgemeines

Krfte aus Wasserdrcken, auch Grundwasserdrcken, sind vernderliche Einwirkungen. Sie drfen jedoch fr die Bestimmung des Teilsicherheitsbeiwertes als stndige Einwirkungen bercksichtigt werden, wenn der Wasserdruck aufgrund geometrischer Randbedingungen begrenzt ist und aus dem Baugrund resultierende Einflsse auf die Wasserdrcke (z. B. Sohlwasserdruckabbau unter einem Bauwerk) zuverlssig ermittelt werden knnen. Hydrodynamische Krfte sind, soweit vorhanden, zu bercksichtigen.

ANMERKUNG Eine geometrische Randbedingung liegt z. B. vor, wenn der vernderliche Wasserstand durch eine berlaufkante nach oben begrenzt wird. Geometrische Randbedingung knnen auch durch betriebliche Manahmen (z. B. Absenken des Grundwasserstands bei Trockenlegung) herbeigefhrt werden.

Aus Wasserdrcken auf das Bauwerk wirkende Krfte werden als uere Krfte gesondert bercksichtigt und nicht mit anderen Krften verrechnet. Bei um- oder unterstrmten Bauwerken oder Bauteilen (z. B. massive Uferwnde) drfen die beidseits wirkenden Wasserdrcke zu einer Einwirkung zusammengefasst werden.


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4.2.3.2 Oberirdische Gewsser

Die magebenden Wasserstnde zur Ermittlung charakteristischer Einwirkungen sind unter genauer Kenntnis der rtlichen Gegebenheiten und Auswertung der hydrologischen und hydrogeologischen Verhltnisse in der Regel nach DIN EN 1990 festzulegen.

ANMERKUNG 1 Regelwerke des Wasserbaus und der Geotechnik benutzen hufig den Begriff Bemessungsabfluss bzw. Bemessungswasserstand. Aus konstruktiver Sicht werden jedoch die magebenden Wasserstnde als charakteris-tische Werte nach DIN EN 1990 festgelegt. Der magebende Wasserstand ergibt sich aus den Wasserstands-Abflussbeziehungen eines Abflusses mit einem bestimmten jhrlichen Wiederkehrintervall (einer bestimmten jhrlichen berschreitungswahrscheinlichkeit).

Bei der Zusammenstellung der jeweiligen Wasserstnde ist zu beachten, dass zu den einzelnen Wasser-stnden auf einer Seite eines Bauwerks (z. B. Oberwasser) je nach Art und Nutzung des Bauwerkes ein Spektrum zugehriger, mglicher Wasserstnde auf der anderen Seite des Bauwerks (z. B. Unterwasser) sowie ein Spektrum zugehriger, mglicher Grundwasserstnde festzulegen ist.

Fr Bau- und Revisionszustnde darf ein bauzeitlicher Hochwasserstand festgelegt werden.

Durch Eis oder Havarien verursachte Wasserstandsnderungen sind angemessen zu bercksichtigen.

Die magebenden Wasserstnde bei Kanalhaltungen, Kanlen und stehenden Gewssern sind entsprechend der Nutzung jeweils fr stndige bzw. vernderliche und auergewhnliche Einwirkungen festzulegen.

Der magebende Wasserstand fr ein massives Wasserbauwerk einer Staustufe ist fr stndige bzw. vernderliche Einwirkungen in der Regel der Wasserstand in Hhe des Stauziels oder der Wasserstand aus einem Abfluss mit BHQ1 nach DIN 19700-13, der ungnstigere ist magebend. Fr die auergewhnliche Einwirkung ist der Wasserstand mit BHQ2 nach DIN 19700-13 anzugeben.

Die magebenden Wasserstnde fr ein massives Wasserbauwerk an einem frei flieenden Gewsser sind in der Regel fr stndige bzw. vernderliche Einwirkung aus einem Abfluss mit einem Wiederkehrintervall von T = 100 a (jhrliche berschreitungswahrscheinlichkeit 102) und fr die auergewhnliche Einwirkung mit einem Wiederkehrintervall von T = 1 000 a (jhrliche berschreitungswahrscheinlichkeit 103) zu bestimmen.

ANMERKUNG 2 Fr massive Hochwasserschutzanlagen nach DIN 19712 [11] drfen davon abweichende jhrliche berschreitungswahrscheinlichkeiten in Abhngigkeit vom Hochwasserschutzziel festgelegt werden.

Magebende Wasserstnde in Tidegebieten sind nach EAU zu bestimmen.

4.2.3.3 Grundwasser

Bei Wasserbauwerken im Grundwasser mssen die aus dem Grundwasserdruck und der Grundwasser-strmung resultierenden Krfte bercksichtigt werden. Dazu ist die Grundwasserpotenzialverteilung zu ermitteln.

Bei komplexen geohydraulischen oder geometrischen Verhltnissen sollte eine detaillierte Strmungs-berechnung durchgefhrt werden. Dies kann z. B. erforderlich werden bei

geschichtetem Untergrund mit mehreren Grundwasserstockwerken,

Hochwasserverhltnissen,

Tideverhltnissen,

Untergrundabdichtungen,

relevanten Bauzustnden.

Auch bei Bauwerken im Fels sind die Auswirkungen der Grundwasserstrmung zu bercksichtigen.


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Eine Verminderung des Wasserdrucks durch bauliche Manahmen, z. B. durch Drns, darf nur bercksichtigt werden, wenn ihre Wirkung regelmig kontrolliert und bei Versagen wieder hergestellt wird.

Fr den Anschlussbereich Bauwerk-Baugrund ist zu prfen, ob das Auftreten einer hydraulisch wirksamen Fuge mglich ist, in der kein oder nur ein zu vernachlssigender Potenzialabbau stattfindet, z. B. bei Fertigteilen oder Pfahlgrndungen. In diesen Fllen ist die Strmungsberechnung sowohl mit Potenzialabbau als auch ohne Potenzialabbau im Bereich der mglichen Fuge durchzufhren. Der jeweils ungnstigere Zustand ist magebend.

4.2.3.4 Wasserdruck im Inneren von Bauteilen

In Bauteilen, die von Wasser berhrt werden, ist mit Spaltwasserdruck in offenen Fugen, Risswasserdruck in mglichen Rissen sowie mit Porenwasserdruck im Bauwerkskrper zu rechnen.

In der klaffenden Fuge von Mauerwerk und unbewehrten Bauteilen aus Beton und in der Zugzone von bewehrten Bauteilen aus Beton ist Risswasserdruck in der Gre des an der Bauteiloberflche anstehenden Wasserdrucks (wl in Bild 1) anzusetzen. Durch den zustzlich zu den ueren Lasten wirkenden Riss-wasserdruck wird die klaffende Fuge bzw. die Zugzone vergrert.

In der Druckzone wirkt Porenwasserdruck. Am geringer gedrckten Rand bzw. am Ende der klaffenden Fuge ist er gleich dem dort an der Bauteiloberflche anstehenden Wasserdruck (wr in Bild 1) anzusetzen. Zum Druckrand hin darf er als linear abnehmend angenommen werden. Ein Porenwasserdruck am Druckrand vermindert die Druckspannung und darf daher nur angesetzt werden, wenn stndig ein entsprechender uerer Wasserdruck vorhanden ist (siehe Bild 1).

Legende

l Risstiefe wI Wasserdruck links wr Wasserdruck rechts D Druckspannung

Bild 1 Systemskizze fr Wasserdruck im Inneren von Bauteilen


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4.2.4 Erddruck

Die charakteristischen Einwirkungen der auf das Bauwerk wirkenden Erddrcke sind nach DIN 4085 in Verbindung mit DIN EN 1997-1 und DIN 1054 zu ermitteln. Insbesondere sind zur Bestimmung der Erddrcke im grundwasserdurchstrmten Untergrund die Auftriebs- und Strmungskrfte aus den charakteristischen Werten der Grundwasserstnde zu ermitteln. Zwangsgleitflchen sind bei der Ermittlung des Erddrucks zu bercksichtigen.

Die sttzende Wirkung des Erddrucks darf nur insoweit bercksichtigt werden, wie sichergestellt ist, dass der sttzende Boden weder durch Baumanahmen noch durch sonstige Einflsse (z. B. Auskolkung) entfernt wird.

Erddrcke verndern sich durch Verformungen des Bauwerkes (z. B. durch Wasserstands- oder Temperatur-nderungen). Fr die Ermittlung dieser Vernderungen sind die Verformungen unter Gebrauchslast (charakteristische Beanspruchung) magebend. Gegebenenfalls sind gesonderte Untersuchungen notwendig.

4.2.5 Auflasten

Auflasten werden als stndige Einwirkungen betrachtet, z. B. Lasten aus:

Bodenberschttungen;

anderen Bauteilen;

Ausrstungen (z. B. Turbinen, Generatoren, Stahlwasserbauten, Antriebe, Krane).

Es ist zu beachten, dass Auflasten entfernt werden knnen.

4.2.6 Verkehrslasten

Verkehrslasten werden als vernderliche Einwirkungen betrachtet, z. B.:

Lasten aus Fahrzeug- und Personenverkehr;

Lager-, Stapel- und Mobilkranlasten;

Pollerzug, Schiffsanlegesto.

ANMERKUNG Hinweise, insbesondere zu Pollerzug, sind in DIN 19703 [10] enthalten.

4.2.7 Wellenlasten

Wellenlasten sind als vernderliche Einwirkungen zu betrachten.

Kstenbereich:

Beanspruchungen von Massivbauwerken infolge Wellen sind fr Bauwerke im Kstenbereich zu berck-sichtigen. Die Wellenparameter sowie die Wellenbelastung drfen nach EAU mit den folgenden Festlegungen bestimmt werden.

Fr Massivbauwerke im Wasserbau, an die hohe Sicherheitsanforderungen gegen berfluten oder Versagen zu stellen sind, ist der charakteristische Wert der Wellenhhe Hk auf der Grundlage der kennzeichnenden Wellenhhe H1/3 mit

Hk = 2 H1/3

anzusetzen.


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Nur bei Bauwerken mit geringeren Sicherheitsanforderungen darf der Wert fr die charakteristische Wellenhhe auf

Hk = 1,5 H1/3

reduziert werden.

Nach der Festlegung der charakteristischen Welle ist der auf das jeweilige Bauwerk wirkende Wellendruck als charakteristischer Wert zu ermitteln.

Binnenbereich:

Im Binnenbereich ist der Nachweis auf Wellenbeanspruchung nur in Sonderfllen erforderlich.

ANMERKUNG Die Wellenparameter knnen nach DVWK-Merkblatt 246 [4] bestimmt werden.

4.2.8 Schnee- und Eislasten

Schneelasten sind als vernderliche Einwirkungen nach DIN EN 1991-1-3 anzusetzen.

Die Beanspruchungen aus Eis werden als vernderliche Einwirkungen betrachtet und entstehen z. B. aus:

thermischem Eisdruck einer geschlossenen Eisdecke;

Eissto durch Eisschollen;

Eisdruck durch nachschiebendes Eis (z. B. Packeis);

Eisauflast;

Vertikalkrften infolge anhaftendem Eis bei steigendem und fallendem Wasserspiegel.

Die Gre der Einwirkungen ist neben den vernderlichen elastischen und plastischen Festigkeitseigenschaf-ten des Eises je nach Beanspruchungsart abhngig von klimatischen Bedingungen, wie Temperaturwechsel und Windangriff, und rtlichen Bedingungen, wie Fliecharakteristik, Gre und Form der Wasserflche, gegebenenfalls auch der Steilheit der Ufer. Sofern relevant, sind Klimadaten und Beobachtungen auszuwerten.

Bei Eisversetzung entstehende Packeislagen knnen den Gerinneabflussquerschnitt verringern. Dadurch entstehende Vernderungen des Wasserstandes sind zu bercksichtigen.

ANMERKUNG Aufgrund von Beobachtungen an bestehenden Bauwerken ist der Eisdruck von Packeislagen wesentlich geringer als der thermische Eisdruck einer geschlossenen Eisdecke vergleichbarer Dicke.

Die Einwirkung aus thermischem Eisdruck kann durch betriebliche oder technische Manahmen, z. B. durch Einrichtungen zur Eisfreihaltung, verhindert werden. In diesem Fall ist Eisdruck als auergewhnliche Einwirkung zu bercksichtigen.

4.2.9 Windlasten

Windlasten sind als vernderliche Einwirkungen nach DIN EN 1991-1-4 anzusetzen.

4.2.10 Temperaturnderungen und Schwindeinflsse

Lastunabhngige Beanspruchungen bei der Herstellung von Betonbauteilen, z. B. behinderte Verformungen bei der Hydratationswrmeentwicklung von abbindendem Beton oder bei frhem Schwinden des Betons, werden als frher Zwang bezeichnet. Lastunabhngige Beanspruchungen fertig gestellter Betonbauteile, z. B.


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behinderte Verformungen bei saisonalen Temperatureinflssen oder sptes Schwinden oder auch Setzungen, werden als spter Zwang bezeichnet.

Bei massigen Bauteilen im Wasserbau (Bauteildicken > 0,8 m) sind in der Regel Schwindeinflsse nicht relevant, sodass auf deren Bercksichtigung verzichtet werden darf.

Bei massiven Wasserbauwerken ist frher Zwang zu bercksichtigen; dabei darf BAW-MFZ [8] verwendet werden.

Ist spter Zwang zu bercksichtigen, sind, ausgehend von einer mittleren Aufstelltemperatur von 10 C, saisonale Temperaturnderungen T als linear vernderlicher Temperaturanteil, sofern eine detailliertere Betrachtung nicht erfolgt, wie folgt anzusetzen (siehe auch DIN EN 1991-1-5):

erdseitige Oberflchen drfen mit einer Temperatur von +10 C angenommen werden;

luftseitige Oberflchen von massiven Bauteilen: T = 25 K;

wasserseitige Oberflchen von massiven Bauteilen: T = 15 K.

4.2.11 Bergbauliche Einwirkungen

Bei Bauwerken im Einflussbereich des Bergbaues und in Bergsenkungsgebieten sind die Auswirkungen auf das Bauwerk als Zwang zu bercksichtigen.

4.2.12 Erdbebeneinwirkungen

Fr Massivbauwerke sind die Einwirkungen infolge Erdbeben nach DIN EN 1998-1 und DIN EN 1998-5 zu ermitteln. Die Bedeutungskategorie nach DIN EN 1998-1 und DIN EN 1998-5 ist bei Wasserbauwerken mit einer Hhe von mehr als 15,0 m ber Grndungssohle mit einem Bedeutungsbeiwert von 1,2, bei Bauwerken niedriger als 15,0 m mit 1,0 anzusetzen.

Bei der Ermittlung der Massenkrfte sind auch die Erhhung der Erddrcke (z. B. aus der Hinterfllung) und der Wasserdrcke sowie Einflsse auf den Erdwiderstand zu bercksichtigen.

4.2.13 Auergewhnliche Einwirkungen

Abhngig von der Funktion des Bauwerks sind z. B. folgende auergewhnliche Einwirkungen zu berck-sichtigen:

Anprall in Anlehnung an DIN EN 1991-1-7;

Treibgutsto;

Wracklasten (z. B. gesunkenes Schiff);

Auswirkungen des Ausfalls von Dichtungen, Drns, Entlastungsbrunnen, Sickerwegverlngerungen;

Auswirkungen des Ausfalls von Einrichtungen zur Eisfreihaltung.

4.2.14 Kolkbildungen

Durch Kolkbildungen knnen nderungen der Geometrie des statischen Systems und der Einwirkungen auf das Bauwerk verursacht werden.


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Die Kolktiefe hngt von den konstruktiven, geotechnischen und hydraulischen Randbedingungen ab und ist einzelfallbezogen abzuschtzen. Die Verfahren nach EAU drfen zur Abschtzung der Kolkgefahr herangezogen werden.

5 Nachweis der Tragfhigkeit

5.1 Allgemeines zu den Nachweisen

Der Nachweis der Tragfhigkeit muss sich sowohl auf das Bauwerk als Ganzes als auch auf Einzelbauteile und auf den Baugrund erstrecken. Dies gilt auch fr Bauzustnde. Bauwerk und Untergrund bilden zusammen ein Gesamttragsystem. Falls in der statischen Berechnung aus Grnden der Vereinfachung Bauwerk und Untergrund getrennt behandelt werden, sind die Wechselwirkungen zu bercksichtigen.

Die gegenseitige Beeinflussung von benachbarten Bauwerken und neu zu erstellenden Bauwerken muss berprft werden. Die Vertrglichkeit der Verformungen des Baugrundes und des benachbarten Bauwerks ist fr die Bemessungssituationen nachzuweisen.

Zu Beginn des Entwurfs ist ein Lastenheft aufzustellen. Das Lastenheft hat u. a. zu enthalten:

Festlegung der Randbedingungen;

Anforderungen an das Bauwerk;

gegebenenfalls (magebende) Bauzustnde;

Definition und systematisches Zusammenstellen der Einwirkungen (siehe 4.2) und Widerstnde mit Unterscheidung zwischen stndigen, vernderlichen und auergewhnlichen Einwirkungen;

Zusammenstellen der Bemessungssituationen;

Expositionsklassen.

Das Lastenheft ist im Zuge der Bearbeitung fortzuschreiben.

Die Beanspruchungen sind fr jede Bemessungssituation (siehe 5.2) getrennt zu ermitteln und den Beanspruchbarkeiten gegenberzustellen.

Einwirkungen, Auswirkungen bzw. Beanspruchungen aus charakteristischen Erd- und Grundwasserdrcken sind jeweils fr die Schnittkraftbestimmung fr Bauteil-Nachweise mit den in den massivbaulichen und fr geotechnische Nachweise mit den in den geotechnischen Normen festgelegten Teilsicherheitsbeiwerten zu multiplizieren.

An der Schnittstelle von Tragwerk und Baugrund sind die Beanspruchungen jeweils als charakteristische Werte anzugeben. Fr geotechnische Nachweise sind die Beanspruchungen nach DIN EN 1997-1 und DIN 1054 festzulegen (z. B. Einstufung des Grundwassers als stndige Einwirkung).

Soweit die Voraussetzungen nach DIN EN 1997-1 und DIN 1054 vorliegen, darf in Ergnzung zu den geotechnischen Nachweisen die Beobachtungsmethode angewendet werden.

Die fr die Nachweisfhrung gewhlten statischen Tragsysteme sind anzugeben. Tragfhigkeitsnachweise mssen schriftlich niedergelegt werden und in bersichtlicher, prffhiger Form, u. a. ber die Einwirkungen, das statische System und die Beanspruchungen Auskunft geben. Die wichtigsten Ergebnisse sind graphisch darzustellen. Bei numerischen Berechnungen sind die in den Programmen enthaltenen Rechenanstze darzulegen; der Ausdruck ist ausreichend zu erlutern. Zwischenergebnisse sind zur leichteren ber-prfbarkeit der Berechnung darzustellen.


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Die Berechnungsmethoden bei Erdbeben-Nachweisen sind in Abhngigkeit von der Art des Bauwerkes bzw. der Bauteile, der Gre der Beschleunigungswerte und der Versagensformen zu whlen.

ANMERKUNG Hinweise zur Erdbebenbemessung gibt LUA-Merkblatt 58 (2006), Abschnitt 4 [9].

5.2 Bemessungssituationen

Die Einwirkungskombinationen sind unterschiedlichen Bemessungssituationen nach DIN EN 1990 zuzu-ordnen. Dabei wird fr den Nachweis der Tragfhigkeit unterschieden nach stndiger, vorbergehender oder auergewhnlicher Bemessungssituation sowie einer Bemessungssituation infolge von Erdbeben.

Zur stndigen Bemessungssituation gehren alle Einwirkungskombinationen aus den blichen Nutzungs-bedingungen des Tragwerks, d. h. stndige Einwirkungen und jeweils gleichzeitig auftretende vernderliche Einwirkungen, z. B.:

Eigenlasten, zusammen mit

stndigen bzw. vernderlichen Einwirkungen aus Wasserstnden und Grundwasserstnden nach 4.2.3,

Erddruck,

Verkehrs- und Auflasten,

Eislasten,

Windlasten,

Temperatureinwirkungen,

Auswirkungen von Kolkbildung bei Situationen mit erkennbarer Kolkgefahr ohne geeignete Siche-rungsmanahmen.

Zur vorbergehenden Bemessungssituation gehren Einwirkungskombinationen von z. B. Bauzustnden oder Revisionszustnden aus stndigen Einwirkungen zusammen mit jeweils vernderlichen Einwirkungen und hierbei insbesondere zeitlich begrenzten (kurzzeitigen) Einwirkungen, z. B. Kranlast oder bauzeitliche Wasserstnde. Sofern Kolkbildungen regelmig berwacht und kurzfristig beseitigt werden, drfen sie der vorbergehenden Bemessungssituation zugeordnet werden.

Zu auergewhnlichen Bemessungssituationen gehren Einwirkungen der stndigen Bemessungssituation oder der vorbergehenden Bemessungssituation, zusammen mit einer auergewhnlichen Einwirkung, z. B.:

auergewhnlichen Einwirkungen aus Wasserstnden und Grundwasserstnden nach 4.2.3;

Schiffsanprall (Katastrophenschiffssto);

Wracklasten;

Ausfall von baulichen Sicherungselementen zur Wasserdruckverminderung, z. B. Dichtungen, Drns, Entlastungsbrunnen, Sickerwegverlngerungen. Ein hydraulischer Ausfall von mehr als einem Sicherungselement braucht in der auergewhnlichen Bemessungssituation nicht bercksichtigt werden, wenn der hydraulische Ausfall des zunchst alleine oder gleichzeitig beaufschlagten ersten Sicherungs-elementes durch geeignete Kontrolleinrichtungen und entsprechend vorgesehene Kontrollen erkannt wird;

Ausfall von Einrichtungen zur Eisfreihaltung;


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Auswirkungen von Kolkbildungen, die durch das Schadhaftwerden geeigneter Sicherheitsmanahmen entstehen.

Zu Bemessungssituationen infolge von Erdbeben gehren Einwirkungen der stndigen Bemessungssituation oder der vorbergehenden Bemessungssituation, zusammen mit einer seismischen Einwirkung.

Bei nachgewiesener Duktilitt des Tragwerks oder seiner Tragwerksteile, d. h. ausreichendem elastischem Verformungsverhalten, ist die Einwirkung Temperatur als vernderliche Einwirkung in der Regel nur bei Gebrauchstauglichkeitsnachweisen zu bercksichtigen.

Fr Bauwerke und Bauteile nach DIN 19700-11, die nach dieser Norm nachgewiesen werden, gelten die in DIN 19700-11 festgelegten Bemessungssituationen.

5.3 Grundstze der Nachweise

5.3.1 Geotechnische Nachweise

Die geotechnischen Nachweise fr den Endzustand und fr alle mageblichen Bauzustnde sind nach DIN EN 1990 zu fhren.

Bei den geotechnischen Nachweisen

ist neben der Sicherheit gegen Kippen zustzlich der Grenzzustand der Lagesicherheit nach DIN EN 1990 nachzuweisen, der ungnstigere Wert ist magebend,

sind bei der Sicherheit gegen Materialtransport die Sicherheiten gegen Suffosion und Erosion (uere, innere, Kontakt- und Fugenerosion) nachzuweisen.

ANMERKUNG Hinweise zum Nachweis der Sicherheit gegen Materialtransport gibt z. B. [5].

Bei Erdbebenbeanspruchungen sind bei den Nachweisen gesonderte berlegungen, z. B. im Hinblick auf dynamische Baugrundreaktionen, erforderlich.

5.3.2 Berechnungsgrundstze fr Bauteile aus Beton und Stahlbeton

5.3.2.1 Allgemeines

Fr die Bemessung von Bauteilen aus Beton und Stahlbeton gilt DIN EN 1992-1-1.

5.3.2.2 Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerte

Fr die Nachweise im Grenzzustand der Tragfhigkeit zur Bemessung von Massivbauteilen werden die Einwirkungen mit Teilsicherheitsbeiwerten nach Tabelle 1 beaufschlagt. Die Teilsicherheitsbeiwerte unter-scheiden sich je nach Bemessungssituation und nach Wirkung (gnstig/ungnstig).


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Tabelle 1 Teilsicherheitsbeiwerte fr die Einwirkungen auf Tragwerke im Grenzzustand der Tragfhigkeit (Versagen des Tragwerks)

Einwirkungen Teilsicherheitsbeiwerte fr die Bemessungssituation

Stndig Vorbergehend Auergewhnlich bzw. Erdbeben

Stndige Einwirkung

ungnstig 1,35 1,2 1,0

gnstig 1,0 1,0 1,0

Vernderliche Einwirkung

ungnstig 1,5 1,3 1,0

Wasserdruck, gnstig 0,8 0,9 1,0

Sonstige, gnstig 0 0 0

Auergewhnliche Einwirkung

ungnstig 1,0

Kombinationsbeiwerte i,i zur Bercksichtigung der Wahrscheinlichkeit von gleichzeitig auftretenden vernderlichen Einwirkungen drfen in allen Bemessungssituationen im Allgemeinen zu 1,0 gesetzt werden. Davon abweichend drfen kleinere Kombinationsbeiwerte verwendet werden, wenn sie nachprfbar ermittelt worden sind.

5.3.2.3 Bercksichtigung des Wasserdruckes im Inneren der Bauteile

5.3.2.3.1 Allgemeines

Fr die Bemessung sind die Beanspruchungen aus dem inneren Wasserdruck zu den Beanspruchungen aus den ueren Lasten zu addieren.

5.3.2.3.2 Bauteile aus Stahlbeton

Die Verteilung des Wasserdruckes nach 4.2.3 ist im Grenzzustand der Tragfhigkeit zu ermitteln.

Fr die Biegebemessung darf bei einfach bewehrten Rechteckquerschnitten und hydrostatischen Druckhhen am Zugrand die aus dem Wasserdruck zustzlich erforderliche Bewehrung As in Anlehnung an [6] nach folgender Gleichung (1) ermittelt werden:

ydF

wws 100 fbhhA = (1)

Dabei ist

As die zustzliche Bewehrung aus dem Wasserdruck, in cm2;

w der Faktor nach Tabelle 2;

hw die hydrostatische Druckhhe am Zugrand, in m;

h die Bauteildicke, in m;


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b die Bauteilbreite, in m;

F der magebende Teilsicherheitsbeiwert der Einwirkung Wasser;

fyd der Bemessungswert der Streckgrenze der Bewehrung, in N/mm2;

d die statische Nutzhhe, in Meter (m).

Tabelle 2 Faktor w fr Gleichung (6)

d/ha Faktor w

Bezogenes Bemessungsmoment Ed,sa

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

0,8 0,62 0,61 0,58 0,56 0,53 0,50 0,46

0,9 0,56 0,53 0,50 0,48 0,44 0,41 0,36

1,0 0,50 0,47 0,44 0,41 0,37 0,33 0,27 a Zwischenwerte drfen linear interpoliert werden.

Fr die Anwendung von Tabelle 2 berechnet sich das bezogene Bemessungsmoment Ed,S mit:

Ed,S = MEd,s/(b d2 fcd) (2)

Dabei ist

MEd,s das auf die Lage des Bewehrungsstahls bezogenes Bemessungsmoment, in MNm;

fcd der Bemessungswert der einaxialen Betonfestigkeit, in MN/m2.

5.3.2.3.3 Bauteile aus unbewehrtem Beton

Unter Bercksichtigung des inneren Wasserdrucks darf die Druckspannung unter Bemessungseinwirkungen cd den Bemessungswert der einaxialen Festigkeit des Betons fcd nicht berschreiten. Eine geradlinige Spannungsverteilung darf angenommen werden.

Fr den Rechteckquerschnitt mit den Abmessungen b h gelten bei einseitigem Wasserdruck fr die ansonsten iterative Ermittlung der Betondruckzone und der Schnittgren unter Bercksichtigung des inneren Wasserdrucks:

Die bezogene Ausmitte e/h unter den Bemessungs-Schnittgren Nd (N als Druckkraft positiv) und Md, jeweils ohne inneren Wasserdruck:

ed/h = Md/(Nd h) (3)

Der bezogene Wasserdruck wd mit wd als dem hydrostatischen Wasserdruck (Bemessungswert):

dwd

wd Nhb

=

(4)


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Die bezogene Tiefe der Druckzone xwd/h mit Bemessungs-Wasserdruck:

=

wddwd

1/

213

he

hx (5)

Die Bemessungs-Schnittgren Nwd und Mwd unter Bercksichtigung des inneren Wasserdrucks:

dwd

wdwd 2111 N

hxN

= (6)

dd

wdwd

wd 11 M

NNM

=

(7)

5.3.2.4 Nachweis gegen Ermdung

Bei nicht vorwiegend ruhender Belastung (Anzahl der Lastzyklen whrend der Nutzungsdauer n > 2 104) ist die Ermdungsfestigkeit von Beton und Bewehrungsstahl gesondert nach DIN EN 1992-1-1 nachzuweisen. Die Spannungsnderungen sind unter der Einwirkung regelmig auftretender Betriebslasten zu ermitteln. Vernderliche Einwirkungen, die nicht in hufiger Regelmigkeit auftreten, drfen dabei vernachlssigt werden.

Belastungen mit einer Anzahl der Lastzyklen n 2 104 drfen als vorwiegend ruhend angenommen werden.

Der Nachweis gegen Ermdung wird nach DIN EN 1992-1-1 mit den Einwirkungskombinationen der regelmig eintretenden Betriebswasserstnde in der Regel unter Vernachlssigung der vernderlichen Einwirkungen gefhrt.

5.3.3 Berechnungsgrundstze fr Bauteile aus Mauerwerk

Fr Nachweise von Bauteilen aus Mauerwerk ist DIN EN 1996-1-1 und DIN EN 1996-3 anzuwenden.

Zur Bercksichtigung des inneren Wasserdrucks ist wie bei Bauwerken aus unbewehrtem Beton nach 5.3.2.3.3 zu verfahren.

5.4 Nachweise fr bestehende Wasserbauwerke

Die Tragfhigkeit bestehender Wasserbauwerke ist zu berprfen, wenn sich Einwirkungen wesentlich ungnstig ndern oder aufgrund von Beobachtungen und Messungen Aufflligkeiten am Bauwerk festgestellt werden. Darber hinaus knnen nderungen in den anerkannten Regeln der Technik eine berprfung erfordern. Whrend der bisherigen Betriebszeit gewonnene Erkenntnisse sowie Ergebnisse von Bauwerks-messungen und Materialprfungen sind in die Nachweise einzubeziehen.

Bei der Instandsetzung von Wasserbauwerken ist zu prfen, ob sich Einwirkungen, Widerstnde oder das Tragsystem ndern. Bei Erfordernis ist der Nachweis der Tragfhigkeit neu zu fhren.

6 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit

6.1 Allgemeines

Die Nachweise in den Grenzzustnden der Gebrauchstauglichkeit werden fr die quasi-stndige Kombination gefhrt. Der Kombinationsbeiwert 2,i nach DIN EN 1990 wird in der Regel zu 2,i = 0,0 gesetzt. Ausgenommen sind Zwangbeanspruchungen mit 2,i = 1,0; alternativ darf dieser Kombinationsbeiwert prfbar ermittelt werden. Saisonale Temperatureinwirkungen sind angemessen zu bercksichtigen.


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ANMERKUNG Hinweise zum Einfluss von Verformungen des Untergrundes auf das Bauwerk gibt DIN-Fachbericht 130 [12] (z. B. Zwang infolge Setzung).

6.2 Begrenzung der Rissbreiten von Stahlbeton

Bei massigen Bauteilen (Dicke > 0,8 m) oder Bauteilen mit der Anforderung der Wasserundurchlssigkeit ist neben betontechnologischen Manahmen die rissbreitenbegrenzende Bewehrung fr einen Rechenwert (90 %-Quantil) der Rissbreite von wK = 0,25 mm zu dimensionieren. Hhere Anforderungen knnen in Abhngigkeit der Nutzung erforderlich werden. Fr alle brigen Bauteile gelten die Anforderungen nach DIN EN 1992-1-1. Bei massigen Bauteilen (Dicke > 0,8 m) sind Nachweise zur Begrenzung der Rissbreite nach DIN EN 1992-1-1:2011-01, 7.3.4, zu fhren.

Fr Bauwerke, die nur vorbergehend wasserbenetzt sind, z. B. bei Hochwasserereignissen, darf auch eine Rissbreite nach DIN EN 1992-1-1 angesetzt werden.

Die Beanspruchungen aus frhem Zwang (abflieende Hydratationswrme) fr massige Bauteile sind angemessen zu ermitteln. DIN EN 1992-1-1:2011-01, 7.3.2, ist hierfr nicht anzuwenden.

ANMERKUNG Hinweise zur Beanspruchung aus frhem Zwang geben die DAfStb-Richtlinie Massige Bauteile aus Beton und das Merkblatt BAW Rissbreitenbegrenzung, MFZ [8].

6.3 Begrenzung der Verformungen

Verformungen des Bauwerks oder einzelner Bauteile sind nach den Nutzungsanforderungen zu begrenzen, z. B. Fugen zwischen Betonbauteilen oder zwischen Betonbauteil und Stahlwasserbauteil.

7 Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen

7.1 Allgemeines

Grundlage fr die Berechnung, Bemessung und Ausfhrung dauerhafter massiver Wasserbauwerke aus Beton sind, sofern nachfolgend nicht anders geregelt, DIN EN 1992-1-1, DIN 1045-2, in Verbindung mit DIN EN 206-1, DIN 1045-3, und DIN EN 13670.

ANMERKUNG Zustzliche Regelungen fr Beton und Stahlbeton im Wasserbau finden sich in [7].

7.2 Expositionsklassen und Mindestanforderungen

Die Expositionsklassen sind in der Entwurfsplanung festzulegen. Erosionsenergie und Abrieb an strmungs-beanspruchten Betonoberflchen (Hydroabrasion) sind gegebenenfalls gesondert zu bercksichtigen.

Beton fr tragende Bauteile von Wasserbauwerken darf in der Regel die Festigkeitsklasse C20/25 nicht unterschreiten.

Ein Wasserzementwert w/z = 0,65 darf in der Regel nicht berschritten werden.

Bei zonierter Bauweise ist fr Kernbeton ein hherer w/z-Wert zulssig. Bei Verwendung zonierten Betons ist sicherzustellen (z. B. durch Frbung, Reihenfolge des Einbaus usw.), dass Kernbeton nicht in die bewehrten Zonen eindringt. Bei zonierter Bauweise sind fr den Kernbeton gesonderte Anforderungen an Beton-zusammensetzung und Leistungsmerkmale zu definieren.

Bei Wasserbauwerken in exponierter Lage ist die hohe thermische und hygrische Belastung der Bauwerks-teile, insbesondere eine hohe Anzahl der Frost-Tau-Wechsel, die Anzahl der Eistage und die Anzahl der Wasserspiegelwechsel whrend der Eistage zu bercksichtigen. Materialanforderungen sind hierauf abzustimmen.


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7.3 Betondeckung und Bewehrung

Die Mindestbetondeckung cmin betrgt bei massigen Bauteilen (> 0,8 m) unabhngig von der Expositions-klasse 50 mm; das Vorhaltema c betrgt 10 mm. Bei Verwendung von Beton mit Grtkorn > 32 mm ist die Betondeckung gesondert festzulegen.

Die maximale Betondeckung darf 80 mm nicht berschreiten.

Mit Ausnahme von bergreifungssten darf der lichte Stababstand innerhalb einer Bewehrungslage von Flchentragwerken in der Regel 3 dg (dg = Grtkorndurchmesser) nicht unterschreiten.

Mindestbewehrung nach DIN EN 1992-1-1:2011-01, 9.2.1.1, gilt nicht. Begrenzungsflchen von scheiben- und plattenartigen Bauteilen mssen eine kreuzweise Bewehrung erhalten. Als konstruktive Mindestbewehrung fr Bauteile mit Anforderungen an eine Wasserundurchlssigkeit ist eine Querschnittsflche des Betonstahls von 0,1 % der Betonquerschnittsflche je Seite und Verlegerichtung, hchstens aber as = 25 cm2/m einzulegen. Fr Bauteile ohne die Anforderung der Wasserundurchlssigkeit ist eine Querschnittsflche des Betonstahls von 0,06 % der Betonquerschnittsflche je Seite und Verlegerichtung, hchstens aber as = 15 cm2/m einzulegen. Die konstruktive Mindestbewehrung ist mit einem Mindestdurchmesser von 10 mm und hchstens s = 15 cm je Seite und Verlegerichtung einzuhalten.

7.4 Betontemperatur

Beton fr massige Bauteile (Abmessung > 0,80 m) ist so zu konzipieren und herzustellen, dass nachfolgende Anforderungen eingehalten werden:

Die Frischbetontemperatur an der bergabestelle und auch an der Einbaustelle darf +25 C nicht berschreiten; im Einzelfall kann sich eine strengere Anforderung ergeben.

Fr die adiabatische Temperaturerhhung nach 7 d Tadiab,7d des Betons sowie fr die Summe aus Frischbetontemperatur TBeton und adiabatischer Temperaturerhhung Tadiab,7d des Betons sind Grenz-werte festzulegen.

Fr die Betondruckfestigkeit fcm,28d (Mittelwert aus Prfserie von sechs Wrfeln nach DIN EN 12390 im Prfalter von 28 d) sind obere Grenzwerte festzulegen.

7.5 Anforderungen an Festbeton

Fr die Festbetoneigenschaften gelten ergnzend zu DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 folgende Festlegungen:

Die Druckfestigkeit des Betons muss im Alter von 28 d nachgewiesen werden. Bei Betonen, fr die die DAfStb-Richtlinie Massige Bauteile aus Beton angewendet werden kann, darf der Nachweis auch im Alter von 56 d erfolgen. Ein Nachweisalter von ber 56 d ist in besonderen Fllen zulssig. Sofern nicht anders vereinbart, drfen alle weiteren Festbetoneigenschaften (z. B. Wassereindringwiderstand, Frostwiderstand und Frost-Tausalz-Widerstand) abweichend von 28 d zum gleichen Zeitpunkt wie die Druckfestigkeit fr den Nachweis der Druckfestigkeitsklasse nachgewiesen werden.

Der Nachweis der Druckfestigkeit ist nur durch Wrfel- oder Zylinderprfung zulssig.

7.6 Arbeitsfugen

Arbeitsfugen sind frhzeitig zu planen und sorgfltig auszufhren.

Arbeitsfugen sollten horizontal oder vertikal verlaufen. In Wasserwechselzonen (bei Schleusen im Bereich des Ober- und des Unterwasserstandes) sind horizontale Arbeitsfugen zu vermeiden.

Arbeitsfugenbnder und -bleche sind zur Herstellung von wasserundurchlssigen Arbeitsfugen an den Kreuzungspunkten untereinander und gegebenenfalls mit Bewegungsfugenbndern sowie an Sten wasser-dicht zu verbinden.


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Bei Arbeitsfugen ist das Grobkorngerst des Betons zur Erzielung eines ausreichenden Verbunds in den Anschlussflchen freizulegen. Die tatschliche Ausbildung der Arbeitsfugen muss darber hinaus mindestens den der Bemessung zu Grunde gelegten Annahmen nach DIN EN 1992-1-1:2011-01, 6.2.5, entsprechen.

8 Bauausfhrung, Bauberwachung

Fr die Ausfhrung von Betonbauteilen gelten DIN EN 13670 und DIN 1045-3.

ANMERKUNG Zustzliche Regelungen fr Beton und Stahlbeton im Wasserbau finden sich in [7].

Ein Qualittssicherungsplan ist aufzustellen, der auf die Anforderungen des Projekts abzustimmen ist.

Der Bauablauf ist mit allen wichtigen Ergebnissen zu dokumentieren. Unter anderem sind festzuhalten: Temperaturen, Niederschlge, Wasserstnde, nderungen der Bauausfhrung gegenber der Planung, durchgefhrte Kontrollmessungen und -untersuchungen (Baustoffuntersuchungen, Verformungen, Poren-, Fugen- und Sohlenwasserdrcke, Sickerverluste usw.) und Feststellungen des Zustands von Teilen der Leistung (siehe auch 4.1.4).

Nach Bauende sind Bestandsplne unter Bercksichtigung etwaiger Vernderungen anzufertigen.

Wenn Teile der Bauarbeiten und des Bauwerks mit der Beobachtungsmethode ber Messungen abgesichert werden, ist vorab ein Messprogramm zu erstellen und im Zuge der Manahme weiterzuentwickeln. Die Messungen sind zeitnah auszuwerten, etwaige erforderliche Modifikationen im Bauverfahren sind darauf abzustimmen.

Der rechnerische Nachweis der Trag- und Gebrauchsfhigkeit der Schalung und der sttzenden Konstruktion sowie die Schalungsplne mssen rechtzeitig vor Schalungsbeginn auf der Baustelle vorliegen. Zur Berechnung des Schalungsdrucks bei massigen Bauteilen ist abweichend von DIN 18218 die in den letzten 5 h eingebrachte Betonmasse als hydrostatischer Flssigkeitsdruck mit der Wichte fr Normalbeton von 25 kN/m3 anzusetzen. Der fr die Betonierzeit von 5 h ermittelte hydrostatische Schalungsdruck ist unterhalb davon als Rechtecklast anzusetzen bis zu der Hhe hE-E, bei der der Beton bereits vollstndig erstarrt ist. Wird Schwerbeton eingebaut, ist die spezifische Frischbetonrohdichte zu bercksichtigen. Bei Verwendung von sehr langsam erhrtenden Betonen, Erstarrungsverzgerern oder anderen Spezialbehandlungen ist der prognostizierte Erstarrungsbeginn zu Grunde zu legen. Fr selbstverdichtenden Beton ist ergnzend die DAfStb-Richtlinie Selbstverdichtender Beton zu beachten. Einflsse, wie z. B. Erschtterungen aus Verkehr oder die Temperatur sowie Einflsse von besonderen Beton-Einbautechnologien, mssen gegebenenfalls bercksichtigt werden.


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Legende

S Schalungsdruck in kN/m2 hE-B hydrostatische Druckhhe bis Erstarrungsbeginn, in m hE-E Belastungshhe fr die Schalung bis Erstarrungsende, in m

Bild 2 Belastungsfigur fr Schalungsdruck

Fr den Frischbetondruck gilt:

S = hE-B B (8)

hE-B = tE-B vB (9)

hE-E = tE-E vB (10)

Dabei ist

B die Frischbetonrohdichte/Wichte, in kN/m3;

vb die Steiggeschwindigkeit, in m/h;

tE-B die Zeit bis zum prognostizierten Erstarrungsbeginn, in h;

tE-E die Zeit bis zum prognostizierten Erstarrungsende, in h.

Betone fr Wasserbauwerke sind mindestens in die berwachungsklasse 2 nach DIN EN 13670 bzw. DIN 1045-3 einzuordnen.

Whrend der ersten 168 h (7 d) nach dem Betoneinbau drfen die maximale Temperaturerhhung im Bauteil und die maximale Bauteiltemperatur die im Entwurf festgelegten Grenzwerte nicht berschreiten.

9 Inbetriebnahme

Die Inbetriebnahme setzt voraus, dass alle Anlagen und Einrichtungen funktionsfhig sind. Vor der Freigabe zum Betrieb muss, sofern mglich, ein Probebetrieb durchgefhrt werden.


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10 Bauwerksberwachung und -unterhaltung

Wasserbauwerke sind so zu betreiben, zu berwachen und zu unterhalten, dass ihre Tragfhigkeit und Gebrauchstauglichkeit dauerhaft sichergestellt bleiben. Eine regelmige Bauwerksberwachung und Manahmen der Bauwerksunterhaltung sind Voraussetzung fr ein rechtzeitiges Erkennen von Schden.

Unter Bercksichtigung

der jeweiligen baulichen und betrieblichen Besonderheiten,

der baulich-konstruktiven Sicherungsmanahmen,

der Einwirkungen auf das Tragwerk und

der Tragwiderstnde

sind Anweisungen fr die regelmige Bauwerksberwachung durch visuelle Kontrolle aufzustellen und gegebenenfalls Messeinrichtungen vorzusehen. Die Schwerpunkte und die Intensitt der berwachung sowie der Umfang der Messeinrichtungen richten sich nach der Zweckbestimmung des Wasserbauwerkes, seinen konstruktiven Besonderheiten und dem Gefhrdungspotenzial. Hierbei kann die Bedeutung eines betrachteten Einzelbauwerks von der Gesamtbedeutung der Anlage abweichen.

Werden Messeinrichtungen vorgesehen, so mssen sie geeignet sein, sowohl das Kurz- als auch das Langzeitverhalten des Wasserbauwerks zu erfassen. Von besonderer Bedeutung sind Lagemessungen sowie Wasserstands- und Wasserdruckmessungen. Die Messungen mssen auch einen Vergleich des Verhaltens des Bauwerks mit den Entwurfsannahmen ermglichen. Nach Fertigstellung des Bauwerks ist eine Nullmessung bzw. eine Bezugsmessung durchzufhren.

Die Messungen sind durch ein Messprogramm eindeutig festzulegen. Das Messprogramm besteht aus der Dokumentation der Messeinrichtung und der Messanweisung. Die Messanweisung muss Festlegungen ber die Ausfhrung und Hufigkeit der Messungen, Fehlergrenzen, die Weitergabe von Messergebnissen und Meldungen bei berschreitung vorgegebener Grenzwerte enthalten. Alle Mess- und Ergebniswerte bzw. Feststellungen der berwachungen sind zu dokumentieren, auf Plausibilitt zu prfen und auszuwerten. Den Ursachen und mglichen Folgen ungewhnlicher Vernderungen ist nachzugehen. Dokumentierung und Archivierung mssen dauerhaft und sicher sein.

Abhngig von Art und Gre der Bauwerke sind Bauwerksbcher zu fhren, die die fr die Sicherheits-berwachung und Zweckbestimmung erforderlichen Angaben zum Bauwerk, wie z. B. Zeichnungen, Gutachten, Berechnungen, Messungen und Kontrollen, Berichte der Bauwerksberwachungen, enthalten.


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Anhang A (informativ)

Erkundungen und Auswertungen

(der Baugrund- und Grundwasserverhltnisse)

Im Baugrund Boden sind insbesondere zu prfen bzw. zu beschreiben:

Bodenart;

Schichtenfolge, -dicke und -raumlage;

Korngrenverteilung;

Konsistenz und Plastizitt;

Wasserdurchlssigkeit;

Erosions- und Suffosionsbestndigkeit;

Dichtungsmglichkeit;

Verformungsverhalten und Steifeziffer;

Scherfestigkeit (Reibungswinkel und Kohsion);

vorgegebene Gleitflchen (z. B. Zwangsgleitflchen).

Bei nichtbindigem Boden darf die Wasserdurchlssigkeit berschlgig nach empirischen Regeln aufgrund der Kornverteilung ermittelt werden.

Im Baugrund Fels sind insbesondere zu prfen bzw. zu beschreiben:

a) fr Gestein:

Gesteinsart;

mineralogische Zusammensetzung;

Gefge: Struktur (z. B. Kornform, -bindung) und Textur (Kornanordnung, z. B. lagige Textur beim Gneis);

Verwitterungszustand, Zersetzungsgrad, Grad der Entfestigung;

Bestndigkeit gegen Luft und Wasser (Verwitterungsbestndigkeit, Quellvermgen von Ton- und Sulfatgesteinen, Lslichkeit von Salz- und Karbonatgestein (Karst));


Festigkeiten (Druckfestigkeit, Spalt-Zug-Festigkeit);

Elastizittsmodul;


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b) fr Trennflchen:

Schichtung, Schieferung, Klftung, Strungen;

Raumstellung (Streichen und Fallen);

Abstand der Trennflchen;

Erstreckung;

Durchtrennungsgrad;

ffnungsweite;

Fllungen der durch Trennflchen gebildeten Klfte (z. B. Mylonit, Kluftlehm, Calcit, Quarz);

Unebenheit und Rauheit der Trennflchen;

Festigkeit (Scherfestigkeit);

c) fr das Gebirge:

Schichtenfolge, -dicke und -raumlage;

Verformungsverhalten;

Tragfhigkeit;


Zu den Grundwasserverhltnissen sind insbesondere folgende Unterlagen zu erarbeiten:

Schichtung des Baugrundes;

Wasserwegigkeit und Durchlssigkeit des Untergrundes (bei Fels: Klftigkeit, Ergebnisse von Wasser-abpressversuchen);

Grundwasserstockwerke und deren jeweilige Grundwasserpotenziale;

Schwankungsbereiche der Grundwasserpotenziale;

Betonaggressivitt des Grundwassers;

Verockerungs- und Versinterungsgefahr bei Bauwerksdrns.


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Literaturhinweise

[1] DGGT-Empfehlungen, Verformungen des Baugrunds bei baulichen Anlagen (EVB)3)

[2] DGGT-Empfehlungen des Arbeitskreises Baugruben (EAB 2006)3)

[3] DGGT-Empfehlungen des Arbeitskreises Numerik in der Geotechnik der Deutschen Gesellschaft fr Geotechnik e. V. (DGGT)3):

Abschnitt 1: geotechnik 1991, 14, Nr 1, 110

Abschnitt 3: Baugruben; geotechnik 2002, 25, Nr 1, 4456

Abschnitt 4: Aktuelle Entwicklungen bei Standsicherheits- und Verformungsberechnungen in der Geotechnik; geotechnik 2006, 29, Nr 1, 1327

[4] DVWK 246, Freibordbemessung an Stauanlagen, (1997)4)

[5] Busch/Luckner/Thiemer: Geohydraulik, Verlag Gebrder Bortraeger, Berlin-Stuttgart (1993)

[6] Glaser, R.: Ermittlung der Zusatzbewehrung infolge des Riss- und Porenwasserdrucks auf Grundlage von DIN 1045-1. In: Bautechnik 84 (2007), Heft 3

[7] STLK-W-ZTV-W 215, Zustzliche Technische Vertragsbedingungen Wasserbau (ZTV-W) fr Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton (Leistungsbereich 215)5)

[8] BAW Rissbreitenbegrenzung, MFZ, Merkblatt Rissbreitenbeschrnkung fr frhen Zwang in massiven Wasserbauwerken (MFZ)6)

[9] LUA-Merkblatt 58 (2006), Bercksichtigung von Erdbebenbelastungen nach DIN 19700 in Nordrhein-Westfalen7)

[10] DIN 19703, Schleusen der Binnenschifffahrtsstraen, Grundstze fr Abmessung und Ausrstung

[11] DIN 19712, Hochwasserschutzanlagen an Fliegewssern

[12] DIN-Fachbericht 130, Wechselwirkung Baugrund/Bauwerk bei Flachgrndungen

3) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN-Software GmbH, zu beziehen bei: Deutsche Gesellschaft fr Geotechnik e. V. (DGGT), Gutenbergstrae 43, 45128 Essen.

4) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN-Software GmbH, zu beziehen bei: GFA Gesellschaft zur Frderung der Abwassertechnik e. V., Postfach 1165, 53758 Hennef.

5) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN-Software GmbH, zu beziehen bei: Drucksachenstelle bei der Wasser- und Schifffahrtsdirektion Mitte, Postfach 6307, 30063 Hannover.

6) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN-Software GmbH, zu beziehen bei: Bundesanstalt fr Wasserbau, Kumaulstrae 17, 76187 Karlsruhe.

7) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN-Software GmbH, zu beziehen bei: Gemeinntzige Werksttten Neuss (GWN), Am Henselgraben 3, 41470 Neuss.


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DIN 19702:2013-02InhaltVorwort1 Anwendungsbereich2 Normative Verweisungen3 Begriffe4 Berechnungsgrundlagen4.1 Baugrund4.1.1 Allgemeines4.1.2 Erkundung und Auswertung der Baugrund- und Grundwasserverhltnisse4.1.3 Geotechnischer Bericht4.1.4 Geotechnische berwachung

4.2 Einwirkungen4.2.1 Allgemeines4.2.2 Eigenlasten4.2.3 Wasserdruck4.2.3.1 Allgemeines4.2.3.2 Oberirdische Gewsser4.2.3.3 Grundwasser4.2.3.4 Wasserdruck im Inneren von Bauteilen

4.2.4 Erddruck4.2.5 Auflasten4.2.6 Verkehrslasten4.2.7 Wellenlasten4.2.8 Schnee- und Eislasten4.2.9 Windlasten4.2.10 Temperaturnderungen und Schwindeinflsse4.2.11 Bergbauliche Einwirkungen4.2.12 Erdbebeneinwirkungen4.2.13 Auergewhnliche Einwirkungen4.2.14 Kolkbildungen

5 Nachweis der Tragfhigkeit5.1 Allgemeines zu den Nachweisen5.2 Bemessungssituationen5.3 Grundstze der Nachweise5.3.1 Geotechnische Nachweise5.3.2 Berechnungsgrundstze fr Bauteile aus Beton und Stahlbeton5.3.2.1 Allgemeines5.3.2.2 Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerte5.3.2.3 Bercksichtigung des Wasserdruckes im Inneren der Bauteile5.3.2.4 Nachweis gegen Ermdung

5.3.3 Berechnungsgrundstze fr Bauteile aus Mauerwerk

5.4 Nachweise fr bestehende Wasserbauwerke

6 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit6.1 Allgemeines6.2 Begrenzung der Rissbreiten von Stahlbeton6.3 Begrenzung der Verformungen

7 Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen7.1 Allgemeines7.2 Expositionsklassen und Mindestanforderungen7.3 Betondeckung und Bewehrung7.4 Betontemperatur7.5 Anforderungen an Festbeton7.6 Arbeitsfugen

8 Bauausfhrung, Bauberwachung9 Inbetriebnahme10 Bauwerksberwachung und unterhaltungAnhangA (informativ)Erkundungen und Auswertungen(der Baugrund- und Grundwasserverhltnisse)Literaturhinweise

2012-12-12T13:54:47+000010787 Berlin, GermanyDIN Deutsches Institut fuer Normung e. V.Dokument ist zertifiziert

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DIN_19702_2013