2009 Beton Kalender

Konstruktiver Hochbau Aktuelle Massivbaunormen

Herausgegeben von

Prof. Dipl.-Ing. DDr. Konrad Bergmeister

Wien

Dr.-lng. Frank Fingerloos

Berlin

Prof. Dr.-lng. Dr. h.c. Johann-Dietrich Wörner

Darmstadt

98. Jahrgang

1

Inhaltsübersicht VII

Inhaltsübersicht

1 Inhaltsverzeichnis ... . .. . .... .. ... . ............. . ........... .. ........ . .... IX

Anschriften .. .. .. . ............. ... .. . .............. . .................... XVII

Beiträge friiherer Jahrgänge .. . ... . ... ... .......... . ..... . .. . ......... . . xrx

1 Beton .... . ... . .... . . . .. ... . . ..... . ........ . .. . . ... .. .... . .. . ... . .... . . ... .. 1 Harald S. Müller, Hans-Wolf Reinhardt

II Banen mit Betonfertigteilen im Hochbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn

III EJementbauweise mit Gitterträgern . ..... .. ... . .... . . . ... ... . ... .. . .. ..... 337 Johannes Furche, Ulrich Bauermeister

IV Konstruktiver Brandschutz im Übergang von DIN 4102 zu den Eurocodes . .. . ...... . ..... . .. . . . ... .. .. .. .. .. . . .. .. .. . ............ 499 Dietmar Hosser, Ekkehard Richter

V Teilsicherheitskonzept für Gründungen im Hochbau . . ........ . .... . ... . ... 555 Jürgen Grünberg, Norbert Vogt

Stichwortverzeichnis ....... . ................................ . ....... .. ... 637

VIII Inhaltsübersicht

Inhaltsübersicht

2 Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

Anschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII

VI Tragwerksplanung im Bestand . .. . ............................. . .. . .. . .. „ . 1 Frank Fingerloos, Jürgen Schnell

VII System- und Schadensidentifikation von Betontragstrukturen ...... . ....... 53 Alfred Strauss, Konrad Bergmeister, Roman Wendner, Simon Hoffmann

VIII Monitoring im Betonbau .......... . . . .... . ............................... 135 Konrad Zilch, Hermann Weiher, Christian Gläser

IX Ertüchtigung im Bestand - Verstärkungen mit Kohlenstoftfasem ....... .. . 185 Konrad Bergmeister

X Integrale Konstruktionen aus Beton .................. . ................... 231 Josef Tafemer, Manfred Keuser, Konrad Bergmeister

XI Verankerungs- und Befestigungstechnik für Fassaden ..................... 371 Hannes Spieth, Konrad Bergmeister, Alfred Stein, David Lehmann, Raimund Hilber, Roland Unterweger, Joachim Lehmann, Paul Sehmieder

XII Normen und Regelwerke ......... .. ................... . .................. 447 Frank Fingerloos

Stichwortveneichnis . . ................................ . .. .. .............. 739

Inhaltsverzeichnis IX

Inhaltsverzeichnis

1 1 Beton ................................. .. ... .... . . ...... .. . ....... . ......... 1

1 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3

2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3

2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.2 2.2.l 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5

2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4. l 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.5

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.6.l 3.6.2 3.6.3

Harald S. Müller, Hans-Wolf Reinhardt

Einführung und Definition ..... .. . . . 3 Allgemeines . ...... . ... . .... . . .. . . 3 Definition . . ........ . . .... ........ 3 Klassifizierung von Beton .. ... . .... 4 Betonarten .. ..... . ......... . .. ... 4 Betonklassen .... . ................ 4 Betonfamilie ..... . . ...... .. . .. . .. 7

Ausgangsstoffe ....... . . . . ......... 7 Zement ... . ........ . ... .. . .... . .. 7 Arten und Zusammensetzung .. .. .. .. 7 Bautechnische Eigenschaften ........ 9 Bezeichnung, Lieferung und Lagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Anwendungsbereiche .. . .. . ... . ... 15 Zementhydratation ..... .. .... . ... 15 Der Zementstein . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Gesteinskörnungen für Beton .... . . . 21 Allgemeines ........ .. ..... . .. . .. 21 Art und Eigenschaften des Gesteins .. 22 Schädliche Bestandteile .. . ........ 23 Kornform und Oberfläche . . ... . .... 26 Größtkorn und Kornzusammen-setzung ...... .... .. .. ...... . .... 27 Betonzusatzmittel . . . .... .. ... .. .. 29 Definition .... .. . ......... . .... . . 29 Arten von Zusatzmitteln ... .... . .. . 29 Anwendungsgebiete .... . .. .. ..... 30 Weitere Anforderungen . ...... . .. . . 31 Betonzusatzstoffe .. .. ...... .. .. .. 32 Definitionen . ............ .. .. .. .. 32 Inerte Stoffe und Pigmente ......... 32 Puzzolanische Stoffe .... ... . ...... 33 Latent-hydraulische Stoffe ......... 36 Organische Stoffe ... . . .. .. .... ... 36 Anmachwasser ........ . ........ . 36

Frischbeton und Nachbehandlung . .. 37 Allgemeine Anforderungen .. .. .. .. 37 Mehlkorngehalt .. . .. . . ........... 37 Verarbeitbarkeit und Konsistenz ... . 38 Entmischen .... .. . . ..... . . .. .. . . 40 Rohdichte und Luftgehalt .......... 40 Nachbehandlung ....... .. . ... ... . 40 Nachbehandlungsarten ............ 41 Dauer der Nachbehandlung .. ...... 41 Zusätzliche Schutzmaßnahmen . .... 42

4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

5 5.1 5.2 5.3 5.3.l 5.3.2

6

6.1 6.2 6.2.l

6.2.2 6.2.2.1

6.2.2.2 6.2.2.3 6.2.3 6.3 6.3. l 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5 6.3.6

6.4

6.5 6.5.l

6.6

6.6. l

6.6.2

Junger Beton .... . .. . . ... . ....... 43 Bedeutung und Definition . .. .. .. . . 43 Hydratationswärrne . ...... . . ...... 43 Verformungen ........ .. . . . .. ... . 44 Dehnfähigkeit und Rissneigung ..... 44 Bestimmung der Festigkeit von j ungem Beton ................. . . 45

Lastunabhängige Verformungen .. . . . 46 Allgemeines . ....... . . ........ . .. 46 Temperaturdehnung .. . . . .. . ... ... 46 Schwinden . . . .. . ... . ........ .. .. 47 Ursachen .. . .................... 47 Mathematische Beschreibung . ...... 49

Festigkeit und Verformung von Festbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Strukturmerkmale . ............ .. . 51 Druckfestigkeit . . . . . . . .. . ...... . . 51 Spannungszustand und Bruchverhalten von Beton bei Druckbeanspruchung ....... . . . . .. 51 Einflüsse auf die Druckfestigkeit .. . . 52 Ausgangsstoffe und Beton-zusammensetzung .. .... .. .. .. . ... 52 Erhärtungsbedingungen und Reife . .. 53 Prüfeinflüsse ... . .. . ...... . ... .. . 57 Festigkeitsklassen . ........ ....... 58 Zugfestigkeit .. . .. .......... . .. . . 58 Bruchverhalten und Bruchenergie ... 58 Einflüsse auf die Zugfestigkeit ...... 59 Zentrische Zugfestigkeit ........... 59 Biegezugfestigkeit. .. . ............ 60 Spaltzugfestigkeit . .. .. ....... .... 60 Verhältniswerte für Druck- und Zugfestigkeit . .... . .... ... . .. . ... 60 Festigkeit bei mehrachsiger Beanspruchung . . . . . .... .. . .. . ... 61 Spannungsdehnungsbeziehungen .. . . 62 Elastizitätsmodul und Quer-dehnungszahl. . ....... .... .. .... . 62 Einfluss der Zeit auf Festigkeit und Verformung . . .. . ............ 64 Die zeitliche Entwicklung von Festigkeit und Elastizitätsmodul .. . . 64 Verhalten bei Dauerstand-beanspruchung . . . ... . . . . . . .. .. . . . 65

X

6.6.3 6.6.3.1 6.6.3.2 6.6.3.3 6.6.4

6.6.5

7 7.1

7.2

7.3

7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.4 7.5

7.6

7.7

8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

9 9.1 9.2 9.3

9.4 9.4.1 9.4.2 9.5 9.6 9.7

10 10.1 10.2

10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4

Inhaltsverzeichnis

Zeitabhängige Verformungen .... ... 65 Definitionen .................. ... 65 Kriechverhalten von Beton ......... 66 Vorhersageverfahren .......... . ... 68 Verhalten bei dynamischer Beanspruchung .................. 69 Ermüdung ...................... 70

Dauerhaftigkeit .................. 71 Überblick über die Umwelt­bedingungen, Schädigungs­mechanismen und Mindest-anforderungen ................... 72 Widerstand gegen das Eindringen aggressiver Stoffe ............... . 76 Korrosionsschutz der Bewehrung im Beton ......... .............. 79 Allgemeine Anforderungen ........ 79 Carbonatisierung ................. 79 Eindringen von Chloriden ......... 81 Hoher Frostwiderstand ............ 83 Hoher Frost- und Taumittel-widerstand ....... ............. .. 83 Hoher Widerstand gegen chemische Angriffe .............. . 85 Hoher Verschleißwiderstand ........ 85

Selbstverdlchtender Beton . ......... 86 Allgemeines . .. .................. 86 Mischungsentwurf ................ 86 Frischbetonprüfverfahren an Mörtel . 87 Prüfungen am Beton .............. 88 Eigenschaften ................... 91

Sichtbeton ...................... 91 Einführung ...................... 91 Planung und Ausschreibung ........ 93 Betonzusammensetzung und Betonherstellung ............. .... 96 Einbau und Nachbehandlung ....... 96 Schalung und Trennmittel. ......... 96 Ausführung und Nachbehandlung ... 97 Beurteilung ..................... 97 Mängel und Mängelbeseitigung ..... 97 Sonder-Sichtbetone ............... 99

Leichtbeton ..................... 99 Einführung und Überblick ......... 99 Konstruktionsleichtbeton nach DIN 1045-1 .................... 100 Grundlegende Eigenschaften . ... .. 100 Leichte Gesteinskörnung . . . . . . . . . 101 Betonzusammensetzung ........ .. 102 Herstellung, Transport und Verarbeitung ................... 105

10.2.5 Festbetonverhalten von Konstruktionsleichtbeton . . . . . . . . . 106

10.2.6 Zur Planung von Bauwerken aus Konstruktionsleichtbeton ......... 109

10.2.7 Selbstverdichtender Konstruktions­leichtbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

10.3 Porenbeton ..................... 110 10.4 Haufwerksporiger Leichtbeton. . . . . 111

11 11.1 11.2

Faserbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Allgemeines .................. .. 112 Zusammenwirken von Fasern und Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

11.2.1 UngerissenerBeton ............. , 114 11.2.2 Gerissener Beton ............. ... 115 11.3 Fasern ............... .......... 121 11.3.1 Stahlfasern ................... .. 121 11.3.2 Glasfasern ........ ..... ........ 121 11.3.3 Organische Fasern ............... 123 11.3.3.1 Kunststofffasern (Polymere) ....... 123 11.3.3.2 Kohlenstofffasern ............... 124 11.3.3.3 Fasern natürlicher Herkunft -

Zellulosefasern . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 11.4 11.4.1 11.4.2 11.5 11.5.I 11.5.2

Zusammensetzung .. ..... . .. . .. .. 125 Beton ......................... 125 Fasern ........................ 125 Eigenschaften ........ .......... 125 Verhalten bei Druckbeanspruchung. 125 Verhalten bei Zugbeanspruchung und bei Biegebeanspruchung ... . .. 126

11.5.3 Verhalten bei Querkraft- und Torsionsbeanspruchung .......... 127

11.5.4 Verhalten bei Explosions-, Schlag-

11.5.5 11.5.6 11.5.7

11.5.8 11.5.9 11.6

11.7

12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.4.1 12.4.2 12.4.3 12.5

13

und Stoßbeanspruchung .......... 127 Kriechen und Schwinden . . . . . . . . . 127 Dauerhaftigkeit ............. ... . 128 Frostwiderstand, Frost- und Taumittelwiderstand .. .... ....... 128 Verhalten bei hoher Temperatur .... 128 Verschleißwiderstand ............ 129 Übereinstimmungsnachweis und Prüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Richtlinie „Stahlfaserbeton" ....... 129

Ultrahochfester Beton ............ 130 Einleitung ......... ............ 130 Mischungsentwurf ............... 130 Frischbetoneigenschaften ......... 131 Festbetoneigenschaften . .... ...... 133 Mechanische Eigenschaften ....... 133 Physikalische Eigenschaften ...... 134 Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Anwendungen ...... ...... ...... 137

Literatur ........... ............ 139

Inhaltsverzeichnis XI

II Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau ............... „ . „ .. „ . . .. . . „ . . 151 Hubert Bachmann, Alfred Steinle, Volker Hahn

Vorbemerkung . . . .. . . . ... .. .. . .. 153 2.3.2.1 Deckenträger ........ .. . .. . ... . . 214 2.3.2.2 Dachbinder .. .... .. . .... ... . .. . 214

1 Allgemeines .. .. ....... ..... .. . . 156 2.3.3 Stützen .... . ............ . ...... 218 1.1 Vorteile der Werksfertigung .. .. . .. 156 2.3.4 Wände ... . .. . .. .. .... . .... .. . . 219 1.2 Geschichtliche Entwicklung . ...... 157 2.3.5 Fundamente ..... ... . . . . . . . ..... 220 1.3 Europäische Normung . . .. . ... .. . 159 2.4 Fassaden aus Betonfertigteilen . .... 223

2.4.1 Anforderungen aus der Bauphysik 2 Entwurf von Fertigteilbauten . . . . . . 161 und der Umwelt .... ... .. .... . . .. 223 2.1 Randbedingungen beim Entwerfen 2.4.2 Gestaltung der Fassaden .... . . .. .. 225

von Fertigteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 2.4.3 Ausbildung der Fugen ........ .. .. 232 2.1.1 Herstellungsprozess ... . .. . ... . . . 162 2.4.4 Fassadenverankerungen .. . . .. . . . . 234 2.1.2 Toleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 2.4.4.1 Verbundanker für dreischichtige 2.1.3 Transport und Montage .. . . .... .. . 165 Außenwandplatten .. . .. . . .. ..... 235 2.1.4 Brandschutz ...... . .. . ... . .. . ... 167 2.4.4.2 Befestigung von Fassaden platten . . . 238 2.2 Aussteifung von Fertigteilbauten . . . 171 2.4.5 Architekturfassaden .. . .......... 242 2.2.1 Anordnung der Aussteifungs- 2.4.5.1 Dekorative Fassaden aus

elemente . . .. . .. . . . .... .. ....... 171 konstruktiven Betonfertigteilen . . .. 242 2.2.2 Belastung der Aussteifungs- 2.4.5 .2 Fassadenplatten aus Hochleistungs-

elemente ...... .. ...... .. ....... 175 beton und Glasfaserbeton . .. ... . .. 243 2.2.2.1 Vertikalbelastung .. ... . . .. .. .. ... 175 2.5 Knotenpunkte .. ... . . .. . .. . ... .. 245 2.2.2.2 Lastfall Wind .... . ... ....... . .. . 175 2.6 Aktuelle Einzelfragen zur 2.2.2.3 Lastfall Lotabweichung . . . . . . . . . . 177 Bemessung ... .... .. .. . . ........ 254 2.2.2.4 Lastfall Erdbeben . . . . . . . . . . . . . . . 178 2.6.1 Nachträglich ergänzte Querschnitte, 2.2.2.5 Lastfall Zwang (Schwinden und Deckenplatten mit Aufbeton ..... . . 254

Temperatur) . .. . . . .. . . . .. .. . . .. . 181 2.6.2 Konsolen und ausgeklinkte 2.2.3 Verteilung der Horizontallasten . ... 182 Trägerenden .. ............ .... . . 256 2.2.3.1 Allgemeine Vorgehensweise bei 2.6.3 Nachweis der Kippsicherheit . .. . .. 266

der Berechnung .... . . ... . .. . . ... 182 2.6.4 Blockfundamente . . . .. . .. . ... . . . 270 2.2.3.2 Überschlagsformeln zur 2.6.5 Brandschutzbemessung . ........ . . 273

Vordimensionierung . . . . . . . . . . . . . 184 2.2.3.3 Zusammenwirken von Wand- 3 Verbindungen von Fertigteilen . . ... 279

scheiben, Wandscheiben mit 3.1 Druckverbindungen . .......... .. . 279 Öffnungsreihen und Rahmen . . .. .. 185 3.1.1 Druckfugen ... ... ... . . . .. .... . . 279

2.2.3.4 Aus Fertigteilen zusammen- 3.1.2 Lagerungsbereiche nach gesetzte Scheiben . . . ... .. . . .... . 187 DIN 1045-1 ...... .. . ... . ..... .. 282

2.2.3.5 Beispiel für Horizontallast- 3.1.3 Elastomerlager nach DIN 4141 .. .. 283 verteilung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 3.1.4 Elastomerlager nach DIN EN 1337

2.2.4 Nachweis der Gebäudestabilität .... 190 (Entwurf) . ...... . . ... . .... . . . .. 287 2.2.4.1 Stabilitätsnachweise für aus- 3.2 Zugverbindungen ..... . .. . .... . . 288

steifende Kerne und Wände ....... 190 3.2.1 Schweißverbindungen ..... .... . . . 288 2.2.4.2 Stabilitätsnachweis für Stützen 3.2.2 Verankerung von Stahlplatten,

und Rahmen .. . ............... . . 193 Dübel, Kopfbolzen und Anker-2.2.5 Konstruktive Durchbildung der schienen . . . . . . .. . . ....... .. . ... 291

Deckenscheiben .. . .. . . .. . . . . . ... 193 3.2.3 Scherbolzen .. . .. .. . .... ..... ... 292 2.2.6 Konstruktive Durchbildung der 3.2.4 Muffen- und Schrauben-

vertikalen Aussteifungselemente ... 197 verbindungen . .. . .. . . . .. . ....... 294 2.2.7 Ringankerausbildung nach 3.2.5 Transportanker . .. . . .. . . .... .. .. . 294

DIN 1045-1 . ..... ... „ .. „ . . „. 205 3.2.6 Nachträglich angeschraubte 2.3 Tragende Elemente . ...... . .... .. 206 Konsolen . ..... . ............. . . 296 2.3.1 Deckenelemente . . .. . ... . ....... 206 3.3 Schub- und Querkraftverbindungen . 298 2.3.1.l Fertigdecke (früher Hohlplatte) . ... 206 3.3.l Allgemein .... . . . . . ..... . .... .. 298 2.3.1.2 Rippenplatte .... . .... .. .... . .. . 209 3.3.2 Decken- und Wandscheiben -2.3.1.3 Die Gitterträgerdecken Scheibenquerkräfte ..... . .. . .. . . . 298

(Elementdecken) .. . . .... . . .. . . .. 210 3.3.3 Fugen in Deckenplatten -2.3.2 Deckenträger und Dachbinder .. . . . 214 Plattenquerkräfte . .. ...... . .. . .. . 302

XII

4 4.1 4.2 4.2.l 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5

4.3 4.3.1

Inhaltsverzeichnis

Fertigung im Werk . .. . . ......... 304 Fertigungsverfahren ......... .. .. 304 Betonarten im Fertigteilbau ....... 309 Verarbeitungseigenschaften ....... 310 Festigkeit ........... .. ......... 310 Selbstverdichtender Beton ........ 312 Faserbeton .... . .... . .......... . 313 Farbige und strukturierte Beton-oberflächen ....... „ ........... 314 Herstellung des Betons im Werk ... 315 Wärmebehandlung und Nach-behandlung des Betons ........... 315

4.3.2

4.3 .3 4.4

4.4. 1 4.4.2 4.5

s

Bearbeitung der erhärteten Beton-oberfläche ........... . .. . ...... 316 Beschichtungen und Verkleidungen. 318 Bewehrungstechnik bei Werks-fertigung . . .... .............. . . 319 Rundstahl- und Mattenbewehrung .. 319 Spannbett-Technik ...... . ... . ... 322 Qualitätssicherung und Güteüber-wachung . ...... . . .. ............ 325

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 26

ID Elementbauweise mit Gitterträgern .. „ ........ .. ......................... 337 Johannes Furche, Ulrich Bauermeister

1 Einführung ....... . ............ 339 3.2.3 Nachweis der Verbundfuge . ....... 393 3.2.3.1 Grundlagen und Modelle zum

2 System .......... ... ......•.... 341 Verbundnachweis ............... 393 2.1 Systementwicklung und 3.2.3.2 Verbundfugen ohne Verbund-

Grundlagen .................... 341 bewehrung .................. ... 395 2.2 Gitterträger .................... 34 7 3.2.3.3 Verbundfugen mit Verbund-2.2.1 Entwicklung von Gitterträgern ..... 347 bewehrung .. .... ........ . .. .... 397 2.2.2 Bauaufs ichtliche Zulassungen ..... 349 3.2.3.4 Fugenausbildung ............... . 399 2.2.3 Gitterträger nach neuer 3.2.3.5 Querkraftobergrenze ..... . . ...... 401

DIN 488:2008 . .. .......... .. ... 354 3.2.3.6 Konstruktive Durchbildung der 2.2.3. 1 Normenentwicklung und Verbundbewehrung .............. 403

Normungsstand ... .............. 354 3.2.4 Querkraftbewehrung ............. 404 2.2.3.2 Struktur und Vorgaben der 3.2.4.1 Grundlagen .................... 404

DIN488 ....................... 354 3.2.4.2 Konstruktive Durchbildung ....... 404 2.2.3.3 Gitterträger nach DIN 488-5 ....... 355 3.2.4.3 Bemessungshilfen ............... 406 2.3 Fertigteile mit Gitterträgern ....... 360 3.2.5 Durchstanzen ................... 411 2.3.1 DIN 1045 und bauaufsichtliche 3.2.5. l Grundlagen .................... 411

Zulassungen .................... 360 3.2.5.2 Durchstanzversuche an Element-2.3.2 Produktnormen für Fertigteile mit decken .... .................... 413

Gitterträgern ................... 360 3.2.5.3 Durchstanznachweise bei Element-decken ........................ 414

3 Elementdecken . ........ .... .. ... 361 3.2.5.4 Konstruktive Hinweise und 3.1 Montagezustand ............... . 361 praktische Anwendung ........... 417 3.1.1 Grundlagen .... ... ........... .. 361 3.2.6 Konstruktionsregeln . . ..... ...... 417 3.1.2 Bemessungshilfen für den 3.2.6. 1 Abmessungen und Bewehrung ..... 417

Montagezustand ................ 364 3.2.6.2 Auflager ....................... 418 3.1.3 Besondere Aspekte der 3.2.6.3 Bewehrungsstöße ............. . . 423

Anwendung .......... .......... 373 3.2.7 Nicht vorwiegend ruhende 3.1.4 Sonderkonstruktionen .. . ......... 374 Einwirkung ................. . .. 426 3.2 Endzustand .................... 379 3.2.7.1 Grundlagen ...... .. ..... ....... 426 3.2.1 Grundlagen der Bemessung . ...... 379 3.2.7.2 Erste Zulassungen und Versuche 3.2.1.1 Monolithische Tragwirkung .. . .... 379 mit Gitterträgern ................ 427 3.2.1.2 Drillsteifigkeit von Elementdecken . 379 3.2.7.3 Aktuelle Regelungen . ........... . 429 3.2.1.3 Bemessung mit der Finite- 3.2.7.4 Bemessungshilfen .......... . .... 431

Elemente-Methode (FEM) ........ 383 3.2.7.5 Erweiterte Ansätze .............. 434 3.2.1.4 Gebrauchszustand von Element- 3.2.8 Feuerwiderstand ..... . .......... 435

decken ........... . ............ 385 3.2.9 Befestigungen in Elementdecken .. . 435 3.2. 1.5 Normenregelungen zur 3.2.9.1 Lasteinleitung durch Befestigungs-

Bemessung von Elementdecken .... 388 mittel und Bauteiltragverhalten .... 435 3.2.2 Biegebemessung ................ 389 3.2.9.2 Elementdecken ohne Verbund-3.2.2.l Querschnittsbemessung .......... 389 bewehrung ........... . ......... 436 3.2.2.2 Bemessungsverfahren und 3.2.9.3 Elementdecken mit Verbund-

Momentenumlagerung ........... 390 bewehrung ..................... 437

4

4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.7

5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4

5.3.5 5.4

Balken-, Rippen- und Platten-balkendecken . . ............ ... . . 438 System . . ... . . . ..... .... .. ..... 438 Montagezustand ... .... .... ... .. 439 Endzustand .. ... . .......... .... 440 Grundlagen .. ........ .. ..... ... 440 Bewehrung und Konstruktion ..... 441 Zulagebewehrung ...... .. ....... 443 Balkendecken .... . ............. 445 Stahlbetonrippendecken .. . .... ... 445 Plattenbalkendecken . .. ... . . ... .. 446 Bemessungshilfen ... ..... . ... .. . 446

Elementwände .................. 459 System . ............ ...... ... .. 459 Montagezustand ...... ... ...... . 461 Endzustand . .. ...... ........ . .. 465 Bemessungsgrundlagen ..... ..... 465 Gelenkig gelagerte Wände .. ... ... 466 Biegesteife Anschlüsse . ...... . ... 469 Nicht vorwiegend ruhende Einwirkung ......... ...... .... . 470 Konstruktion ..... .. . ... ........ 471 Wasserundurchlässige Beton-bauwerke ...................... 473

5.4.1

5.4.2 5.4.3 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3

5.5.4

6 6.1

6.2

6.3

6.4

7

8

Inhaltsverzeichnis XIII

Elementwandlängen und Bewehrung ... ....... ..... . . .... 473 Elementwände nach WU-Richtlinie . 476 Ausführung als WU-Konstruktion .. 477 Kerngedämmte Elementwände . .. . . 479 System und Gitterträger . . . .... . . . 479 Konstruktion und Bemessung .... . 479 Wärmedämmung und Wärme-durchlasswiderstände .. . .. ... . ... 482 Entwicklungen . . ................ 483

Sonderanwendungen .. .. ..... .... 484 Elementdecken mit einer Aufbeton-schicht aus Stahlfaserbeton ........ 484 Elementdecken mit integrierter Betonkerntemperierung ......... . 486 Deckenelemente mit Zwischen-raum . .. ... ...... ... ......... . . 487 Dachelemente mit Gitterträgern . . . . 489

Zusanunenfassung .... ...... . . ... 491

Literatur . . .... . . ... ...... . ..... 492

IV Konstruktiver Brandschutz im Übergang von DIN 4102 zu den Eurocodes 499 Dietmar Hosser, Ekkehard Richter

1 Einfüh rung . ........ .... ... .... 501 3.2.3 Eurocode-Normen und Nationale

2 Brandschutzanforderungen nach Anhänge .. .. . . .. ... ............ 515

3.2.4 Hintergrund zu den Eurocodes ..... 516 Baurecht ....................... 503

2.1 Grundsatzanforderungen . ...... .. 503 4 Bemessung nach DIN 4102 .. .. .... 516 2.2 Gebäudeklassen .. .. ......... . . . . 503 4.1 Grundlagen .. ..... .. . . . . .. . ... . 516 2.3 Einzelanforderungen . . . . ....... . . 504 4.2 Brandschutzbemessung von 2.3. 1 Grundstück und Bebauung .... .. . . 504 Massivbauteilen ................. 516 2.3.2 Brandverhalten von Baustoffen 4.3 Bemessung von Stahlbetonstützen

und Bauteilen .. ........ .... . ... . 504 nach Tabelle 31 ... ........ . ..... 519 2.3.3 Abschnittsbildung .. .. ..... ...... 505 4.4 Bemessung von Stahlbetonkrag-2.3.4 Rettungswege . . .......... ... ... 505 stützen im Brandfall .. ...... . .. . . 519 2.4 Anforderungen an Sonderbauten ... 507 4.4.1 Problemstellung .. ............... 519 2.5 Verwendung von Bauprodukten ... . 508 4.4.2 Brandschutznachweis für Stahl-

3 Stand der Brandschutznachweise betonkragstützen . . .. ...... .... .. 519

4.5 Beispiele ... . . . ..... .. ... ...... 523 in Deutschland ... ..... ... . .... . . 510 4.5.I Statisch bestimmt gelagerter

3.1 Brandschutzbemessung nach Spannbetonbalken .... ...... ..... 523 DIN 4102 ........ ... .. ......... 510 4.5.2 Stahlbeton-Innenstütze ........... 523

3.1.1 Basisnorm DIN 4102-4 ...... . .... 510 4.5.3 Stahlbeton-Rundstütze im obersten 3.1.2 Einfluss der europäischen Geschoss eines Wohnhauses ...... . 524

~armonisierung ... .. .. ... ... .... 51 O 4.5.4 Stahlbeton-Kragstütze . ...... . . . .. 525 3.1.3 Anderung Al zu DIN 4102-4 ...... 511 4.5.5 Giebelstütze . .. . ................ 525 3.1.4 Anwendungsnorm DIN 4102-22 .. . 513 3.2 Brandschutzbemessung nach den 5 Bemessung nach Eurocode . .... ... 526

Eurocodes . . . .... ....... .. ... .. 513 5.1 Grundkonzept der Nachweise ...... 526 3.2.1 Rechtliche Grundlagen ....... .. .. 513 5.2 Einwirkungen im Brandfall . . . . ... 527 3.2.2 Eurocode-Vornormen und 5.2.I Thermische Einwirkungen .... . . .. 527

Nationale Anwendungsdokumente . 514 5.2.2 Mechanische Einwirkungen ...... . 528

XIV Inhaltsverzeichnis

5.3 Nachweise für Bauteile und 6.2.1 Parametrische Temperaturzeit-Tragwerke ........ . . ........... 529 kurven . . ....... ... . ....... .... 540

5.3.1 Allgemeines .............. ...... 529 6.2.2 Thermische Einwirkungen auf 5.3.2 Tabellarische Daten .............. 529 außenliegende Bauteile ........... 540 5.3.3 Vereinfachte Rechenverfahren ..... 530 6.2.3 Brandeinwirkungen bei lokal 5.3.4 Allgemeine Rechenverfahren ...... 531 begrenzten Bränden ............. 541 5.3.4.1 Allgemeines ... .......... ....... 531 6.2.4 Erweiterte Brandmodelle ......... 542 5.3.4.2 Thermische Analyse .. . .......... 532 6.2.5 Brandlastdichten und Wänne-5.3.4.3 Mechanische Analyse ............ 533 freisetzungsraten ........ ........ 543 5.4 Beispiele ........ . ............. 536 6.3 Sicherheitskonzept ... ........... 544 5.4.1 Stahlbeton-Innenstütze ...... ..... 536 6.3 .1 Grundlagen und Annahmen ... . ... 544 5.4.1.1 Nachweis nach Methode A ........ 536 6.3.2 Teilsicherheitsbeiwerte für die 5.4.1.2 Nachweis mit dem vereinfachten Brandeinwirkung .. ........ ... ... 546

Rechenverfahren .......... ..... . 537 6.3.3 Berücksichtigung anlagen-5.4.1.3 Nachweis mit dem allgemeinen technischer und abwehrender

Rechenverfahren ...... ....... ... 538 Brandschutzmaßnahmen .......... 548 6.3.4

6 Nachweise für Naturbrand-Beispiel ....................... 549

beanspruchung ... .............. 539 7 Ausblick ....... ..... .. ......... 551 6.1 Allgemeines . ... ......... . ...... 539 6.2 Naturbrandmodelle .............. 540 8 Literatur ..... . ..... .... .. ...... 552

V Teilsicherheitskonzept für Gründungen im Hochbau . ..... .. .. .. ........... 555 Jürgen Grünberg, Norbert Vogt

Einführung . ... ................. 557 2.4.2 Bemessungssituationen für Grenzzustände der Tragfähigkeit ... 563

2 Grundlagen des Sicherheits- 2.4.2.1 Ständige Bemessungssituation ..... 563 konzepts .. . . ... ... ............ . 558 2.4.2.2 Vorübergehende Bemessungs-

2.1 Zielsetzung . ... ................ 558 situation ....................... 565 2.2 Charakteristische und repräsen- 2.4.2.3 Außergewöhnliche Bemessungs-

tative Werte ... . ... ............. 559 situation ......... .............. 565 2.2.1 Charakteristische Werte der 2.4.2.4 Situationen infolge von Erdbeben .. 565

Einwirkungen .................. 559 2.4.3 Kombinationen für Grenzzustände 2.2.2 Weitere repräsentative Werte der Gebrauchstauglichkeit ........ 565

veränderlicher Einwirkungen .... .. 559 2.4.3.1 Seltene Situationen .............. 566 2.2.3 Charakteristische und andere 2.4.3.2 Häufige Situationen ............. 566

repräsentative Werte unabhängiger 2.4.3.3 Quasi-ständige Situationen ...... .. 566 Auswirkungen ....... .. .. ....... 559 2.5 Widerstände .. .... .. .... . ....... 566

2.2.4 Charakteristische Werte der 2.5.1 Tragwerkswiderstände ........... 566 Materialeigenschaften und Boden- 2.5.2 Widerstände in der Geotechnik .... 567 kenngrößen ... . ..... .. ......... 560 2.6 Sicherheitselemente ........ . .... 568

2.3 Bemessungswerte .......... . .. .. 560 2.6.1 Kombinationsbeiwerte für 2.3.1 Bemessungswerte für Einwir- Einwirkungen ... ........ ....... 568

kungen .... . ...... ............. 560 2.6.2 Teilsicherheitsbeiwerte für 2.3.2 Bemessungswerte für Material- Einwirkungen .. ................ 569

eigenschaften und Bodenkenn- 2.6.2.1 Teilsicherheitsbeiwerte für größen ....... ... .. ... ......... 561 Einwirkungen im Grenzzustand der

2.3.3 Bemessungswerte für geometrische Tragfähigkeit nach DIN 1055-100 .. 570 Größen .. .. ... ... . ....... ...... 561 2.6.2.2 Teilsicherheitsbeiwene für

2.3.4 Bemessungswerte von Beanspru- Einwirkungen auf Baukörper chungen .... . .................. 561 oder für Beanspruchungen des

2.3.5 Bemessungswerte von Wider- Baugrunds im Grenzzustand der ständen ........................ 562 Tragfähigkeit ................... 571

2.4 Einwirkungskombinationen ....... 562 2.6.3 Teilsicherheitsbeiwerte für geo-2.4.1 Unabhängige Einwirkungen ....... 563 technische Kenngrößen . ...... .... 571

Inhaltsverzeichnis XV

2.6.4 Teilsicherheitsbeiwerte für 3.3.4 Grenzzustände Gleiten und Widerstände ................ . .. 571 Grundbruch . ............ . .... .. 578

2.6.4.l Teilsicherheitsbeiwerte für 3.4 Bemessung von Flachgründungen .. 579 Widerstände bei Betontragwerken . . 571 3.5 Grenzzustände nach Theorie

2.6.4.2 Teilsicherheitsbeiwerte für 2. Ordnung ..... . . ......... . .... 581 Baugrundwiderstände .. ..... ... .. 571 3.6 Grenzzustände bei physikalisch

2.7 Nachweis der Grenzzustände mit nichtlinearer Strukturanalyse . .... . 583 Teilsicherheitsbeiwerten . . . .. ..... 572 3.7 Massive Baukörper unter Auftrieb . . 583

2.7.1 Nachweisformate für Grenz- 3.7.1 Grenzzustand Aufschwimmen ..... 583 zustände der Tragfähigkeit .. ... .. . 572 3.7.2 Grenzzustand Tragwerksversagen

2.7.1.1 Grenzzustände der Lagesicherheit der Sohlplatte . . .... ... .. ... . .... 583 (EQU) .... . . .. ............. ... 572 3.7.3 Grenzzustand Baugrundversagen

2.7.1.2 Grenzzustände des Tragwerks- oder unter der Sohl platte .............. 585 Baugrundversagens (STRGEO) .... 574 3.7.4 Grenzzustand Tragwerksversagen

2.7.1.3 Grenzzustände der Ermüdung der Außenwände .. . . . .. . ........ 585 (FAT) .... . ....... . ... .. .... ... 574 3.8 Bauwerk-Baugrund-Interaktion .... 586

2.7.2 Nachweisformate für Grenz- 3.9 Zusammenfassung . .... . .. .. ..... 587 zustände der Gebrauchstauglichkeit 574

2.7.3 Vorzeichenregelung für alle 4 Anwendungsbei<ipiele .... . . .... .. . 587 Nachweisformate . . ..... .. .. .... . 575 4.1 Einfaches Streifenfundament mit

exzentrischer geneigter Last .... . .. 587 3 Nachweise für Bauteile mit 4.2 Waagebalkenstütze . . ..... . . .. ... 590

geotechn~hen Einwirkungen und 4.3 Fundamentplatte mit Randlast .. .. . 592 Baugrundwiderständen .... .. ... .. 575 4.4 Schlanke Hallenstütze mit

3.1 Die drei Nachweisverfahren in Einzelfundament ..... .... .. . .... 592 der Geotechnik nach EN 1990 in 4.5 Turm mit Fundament nach Verbindung mit EN 1997 ... . .. ... 575 Theorie 2. Ordnung ........ .. .... 595

3.2 Konkretisierung der Nachweis- 4.6 Brückenpfeiler mit abhebenden formate für Grenzzustände der Lasten .. . . .. . .. . .. . .. . .. . . . ... . 607 Tragfähigkeit .. ................. 576 4.7 Bemessung einer Winkelstütz-

3.2.1 Konkretisierung für Grenzzustände mauer (nach WU-Richtlinie) . ..... 609 der Lagesicherheit. ........ ... ... 576 4 .8 Gründung einer auskragenden

3.2.2 Konkretisierung für Grenzzustände Konstruktion . .. .. . . .... ........ 619 des Tragwerk- oder Baugrund- 4.9 Fußgängertunnel als weiße Wanne -versagens ..... .. ... ... ..... . ... 576 Bauzustand und Endzustand ... . ... 620

3.3 Schnittstelle Sohlfuge .. .. . . . ..... 576 4.10 Auftriebssicherheit einer 3.3.l Nachweis der Kippsicherheit ...... 577 Tankgrundung . . .... .. .... . .. ... 633 3.3.2 Außermittigkeit der charakte-

ristischen Sohldruckresultierenden . 578 5 Literatur . ... . ..... . ..... .. . .... 635 3.3.3 Grenzzustand Tragwerkversagen

im Fundament ... . . ..... . ...... . 578

Stichwortverzeichnis .. . ........ . ..... . ....... . .... .. .... .. .. .... . ... . .. ..... .. ... 637

2009 Beton Kalender

Konstruktiver Hochbau Aktuelle Massivbaunormen

Herausgegeben von

Prof. Dipl.-Ing. DDr. Konrad Bergmeister

Wien

Dr.-lng. Frank Fingerloos

Berlin

Prof. Dr.-lng. Dr. h.c. Johann-Dietrich Wörner

Darmstadt

98. Jahrgang

2

Inhaltsverzeichnis V

Inhaltsverzeichnis

2 VI Tragwerksplanung im Bestand .. .. ... . .. . ......... .. .. „ .. . .... „ .... . ..... 1

Frank Fingerloos, Jürgen Schneit

1

2 2.1 2.2 2.3

3

3.1 3.2

3.3

3.4

4

s

5.1 5.1.l

5.1.2

5.2

6

6.1 6.2

6.2.1

6.2.2 6.2.3

6.2.4

6.3

6.3.1

Einleitung ........... . . .. .. ....... 3

Bestandsschutz „ „ . . . . „ .. „ ... „ 3 Grundlagen . . ......... . ........ .. 3 Umsetzung .. ... ... .......... ..... 4 Zusanunenfassung ..... . . .......... 7

Besonderheiten bei der Tragwerks­planung „ „ . . „. „ „ . . „. „. „ „ 7 Allgemeines .. ... . .............. . . 7 Bestandsaufnahme und Bestands-bewertung ..... . ... .. .... .. ...... 7 Beriicksichtigung baubetrieblicher Abläufe . ... .... ... .... .. . ....... 8 Bemessung und Konstruktion ..... . 10

Historische Nonnen und Zulassungen des Beton- und Stahlbetonbaus ...... 13

Analyse bestehender Tragwerke auf Grundlage vorhandener Planungsdokußlente ... . . . .. . ..... . 17 Betoneigenschaften ............ . .. 17 Rechenwert der charakteristischen Betondruckfestigkeit ...... . .... ... 17 Bestimmung der charakteristischen Betondruckfestigkeit am Tragwerk . . 19 Betonstahleigenschaften ...... . . ... 20

Teilsicherheitsbeiwerte für Bestandsbauten ... .. .... . ...... .. 22 Allgemeines ... „ .•••... ••• •.•••. 22 Biegebemessung von Stahlbeton-bauteilen ... .. ................ . . 23 Einfluss des Verhältnisses von ständiger Last und Nutzlast ...... .. 24 Einfluss der Betondruckfestigkeit . .. 24 Auswirkung des Längsbewehrungs-grades .... .... „ ... „ .. . ... ..... 24 Optimierte Teilsicherheitsbeiwerte für Biegezugversagen .... . ... ..... 25 Beispiel: Nachweis Büro-/Wohnhaus-deckenplatte .... ....... . . ........ 28 Vorhandene Bemessung nach DIN 1045:1972-01 ...... . ... .... . 28

6.3.2

6.3.3

6.3.4

7

7.1 7.2 7.3 7.4

7.5 7.6 7.7 7.8 7.9

8

8.1 8.2 8.2.l 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6

9

10

Nachweis nach DIN 1045-1:2008-08 mit Lasterhöhung . . . .. ........... 28 Nachweis mit modifizierten Teil-sicherheitsbeiwerten ...... . ....... 29 Vergleich der Ergebnisse . .... . .... . 30

Ermittlung der Tragfähigkeit auf der Grundlage von Belastungs-versuchen ... ...... .. . ... . .. . .... 30 Entwicklung .. . ... ............... 30 Aufgabenstellung .... ...... ...... 31 Anwendungsbereiche ....... . ..... 31 Rechnerische Beurteilung der vorhandenen Tragfähigkeit. ... . .. .. 32 Voraussetzungen . . . . . .... . . .. .. .. 32 Planung . .... .... . .......... . ... 33 Messtechnik ... . .... . .. . .... .. ... 35 Durchführung und Auswertung ..... 35 Fazit .... .. ........ . ........... . 36

Abschätzung der Feuerwider­standsdauer historischer Beton-konstruktionen . . . .. . ......... . .. . 36 Allgemeines .. ... .... .. .......... 36 Baustoffe .. ... . ... ... .. . ..... ... 39 Beton .. .. ... .. .... ..... . . .. . ... 39 Betonstahl . ... .. .. . . . .... . .... .. 41 Putze ................. . ........ 41 Baustoffklassen . . ........... . ... 42 Bauteile . ........ . . ............. 42 Stahlbetondecken . . .. ....... . ... . 42 Stahlsteindecken . . ......... ... . .. 42 Kappendecken .... ... ...... ...... 43 Glasstahlbeton ...... . . ........... 43 Balken .......... . . . .... ... .. . .. 43 Stützen .. . ........ . . . .... . .. . . .. 44

Historische Bestimmungen für den Beton- und Stahlbetonbau -Bemessung, Ausführung, Beton, Betonstahl „ „ „ „ „ „ „ . . „ „ „ 44

Literatur ................. . ... . .. 49

VI Inhaltsverzeichnis

VII System- und Schadensidentifikation von Betontragstrukturen ...... .. ... . .. : 53 Alfred Strauss, Konrad Bergmeister, Roman Wendner, Simon Hoffmann

1

2 2.1 2.2 2.3

3

3.1 3.2 3.3 3.3. l 3.3.2 3.3.3 3.4 3.5

4 4.1 4.2

4.3 4 .4 4 .5

4.6 4.7 4.7.1 4.7.2 4.7.3

s 5.1 5.2

5.3

5.3. l 5.3.2

5.3.2.1 5.3.2.2 5.3.2.3 5.3.3

5.3.3.1

5.3.3.2 5.3.4

5.4

5.4.1 5.4.2

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5

Bauwerkserhaltung .. ...... . .. .... 56 Aufgaben und Ziele .... ..... .. .... 56 Bauwerksprüfung ........ . . ...... 57 Elemente des Lebenszyklus ........ 57

Regelwerke für die Bauwerks-priifung .. ................. ... .. 58 Aufgaben und Ziele . . ............. 58 Hochbau ... .. .. .. . .. .... ........ 58 Brückenbau .... ... ............ .. 59 Österreich . .................... . 59 Deutschland . . . .... . ......... .. .. 61 Schweiz ..... . .. ...... ... .. ..... 67 Schutzbauwerke ................. 72 Rechtliche Aspekte ..... .. . ...... . 73

Integrierte Lebenszyklusbetrachtung . 74 Zielsetzungen ....... .... ........ 74 Lebensdauer und kostenbasiertes Monitoring ........... .. ... . ..... 74 Ganzheitliches Monitoring . ...... . . 75 Monitoring und Entwurfsmethoden .. 75 Monitoring und Bewertungs-methoden .. ... . . . . ....... ... . . . . 77 Monitoring im System ........... . 81 Innovative Ansätze im Monitoring .. 83 LCMSHM Frameworks ..... ... ... 83 Überwachung des Lebenszyklus .. . . 83 Extremwertbetrachtungen in Ver­bindung mit Monitoringzeiträumen .. 84

Schadensidentifikation an Bauwerken aus Konstruktionsbeton . ........... 85 Zielsetzung ....... .. .. .......... 85 Kurzbezeichnungen von Schadens-identifikationsmethoden .... .. ..... 85 Lineare Methoden der Schadens-analyse ... ... . .. ... . . . ........ .. 85 Schwingungsanalyse allgemein ... .. 85 Methoden, basierend auf modalen Parametern ... . .. . .. . .... .. . .. ... 87 Eigenfrequenzen . ... ...... . ... . .. 87 Eigenformen . .. ..... .. ... . . . . ... 88 Dämpfung . ......... .. .......... 89 Methoden, basierend auf den Ableitungen modaler Parameter ... .. 90 Modale Verzerrungsenergie und Krümmung ............. .. .... ... 90 Flexibilität ......... . ... ... .. .. .. 90 Methoden, basierend auf der Aktualisierung von Kenngrößen . ... 93 Nichtlineare Methoden der Schadensanalyse . . .... . . . ........ 93 Neuronale Netzwerke ........ . .... 94 Alternative Ansätze ....... . ....... 95

5.5

5.5.1 5.6

5.6.1 5.6.2

5.6.3

5.6.4

5.6.5

5.6.6

5.6.7

5.6.8

5.6.9

6

6.1 6.2

6.3

6.3.1 6.4

6.5

6.6

7

7.1 7.2

7.3

7.4

7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4

Schwingungsbasierte Bauwerks-überwachung . . . .. .. ............. 96 Überblick .... .. ....... .......... 96 Identifikationsmethoden für Bauwerkszustände . ............ ... 96 Direct Stiffness Calculation (DSC) .. 97 Modale Biegelinien (MOdal BEnding Lines, MOBEL) .... ...... 97 Sensitivitätsbasierte Identifikation (STRatified IDEntification, STRIDE) 97 Methode der modalen Kraftresiduen (Modal Force Residual Method, MFRM) ...... . ........ ... ..... . 99 Verforrnungslinienbasierte Identifikation (DEflection Line Function ldentification, DELFI) . . .. 100 Einflusslinienbasierte Identifikation (lnfluence Line Identification Assessment, ILIAS) . ............ 100 Anwendungsorientierte Betrach-tungen .... ....... . ............ 101 Anwendungsgrenzen der Identifi­kationsmethoden für Bauwerke aus Konstruktionsbeton ......... . 102 Potenzial der Schwingungsanalyse in der Schadensbewertung ....... . 102

Systembetrachtung - Resttrag-fähigkeit geschädigter Bauwerke . . . 103 Zielsetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Strukturrnechanisches Schädigungs-ausmaß ........... . ...... ... ... 103 Schädigungsindikatoren für die Bewertung der Resttragfähigkeit . . . 105 Eigenwerte von KT .............. 105 Energiebasierte Schädigungs-indikatoren . ........... ... . ..... 105 Schädigungsmaße und statistische Unsicherheiten . . .... ..... .... .. . 106 Schädigungsindikator als Maß der Tragwerkssicherheit . . . . . . . . . . 107

Degradationsmodelle für Bauwerke aus Konstruktionsbeton . ...... ... . 107 Zielsetzungen ............ . ..... 107 Beschreibung der Degradations­prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Lebenszeit und Degradations-modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Einflussgrößen auf Degradations­modelle - stochastische Model-lierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Karbonatisierung . ... ..... .. . . .. . 110 Chloridionen-Belastung .... . ..... 113 Korrosion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Frostangriff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

7.4.5 7.4.6

7.5

7.5.1 7.5.2

Feuereinwirkungen . . . . . . . . . . . . . . 123 Grenzzustandsbewertung für Serien-Modelle .. .... . . .. . ..... . 123 Softwarelösungen für die Degradationsmodellierung ...... .. 124 Life-365 .... . . . .. .... .... ...... 124 RC-LifeTime . ......... . ... .... . 124

7.5.3 7.5.4

8

9

Inhaltsverzeichnis VII

EUCON ..... „ ... ............. 124 Freet-D ................... ... .. 125

Zusammenfassung und Schlussfolgerung . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Literatur . . . .......... .. ....... . 125

VIII Monitoring im Betonbau . . . ............................ . .... . ..... . ....... 135 Konrad Zilch, Hermann Weiher, Christian Gläser

1 Einleitung .... .... . . . . . ... .... . . 137 4.1.4 Kalibrierung von Messwertauf-1.1 Allgemeiner Begriff „Monitoring" . . 137 nehmern und Rückverfolgbarkeit. .. 151 1.2 Eigene Auslegung des Begriffs . . . . 137 4.1.5 Erfassung von wiederholten 1.3 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 manuellen Messungen . .. . ...... . . 151 1.4 Aufbau des Beitrags . . . . ....... . . 138 4.1.6 Erfassung von automatischen

2 KlassiflZierung von Bauwerken . .. .. 139 Messungen ........ . .... . .. ..... 152

4.2 Datenübertragung ............... 153 2.1 Funktionen von Betonbauteilen . .. . 139 4.3 Kalibrierung von Messdaten ....... 154 2.2 Folgen bei Bauteilversagen . .. . .. . 140 4.4 Datenreduktion und -auswertung ... 154 2.3 Robustheit ....... . ..... .... .. . . 142

5 Bewertung der MessergebnNe . . . . . 155 3 Entwicklung der Monitoring- 5.1 Plausibilitätsprüfung und Aussage-

aufgabe ................ .. .. .... 143 fähigkeit von Messergebnissen . .... 155 3.1 Simulation des Bauteil- bzw. 5.2 Rückführung der Messgröße auf

Bauwerksverhaltens ...... .. . .... 143 die Vergleichsgröße . . ............ 156 3.1.l Simulation des Ursprungsbestands 5.3 Überprüfung von Kriterien ..... . .. 157

beim Neubau ... „ .... . . . . . . . ... . 143 5.3.1 Zustand (Schwellwert) ...... . . . .. 157 3.1.2 Erfordernis für eine Neubetrachtung 5.3.2 Fortschritt der Zustandsänderung ... 157

des Bauwerks ... . . ........ . . . .. . 143 5.3.3 Anzeige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 3.1.3 Modellbildung unter unplan- 5.4 Überprüfung des Monitoring-

mäßigen Randbedingungen ... .. .. 144 konzepts für zukünftige Mess-3.1.4 Bewertung der Simulations- perioden .. ....... . ............. 159

ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 5.5 Vergleich Messergebnisse mit 3.2 Vorüberlegungen .. ... . .. . ... . ... 146 theoretischen Schädigungs-3.2.1 Vergleichsgröße ... . .. . . ... ...... 146 modellen ................... . .. 159 3.2.2 Messgröße . .. . . .. .. . ..... . .. ... 146 3.2.3 Sensitivitätsanalyse ....... ... .... 148 6 Anwendu~beispiele. . . . . . . . . . . . . 160 3.3 Festlegung eines Monitoring- 6.1 Spannstahlermüdung bei Koppel-

konzepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 fugen ........... . .... ... . ..... 160 3.3.l Auswahl und Kombination der 6.1.1 Problemstellung . ...... . . ....... . 160

Untersuchungsmethoden . . . . . . . . . . 148 6.1.2 Entwicklung der Monitoring-3.3.2 Umfang und Häufigkeit der aufgabe . ..... . .. . . . .. . ... . . . . .. 162

Messungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 6.1 .3 Datenmanagement und -auswertung 166 3.4 Bestimmung der Randbedingungen . 149 6.1.4 Ergebnisse und Bewertung . . . . . . . . 168 3.5 Durchführung der Messaufgaben ... 149 6.2 Korrosion von Betonstahl. ........ 168 3.5.1 Werkstoff . .. .... .. .... . .. . .. .. . 149 6.2.l Problemstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . 169 3.5.2 Bauteil . ..... . .......... . ... . . . 149 6.2.2 Wirkprinzip „Opferbewehrung" . . .. 170 3.5.3 Tragwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 6.2.3 Wirkprinzip „Anodenleiter" .. . .... 170

6.2.4 Diskussion .. .. ....... . . .. . . .. . . 171 4 Datenmanagement und -auswertung 150 6.3 Tragfähigkeit von Dächern . . . . . . . . 172 4.1 Datenerfassung . . .. . .. . ... . . .. . . 150 6.3.1 Problemstellung . . . . . . . . .. . . ... .. 172 4.1.1 Nomenklatur und Kartierung von 6.3.2 Entwicklung der Monitoring-

Messstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 aufgabe ............. . .. . .. .. . . . 173 4.1.2 Wirtschaftlichkeit von wiederholten 6.3.3 Bewertung .. . . .. . . „ •.•• . •••••• 173

manuellen und automatischen 6.4 Kraftmessung bei externen Spann-Messungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 gliedern . .. ..... . . ... . .. .... . . . 174

4.1.3 Auswahl von Messwertaufnehmern . 150 6.4.1 Problemstellung .. .. .. . .. . . .... . . 174

VIII

6.4.2 6.4.3 6.5

6.5.1

Inhaltsverzeichnis

Monitoringkonzept .... ... . ..... . 174 6.5.2 Anwendungsgrenzen . .. .. .... ... . 175 Hydratationswänneentwicklung im jungen Betonalter .. ... ..... . .. 176 7 Rissbildung bei Walzbeton-staumauer . ... .... . ..... ... ..... 176 8

Rissbildung bei Spannbeton-btiicken mit hochfestem Beton ... . . 178

Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

IX Ertüchtigung im Bestand- Verstärkungen mit Kohlenstotlfasem .......... 185 Konrad Bergmeister

1

2

2.1 2.2 2.3 2.4

2.5 2.6 2.7 2.8

3

3.1 3.2

4

5 5.1 5.2

5.2.1 5.2.2

5.2.2.1

5.2.2.2

5.2.2.3

5.2.2.4

5.2.2.5

5.2.2.6

Einführung . ..... . .. . . ........ .. 187

Abtragungstechniken und Vorbereitung des Betonunter-gnmdes . ... ..... . .. . .. . . .... ... 188 Betonfräsen .... . ............. . . 188 Stemmen ..... . ......... . ..... . 188 Flammstrahlen ... . .... .. . ....... 188 Sandstrahlen bzw. Strahlen mit festen Strahlmitteln ... . . . ... .. 188 Hochdruckreinigen .............. 189 Hochdruckwasserstrahlen .. .. .. .. . 189 Ermittlung der Betondruckfestigkeit 189 Zugfestigkeit .... . .. .. ... ....... 190

Erhaltungs- und lnstandsetzungs­methoden im oberflächennahen Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Füllen von Rissen und Hohlräumen . 190 Aufbeton - Ergänzung von Beton­querschnitten mit tragender Funktion ....................... 191

Externe Vorspannung . . ..... .... . 193

Verstärkung mit Kohlenstoflfasern . . 193 Einleitung .. ..... . .. .. . . .... .. . 193 Kohlenstofffaserwerkstoffe für Verstärkungen .......... . . .. .. . . 195 Kohlenstofffaser-Kabel. .. .. . ..... 195 Kohlenstofffaser( CF)-Lamellen, Gewebe und Gelege . . . . . . . . . . . . . 197 Einfluss lokaler Unebenheiten -Bereich 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Einfluss vertikaler Rissufer-versätze - Bereich 2 . . . . . . . . . . . . . 198 Einfluss der Ablösung der Beton­deckung am Laschenende -Bereich 3 . . ......... . . . . ... . . .. 198 Einfluss des äußersten Biege-risses - Bereich 4 . . . . . . . . . . . . . . . 199 Einfluss des Rissfortschritts im maximalen Momentenbereich -Bereich 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Einfluss des Rissfortschrittes im Querkraftbereich - Bereich 6 .. .. .. 200

5.3

5.4

6

6.1 6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.6.1

6 .6.2 6.6.3 6.7 6.8

6.8.I 6 .8.2

6.8.3

6.9

6.9.1 6.9.2

6.9.3

6.9.4

6.10 6.11

6.12

Verbundgesetz - Verbundbruch-kraft .. .... . ............ . ...... 200 Zugverankerung - Zugspannung ... 202

Verstärken von Biegebalken -Bemessung und konstruktive Durchbildung ........... . . ... . .. 203 Kräfte und Dehnungen .... ....... 203 Spannungen und Dehnungen im ungerissenen Zustand . . ....... .. . 206 Übergang vom ungerissenen zum gerissenen Zustand .............. 208 Spannungen und Dehnungen im gerissenen Zustand .... ....... .. . 209 Nachweisführung für die Querkraft-bemessung ... .. ... .... . .. ..... 209 Nachweisführung für die Gebrauchstauglichkeit ... . ..... . . 210 Begrenzung der Gebrauchs-spannungen .. .... .. .... .... .. .. 210 Begrenzung der Durchbiegung ..... 210 Begrenzung der Rissbreite . .. . .... 211 Eingeschlitzte CF-Lamellen ..... . . 211 Biegeverstärkung mit vorge-spannten CF-Lamellen ... . .. . .... 213 Allgemeines .................... 213· Extern geklebte Lamelle mit Endverankerung ........ .. ...... 213 Rechenmodell zur Bemessung von vorgespannten Kohlenstofffaser-Lamellen . .. .... . .. ............ 216 Konzepte und Bemessung der Querkraftverstärkung . .. ... . ... . . 216 Verstärkung mit CF-Stäben ... . ... 217 Querkraftverstärkung mit CF-Gelegen . .. .. .. . . ... .... ...• 217 Querkraftverstärkung mit CF-Schlaufen .. .. .. ... . . .. . . .. .. 217 Bemessung der Verstärkung auf Querkraft . . .. . . . . . . . . . . .. .. . ... 218 Torsionsbemessung . . . . . . .. . ..... 219 Textilbewehrte Verstärkung von Balken auf Biegung und Querkraft . 220 Nachweise aus der bauaufsicht-lichen Zulassung .. . .. . .. .. .... . . 220

X Inhaltsverzeichnis

XI Verankerungs- und Befestigungstechnik für Fassaden . ....... ..... . . .... . .. 371 Hannes Spieth, Konrad Bergmeister, Alfred .Stein, David Lehmann, . Raimund Hilber, Roland Unterweger, Joachim Lehmann, Paul Schnueder

1 Allgemeiner Überblick ... . ..... . .. 373

2

2.1

2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3

2.2.4

Verankerungs- und Befestigungs­rechnik für vorgehängte Fassaden-systeme .... . .. ........... .. ... . 373 Systembetrachtung der Fassaden-systeme .... , .................. 373 Verankerungstechnik am Bauwerk .. 375 Systembetrachtung .. ........ .... 375 Randbedingungen Bauwerk ..... . . 376 Randbedingungen U nterkonstruk-tion und Montage .. . .. ... . . ... .. 377 Anwendungskriterien Umwelt-bedingungen ... ... . . .. . ..... . .. 379

2.2.5 Auswahl Ablaufplan . . .. .... .... . 379 2.2.6 Rahmen- und Langschaftdübel­

systeme für Mehrfachbefestigung von nichttragenden Elementen .... . 380

2.2.6. l Systembeschreibung ......... .... 380 2.2.6.2 Tragverhalten und Funktions-

2.2.6.3 2.2.6.4 2.2.6.5 2.2.6.6

prinzip . . . . .. ... .... ........... 380 Montage ... .. . .. . . ...... . .. .... 381 Anwendungsbereiche Zulassung . .. 381 Anwendungen mit Brandschutz .. . . 382 Bemessung für Verankerungen nach ETAG 020 .. . .. . ... ...... . . 382

2.2.6.7 Bestimmung der charakteristischen

2.2.7

2.2.8

Tragfähigkeit in nicht spezifizierten Mauerwerkssteinen nach ETAG 020 ......... . .. . ........ 387 Rahmen- und Langschaftdübel-systeme für Einzelbefestigung in gerissenem Beton .... .. .. ... .. . . 389 Stahldübelsysteme für Einzel­befestigung in gerissenem und ungerissenem Beton ..... ... . . .. . 389

2.2.8.1 Systembeschreibung und Funk-

2.2.8.2 2.2.8.3 2.2.9

tionsprinzip ... . .. . . . ..... .... .. 389 Anwendungsbereiche Zulassung ... 391 Bemessung . ...... . . .. ... ..... . . 391 Verbundankersysteme für Veran-kerung Einzelbefestigung in geris-senem und ungerissenem Beton .. . . 392

2.2.10 Verbundankersysteme für Einzelbefestigung in Mauerwerk, haufwerksporigem Leichtbeton und Porenbeton . .. . .... . . .. ..... 393

2.2.10.l Systembeschreibung und Funktionsprinzip ...... .... . . .. .. 393

2.2. lÖ.2 Anwendungsbereiche Zulassung . .. 394 2.2.10.3 Bemessung . .. ... . . .. .. .. . ... . .. 394 2.2.11 Einbauteile in Beton .... ..... .... 397 2.2.11.1 Kopfbolzen ... .. .. .... . . . . . .. . . 397 2.2.11.2 Ankerplatten . . . . . .. ... ......... 397 2.2.11.3 Ankerschienen . . ... . . . .. ...... . . 398 2.2.11.4 Querkraftdome .. .. .. . ... . .... .. 399

2.2.11.5 Querkraftprofile ...... . . . . . . . . . .. 400 2.2.11.6 Anschlusssysteme ...... .. . . ..... 400 2.2.11. 7 Linienförrnige Trennelemente

mit th~rmischer Trennung ........ . 401 2.3 Befestigungstechniken für

Fassadenelemente . .... ... .. .. . .. 402 2.3. I Befestigungstechnik für Glas-

elemente ... . .. ......... . .. .. .. . 402 2.3.1.I Der Baustoff Glas ....... . . .. . ... 402 2.3.1.2 Bauprodukte aus Glas .... ..... .. . 402 2.3.1.3 Eigenschaften von Glas . . .. .... .. 403 2.3.1.4 Befestigungssysteme für Glas-

fassaden . . . . .. ... .. ..... . . . . ... 404 2.3.2 Befestigungstechnik für dünne

Plattenelemente .. ... .......... .. 412 2.3.2.l Systembeschreibung ........ . .. .. 412 2.3.2.2 Fassadenmaterialien ......... . .. . 412 2.3.2.3 Befestigungslösungen und

Montage . ... ... .. . . . . .. . ..... .. 412 2.3.2.4 Bemessung ... . . ... .. .. . . . . ..... 413 2.3.3 Befestigungstechnik für Natur-

steinelemente .. ... . ... .... . ..... 415 2.3.3.l Systembetrachtung ..... . . . . .. ... 415 2.3.3.2 Baustoff Naturwerkstein .. . ... . . .. 415 2.3.3.3 Befestigungs- und Verankerungs-

mittel nach DIN 18616-3 ........ . 417 2.3.3.4 Befestigungsmittel mit Zulassung .. 426 2.3.4 Transportanker für Betonelemente .. 428

3

3.1

3.2

3.2.I

3.2.2

3.2.2.l

3.2.2.2

3.2.2.3

4 4.1.1

4.1.2

5

Befestigungsrechnik für Wännedämmverbundsysteme . .. .. 431 Befestigungstechnik für Wärme­dämmverbundsysteme am Bauwerk. 431 Befestigungstechnik für Bauteile auf Wärmedämmverbundsystemen . 433 Befestigungssysteme zur Ver-ankerung von kleinen oder mittleren Lasten für nicht sicherheits-relevante Anwendungen . . .... .. . . 433 Befestigungstechnik zur Ver-ankerung von mittleren und hohen Lasten für sicherheitsrelevante Anwendungen ..... . ......... . . . 434 Abstandsmontage mit auf Biegung belasteter Gewindestange mit und ohne thermische Trennung .. .. .. . . 435 Abstandsmontage mit Distanz-halter .. .... . . .... .. .. ... ...... 436 Bemessung von Abstandsmontagen. 437

Lebensdauer . . .. . . ... . .. . . ... ... 440 Lebensdauer - Schaden und Abnutzungsvorrat .... . . . . .. ... .. 441 Lebensdauer - Erhaltungsstrategien 442

Literatur . . . .... . .. .. . ... . .. . . . . 443

Inhaltsverzeichnis XI

XII Nonnen und Regelwerke ..................................... . .... ....... 447 Frank Fingerloos

1 Einleitung . ... . ................ . 449 1.1 Die Neuausgaben 2008 von

DIN 1045 ...................... 449 1.2 Zur Einführung des Eurocode 2 . ... 449 1.2.1 Deutschland ...... . ... . . ........ 449 1.2.2 Österreich ..................... 450 1.2.3 Schweiz ....................... 451

2 Technische Regeln des Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbaus ... 451

2.1 DIN 1045-1 . . .................. 451 2.1.1 Erläuterungen zu DIN 1045-1 . .. .. 451 2.1.2 Normentext .................... 478 2.2 Zusammenstellung von

DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 .. .. 585 2.2.1 Erläuterungen zu DIN 1045-2 ... .. 585 2.2.2 Normentext ............ . ... . ... 588 2.3 DIN 1045-3 .................... 662 2.3.l Erläuterungen zu DIN 1045-3 ..... 662 2.3.2 Normentext .................... 664 2.4 DIN 1045-4 Normentext. ... . ..... 686

3 3.1

3.2

3.3

3.3.l 3.3.2

3.3.3

3.4

4

Listen und Verzeichnis.se .......... 693 Baunormen und technische Baubestimmungen für den Beton-und Stahlbetonbau ... . ........... 693 Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen und Bauregel-liste ... . ..... . ................. 713 Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton e. V . ... 715 Übersicht ...................... 715 DAfStb-Richtlinie Belastungs-versuche an Betonbauwerken: 2000-09 ....................... 718 DAfStb-Richtlinie Massige Bauteile aus Beton:2005-03 ....... 723 Deutscher Beton- und Bautechnik­Verein E. V.: Merkblätter und Sachstandsberichte ........ . ..... 735

Literatur ....................... 736

Stichwortverzeichnis ........ .. ... ... . ......... . ... ... . .... . ... ........ . ... ... . .. . 739