Beurteilung und Instandsetzung von chloridinduzierten Korrosionsschäden an Spannbetonbindern einer Filteranlage für Trinkwasser

An der Filteranlage des Wasserwerks Langenau wurden Risse und Abplatzungen im Bereich der Spannköpfe von Spannbetonbindern festgestellt. Erste Untersuchungen zeigten, dass chloridinduzierte Korrosion vorlag. Da konstruktionsbedingt insbesondere die Spannbewehrung betroffen war, wurde eine eingehende Untersuchung der Schäden veranlasst, welche das Ziel hatte, neben der Entwicklung eines geeigneten Instandsetzungskonzepts auch Aussagen zur Resttragfähigkeit der Spannglieder zu treffen. Die Untersuchungen vor Ort offenbarten neben den Korrosionsschäden an den Spannköpfen auch ausgeprägte Verpressfehler im Bereich der Festanker. Nachfolgend werden die Herangehensweise an die Problematik, die durchgeführten Untersuchungen und die dabei angewandten Untersuchungsmethoden, das entwickelte Instandsetzungskonzept (Konservierung des Ist‐Zustands) und die Schlussfolgerungen zur Resttragfähigkeit erläutert. Auf Grundlage der Ergebnisse konnte die Korrosionsursache (Chloridquelle) eindeutig bestimmt und die Standsicherheit der Halle nachgewiesen werden. Die Halle wurde zwischenzeitlich instand gesetzt und wird zukünftig auf Wunsch des Bauherrn durch regelmäßige Überwachung auf neuerliche Auffälligkeiten kontrolliert. Assessment and Repair of Chloride Induced Corrosion on the Prestressed Concrete Binder of a Filtration System for Drinking Water On the filter system of the Langenau water work, cracks and spalling were identified in the area of the clamping chucks of the prestressed concrete binder. Initial investigations showed, that chloride induced corrosion was present. Since especially the prestressed reinforcement was affected, an expert assessment of the damages was conducted, which had the objective of, along with the development of an appropriate repair plan, making statements regarding the residual strength of the tendons. In addition to the corrosion of the clamping heads, the investigations revealed a distinctive injection defect in the area of the fixed anchor. Consecutively, the approach to the problem, the conducted investigations and the investigation methods used, the developed repair concept (conservation of the actual status) and the conclusions on the remaining carrying capacity are explained. Based on the results, the cause of the corrosion (the source of the chloride) could be clearly determined and the stability of the hall could be verified. In the meantime, the hall has since been repaired and in the future will be controlled through regular monitoring of noticeable problems at the request of the client.     

Ansatz zur Beurteilung von chloridbelasteten Stahlbetonbauwerken mit Bewertung der Restlebensdauer

Die Sicherstellung eines ausreichenden Zuverlässigkeitsniveaus im Rahmen der Erhaltung von Bauwerken und insbesondere Betonbrücken, welche durch Verkehrs‐ und Umwelteinflüsse einer kontinuierlichen Verschlechterung im Laufe ihrer Lebenszeit unterliegen, ist in der Regel eine komplexe und teure Aufgabenstellung. Besonders in Regionen mit Streusalzeinsatz in der Winterzeit beeinflusst die Chloridbelastung sowohl den Entwurf als auch die Erhaltung der Bauwerke durch ihren Einfluss auf die Dauerhaftigkeit wesentlich. In diesem Beitrag wird eine Bewertungsstrategie für die durch die Chloridbelastung hervorgerufene Zustandsverschlechterung von Betonstrukturen und deren Auswirkung auf das Sicherheitsniveau sowie die verbliebene Lebenszeit an einem Fallbeispiel vorgestellt. Hierbei werden die Entnahme von Proben, deren Untersuchung, die inverse Analyse des Eindringverhaltens und infolge die Prognose der Chloridkonzentration im Bauteil, die Vorhersage der Korrosionsentwicklung über die Zeit und schließlich die Bestimmung des gegenwärtigen und zukünftigen Zuverlässigkeitsniveaus unter Beachtung der normativ festgelegten Grenzzustände für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit behandelt. Schlussendlich werden unterschiedliche Erhaltungsstrategien in Bezug auf die zu erwartenden Lebenszykluskosten verglichen. Approach for the Assessment of Concrete Structures Subjected to Chloride Induced Deterioration The maintenance of an adequate safety level of concrete bridges under their gradual degradation due to traffic and environmental actions during service life is an expensive, problematic and questionable task. Chloride ion ingress is an important aspect of durability design and maintenance, especially in regions where winter salt application for traffic safety is common, e. g. for highways. A feasible approach for the assessment of chloride induced deterioration and its consequences on the safety level, remaining service life and thus maintenance planning will be presented by a case study. Steps include the extraction of samples, laboratory test, inverse analysis and prognosis of chloride ingress, prediction of likely corrosion propagation over time and determination of the current and future safety level with regard to code based service limit states and ultimate limit states. Finally different maintenance strategies are compared with respect to the total life cycle costs.     

Prüfung von Spannbetonbauteilen mit magnetischen Methoden

Die Methoden der magnetischen Streufeldmessung und der magnetischen Restfeldmessung eignen sich gut zur zerstörungsfreien Detektion von Spanndrahtbrüchen in Spannbetonbauteilen. Unter Verwendung eines Jochmagneten mit integrierten Magnetfeldsensoren werden die Bauteile mit mehreren Messfahrten bei verschiedenen Magnetisierungsfeldstärken abgescannt. Die Auswertung basiert auf dem Vergleich von Messungen nach verschiedenen Vormagnetisierungen sowie der Bestimmung der Korrelation mit idealisierten Bügel‐ und Bruchsignalen. Die Nachweisgrenze des Verfahrens wird fallabhängig diskutiert. Die Anwendung in der Prüfpraxis wird an drei Beispielen illustriert. Inspection of Prestressed Concrete Structural Members with Magnetic Methods The methods of magnetic stray field measurement and of magnetic remanence measurment are well suited for nondestructive detection of ruptures in prestressing wires of concrete structural members. Using a yoke magnet with integrated magnetic field sensors, the members are scanned several times with varying magnetization field strength. The signal analysis is based on the comparison of measurements after different premagnetizations as well as on the determination of the correlation with idealized rebar and crack signals. The limits of detection are discussed on a case‐by‐case basis. The application in inspection practice is illustrated with three examples.     

Grundlagen und Entwicklung von stochastischen Modellen zur Beurteilung der Schädigung von Massivbrücken auf der Grundlage der Ergebnisse von Bauwerksüberprüfungen

In zwei Beiträgen wird ein auf der Zuverlässigkeitstheorie basierendes probabilistisches Verfahren für eine schnelle Bewertung der Tragfähigkeit eines geschädigten Stahlbetonbrückenbauwerks vorgestellt. Es ersetzt keine statische Nachberechnung, unterstützt jedoch den Bauwerksprüfer noch während der Prüfung gemäß DIN 1076 und lässt eine schnelle Entscheidung über die Art und Weise einer ggf. erforderlichen Nutzungseinschränkung noch vor einer Nachberechnung zu. Mit dem Verfahren ist es möglich, eine verbesserte Bewertung über die Auswirkung von Schäden und Mängeln an Stahlbetonbrücken auf deren Tragfähigkeit im Rahmen einer handnahen visuellen Bauwerksprüfung zu erreichen. Teil 1 behandelt die Grundlagen des Verfahrens sowie die Entwicklung der veränderten stochastischen Material‐ und Geometrieparameter infolge Schädigung. In Teil 2 wird die Modellunsicherheit “Bauwerksprüfer” sowie das baupraktische Näherungsverfahren für eine Anwendung im Rahmen der RI‐EBW‐PRÜF vorgestellt. Basics and Development of Stochastic Models for a Structural Reliability Assessment of Reinforced Concrete Bridges on the Basis of the Results from Bridge Inspection A probabilistic method based on the reliability theory allows a quick assessment of the load bearing capacity of damaged reinforced concrete bridges. The aim is to support the bridge inspection engineer during the bridge inspection according to DIN 1076 and not to replace a static recalculation. It should allow a quick decision as to whether or not a restriction of the crossing traffic is necessary. With this method it is possible to achieve a better assessment of the influence of damages on reinforced concrete bridges which are seen in a visual bridge inspection. Part 1 of the two papers describes the basics of the methodology and shows the development of the stochastic models for the material and geometry parameters which have changed as a result of damage. In Part 2 the model uncertainty for the bridge inspector and the practical use in accordance with the RI‐EBW‐PRÜF are shown.     

Entwicklung eines baupraktischen Näherungsverfahrens zur Beurteilung der Zuverlässigkeit von Massivbrücken auf der Grundlage der Ergebnisse von Bauwerksüberprüfungen

Im vorliegenden Teil 2 des Beitrags wird die Entwicklung des baupraktischen Näherungsverfahrens für die Beurteilung der Zuverlässigkeit von Massivbrücken im Rahmen der RI‐EBW‐PRÜF vorgestellt. Wesentlicher Inhalt ist dabei die Modellierung der Modellunsicherheit Bauwerksprüfer, da die Bewertung der Mängel und Schäden an einem Brückenbauwerk durch den jeweiligen Bauwerksprüfer einen entscheidenden Einfluss auf die Zustandsbewertung hat. Zudem wird auf die Dimensionsanalyse von Grenzzustandsfunktionen näher eingegangen, da damit bei geschickter Normierung eine allgemein gültige Anwendung des Verfahrens erreicht werden kann. Die Anwendung des Verfahrens erfolgt mit einem Software‐Tool, das abschließend vorgestellt wird. In Teil 1 des Beitrags wurden die Grundlagen des Verfahrens sowie die Entwicklung der veränderten stochastischen Material‐ und Geometrieparameter infolge Schädigung behandelt. Development of an Approximation Procedure for a Structural Reliability Assessment of Reinforced Concrete Bridges on the Basis of the Results from Bridge Inspection Part 2 of the paper shows the development of the approximation procedure for the reliability assessment of reinforced concrete bridges according to RI‐EBW‐PRÜF. An essential part of this is the development carried out by the model uncertainty bridge inspector, as the respective bridge inspector's individual assessment of the damage of a bridge has a decisive influence on the condition evaluation. Furthermore, the dimensional analyses of ultimate limit states are shown, as the general use of the developed methodology can be achieved with an ingenious standardization. The application of the procedure with the developed software tool is presented in conclusion. Part 1 of the two papers describes the basics of the methodology and shows the development of the stochastic models for the material and geometry parameters which have changed as a result of damage.     

Beurteilung des Tragverhaltens von Spannbetonbrücken mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl

Die Beurteilung des Tragverhaltens von Spannbetonbrücken, die in den 1960er und 1970er Jahren in Deutschland und Österreich gebaut wurden und für deren Herstellung vergütete Spannstähle Verwendung fanden, ist seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung mit starkem Praxisbezug. Im vorliegenden Beitrag werden nach einer theoretischen Erläuterung des Tragverhaltens die praxisrelevanten Fragestellungen wie das Vorgehen bei der Beurteilung sowie weiterführende Untersuchungen erörtert. Zudem werden aktuelle Entwicklungen in der Forschung zur Beurteilung von gefährdeten Spannbetonbrücken aufgezeigt und diskutiert. Assessment of Load Bearing Behaviour of Post‐Tensioned Concrete Bridges Equipped with Prestressing Steel Susceptible to Stress Corrosion Cracking Basics, Practical Application and Current Developments Due to extending lifetime of infrastructure in general and posttensioned concrete bridges in particular the importance of durability aspects increases. Especially older prestressed bridges built in the 1960s and 1970s in Germany and Austria are subject of these investigations. Some of these post‐tensioned concrete bridges consist of quenched and tempered prestressing wires with high susceptibility to stress corrosion cracking as we know nowadays. This article deals with recalculation, assessment and evaluating methods for post‐tensioned concrete bridges including further analytic for endangered bridges. The procedure is shown by an example of an existing multi girder bridge and furthermore, future prospects are given.     

Grundlagen des Lebensdauermanagements im Kraftwerksbau

Der Begriff des “Lebensdauermanagements” rückt im Kraftwerksbau auch bei der Planung von Neubauten verstärkt in das Blickfeld der Betreiber. Darüber hinaus werden für Bestandsbauwerke unter dem Einfluss von Laufzeitverlängerungen Maßnahmen erforderlich, die die Restlebensdauer zuverlässig bewerten und sicherstellen können. Der vorliegende Beitrag zeichnet die rechtlichen Rahmenbedingungen nach, aus denen sich das Erfordernis eines aktiven Lebensdauermanagements ergibt und stellt die Vorgehensweise und grundlegenden Elemente einer derartigen begleitenden Überwachungsstrategie dar. Fundamentals of Lifetime Management in Power Plants The concept of “lifetime management” moves more and more into the focus of power plant owners, also in the context of new constructions. Additionally, for existing buildings there is a demand for methods, which are able to estimate the remaining lifetime in a reliable way. The present contribution collocates the legal general conditions, which lead to a requirement of an active lifetime management, and presents the procedure and basic elements of such an accompanying inspection strategy.     

Korrosionsprodukte und deren Volumenfaktor bei der Korrosion von Stahl in Beton

Korrosion der Bewehrung ist eine der Hauptursachen für Schäden an Betonbauwerken. Das Volumen des Rostes ist i. d. R. um ein Vielfaches größer als das ursprüngliche Stahlvolumen, was zu Rissbildungen und Abplatzungen des Betons bis hin zum Verlust der Gebrauchstauglichkeit führen kann. Basierend auf gezielten Korrosionsuntersuchungen werden in diesem Beitrag die Hauptkomponenten der typischen Eisenoxide und ‐hydrate sowie deren Volumenfaktoren beschrieben, die als Basis für weiterführende Betrachtungen der Auswirkungen der Bewehrungskorrosion dienen sollen. Corrosion Products and their Volume Factor Created by Corrosion of Steel in Concrete Steel corrosion is one of the main reasons of degradation and damage of concrete structures. The volume of rust, resulting from steel corrosion, can be several times greater than the original steel volume which leads to cracking and spalling of the concrete and may finally end in the loss of structural functionality. Based on corrosion experiments on black steel, this article presents the major components of typical oxide layers and their volume expansion and thus forms a basis for further studies on corrosion of steel in concrete.     

Optimierte Zustandsprognose durch kombinierte Verfahren

Die große Zahl von korrosionsinduzierten Schäden an Infrastrukturbauwerken und der damit verbundene hohe Kostenaufwand für Instandhaltungsmaßnahmen macht eine Beurteilung der Zuverlässigkeit (Gebrauchstauglichkeit, Tragfähigkeit) solcher Bauwerke für die verbleibende Nutzungszeit immer bedeutender. Am Beispiel einer Tiefgarage wird gezeigt, wie durch Verknüpfung von Bauwerksuntersuchung und vollprobabilistischer Lebensdauerbetrachtung (Zuverlässigkeitsberechnung) eine gezielte und ortsgenaue Beschreibung des Bauwerkszustandes grenzzustandsbezogen erfolgen kann. Durch Kombination beider Elemente (Bauwerksuntersuchung/Zuverlässigkeitsberechnung) können Instandsetzungszeitpunkt und Instandsetzungsumfang entsprechend den örtlichen Bedingungen abgeleitet und eine kosteneffiziente und minimalinvasive Instandsetzungsstrategie erarbeitet werden. Improving the Prediction of Condition State by Combining Different Methods Corrosion of reinforcement is the primary cause for the structural deterioration of reinforced concrete structures exposed to corrosive/ chloride environments. Corrosion results in high costs for infrastructure maintenance. Thus assessment of existing structures in terms of required structural performance (serviceability and safety performance level) is of increasing importance. Using a car park as an example, it is explained how the time dependent and area related/spatial development of the condition state of the structure are described by means of combining a full‐probabilistic deterioration model with results from condition control. This enables a cost‐optimal maintenance strategy, based on the dependence of the deterioration process on time and location.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Modellkorrekturfaktoren als “Performance Indikatoren” für die Langzeitbewertung der integralen Marktwasserbrücke S33.24

Monitoring hat für den Entwurf und die Beurteilung sowohl neuer als auch bestehender Ingenieurtragwerke eine enorme Wichtigkeit. Die praktische Erfahrung und Beobachtungen zeigen, dass Monitoring die Grundlage für neue normative Grundlagen oder effiziente Erhaltungsprogramme liefern kann. Darüber hinaus können Monitoringsysteme erhebliche Instandsetzungskosten und Unannehmlichkeiten infolge von Störungen vermeiden. Dies begründet den erheblichen Forschungsaufwand, um eine effektive Implementierung der aufgenommenen Monitoringdaten in ein numerisches oder analytisches Strukturmodell zu erreichen, welches die Ermittlung eines vom erwarteten Verhalten abweichenden Strukturverhaltens und die Entdeckung eines beginnenden Verschlechterungsprozesses erlaubt. Dieser Aufsatz behandelt ein Konzept für eine effektive Einbindung einer Monitoringinformation in ein numerisches Modell auf Basis des Konzeptes der Modellkorrekturfaktoren. Insbesondere entstand diese Studie aus den Fragestellungen im Zuge des Forschungsprojektes “Monitoringbasierte Analyse von Integralen Brücken (MAIB)”. Das Forschungsvorhaben MAIB verfolgt Fragestellungen, welche das Tragwerk, die Interaktion zwischen Tragwerk und Bodenkörper, die Stabilität des Bodenkörpers hinter dem Widerlager und den Übergangsbereich zwischen dem Tragwerk und dem Boden im Fahrbahnbereich betreffen. Monitoring and Influence Lines Based Performance Indicators Monitoring is of most practical significance for the design and assessment of new as well as of existing engineering structures. Practical experience and observations show that monitoring can provide the basis for new code specifications or efficient maintenance programs. Moreover, monitoring systems can avoid considerable costs of repairs and inconvenience to the public due to interruptions. This gives rise to the need for a thorough investigation to achieve an effective implementation of recorded monitoring data in numerical or analytical structural models that allow the detection of a deviant behavior from the proposed and the detection of initial deterioration processes. This study attempts to derive a concept for the effective incorporation of monitoring information in numerical models based on the concept of model correction factors. In particular, these studies are performed on the abutment free bridge structure S33.24 that has been proof loaded in February 2010 and monitored since December 2008. A merit of models derived based on monitoring data is that they are directly related to performance indicators which can be used for the assessment of the existing structural capacity and for an efficient life cycle analysis.     

Instandsetzung einer Betonbrücke mit Walzträgern nach dem Prinzip des Kathodischen Korrosionsschutzes

Für die Instandsetzung chloridbelasteter Stahlbetonbauwerke muss bei den so genannten konventionellen Verfahren oftmals Beton in großer Tiefe abgetragen werden. Dies verursacht hohe Kosten, stellt einen erheblichen Eingriff in das Bauwerk dar und führt nicht zuletzt zu Nutzungseinschränkungen während der Instandsetzung. Aus diesem Grund gewinnt der Kathodische Korrosionsschutz (KKS) von Stahl in Beton, eine zum Großteil zerstörungsfreie Instandsetzungsmethode, als wirtschaftliches Instandsetzungsverfahren korrosionsgefährdeter bzw.‐geschädigter Bauteile zunehmend an Bedeutung. Nachfolgend wird die Instandsetzung der Brücke über den Auer Mühlbach in München mit KKS beschrieben. Das Tragsystem der Auer Mühlbachbrücke besteht aus einbetonierten Walzträgern, die mit diskreten Einzelanoden geschützt wurden. Auf Grund der sehr hohen Überschüttung und der verkehrlichen Bedeutung dieser Brücke war der KKS besonders vorteilhaft anwendbar, da es während der gesamten Instandsetzung keinerlei Einschränkungen des Verkehrs gab. Repair of a Concrete‐Bridge with Rolled Section Beams applying the Principle of Cathodic Protection When repairing reinforced concrete structures containing chlorides by conventional methods, it is often necessary to remove the concrete to great depths. This causes high costs and leads to a significant intervention of the structure, combined with a limitation of use whilst repair measures. This is the reason why Cathodic Protection (CP) of reinforcement in concrete is gaining importance as predominantly non‐destructive, costeffective repair measure of structures susceptible to or damaged by corrosion. Consecutively the repair measure of the bridge over the Auer Mühlbach in Munich using CP is described. The load bearing system of the bridge of Auer Mühlbach consists of rolled section steel beams, which are protected using discrete anodes. Due to the high ground cover and the high importance to the intra‐urban traffic, the application of CP was in particular advantageously as the traffic has not been limited whilst the repair measure.     

Zur Schadensverteilung des durch Spannungsriss korrosion geschädigten vergüteten Spannstahls bei Brückenbauwerken

Die Aussagekraft der rechnerischen Untersuchung zur Abschätzung des Gefährdungspotentials infolge Spannungsrisskorrosion hängt entscheidend von den Annahmen zu Schädigungsverlauf und —verteilung des Spannstahls ab. Mit systematischer Untersuchung des aus einem Bauwerk entnommenen Spannstahls konnte festgestellt werden, dass die bisher angenommene Schadenskonzentration an einer Stelle, welche zum Ausfall des gesamten Spannglieds führt, sehr wenig wahrscheinlich ist. Viel wahrscheinlicher ist die drahtweise Schädigung mit unbegrenzter Anzahl der Risse über die gesamte Drahtlänge. Weiterhin ist keine Korrelation zwischen chemischer Zusammensetzung des Spannstahls bzw. zwischen Zusammensetzung des Verpressmörtels und der Versprödung des Spannstahls feststellbar. Weitere Untersuchungen zur Bestätigung der gewonnenen Ergebnisse sind wünschenswert. Damage distribution of hardened and tempered prestressing steel dues to stress corrosion in prestressed concrete bridges. The accuracy of the analysis to estimate the hazard potential due to the stress corrosion depends strongly on the assumption of the damage distribution and the damage progress of the prestressing steel in the constructions. Through a systematic test of the prestressing steel, which is taken from an old bridge, it is shown that the traditional assumption of a damage concentration with the breakdown of the whole tendon is less probable. Instead, the damage of single wires over its total length with unlimited number of cracks is considerably more probable. Furthermore, no correlation between the chemical compositions or mixtures of the grout and the brittleness of the prestressing steel is found. More investigations to check these results obtained in this study are preferable.     

Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls in karbonatisiertem Normal‐, Leicht‐ und Recyclingbeton

Um der Forderung nach Nachhaltigkeit nachzukommen, wird in den nächsten Jahren der Einsatz von Betonen mit rezyklierten Gesteinskörnungen (Beton‐ und Mischabbruch) zunehmen. Wegen den wärmedämmenden Eigenschaften wird auch der Bedarf an Betonen mit Leichtzuschlägen (z. B. Blähglas) steigen. Als wesentliches Element dieser Entwicklung werden für die Zementund Betonproduktion zunehmend Zemente mit reduziertem Portlandzementklinkergehalt sowie Zusatzstoffe wie Flugasche und Hüttensand verwendet. Damit nimmt der Karbonatisierungswiderstand der Betone tendenziell ab und das Risiko für Korrosionsschäden zu. Die nachfolgend vorgestellten Untersuchungen hatten zum Ziel, die Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls (Top12, Zusammensetzung entspricht ungefähr dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4003) in karbonatisiertem Beton mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu evaluieren, mit normalem Betonstahl zu vergleichen und zu beurteilen. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass der Top12, im Gegensatz zum normalen Betonstahl, in allen untersuchten Betonen und damit auch in stark karbonatisierten Recyclingbetonen beständig ist. Corrosion Resistance of a Stainless Chromium‐Steel in Carbonated Ordinary, Light‐Weight and Recycling Concrete In order to achieve the goals for a sustainable development, concrete with recycled aggregates (concrete and mixtures from concrete and masonry, e.g. clay bricks and calcium silicate blocks etc.) is going to be used more and more in the future. Due to its thermal insulating properties, the demand for concrete with light‐weight aggregates (e.g. foam glass) will also increase. As an essential element of this development, an increasing amount of cements with a reduced clinker factor as well as of mineral additions such as fly ash and ground granulated blast furnace slag is used for concrete production. Therefore, as a general tendency, the carbonation resistance of concrete mixes decreases while the risk of corrosion damages increases. The goal of the investigations described in this paper was to evaluate and to assess the corrosion resistance of a stainless rebar (Top12, composition corresponds approx. to steel grade 1.4003) in various carbonated concrete mixes and to compare the results with common rebars. The results lead to the conclusion that, in contrast to common rebars, Top12 is durable in all investigated concrete mixes, including strongly carbonated recycling concretes.     

Betongelenke aus selbstverdichtendem und hochfestem Beton bei der neuen Elbebrücke Mühlberg

Neben der architektonisch ansprechenden Form weist die neue Elbebrücke Mühlberg mit Betongelenken aus selbstverdichtendem und hochfestem Beton technische Neuheiten auf. Für die Bemessung der Betongelenke sind Ergänzungen und Modifikationen der vorhandenen Bemessungsregeln gemäß [1] erforderlich. Weiterhin ist die umfängliche Erstanwendung von selbstverdichtendem und hochfestem Beton im Brückenbau eine weitere Herausforderung für die Beteiligten. In diesem Beitrag werden die neu aufgestellten Bemessungsregeln für die Betongelenke zusammenfassend erläutert und über die Erfahrungen im Zusammenhang mit der Anwendung von selbstverdichtendem und hochfestem Beton im Brückenbau berichtet. Concrete Hinge made of self compacting and high strength concrete for the new Elbe‐Bridge Mühlberg. Additional to a sophisticated architectural design the new Elbe‐Bridge Mühlberg shows technical novelty with concrete hinges made of self compacting and high strength concrete. For the design of concrete hinge in this construction few modifications and additions to the available design rules according to [1] are necessary. Furthermore the use of self compacting and high strength concrete in great volume is a challenge. In this paper the new design rules for concrete hinge are explained and the know how regarding on the use of self compacting and high strength in bridge construction are reported.     

Über die Querkrafttragfähigkeit des Betongurts von Verbundträgern im Bereich von großen Stegöffnungen

Im folgenden Teil 2 wird ein Nachweiskonzept für den Betongurt im Öffnungsbereich vorgestellt. Es basiert auf den im Teil 1 erläuterten Ergebnissen der umfangreichen rechnerischen und experimentellen Untersuchungen. Das Nachweiskonzept sieht entsprechend den verschiedenen im Versuch beobachteten Versagensarten drei Querkraftnachweise für den Betongurt vor, wobei die Querkrafttragfähigkeiten in Anlehnung an die bekannten in DIN 1045‐1 angegebenen Formeln nachgewiesen werden. Damit kann auch die festgestellte lokale Wirkung der Kopfbolzendübel als Querkraftbewehrung berücksichtigt werden. Die Ermittlung der einwirkenden Querkräfte des Betongurts erfolgt anhand der Steifigkeiten des oberen und unteren Teilträgers und der Steifigkeit des Betongurts. On the Shear‐Bearing Capacity of the Concrete Slab of Composite Beams in the Region of Large Web Openings – Part 2: Design Concept In part 2 of the report, a concept for the design of the concrete slab in the region of web openings is presented. It is based on the results of the extensive experimental und numerical investigations which are described in. Resulting from the different occurring failure modes of the concrete slab, three critical shear‐bearing capacities have to be considered. These shear‐bearing capacities are calculated according to the formulas of DIN 1045‐1. In this way, the effect of the headed studs acting as local shear reinforcement can be included. The shear forces of the concrete slab are calculated depending on the stiffness of the top and bottom chord, as well as by the stiffness of the concrete slab.     

Dynamische Zustandsbewertung einer Verbundbrücke: Beobachtung äußerer und nichtlinearer Einflüsse auf die modalen Eigenschaften

Bei der Anwendung dynamischer Untersuchungsmethoden zur Zustandsbewertung von Ingenieurbauwerken aus Stahl‐ und Spannbeton sowie Verbundbau spielen Veränderungen von Rand‐ und Umweltbedingungen auf die modalen Parameter eine wesentliche Rolle. Während man diese im Laborexperiment weitest gehend überwachen bzw. ausschließen kann, sind sie bei in‐situ Versuchen nur schwer zu kontrollieren. Am Beispiel einer Verbundbrücke soll demonstriert werden, welche Größenordnung die Veränderung von Randbedingungen (z. B. Veränderung von anregenden Kräften) und Umwelteinflüsse (z. B. Temperatur) auf die dynamischen Parameter einer in‐situ Struktur haben können. Die Größenordnung dieser Veränderungen wird mit Veränderungen, die aus wirklichen Strukturschäden resultieren können, verglichen und bewertet. Dynamic Condition Assessment of a Composite Bridge: Investigation of External and Nonlinear Influences on the Modal Properties Using dynamic investigation methods to assess the state of civil constructions like reinforced and prestressed concrete structures as well as composite structures, changes in boundary conditions and environmental influences play a decisive role. Under laboratory conditions it is possible to control respectively to exclude these influences but it is not always possible to control and to exclude them when testing in‐situ. By means of dynamic measurements which are conducted on a composite bridge, possible changes in dynamic properties resulting from changes in the amplitude of the excitation force and resulting from changes in the temperature conditions are demonstrated. The dimension of these changes is compared with changes in modal properties resulting from real structural defects and structural damages.     

Traunbrücke Steyrermühl — Sprengungsüberwachung mit BRIMOS® Structural Health Monitoring

Die Traunbrücke Steyrermühl ist Teil der A1 Westautobahn und wurde in den Jahren 1959 und 1960 errichtet. Die 18‐feldrige Stahlbetonbrücke besteht aus zwei Richtungstragwerken und weist eine Gesamtlänge von 240,45 m auf. Im Hinblick auf die Gewährleistung der Tragsicherheit und Funktionsfähigkeit der Brücke wurden während der Sprengung des Richtungstragwerks Salzburg im August 2010 das unmittelbar benachbarte, zunächst bestehen bleibende Richtungstragwerk Wien überwacht und die Auswirkungen der Sprengung bewertet, wobei besonderes Augenmerk auf die primäre Tragstruktur (Bogen) gelegt wurde. Da am Tragwerk bereits im Jahr 2005 eine dynamische Referenzmessung mit BRIMOS® durchgeführt wurde, konnte die aktuelle Untersuchung (Messung 2010) dadurch entsprechend effizienter gestaltet werden. Mit Hilfe ausgewählter Einzelpunkte am Brückentragwerk (HOT SPOTS) konnten das maßgebliche Tragverhalten der Brücke und etwaige Veränderungen umfassend beschrieben und quantifiziert werden. Ein direkter Vergleich im Abstand von fünf Jahren zeigt den Verlauf der gemessenen Tragfähigkeit über die Zeit (Brückendeck unter dem Einfluss der Verkehrsbelastung bzw. der Sprengung). Blast of the Westbound Bridge Structure and Evaluation of its Affection on the remaining Eastbound Bridge Structure with BRIMOS® Structural Health Monitoring. The bridge object is part of the A1 highway and was constructed in 1959. It is composed of 18‐spans (reinforced concrete) and has a total length of 240,45 m. While the bridge structure — related with the driving direction Salzburg — was removed (blown) in August 2010, the remaining structure (driving direction Vienna) was monitored in order to evaluate the impact of the blasting with regard to its structural safety and operability. The investigation was focused on the primary load‐bearing structure (arch). Due to the fact that an initial dynamic measurement with BRIMOS® has been conducted already in 2005, the prevailing investigation (measurement 2010) could be configured more efficiently. Measurements at selected single bridge locations (HOT SPOTS) enabled a comprehensive documentation and quantification of the bridge’s decisive structural behaviour and possible changes respectively. A direct comparison after 5 years of structural service life shows the progression of the measured structural resistance over time (bridge deck under the influence of traffic load and the bridge blasting).     

Betone für biogenen Säureangriff im Landwirtschaftsbau

Bislang werden für landwirtschaftliche Bauten, wie z. B. Stallanlagen, Behälterbauwerke, Siloanlagen oder Biogasreaktoren, Oberflächenschutzsysteme (OS) eingesetzt, die das Eindringen von beton‐ und stahlangreifenden Agenzien verhindern sollen. Betone mit einem hohen Säurewiderstand bieten eine Alternative, um auf OS zu verzichten. Die Leistungsfähigkeit dieser Spezialbetone muss entsprechend des Schädigungspotentials der jeweiligen Anwendung durch zeitraffende Einlagerungsversuche in aggressiven Medien verifiziert werden. Für die ansteigende Anzahl von Biogasanlagen (BGA) gibt es aufgrund der noch jungen Entwicklungsgeschichte und der fehlenden Zugangsmöglichkeit in die Bauwerke bisher keine umfassenden Erfahrungen zu ablaufenden Schädigungsprozessen. In Abhängigkeit von der verwendeten Anlagenverfahrenstechnik kann prinzipiell in der Flüssigphase mit einem geringen biogenen Säureangriff, dagegen im Gasphasenbereich unter bestimmten Voraussetzungen u. a. mit einem Schwefelsäure‐, Kohlensäureangriff und mit einer Karbonatisierung gerechnet werden. Derzeit werden im Rahmen eines großangelegten Forschungsvorhabens an der MFPA Leipzig GmbH/Universität Leipzig die Schädigungspotentiale in BGA an bereits geschädigten Bauwerken und an eingelagerten Laborproben analysiert. Gleichzeitig werden durch zeitraffende Einlagerungsversuche neue säurewiderstandsfähige Betone u. a. für den Landwirtschaftsbau entwickelt. Concrete for Biogenic Acid Attack in Agricultural Constructions Up to present, surface protective systems are in use for agricultural buildings, for instance: cot plants, tank construction, silo plants or even biogas fermenter. The aim is to avoid infiltration by concrete‐ and steel corrosion agents. Concrete with high acid resistance are an alternative to dispense using these surface protective systems. The performance of this special‐concrete has to be verified in aggressive media through accelerated storagetests, in accordance with the potential of damage of the equivalent application. Based on the young history of development and the absent access to the buildings, none extensive experiences of the processes of damage are noted for the increasing number of biogas plants. Dependant on the used plant‐process engineering, a less biogenic acid attack within the liquid state can be expected. Within the gaseous phase under special conditions i.a. sulfuric acid‐, carbonic acid attack and carbonation can simultaneously occur. Currently, in the context of the large‐scale research project at the MFPA Leipzig GmbH/Leipzig University, the potentials of damage within biogas plants on damaged buildings as well as embedded samples become analyzed. At the same time new acid resistance concretes, i.a. for agricultural buildings will be developed by accelerated storage‐tests.     

Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss der Bewehrungskorrosion auf das Verbundverhalten zwischen Stahl und Beton

Im vorliegenden Aufsatz werden Ergebnisse aus experimentellen und numerischen Untersuchungen an so genannten Balkenend (engl. beam end) Probekörpern zum Einfluss der Stahlkorrosion auf das Verbundtragverhalten vorgestellt. Dabei wurden geometrische Einflüsse, wie Stabdurchmesser und Betondeckung sowie Einflüsse aufgrund von Bügelbewehrung und deren Schwächung durch die Korrosion untersucht. Insgesamt ergaben sich sechs verschiedene Probekörpertypen, an denen Ausziehversuche ohne Korrosion und zu unterschiedlichen Korrosionsstadien durchgeführt wurden. Dabei wurden korrosionsbedingte, maximale Rissbreiten von bis zu rd. w = 1,3 mm mit dazugehörigen Korrosionsabträgen von maximal bis zu x_corr = 500 μm untersucht. Die Untersuchungen ergaben, dass die Verbundfestigkeit von Probekörpern ohne Bügelbewehrung mit zunehmender Korrosion exponentiell abnimmt. Probekörper mit Bügeln weisen hingegen kaum Verbundfestigkeitsverluste bis zur untersuchten Rissbreite von w = 0,6 mm auf. Die umschließende Wirkung der Bügel wurde unter den untersuchten Bedingungen nicht beeinflusst. Ein erarbeitetes numerisches FE‐Modell konnte die experimentellen Ergebnisse gut reproduzieren. Experimental and Numerical Investigations on Bond Behaviour of Corroded Reinforcement The following paper presents experimental and numerical results on the effect of rebar corrosion on bond between ribbed reinforcing bars and concrete. The investigations are performed on beam end specimens. The key aspects of the investigation were the study of different geometrical parameters as bar diameter and concrete cover as well as the effects of confining reinforcement and their impairment due to corrosion. Altogether six different types of specimens were tested without corrosion and at different corrosion levels. The resulting maximum crack widths were around w = 1.3 mm with corresponding penetration depths of x_corr = 500 μm. The studies showed that bond strength of specimens without stirrups decreased exponentially with increasing corrosion, whereas specimens with stirrups showed almost no loss of bond strength up to the investigated crack width of w = 0.6 mm. The confining action of stirrups was not impaired by corrosion within the studied conditions. The used FE code is able to realistically reproduce the results of experimental investigations.