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.     

Korrosionsmonitoring von Stahlbetonbauwerken als Element des Lebensdauermanagements

Da korrosionsinduzierte Schäden an Bauwerken im Laufe der Zeit zu immensen Kosten führen, sind die sichere Beurteilung des Korrosionsrisikos und eine frühzeitige Erkennung und zuverlässige Vorhersage der Bewehrungskorrosion Schlüsselaufgaben des Bauwerksmanagements korrodierender Spann‐ und Stahlbetonbauwerke. Eine Bewertung des Korrosionszustands wird durch die Bauwerksüberwachung (Monitoring) objektiv möglich. Im vorliegenden Beitrag werden nach einer kurzen Einführung zum monitoringbasierten Lebensdauermanagement die Entwicklung, Erprobung und Optimierung neuartiger kalibrierungsfreier Miniatursensoren zur Erfassung der Bewehrungskorrosion in Betonbauteilen vorgestellt. Mit diesen vielseitig einsetzbaren Korrosionsstellvertretersensoren, die aus mehreren im Bereich der Betonüberdeckung angeordneten, 0,065 mm bis ca. 0,5 mm dünnen Stahldrähten bestehen, kann das Eindringen der Depassivierungsfront in den Beton einfach, zuverlässig und kostengünstig überwacht werden. Basierend auf umfangreichen Untersuchungen im Labormaßstab und der Anwendungserprobung im Zeitraum von mehr als sechs Jahren werden die Erkenntnisse und Weiterentwicklungen der Drahtsensorik präsentiert und diskutiert. Corrosion Monitoring as an Element of Service‐Life‐Management Application of innovative filament sensors for rebar corrosion survey Since corrosion induced damages at civil structures result in enormous costs over lifetime, the assured assessment of the corrosion risk and an early identification and reliable prognosis of rebar corrosion are key tasks of the building management of corroding prestressed and steel reinforced concrete structures. Here an evaluation of the corrosion state is objectively possible by means of Structural Health Monitoring (SHM). In this contribution after a brief introduction of monitoring based service‐life‐management, the development, testing and optimization of novel calibration‐free miniature sensors for the detection of rebar corrosion in concrete members are introduced. By means of these versatile corrosion dummy sensors, made from several 0,065 mm up to 0,5 mm thin steel filaments and mounted within the concrete cover, the penetration of the depassivation front into concrete can be observed easily, reliably and cost effectively. Based upon various investigations in the lab scale and application testing during the time period of six years, the findings and further developments of the filament sensor will be presented and discussed.     

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.     

Verstärkung mit vorgespannten eingeschlitzten Lamellen

Oberflächig geklebte Kohlefaserlamellen (CFK) werden seit vielen Jahren zur Bauteilverstärkung eingesetzt. Die hohe Festigkeit dieser Lamellen kann aufgrund der begrenzten Zugkapazität des Betons nicht zur Gänze ausgenutzt werden. Eingeschlitzte CFK Lamellen hingegen bieten wesentliche Vorteile, die zusammen mit Vorspannung noch weiter optimiert werden können. Für den Vorspannvorgang wurde eine spezielle Verankerung, auf Basis der Composite Wedge Technik, entwickelt, die einfaches und rasches Vorspannen erlaubt. Die Verankerung ist zudem nur 8 kg schwer, was besonders vorteilhaft beim Hantieren an der Tragwerksunterseite ist. Nach dem Vorspannen wird die Verankerung entfernt, die permanente Verankerung der Lamellenenden wird durch nachträgliches Verkleben gewährleistet. Es verbleiben keine Stahlteile im oder am Bauwerk. So zeichnet sich die Konstruktion durch geringen Wartungsaufwand und hohe Dauerhaftigkeit aus. Die Effizienz der entwickelten Systeme wurde an vorgespannten Plattenstreifen experimentell untersucht. In den Untersuchungen konnte die Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden. Strengthening using Prestressed Near Surface Mounted Strips Exernally bonded carbon fiber reinforced plastic (CFRP) strips are used since several years for strengthening of structures. The high strength of the strips cannot be exploited in most applications. Near surface mounted strips offer several advantages, which allow for further optimization together with prestressing. For the prestressing action a special anchoring device, based on the Composite Wedge Principle, was developed, which allows a simple and quick prestressing procedure. Additionally the anchorage weighs only 8 kg, which is especially beneficial when manipulations on the lower surface of the structure are necessary. The anchorage will be removed after prestressing and the permanent anchorage of the ends of the strips will be established by bond. No steel parts remain in the structure, after completing the strengthening. This results in low maintenance and a high durability. The efficiency of the developed systems and the prestressed plate strips was examined experimentally. In these investigations a perfect functionality could be demonstrated.     

Die Gänsebachtalbrücke,eine integrale Talbrücke der DB AG auf der Neubaustrecke Erfurt‐Leipzig/Halle

Die Gänsebachtalbrücke auf der Neubaustrecke zwischen Erfurt und Leipzig/Halle, Teil des Verkehrsprojektes Deutsche Einheit Nr. 8.2, ist eine integrale, also lagerlose, Eisenbahnbrücke aus Spannbeton. Sie ist für den Hochgeschwindigkeitsverkehr mit Betriebsgeschwindigkeiten bis zu 300 km/h bestimmt. Die in der Realisierung befindliche Talbrücke basiert als alternativer Entwurf auf dem “Leitfaden: Gestalten von Eisenbahnbrücken” der DB AG. Die Gänsebachtalbrücke ist eine Rahmenbrücke, ein Spannbetonplattenbalken monolithisch auf kreisrunden Pfeilern. Am Beispiel der Gänsebachtalbrücke konnte gezeigt werden, dass die alternativen Entwürfe aus dem Leitfaden der DB AG hinsichtlich Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Verkehrssicherheit sowie Kosten mindestens gleichwertig und damit für den Hochgeschwindigkeitsverkehr geeignet sind. Das Abweichen von der Rahmenplanung und die integrale Bauweise erforderten eine Zustimmung im Einzelfall und damit zahlreiche weiterführende Untersuchungen, welche in diesem Aufsatz ausführlich dargestellt werden, wie die Untersuchung zum dynamischen Verhalten bei Zugüberfahrten und möglicher Resonanzerscheinungen. Mit diesem alternativen Entwurf kommt eine Talbrücke zur Ausführung, die robuster ist und sich besser in das flache Gänsebachtal einfügt als der Ausschreibungsentwurf der Rahmenplanung. The Gänsebach Valley Bridge, an Integral Valley Bridge owned by the DB AG on the New Railway Erfurt‐Leipzig/Halle The new railway between Erfurt and Leipzig/Halle, part of the transportation project “Deutsche Einheit No. 8.2”, crosses the Gänsebach valley via an intregal (i.e. no bearings) prestressed concrete bridge. The bridge is designed for high‐speed traffic of up to 300 km/h. The bridge, currently under construction, is based on an alternative design in accordance with the guideline “Design of Railway Bridges” (“Leitfaden: Gestalten von Eisenbahnbrücken”) of the Deutsche Bahn AG. The Gänsebach valley bridge is designed as a frame bridge, a monolithical prestressed concrete double T‐beam on circular columns. The example of the Gänsebach valley bridge proved that alternative designs following the DB AG guideline are to be regarded as at least equivalent with regard to load bearing capacity, serviceability and traffic safety as well as cost and therefore suitable for high‐speed traffic. The deviation from the original plan and the integral design required a separate approval and consequently various further tests, such as examining the dynamic behavior under train crossings and possible resonance vibrations. These tests will be described in detail in this paper. This alternative design will result in a bridge which is more robust and will fit in more harmoniously with the shallow valley of the Gänsebach than the original commissioned design would have.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

Vergleich statischer und dynamischer Methoden zur Zustandsbewertung von Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken

Risse in Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken führen zu einem Steifigkeitsverlust, der die statischen und dynamischen Eigenschaften der jeweiligen Struktur beeinflusst. Eine klassische Methode zur Bestimmung statischer Kennwerte sind Probebelastungen, bei denen gemessene Verformungen mit rechnerischen Werten abgeglichen werden und somit einen Rückschluss auf die Tragfähigkeit der Struktur ermöglichen. Bei Bauwerken wie Brücken können derartige Tests sehr kosten‐, zeit‐ und materialaufwändig sein und erfordern häufig eine längerfristige Sperrung. Des Weiteren müssen die gemessenen Verformungen vor Ort durch erfahrene Ingenieure überwacht werden, um gegebenenfalls bei Überschreiten kritischer Werte den Test abzubrechen. Auch die dynamischen Eigenschaften von Strukturen werden maßgeblich durch die Steifigkeit beeinflusst und können in vielen Fällen schnell und mit wenig Aufwand bestimmt werden. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden die Ergebnisse statischer und dynamischer Untersuchungen zur Zustandsbewertung, durchgeführt an Stahlbeton‐ und Spannbetonbauteilen im Labor und an einer schrittweise geschädigten Spannbetonbrücke, hinsichtlich ihrer Sensibilität auf Schäden und Handhabbarkeit in der praktischen Anwendung gegenübergestellt. Comparison of Static and Dynamic Methods to Assess the State of Reinforced and Prestressed Concrete Structures Cracks in reinforced and prestressed concrete structures lead to a reduction in stiffness and therefore to an influence on the static and dynamic properties. A conventional method to assess the static characteristics are static load tests which enable to correlate measured deformations with calculated values and to draw conclusions about the loading capacity. In case of bridges, these tests can be very cost‐intensive and time‐consuming and often require a closure of the bridge. Furthermore the measured deformations have to be examined in situ, in order to abort the test if the deformations exceed critical values. As well, the dynamic properties are affected by changes in stiffness and in many cases they can be quickly determined without large effort. Within this article the results of static and dynamic tests with laboratory reinforced and prestressed concrete structures and tests on a gradually damaged prestressed concrete bridge are presented. The results are compared with regard to the sensitivity of the different methods to damage.     

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

Wird bei Stahlverbundträgern der Steg des Stahlträgers durch große Öffnungen geschwächt, übernimmt in diesem Bereich der Betongurt einen Großteil der Querkraft. Die Analyse des sich dabei einstellenden Lastabtragungsmechanismus und die Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit des Betongurts waren die Hauptthemen eines am Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion der Technischen Universität Kaiserslautern durchgeführten Forschungsprojektes, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde. Im folgenden Teil 1 des Aufsatzes werden die umfangreichen experimentellen und rechnerischen Untersuchungen und deren Ergebnisse dargestellt, wobei der Lastabtragungsmechanismus und die Versagensformen im Öffnungsbereich im Vordergrund stehen. Im Teil 2, der im nachfolgen Aprilheft erscheint, wird das darauf basierende Nachweiskonzept für den Betongurt vorgestellt. On the Shear‐Bearing Capacity of the Concrete Slab of Composite Beams in the Region of Large Web Openings – Part 1: Experimental und Numerical Investigations If the web of a composite beam is weakened by a large opening, the concrete slab carries most of the shear force in this region. The analysis of the load bearing mechanism and the determination of the shear‐bearing capacity were the main topics of a research project which was carried out at the Technical University of Kaiserslautern and was supported by the German Research Foundation (DFG). In the following part 1 of the report, the extensive experimental und numerical investigations as well as their results are presented. Special attention is paid to the load carrying mechanism and the failure modes. In part 2, which will follow in the April issue, the according concept for the design of the concrete slab is presented.     

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.     

Gefahr Spannungsrisskorrosion – Systematische Untersuchung des Brückenbestands in Mecklenburg‐Vorpommern

In diesem Beitrag wird die systematische Untersuchung des Brückenbestands des Landes Mecklenburg‐Vorpommern hinsichtlich seiner Gefährdung durch Spannungsrisskorrosion beschrieben. Das Projekt war in vier Phasen gegliedert. Zunächst wurde ein Konzept erarbeitet, danach aus dem gesamten Brückenbestand die gefährdeten Bauwerke herausgefiltert und in Kategorien bzw. Bauwerksgruppen eingeteilt. 16 besonders gefährdete Brücken wurden genauer untersucht. In der zweiten Phase wurden die Erkenntnisse aus dieser 1. Phase auf den gesamten Bauwerksbestand übertragen und eine Prioritätenliste erstellt. Außerdem fanden Beprobungen erster ausgewählter Bauwerke statt. Auf die Phasen 3 und 4, bei denen weiterführende theoretische Untersuchungen für spezielle Bauwerke im Vordergrund stehen, wird in diesem Beitrag nicht näher eingegangen. Hazard stress corrosion cracking – Systematical analysis of bridges in Mecklenburg‐Vorpommern. In this article, the systematic investigation of all prestressed bridges of Mecklenburg‐Vorpommern with regard to its exposure to stress corrosion cracking is described. The project was divided into four phases. First, a generally concept was developed. Then the endangered buildings were divided into categories. 16 bridges have been investigated. In the second phase, the findings from phase 1 have been transferred to all buildings in the stock and a priority list drawn up. In addition, first bridges were sampled. In the phase 3 and 4 were more theoretical studies and specific buildings in the foreground. These phases are not content of this paper.     

Eine neue 10‐MN‐Prüfmaschine für großformatige Bauteile

Im Otto‐Mohr‐Laboratorium der TU Dresden wurde eine 10‐MN‐Säulenprüfmaschine errichtet. Sie dient zur Prüfung von Bauteilen, die eine Spannweite von maximal 15 m, eine Länge von 20 m, eine Breite von 2,5 m und eine Höhe von 3,75 m, bei einem maximalen Bauteilgewicht von 120 t, aufweisen können. Die Herausforderung beim Bau lag zum einen darin, dass die Prüfmaschine in einer geschlossenen Halle bei laufendem Betrieb errichtet werden musste, und zum anderen auf der Konstruktionsseite, da wegen des schlechten Baugrundes ein in sich geschlossener Kraftfluss erzielt werden musste. Dies wurde durch einen massiven Stahlrahmen und einen Fundamentbalken erreicht, der als beidseitiger Kragarm ausgeführt wurde. Der Fundamentbalken ist in hohem Grade vorgespannt und hochgradig bewehrt, was für die Herstellung einen selbstverdichtenden Beton erforderte. Aus Platzgründen erfolgte die Betonage und die Vorspannung des 275 t schweren Fundamentbalkens oberhalb der Fundamentgrube. Anschließend wurde der Balken über ein ausgeklügeltes Absenksystem in die 4 m tiefe Fundamentgrube abgesenkt und auf den Maschinenrahmen aufgesetzt. In the Otto‐Mohr‐Laboratory of the TU Dresden a 10‐MN‐ testing machine was mounted. It serves for testing components with a maximum span width of 15 m, length of 20 m, width of 2.50 m and height of 3.75 m, not exceeding a weight of 120 tons. The challenge was at the one hand having to build it in a closed hall with running operation and on the other hand the construction itself. Due to bad the building lot a self‐contained power transmission was needed. This was achieved by a massive steel frame and a ground beam being completed as a two‐sided cantilever. The ground beam is highly pre‐stressed and strongly reinforced which called for a self‐compacting concrete. Due to the limited space the concreting and pre‐stressing of the 275 tons ground beam was done above the foundation pit. After that the beam was lowered into the 4 m deep foundation pit and put onto the machine frame by an elaborated lowering system.     

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.     

Zeitvariantes Trag‐ und Schädigungsverhalten von mehrfach wiederholt beanspruchtem polymermodifizierten Beton (PCC)

Im vorliegenden Beitrag werden experimentelle Untersuchungen an polymermodifiziertem Beton unter mehrfach wiederholter Druck‐ und Zugbeanspruchung vorgestellt und mit den Ergebnissen ähnlicher Versuche an Normalbeton und hochfestem Beton verglichen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Formänderungsverhalten und der Steifigkeitsdegradation sowie dem Kriechverhalten und der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen gewidmet. Die signifikante Steifigkeitsdegradation sowie das nichtlineare Langzeitverhalten des Betons zeigen, dass bei der Analyse der Kriechauswirkungen des polymermodifizierten Betons auf das Tragverhalten entsprechender Konstruktionen neben den Gebrauchslasten auch die während der Lastgeschichte aufgetretenen maximalen Beanspruchungssituationen sowie die damit verbundenen Strukturveränderungen zu berücksichtigen sind. Time‐variant Behaviour of Polymer Modified Concrete (PCC) under Repeated Stress with Consideration of Damage. Part 1: Experimental Studies The experimental results of the investigations into polymer‐modified concrete with continuously repeated compression or tension load are introduced in the provided work and compared to similar experiments on normal‐ and high‐strength concrete. Special attention is dedicated to the stress‐strain relation and the degradation of stiffness as well as the non‐linear long‐term behaviour and tension‐stiffening. Stiffness degradation and nonlinear creep of polymer‐modified concrete show that maximum strain situations have to be taken into consideration of the behaviour analysis of concrete structures under long‐term loading.     

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.     

Statische und dynamische Axialdruckversuche an vergrouteten Rohr‐in‐Rohr‐Verbindungen mit verschiedenen Füllmaterialien

In diesem Beitrag wird über Ergebnisse von experimentellen und numerischen Untersuchungen an vergrouteten Rohr‐in‐Rohr‐Verbindungen berichtet, die am Institut für Stahlbau der Leibniz Universität Hannover durchgeführt wurden. Diese sogenannten “Grouted Joints” kommen z. B. als Verbindungselemente zwischen dem im Boden eingerammten Pfahl und dem Turm einer Offshore‐Windenergieanlage zum Einsatz. An deutlich kleineren Prüfkörpern wurden Axialdruckversuche im Labor durchgeführt, um den Unterschied zwischen glatten und gerippten Stahlrohrmantelflächen im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Ermüdung aufzuzeigen. Dabei kamen auch verschiedene Füllmaterialien für den Ringspalt zum Einsatz. Die Tragfähigkeit bei den Prüfkörpern mit glatten Rohrmantelflächen ist hauptsächlich von der Haftfestigkeit des Füllmaterials auf den Stahloberflächen und deren Beschaffenheit abhängig. Durch die Anordnung von Schubrippen kann die Trag‐ und Ermüdungslast um ein Vielfaches gegenüber der glatten Variante gesteigert werden. Dies ist hauptsächlich auf die Wirkung von Druckstreben zwischen den Schubrippen zurückzuführen, deren Tragfähigkeit sich mit zunehmender Druckfestigkeit des Füllmaterials erhöht. Mit einem Bemessungsmodell kann unter Berücksichtigung der Druckstrebentragfähigkeit und Anzahl der Schubrippen die Traglast von Grouted Joints abgeschätzt werden. Static and dynamic axial compression tests on grouted tube‐in‐tube connections with various grout materials. This paper summarises static and dynamic axial compression tests on small scale grouted joints for offshore wind energy converters. The connection is mostly used between driven monopiles and tower sections as tube‐in‐tube connection. The gap between the tubes is filled with grout materials. The test series comprises grouted joints with smooth and ribbed surfaces of the tubes which are loaded by axial compression. The ultimate and fatigue limit state of the connection can be increased with shear keys along the overlapped length of the tubes to get a ribbed contact surface to the grout. In this case the axial load is transferred by compression struts between the shear keys. The bearing capacity depends mainly on the compressive strength of the grout and the geometry of the shear keys. In addition to the experimental results an analytical design concept is presented within this paper for grouted joints with shear keys. With the analytical model the axial load capacity of the grouted joint can be determined under consideration of the compression struts and number of shear keys.