Betongelenke im Brückenbau. Bericht zum DBV-Forschungsvorhaben 279 (Softcover)

Gerade mit dem Ausbau der Windenergie in Deutschland ist in den letzten Jahrzehnten der Bau von zyklisch beanspruchten Spannbetontürmen stetig vorangetrieben worden. Für diese sehr schlanken Tragstrukturen ist die Bemessung des Ermüdungswiderstandes mittlerweile das dominante Auslegungskriterium und damit entscheidend für die Standsicherheit, aber auch für einen wirtschaftlichen Materialeinsatz. Auch im Straßen- und Eisenbahnbrückenbau besteht ein großer Bedarf an realistischen Modellen für die Beschreibung des Ermüdungswiderstandes von Stahlbeton- und Spannbetonkonstruktionen. Einige der derzeit in Anwendung befindlichen Bemessungskonzepte stammen aus den 1990er Jahren und bedürfen einer umfassenden Weiterentwicklung. Dies trifft insbesondere für die Verwendung von hochfesten Betonen zu, da deren Ermüdungswiderstand wegen ungenügender Erkenntnisse in den derzeitigen Nachweisformaten überproportional abgemindert werden muss. Die für eine Normenfortschreibung notwendigen Ermüdungsuntersuchungen an Beton, Betonstahl und deren Verbund sind allerdings mit einem enormen Zeit- sowie Kostenaufwand verbunden und können in einem überschaubaren Zeitraum nur im Verbund von mehreren Forschungsinstituten erfolgen. Aus diesem Grund wurde das Verbundforschungsvorhaben "WinConFat - Materialermüdung von On- und Offshore Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung" initiiert. Durch den Zusammenschluss von acht Forschungseinrichtungen und drei Industriepartnern wurden wichtige Fragestellungen zum grundlegenden Materialverhalten von Beton, Betonstahl und deren Verbund unter Ermüdungsbeanspruchungen koordiniert untersucht.

Dieses DBV-Heft 54 mit grundlegenden Erläuterungen zum DBV-Merkblatt "Frischbetonverbundsysteme" (FBVS) wurde von einem DBV-Autorenteam erarbeitet. Es soll den Erstlesern und Erstanwendern des neuen Merkblatts die wichtigsten Erläuterungen und Hintergrundinformationen zu den teilweise neuen und FBVS-spezifischen Empfehlungen und Regelungen des Merkblatts geben. Diese zum Teil sehr ausführlichen und detaillierten Informationen sollten den Umfang des Merkblatts nicht noch weiter vergrößern. Die Erläuterungen in diesem Heft leiten sich aus der mehrjährigen intensiven Arbeit in einem aus allen interessierten Kreisen zusammengesetzten Arbeitskreis ab. Viele tiefgreifende - teilweise kontroverse - Diskussionen wurden geführt und konstruktiv zu einem Konsens gebracht. Besondere produktspezifische Festlegungen, insbesondere zu den notwendigen und zweckmäßigen Prüfungen und Prüfverfahren von bestimmten Leistungsmerkmalen in den Materialprüfanstalten und auf der Baustelle, wurden in einer separaten Arbeitsgruppe "Bauart" (AG Bauart) des Arbeitskreises erarbeitet. Beteiligt waren insgesamt etwa 40 Experten aus der Wissenschaft, aus Ingenieurbüros und Bauunternehmen, von Herstellern und Materialprüfanstalten sowie vom DBV selbst. Nach Sammlung von Praxiserfahrungen mit dem DBV-Merkblatt soll in den nächsten Jahren bedarfsweise ein weiteres DBV-Heft mit weiterführenden Erläuterungen zum DBV-Merkblatt erarbeitet werden. Das Heft 54 richtet sich, wie auch das DBV-Merkblatt, an Bauherren, Planende, Bauausführende, Sachverständige und Produkthersteller.

Die industrielle Anwendung der digitalen Fertigung im Betonbau schreitet schnell voran und es werden weltweit immer größere Projekte realisiert. Die realisierten Projekte zeigen das große Potenzial einer volldigitalisierten Bauwirtschaft, durch die auch hoch individualisierte Bauprojekte ökonomischer, materialsparender und nachhaltiger abgewickelt werden können. Stagnierende Produktivität und zunehmender Fachkräftemangel haben die Bauwirtschaft in Richtung Industrialisierung und Digitalisierung getrieben, sodass sich diese derzeit an einem "digitalen Wendepunkt" befindet. Auch aus Gründen der Nachhaltigkeit werden in naher Zukunft die Anpassungen bestehender Arbeitsweisen und Bauverfahren notwendig. Daher ist zu erwarten, dass mittelfristig die digitalen Fertigungsverfahren eine steigende Bedeutung für Bauunternehmen erlangen werden. Dieses DBV-Heft soll dabei helfen, einen ersten Überblick zu den schon entwickelten und zukunftsfähigen Lösungen zu gewinnen. Es werden außerdem offene Fragen angesprochen, zu denen Antworten notwendig sind, um angewandte Forschung mit praxisgerechten Anleitungen zu vereinen. Der Fokus des Heftes liegt insbesondere auf 3D-Druck mit Beton.

Bislang gibt es kein geschlossenes Regelwerk für FBVS, welches sich zu einer anerkannten Regel der Technik (aRdT) entwickeln kann. Die Verwendungssicherheit der FBVS ist für die am Bau Beteiligten (Bauherr, Planende, Ausführende) somit nicht ohne Weiteres gegeben. Ziel dieses von einem DBV-Arbeitskreis erarbeiteten DBV-Merkblatts "Frischbetonverbundsysteme" ist es, diese Regelwerkslücke zu schließen. Dabei wurden bisher in der Praxis gesammelte Erfahrungen bei der Verwendung von FBVS und erste Forschungsergebnisse berücksichtigt. Das Merkblatt enthält die notwendigen Definitionen sowie Festlegungen und Empfehlungen zur Prüfung, Planung und Ausführung von FBVS. Das DBV-Heft 54 enthält grundlegende Erläuterungen und Hintergründe zu diesem Merkblatt und sollte im Zusammenhang mit diesem Merkblatt beachtet werden, um Missverständnisse und Fehlinterpretationen zu vermeiden. Nach mehrjähriger Erfahrungssammlung mit dem Merkblatt soll dann später ein weiteres DBV-Heft mit ausführlichen Erläuterungen folgen. Das DBV-Heft 44 gibt den damaligen Sachstand mit Handlungsempfehlungen und somit den Stand der Technik im Jahr 2018 wieder.

Infolge der Forderung nach immer schlankeren Stützen und zugleich einer erhöhten Lastaufnahme ergeben sich konstruktive Anpassungen im Anschlussdetail zwischen Stütze und Flachdecke. Die Flachdecken aus normalfestem Beton in Ortbetonbauweise müssen an den hochtragfähigen Stützenstrang angeschlossen werden, ohne die vertikale Lastdurchleitung im Anschlusspunkt negativ zu beeinflussen. Dadurch kann die zur Verfügung stehende Lasteinleitungsfläche von der Deckenplatte in die Stütze verändert werden und eine reduzierte Lasteinleitungsfläche, die als Lochrandstützung bezeichnet wird, die Folge sein. Hierzu wurden experimentelle und numerische Untersuchungen an lochrandgestützten Platten durchgeführt, um die Tragfähigkeit im Hinblick auf den Durchstanzwiderstand erfassen zu können. Darauf aufbauend wurden mittels FEM-Simulationen Bemessungsvorschläge für die rechnerische Nachweisführung des Durchstanzwiderstands hergeleitet.

Gebäude verursachen in Errichtung und Betrieb große Mengen an umweltschädlichen Emissionen. Besonders der Einsatz von Beton führt zu hohen Umweltauswirkungen. Auf die Herstellung von Zement und Beton sind mehr als 8 % des menschengemachten CO2-Ausstoßes zurückzuführen. Mit Hintergründen und Zahlen sowie mit möglichen Anreizsystemen und Lösungsstrategien in Gebäudekonstruktion und Baustoffherstellung bringt dieses Heft Akteure von Baustoff, Planung und Forschung für die Ausführung zusammen und zeigt einmal mehr: Wir können nachhaltiges Bauen nur mit vereinten Kräften schaffen. Das DBV-Heft 50 "Nachhaltiges Bauen mit Beton" als Bandreihe ist nun mit den ersten beiden Bänden erschienen: Band 1 "Graue Emissionen und Lösungsansätze zum Klimaschutz" und Band 2 "Quick Wins für den Klimaschutz". Es werden bereits weitere Ansätze zur Fortführung der Reihe diskutiert.

Das Merkblatt Sichtbetonfertigteile greift die seit über 15 Jahren im Ortbetonbau etablierten Sichtbetonklassen auf und adaptiert diese für den Einsatz von Betonfertigteilen. Die bestehenden Anforderungen und Klassen werden dabei um spezifische Aspekte des Betonfertigteilbaus ergänzt, wie zum Beispiel ungeschalte Betonoberflächen und Transportanker. Das Merkblatt richtet sich primär an Architektinnen und Architekten sowie Planende und Herstellende von Betonfertigteilen mit Sichtbeton. Diesen bietet es neben der Erweiterung der Klassen wertvolle Hinweise zur Planung, Ausschreibung, Ausführung und Beurteilung von Sichtbetonfertigteilen.

Diese DBV-Beispielsammlung zu "Quick Wins für den Klimaschutz" ist der Band 2 aus der DBV-Heftreihe Nr. 50 zum nachhaltigen und ressourcenschonenden Bauen im Betonbau. Die Beispielsammlung soll Bauherren, Planern und Ausführenden Anregungen sowie auch eine Hilfestellung bei der unmittelbaren Umsetzung von möglichen Maßnahmen und Anpassungen beim Bauen mit Beton und Bewehrung geben, die Beiträge zum Klimaschutz durch Reduktion des CO2-Fußabdrucks oder zur Schonung der Ressourcen liefern können. Dabei kam es insbesondere darauf an Möglichkeiten aufzuzeigen, die sofort auch unter Berücksichtigung des aktuellen baurechtlichen Rahmens in Deutschland umsetzbar sind.

Die DBV-Merkblattsammlung enthält alle gegenwärtig geltenden Merkblätter, Richtlinien und Sachstandberichte der Gremien des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins. Mit der Aufbereitung in Form von Sammelordnern ist es ohne größeren Aufwand möglich, Merkblätter oder Sachstandberichte zurückzuziehen, zu ergänzen oder neu zu fassen. Eine Einteilung in Register erleichtert die Auffindbarkeit und den Austausch einzelner Merkblätter.Die praxisnahen Veröffentlichungen spiegeln den aktuellen Kenntnis- und Erfahrungsstand aus allen Bereichen des Betonbaus wider. Ergänzt durch Empfehlungen für Detaillösungen dienen sie dem Zweck, die Qualität der Bauwerke weiter zu verbessern und Fehler bei der Planung und Ausführung zu vermeiden.

Für den Entwurf und die praxisorientierte Bemessung von Bauteilen aus mesogradiertem Beton, bei dem der Innenraum mittels Einbringen von Hohlkörpern aufgelöst wird, ist die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Tragverhalten und Festigkeit in Abhängigkeit von der Porenstruktur ausschlaggebend. Mit der vorliegenden Dissertation wurde anhand von Versuchen an Probekörpern und FE-Analysen der Frage nachgegangen, wie sich die Probekörperfestigkeit (Druckfestigkeit und E-Modul) einer Scheibe aus Normalbeton infolge von eingebrachten Löchern (Porosität) und den sich dadurch ergebenden Lochfeldern verändert. Durch die beiden entwickelten Modifikationen kann eine aufwendige Herstellung von Lochfeldern mit unterschiedlicher Porosität entfallen. In der FE-Analyse erübrigt sich die Modellierung der Löcher. Stattdessen kann eine Scheibe mit modifizieren "Materialparametern" (Homogenisiertes Modell) verwendet werden.