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Realitätsnahe Materialeigenschaften von hochfesten Feinkornbetonen in Grouted Joints

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[Quelle: https://www.repo.uni-hannover.de]

Rohr-in-Rohr-Steckverbindungen werden häufig bei Offshore-Windenergieanlagen eingesetzt, um den aufragenden Teil der Tragstruktur mit den Gründungspfählen zu verbinden. In Deutschland wird der Ringspalt, der sich zwischen zwei Ruinen unterschiedlichen Durchmessers ergibt, üblicherweise mit einem hochfesten Feinkornbeton verfüllt um den Kraftschluss zwischen den Rohren sicherzustellen. Bislang herrscht noch eine gewisse Unsicherheit vor, ob sich die im Grouted joint und damit im Bauwerk einstellenden Materialeigenschaften mit denen vergleichen lassen, die sich unter Laborbedingungen ergeben. Dies begründet sich einerseits durch Einflüsse aus dem Verfüllprozess mit seinen nicht immer eindeutig vorhersehbaren Fließwegen, andererseits aber auch durch offshoretypische Störeinflüsse aus Wind, Wellen und erschwerten Einbaubedingungen. Aus realen Bauteilen können nur unter schwierigsten Bedingungen Probekörper entnommen werden, weshalb keine belastbaren Daten aus realen Offshore-Tragstrukturen vorhanden sind. Um dennoch möglichst genaue Annahmen zu den realen Materialeigenschaften treffen zu können, wird ein neu entwickeltes Versuchsverfahren zur realitätsnahen Herstellung von Ersatzbauteilen vorgestellt, aus denen Probekörper entnommen werden können. Der Verfüllprozess kann dabei durch die Verwendung einer transparenten Schalhaut direkt beobachtet werden. Im Rahmen der Arbeit wurden im entwickelten Großversuchsstand Verfüllversuche mit unterschiedlichen, Industrieüblichen Grout-Materialien durchgeführt. Aus den Versuchen ließen sich wesentliche Erkenntnisse ableiten. Der Verfüllprozess muss sich nicht negativ auf die Druckfestigkeit des Grout-Materials auswirken. Vielmehr lagen die meisten am Ersatzbauteil festgestellten Werte oberhalb oder in der Größenordnung der aus den Laborversuchen abgeleiteten Druckfestigkeiten. Auf Grundlage der Druckfestigkeitsergebnisse konnte ein Teilsicherheitsbeiwert für Grout-Material im Grenzzustand der Tragfähigkeit abgeleitet werden. Dazu wurden die Relationen der Festigkeiten im Bauteil zu den Laborfestigkeiten und ihre Streuungen ebenso betrachtet wie die Streuungen der Grout-Materialien selbst. Anschließend wurde der Vorschlag mit statistischen Methoden durch die an den Bauteilen ermittelten Druckfestigkeiten verifiziert und die einzuhaltenden Randbedingungen für die Anwendbarkeit des Konzepts angegeben. Bei den durchgeführten Verfüllversuchen wurden Anlagerungen von Vorlaufmischung und entmischtem Grout-Material beobachtet. Somit können solche Störstellen in realen Bauwerken nicht ausgeschlossen werden. Um ihren Einfluss auf die Zugfestigkeit und die Steifigkeit abschätzen zu können, wurde eine spezielle Versuchseinrichtung als Stempeleindringversuch konzipiert. Bei den durchgeführten Versuchen zeigten sich deutliche Streuungen zwischen den einzelnen Last-Verformungs-Kurven an Proben aus Bereichen der Schubverzahnungen, was auf einen negativen Einfluss schließen lässt. Diesem Phänomen kann mit einer hochfesten Vorlaufmischung entgegengewirkt werden. Da auf hoher See nicht generell von einem reibungslosen Verfüllprozess ausgegangen werden kann, wurden zwei maßgebliche Störfallszenarien in Voruntersuchungen identifiziert und im Großversuchsstand simuliert. Das erste Szenario bildet den Ausfall einer Mischanlage ab, wodurch der Verfüllprozess deutlich verlangsamt Wird. Hierbei konnte ein negativer Einfluss auf die Frischmaterialeigenschaften und in der Folge auch auf die Druckfestigkeit festgestellt werden. In einem zweiten Störfallszenario wurde eine sogenannte „Stinger-Vergroutung“ nachgestellt, bei der das Grout-Material frei durch das Wasser fällt. Bereits während der Versuchsdurchführung konnte ein starkes Auswaschen der Feinanteile des Grout-Materials beobachtet werden. Hierdurch wurde die Druckfestigkeit insbesondere im unteren Bereich der Bauteile stark verringert. Solche Entmischungen müssen durch Begrenzung der Fallhöhe im Wasser vermieden werden.

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Bücher, Broschüren

Ausführungsvarianten für dauerhafte Bauteile in Parkbauten - Beispielsammlung
DBV-Heft, Band 42
Fassung Januar 2019.
2019, 106 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover

 

 

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Gottfried Lohmeyer, Karsten Ebeling
Betonböden für Produktions- und Lagerhallen
Edition Beton
Planung, Bemessung, Ausführung
4., überarb. Aufl.
2019, 550 S., 23,5 cm, Hardcover
VBT Verlag Bau u. Technik

 

 

Betonböden für Produktions- und Lagerhallen gehören im Allgemeinen zu den am stärksten beanspruchten Bauteilen eines Bauwerks. Trotzdem werden Betonböden insbesondere bei der Planung nicht ausreichend berücksichtigt und auf die vorgesehene Nutzung nicht oder nur unzureichend vorbereitet. Dabei wird unterschätzt, welche erheblichen wirtschaftlichen Auswirkungen sich beim Versagen des Hallenbodens durch Unterbrechungen und Störungen beim Betriebsablauf oder durch den Stillstand der Produktion ergeben. Um die technisch und wirtschaftlich machbaren Wünsche des Bauherrn für die vorgesehene Nutzung vorab bei der Planung abklären zu können, ist eine Klassifizierung für Betonböden erforderlich. Damit kann eine Zuordnung des jeweils zu bauenden Betonbodens in die zutreffende Klasse vorgenommen werden. Diese Zuordnung schafft die Möglichkeit, die Bauaufgabe so zu lösen, dass die erforderlichen Eigenschaften des Betonbodens klar erfasst werden können und eine Entscheidung des Auftraggebers erfolgen kann. Die danach aufzustellende Leistungsbeschreibung legt die Grundlage für die spätere Ausführung. Hierbei wird insbesondere auf die Planung fugenarmer oder fugenloser Bauweisen eingegangen.

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Klaus Holschemacher
Neue Entwicklungen im Betonbau
Bauwerk
Hintergründe, Auslegungen, Neue Tendenzen Beiträge aus Praxis und Wissenschaft. HTWK-Tagungsband der 13. Tagun
2019, 220 S., 170 x 240 mm, Softcover
Beuth

 

 

Im Rahmen der Veranstaltungsreihe "Betonbauteile" tauschen sich Forscher und Praktiker regelmäßig über neue Tendenzen und Erfahrungen aus. Die 13. Tagung 2019 in Leipzig steht unter dem Motto "Neue Entwicklungen im Betonbau". Der Tagungsband spiegelt den Stand der Forschung und aktuelle Entwicklungstendenzen im Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau wider. In den Diskussionsbeiträgen ging es u. a. um die Fortschreibung der Eurocodes, um baustoffliche Innovationen und um neue Anforderungen an die Planung und Ausführung von Betonbauteilen.

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Frischbetonverbundsysteme (FBV-Systeme) - Sachstand und Handlungsempfehlungen
DBV-Heft, Band 44
Fassung Oktober 2018.
2018, 71 S., Abb. u. Tab., Softcover

 

 

Das Ziel der Anwendung von FBV-Systemen als Zusatzmaßnahme bei WU-Betonkonstruktionen nach WU-Richtlinie ist die Erhöhung des Zuverlässigkeitsniveaus bei der Sicherstellung der Wasserundurchlässigkeit. Gleichwohl spiegelt der Markt wider, dass es Unklarheiten bzgl. der Eigenschaften und Anwendungsgrenzen der erforderlichen Planung und der Ausführungsrandbedingungen gibt. Zudem ist bislang die Regelwerksituation für FBV-Systeme auch vor dem aktuell sich ändernden Bauordnungsrecht unklar, und die Verwendungssicherheit der Systeme für die am Bau Beteiligten (Bauherr, Planer, Ausführende) ist nicht gegeben. Das Heft 44 gibt einen umfassenden Überblick zur Wirkungsweise der bisherigen Erfahrungen und zur baurechtlichen Einstufung sowie Handlungsempfehlungen zu Planung und Ausführung.

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WU-Bauwerke aus Beton
DBV-Heft, Band 43
Fassung Juni 2018, inkl. WU-Richtlinie des DAfStb.
2018, 98 S., 26 Abb. u. 24 Tab., Softcover

 

 

Die im Jahr 2003 erstmals veröffentlichte Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie)" des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) wurde inhaltlich und redaktionell überarbeitet und ist in der Fassung Dezember 2017 neu erschienen. Das DBV-Heft 43 enthält neben der WU-Richtlinie folgende erläuternde Beiträge: - Bedarfsplanung und Grundlagenermittlung für WU-Betonbauwerke; - Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton - Empfehlungen für die Zusammenarbeit von Bauherr, Planer, Fachplaner und Ausführenden; - Die neue DAfStb-WU-Richtlinie - Neuerungen und Grundlagen von WU-Betonkonstruktionen; - Planung und Ausführung von hochwertig genutzten Untergeschossen.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Holger Falter, Volker Schmid, Jonas Schmidt, Tobias Nettekoven
Entwicklung eines modularen Fachwerkträgers aus HPC-Fertigteilen und gezahnten Hochleistungs-Verbindungsdetails. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3088
2019, 220 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Große Betonfertigteile lassen sich entweder gar nicht oder nur mit großem Aufwand transportieren. Daher werden hochbeanspruchte Verbindungen im Stahlbetonbau noch monolithisch vor Ort betoniert. Dies ist mit einem großen Platzbedarf, einer aufwändigen Baustelleneinrichtung und großen Herausforderungen zur Sicherstellung der Qualität, bedingt durch Witterungseinflüsse auf der Baustelle, verbunden. Es wird ein weitspannender, modularer Referenzfachwerkträger aus Hochleistungsbeton entworfen, dessen einzelne Elemente mit Hilfe einer innovativen Verbindungstechnologie einfach hergestellt und effizient gefügt werden können. Der Entwurf des modularen Referenzfachwerkträgers umfasst Studien zur Geometrieoptimierung, zu Segmentverbindungen, zum Montagekonzept und den Bauzuständen, zum Brandschutz und zur Dauerhaftigkeit. Die daraus resultierenden Anforderungen liefern die Grundlage zur Entwicklung der Verbindung.

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Matthias Pahn, Dirk Bayer, Sven O. Krumke, Christian Caspari, Tillman Gauer, Dirk Miguel Schluppkotten, Michael Holzhauser, Torsten Weiler
Großdemonstrator - Multifunktionale Betonfertigteile für energetisch nutzbare Gebäudetragstrukturen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3135
2019, 100 S., 64 Abb. u. 28 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Entwicklung und Umsetzung des Großdemonstrators Smallhouse IV. Hierbei wird ein Gebäudeenergiekonzept erarbeitet, welches die Gebäudemasse aktiv zur Wärmespeicherung heranzieht. Ähnlich wie in Solaraktivhäusern soll die gesamte Wärmebereitstellung mittels einem minimalen primärenergetischen Bezug gewährleistet werden. Hierfür soll jedoch die solare Wärme nicht in überdimensionalen Wasserspeichern, sondern in der vorhandenen Gebäudemasse gespeichert werden. Zu diesem Zweck werden thermisch aktivierte Betonfertigteile entwickelt, die neben ihren statischen Aufgaben auch die thermischen Funktionen Wärmedämmung, Wärmespeicherung und Temperierung übernehmen. Diese Bauteile werden als multifunktionale Betonfertigteile bezeichnet.

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Christoph Gehlen, Kai Osterminski, Stefanie Marilies von Greve-Dierfeld
Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken - Dauerhaftigkeit mit Teilsicherheitsbeiwerten und mit qualifiziert abgesicherten deskriptiven Regeln
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 623
2016, 134 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

Der erste Beitrag stellt die Arbeiten des DAfStb-Forschungsvorhaben V 455 "Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken" dar. Im Zentrum des Vorhabens standen Stahl- und Spannbetonprobekörper, die an der TU München in den 1960er Jahren hergestellt wurden. Die Motivation der damaligen Forschungsvorhaben war einerseits die Bedeutung der Zementart für das Korrosionsverhalten von Spannstahl und andererseits die Wirkungsweise von Inhibitoren in gerissenen Stahlbetonbauteilen zu quantifizieren. Die Ergebnisse des Vorhabens V 455 ermöglichen eine Quantifizierung des Langzeitverhaltens unterschiedlicher Zementarten und w/z-Werte im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit. Hierbei lagen Druckfestigkeit, Elektrolytwiderstand, Halbzellenpotentiale, Chloridmigrationskoeffizient und Chloriddiffusionskoeffizient im Fokus. Im Rahmen des zweiten Beitrages wurde das vollprobabilistische Konzept für die Dauerhaftigkeitsbemessung von XD, XS und XC-exponierte Bauteilen in ein semiprobabilistisches Bemessungskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten überführt. Die der Dauerhaftigkeitsbemessung zugrunde liegende Modellierung ist die des fib model codes for service life design, erschienen im fib bulletin 34 (2006). Zur Ableitung von Teilsicherheitsbeiwerten wurden zahlreiche Bemessungssituationen, welche die Bandbreite üblicher XD, XS und XC-Expositionen beschreiben, untersucht und ausgewertet Aus diesen Erkenntnissen wurden rechnerisch deskriptive Regeln abgeleitet, um die Anforderungen hinsichtlich geforderter Zielzuverlässigkeit/Ziellebensdauer durch im Rahmen der Regeln vorgegebene Materialauswahl, Mindestbetondeckung, Nachbehandlungsdauer erreichen zu können.

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Frank Fingerloos, Wolfgang Finckh, Heinrich Hochreither, Anett Ignatiadis, Franz-Michael Jenisch, Markus Landgraf, Frank Prietz, Walter Schmitt, Konrad Schuster, Enrico Schwabach
Verbesserung der Praxistauglichkeit der Baunormen durch pränormative Arbeit - Teilantrag 2: Betonbau. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 2947
2015, 200 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Vorhabens war die pränormative Forschung im Vorfeld der praxisgerechten Überarbeitung und Weiterentwicklung des Eurocode 2 für den Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau (EN 1992-1-1). Die Arbeiten folgten dem Grundsatz, dass zunächst in einer Anamnese Schwachstellen und Überregulierungen des Eurocode 2 zusammengetragen wurden. Dann wurde in einer Diagnose geprüft, inwieweit diese Defizite in der Praxis Bedeutung haben, um anschließend Verbesserungen und Vereinfachungen im Sinne einer Therapie zu erarbeiten. Bedarfsweise wurden die Auswirkungen der Verbesserungsvorschläge zum Eurocode 2 auch an konkreten Bauteilen untersucht und mit den Bemessungsergebnissen des bisherigen Eurocode 2 verglichen. Als verbesserungswürdige Schwerpunktthemen im Eurocode 2 haben sich aus deutscher Anwendersicht die Querkraft- und Durchstanzbemessung, die Regelungen zur Rissbreitenbegrenzung und zur vereinfachten Verformungsbegrenzung und zum Teil die Bewehrungs- und Konstruktionsregeln herausgestellt. Die erarbeiteten Verbesserungsvorschläge und Vereinfachungen im Sinne einer Therapie zu den meisten Kapiteln des Eurocode 2 wurden bei Bedarf durch Vergleichsrechnungen überprüft oder mit statistischen Auswertungen an Versuchsdatenbanken validiert. Bei allen bearbeiteten Themen wurde auch die weitere Harmonisierung des Eurocode 2 durch Reduktion der national festzulegenden Parameter und insbesondere der deutschen Zusatzregeln als wesentliches Bearbeitungsziel berücksichtigt. Ausgangspunkt hierfür war eine umfangreiche Analyse der Nationalen Anhänge von 28 europäischen Ländern zum Eurocode 2 die es erlaubte, Übereinstimmungen und Unterschiede in Europa zu quantifizieren und zu qualifizieren. Auf dieser Basis wurden viele Streichungen oder Vereinfachungen von nationalen Regeln und Zusatzinformationen vorgeschlagen.

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Jürgen Schnell, Markus Loch, Florian Stauder, Michael Wolbring
Bauen im Bestand - Bewertung der Anwendbarkeit aktueller Bewehrungs- und Konstruktionsregeln im Stahlbetonbau. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 2815
2012, 337 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Grundsätzlich ist die Standsicherheit bestehender Tragwerke, die im Rahmen einer Umbaumaßnahme, Revitalisierung, Nutzungsänderung veränderte Einwirkungen erfahren oder ergänzt/verändert werden, nach aktuellem Stand der Technik und damit im Allgemeinen nach dem aktuellen Normenwerk nachzuweisen. In der Umsetzung zeigt sich, dass Stand- und Gebrauchstauglichkeit bestehender Stahlbetontragwerke bei unreflektierter Anwendung von Bewehrungs- und Konstruktionsregeln von DIN 1045-1 und Eurocode 2 in vielen Fällen nicht nachweisbar sind, obwohl sie zum Zeitpunkt der Erstellung nach damals gültigem Regelwerk bemessen wurden. Als Ergebnis des Forschungsvorhabens wurden umfangreiche Empfehlungen und Hinweise zum Umgang mit bestehender Bausubstanz erarbeitet, die Praktiker bei ihrer täglichen Arbeit auf diesem Gebiet unterstützen sollen. Hierzu werden zunächst Regelwerke und Merkblätter mit Bezug zum Bauen im Bestand aufgeführt, die als Arbeitsgrundlage zu beachten sind. Dabei wird deutlich, dass in Deutschland bisher kein Regelwerk existiert, das die Bewertung und Nachrechnung von Bestandsbauteilen beinhaltet. Mit Hilfe der Darstellung häufiger Fehler bei Bauen im Bestand sollen Praktiker für die Besonderheiten der Bauweise sensibilisiert werden, um eine technisch und wirtschaftlich erfolgreichen Projektabwicklung zu ermöglichen. Hierzu gehört auch eine qualifizierte Bestandsaufnahme, zu deren Durchführung umfangreiche Hinweise einschließlich der Erläuterung von Prüfverfahren im Bericht enthalten sind. Im Anschluss wird das Vorgehen zur Modifikation von Teilsicherheitsbeiwerten zur Nachrechnung von Bestandsbauteilen erläutert, was sich in der Regel günstig auf die Nachweisführung auswirkt und Tragwerksverstärkungen vermeiden kann. Ein wesentlicher Bestandteil des Forschungsvorhabens ist die Zusammenstellung und Bewertung der Entwicklung des den Stahlbetonbau in Deutschland betreffenden Regelwerkes. In diesem Zusammenhang gibt vorliegender Bericht Hinweise zu den einzelnen Entwicklungsstufen wesentlicher Bewehrungs- und Kon

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Zeitschriftenartikel

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Puxbaum, Katharina
Dreifach und höchst effizient. Liefering, Salzburg (kostenlos)
Zement Beton, 2019

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Gary, Gisela
Alt und neu - gut ergänzt. Seitenstetten, Niederösterreich (kostenlos)
Zement Beton, 2019

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Gary, Gisela
Hoch hinaus. Innsbruck, Tirol (kostenlos)
Zement Beton, 2019

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Pfadenhauer, Oliver
Nüchterne Schönheit in Beton gegossen. Oensingen, Schweiz (kostenlos)
Zement Beton, 2019

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Pfadenhauer, Oliver
Funktion und Design. London, Großbritannien (kostenlos)
Zement Beton, 2019

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