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Inhaltsverzeichnis

Formelzeichen 1
1 Einleitung 5
1.1 Notwendigkeit des Forschungsvorhabens 5
1.2 Ziel des Forschungsvorhabens 5
1.3 Vorgehensweise 6
2 Nachweiskonzept 7
2.1 Allgemeines 7
2.2 Aktuelle Version des Nachweiskonzepts (Stand 19.12.2006) 8
2.3 Fassung des Nachweiskonzepts vom 09.11.2004 12
2.4 Besonderheiten 13
3 Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie für tragende Bauteile 14
3.1 Allgemeines 14
3.2 Die Grenzzustandsfunktion 16
3.3 Statistische Verteilungsfunktionen 16
3.4 Die Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit 20
3.4.1 Integration über den Versagensbereich 20
3.4.2 Bemessungspunkt und Sensitivitätsbeiwerte 21
3.4.3 Näherungsverfahren der Zuverlässigkeitstheorie 23
3.4.4 Simulationsmethoden 24
3.4.5 Weitere Verfahren 28
3.5 Erforderliche Tragwerkszuverlässigkeit 29
4 Stochastische Modellierung der Basisvariablen 32
4.1 Allgemeines 32
4.2 Materialmodelle 32
4.2.1 Beton 32
4.2.2 Betonstahl S 500 36
4.2.3 Betonstahl S 220 37
4.2.4 Faserverbundwerkstoffe 37
4.2.5 Laschenstahl 38
4.2.6 Zusammenfassung Materialmodelle 39
4.3 Lastmodelle 40
4.3.1 Allgemeines 40
4.3.2 Ständige Einwirkungen 40
4.3.3 Nutzlasten 41
4.3.4 Schnee 49
4.3.5 Zusammenfassung Lastmodelle 50
4.4 Geometrische Modelle 51
4.4.1 Betonquerschnitt 51
4.4.2 Betondeckung 52
4.4.3 Betonstahlbewehrung 52
4.4.4 Nutzhöhe des Betonstahls 52
4.4.5 Nutzhöhe der Klebebewehrung 52
4.4.6 Systemabmessungen 53
4.4.7 Klebebewehrung 53
4.4.8 Zusammenfassung geometrische Modelle 55
5 Modellunsicherheiten 56
5.1 Allgemeines 56
5.2 Nachrechnung von Versuchen 56
5.3 Bemessungskonzept 57
5.4 Ergebnisse der Versuchsnachrechnungen 58
5.5 Bewertung der Ergebnisse 62
6 Probabilistische Analyse zu Überprüfung von γb = 1,50 64
6.1 Allgemeines 64
6.2 Gewähltes Verfahren zur Bestimmung von Pf 65
6.2.1 Adaptive Importance Sampling 65
6.2.2 Verbundnachweis 67
6.3 Sensitivitätsanalyse 68
6.4 Parameterstudie 71
6.4.1 Untersuchte Parameter 71
6.4.2 Konzeption der Beispiele 77
6.4.3 Ergebnisse und Bewertung 79
6.5 Empfehlungen für das Sicherheitskonzept und den Verbundnachweis 94
7 Zusammenfassung 95
Quellenverzeichnis 96
Anhang 101
Anhang 1: Nachweiskonzept - Flussdiagramm 102
Anhang 2: Versuchsdaten 116
Anhang 3: Ergebnisse - Versuchsnachrechnungen 120
Anhang 4: Zuverlässigkeitsanalyse - Beispielbauteile 122
Anhang 5: Zuverlässigkeitsanalyse - Ergebnisse 137

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Wolfram Jäger, Thomas Köberle, Angela Eckart, Toralf Burkert, Volker Stoll, Carola Hauschild, Beate Boekhoff
Entwicklung einer zementfreien Injektionstechnologie auf Kalkbasis für historisch wertvolles, gipshaltiges Mauerwerk
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Zur Ertüchtigung von historischem Mauerwerk werden häufig Injektionen genutzt. In der Vergangenheit kam es durch Injektionen in gipshaltiges Mauerwerk oft zu gravierenden Schäden (teilweise vollständiger Verlust der Originalsubstanz). Dies ist auf die Materialunverträglichkeit von Gips mit zementhaltigen Bindemitteln zurückzuführen (Ettringit- und/ oder Thaumasitbildung). Derartige Schäden können durch geeignetes Material vermieden werden. In dem Projekt wurden Technologien für Injektionen in historisches Mauerwerk entwickelt und am Modellobjekt erprobt. Entsprechend dem Projektziel für den Fall von gipshaltigem Mauerwerk spezielle Injektionsmörtel auf der Basis von ?- und ß-Calciumsulfathalbhydrat formuliert. Reiner Luftkalk wird dabei als Füller genutzt um die Festigkeit an das umgebende Originalmaterial anzupassen. Die vorgeschlagenen Formulierungen wurden praktisch erprobt und Hinweise für die Praxis bereitgestellt. Mit den Ergebnissen werden Planern und Baustoffherstellern Möglichkeiten für die statische Sicherung von calciumsulfathaltigen historischen Mauerwerksbauten ohne Schadenspotential zur Verfügung gestellt. In dem Projekt wurden Potenziale für die weitere Entwicklung und die praktische Überführung aufgezeigt.

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Susanne Veser, Jörg Londong
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Für die Anwendung von Neuartigen Sanitärsystemen ist es notwendig, Grau- und Schwarzwasser direkt am Entstehungsort getrennt zu erfassen und abzuleiten. Schwarzwasser wurde als wichtige Nährstoffressource identifiziert. Grauwasser lässt sich einfacher reinigen und wiederverwenden als gemischtes Abwasser. Die technische und ökonomische Möglichkeit, vorhandene Rohrleitungssysteme nachträglich für die Bedürfnisse Neuartiger Sanitärsysteme umzurüsten ist jedoch fraglich. Beide Forschungsfragen wurden in diesem Forschungsprojekt bearbeitet, indem ein neues Inliner-System mit Doppel-Inversionen und zwei Liner-Querschnitten unterschiedlicher Größe für Grau- und Schwarzwasser auf seine Praxistauglichkeit geprüft wurde.

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Wolfgang Breit, Eva-Maria Ladner
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Christiane Maierhofer, Mathias Röllig, Henrik Steinfurth, Sven Augustin, Rüdiger Mecke, Michael Schiller, Alexa Kernchen, Uwe Kalisch, Jeannine Meinhardt, Christiane Hennen, Ernst Thomas Groll, Torsten Arnold
Erfassung und Bewertung von sicherheitsrelevanten Ablösungsprozessen bei Putzen und Fassadenelementen mit zerstörungsfreien Mess- und Prüfverfahren. ERBE. Abschlussbericht
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Anlass und Ziel des Projektes war die Entwicklung von Verfahren und Strategien zur zerstörungsfreien Ortung von u. U. auch sicherheitsrelevanten Schäden und Ablösungen in Fassadensystemen im Bereich der Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege. Dies wurde durch die Kombination der aktiven Thermografie mit Verfahren der antastenden und berührungslosen Geometrieerfassung erreicht. Zunächst erfolgten systematische Untersuchungen mit der aktiven Thermografie an Probekörpern, die verschiedene Fassadensysteme (Putz, Fliesen, Riemchenklinker) mit unterschiedlichen künstlichen Defekten repräsentieren. Messungen erfolgten vergleichsweise mit künstlicher Erwärmung durch einen IR-Strahler und mit natürlicher Erwärmung durch die Sonne. Es konnten mit beiden Erwärmungsarten bis zu 2 x 2 qcm große Fehlstellen geortet werden. Für das Risstrackingverfahren (dreidimensionale Erfassung von Risstopologien und weiteren Oberflächenmerkmalen) wurde für flexiblere Einsatzmöglichkeiten ein aus Aluminium-Profilen bestehendes Gestell entworfen, welches freistehend ist und flexible Befestigungsmöglichkeiten für die Trackingkameras vorsieht. Zusätzlich wurden die Software zur Datenerfassung und -visualisierung bezüglich Bedienbarkeit und Zuverlässigkeit verbessert sowie Genauigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Für das Stereophotogrammetriesystem wurde für größere Messfelder eine Sensorhalterung mit einem festen Schlitten entwickelt. Damit wurden die schon vorhandenen Messungen am Zentralbild der Putzritzungen des Magdeburger Doms erweitert. Zusätzlich zu den Messungen mit dem Stereosystem wurden die gesamten Putzritzungen mit einem Laserscanner erfasst. Wesentlicher Schwerpunkt im Projekt war die Zusammenführung der erfassten Messdaten aus unterschiedlichen Domänen (3D-Punktewolken, 2D-Thermogramme, 2D-Bilder), um auf dieser Basis oberflächennahe Schadensmerkmale besser beurteilen zu können. Es wurden dazu verschiedene Verfahren entwickelt sowie vorhandene Tools eingesetzt. An vier Fallstudien wurden diese Verfahren in unterschiedlichen Kombina

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F. Schmidt-Döhl, L. Franke, C. Jehn
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Im Straßenbau besteht durch ein hohes Verkehrsaufkommen die Forderung nach dauerhaften Fahrbahndecken, die einer hohen Belastung standhalten. Fahrbahndecken aus Beton sind hierbei gegenüber Asphaltdecken im Vorteil. Zudem gewährleistet die Helligkeit der Betone eine erhöhte Verkehrssicherheit. Jedoch gibt es auch Nachteile, die dieser Baustoff mit sich bringt und die in Form von Schäden und damit verbundenen Kosten manchmal erst nach Jahren ans Licht gelangen. Der in den Medien in diesem Zusammenhang verwendete Begriff ?Betonkrebs? bezeichnet Schäden auf Grund einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR). In Deutschland stehen 350 km Autobahnfahrbahn unter Verdacht an dieser ?Krankheit? zu leiden. Betonfahrbahndecken sind Bedingungen ausgesetzt, die eine schädigende AKR begünstigen: Feuchteeinwirkung, Zufuhr von Alkalien durch Streusalze im Winter sowie große lastabhängige Beanspruchungen. In Performance-Prüfungen konnte durch Alkalizufuhr von außen die schädigende Wirkung von Natriumsalzen gezeigt werden. Alkalien in Betonen reagieren unter bestimmten Voraussetzungen mit reaktionsfähiger Kieselsäure aus der Gesteinskörnung zu einem Gel, welches sich unter Volumenzunahme bildet und so zu erheblichen Schäden in Bauwerken führt (Alkali-Kieselsäure-Reaktion). Bereits seit 1974 existiert in Deutschland eine Richtlinie zur Vermeidung solcher Schäden. Trotz dieser Vorkehrungen stellt die Alkali-Kieselsäure-Reaktion gerade im Betonstraßenbau ein Problem dar, denn durch Streusalze werden im Winter von außen zusätzliche Alkalien zugeführt. Die dynamische Beanspruchung der Fahrbahndecken erzeugt außerdem Pumpeffekte und dadurch beschleunigte Transportprozesse im Inneren des Betons. Ziel des Forschungsprojektes ist es, die Anreicherung des Alkaligehaltes im Bindemittel der Betone infolge von Taumittel-Beaufschlagung zu ermitteln. Dazu werden Bohrkerne aus alkaligeschädigten Betonfahrbahnen entnommen und untersucht. Mit einem neu entwickelten Analyseverfahren wird das Na2O-Äquivalent des Bindemittels in verschiedenen Tiefen der

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Graven, Sonja
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Möhlenbeck, Eckart
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