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Überwachungskonzepte im Rahmen der tragfähigkeitsrelevanten Verstärkung von Brückenbauwerken aus Beton

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[Quelle: http://bast.opus.hbz-nrw.de]

Es werden Überwachungskonzepte für tragfähigkeitsrelevante Verstärkungen von Brückenbauwerken aus Beton entwickelt. Die praktische Umsetzung des Konzeptes erfolgt anhand einer Pilotanwendung. Dazu werden die tragfähigkeitsrelevanten Verstärkungsverfahren, die sich in der Praxis bewährt haben, zusammengestellt und hinsichtlich der Anforderungen und Bedingungen für eine geeignete Überwachung analysiert. Daran anschließend werden die für eine Dauerüberwachung von Verstärkungsmaßnahmen geeigneten Sensoren dargestellt und für die wesentlichen Verstärkungsverfahren in Diagrammen zusammengefasst. Den Kernpunkt des Überwachungssystems stellt die Merkmalsextraktion und Diagnose aus den Messdaten dar. Dazu werden das Leistungsspektrum und die Unterschiede physikalischer und nichtphysikalischer Modelle unter Angabe von Vor- und Nachteilen analysiert. Auf dieser Grundlage wird ein geeignetes Überwachungskonzept entwickelt und im Anschluss an der Talbrücke Germinghausen im Zuge der BAB 45 umgesetzt. Die Beurteilung der Funktion und Zuverlässigkeit des Überwachungssystems erfolgt dabei anhand der Wirksamkeit der vorhandenen Stahllaschen, der Effektivität bzw. Wirksamkeit der zusätzlichen externen Vorspannung, des Einflusses der zusätzlichen externen Vorspannung auf die vorhandenen Stahllaschen, sowie der dauerhaften Funktionsfähigkeit der zusätzlichen externen Vorspannung. Die Grundlage der Messdatenanalyse bildet der Vergleich von Messwerten innerhalb definierter Referenzzustände vor und nach der Verstärkung auf Basis der Regressionsanalyse. Insgesamt kann mit der Pilotanwendung gezeigt werden, dass sich das im Vorfeld erarbeitete Konzept unter Berücksichtigung der dargestellten Randbedingungen und vorgenommenen Anpassungen als geeignete Methode zur Überwachung und qualitativen Bewertung der Verstärkungsmaßnahme bewiesen hat.

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Bücher, Broschüren

Kerstin Hausknecht, Thomas Liebich
BIM-Kompendium.
Building Information Modeling als neue Planungsmethode
2., überarb. u. erw. Aufl.
2020, ca. 240 S., zahlr. Abb. und Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Michael Peeters
Überwachungskonzepte für Brückenverstärkungen - Notwendigkeit, Grundlagen und messtechnische Umsetzung
Schriftenreihe aus dem Institut für Massivbau der Universität Duisburg-Essen, Band 8
2019, 186 S., zahlr. Abb. farbig und s/w. 21 cm, Softcover
TUDpress

 

 

Aufgrund der ungünstigen Entwicklung der Altersstruktur bestehender Brücken und den damit verbundenen Abnutzungserscheinungen und Schäden sowie der stetigen Steigerung der Verkehrsbeanspruchung besteht ein enormer Bedarf für die tragfähigkeitsrelevante Verstärkung von Massivbrücken im Bundesfernstraßennetz. Wie groß die Wirksamkeit und die dauerhafte Funktionsfähigkeit zur Verfügung stehender Verstärkungstechniken ist, kann oftmals jedoch im Rahmen der Bauwerksprüfungen nicht hinlänglich und objektiv überprüft werden. Darüber hinaus müssen die vorhandenen finanziellen Mittel sinnvoll mit Hilfe eines effizienten Erhaltungsmanagements eingesetzt werden. Die Ziele der Arbeit sind zum einen, den Verstärkungsbedarf beziehungsweise die Notwendigkeit zur Verstärkung von Massivbrücken im Bundesfernstraßennetz anhand von vorhandenen Bauwerks- und Schadensdaten grundsätzlich zu untersuchen. Die Analyse erfolgt dabei nicht objektbezogen für einzelne Bauwerke, sondern mit Hilfe von Methoden der Risikobewertung für häufig im Bestand befindliche Bauwerkstypen und Konstruktionsweisen, die repräsentativ für den Brückenbestand sind. Zum anderen besteht die Motivation der Arbeit darin, messtechnisch gestützte Konzepte für die Überwachung tragfähigkeitsrelevanter Verstärkungen von Massivbrücken zu erarbeiten, die der Bewertung der Wirksamkeit und der dauerhaften Funktionsfähigkeit von Verstärkungsmaßnahmen dienen. Dazu erfolgt im Anschluss an die konzeptionelle Entwicklung eine prototypische Implementierung eines Überwachungskonzeptes an einem realen Brückenbauwerk. Die Ergebnisse der Arbeit dienen insbesondere dem Erkenntnisgewinn hinsichtlich der Planung, Umsetzung und Überwachung zukünftiger Instandsetzungs- und Verstärkungskonzepte für Massivbrücken im Rahmen eines effizienten Erhaltungsmanagements.

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Drohnen - Technik und Recht
bei gewerblicher und behördlicher Nutzung
2018, 577 S., 110 sw-Abb. u. Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Unbemannte Fluggeräte (im Volksmund "Drohnen" genannt) gewinnen aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten immer mehr an Bedeutung. Mithilfe dieser kamerabestückten Luftfahrzeuge lassen sich Gebäudeschäden registrieren, Hochspannungsmasten oder Schornsteine kontrollieren, schädliche Immissionen detektieren, Erntezeitpunkte feststellen oder auch Liegenschaften schützen - und dies alles zu einem Bruchteil der Kosten, die sonst für derartige Aufgaben anfallen. Auch die Ordnungsbehörden haben dieses Mittel für sich entdeckt und kontrollieren damit Veranstaltungen (z.B. Detektion von Hooligans bei Fußballspielen), dokumentieren Tatorte oder spüren Straftätern nach. Ist der Nutzen luftgestützter Ermittlungen durch diese ferngesteuerten Fluggeräte mittlerweile unbestritten, so fokussiert sich die Berichterstattung in den Medien auf weniger rühmliche Vorfälle wie den Überflug von Kernkraftwerken, den Transport von Rauschgift in Gefängnisse, Beinahe-Zusammenstöße mit Flugzeugen oder die Störung von Wahlkämpfen. Nicht selten handelt es sich in solchen Fällen um Fluggeräte, die aufgrund ihres geringen Gewichtes oder aufgrund ihrer nichtgewerblichen Nutzung noch unter die Kategorie Spielzeug fallen, aber durch ihren unsachgemäßen Einsatz Gefahren für die öffentliche Sicherheit und Ordnung heraufbeschwören. Auch wenn über dieses neue Phänomen in den Massenmedien und in Fachzeitschriften berichtet wird, gibt es bis heute kein wissenschaftliches Werk, welches sich sowohl mit den technischen Gegebenheiten dieser Fluggeräte als auch mit den rechtlichen Aspekten ihres Einsatzes befasst. Diese Lücke wird durch das Buch geschlossen.

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Hubertus Kuhlmey, Wolf Thieme
Kostenfalle Hausbau
Bau-Rat
Pfusch vermeiden, Baukosten sparen
8., Aufl.
2017, 134 S., 5 Farbzeichn., 49 Farbabb. 24 cm, Softcover
Blottner

 

 

Der ungleiche Kampf Bauherr gegen Baufirma beginnt in der Regel schon vor der Bauphase: Bauunternehmen und Handwerker haben auf jede Frage bereits eine Antwort und für jeden Mangel eine Ausrede parat. Doch kritisches Hinterfragen ist wichtig, um Pfusch am Bau zu vermeiden. Gut ist es deshalb, in jeder Bauphase mögliche Fallstricke zu kennen. Der Band gibt hier eine Hilfestellung. Die Autoren nennen 72 solche Kostenfallen und ihre Ursachen. Thematisiert wird alles von der Planung der Baugrube bis hin zur Abdichtung, vom Rohbau bis zum Innenausbau, ebenso die Wahl der Baustoffe, Bauteile und Bausysteme. Enthalten ist auch eine Aufstellung wichtiger Ansprechpartner.

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Ralf Ertl, Martin Egenhofer, Michael Hergenröder, Thomas Strunck
Optische Mängel im Bild
Rudolf Müller Architektur
erkennen - bewerten - vermeiden
2017, 189 S., 254 farb. Abb. 24,5 cm, Hardcover
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Diskussionen - auch über kleinste Abweichungen oder Unregelmäßigkeiten - führen spätestens bei der Abnahme zum Streit. Optische Mängel, merkantiler Minderwert und hinnehmbare Abweichungen sind die Schlagworte bei der Abnahme. Die Ansprüche und Erwartungen der Bauherren, die Vorgaben der Normen und Regelwerke und das technisch Machbare stehen sich dabei häufig entgegen. Aber welche optische Abweichung ist bereits ein Mangel? Gerade bei Abweichungen im optischen Erscheinungsbild ist die Bewertung schwierig und häufig strittig. Kann eine Beseitigung oder Nachbesserung verlangt werden? Wie wird ein angemessener Minderwert beziffert? Oder handelt es sich lediglich um eine Bagatelle, die hingenommen werden muss? Der Band zeigt mehr als 120 typische Beispiele und unterscheidet dabei zwischen Bagatellfällen und echten Mängeln, für die Minderung oder Nachbesserung verlangt werden kann. Im Grundlagenkapitel erläutern die Autoren die wichtigsten Hintergründe und bieten differenzierte Bewertungsmaßstäbe und Arbeitshilfen für eigene Schadensfälle. Für zahlreiche Beispiele typischer optischer Mängel werden anschließend unterschiedlich ausgeprägte Erscheinungsbilder einander gegenübergestellt und bezüglich ihrer Hinnehmbarkeit in verschiedene Kategorien eingestuft. Eine farbige Grafik zur Klassifizierung optischer Mängel zeigt den Grad der Beeinträchtigung des jeweiligen Beispiels auf einen Blick. Fallbezogene Hinweise vertiefen die Thematik.

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Forschungsberichte

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N. König, C. Philipp, B. Hanisch, K. Ebert, T. Gier, G. vom Bögel, A. Hennig, M. Lörcks
RFID, eine Schlüsseltechnologie für transparente Bauwerkserstellung und nachhaltigen Gebäudebetrieb (RFID-Sensor: Energie-Hygiene-Sicherheit)
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2908
2015, 139 S., zahlr. Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das zweite Fraunhofer-Projekt mit dem Kurztitel "RFID- Sensor: Energie - Hygiene - Sicherheit" hat den Schwerpunkt in der Bau-Nutzungsphase. Anders als im ersten Fraunhofer-Projekt stehen hier die Aspekte der bauphysikalischen Nutzung von Bauteilen und deren Lebenszyklus im Vordergrund. So sollen mit Hilfe der RFID-Sensortechnik dynamische Informationen über den aktuellen Zustand einzelner Bauteile und Bausysteme erfasst und bewertet werden, um auch nach der Bauerstellung in der langjährigen Nutzungsphase eine Sicherung der Qualität durch ein "Hineinsehen" in die Bauteile mit Hilfe der RFID-Funk- und Sensor-Technik erreichen zu können. Hierbei bearbeitete das Fraunhofer IBP die Teilthemen Kennwerte und Qualitätsmerkmale von Bauteilen zu exemplarischen Anwendungen im Bereich Energie, Behaglichkeit, Hygiene und Sicherheit von Konstruktionen. Die Teilthemen des Fraunhofer IMS waren RFID-Technik und Sensortransponder, IT-Anbindung mit Standardisierung, hierarchische Verknüpfungen und IT-Zusatzfunktionen. Die Umsetzungsmöglichkeiten zu dynamischen Bauteil-/ Baukonstruktions-Daten für ein sog. "Gebäude-Monitoring" wurden gemeinsam und zusammen mit der ARGE RFIDimBau untersucht. Welche Potenziale in der Integration von schlanken Überwachungssystemen von Gebäudekomponenten mit RFID-Tags mit nachgeschalteten Software-Modulen stecken ist im ersten Fraunhofer-RFID-Projekt "Kennzahlen und Bauqualität" aufgezeigt. Vor allem der modulare Aufbau durch standardisierte Protokolle und Schnittstellen auf dem Informationsweg vom RFID-Tag bis zum Anwender ermöglicht eine Vielzahl von Nutzungen dieser Daten durch neue Dienstleistungen. In den Bereichen Facility Management (FM), Gebäudeleittechnik (GLT) oder Gebäudeautomation (GA) werden dazu Ideen vorgestellt. Die automatisierte Erstellung des Gebäude-Energieausweises ist ein gutes Beispiel wie mit der drahtlosen RFID-Sensor-Technik integriert in Baukonstruktionen wie Fassaden oder Dächer künftig für innovative Entwickler neue Mehrwert-Dienste anbieten können. Dies vor allem im Umfel

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Bernd Hillemeier, Horst Scheel
Ortung von Spannstahlbrüchen in metallischen Hüllrohren. Abschlußbericht
1998, 140 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Verfahren zur Ortung von Spannstahlbrüchen in metallischen Hüllrohren nutzt den physikalischen Effekt, daß an Bruchstellen remanent magnetisierter Spanndrähte magnetische Streufelder entstehen. Die Spannglieder werden mit einem speziell zu diesem Zweck konstruierten Elektromagneten remanent magnetisiert. Der von den Spanndrahtbrüchen ausgehende magnetische Streufluß kann an der Betonoberfläche mit geeigneten Sensoren nachgewiesen werden. Störsignale erschweren die Interpretation der Meßergebnisse. Der größte Unsicherheitsfaktor bei der Quantifizierung des Schädigungsgrads ist die Bruchweite. Bei normaler Bewehrungslage können Brüche einzelner Spanndrähte bis zu einer Betondeckung nachgewiesen werden, die etwa das Zwanzigfache des Drahtdurchmessers beträgt. Bei sehr dicht und unregelmäßig verlegter Stahlbetonbewehrung verringert sich diese Nachweisgrenze. Vor der eigentlichen Spanndrahtbruchortung müssen die Spannglieder, wenn Abweichungen von dem in den Bauplänen angegebenen Verlauf zu erwarten sind, mit dem Radarverfahren lokalisiert werden. Je nach den baulichen Bedingungen sind unterschiedliche Hilfskonstruktionen erforderlich, um die Detektionsgeräte entlang des Spanngliedverlaufs zu führen. Die Hilfskonstruktionen ermöglichen die Überprüfung der Spannglieder von der oberen, einer seitlichen und der unteren Bauteiloberfläche aus.

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W. Manns, S. Wies
Betonprüfung zur Überwachung von Recyclingzuschlag aus Bauschutt
1997, 27 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bislang wurde keine befriedigende Korrelation zwischen den Eigenschaften eines Zuschlags aus mineralischem Baustoffgemisch (Recyclingzuschlag aus Bauschutt) und der hiermit erzielbaren Betondruckfestigkeit festgestellt. Das bisherige Freigabekriterium einer bauaufsichtlichen Zulassung, die augenscheinliche Ermittlung höherfester Bestandteile (mind. 80 Masseprozent), könnte für Festigkeitsklassen ab B 25 zu Sicherheitsrisiken führen. Daher erschienen Freigabekriterien auf der Basis von Betonprüfungen mit dem Ziel einer hohen Frühfestigkeit erfolgversprechend. Werden Prüfbetone mit einer Zusammensetzung gemäß der in der Arbeit durchgeführten Versuche eingesetzt, kann bereits im Alter von 48 bzw. 24 Stunden sicher beurteilt werden, ob das Recyclingmaterial einen gleichbleibenden Festigkeitsbeitrag liefert. Diese Betonkurzzeitprüfung erscheint insbesondere für Betone mit einer Festigkeitsklasse größer als B 35 geeignet, Sicherheitsrisiken durch schwankende Festigkeitsbeiträge der Recylingzuschläge zu minimieren. Bei Beton der Festigkeitsklasse B 25 sollte über die Notwendigkeit dieser Prüfung im Einzelfall aufgrund der Qualität des Recyclingzuschlags (Ausgangsmaterialien, Herstellung und Aufbereitung) entschieden werden.

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P. Glos, D. Henrici, B. Lederer
Kalibrierung der Betriebs-Biegeprüfung in Holzleimbaubetrieben zur Überprüfung der maschinell sortierten Brettlamellen anhand von nach EN 408 im Labor geprüften Zugprüfkörpern. Abschlußbericht
Forschungsthema: Vergleichende Betrachtungen europäischer Bauprodukten-Normen mit nationalen Bestimmungen.
1995, 30 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Mit der Einführung des Eurocode 5 und der zugehörigen europäischen Stoffnormen sowie der beabsichtigten Ergänzung der DIN 1052 ist zunehmend eine maschinelle Sortierung von Schnittholz in Holzleimbaubetrieben und später auch in anderen Produktbereichen zu erwarten. Zur Qualitätssicherung des sortierten Holzes ist eine Biegeprüfung mit einer einfachen Biegeprüfvorrichtung vorgesehen, wie sie in Holzleimbaubetrieben zur routinemäßigen Prüfung von Keilzinkenverbindungen bereits verwendet wird. Da die bisher in Holzleimbaubetrieben eingesetzten Sortiermaschinen die Brettlamellen nach deren Zugfestigkeit sortieren, ist eine Kalibrierung der vorgesehenen Betriebs-Biegeprüfung anhand von im Labor durchgeführten Zugversuchen erforderlich, damit im Rahmen der Qualitätskontrolle geeignete Grenzwerte für die innerbetrieblich bestimmte Biegefestigkeit zur Verfügung steht. Für die Qualitätskontrolle maschinell sortierten Holzes mit der in Holzleimbaubetrieben vorhandenen Biegeprüfeinrichtung werden als Grenzwerte für die Mindestbiegefestigkeit (5%-Fraktilwerte) in den einzelnen Sortierklassen die charakteristischen Biegefestigkeitskennwerte der jeweiligen Festigkeitsklassen nach EN 338 "Bauholz für tragende Zwecke, Festigkeitsklassen" vorgeschlagen.

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- Franke, - Pingel, - Dobbelmann, - Baldauf, - Meichsner, - Gensel, - Hosser
Wirksamkeit von Maßnahmen zur Sicherstellung der geforderten Mindestbetondeckung. Tl.1. Textteil. Schlußbericht
1994, 92 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel war es, dominante Einflußfaktoren für die Abmaße vom Nennmaß der Betondeckung in Abhängigkeit von Bauteilgeometrie, Bewehrungseinbau und Betoniervorgang bei der Herstellung von Ortbetonbauwerken zu erfassen und zu bewerten. Zugleich sollten die Wirksamkeit der in den bestehenden Regelwerken enthaltenen Maßnahmen zur Sicherstellung der Mindestbetondeckung beurteilt und Empfehlungen abgeleitet werden, die der Einhaltung der Betondeckungsmaße bei der Bauausführung dienen und damit zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken beitragen. Das notwendige Datenmaterial wurde an 66 Ortbetonbauteilen (Wände, Decken, Stützen und Unterzüge) auf 12 Baustellen gewonnen. An insgesamt 2300 Meßstellen wurden jeweils mehrere Abstandsmessungen, die die Lage von Schalhaut und Bewehrung in verschiedenen Fertigungsphasen beschreiben, vorgenommen. Die Untersuchungsergebnisse können bezüglich der Leitung und Organisation der Baustellen, der Bauteilarten, der Teilprozesse und der Anzahl der Meßpunkte als repräsentativ für Stahlbetongeschoßbauten in Ortbetonbauweise angesehen werden. Für die Erhöhung der Sicherheit zur Einhaltung der Mindestbetondeckung ist es entscheidend, daß die Sorgfalt bei der Planung und Vorfertigung der Bewehrung sowie während der Bauausführung verbessert wird.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Siebert, Björn; Heger, Lukas; Nink, Jonas
Einsatz mobiler Feuchtemesstechnik bei der Überwachung von Frischbeton. Laboruntersuchungen zur Beurteilung betontechnologischer Einflussfaktoren
Beton, 2020

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Boschmann Käthler, Carolina; Angst, Ueli M.
Der kritische Chloridgehalt - Bestimmung am Bauwerk und Einfluss auf die Lebensdauer
Bautechnik, 2020

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Schellenberger, Matthias; Alisov, Alexander
Lösemittel im Asphaltlabor - Aktueller Stand
Straße + Autobahn, 2020

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Driessen-Ohlenforst, Carla; Faulhaber, Armin; Raupach, Michael
SMART-DECK: Monitoring des Feuchtegehaltes und kathodischer Korrosionsschutz des Bewehrungsstahles in Brückenfahrbahnen durch Zwischenschicht aus Textilbeton
Bauingenieur, 2020

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Ullerich, Christof; Grabe, Matthias; Wenner, Marc; Herbrand, Martin
SmartBridge Hamburg - prototypische Pilotierung eines digitalen Zwillings
Bautechnik, 2020

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