Massivbau in ganzer Breite (eBook)

Zum Geleit 6
Veröffentlichungen 8
Dissertationen/Habilitationsschriften 34
Autoren 43
Inhaltsverzeichnis 55
60 Jahre Prof. Zilch: eine vielseitige Karriere 61
Über unser Wissen vom Betonbau 67
1 Einleitung 67
2 Wie wir zu Wissen gelangen 68
2.1 Druckfestigkeit 81
2.2 E-Modul 83
2.3 w/b-Wert 83
3 Anforderungen an unser Wissen 68
3.1 Temperaturmessungen 83
3.2 Dehnungsmessungen 87
3.3 Lagerverschiebungen 87
4 Versuch, Theorie, Erfahrungen und Schäden 70
4.1 Anordnung der Messstellen 89
4.2 Laststellungen 89
4.3 Tragwerksmodell für die rechnerischen Untersuchungen 91
4.4 Durchbiegungen des Überbaus 91
4.5 Dehnungsänderungen im Querschnitt des Überbaus 92
5 Geometrische und mechanische Bemessung 70
5.1 Messprogramm 93
5.2 Messtechnik 93
5.3 Auswertung der Messergebnisse 93
6 Paradigmen und Paradigmenwechsel 71
7 Normen und Stand der Technik 72
8 Folgerungen für die Ausbildung 72
Zur Ausbildung künftiger Bauingenieure 73
1 Hintergrund 73
2 Grundlagen der ASBau-Standards 74
3 Modell für die Studiengänge des Bauingenieurwesens 76
4 Studienmodelle Bachelor, Master, Dipl.-Ing. (FH) und Dipl.-Ing. (TH, TU, Uni) 77
5 Fazit 78
6 Literatur 78
Spannbetonbrücke aus Hochleistungsbeton - Erfahrungen aus Planung, Bau und Monitoring 79
1 Das Bauwerk 79
2 Baustoffkenngrößen 81
2.1 Druckfestigkeit 81
2.2 E-Modul 83
2.3 w/b-Wert 83
3 Langzeitmessungen 83
3.1 Temperaturmessungen 83
3.2 Dehnungsmessungen 87
3.3 Lagerverschiebungen 87
4 Messungen im Rahmen der Probebelastung 89
4.1 Anordnung der Messstellen 89
4.2 Laststellungen 89
4.3 Tragwerksmodell für die rechnerischen Untersuchungen 91
4.4 Durchbiegungen des Überbaus 91
4.5 Dehnungsänderungen im Querschnitt des Überbaus 92
5 Dynamische Messungen 93
5.1 Messprogramm 93
5.2 Messtechnik 93
5.3 Auswertung der Messergebnisse 93
Berechnung von Temperaturfeldern 97
1 Rechenmodell 97
2 Meteorologische Einflüsse 98
3 Wärmeentwicklung im Bauteilinneren 99
4 Ergebnisse 101
5 Literatur 102
Architektur fordert Ingenieure - Die neue Svinesundbrücke 103
1 Architektur und Tragwerksplanung im Spannungsfeld 103
2 Eine Grenzbrücke über den Fjord 104
3 Design and Build 104
4 Die äußere Form 105
5 Brückenende und doch kein Ende 106
6 Schlank und gekoppelt 107
7 Vom Plan zur fertigen Brücke 108
8 Fazit 108
9 Literatur 109
Pilotprojekt nach der neuen Normengeneration: Neubau der Thalwassertalbrücke im Zuge der BAB A 71 Erfurt – Schweinfurt 111
1 Pilotprojekt 111
2 Konstruktion 112
3 Erkenntnisse 113
4 Gestaltung 117
5 Zeitablauf 117
6 Bauverfahren 118
7 Trinkwasserschutz 120
8 Stand 120
Werkstoffadäquates Erhaltungsmodell von Brücken 123
1 Entwurfsziele und Lebensdauer 123
2 Schadenserhebung von Brücken in Wien 124
3 Globale Schadensbetrachtung von Brücken 125
4 Werkstoffadäquates Erhaltungsmodell 126
5 Zusammenfassung und Ausblick 127
6 Literatur 128
Stabilitätsverhalten von Betonbögen bei Stabbogenbrücken 129
1 Einleitung 129
2 Bauwerksbeschreibung 130
3 Numerische Untersuchungen 131
4 Fazit 133
Fugen in Segmentfertigteilbrücken 135
1 Einführung 135
2 Fugentragfähigkeit 136
3 Verkrümmung der Segmente beim Betonieren 138
4 Literatur 140
Dynamik von Eisenbahnbrücken 143
1 Einleitung 143
2 Dynamik ohne Resonanzrisiko 144
3 Dynamik bei Resonanzrisiko 146
4 Ausblick 148
5 Literatur 148
Beurteilung der Ermüdungssicherheit von Spanngliedkopplungen bestehender Spannbetonbrücken durch Langzeitmessungen 149
1 Langzeitmessung 150
1.1 Auswertung der Messergebnisse 151
1.1.1 Temperaturbelastung 151
1.1.2 Rissbewegungen und Dehnungen 151
2 Finite Elemente Simulation der Koppelfuge 152
3 Beurteilung der Ermüdungssicherheit 153
4 Fazit 154
5 Literatur 154
Beschränkung der Durchbiegung von Straßenbrücken im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit unter besonderer Berücksichtigung der Biegeschlankheit von Stahlbetonbrücken aus Normalbeton 155
1 Einleitung 155
2 Grenzwerte für die Beschränkung der Durchbiegung von Straßenbrücken 156
3 Modellierung von Stahlbetonbrücken mit Finiten Elementen 157
4 Nachweis der Beschränkung der Durchbiegung von Stahlbetonbrücken durch Begrenzung der Biegeschlankheit 159
5 Ausblick 160
6 Literatur 160
Innovationen im Betonbau 161
1 Historie 161
2 Innovationen der Betontechnologie 162
3 Innovationen beim Neubau 163
3.1 Beton in hybriden Konstruktionen 164
3.2 Vorspannung ohne Verbund im Hochbau 167
4 Innovationen bei Instandsetzung und Verstärkung 169
5 Fazit 171
6 Literatur 171
Windenergieanlagen in Spannbetonbauweise 173
1 Allgemeines 173
2 Ermüdungsnachweise nach DIBt – Richtlinie 173
2.1 Vereinfachter Nachweis nach DIBt – Richtlinie 174
2.2 Direkter Nachweis nach DIBt – Richtlinie 174
2.3 Ergebnisse der Schädigungsberechnungen nach DIBt – Richtlinie 175
3 Materialverhalten von Beton unter einaxialer Ermüdungsbeanspruchung 176
3.1 Modelle zur Beschreibung von Ermüdungsschädigungen 176
3.2 Numerische und Experimentelle Untersuchungen 177
4 Literatur 178
Bemessung und Ausführung neuer Faulbehälter der Münchner Stadtentwässerung 181
1 Tragwirkung und Modellierung 181
1.1 Einleitung und Baubeschreibung 181
1.2 Tragwirkung 183
1.3 Modellierung 184
2 Planerische Besonderheiten 184
2.1 Spanngliedführung 184
2.2 Bemessung und Konstruktion der Betonstahlbewehrung 185
3 Ausführung 186
3.1 Verlegen der Betonstahlbewehrung 186
3.2 Verlegen der Spannstahlbewehrung 186
4 Betonage 188
4.1 Betonierbarkeit und Schalungssystem 188
4.2 Selbstverdichtender Beton 188
5 Projektbeteiligte 190
6 Literatur 190
Modellierung komplexer Strukturen am Beispiel zweier Großprojekte im Hochbau 193
1 Hochhausprojekt 193
1.1 Baubeschreibung 193
1.2 Modellierung 194
1.3 Beurteilung der Modellierung 196
2 Innerstädtisches Büro- und Verwaltungsgebäude 196
2.1 Baubeschreibung 196
2.2 Modellierung 197
2.3 Beurteilung der Modellierung 199
3 Fazit 199
Komplex „Föderation“, Moskau-City 201
1 Bauwerk 201
2 Aussteifung 202
3 Modellierung 204
4 Berechnungen 204
5 Behaglichkeit 206
6 Fazit 206
Erfahrungen bei der Anwendung von hochfestem Beton im Hochhausbau 207
1 Einführung 207
2 Tragkonstruktion und Aussteifung der Hochhäuser 208
3 Verankerung der Hochhäuser auf dem Tiefbauwerk 209
3.1 Konstruktionen zur Lasteinleitung 211
3.2 Betonierversuche an Modellstützen 211
3.3 Betoniervorgang im Bereich der Verankerungselemente 212
4 Lasteintragung und Durchstanzprobleme in den Geschossdecken 213
5 Beteiligte 214
6 Literatur 214
Grollenburg, Sanierung eines Baudenkmals 215
1 Einführung 215
2 Instandsetzung des Dachstuhls 217
3 Sanierung des Kellergewölbes 218
4 Literatur 220
Use of Fibre Reinforced Polymers (FRP) in concrete structures: A critical appraisal 221
1 Materials 221
1.1 General aspects 221
1.2 Fire resistance 223
2 Long-term behaviour 224
2.1 Creep rupture 224
2.2 Durability under various types of environments 224
2.3 Summary 225
3 Reinforced concrete 226
3.1 Serviceability 226
3.2 Ductility 226
3.3 Flexural failure modes 227
3.4 Stirrups 227
3.5 Shear resistance 228
3.6 Textile concrete 229
3.7 Applications 229
4 Prestressed concrete 229
4.1 General survey 229
4.2 Thermal effects 230
5 Externally bonded reinforcement 231
6 Design guidelines 231
7 Conclusions 232
8 References 232
Delaminationen in multi-direktionalen Faserverbundwerkstofflaminaten 235
1 Untersuchte Materialien 235
2 Versuche im Modus I (Schälmodus) 236
3 Versuche im Modus II (Schermodus) 237
4 Ergebnisse 238
5 Fazit 240
6 Literatur 240
Einsatz von eingeschlitzten CFK-Lamellen an der Röslautalbrücke bei Schirnding 241
1 Allgemeines - Bestand 241
1.1 Darstellung der unzureichenden Verkehrsverhältnisse 241
1.2 Planungen 242
2 Verstärkungskonzept – Querrichtung 243
2.1 Ausschreibungsentwurf 243
2.2 Beauftragtes Nebenangebot CFK-Lamellen 243
3 Zustimmung im Einzelfall für Anwendung des CFK-Verfahrens 245
3.1 Versagen unter nicht vorwiegend ruhenden Lasten 245
3.2 Verhalten des Epoxydharzklebers bei Gussasphaltauftrag 245
3.3 Verhalten des Epoxydharzklebers bei erhöhten Betriebstemperaturen auf der Belagsoberfläche 246
3.4 Übergreifung der CFK-Lamellen im Bereich des Knickes der Fahrbahnplatte 246
4 Dauerhaftigkeit der Verstärkung mit CFKLamellen 246
4.1 Überwachungskonzept 246
5 Fazit 247
6 Literatur 247
Epoxidharze im konstruktiven Einsatz 249
1 Konstruktives Kleben 249
2 Materialeigenschaften 250
3 Erweiterte Einsatzgebiete 252
3.1 Temperatureinfluss 252
3.2 Vorgespannte Systeme 253
6 Ausblick 254
7 Literatur 254
Überwachung von Verstärkungsmaßnahmen bestehender Brückenbauwerke 255
1 Beurteilung von Verstärkungsmaßnahmen 255
1.1 Betonlaschen im Bereich der Koppelfugen (Konrad- Adenauer-Brücke, Würzburg) 256
1.2 Monitoring der Verstärkungsmaßnahmen an der Röslautalbrücke in Schirnding 258
2 Fazit 260
3 Literatur 260
Erdbebenverstärkung von Mauerwerk - experimentelle und numerische Untersuchungen 261
1 Einleitung 262
2 Experimentelle Untersuchungen 262
2.1 Kleinversuche 263
2.1.1 Schub-Kleinversuche 264
2.1.2 Zug-Kleinversuche 265
2.2 Großversuche 267
2.2.1 Wand-Großversuche 267
2.2.2 Rahmen-Großversuche 270
3 Numerische Untersuchungen 271
3.1 Prinzip der äquivalenten diagonalen Strebe 272
3.2 Abbilden des zyklischen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens von Mauerwerk 274
4 Fazit 277
4.1 Danksagungen 277
5 Literatur 278
Sub-Struktur-Technik bei experimentellen Untersuchungen komplexer Struk- turen unter Erdbebenbeanspruchung 279
1 Methode der Pseudodynamik 279
1.1 Prinzip 279
1.2 Numerik 280
2 Ersatzsytem 280
3 Sub-Struktur 281
3.1 Vorversuche 282
3.2 Beispiel: Wand KS2 282
4 Ausblick 284
5 Literatur 284
Überprüfung der Verbundtragfähigkeit bei klebearmierten Stahlbetonbauteilen 285
1 Verbundtragverhalten im querkraftbeanspruchten Bereich 285
2 Maximale Verbundtragfähigkeit 287
3 Überprüfung der Verbundtragfähigkeit 289
4 Literatur 290
Verstärken mit Klebearmierung – Einfluss des Verbundverhaltens auf Zuggurtkräfte 291
1 Auswirkungen unterschiedlichen Verbundverhaltens 291
2 Zusammenwirken bei verstärkten Zugstäben 292
3 Interaktion der Bewehrungsstränge bei biegebeanspruchten Bauteilen 293
4 Ausblick 296
5 Literatur 296
Neumodellierung des Schubtragverhaltens mit CFK-Lamellen verstärkter Stahlbetonbauteile 297
1 Verbund- und Rissverhalten von CFK-Lamellen 297
2 Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit 298
2.1 Bauteile ohne innere Querkraftbewehrung 298
2.2 Bauteile mit innerer Querkraftbewehrung 300
3 Fazit 301
4 Literatur 301
Textilbewehrter Beton zur Verstärkung von Stahlbetonbauteilen 303
1 Was ist textilbewehrter Beton? 303
2 Grundlagen und aktuelle Forschung 305
3 Verstärkung von Stahlbetonbauteilen 308
3.1 Erhöhung der Biegetragfähigkeit 309
3.2 Querkraftverstärkung 311
3.3 Erhöhung der Torsionstragfähigkeit 311
4 Ausblick 313
5 Danksagung 313
6 Literatur 314
Verfahren zur Herstellung von zweifach gekrümmten Schalen aus Scheiben 315
1 Einleitung 315
1.1 Tragverhalten von zweifach gekrümmten Schalen 316
2 Beschreibung des Verfahrens 317
3 Herstellung einer Modellschale aus Stahlbeton 318
3.1 Geometrische Abmessungen 318
3.2 Herstellung der Stahlbetonscheibe 321
4 Belastungsversuch 325
5 Herstellung einer Modellschale aus Eis 328
6 Schlussbemerkung 329
7 Literatur 330
Modellierung von Stahlbeton-Tragwerken im Tunnelbau 331
1 Einleitung 331
2 Außenschale 332
3 Innenschale 334
4 Sonderbereiche 335
5 Schlussbemerkung 336
6 Literatur 336
Numerische Berechnung des Spannungs- Verzerrungs-Zustandes bei zweiachsiger Druck-Zug-Beanspruchung 337
1 Allgemeines 337
2 Programmtechnische Umsetzung 337
3 Literatur 342
Beurteilung des Tragverhaltens von Kellermauerwerk mit Hilfe num. Berechnungsmethoden 343
1 Beschreibung der Materialeigenschaften von Mauerwerk 343
2 Numerische Implementation des elastoplastischen Materialmodells 345
3 Verifikation des Makro-Modells 346
4 Untersuchungen des Bemessungsansatzes in DIN 1053-1 (11/96) 348
5 Fazit 349
6 Literatur 349
Untersuchungen zum Verhalten teilweise vorgespannter Bauteile mit sofortigem Verbund im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 351
1 Einleitung 351
2 Finite-Elemente Modellierung 352
3 Einflussgrößen für die Parameterstudie 352
4 Ergebnisse der Untersuchungen 353
4.1 Entwicklung der zeitabhängigen Betonspannungen in der maximal beanspruchten Randfaser des Querschnitts 353
4.2 Entwicklung der zeitabhängigen Betonstahlspannungen 354
4.3 Entwicklung der zeitabhängigen Spannstahlspannungen 355
4.4 Entwicklung der effektiven Biegesteifigkeiten 355
5 Literatur 356
Berechnung und Begrenzung der Durchbiegung von Stahlbetonplatten 357
1 Grenzwerte zulässiger Verformungen 357
2 Berechnung der Durchbiegung 358
2.1 Tragverhalten von Stahlbetonbauteilen 358
2.2 Vereinfachte Berechnung der Durchbiegung 359
3 Begrenzung der Durchbiegung ohne direkte Berechnung 360
4 Literatur 363
Ausgewählte Ansätze zur Verformungsvorhersage im Betonbau 365
1 Berechnungsannahmen Beton 365
1.1 Allgemeines 365
1.2 Spannungs-Dehnungs-Ansätze 365
1.3 Verformungsgleichung des Betons 366
2 Vergleichsberechnungen 368
3 Fazit 370
4 Literatur 370
Berechnung von Verbundquerschnitten mit Hilfe der mathematischen Optimierung 371
1 Problemstellung 371
2 Kompatibilitätsbedingungen und Restriktionen für die Formänderungen 372
3 Materialgesetz und Formänderungsenergie 373
4 Potentielle Energie der äußeren Kräfte 375
5 Optimierungsaufgabe 375
6 Anwendung auf Stahlbetonquerschnitte 376
7 Schlussfolgerung 377
8 Literatur 377
Rissschäden an Außenwänden aus Mauerwerk infolge Deckenverformung 379
1 Allgemeines 379
2 Ursachen der Rissbildung 380
3 Anforderung an das Deckenauflager 381
4 Konstruktive Ausbildung des Wand-Decken- Knotens 382
5 Ziele 383
6 Literatur 384
Mauerwerksscheiben bei der Interaktion von Boden und Mauerwerk 385
1 Vorbemerkungen 385
2 Untersuchte Böden 386
3 Verwendete Stoffgesetze und Versagenskriterien für Mauerwerk und Stahlbeton 387
4 Beschreibung der untersuchten Wände 389
4.1 Die Geometrie der untersuchten Wände 389
4.2 Das verwendete Mauerwerk 390
4.3 Diskretisierung der Wandscheiben für die Berechnung mit der FEM 391
5 Ergebnisse – Vergleich und Wertung 392
6 Zusammenfassung und Ausblick 394
7 Literatur 394
Anmerkungen zum Teilsicherheitskonzept bei schwingungsanfälligen Bauwerken 395
1 Grundlagen des Teilsicherheitskonzeptes 395
2 Grundlagen der Berechnung schwingungsanfälliger Tragstrukturen unter Belastung von böigem Wind 399
2.1 Spektrum der Windgeschwindigkeitsschwankungen 401
2.2 Windlastspektrum 401
2.3 Antwortspektrum 402
3 Spektralanalyse und Teilsicherheitskonzept - Ein Widerspruch ? 405
4 Fazit 408
5 Literatur 409
Neuere Überlegungen zur Risikoreduktion bei baulichen Anlagen 411
1 Volkswirtschaftliche Betrachtungen 411
2 Zur Frage der Diskontierung 414
3 Anwendung auf bauliche Anlagen 416
4 Literatur 416
Kosten-Nutzen-Optimierung von Bestandteilen der Infrastruktur für Instandhaltungsstrategien 419
1 Hintergrund 419
2 Zielfunktionen der Kosten-Nutzenoptimierung 420
2.1 Allgemeiner Aufbau 420
2.2 Altersbedingte Erneuerung 421
2.3 Blockweise Erneuerung 422
3 Zuverlässigkeitsorientierte Optimierung 422
4 Beispiel: Chloridkorrosion in Meerwasser 423
5 Literatur 424
Steigerung der Querkrafttragfähigkeit von Stahlverbundträgern im Bereich von großen Stegöffnungen durch Querkraftbewehrung 425
1 Einführung 425
2 Versuchskörper 426
3 Versuchsergebnisse 428
Zweiachsige Hohlkörperdecken: Was ergibt sich für die Querkrafttragfähigkeit? 431
1 Einleitung 431
1.1 Motivation 432
2 Versuchsaufbau und Versuchsprogramm 432
3 Versuchsergebnisse und Auswertung 434
4 Literatur 436
Querkraftbemessung in DIN 1045-1, BS 8110 und ACI 318 437
1 BS 8110 437
2 DIN 1045-1 437
3 ACI 318 439
4 Sicherheitsbeiwerte 439
4 Bemessungsbeispiele 440
5 Vergleich der Bemessungsvorschriften mit Versuchsergebnissen 441
6 Literatur 442
Zum Schubtragverhalten von Stahlbeton 443
1 Klassische Querkraftformeln 443
2 Stabwerkmodelle 445
3 Ansatz einer übergreifenden Schubtheorie 445
3.1 Kinematische Beziehung 446
3.2 Konstitutive Schub-Verzerrungs-Beziehung 447
3.3 Grenzzustand der Tragfähigkeit 448
4 Fazit 450
5 Literatur 451
Zur Einleitung konzentrierter Kräfte in den Betongurt durch Verbundmittel 453
1 Einleitung 453
2 Spaltzugkräfte im Betonprisma mit Teilflächenlast 454
2.1 Prisma mit mittiger Streifenlast 454
2.2 Prisma mit zentrischer Teilflächenlast 455
2.3 Prisma mit am Rand angeordneter Teilflächenlast - Übergang zum Gurt eines Verbundträgers 455
3 Festigkeitserhöhung durch Teilflächenpressung 456
4 Numerische Berechnungen 456
4.1 Modellierung 456
4.2 Ergebnisse 457
4.2.1 Prisma C30 mit Streifenlast 457
4.2.2 Prisma C30 mit exzentrisch am Rand angeordneter Teilflächenlast 458
4.2.3 Prisma C30 mit exzentrisch am Rand angeordneter Teilflächenlast und elastischer Festhaltung in z-Richtung 458
5 Literatur 459
Theorie der Druckfestigkeit des Betons bei Teilflächenbelastung 461
Vorbemerkung 461
Zusammenfassung 461
1 Bruchhypothese für die Druckfestigkeit f3 des Betons bei rotationssymmetrischen Querdruck - spannungen r 462
2 Zugringwirkung der Umgebung der Lastfläche A0 = a² 464
2.1 Querdruckspannungen ra nahe der teilbelasteten Stirnfläche im Rundschnitt r = a 464
2.2 Druckfestigkeit f3 infolge der Querdruckspannung ra 465
3 Berücksichtigung der Umlenkkräfte der Trajektorien im Bereich x x1 465
3.1 Querdruckspannungen ra 465
3.2 Ermittlung der Festigkeiten f3r 466
3.3 Ermittlung der mittleren Festigkeit f3m über die Fläche A0 =a² 467
3.4 Bestimmung des Exponenten c 468
4 Bemerkungen zur Aufnahme der Spaltzug - spannungen im Bereich x1 x 2b 470
5 Literatur 470
Materialmodell für extrem dynamisch beanspruchten Beton und Stahlbeton 473
1 Einführung 473
2 Erweitertes Schädigungsmodell für Beton und Stahlbeton 473
3 Vereinfachtes Modell für Beton und Stahlbeton 475
4 Verifikation 476
5 Zusammenfassung und Ausblick 478
6 Literatur 478
Ein Materialmodell für Beton unter hohen Dauerlasten 479
1 Verformungsanteile im Beton unter Dauerlast 479
1.1 Visko-elastische Verformungen 480
1.2 Visko-plastische Verformungen 481
1.3 Anwendung des Modells 484
2 Literatur 484
Bauingenieursoftware für den mobilen Einsatz 485
1 Webbasierte Bemessungsprogramme 485
2 Applikationen für mobile Endgeräte 487
3 Literatur 490
Hochfester Beton: von akademischer Spielerei zu harter Realität 491
1 Hochfester Beton: von B65 zu B115 491
2 Hochleistungs-Faserbeton: hochfest und hochzäh 493
2.1 Hochleistungs-Faserbeton im Tunnelbau: ein erster Pilotversuch 493
2.2 Entwicklung von selbstverdichtendem Faserbeton 495
2.3 Entwicklung von ultra hochfesten Faserbetonen 498
2.3.1 Erste Versuche an der TU Delft 498
2.3.2 Selbstverdichtender Faserbeton für Spundwände 499
2.3.3 Hochleistungs-Faserbeton für Brückendecken 500
2.3.4 Anwendung von ultra hochfestem Beton B200 im Brückenbau 501
2.4 Hochleistungsbeton mit Fasercocktails: eine vielversprechende Entwicklung 503
3 Fazit 505
4 Literatur 506
UHPC – Eine Herausforderung 507
1 Einleitung 507
2 Einsatzfelder des neuen Werkstoffs UHPC 507
2.1 Brückenbau 507
2.1.2 Fuß- und Radwegbrücke über die Nieste in Niestetal 509
2.1.3 Kylltalbrücke: Alternativentwurf mit UHPC 510
2.1.4 Grenzspannweiten von Schrägkabelbrücken 511
2.2 Hochbau 511
2.2.1 Hochhäuser 511
2.2.2 Flächentragwerke 512
3 Literatur 512
Beton mit Zuschlag aus rezyklierter Gesteinskörnung – ein ambivalenter Baustoff 513
1 Einführung 513
2 Beton mit Zuschlag aus rezyklierter Gesteins - körnung 517
3 Der angepasste Beton 518
4 Die angepasste Bemessung 521
5 Der ambivalente Baustoff 521
6 Anerkennung 521
7 Literatur 522
Einführung eines ökologischen Baustoffs: Recyclingbeton 523
1 Einführung 523
2 Eine angepasste Bemessung für Recycling - beton 523
2.1 Anwendungsbereich und Sicherheitskonzept 524
2.2 Expositionsklassen und Betondeckung 524
2.3 Rohdichteklassen (Tabelle 1) 525
2.4 Schnittgrößenermittlung 525
2.5 Schwinden 526
2.6 Spannungs-Dehnungs-Linie für die Querschnittsbemessung und Betonkennwerte 526
2.7 Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit 526
2.8 Allgemeine Bewehrungsregeln und Konstruktionsregeln 528
3 Fazit 528
4 Literatur 528
Flachdecken aus Leichtbeton 529
1 Einleitung 529
2 Durchbiegung von Flachdecken aus Leicht - beton 530
3 Verhalten unter Brandbeanspruchung 532
4 Durchstanztragfähigkeit 533
5 Zusammenfassung 534
6 Literatur 534
Die Rolle der Oberflächenrauheit in der Altbetonsanierung 535
1 Einführung und Problemstellung 535
2 Die Oberflächenrauheit 536
2.1 Charakteristika der Rauheit von Betonoberflächen 536
2.2 Parameter und Verfahren zur Bewertung der Fugenrauheit 537
2.2.1 Maximale Profilkuppenhöhe Rp 537
2.2.3 Amplitudendichte und Materialanteilkurve 538
2.3 Erfassung der Oberflächenrauheit 539
2.3.1 Fotografische Dokumentation 539
2.3.2 Sandflächenverfahren nach Kaufmann [2] 540
2.3.3 Mechanische Tastschnittmessung 540
2.3.4 Optische Lasermessung 541
2.4 Beurteilung der Methodik und der Parameter 541
3 Ausblick 542
4 Literatur 542
Beton – ein Baustoff der (sich) verbindet 545
1 Grundlagen 545
2 Versuchsprogramm 547
3 Versuchsergebnisse 549
4 Zusammenfassung und Ausblick 550
5 Literatur 550
Optimierung des Verbundes 551
1 Einführung 551
2 Literaturüberblick 552
3 Verbundmodellierung und Rechenmodell 553
3.1 Umschnürungsmodell für Beton und Verbundmodell 553
3.2 Berechnungsablauf in NELIN und Verifizierung 553
4 Parameterstudien 554
5 Folgerungen 555
6 Literatur 556
Lochscheiben für die Verankerung von Spannstählen: Dimensionierung mittels FEM 557
1 Problemstellung 557
2 Forderungen nach ETAG 013 558
3.1 Ausgangslage 558
3.2 Krafteinleitung und -übertragung 559
3.3 Rechentechnische Umsetzung 559
4 Ergebnisse 561
4.1 Veranlassung 561
4.2 Einfluß der Streckgrenze 561
4.3 Einfluß der Keilverhaltens 564
4.4 Nachrechnungen 565
5 Schlußfolgerungen 565
6 Literatur 566
Spannverfahren im 21. Jahrhundert - gewandelte Anforderungen an ein dauerhaftes Produkt 567
1 Spannbetonbau – historischer Rückblick 567
2 Nachweisverfahren für alle Spannverfahren 568
2.1 Zulassungen 568
2.2 Steigende Anforderungen an Spannverfahren 569
2.3 Nachweise zur Erlangung einer europäischen technischen Zulassung 569
3 Erhöhung der Einbauqualität bei Spanngliedern im nachträglichem Verbund 570
4 Externe Spannglieder 570
4.1 Funktionstüchtigkeit des Korrosionsschutzes 571
4.2 Erforderliche Einbaugenauigkeit 572
5 Intern verbundlose Spannglieder 573
6 Fazit 573
7 Literatur 574
Qualität am Bau – Fertigteile, vorgespannt aus SVB und SFB 575
1 Allgemeines 575
1.1 SVB 575
1.2 Stahlfaserbeton 576
2 Entwicklung der Bauweise 576
3 Herstellung 577
4 Versuche 578
4.1 Traglastversuche 578
4.2 Dauerstandsversuche 579
5 Fazit 580
6 Literatur 580
Plastische Gelenke 581
1 Einleitung 581
2 Rechenmodell 582
3 Praktische Anwendung 584
4 Zusammenfassung und Ausblick 586
5 Literatur 586
Dauerhaftes und nachhaltiges Bauen 587
1 DuraCrete 588
2 DARTS 589
3 Literatur 593

Über unser Wissen vom Betonbau (S. 7-8)
Manfred Wicke

Diese Arbeit berichtet aus mehreren Blickwinkeln über unser Wissen vom Betonbau. Der Betonbau zählt zu den Technischen Wissenschaften und diese mit den Naturwissenschaften zu den Erfahrungswissenschaften. Zunächst wird für diese allgemein über die Verfahren zum Erkenntnisgewinn berichtet. Dies führt zur Antwort auf die öfters gestellte Frage, wie gewiss denn unser Wissen sei. In diesem Zusammenhang wird die Vorläufigkeit unseres Wissens angesprochen und der Frage nachgegangen welche Anforderungen wir an unser Fachwissen stellen. Danach werden die Quellen unseres Wissens besprochen, nämlich Versuch, Theorie, Erfahrungen und Schäden. Das Zusammenspiel von rationalen und empirischen Methoden wird beleuchtet. Die geschichtliche Entwicklung der Wissenschaften im Bauwesen wird kurz angerissen. Die Bedeutung von Paradigmen wird dargelegt und die tief greifenden Veränderungen, die ein Paradigmenwechsel hervorruft, am Beispiel des Wechsels der Sicherheitstheorie geschildert. Die Normung und deren Verhältnis zum Stand der Technik werden kurz angesprochen. Abschließend werden Gedanken zur Ausbildung der Bauingenieure skizziert.

1 Einleitung

Im Tagesgeschäft bleibt wenig Zeit über die Quellen unseres Wissens nachzudenken. Meist drängt die Zeit und man greift zu jenen Normen, die jedenfalls eingehalten werden müssen. Weiters zieht man jene Rechenprogramme heran, die durch zahlreiche Anwendungen erprobt sind und auf die man sich somit verlassen kann. Viele Bauwerke werden auf solchen Grundlagen geplant und gebaut. Diese Festschrift ist ein willkommener Anlass über das Wissen zu reflektieren, das den Normen und den Rechenprogrammen zugrunde liegt. Im Berufsleben erlebt man immer wieder Situationen, in denen das aktuelle Wissen hinterfragt oder angezweifelt wird. Neuerungen, wie beispielsweise der Einführung neuer Normen, wird öfters kritisch begegnet und es stellt sich die Frage, warum das Alte und Bewährte aufgegeben werden soll. Es ist reizvoll solchen Fragen, losgelöst von konkreten Anlässen, in Muße nachzugehen. Es wird demnach der Frage erörtert, auf welchen Grundlagen unser angeblich gesichertes Wissen ruht.

2 Wie wir zu Wissen gelangen

Der Betonbau ist eine Sparte der Technischen Wissenschaften. Diese gehören mit den Naturwissenschaften zu den Erfahrungswissenschaften. Mit dieser Benennung wird ausgedrückt, dass sie letztlich ihre Erkenntnisse an der Erfahrung überprüfen müssen. Darin unterscheiden sie sich von Formalwissenschaften, wie beispielsweise der Mathematik. Diese geht von feststehenden Grundsätzen, den so genannten Axiomen, aus und leitet daraus Folgerungen ab. Durch Ableitung oder Deduktion werden neue Erkenntnisse gewonnen. Nun kann man einwenden, dass auch in den Erfahrungswissenschaften häufig aus allgemeinen Sätzen spezielle Aussagen abgeleitet werden. Auch dies ist ein deduktiver Vorgang, er unterscheidet sich jedoch von jenem in den Formalwissenschaften durch die Qualität der Grundsätze.

Diese sind nicht willentlich festgelegt sondern durch frühere Erfahrungen gewonnen worden. Die Grundsätze sind aus einem induktiven Vorgang hervor gegangen und stellen somit Verallgemeinerungen von besonderen Erfahrungen dar. In unzähligen Anwendungen sind sie überprüft und verifiziert worden. Beispielsweise sind die Erhaltungssätze von Energie oder Impuls oder der Satz „Kraft ist Masse mal Beschleunigung" derart abgesichert, dass sie als Ausgang für weitere Ableitungen verwendet werden können. Nach dem Kritischen Rationalismus von K. Popper sind jedoch noch so viele Verifizierungen kein Beweis für die Richtigkeit eines Satzes.

Eine einzige Falsifizierung hingegen bringt neue Erkenntnis, nämlich die, dass die Hypothese verworfen oder modifiziert werden muss. Daraus folgt, dass in den Erfahrungswissenschaften jedes Wissen letztendlich nur vorläufig sein kann. Ein „gesichertes" Wissen gibt somit nicht, jedoch eines mit mehr oder minder großer Wahrscheinlichkeit. Unter Beachtung dieser Vorbemerkungen können wir nunmehr unsere drei wesentlichen Wissensquellen betrachten, nämlich den Versuch, die Theorie und die Erfahrung. Der Wissenserwerb unmittelbar durch die Erfahrung erfolgt durch die Methode „Versuch und Irrtum". Vermutlich sind bis ins 19. Jahrhundert Bauwerke nach dieser Methode errichtet worden.