Belastungsversuche zur experimentellen Tragsicherheitsbewertung von geschädigten Spannbetonbindern
Technische Daten:
| Bauwerkstyp: | Industriebauwerk/ Produktionshallen |
| Baujahr: | 1960 – 1972 |
| Problemstellung: | keine Bestandsunterlagen vorhanden, Schädigungen an den Spanngliedern, rechnerischer Nachweis für neue Anforderungen nicht möglich |
| Zielstellung: | minimalinvasive Voruntersuchungen zur Bestandsaufnahme, chemischen Analyse und Zustandsermittlung, Experimentelle Tragsicherheitsanalyse der Spannbetonbinder |
Tätigkeiten:
- tachymetrische Vermessung
- Salzanalyse, pH-Wert, Carbonatisierungstiefe und Feuchtegehalt des Betons
- Bewehrungsanalyse mittels Radarmessungen im Impuls-Echo-Verfahren
- Ermittlung des vorherrschenden Belastungszustands der Binder
- Belastungsversuche mithilfe hydraulisch erzeugten Einzellasten
- Schallemissionsanalyse zur Ortung möglicher Spanngliedbrüche oder vermehrter Rissbildung
Beschreibung:
Vier Produktionshallen aus den Jahren 1960 – 1972 in welchen die Haupttragelemente aus Betonbinder mit einer maximalen Spannweite von 20 m ausgeführt wurden sollen einer Modernisierung unterzogen werden bei welcher sich die einzutragenden Lasten auf die einzelnen Binder erhöhen. Ein rechnerischer statischer Nachweis gelingt aufgrund fehlender Unterlagen nicht.
Maßgebende Kriterien für die Bewertung des Bestands sind der Zustand der Bewehrung, des Betons sowie eventuelle unverhältnismäßig große Belastungen auf die Binder. Zum Einsatz kamen hierfür zerstörungsfreie Prüfverfahren, zerstörungsarme Untersuchungen, tachymetrische Messungen sowie Laboranalysen.
Für die anschließenden Belastungsuntersuchungen wurde eine schonende Lasteinleitungskonstruktion zur Eintragung der erforderlichen Kräfte entwickelt. Diese mussten für eine maximale Gesamtlast von 200 kN ~ 20 Tonnen pro Binder ausgelegt werden.
Das Last-Verformungs-Verhalten der einzelnen Elemente wurde mithilfe von elektrischen Messwertgebern zur Messung von Kräften, Dehnungen, Durchbiegungen, Verdrehung erfasst und mittels einer elektronischen Vielstellenmessanlage online dargestellt.
Als zusätzliches Überwachungsverfahren kam die Schallemissionsanalyse zum Einsatz. Mithilfe dieser Methode können sowohl Mikrorisse, als auch Spanngliedbrüche lokalisiert und deren genaue Position ermittelt werden. Dadurch ist es möglich detaillierte Informationen aus dem Inneren der Konstruktion zu erhalten und die Untersuchungen somit zusätzlich zu überwachen.
Ergebnis:
Die Voruntersuchungen ergaben, dass der Zustand der Binder in Hinblick auf die Dauerhaftigkeit (Stahl- und Betonqualität, Bauteilfeuchte, Salzbelastung, etc.) unbedenklich ist. Der Einfluss der vorgefundenen Schädigungen konnte allerdings nur durch einen Belastungsversuch nachgewiesen werden.
Alle Anforderungen aus Wind, Schnee, zusätzlichen Ausbaulasten und allen Sicherheiten wurden hydraulisch direkt in die Konstruktion eingeleitet und die resultierenden Reaktionen hieraus messtechnisch überwacht. Durch die Belastungsversuche konnte der erforderliche Widerstand der Spannbetonbinder experimentell nachgewiesen werden, was durch übliche statische Berechnungsmodelle aufgrund fehlender Materialkennwerte nicht gelungen wäre.
Die Untersuchungen konnten in den täglichen Arbeitsablauf integriert und ein Produktionsausfall hierdurch vermieden werden. Die gewonnenen positiven Ergebnisse geben Planungssicherheit für zukünftige Investitionen und sorgten für eine enorme Ersparnis an Kosten und Zeit.