Experimentelle Tragsicherheitsbewertung einer Stahlbeton-Bodenplatte
Technische Daten:
| Bauwerkstyp: | Ingenieurbauwerk |
| Konstruktion: | Stahlbeton-Bodenplatte mit nachträglich eingelassenen Schienen |
| Problemstellung: | rechnerischer Nachweis für neue Anforderungen nicht möglich Einfluss der Schienen auf die Gesamttragfähigkeit unbekannt |
| Zielstellung: | zerstörungsfreie Voruntersuchungen zur Auswahl repräsentativer Untersuchungsbereiche Experimentelle Tragsicherheitsanalyse der Stahlbetonbodenplatte mit allen vorherrschenden Randbedingungen |
Tätigkeiten:
- Bewehrungsanalyse mittels Radarmessungen im Impuls-Echo-Verfahren
- Belastungsuntersuchung mithilfe hydraulisch erzeugter Einzellasten
- Schallemissionsanalyse zur Darstellung entstehender Mikrorisse
Beschreibung:
Durch erhöhte Anforderungen an eine Bestandsbodenplatte aus Stahlbeton war die experimentelle Ermittlung der tatsächlichen Verformungen unter definierten Belastungen angezeigt. Der Stichprobenumfang für die Übertragbarkeit wurde durch großflächige Radarmessungen bestimmt.
Die Rückverankerung erfolgte mittels einer Stahlrahmenkonstruktion und hierauf lagernden Ballastierung aus Bleibarren (160 Tonnen). Alle erforderlichen Lasten wurden durch ein stufenlos steuerbares Hydrauliksystem erzeugt, elektrisch gemessen und zusammen mit den Verformungen online dargestellt.
Das Verfahren der Schallemissionsanalyse kam bei diesen Untersuchungen zur Überwachung möglicher Rissbildungen an der unzugänglichen Unterseite der Bodenplatte zum Einsatz. Durch dieses Verfahren gelingt es uns, zu jeder Zeit die Entstehung und den Fortschritt von Mikrorissen während eines Belastungsversuch zu lokalisieren, deren Intensität aufzuzeichnen und wenn nötig in das Untersuchungsprogramm einzugreifen. Durch den integralen Charakter der Messung, können auch Signale aus Bereichen erfasst werden, die für andere Messverfahren nicht oder nur schwer zugänglich sind.
Ergebnis:
Voruntersuchung:
Die durchgeführten Radarmessungen ergaben eine vergleichbare Homogenität der vorherrschenden Struktur der Bodenplatten. Somit konnte eine Ergebnisübertragung aus den Belastungsuntersuchungen auf ungeprüfte Bereiche gleicher Bauart sichergestellt werden. Diese Vorgehensweise reduzierte die Stichprobenanzahl und den damit verbundenen Kosten- und Zeiteinsatz der Untersuchungen.
Experimentelle Traglastermittlung:
Alle untersuchten Bereiche nahmen sowohl die Lasten aus Gebrauchs- als auch aus Zielbeanspruchung, bei nur sehr geringen Verformungen von w < 0,800 mm, problemlos auf. Selbst im gerissenen Beton waren kaum höhere Verformung zu verzeichnen.
Im Zuge des anvisierten Bruchversuchs mit einer Maximallast von 785 kN konnte kein Versagen der Bodenplatte festgestellt werden. Lediglich die Ergebnisse der Schallemissionsanalyse konnten den Übergang in den Tragzustand II detektieren. Im Bereich der Maximallast wurden somit erste Mikrorisse in Tangential,- und Radialerrichtung an der Unterseite der Bodenplatte lokalisiert.
Durch diese Untersuchungen konnten hohe Traglastreserven des Bestandsbodens erschlossen werden, welche über herkömmliche Rechenmodelle nicht nachweisbar sind. Aufgrund des experimentellen Nachweises konnte die Produktion noch vor dem geplanten Beginn wiederaufgenommen und hierdurch nicht nur eine überflüssige Fundamentsanierung, sondern auch unnötige Bauzeit vermieden werden.