Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken - Bemessung auf Dauerhaftigkeit mit Teilsicherheitsbeiwerten und mit qualifiziert abgesicherten deskriptiven Regeln

Der erste Beitrag stellt die Arbeiten des DAfStb-Forschungsvorhaben V 455 "Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken" dar. Im Zentrum des Vorhabens standen Stahl- und Spannbetonprobekörper, die an der TU München in den 1960er Jahren hergestellt wurden. Die Motivation der damaligen Forschungsvorhaben war einerseits die Bedeutung der Zementart für das Korrosionsverhalten von Spannstahl und andererseits die Wirkungsweise von Inhibitoren in gerissenen Stahlbetonbauteilen zu quantifizieren. Generell wurde der heutige Wissensstand bezüglich des positiven Einflusses von Hüttensandgehalt im Zement bestätigt. Druckfestigkeit, Elektrolytwiderstand und der Widerstand gegen eindringende Chloride nahmen mit dem Alter des Betons zu. Zusätzlich zur Zementart stellte sich der w/z-Wert als maßgebende Einflussgröße dar. Hervorzuheben ist, dass sehr geringe Carbonatisierungstiefen bei selbst hohen w/z-Werten festgestellt wurden. Die Betonstähle in den Inhibitorenprobekörpern wurden ausgebaut und auf Korrosionserscheinungen hin untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass die Betonstähle, deren Beton mit Natriumnitrit versetzt wurde, geringfügig weniger Korrosion zeigten als die übrigen Varianten, die untersucht wurden. Die Ergebnisse des Vorhabens V 455 ermöglichen eine Quantifizierung des Langzeitverhaltens unterschiedlicher Zementarten und w/z-Werte im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit. Hierbei lagen Druckfestigkeit, Elektrolytwiderstand, Halbzellenpotentiale, Chloridmigrationskoeffizient und Chloriddiffusionskoeffizient im Fokus. Im Rahmen des zweiten Beitrages wurde das vollprobabilistische Konzept für die Dauerhaftigkeitsbemessung von XD, XS und XC-exponierte Bauteilen in ein semiprobabilistisches Bemessungskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten überführt. Die der Dauerhaftigkeitsbemessung zugrunde liegende Modellierung ist die des fib model codes for service life design, erschienen im fib bulletin 34 (2006). Zur Ableitung von Teilsicherheitsbeiwerten wurden zahlreiche Bemessungssituationen, welche die Bandbreite üblicher XD, XS und XC-Expositionen beschreiben, gewählt, untersucht und ausgewertet Die Teilsicherheitsbeiwerte wurden mittels probabilistischer Kalibrierung und Optimierung abgeleitet. Aus diesen Erkenntnissen wurden rechnerisch zudem deskriptive Regeln abgeleitet, um die Anforderungen hinsichtlich geforderter Zielzuverlässigkeit/Ziellebensdauer durch im Rahmen der Regeln vorgegebene Materialauswahl, Mindestbetondeckung, Nachbehandlungsdauer erreichen zu können. Diese hergeleiteten Regeln wurden in einem sogenannten Benchmark abschließend mit historisch gewachsenen, heute noch gültigen deutschen sowie britischen deskriptiven Regeln verglichen.