Optimierung von Fertigteilen

Möglichkeiten einer Lebensdauerbemessung

Abb.1 Beispiel eines Tunnels aus Tübbingen (links), Lage des Rieselrostes in einem Kühlturm (Mitte) und Beispiel einer Halle aus Fertigteilhallenbinders (rechts).

Abb.1b

Abb.1c

Abb. 2 Exemplarisch betrachtete offene Lagerhalle (links) und gewählte Anforderungen für die Parameterkonfiguration der Lebensdauerbemessung (rechts).

Abb.2b

Abb. 3 Grenzzustandsbezogene Bauteilzuverlässigkeit (links) und Versagenswahrscheinlichkeit (rechts) in Abhängigkeit von der Lebensdauer für die Parameterstudie „Var.I“.

Abb.3b

Abb. 4 Grenzzustandsbezogene Bauteilzuverlässigkeit in Abhängigkeit von der Lebensdauer für die Parameterkonfiguration „Betontechnologie“.

Abb. 5 Grenzzustandsbezogene Bauteilzuverlässigkeit
in Abhängigkeit von der Lebensdauer für die Parameterkonfiguration „Betondeckung“.

Abb. 6 Beispiel für eine Fertigteilbrücke: Geh- und Radwegüberführung bei Möhrendorf, vorgespannte Fertigteile mit 30 m Einzelspannweite und eingespannter Mittelstütze.

Abb. 7 Exemplarisch betrachteter Brückenquerschnitt aus Fertigteilen mit Ortbetonergänzung (links)
und gewählte Anforderungen für die Parameterkonfiguration der Lebensdauerbemessung (rechts).

Abb.7b

Abb. 8 Grenzzustandsbezogene Bauteilzuverlässigkeit
in Abhängigkeit von der Lebensdauer für die Optimierung des Brückenüberbaus.

Abb. 9 Vergleich der Verteilungsfunktionen des Chloridmigra-
tionskoeffizienten für ein Ortbetonbauteil und für ein Fertigteil.

Prof. Dr.-Ing. Martin Empelmann
(1963): 1988 Diplom an der RWTH Aachen, 1989 –1995 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl und Institut für Massivbau an der RWTH Aachen, 1995 Promotion an der RWTH Aachen, 1996–2006 HOCHTIEF Construction AG. Seit 2006 Leitung Fachgebiet Massivbau am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz und Vorstandsmitglied der MPA für Bauwesen in Braunschweig.
m.empelmann@ibmb.tu-bs.de

Dipl.-Ing. Katja Juhl
(1981): 2008 Diplom an der TU Braunschweig, seit 2009 wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fachgebiet Massivbau am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig.
k.juhl@ibmb.tu-bs.de

Bei der Auslegung und Herstellung von Stahlbeton- und Spannbetonfertigteilen wird bislang in Deutschland eine Bemessung hinsichtlich der Trag- und Gebrauchsfähigkeit sowie der Dauerhaftigkeit mit den Ansätzen der DIN 1045-1 [1] durchgeführt. Eine weitere Möglichkeit zur Optimierung von Fertigteilen stellen probabilistische Bemessungsansätze dar, die das Einstellen einer technischen Lebensdauer oder eines bestimmten Widerstandes gegenüber den vorliegenden Umweltbedingungen über die Definition eines relevanten Grenzzustandes oder über einen definierten Zuverlässigkeitslevel erlauben.

Einleitung

Für die Planung und Ausführung von querschnittsoptimierten Stahlbeton- und Spannbetonfertigteilen stehen eine Vielzahl von Entwurfs- und Vordimensionierungshilfen zur Verfügung, die vor allem statische Belange im Hinblick auf die Nachweise im Grenzzustand der Trag- und Gebrauchsfähigkeit sowie die Anforderungen an den Brandschutz berücksichtigen. Mit dem zunehmenden Umweltbewusstsein und der Forderung an ein „nachhaltiges Bauen“ steigen auch die Dauerhaftigkeitsanforderungen und die Frage nach der Betrachtung von Bauteilen und Bauwerken während ihres gesamten Lebenszyklus, gewinnt...