Das DIBt initiiert, vergibt, begutachtet und betreut im Auftrag der Bauministerkonferenz bautechnische Untersuchungen von allgemeinem bauaufsichtlichen Interesse. In den letzten Monaten wurden Forschungsvorhaben abgeschlossen. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse können Sie hier nachlesen.

Weitere Informationen unter Bauforschung

Überprüfung des Ermüdungsverhaltens von Spannbetonträgern aus UHFB

Forschende Stelle:

Technische Universität Braunschweig
Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz
Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Empelmann
Beethovenstraße 52
38106 Braunschweig

Lfd. Nr.: 7.325

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Überprüfung des Ermüdungsverhaltens von Spannbetonträgern aus UHFB“ wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen zu Ermüdungsbeanspruchungen und Ermüdungsfestigkeiten von in UHFB (= ultrahochfester Faserbeton) einbetonierten Litzen durchgeführt.

Eine umfassende, international angelegte Literaturrecherche zu Forschungsarbeiten an Spannbetonversuchen im sofortigen Verbund konnte weitergehende Erkenntnisse liefern, legte aber dar, dass zur Ermüdungsthematik von einbetonierten und vorgespannten Litzen in UHFB – auch im internationalen Raum – keine grundlegenden Arbeiten vorliegen. 

Eine Sichtung bisher ausgeführter Praxisanwendungen von vorgespannten UHFB-Bauteilen im nationalen und internationalen Raum zeigte, dass bereits diverse Praxisanwendungen vorliegen, diese vorwiegend im internationalen Raum zu finden sind und eine große Vielfalt besitzen.

Die darauf aufbauende Parameterstudie zu den ermüdungswirksamen Beanspruchungen bei exemplarischen, vorgespannten UHFB-Bauteilen zeigte, dass zur Größe der Schwingbreite des Spannstahls in UHFB-Querschnitten keine einfache Übernahme aus dem Normalbeton möglich erscheint. Vielmehr sollte eine einer Ermüdungsbemessung zugrunde gelegte Wöhlerlinie von Spannstahllitzen und -drähten für die Anwendung mit UHFB separat abgesichert werden.

Die modifizierten Dauerschwingversuche an einbetonierten Spannstahllitzen beinhalteten 8 Versuche an Normalbeton (Referenz) sowie 18 Versuche an faserlosem ultrahochfestem Beton (UHB) und faserbewehrtem ultrahochfestem Beton (UHFB). Zusammenfassend kann festgestellt werden:

• Die Bruchlastwechselzahl von in UHFB einbetonierten Litzen liegt unterhalb der von normalfesten Betonen (N_DB,UHFB< N_DB,NB). Der schädigende Einfluss einer höheren Betonfestigkeit konnte bestätigt werden.
• UHFB weist höhere Bruchlastwechselzahlen als UHB auf (N_DB,UHB < N_DB,UHFB), sodass ein schädigender Einfluss der Stahlfasern (zusätzlicher „scharfkantiger“ Reibparameter) zunächst nicht festgestellt wurde. Allerdings blieb im Forschungsvorhaben unklar, inwieweit sich die Fasern an der Spannungsaufnahme im Riss beteiligen.
• Ein wesentlicher Einfluss aus einer größeren Betonummantelung und aus dem Vorhandensein einer Acrylglasummantelung im Vergleich konnte nicht festgestellt werden.
• Die Einordnung der Versuchsergebnisse in die normative Wöhlerlinie nach EC2+NA zeigte, dass die Bruchlastwechselzahlen der Versuche oberhalb (und damit auf der „sicheren Seite“) der Normkurve liegen. Die wenigen Versuchsergebnisse weisen allerdings eine starke Streuung auf.
• Zur Ermittlung des unteren charakteristischen Widerstands der Ermüdungsfestigkeit wurden die Versuchsergebnisse in Hinblick auf die 5%-Quantile des Versagens gemäß DIN EN 1990 ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass bei Schwingbreiten von 250 N/mm² die Wöhlerlinie nach EC2+NA eine gute Sicherheit liefert. Bei geringeren Schwingbreiten von 200 N/mm² (bzw. 175 N/mm²) liegen die ermittelten 5%-Quantile auf bzw. sehr geringfügig unterhalb der Normkurve. Allerdings ist die Anzahl der vorliegenden Versuchsergebnisse gering und weitere Versuche wären für eine bessere statistische Absicherung wünschenswert.

Die verwendeten modifizierten Dauerschwingversuche (mDSV) werden als bessere Annäherung an die Spannungsverhältnisse in realen UHFB-Biegeträgern angesehen als die unreflektierte Anwendung der Ergebnisse sogenannter "strand-in-air"-Dauerschwingversuche. Ob die in den Dauerschwingversuchen an Litzenproben, die probeweise in eine Betonmatrix eingebunden worden sind festgestellten Schädigungseinflüsse aber tatsächlich den Verhältnissen in mit sofortigem Verbund vorgespannten In-Situ-UHFB-Trägern entsprechen, kann letztendlich nur durch Versuche an großmaßstäblichen Spannbetonträgern aus UHFB festgestellt werden.

Digitalisierung der Musterbauordnung (MBO): Aufbereitung für BIM-basierte Prüfwerkzeuge

Forschende Stelle:
Ruhr-Universität Bochum
Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen
Herrn Prof. Dr.-Ing König
Gebäude IC
44780 Bochum

Lfd. Nr.: 19.94

Im Rahmen des Projekts wurden einheitliche Grundlagen für die automatisierte Prüfung bauordnungsrechtlicher Anforderungen der Musterbauordnung (MBO) unter Verwendung von digitalen Bauwerksmodellen (BIM-Modellen) erarbeitet. Ziel ist es, eine einheitliche Grundlage für die automatisierte Prüfung bauordnungsrechtlicher Anforderungen mit BIM-basierten Prüfwerkzeugen herzustellen.

Bauordnungsrechtliche Vorgaben wurden analysiert und formalisiert. Hierbei wurden Anforderungen an BIM-Modelle ausgearbeitet und in eine Modellierungsrichtlinie (MRL) übersetzt, um die notwendigen Informationen für die Prüfung digital zur Verfügung zu stellen (siehe Konzeptgrafik). Die MRL wird durch Vorlage-Dokumente für die einzelnen Anforderungen begleitet, welche es erlauben die Anforderungen direkt an einem Modell zu attribuieren. Das im Projekt entworfene Mustermodell ist demnach parallel zur MRL entworfen worden und demonstriert die Umsetzbarkeit der MRL im technischen Sinne. Das Modell wurde durch entwickelte formale und fachliche Prüfungen konstant auf den Prüfstand gesetzt, um fortlaufend zu evaluieren, ob die Konformität zur MRL und damit zur MBO weiterhin besteht. Insbesondere die fachlichen Prüfungen ermöglichten die Umsetzung komplexerer Anforderungen der MBO, bspw. in Hinblick auf die Bestimmung der Gebäudeklasse, den Brandschutz oder die Rettungswege. Hierbei wurden auch geometrische Anforderungen mit in die Regelerstellung berücksichtigt und verarbeitet. Im Projekt wurde gezielt auf offene Formate und Standards gesetzt, um so die Herstellerunabhängigkeit herzustellen und Ergebnisse offen und transparent zu gestallten.