Untersuchungen zur Korrelation von Druck- und Zugfestigkeit in alten, niederfesten Betonen als Grundlage für die Bestimmung der Tragfähigkeit von z. B. Befestigungsmitteln

In den letzten Jahren fand im Baubereich eine deutliche Strukturveränderung statt. Sowohl im Wohnungs- als auch im Nichtwohnungsbau gibt es eine deutliche Verschiebung hin zu Baumaßnahmen im Gebäudebestand.

Historische Gebäude stellen einen wichtigen Sonderfall mit zunehmender Bedeutung im Bauwesen dar. Gesicherte Erkenntnisse der aktuellen Bauteil- und Baustoffeigenschaften könnten dem Erhalt und der Weiternutzung historischer Gebäude dienen, wodurch auch der Verbrauch nicht-erneuerbarer Ressourcen vermindert wird, was von großer volkswirtschaftlicher Bedeutung ist.

Speziell die Entwicklung der Betonzugfestigkeit ist bisher noch unzureichend erforscht. Die Betonzugfestigkeit ist über die bekannte Korrelation der 28-Tage-Druck-und Zugfestigkeit für nach DIN EN 206 hergestellte Betone, bei vielen Nachweisen, u.a. auch bei der Bemessung von Befestigungsmitteln, implizit enthalten.

f_ctm = 0,3 * f_ck^(2/3)

Jedoch ist die Gültigkeit dieser Beziehung für Bestandsbetone, nicht zuletzt wegen Nacherhärtung, Mikrorissbildung und weiteren last- und zeitabhängigen Einflüssen fraglich und darf keinesfalls ohne Weiteres unterstellt werden.

Deshalb wurde im Rahmen des BBR Forschungsprojekts (SWD-10.08.18.7-13.01) die Korrelation der Druck- und Zugfestigkeit an verschiedenen historischen Betontragwerken mittels Bohrkernentnahme experimentell bestimmt.

Die Durchgeführten Untersuchungen an Bestandstragwerken in Beton- bzw. Stahlbetonbauweise zeigen, dass die in DIN EN 1992-1-1 enthaltene Korrelation zwischen charakteristischer Betondruckfestigkeit und dem Mittelwert der zentrischen Zugfestigkeit im Mittel auch von den untersuchten Bestandsbetonen erfüllt wird. Im Einzelfall sind jedoch erhebliche Abweichungen möglich. Als mögliche Ursache für die Abweichung wurden u. a. die Parameter Betonalter, Karbonatisierungstiefe, Betonierrichtung, Dichte und Streuung untersucht. Dabei konnte jedoch lediglich für die Streuung ein allgemeingültiger Einfluss auf das Verhältnis zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit festgestellt werden.

Mit zunehmender Streuung übersteigt die am Bauwerk bestimmte mittlere In-situ Zugfestigkeit die nach DIN EN 1992-1-1 aus der charakteristischen Betondruckfestigkeit berechnete mittlere zentrische Zugfestigkeit um ein steigendes Maß.

Weiterhin zeigen die Belastungsversuche an Kopfbolzen und Hinterschnittankern, dass die Betonausbruchlast für historische niederfeste Betone mit einer Festigkeitsklasse kleiner als C20/25 mit ausreichen-der Genauigkeit mit dem CC-Verfahren bestimmt werden kann. Bei starker Abweichung von dem in DIN EN 1992-1-1 beschriebenen Verhältnis zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit liefert die Berechnung der Betonausbruchlast mit der tatsächlich am Bauwerk vorliegenden Betonzugfestigkeit die genaueren Werte.

Stand der Bearbeitung (April 2016)

Der Abschlussbericht wurde im April 2016 fertiggestellt.

Finanzierung

Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative „Zukunft Bau“ des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR) gefördert

Beratergruppe

Herr Dipl.-Ing. Steffen Kisseler (BBR)

Herr Dipl.-Ing. Detlef Bigalke (MKT)

Herr Dipl.-Ing. Andreas Bucher (fischer)

Herr Dipl.-Ing. Michael Rößle (HILTI)