Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International

134
Panel 8
A load-bearing capacity of 15 kN/m² was specifi ed for a
cast-in-situ concrete fl oor of strength class C30/37 with a
thickness of 30 cm and the cross section shown in Fig. 1.
The fl oor is cast on an area of approx. 75 by 36 meters in
three concreting sections. There are no expansion joints.
In the longitudinal direction of the building, the nominal
span amounts to 8.0 m; in transverse direction, the span
amounts to 5 m in seven bays. The fl oor surface is powertrowelled
and used immediately. The story below is occupied
by a parking garage. The building is used as a cargo
handling facility, which involves heavy forklift traffi c. The
stored goods are moved on an almost daily basis.
Damage patterns
The intermediate fl oor is accepted free of defects. Shortly
after the beginning of the use period, the owner detects
wide, continuous cracks that extend on the surface in
transverse direction (Fig. 2). These cracks appear in all column
bays and are up to about 0.6 mm wide on the upper
side of the fl oor at a concrete age of approx. two years.
Causes of damage
The top concrete cover of the steel reinforcement is determined
by a non-destructive measurement using the “Profometer
5” device, including the measurement of the path
coordinate. This procedure captures the rebar spacing
and concrete cover along the lines of measurement defi
ned in both longitudinal and transverse direction. Core
sampling is agreed for verifi cation purposes. In addition,
the “Ferroscan” measuring device is used in some areas.
The result is clear: The crack widths that are far too
large compared to the design fl exural crack width of w
≤ 0.3 mm result from the location of the top reinforcement
layer, which was inserted too deeply. The top reinforcement
layer takes a “bell shape” with the highest
points located at the column heads. Even there, however,
the reinforcement is usually located at depths between
50 and 65 mm, as opposed to the specifi ed nominal depth
of nom c = 3.0 cm.
A recalculation shows that the mean permissible service
load of the fl oor must be reduced to approx. 78% of the
| Proceedings 54 th BetonTage
Damage case: Top reinforcement layer of a wide-span fl oor located too deeply
Who is liable?
Schadensfall: Zu tief liegende obere Bewehrung einer weit gespannten Decke
Wo liegt die Verantwortlichkeit?
Autor
Prof. Dr.-Ing. Harald Sipple,
Wenzenbach
ib-prof.sipple@t-online.de
Geb. 1943; 1962–1968 Studium
des Bauingenieurwesens
an der Universität Stuttgart;
1968–1969 Konstruktionsbüro
Wayss & Freytag, München;
1969–1974 wissenschaftl.
Assistent am an der Universität
Stuttgart; 1973 Promotion und
dort wissenschaftl. Mitarbeiter;
1974–1977 Senior Lecturer und
Leiter des Labors für Baustoff -
kunde und Massivbau an der
Universität Dar es Salaam,
Tansania; 1977–1980 Bauleiter
bei Ph. Holzmann; ab 1979
Oberbauleiter; 1980–1985 Vertretung
des DBV und Gebietsleitung
für Bayern der Güteüberwachung
Beton BII-Baustellen;
1986–1988 Leiter der
Bauberatung der E. Schwenk,
Ulm; 1988–2006 Professor an
der Hochschule Regensburg;
ö.b.u.v. Sachverständiger.
Fig. 1 Floor system.
Abb. 1 Deckensystem.
Cast-in-situ-slab
Ortbetondecke
Precast column
FT-Stütze
Column head detail
Kopfausbildung
Für eine Ortbetondecke aus Beton der Festigkeitsklasse
C30/37 mit Regeldicke d = 30 cm und Querschnitt nach
Abb. 1 ist eine Tragfähigkeit von 15 kN/m² vereinbart. Die
Decke wird über einer Grundfl äche von ca. 75 m x 36 m in
drei Betonierabschnitten von ca. 25 m Länge hergestellt;
Dehnfugen sind nicht vorhanden. In Hallenlängsrichtung
betragen die Regelspannweiten 8,0 m, in Querrichtung
7 x ca. 5,0 m. Die Decke wird oberfl ächlich drehfl ügelgeglättet
und direkt genutzt, das darunter liegende
Geschoss ist eine Parkgarage. Die Nutzung erfolgt als
Umschlaghalle mit Staplerverkehr hoher Frequenz, die
eingelagerten Güter werden quasi täglich umgeschlagen.
Schadensbilder
Die Zwischendecke der Halle wird ohne Mängel abgenommen.
Alsbald nach Nutzungsbeginn stellt der Bauherr
oberseitig breite, durchlaufende Risse in Hallenquerrichtung
fest (Abb. 2). Diese sind in allen Stützenachsen
vorhanden und erreichen Rissbreiten an der
Deckenoberseite bis ca. 0,6 mm im Betonalter von ca.
zwei Jahren.
Schadensursachen
Die obere Betondeckung der Stahleinlagen wird zerstörungsfrei
bestimmt mit Messgerät „Profometer 5“ mit
Aufnahme der Wegkoordinate. Damit werden Stababstand
und Betondeckung längs der in Hallenquer- und
-längsrichtung angeordneten Messlinien erfasst. Zur
Kontrolle werden Sondierbohrungen angeordnet. Bereichsweise
wird zusätzlich das Messgerät „Ferroscan“
eingesetzt.
Das Ergebnis ist eindeutig: Die gegenüber dem rechnerischen
Ansatz für die Biegerissbreite von w ≤ 0,3 mm
wesentlich zu großen Rissbreiten gehen auf die zu tiefe
Lage der oberen Bewehrung zurück. Die obere Bewehrung
liegt „glockenförmig“ mit Hochpunkten an den
Stützenköpfen. Aber auch dort beträgt sie regelmäßig ca.
50 mm bis 65 mm gegenüber Planvorgabe nom c =
3,0 cm.
Die Nachrechnung zeigt, dass demzufolge die zulässige
Nutzlast der Decke im Mittel auf ca. 78 % des Soll-
Werts reduziert werden muss, in einzelnen Feldern bis
auf 68 %. Der niedrigere Wert ist bestimmend, da der
Umschlagbetrieb nicht feldweise unterschiedliche Vorgaben
beachten kann. Damit verringert sich die zulässige
Tragfähigkeit der Decke auf ca. 10 kN/m².
Die Messungen ergeben weiter, dass in einem Betonierabschnitt
die oben liegende Stützbewehrung um
90° gegenüber der Lage in den anderen beiden Betonierfeldern
gedreht wurde, das heißt, die Hauptbewehrung
liegt dort in der zweiten Lage.
Nachbesserung
Eine oberseitige Nachbesserung der Decke durch Aufbringen
eines zusätzlichen bewehrten Aufbetons, o. ä.,
BFT 02/2010