Nachrechnung von Betonbrücken zur Bewertung der Tragfähigkeit ...

3.3 Spannstahl
Spannstähle waren und sind in Deutschland nicht
genormt und bedürfen einer bauaufsichtlichen Zulassung.
Die Zulassungen älterer Spannstähle enthalten
alle notwendigen Angaben bzgl. Materialfestigkeiten
und Geometrie. Im Rahmen einer
Nachrechnung soll die Original-Zulassung der zum
Einsatz gekommenen Spannstahlerzeugnisse vorliegen.
Die geplante Nachrechnungsrichtlinie für
Straßenbrücken im Bestand [3.8] enthält übersichtliche
Zusammenfassungen der in Deutschland zugelassenen
Spannstähle zu verschiedenen Zeitpunkten.
An dieser Stelle sollen nur kurz einige
wichtige Anmerkungen gemacht werden.
Gemäß der „Vorläufigen Richtlinie für die Prüfung
bei Zulassung, Herstellung und Überwachung von
Spannstählen für Spannbeton nach DIN 4227
(1965-12)” [3.9] entsprechen die zu gewährleistenden
Eigenschaften Zugfestigkeit σ Br bzw. β Z und
0,2%-Streckgrenze σ 0,2 bzw. β S den bei einer statistischen
Auswertung der Versuchsergebnisse
festgestellten 5%-Quantilen. Diese Definition kann
mit hoher Wahrscheinlichkeit auch für den Zeitraum
vor 1965 als gültig betrachtet werden. Damit können
die in den Zulassungen angegebenen Festigkeitskennwerte
als charakteristische Festigkeiten in
die Nachrechnung übernommen werden. Hierbei ist
jedoch zu beachten, dass die Umrechnung der damals
gebräuchlichen Einheit kp/mm 2 in N/mm 2 abweichend
von den Festlegungen für Betonstahl mit
dem Faktor 9,81 erfolgen soll. Die Materialkennwerte
für den Ermüdungsnachweis sind Gegenstand
ausführlicher Untersuchungen im Kapitel 5.4.
3.4 Beton
3.4.1 Allgemeines
Die heutigen Festigkeitsklassen des Betons basieren
auf den charakteristischen Mindestwerten
(5%-Quantil) der an Würfeln mit einer Kantenlänge
von 150 mm bzw. Zylindern mit einem Durchmesser
von 150 mm und einer Höhe von 300 mm im Alter
von 28 Tagen ermittelten Druckfestigkeit [3.10]. Die
Lagerung der Prüfkörper erfolgt dabei nach dem
Ausschalen bis zur Prüfung unter Wasser oder in
einer Feuchtekammer mit einer relativen Luftfeuchtigkeit
≥ 95 % [3.11]. Diese Definitionen gelten jedoch
nicht uneingeschränkt für ältere Betone. Im
Rahmen des vorliegenden FE-Vorhabens werden
hauptsächlich Untersuchungen für die Nachrech­
21
nung bestehender Spannbetonbrücken durchgeführt.
Daher beschränken sich die Angaben zu historischen
Betonen auf den Zeitraum ab 1943, da die
Spannbetonbauweise erst nach dem Zweiten Weltkrieg
breite Anwendung fand. Grundsätzlich muss
der betrachtete Zeitraum in zwei Bereiche eingeteilt
werden. Bis 1972 fand die Einteilung des Betons in
sog. Güteklassen anhand der in Prüfungen ermittelten
Mittelwerte der Betondruckfestigkeit statt. Mit der
Einführung der Neuausgabe der DIN 1045 im Jahr
1972 [3.4] wurde der Beton erstmals in sog. Festigkeitsklassen
eingeteilt, die auf den als 5%-Quantil
definierten charakteristischen Werten der Betondruckfestigkeit
beruhen. Zusätzlich haben sich im
Laufe der Zeit die Festlegungen bezüglich Prüfkörpergeometrie
und Lagerungsbedingungen der Betonprüfkörper
geändert. Dies muss bei der Beurteilung
älterer Betone durch Umrechnungsfaktoren berücksichtigt
werden. Lediglich das Prüfalter von 28
Tagen ist über den betrachteten Zeitraum konstant.
In der Nachrechnungsrichtlinie für Straßenbrücken
im Bestand [3.8] sind bereits Empfehlungen für den
Ansatz der charakteristischen Druckfestigkeiten älterer
Betone enthalten, die angesetzt werden dürfen,
wenn keine weiteren Informationen aus Materialuntersuchungen
am Bauwerk o. Ä. vorliegen.
Hierbei wurden für den Zeitraum ab 1972 zulässigerweise
nur die Umrechnungsfaktoren für abweichende
Prüfkörpergeometrien und Lagerungsbedingungen
berücksichtigt. Im Folgenden soll überprüft
werden, ob die in [3.8] enthaltenen Angaben
für charakteristische Druckfestigkeiten der Betone
von 1943-1972 bestätigt werden können.
3.4.2 Statistische Auswertung der
Eigenschaften historischer Betone
Im Spannbetonbau kamen gemäß DIN 4227:1953­
10 [3.12] Betone der Güteklassen B 300, B 450 und
B 600 zum Einsatz. Dabei steht der Zahlenwert für
den an Würfeln mit einer Kantenlänge von 200 mm
im Alter von 28 Tagen ermittelten Mittelwert der Betondruckfestigkeit.
Der geforderte Mittelwert der Betondruckfestigkeit
galt als gewährleistet, wenn bei
Prüfung von drei Würfeln der Mittelwert aller drei Ergebnisse
über dem geforderten Mittelwert lag und
zusätzlich keiner der Einzelwerte weniger als 85 %
des geforderten Mittelwerts betrug. Aus diesen Festlegungen
kann nicht direkt auf das heute als Kenngröße
verwendete 5%-Quantil der Betondruckfestigkeit
geschlossen werden. Es liegt jedoch nah, den
als „Mindestfestigkeit” zu verstehenden unteren