Bemessungsregeln zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit XC-exponierter Stahlbetonbauteile

Derzeit erfolgt die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken in den einschlägigen Regelwerken deskriptiv. Dabei wird die Dauerhaftigkeit indirekt sichergestellt, indem die Übereinstimmung mit Grenzwerten für die Betonzusammensetzung und die konstruktive Durchbildung nachgewiesen wird. Die Grenzwerte basieren zumeist auf lokalen Erfahrungswerten sowie der lokalen Verfügbarkeit von Betonrohstoffen. Sie sind wenig wissenschaftlich verifiziert und der Einfluss der spezifizierten Parameter ist nicht transparent. Unterschiede in der Höhe der Grenzwerte und z. T. der spezifizierten Parameter sind auch innerhalb Europas die Folge. Es muss vermutet werden, dass diese unterschiedlichen Regelungen nicht zu konsistenten Widerständen führen.

Das Ziel dieser Arbeit war, auf Basis einer Analyse der derzeitigen Regelungspraxis der Expositionsklassen XC1 bis XC4 (Benchmark) mithilfe der bereits etablierten vollprobabilistischen Dauerhaftigkeitsbemessung, das derzeitige deskriptive Bemessungskonzept auf wissenschaftlicher Basis weiterzuentwickeln. Im Benchmark wurde untersucht, welche Zuverlässigkeiten gegenüber einer carbonatisierungsinduzierten Bewehrungskorrosion zu erwarten sind, wenn die derzeitigen Regeln verschiedener europäischer Länder angewendet werden. Die berechneten Zuverlässigkeiten wurden mit den Anforderungen an Zielzuverlässigkeiten heutiger Vorschriften verglichen. Auf Basis dieser Untersuchungen wurde ein zuverlässigkeitsbasiertes Bemessungskonzept mit klassifizierten Materialwiderständen entwickelt. Dieses Konzept ist analog zur gut eingeführten Vorgehensweise der Tragwerksbemessung mit klassifizierten Betondruckfestigkeiten.

Im neuen Bemessungskonzept wurden Betone in Abhängigkeit ihrer Leistungsfähigkeit unter standardisierten Prüfbedingungen in Carbonatisierungs-Widerstandsklassen klassifiziert. Durch die Klassifizierung einer Vielzahl von Betonmischungen in Carbonatisierungs-Widerstandsklassen konnten deskriptive Regeln für die Betonzusammensetzung abgeleitet werden, für die angenommen werden kann, dass sie die Anforderungen der spezifischen Widerstandsklasse erfüllen.

Ferner wurde ein zuverlässigkeitsbasiertes Bemessungsnomogramm entwickelt, mit dem in Abhängigkeit der spezifischen Carbonatisierungs-Widerstandsklasse, der spezifischen Einwirkung und der planmäßigen Nutzungsdauer die erforderliche Mindestbetondeckung abgelesen werde kann.

Abschließend wurden expositionsabhängig sinnvolle Kombinationen von Betondeckungsmaßen und Materialwiderstandsklassen angegeben.