1 Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton · PDF fileC ≥30/37 w/z min h wasserundurchlässig eine fugen- und rissefreie Betonwanne ist „wu

DAfStb WU-Richtlinie Prof. Dr.-Ing. Danielewicz

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Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

Inhalt und Anwendung der neuen DAfStbWU–Richtlinie

Prof. Dr.-Ing. I. DanielewiczHochschule Magdeburg-Stendal

Fachseminar Rostock, 19. Oktober 2006


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Gliederung

Anwendungsbereich der RiLiWassertransport in Betonbauteilen

Aufgaben der Planung und PlanungsschritteBemessungswasserstandBeanspruchungsklasseNutzungsklasseBeton und BauteildickenEntwurfsgrundsätzeBerechnung und NachweiseFugenabdichtungMaßnahmen im Schadensfall


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Bauwerksabdichtung... ins Erdreich eingebettete Bauwerke erfordern Abdichtung.

Weiße Wanne• Beton übernimmt die Trag-

und Abdichtungsfunktion

Orangene Wanne (Readymix)

• aus Stahlfaserbeton• AbZ für Faserbeton

Schwarze Wanne• Trennung der Tragfunktion und Abdichtung• Ausführung nach DIN 18195

Braune Wanne

• Bentonitabdichtung (Tonmineral)• nicht genormt

starre Abdichtungen: hautförmige Abdichtungen


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Bauwerksabdichtung

13% kunststoffmodifizierteBitumendickbeschichtung

77% Weiße Wanne

4% zementgebundene Dichtungsschlämme

Quelle: B+B 33/99

Abdichtung bei drückendem Wasser und aufstauendem Sickerwasser im Wohnungsbau

5% Bahnenabdichtung


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Weiße Wanne – nicht geregelte Bauweise

(Abs. 11.2.1)

Wozu neue Richtlinie für eine bewährte Bauweise ?

DIN 1045-2 / Baustoff BetonDIN EN 206 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand

DIN 1045-1 Bemessung im GZd. der Tragfähigkeit,nicht Gebrauchstauglichkeit für WU-Bauwerke


WU-Richtlinie Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit von WU-Bauwerken

DIN 1055-100 legt fest: Sofern nicht anders festgelegt, sollten die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit in Bauverträgen oder in den Entwurfsunterlagen geregelt werden (Abs. 10.8 (5))

DIN 18195 nur hautförmige Abdichtungen


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ist bauaufsichtlich nicht eingeführt

muss einzelvertraglich vereinbart werden

durch Veröffentlichung durch DAfStberhält sie die Verbindlichkeit einer Norm

beschreibt den heutigen Stand der Technik

ist bauaufsichtlich nicht eingeführt

muss einzelvertraglich vereinbart werden

durch Veröffentlichung durch DAfStberhält sie die Verbindlichkeit einer Norm

beschreibt den heutigen Stand der Technik

Verbindlichkeit der WU-Richtlinie



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Anwendungsbereich der WU-Richtlinie

gilt für Bauwerke des allgemeinen Hoch- undWirtschaftsbaus nach DIN 1045 T1-T4

gilt sinngemäß für Becken, Behälter, Stützmauern, Decken, Dächer, unterirdische Ingenieurbauwerke

nicht für Tunnel- und Brückenbau ⇒ ZTV-ING

Richtlinie enthält nur Regelungen und Anforderungen

technische Einzelheiten im Heft 555 DAfStb



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Prof. Dr.-Ing. DanielewiczDAfStb WU-Richtlinie

Wassertransport durch Betonbauteile

wasserdichtjeglicher Wassertransport Wassertransport durch das Bauwerk (auch gasförmig) unterbunden wird Dichthaut erf.

Definition:

wasserundurchlässigim Sinne der WU-Richtlinie bedeutet, dass Wasserdurchtritt in flüssiger Form durch das Bauteil begrenzt oder ausgeschlossen wird weiße Wanne


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Wasserundurchlässigkeit von Betonbauteilen wird erreicht durch Begrenzung des Wasserdurchtritts in flüssiger Form durch:

a) Beton BetonzusammensetzungMindestwanddicken

Einbauteile

b)Fugendichtung Abdichtungen

Fugen, Arbeitsfugen Sollrissquerschnitte

c)RissvermeidungBegrenzung der RissbreiteRisse


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wasserundurchlässiger Beton innenWasser

aus Betoninformationen 2005 Th. Freimann

C ≥ 30/37

w/z < 0,55

C ≥ 30/37

w/z < 0,55

a) Beton

Beton mit erhöhten Wassereindrigwiderstandist bei h > min h wasserundurchlässig

eine fugen- und rissefreie Betonwanne ist „wu“


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b) Fugen, Einbauteile

5.1 Wasserundurchlässigkeit

„Aufweichung“ gilt für Nutzungsklasse B


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c) Risse


Selbstheilung

• Schließen der Risse infolgeHydratation

keine kalklösende Stoffe

Rissaufweitung ∆w ≤ 0,1⋅w

Wasserdurchtritt w > 0,1 mm

hbhw

I =hw/hb

Was

serd

urch

fluss

[%

]

w = 0,1 mm

w = 0,3 mm

w = 0,2 mm

Zeit

t =0

t =10

-50

Tage

trocken od.durchfeuchtet

0,100,15

0,20

Rissbreite w 1)

1) Für angreifende Wässer mit >40mg/l CO2,und pH < 5,5 keine Selbstheilung ansetzen

≤ 25≤ 15

≤ 10

Druckgefälle hw/hb

Tabelle 2: wk ↔ hw/h mit Selbstheilung


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Aufgaben der Planung

Wärmedämmung, Lüftung, Heizung

Betonierablauf, Anordnung von Arbeitsfugen, Nachbehandlung, Qualitätssicherung

Baustoff

Bauteilabmessungen

Konstruktion

Fugenplanung

Bauausführung

Bauphysik (nicht in RiLi)

Beton mit hohem WassereindringwiderstandChemischer Angriff, Expositionsklassen

Auswahl und Anordnung von Fugensicherungssystemen

Festlegung der Funktion und Nutzungsanforderungen des BauwerksNachweis der hierfür erforderlichen Wasserundurchlässigkeit

Festlegung der Funktion und Nutzungsanforderungen des BauwerksNachweis der hierfür erforderlichen Wasserundurchlässigkeit

Zwang im BauwerkFestlegungen zur Rissbildung, Rissbreite

Betonierbarkeit, Bewehrungseinbau, Einbau von Fugensystemen


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Aufgaben der Planung

Objektplaner / Architekt

(Geotechniker)

Tragwerksplaner

Bauausführende (AV)

Betontechnologe

(Bauphysiker, Planer der Gebäudetechnik)

Planung ist als koordiniertes Zusammenwirkender Verantwortlichen für die Planungsbereiche zu verstehen

Planung ist als koordiniertes Zusammenwirkender Verantwortlichen für die Planungsbereiche zu verstehen

Die technischen Verantwortlichkeiten der Baubeteiligten für die Planung (Entwurf + Ausführung) sind festzulegen.

Die technischen Verantwortlichkeiten der Baubeteiligten für die Planung (Entwurf + Ausführung) sind festzulegen.


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Planungsschritte

Planung von Fugen, Sollrissquerschnitten

Planung der Instandsetzung von Fehlstellen

Bewehrungsführung / Abdichtung

Bauphysikalische Maßnahmen (nicht in RiLi geregelt)

Konstruktion hinsichtlich Zwang optimierenkonstruktiv / betontechnologisch / ausführungstechnisch

Festlegung des EntwurfsgrundsatzesRissvermeidung/Rissbegrenzung/Rissabdichtung

Berechnung und BemessungEinwirkungen / Zwang/ Lagerung / Biegerisse / Trennrisse

Festlegung des Betons

Bestimmung der Mindestwanddicken

Bem.Wasser • BK • NK• Beton • BT-dicken • Entwurf • Zwangvermeidung • Berechnung • Fugen • Sanierung

Ermittlung des Beanspruchungsklasse

Ermittlung des Bemessungswasserstands

Festlegung der Nutzungsklasse


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Bemessungswasserstand

...ist der höchste, innerhalb der planmäßigen Nutzungsdauerzu erwartende Wasserstand(Grundwasser, Schichtenwasser, Hochwasser)unter Berücksichtigung langjähriger Beobachtungen und zukünftigen Gegebenheiten.

+ 30 cm+ 30 cm

...sonst Geländeoberkante



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Bemessungswasserstand

Heiko Gerdes in Ingenieurblatt Nov.2005

Befragung bei ca. 730 Gemeinden


BW - höchster Wasserstand ohne WasserhaltungBW - höchster Wasserstand ohne Wasserhaltung

BAW = Bund der Ing. für WW AbfW u. Kulturbau

AG, Wassertechnische Unters. Mit Gütesiegel


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Beanspruchungsklassen neu klassifiziert

Beanspruchungsklasse 1 Beanspruchungsklasse 2

drückendes Wasser, nicht drückendes W.auf horizontale Flächen

zeitweise aufstauen-des Wasser

nicht stauendes Sickerwasser

Bodenfeuchte

(18195)

flüssiges Wasser vorhandenWasser

kapillargebunden o. herabsickernd



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Nutzungsklassen neu klassifiziert

Nutzungsklasse ANutzungsklasse A

Wasserdurchtritt in flüssiger Formnicht zulässigkeine Feuchtstellen auf der Oberfläche

Tauwasserbildung möglich

Nutzungsklasse BNutzungsklasse B

Feuchtstellen zulässig„Dunkelfärbungen“, ggf. Wasserperlenkein Wasserdurchtritt (auch Fugen)


Rissufer

Fläche

gesondert geregeltgesondert geregelt

besondere Vereinbarungen im BauvertragBem.Wasser • BK • NK• Beton • BT-dicken • Entwurf • Zwangvermeidung • Berechnung • Fugen • Sanierung


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Nutzungsklassen neu klassifiziert

Nutzungsklasse ANutzungsklasse A

Bei höheren Anforderungen:ohne Tauwasser bauphysikalischen Maßnahmen

Wärmedämmung

trockenes Raumklima raumklimatische MaßnahmenLüftung, Heizung

erforderlich.


Wasserdurchtritt in flüssiger Formnicht zulässigkeine Feuchtstellen auf der Oberfläche



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Nutzungsklassen im Vergleich



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Beton DIN 1045-2, DIN EN 206


Innenraumungedämmt

XC4 XF1

XC1

gegebenenfallsXA und XS

XC2

XC2

+ Beton gemäß Expositionsklassen

+ Beton gemäß Expositionsklassen

Bauteildickenh ≤ 0,40m h > 0,40 m

• w/z ≤ 0,60 • w/z ≤ 0,70• z ≥ 280 kg/m3

• f ≥ C25/30

Bauteildickenh ≤ 0,40m h > 0,40 m

• w/z ≤ 0,60 • w/z ≤ 0,70• z ≥ 280 kg/m3

• f ≥ C25/30

+ Beton mit hohem WassereindringwiderstandDIN 1045-2 Kap. 5.5.3

+ Beton mit hohem WassereindringwiderstandDIN 1045-2 Kap. 5.5.3

50 mWS nach 72 Std.

„bei Einhaltung der Anforderungen an Betonzusammen-setzung ist kein Nachweis der WET durch Prüfung erforderlich“


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Mindestwanddicken (empfohlen)

1001502 (Bodenfeuchtigkeit)

2002502)1 (Druckwasser)Boden-platte

100240 / (200)1)2002 (Bodenfeuchtigkeit)

2002402402)1 (Druckwasser)Wände

FertigteilElementwandOrtbeton

Beanspruchungs-klasse

Ausführungsart

1) mit besonderen betontechnischen (F6, SVB) und ausführungstechn. Maßnahmen2) bei Ausnutzung der Mindestdicken und BK 1 ist (w/z)eq ≤ 0,55 erforderlich


18

32

14

16

12

8Größtkorn [mm]

bW,i [cm]

Beanspruchungsklasse 1

dmin

dF

dF + 4 cmbW,i

bW,i


24

Kernbeton für Elementwände

Wände (Ortbeton)

Beanspruchungsklasse 1 2

Bauteildicke [cm]

24 > 24 20 > 20

bW,i [cm] (lichtes Maß zwischen Bewehrungslagen)

≥ 12 ≥ 14 ≥ 18

Größtkorn [mm]

8 16 32

(w/z)eq ≤ 0,55= C30/37

< 12

nichterlaubt

≥ 14

16

(28 - 30)

(w/z)eq ≤ 0,60= C25/30

evtl. LH-Zemente oder Zemente mit normaler Festigkeitsentwicklung 32,5 N

Begrenzung der Frischbetontemperatur

besondere Nachbehandlungsmaßnahmen (kontrollierter Wärmeabfluss)

Fallhöhen > 1 m Anschlussmischung mit max. 8 mm GrößtkornHöhe = Bauteildicke, jedoch mind. 30 cm hoch

KonsistenzklasseF3, F4, F5, oder F6 (SVB möglich)(abhängig vom Einbauverfahren)

Stahlfaserbeton (SFB) möglich: Abminderung der Stabstahlbewehrung nach DBV-Merkblatt Stahlfaserbeton

ZusätzlicheAnforderungen

Anschlussmischung

Stahlfaserbeton

hoher Wassereindringw. hoher Wassereindringw.

(w/z)eq ≤ 0,60= C25/30

hoher Wassereindringw.

Beanspr.-kl. Beanspruchungsklasse 1 2

Bauteildicke einschl. Fertigteilschalen [cm]

24 > 2424(20)1)

bW,i [cm] (lichtes Maß zwischen Innenflächen der Fertigteile)

≥ 12 ≥ 14 ≥ 18

Größtkorn [mm]

8 16 32

(w/z)eq ≤ 0,55= C30/37

< 12

nichterlaubt

≥ 14

16

(28 -30)

(w/z)eq ≤ 0,60

= C25/30hoher Wassereindringw. hoher Wassereindringw.

(w/z)eq ≤ 0,60

> 24

= C25/30hoher Wassereindringw.

1) besondere betontechn. und ausführungstechn. Maßnahmen

Anschluss-mischung 8 mm

Anschluss-mischung8 mm

Mindestdicke Mindestdicke Mindestdicke

Mindestdicke

Bodenplatte

1Beanspr.-kl. 2Beanspr.-kl.

25 15

(w/z)eq ≤ 0,60= C25/30

hoher Wassereindringwiderstand

Mindestdicke

keine Anforderung

keine Anforderung

keine Anforderung

keine Anforderung

keine Anforderung

keine Anforderung

Betonzusammensetzung

Beton für WU-Bauwerke

hier ohne Anforderungen aus XA und XS


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Entwurfsgrundsätze o. Bauweisen (betr. Trennrisse)


a) Bauweise ohne unkontrollierte Trennrisse

Zwang „ausschalten“

a) Bauweise ohne unkontrollierte Trennrisse

Zwang „ausschalten“

b) Bauweise mit Trennrissbreiten nach Tab. 2 der WU-RiLi

Selbstheilung der Risse

b) Bauweise mit Trennrissbreiten nach Tab. 2 der WU-RiLi

Selbstheilung der Risse

c) Bauweise mit Trennrissbreiten nach DIN 1045-1 und Dichtung

wasserführende Risse dichten

c) Bauweise mit Trennrissbreiten nach DIN 1045-1 und Dichtung

wasserführende Risse dichten


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a) Bauweise ohne unkontrollierte Trennrissea) Bauweise ohne unkontrollierte Trennrisse

Vermeidung von Zwang durch:

so dass Zwang nicht zur Rissbildung führt.

ausführungstechnische Maßnahmen,

betontechnologische Maßnahmen

konstruktive Maßnahmen

• Betonierabschnitte, Hydratationsgassen• Betonierzeitpunkt / Reihenfolge • witterungsbedingte Schutzmaßnahmen • Nachbehandlung

• Betonzusammensetzung • Hydratationswärme / Festigkeitsentwicklung• Schwinden

• Lagerung mit geringer Verformungsbehinderung• Anordnung von Sollbruchstellen (mit Fugenabdichtung)• einfache und klare Lastführung


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Grundrissgestaltung

Schnitt durch Bodenplatte

Wandansicht

a) Bauweise ohne unkontrollierte Trennrissea) Bauweise ohne unkontrollierte Trennrisse

konstruktive Maßnahmen

• Lagerung mit geringer Verformungsbehinderung• Anordnung von Sollbruchstellen (mit Fugenabdichtung)• einfache und klare Lastführung

Hydratationsgassen

Gleitschichten

1:4

1:2

Ev2 < 20Ev2 >100


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klassische Weiße Wanne


Aufnahme von Zwang durch Mindestbewehrung

b) Bauweise mit Trennrissbreiten nach Tab. 2b) Bauweise mit Trennrissbreiten nach Tab. 2

zulässige Rissbreiten (Tab. 2)ermöglichen Selbstheilung

begrenzter Wasserdurchtrittist anfangs zu erwarten

Selbstheilung nach 10-50Tagen Durchströmung

für Nutzungskl. A bedingt tauglich,raumklimatische Maßnahmen erford.

wasserführende Risse sind zu schliessen


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abgedichtete Risse

Ausführung eines „normalen“ Betonbauwerkes mit „WU-Beton“

Rissbreitenbegrenzung nach DIN 1045-1, 11.2.1 gemäß Expositionsklasse (Stahlbeton wk = 0,3)

wasserführende Trennrisse sind planmässig


wasserführende Trennrisse werden nachträglich abgedichtet

Abdichtung ist planmässiger Bestandsteil der Baumaßnahme

c) Bauweise mit Trennrissbreiten nach DIN 1045c) Bauweise mit Trennrissbreiten nach DIN 1045


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abgedichtete Risse


Zugänglichkeit !!Ästhetik !!Nutzungsklasse A ?!

höchster Wasserstand auch u.U. Jahre nach Fertigstellung

c) Bauweise mit Trennrissbreiten nach DIN 1045c) Bauweise mit Trennrissbreiten nach DIN 1045


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Entwurfsgrundsätze - Konsequenzen

c) zugelassene Trennrisse

+ Dichtungsmaßnahmen

b) Begrenzung

der Trennrissbreite

keine Scheinfugenwenig BewehrungRissverpressung

Betonierfugen mit Fugenabdichtung

keine Scheinfugenvoller Zwangviel BewehrungBetonierfugen mit Fugenabdichtung

a) keine Trennrisse

viele Scheinfugen(mit Fugenabdichtung)wenig Bewehrung

Betonierfugen mit Fugenabdichtung



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Entwurfsgrundsätze - Konsequenzen

c) zugelassene Trennrisse

+ Dichtungsmaßnahmen

b) Begrenzung

der Trennrissbreite

Abstimmungmit

Bauherrn

Entscheidung trifft

der Bauherr !!

Abstimmungmit

Bauherrn

Entscheidung trifft

der Bauherr !!

a) keine Trennrisse


welche Bauweise für welche Beanspruchung und Nutzungsklasse ??

wenige Scheinfugen, dazwischen abgeminderte Mindestbewehrung

Risiko

Kombinationvon a) und b)sinnvoll


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nichtaufstauendesSickerwasserBodenfeuchte

drückendes Wassernichtdrück. Wasseraufstauendes Sickerwasser

2

1

kein Nachweiskein Nachweis

Bean

spru

chu

ng

s-

klasse

kein Nachweis

Bbegrenzter

Wasserdurchtritt zulässig

Mindestdruckzonenhöhe

x ≥ 30 mm und x ≥ 1,5 Dmax

oderBiegerissbreiten w nach Tabelle 2

AWasserdurchtritt nicht

zulässig

Nutzungsklasse

Biegerisse

Berechnung und Nachweise für NK und BK

Beton und abgedichtete Fugen sind grundsätzlich wasserundurchlässigWasserdurchdringung erfolgt durch (Biege-) und Trennrisse

w

x



34

nichtaufstauendesSickerwasserBodenfeuchte

drückendes Wassernichtdrück. Wasseraufstauendes Sickerwasser

2

1

Wände: zulässige Trennrissbreitew = 0,2 mm

Bodenplatte: Rissbreite gem. DIN 1045-1 11.2.2w = 0,3 mm (nur bei XC1 w = 0,4mm)

Bean

spru

chu

ng

s-

klasse

Rissbreitenbegrenzung nach Tabelle 2

Grundsatz 2

Bbegrenzter

Wasserdurchtritt zulässig

Nachweis, dass keine Trennrisse zu erwarten sind Grundsatz aoder Rissbreitenbegrenzung1)

nach Tab. 2 Grundsatz boderplanmässige Trennriss-abdichtung Grundsatz c

AWasserdurchtritt nicht

zulässig

Nutzungsklasse

Trennrisse

Berechnung und Nachweise

w

1) nur in Kombination mit raumklimatischen Maßnahmen und erst nach Abklingen des temporären Wasserdurchtritts. Verschmutzung, Zugänglichkeit bei Mieserfolg !



35

Berechnung und Nachweise

Gru

ndsa

tz

a G

rund

satz

b

Gru

ndsa

tz

c



36

Zuverlässigkeit der wk - Berechnung

DIN 1045-1DIN 1045-1

)(sw cmsmmax,rk ε−ε⋅=

eff,ct

sssmax,r f6,3

deff6,3

ds

⋅⋅σ

≤ρ⋅

=( )

s

s

s

eeff,ct

s

cmsm E6,0

E

eff1eff

f4,0

σ⋅≥

ρ⋅α+⋅ρ

⋅−σ=ε−ε

Abschn. 11.2 Begrenzung der Rissbreiten

⇒ vereinfachtes Rechenmodell

⇒ Streuung der Einwirkungen

⇒ Streuung der Materialeigenschaften

⇒ Ausführungsungenauigkeiten

Differenz zwischen Rechenwert und Ist-Wertbedeutet keine Wertminderung



37

Zuverlässigkeit der wk - Berechnung

Ist-Rissbreiten von w ≥ 0,4 mm stellen 95%-Fraktile

für Rissbreiten von w < 0,4 mm nimmt die Aussagewahrscheinlichkeit ab

Morgen K. in Beton- und Stahlbetonbau 11/2003

zulässigen wk-Überschreitungen gemäß DBV-Merkblatt (Jan. 06)„Begrenzung der Rissbildung...“

)(sw cmsmmax,rk ε−ε⋅=

eff,ct

sssmax,r f6,3

deff6,3

ds

⋅⋅σ

≤ρ⋅

=( )

s

s

s

eeff,ct

s

cmsm E6,0

E

eff1eff

f4,0

σ⋅≥

ρ⋅α+⋅ρ

⋅−σ=ε−ε



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Fugenabdichtung

Injektionsschläuche + Verfüllung

Fugenbänder

Fugenbleche

ohne Fugenabdichtung (Sohle-Wand) bei d ≥ 30 cm

Dichtrohre

Quellprofile, Quellmaterialstreifen (Bentonitfolien)

außenliegende streifenförmige Dichtungen

beschichtete Fugenbleche

DIN 7865, DIN 18541

Regelungen in WU-Rili

aufwändige VorbereitungsmaßnahmenAnschlussmischung mit 8 mm Größtkorn

Regelungen in WU-Rili

WU-Richtlinie fordert:

ABPAllgemeines

bauaufsichtlichesPrüfzeugnis



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Vorsorgemaßnahmen und Instandsetzung

Abdichtungsmaßnahmen für Fehlstellenim Betongefüge, Risse, Fugen-und Einbauteilundichtigkeiten e.c.t.

müssen entsprechend dem Entwurfs-grundsatz vorsorglich, im Vorausgeplant werden.


Die Instandsetzung von Fehlstellen (Füllen von Rissen, undichten Fugen, undichtem Betongefüge)erfolgt nach der DAfStb-Richtlinie „Richtlinie für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen Teil 2“

„Füllen von Rissen“ Zement-Merkblatt Betontechnik

„Füllen von Rissen und Hohlräumen in Betonbauteilen“ZTV-ING Teil 3, Abschn. 5


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PlanungsschritteBeanspruchungsklasse

Nutzungsklasse

Entwurfsgrundsatz

Betonwahl

Bauteildicken

Optimierung (Zwang)

Nachweise/Bemessung

Fugenplanung

Planung der Ausführung

Planung der Abdichtung bei Misserfolg


41

...vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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