"Betondeckung unterschritten und trotzdem dauerhaft?:

Beurteilung der Messergebnisse von Betondeckungsuntersuchungen"

Dipl.-Ing. Torsten Rosenberg (VDB)

MÄRKISCHES FORUM

BAUSTOFFPRAXIS ▪ BAUWERKSDIAGNOSTIK

Hennigsdorf, 14. Februar 2013

Schwerpunkte

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Aufgabe der Betondeckung

Gültige Normen und Regelwerke

Begriffe, Grundlagen, Technische Verantwortlichkeiten

Überwachen und Messen der Einhaltung der Betondeckung

Verfahren zur Auswertung von Betondeckungsmessungen

Aufgabe der Betondeckung

Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Stahl- und

Spannbetontragwerken

Korrosionsschutz und Verbundsicherung hinsichtlich

Bemessung und Konstruktion (DIN EN 1992-1)

Sicherung des Brandschutzes (DIN 4102)

Anforderungen an die Betondeckung nach ZTV-Ing

Anforderungen an die Betondeckung nach Ril 853

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Gültige Normen und Regelwerke

Derzeit gültig:

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Nicht mehr gültig:

DIN EN 1992-1-1:2011-01 Eurocode 2

DBV-Merkblatt "Betondeckung und Bewehrung nach Eurocode 2" Fassung Juli 2011

DIN 1045-1:2008-08

DBV-Merkblatt "Betondeckung und Bewehrung" Fassung Juli 2002

Begriffe

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Betondeckung

→ Abstand zwischen der Oberfläche eines Bewehrungsstabes und der

nächstgelegenen Betonoberfläche

Mindestbetondeckung cmin

→ Maß zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit

Vorhaltemaß der Betondeckung Dcdev (Dc)

→ Sicherheitswert, der das Biegen und Verlegen der Bewehrung

berücksichtigt

Nennmaß der Betondeckung cnom

→ Summe aus cmin und Dcdev

Verlegemaß cv der Bewehrung

→ entspricht dem "Abstandhaltermaß"

Grundlagen für das Maß der Betondeckung

DIN EN 1992-1-1, (DIN 1045-1)

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Expositions-

klasse

Mindestbetondeckung cmin [mm]

Vorhaltemaß Dcdev

[mm] Betonstahl

Spannglieder im

sofortigen und

nachträglichen Verbund

XC1 10 20 10

XC2 … XC3 20 30

15 XC4 25 35

XD1 … XD3

XS1 … XS3 40 50

Grundsätzlich keine Unterschiede zwischen EC2 und DIN 1045 Abminderung des Vorhaltemaßes möglich

Technische Verantwortlichkeiten

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Tragwerksplaner

Verarbeiter / Bauunternehmen

Festlegung der Expositionsklassen, der Betondeckung

Verantwortlich für die Vollständigkeit der Angaben auf der Zeichnung

Angabe des Verlegemaßes, Biegerollendurchmesser

…

Einhaltung der Grenzmaße und Durchmesser bei Ablängen und Biegen

Kontrolle vor Anlieferung hinsichtlich Stahlsorte, Biegerollendurchmesser usw.

Richtige Wahl der Art und Anzahl der Abstandhalter

…

Überwachen der Einhaltung der Betondeckung

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Grundsätzlich:

im Rahmen der Eigenüberwachung auf der Baustelle gemäß DIN 1045-3

Stichprobenartige Überprüfungen insbesondere zu Beginn der Arbeiten am

fertigen Bauteil zur Überprüfung der getroffenen Maßnahmen

Verstärkte Überprüfung insbesondere bei erhöhten Anforderungen durch

den Bauherren (z. B. Tunnelbau)

Zusätzlich:

Messungen im Rahmen von Instandsetzungsarbeiten

Kontrollprüfungen bei Zweifeln hinsichtlich des Erbringens der

bedingungsgemäßen Betondeckung

Grundsätzlich ist Überwachung auf der Baustelle notwendig

Mögliche Verfahren der Auswertung (1)

Grundlage: DBV-Merkblatt "Betondeckung und Bewehrung"

Statistische Auswertung zum Nachweis der bedingungsgemäßen Einhaltung

der Betondeckung

Nachweis der Mindestbetondeckung als 5%-Quantil oder 10%-Quantil

Messungen durch ausreichend qualifiziertes und erfahrenes Personal

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Qualitativer Nachweis Quantitativer Nachweis

Beide Verfahren sind unabhängig voneinander

Mögliche Verfahren der Auswertung (2)

Grundlage: DBV-Merkblatt "Betondeckung und Bewehrung"

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Einmal ermittelte Werte für beide Nachweise verwendbar

Qualitativer Nachweis Quantitativer Nachweis

als 1. Schritt zu empfehlen

Nachweis als Attributprüfung

"Gut-Schlecht-Prüfung", die einer Anzahl

an Unterschreitungen einem

Schwellenwert der Betondeckung

gegenübergestellt

als 2. Schritt zu empfehlen

Auswertung der Ergebnisse auf

Basis einer Verteilungsfunktion

(Neville-Verteilung)

Höhere Anforderungen an die

Messtechnik und die Auswahl der

Messflächen

Messen der Betondeckung (1)

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jede Bauteilfläche ist eine Messfläche

Messpunkte sind als Stichprobe zufällig über die jeweilige

Messfläche möglichst weit gestreut zu wählen.

jede Messfläche entspricht einer Grundgesamtheit

Zusammenfassen vergleichbarer Messflächen möglich

Gelten als statistische Grundgesamtheit:

jede Seitenfläche von Wänden

Oberseiten bzw. Unterseiten von Decken

jede Seitenfläche einer Stütze

je Stegseitenfläche oder Unterseite von Balken

Fachgerechte Einordnung von Werten großer Betondeckung

Messen der Betondeckung (2)

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Auswertung Profoscope +

Verfahren der Auswertung

Grundlage: DBV-Merkblatt "Betondeckung und Bewehrung"

10%-Quantil 5%-Quantil

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Expositions-

klasse

Mindestbetondeckung cmin [mm]

Vorhaltemaß Dcdev

[mm] Betonstahl

Spannglieder im

sofortigen und

nachträglichen Verbund

XC1 10 20 10

XC2 … XC3 20 30

15 XC4 25 35

XD1 … XD3

XS1 … XS3 40 50

bei Dcdev = 10mm - Einhaltung von cmin als 10%-Quantil gewährleistet

bei Dcdev = 15mm - Einhaltung von cmin als 5%-Quantil gewährleistet

Nachweis durch zahlreiche veröffentlichte Messungen und Versuche

Expositions-

klasse

Mindestbetondeckung cmin [mm]

Vorhaltemaß Dcdev

[mm] Betonstahl

Spannglieder im

sofortigen und

nachträglichen Verbund

XC1 10 20 10

XC2 … XC3 20 30

15 XC4 25 35

XD1 … XD3

XS1 … XS3 40 50

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Beispiel 1: qualitativer Nachweis (1)

Außenwand C30/37, XC4, XF1 (DIN 1045-1): cmin = 25mm

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Beispiel 1: qualitativer Nachweis (2)

Nr. Prüfbereich - Bauteil Anzahl

Messwerte

gemessene kleinste Deckung

Anzahl k der Unterschrei-

tungen von cmin 092 Wand Ost

nördlicher Wandabschluss -7,70m 27 30mm 093 Wand Ost

nördlicher Wandabschluss -6,70m 17 21mm 3 094 Wand Ost

nördlicher Wandabschluss -5,70m 30 30mm 095 Wand Ost

nördlicher Wandabschluss -4,70m 24 19mm 4 … … … … …

113 Wand Nord

östlicher Wandabschluss +12,50m 25 20mm 3

Anzahl Werte 566 26

Tabellarische Auswertung

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Ergebniszusammenfassung / Auswertungskriterien

Messpunktanzahl: n = 566 Werte

Unterschreitungsanzahl: k = 26 Werte

Grafische Auswertung

Über Extrapolation:

bei

566 Messpunktwerten

sind

44 Unterschreitungen

zulässig

Beispiel 1: qualitativer Nachweis (3)

Nachweis der bedingungsgemäßen Betondeckung erbracht

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Beispiel 2: qualitativer Nachweis (1)

Außenwand C30/37, XC4, XF1 (DIN 1045-1): cmin = 25mm

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Beispiel 2: qualitativer Nachweis (2)

Nr. Prüfbereich - Bauteil Anzahl

Messwerte

gemessene kleinste Deckung

Anzahl k der Unterschrei-

tungen von cmin 086 Anschlussbewehrung Wand Ost

ca. 1,10m über OKG 61 9mm 21

087 Anschlussbewehrung Wand Ost 0,55m über OKG

53 23mm 1

088 Anschlussbewehrung Wand Ost ca. 0,10m über OKG

48 42mm

089 Anschlussbewehrung Wand Nord ca. 1,10m über OKG

89 7mm 68

090 Anschlussbewehrung Wand Nord ca. 0,55m über OKG

88 4mm 39

091 Anschlussbewehrung Wand Nord ca. 0,10m über OKG

83 12mm 12

Anzahl Werte 422 141

Tabellarische Auswertung

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Ergebniszusammenfassung / Auswertungskriterien

Messpunktanzahl: n = 422 Werte

Unterschreitungsanzahl: k = 141 Werte

Grafische Auswertung

Beispiel 2: qualitativer Nachweis (3)

Nachweis der bedingungsgemäßen Betondeckung nicht erbracht

Über Extrapolation:

bei

422 Messpunktwerten

sind

32 Unterschreitungen

zulässig

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Quantitativer Nachweis (1)

Statistische Grundlagen

Neville-Verteilung realistischer als die (symmetrische) Normalverteilung

Verteilung ist rechtsschief unsymmetrisch

enthält keine negativen Werte, was im Falle der Betondeckung technisch

unmöglich ist

Berücksichtigung der Auftretenswahrscheinlichkeit von andersartigen

Abweichungen der Betondeckung nach unten durch die einseitigen Abstandhalter

für die Praxis gilt vereinfachtes Näherungsverfahren

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Beispiel 3: quantitativer Nachweis (2)

Nr. Arbeitsschritt Ergebnis

1 Werte erfassen [in mm] 36, 39, 43, 43, 45, 47, 48, 50, 50, 51 , 52, 52, …

2 Median xM xM = 47mm

3 Mittelwert x x = 47,4mm

4 Standardabweichung s s = 4,46mm

5 Lageparameter r r = 47,2mm

6 Formparameter k k = 19,05

7 Funktionsparameter r(x) r(x) = 0,847

8 Verteilungsfunktion F(x) F(x) = 0,041 = 4,1 %

9 Testentscheidung Wahrscheinlichkeit für Unterschreitung von cmin = 4,1% < 5%

Tiefgarage Sohle C35/45, XC4, XD3, XF2: cmin = 40mm

5%-Quantil 35 Werte zur Auswertung

Messwerte zwischen 36mm - 57mm

Statistische Annahme der Einhaltung von cmin

Schlussfolgerungen für die Praxis

Größe der Betondeckung ist abhängig von den gültigen und anzuwendenden

Regelwerken

Messen der Betondeckung bei Zweifeln an der Einhaltung der Betondeckung

Messen der Betondeckung fachgerecht und mit ingenieurtechnischem Verstand

als kritische Parameter gilt die Mindestbetondeckung cmin

Empfehlung des Beginns mit qualitativem Verfahren zum Nachweis der

bedingungsgemäßen Betondeckung

bei negativem Nachweis des qualitativen Verfahrens quantitativer Nachweis

möglich

Klärung der Aufgabenstellung im Vorfeld Erarbeitung eines Konzeptes zur Betondeckungsmessung Vereinbarung des DBV-Merkblattes bei den Vertragsparteien

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