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Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern auf die Lebensdauerprognose für Brückenbauwerke

  • Die Dauerhaftigkeitsbemessung von neu zu errichteten Infrastrukturbauwerken erfolgt nach aktuellen Regelwerken rein deskriptiv über die Zuordnung von Expositionsklassen. In Abhängigkeit der zugeordneten Expositionsklasse werden Mindestanforderungen an die Betonzusammensetzung und die Betondeckung gestellt. Diese Mindestanforderungen der Normung sollen eine geplante Nutzungsdauer für chloridbeanspruchte bzw. einer Karbonatisierung ausgesetzten Bauwerke von mindestens 50 Jahren unter üblichen Instandhaltungsbedingungen sicherstellen. Die Bemessung auf Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken mit Blick auf karbonatisierungs- und chloridinduzierte Bewehrungskorrosion kann heutzutage aber auch auf Basis voll-probabilistischer Prognosemodelle durchgeführt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens sind Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern eines voll-probabilistischen Modells auf die Lebensdauerprognose von Brückenbauwerke im Zuge von Bundesfernstraßen mit dem Fokus auf Depassivierung der Bewehrung aufgrund von Chlorideindringen und Karbonatisierung. Für die Überprüfung wurden Bemessungssituationen für XD- und XC-exponierte Brückenbauwerke bei deskriptiver Dauerhaftigkeitsbemessung aufgestellt. Jede Bemessungssituation wurde mithilfe der voll-probabilistischen Modelle zur Einleitungsphase der Bewehrungskorrosion gegengerechnet. Die Auswahl der Modellparameter hatte zum Ziel, sowohl günstige (schwache Einwirkung – hohe Materialwiderstände) als auch ungünstige (starke Einwirkung – niedrige Materialwiderstände) Last-Einwirkszenarien abzubilden. Innerhalb der Expositionsklassen XC und XD werden bei der Dauerhaftigkeitsbemessung breite berechnete Zuverlässigkeitsspektren erreicht, die von Unterschreiten von üblicherweise angestrebter Zielzuverlässigkeit bis hin zu einer deutlichen Überschreitung führen kann. Die resultierenden Zuverlässigkeitsspektren lassen ohne Inspektionsdaten für das Bauwerk keine bauwerkspezifischen Zuverlässigkeitswerte ableiten. Eine sinnvolle Anwendung von voll-probabilistischen Modellen auf bestehenden Bauwerken stellt hohe Anforderungen an die Quantität und Qualität der Inspektionsergebnisse.
  • The durability design of new structures is currently standardized via prescriptive rules by assignment of exposure classes. Each exposure class requires other prerequisites regarding concrete composition and concrete cover. Theses minimum requirements in the standards shall ensure a service life of about 50 years with respect to common repair conditions for structures exposed to chlorides or carbonation. However, nowadays the full-probabilistic models are available to estimate the time to corrosion initiation for chloride-induced and carbonationinduced reinforcement corrosion. These models can support the durability design for new structures. The objective of the research study is the investigation of the influence of the model input parameters on the probabilistic service life prediction of reinforced concrete bridges from federal highways with regard to carbonation and chloride ingress. Parts of the study are sensitivity and dominance analyses which show the influence of the model input parameters on the model outcome. Design situations of each exposure class (XD and XC) are defined with regard to the prescriptive design rules and the corresponding reliability index is calculated based on the full-probabilistic models. The aim of the design situations was to cover the most favorable (weak stresses – great material resistances) and as well the most unfavorable (high stresses – low materials resistances) combination of loading conditions which are in accordance to the common standards. The results show that the reliability spectrum calculated based on the full-probabilistic models can cover a broad range within one exposure class such as XC and XD. The calculated reliability index can be lower than the commonly striven target reliability and can also be much higher than the target reliability. The reliability spectra based from the design situations cannot be used to derive reliability information for an existing structure. Therefore, inspection data are required. The prerequisite for the application of full-probabilistic models for existing structures places high demands on inspection quality and quantity.

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Metadaten
Author:Sylvia Keßler, Christoph Gehlen
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-23545
ISBN:978-3-95606-500-2
Subtitle (German):Bericht zum Forschungsprojekt FE 15.0481/2009/DRB
Title Additional (English):The influence of model parameters on the service life prediction of reinforced bridge structures
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (149)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2020/04/15
Date of first publication:2020/02/28
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Contributing corporation:Technische Universität München. Lehrstuhl für Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen
Release Date:2020/04/15
Tag:Bauwerk; Berechnung; Bewertung; Brücke; Deutschland; Lebenszyklus; Modell; Prognose; Stahlbeton
Bridge; Calculation; Engineering structure; Evaluation (assessment); Forecast; Germany; Life cycle; Model (not math); Reinforced concrete
Number of pages:69
Institutes:Sonstige
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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