Untersuchungen zur Korrelation von Druck- und Zugfestigkeit in alten, niederfesten Betonen als Grundlage für die Bestimmung der Tragfähigkeit von z.B. Befestigungsmitteln

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde der Zusammenhang zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit historischer Betone experimentell untersucht. Die Gültigkeit des in DIN EN 1992-1-1, für nach DIN EN 206 hergestellte Betone im Alter von 28 Tagen, beschriebenen Zusammenhangs kann aufgrund von Nacherhärtung, Mikrorissbildung und weiteren last- und zeitabhängigen Einflüssen nicht ohne weiteres auch für historische Betone unterstellt werden.

Zunächst wurde an historischen Bauwerken verschiedener Konstruktionsart mittels zerstörender Prüfverfahren das Verhältnis der Betondruck- und Zugfestigkeit überprüft. Dazu wurden je Bauwerk entsprechend des verfügbaren Baukörpervolumens ca. 60 Probekörper zur Prüfung der Betondruck- bzw. Spaltzugfestigkeit entnommen. Neben Ingenieur- und Hochbauwerken wurden auch Unterführungen bzw. Brückenbauwerke untersucht. Zusätzlich wurden noch weitere von der Bundesanstalt für Wasserbau zur Verfügung gestellte Datensätze ausgewertet.

Als mögliche Einflussgröße wurde jeweils auch das Bauwerksalter, Art und Größtkorndurchmesser der verwendeten Gesteinskörnung, Bohrkernentnahmerichtung in Bezug auf die Betonierrichtung sowie die Karbonatisierungstiefe bestimmt.

Die Durchgeführten Untersuchungen an Bestandstragwerken in Beton- bzw. Stahlbetonbauweise zeigen, dass die in DIN EN 1992-1-1 enthaltene Korrelation zwischen charakteristischer Betondruckfestigkeit und dem Mittelwert der zentrischen Zugfestigkeit im Mittel auch von den untersuchten Bestandsbetonen erfüllt wird. Im Einzelfall sind jedoch erhebliche Abweichungen möglich.

Mit zunehmender Streuung übersteigt die am Bauwerk bestimmte mittlere In-situ Zugfestigkeit die nach DIN EN 1992-1-1 aus der charakteristischen Betondruckfestigkeit berechnete mittlere zentrische Zugfestigkeit um ein steigendes Maß.

Die Betonzugfestigkeit beeinflusst u. a. maßgeblich die Betonausbruchlast bei der Bemessung von Befestigungsmitteln, weshalb im zweiten Schritt auch die Anwendbarkeit des bestehenden Bemessungskonzepts für Befestigungsmittel bei niederfesten/historischen Betonen überprüft wurde.

Aufbauend auf den Ergebnissen der Untersuchung der Betoneigenschaften der historischen Betone wurde ein Referenzbeton entwickelt an dem Zugversuche an Hinterschnittankern und Kopfbolzen als Einzeldübel in der Fläche durchgeführt wurden. Zusätzlich wurden auch Zugversuche an Dübeln in historischem Beton am Tragwerk durchgeführt.

Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Betonausbruchlast des Einzelankers in der Fläche auch für historische bzw. niederfeste Betone mit dem derzeit gültigen CC-Verfahren berechnet werden kann. Bei stark von dem in DIN EN 1992-1-1 angegebenen Verhältnis abweichender Korrelation zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit liefert jedoch die Berechnung der Betonausbruchlast über die tatsächlich am Bauwerk vorliegende Betonzugfestigkeit den genaueren Wert.