Auswirkungen der Matrixzusammensetzung auf die Dauerhaftigkeit von Betonen mit textilen Bewehrungen aus AR‐Glas

Verbundmaterialien aus Feinbetonen mit textiler Bewehrung aus alkaliresistentem Glas (AR‐Glas) können ausgeprägten zeitabhängigen Veränderungen hinsichtlich des mechanischen Leistungsvermögens unterliegen. Für eine zielsichere Anwendung solcher Werkstoffe im Bauwesen sind genaue Kenntnisse über die Höhe und die Ursachen dieser Leistungsverluste unabdingbar. In diesem Artikel werden anhand von Ergebnissen aktueller Untersuchungen entscheidende Mechanismen für die Alterungsprozesse dargestellt, die aus der Zusammensetzung der Feinbetone resultieren. Dazu wurden aus verschiedenen Betonzusammensetzungen, die sich maßgeblich in ihrer Hydratationskinetik und Alkalität unterschieden, textilbewehrte Dehnkörper hergestellt und nach beschleunigter Alterung geprüft. Dehnkörper aus Feinbeton mit hoher Alkalität (das Bindemittel bestand nur aus CEM I) zeigten dramatische Einbußen bei Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Das Leistungsvermögen von Proben aus Feinbetonen mit puzzolanisch abgepufferter Bindemittelzusammensetzung und gleichzeitig reduziertem Portlandzementklinkeranteil zeigte sich dagegen weitgehend unbeeinflusst von Alterungsprozessen. Mit Hilfe von beidseitigen Garnauszugversuchen an beschleunigt gealterten Feinbetonproben wurden die für das unterschiedliche Materialverhalten verantwortlichen Degradationsmechanismen aufgeklärt. Neben der mechanischen Prüfung wurde dazu auch die Interphase zwischen Fasern und umgebendem Feinbeton mit bildgebenden und analytischen Verfahren charakterisiert. Die festgestellten Einbußen im Leistungsvermögen des Garn‐Matrix‐Verbundes konnten überwiegend auf die Neubildung von ungünstig strukturierten Hydratationsprodukten in der Interphase Filament‐Matrix bzw. in Filamentzwischenräumen zurückgeführt werden. Die Morphologie dieser Phase wird maßgeblich von der Bindemittelzusammensetzung bestimmt. Korrosion des AR‐Glases als Schadensursache kann unter ungünstigen Umständen auch eine große Rolle spielen, ist aber bei geeigneter Matrixformulierung von untergeordneter Bedeutung. Effect of Matrix Composition on the Durability of Concretes Reinforced with Glass Fibre Fabric The mechanical performance of composites made of finegrained concrete and textile reinforcement can worsen markedly with increasing age if alkali‐resistant glass (AR‐glass) is used as the reinforcing material. For reliable practical applications of textile‐reinforced concrete, precise knowledge as to the extent and causes of such degradation is indispensable. This paper discusses important aging mechanisms resulting from the composition of fine‐grained concrete. Tensile tests on composites made of different concrete compositions distinguished from one another by their hydration kinetics and alkalinity were performed before and after accelerated aging. Composites made of concrete with high alkalinity showed dramatic losses of tensile strength and strain capacity. In contrast the mechanical performance of composites whose binders had reduced Portland cement clinker content plus added puzzolana was hardly affected by the accelerated aging. To clarify the mechanisms of degradation, yarn pullout tests were performed on specimens of equal matrix composition and age. Additionally, the morphology of the interphase between matrix and fibre was characterised using direct microscopic examination and analytical methods. The new formation of unfavourably structured products of hydration in the filament‐matrix interphase and/or in the empty spaces between filaments was found to be the main reason for the performance losses observed. The morphology of these hydration products is determined to a great extent by the binder composition. Under unfavourable conditions corrosion of AR‐glass can occur as well and lead to distinct composite damage. However, if the formulation of the binder is proper, bulk glass corrosion is of minor importance.     

Schlanke Fußgängerbrücke aus Textilbeton

In Albstadt‐Lautlingen wurde eine ältere Fußgängerbrücke aus Stahlbeton durch eine elegante Brücke aus Textilbeton ersetzt. Durch die Kombination von textilbewehrtem Beton mit einer Vorspannung ohne Verbund ließ sich eine für Betontragwerke außergewöhnliche Schlankheit erzielen. Die 97 m lange Brücke über die Bundesstraße B 463 besteht aus sechs Fertigteilen, die bei einer Elementlänge von 17,2 m eine Bauhöhe von 43 cm aufweisen. Im Beitrag werden Konstruktion, Bemessung und insbesondere das Schwingungsverhalten beschrieben. Die Untersuchungen zu den verwendeten Baustoffen sowie zum Tragverhalten und zur Dauerhaftigkeit finden sich in einem separaten Beitrag in diesem Heft. A Pedestrian Bridge Made of Textile Reinforced Concrete The pedestrian bridge over a state road in Albstadt, Germany, had to be torn down due to immense corrosion damages of the steel reinforcement and was replaced by a new bridge. The design of the new bridge allows a slender and durable construction with high demands on the concrete surface. The bridge with a total length of 97 m is subdivided in six prefabricated parts with a maximum element length of 17,2 m and a span of L_s = 15 m. The height of only 43 cm is possible by using the innovative composite material textile reinforced concrete. Thus, a slenderness of L_s/H = 35 and an extreme slender bridge construction is achieved. Due to the non‐corrosive textile reinforcement a very small concrete cover is possible and, thus, webs and cantilever arms can be designed very thin. The paper describes the construction, design and dynamic behaviour. A report on materials, load bearing behaviour and on the durability is available as a separate paper in this issue.     

Flughafen Sheremetyevo,Moskau – Planung und Fertigung der Stahldächer und Brücke

Im Zuge einer deutlichen Erweiterung der Fluggastkapazitäten und Modernisierung ist in Moskau das dritte Terminal am Flughafen Sheremetyevo entstanden (Bild 1). Unter der Leitung der Arnold AG übernahm das Büro B+G Ingenieure Bollinger und Grohmann GmbH (B+G) die Planung mehrerer Vordächer und einer Fußgängerbrücke zwischen Parkhaus und Terminal. In der weiteren Entstehung wurden die Firmen Müller Offenburg GmbH & Co. KG (MOG), Heinrich Lamparter Stahlbau GmbH & Co. KG (StaLA) und Radabau GmbH für die Fertigung verpflichtet. Der folgende Beitrag befasst sich mit den Besonderheiten der Planung sowie der Fertigung der einzelnen Bauteile in diesem speziellen Projekt. Sheremetyevo Airport, Moscow, Russia – Structural design and fabrication of steel roofing and bridge. The new Terminal 3 was built as part of the significant expansion and modernization to increase passenger capacities at Sheremetyevo Airport in Moscow (Figure 1). Bollinger + Grohmann Ingenieure carried out the structural design for various canopies and a footbridge between parking garage and terminal building under the supervision of the Arnold AG. In the later stage of the project Müller Offenburg GmbH & Co. KG (MOG), Heinrich Lamparter Stahlbau GmbH & Co. KG (StaLA) and the Radabau GmbH were assigned the manufacturing contract. The following article deals with the peculiarities during the design stage and fabrication of individual structural elements of this particular project.     

Großversuch WILD‐Brücke – versuchsgestützte Bemessung einer UHPC‐Bogenbrücke

Full‐Scale Experiment Bridge WILD – Design of an UHPC Arch Bridge based on Experiments The outstanding durability of UHPC makes this material predestined for the construction of bridges. In Austria UHPC is introduced into the practice of road bridges through the realisation of the bridge WILD. The cross section of the arch, which spans 70 m, is just 6 cm thick and doesn't contain any passive reinforcement. The design is based on international recommendations on the one hand and on specific experiments on the other hand. This paper deals with the evaluation of two full‐scale laboratory tests. The setup is configured for getting a broad field of results as it is necessary for approval tests. In this way, all critical design states, which are also determined by calculation, are investigated experimentally. Furthermore, the experiments cover secondary effects, which don't have any verification through practical experience but can clearly be seen in FE‐results. The test results are carefully interpreted and explained by the use of simple mechanical models. The final examination of the results is figured out by means of comparison between calculation and experiment.     

Die Harfenbrücke über den Langen See

The harp bridge across lake ”Langer See“ – report about the new pedestrian bridge at Flugfeld Böblingen/Sindelfingen, Germany. At Flugfeld Böblingen/Sindelfingen (near Stuttgart), a new common urban area of both cities, an architectural pleasant and technical complex pedestrian and cycle connection was built as an asymmetric cable stayed bridge. The pylon with its double curved geometry, the stayed cables within a harp layout and a composite deck are the main characteristics of the bridge across the so called ”Langer See“ (”long lake“). Although the bridge is not as big, belongings referring the erection of the bridge had to be considered in the design. This report describes the design boundaries, the design and detailing of the structure and as well the erection of the bridge.     

Torsionsversuche an textilbetonverstärkten Stahlbetonbauteilen

Zur Untersuchung des Torsionstragverhaltens von textilbetonverstärkten Stahlbetonbauteilen wurden Torsionsversuche an Bauteilen mit runden und quadratischen Querschnitten durchgeführt. Anhand von Versuchsergebnissen wird gezeigt, dass durch die Textilbetonverstärkung die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit deutlich verbessert werden kann. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen werden mit Hilfe von Stabwerksmodellen beschrieben. Torsion Test at Textile Reinforced Concrete Strengthened Components In order to examine the torsion bearing behaviour of textile reinforced concrete components torsion tests have been carried out at building units with round and square shaped cross sections. Test results display that using textile reinforced concrete can considerably improve the load carrying capacity and the serviceability. The results of the experimental research are being described by strut‐and‐tie models.     

Bewertung einer alten genieteten Stahlbrücke – Die Bösebrücke in Berlin

Evaluation of an old riveted steel bridge – The Böse‐Bridge in Berlin, Germany. This report is about the recalculation of the Böse‐Bridge in Berlin which was built between 1912 and 1916. A special feature of this three‐bayed truss arch bridge is the nickel steel used in the main bay. Different models have been used to recalculate the main structure, the truss nodes and the carriageway slab. The static analysis is based on the semi‐probabilistic concept. As a result of this recalculation the construction was classified to have the bridge capacity 30‐30 according to DIN 1072. Finally, this report concludes by determining the remaining lifetime depending on the concept of the Wöhler curves.