Spannweite der Gedanken

Den Jubilar kenne ich jetzt 30 Jahre, fast genau das halbe bisherige Leben von Manfred Specht. Über die ersten fachlichen Kontakte entwickelte sich schnell eine sehr persönliche, feste Freundschaft - getragen vom Wissen um die unterschiedlichen fachlichen Erfahrungen und Interessen sowie dem aufrichtigen, hilfsbereiten, offenen und ehrlichen Charakter des Kollegen. Deshalb sei es mir gestattet, einige etwas mehr persönlich gefärbte Zeilen zu veröffentlichen.

Hochleistungsbetone, die unter Verwendung von Betonzusatzmitteln und -Stoffen hergestellt werden, zeichnen sich u.a. durch erhöhte Festigkeiten aus. Durch die Verwendung von Fließmitteln wird bei gleicher Verarbeitbarkeit ein niedriger Wasser-Zement-Wert (w/z) erreicht. Der Einsatz von Mikrofüllern, vornehmlich wird hier Microsilica verwendet, dient der feineren Abstimmung der Gefügestruktur. Allerdings versagen hochfeste Betone mit Microsilica bei Druckbelastung explosionsartig, nahezu ohne eine Ankündigung.

Im vorliegenden Aufsatz wird über die Ursachen dieses Verhaltens berichtet und der Einfluß von Zementsteinmatrix und Zuschlägen diskutiert. Es werden werkstofftechnologische Veränderungsmöglichkeiten aufgezeigt, die es ermöglichen, daß sich ein solch modifizierter hochfester Beton unter Druckbeanspruchung duktil verhält. Seine Druckspannungs-Verformungs-Kurve ist der normalfester Betone affin.

Somit ist es nun möglich, z.B. bei Stützen auf die sonst üblichen hohen Quer-bewehrungsgehalte, die der Sicherung der Bauteilduktilität dienen, zu verzichten oder diese zu reduzieren. Dies spart Kosten und Zeit.

Es ist heute üblich, selbst in sehr langen, nicht zwangfrei, also nicht verschieblich gelagerten Stahlbetonkonstruktionen auf die Anordnung von Dehnungsfugen zu verzichten und statt dessen durch eine entsprechend starke risseverteilende Bewehrung die Breite der durch Zwangspannungen erzeugten Risse auf ein zulässiges Maß zu beschränken. Zur Ermittlung dieser Bewehrung werden Hilfsmittel wie z.B. [2] und [3] benutzt, die auf einer Arbeit von Schießl [1] beruhen. Dabei ist angenommen, daß die Zwangkräfte infolge abfließender Hydratationswärme, Schwinden und klimatisch bedingter Temperaturänderung längs der betrachteten Stahlbetonbauteile annähernd gleichmäßige Zwangdehnungen hervorrufen. Im folgenden wird gezeigt, daß diese Annahme für die Bestimmung der Zwangbewehrung nicht ausreicht, wenn diese Bauteile erhebliche Einschnürungen bzw. stark veränderliche Querschnitte aufweisen. In diesen taillierten Bereichen treten nämlich erhöhte Zwangdehnungen auf, weil die anschließenden ungeschwächten Bereiche ungerissen bleiben. Dies führt zu einer gegenüber prismatischen Bauteilen erhöhten Zwangbewehrung in den Einschnürungsbereichen und in den anschließenden Ausstrahlungsbereichen der Zwangzugkräfte.

The fracture behavior of concrete composites is influenced by the characteristics of mortar-aggregate interfaces. Initiation and propagation of cracks at the interface or penetration of cracks into the aggregate will greatly influence the global behavior of the material. In the mortar-aggregate interfacial regions of concrete composites, crack path criteria involve relative magnitudes of the fracture toughnesses between the interface and the constituent materials. This paper investigates fracture in two-phase composites in terms of parameters that influence the cracking scenarios in these interfacial regions and affect the fracture behavior of the composite. Parameters studied include elastic moduli mismatch between the mortar and the aggregate and the ratios of the interface fracture toughness to the fracture toughness of the aggregate and the mortar. First, experimental techniques for the assessment of interfacial fracture properties are reviewed. Then, results from numerical and physical model testing are discussed to study the influence of these variables on the global load-deformation behavior of composite beams. Analytical capabilities developed to investigate fracture in composites incorporating transgranular or interfacial fracture scenarios using finite element simulations are examined. Simulations of a cohesive force type that allow parametric variation of fracture parameters are used to study influences on load-deformation performance of the composite. Results of the simulation are used to quantify the effect of different interfacial fracture properties on the fracture and load-deformation behavior of the specimens. The results of both experimental and analytical model studies show that ductility improves when fracture propagates through mortar-aggregate interfaces and also improves with rougher aggregate surfaces. This study advances the understanding of the role of interfaces in the global behavior of the composite and furthers the development of high-performance cementitious materials.

In den ersten Jahren nach Abschluß des Studiums begann der Berufsweg Manfred Spechts bei der Firma Dyckerhoff & Widmann AG. Als Tragwerksplaner und Leiter des Technischen Büros der Niederlassung Hannover und Niederlassungsleiter realisierte er Projekte aus den verschiedensten Teilgebieten des Bau- und Ingenieurwesens, bei denen nicht immer nur konventionelle Methoden zum Einsatz kamen.

Die Straße „Unter den Linden“ - der wahrscheinlich bekannteste Boulevard der deutschen Hauptstadt - reicht von der Schloßbrücke bis zum Pariser Platz. Den repräsentativen Abschluß dieser Allee bildet das Brandenburger Tor. Dieses berühmteste Wahrzeichen Berlins war gleichermaßen Symbol der deutschen Teilung wie später das der deutschen Einheit. Der Pariser Platz - im Volksmund schon immer „die gute Stube Berlins“ genannt - weist aber neben diesem populären Denkmal noch eine Reihe anderer historischer Gebäude auf, die jedoch allesamt den Kriegs- und Nachkriegszerstörungen zum Opfer gefallen sind: das Blüchersche Palais, das Hotel Adlon und die beiden direkt neben dem Brandenburger Tor liegenden Häuser Liebermann und Sommer an der Nord- bzw. Südseite, stellen nur eine kleine Auswahl dar.

In der umfangreichen Forschungstätigkeit am Institut für Bauingenieurwesen an der TU Berlin seit der Berufung von Professor Specht lassen sich ungeachtet einer breit gestreuten Beschäftigung mit verschiedenen Problemen des Stahl- und Spannbetonbaus eine Reihe von Forschungsvorhaben anführen, die entweder aufgrund ihrer praktischen Relevanz oder wegen ihres Charakters als Grundlagenforschung jeweils über einen längeren Zeitraum hinweg im Mittelpunkt des Interesses standen. Als besondere Schwerpunkte seien hier genannt: Während das Wissen um die Grundlagen der Dauerhaftigkeit von Stahlbeton inzwischen weitgehend bereitgestellt ist [12], sind auf dem Gebiet der Entwicklung echter Bemessungskonzepte, die vergleichbar zur Bemessung der Lasteinwirkungen auf nachvollziehbaren Sicherheitskonzepten probabilistischer Grundlage aufbauen, noch Fragen offen [9].

Die Querkraftbemessung eines Bauteils stellt sicher, daß im rechnerischen Bruchzustand ein gegenüber dem Biegeversagen vorzeitiges Schubversagen verhindert wird. Für einen Balken ohne Schubbewehrung zeigt das bekannte Kani’sche Schubbruchtal dieses vorzeitige Versagen in Abhängigkeit vom bezogenen Abstand einer Einzellast a/d vom Auflager in sehr anschaulicher Weise. (Bild 1)

Bis in die 50er Jahre standen die Untersuchungen zum Schubtragverhalten im Schatten der Abhandlungen zum Biegetragverhalten schlaff bewehrter oder vorgespannter Konstruktionen. Erst in den letzten vier Jahrzehnten entwickelte sich das Schub- bzw. Querkrafttragverhalten von Stahlbeton- oder Spannbetonbauwerken zum Schwerpunkt wissenschaftlicher Untersuchungen im In- und Ausland.

Als Verbindung zwischen einem neu angelegten Freizeitpark auf dem Gelände einer ehemaligen Mülldeponie in Berlin-Marienfelde und einem südlich davon gelegenen Landschaftsschutzgebiet wurde 1988 eine Fußgängerbrücke gebaut (Bild 1), die über fünf Gleise einer Industriebahnanlage führt.

Die Zunahme des Güterverkehrs auf dem Straßen- und Schienenweg führt zu einem stetigen Anstieg der Belastungen von Brückenbauwerken. Es besteht deshalb das Interesse, sichere Aussagen über die Tragfähigkeit bzw. die Restlebensdauer unserer Brückenbauwerke zu erhalten. In der Regel sind es ältere Bauwerke, die beurteilt werden müssen. Zum Untersuchungszeitpunkt eingetretene Schäden haben bereits Veränderungen des Tragsystems gegenüber den Voraussetzungen der statischen Berechnung bewirkt, so daß man sich durch Messungen aktuelle Kenntnisse über den Bauwerkszustand ermitteln muß.

Wände aus Mauerwerk werden i.d.R. als am Kopf und Fuß horizontal unverschieblich gehalten berechnet. Durch die unverschiebliche Lagerung der Decke auf der Wand können auf die Wand einwirkende Horizontalkräfte (z.B. aus Wind) in die Deckenscheibe übertragen werden.

In die Berechnung von Stahlbetonkonstruktionen haben numerische Simulationsverfahren in den letzten Jahren verstärkt Einzug gehalten. Die Abbildung des Materials „Stahlbeton“ führt allerdings zu einer Reihe bisher unbefriedigend gelöster Probleme: während hinsichtlich des plastischen Verhaltens bereits einige Arbeiten vorliegen, war die Beschreibung des Nachbruchverhaltens aufgrund der Schädigung infolge der Rißbildung des Betons bisher nicht möglich.

Seine vielseitige und häufige Verwendung verdankt der Baustoff Beton einer Reihe von günstigen Eigenschaften wie Wirtschaftlichkeit, leichte Verarbeitbarkeit, gute gestalterische Möglichkeiten, große Druckfestigkeit, hohe Beständigkeit, Verbundfähigkeit mit Stahl und sein Vermögen, den Bewehrungsstahl vor Korrosion zu schützen. Beton ist heute der am meisten verwendete Baustoff. Ohne ihn wäre modernes Bauen nicht denkbar.

Vor genau 30 Jahren haben l’Hermite und Bresson erstmals international ihre Idee von der Verstärkung unterbewehrter Stahlbetonbauteile mit Hilfe geklebter Stahllamellen und erste systematische Untersuchungen vorgestellt. Erste Anwendungen erfolgten wenig später zunächst im benachbarten Ausland und 1980 schließlich auch in Deutschland. Die Firma R. Laumer, Massing, erhielt 1985 die erste bauaufsichtliche Zulassung durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) in Berlin für die „Schubfeste Klebeverbindung zwischen Stahlplatten und Stahlbetonbauteilen oder Spannbetonbauteilen“.

Die Errichtung von wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton wird auch in Berlin seit mehr als zwei Jahrzehnten praktiziert und ist heute Stand der Technik. Entsprechend dem Hauptanwendungsgebiet konzentriert sich der vorliegende Beitrag auf das Einsatzgebiet im Grundwasser („weiße Wannen“). Dabei übernimmt der Stahlbeton neben seiner tragenden auch die abdichtende Funktion. Der Bau von weißen Wannen ist nicht in einer speziellen DIN-Norm geregelt. Planung, Berechnung, Konstruktion und Ausführung richten sich nach den anerkannten Regeln der Technik, wie z.B. der DIN 1045. Sinngemäß gelten diese auch für verwandte wasserundurchlässige Betonbauwerke wie Kläranlagen, Behälter, Flachdächer, Auffangwannen usw. [1]

Im Jahr 1993 wurde vom Bezirksamt Berlin-Neukölln der Erweiterungsbau der Regenbogenschule in der Morusstraße für die Planung in Auftrag gegeben. Der 4-geschossige Neubau wurde exakt zwischen dem bestehenden Schulgebäude (Baujahr um 1900) und der vorhandenen Turnhalle (20er Jahre) auf einem Teil des Schulhofgeländes geplant. Wegen der großflächig freitragenden und aufgelösten Struktur als Vorgabe durch den Architekten wurde das Gebäude in Stahlbetonbauweise konzipiert, wobei zur Aussteifung zwei aufgelöste Treppenhauskerne sowie nur wenige Wände herangezogen werden konnten.

Im Jahre 1979 erhielt Dr. Ing. Manfred Specht den Ruf auf den Lehrstuhl für Stahlbetonbau an der Technischen Universität Berlin. Herr Prof. Dr.-Ing. Specht wurde im Jahre 1980 zum Prüfingenieur ernannt. Seitdem ist Herr Professor Specht an der Erstellung vieler interessanter Bauvorhaben in Berlin maßgeblich beteiligt gewesen.

Asbest ist ein natürlicher, mineralischer Rohstoff mit feinfaseriger Struktur. Die Bezeichnung „Asbest“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet unvergänglich, unauslöschlich“[1].