MIT STAHL WERTE SCHAFFEN

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1 FALLBEISPIEL MAUERELEMENT Der Einsatz in einem mit Chloriden belasteten Betonelement ist eine typische und sinnvolle Anwendung für TOP12. Hier wird die korrosionsgefährdete Bewehrungslage in TOP12 ausgeführt (Variante II). Dadurch wird dieses Element, im Gegensatz zur Variante I, zu einem dauerhaften Bauteil. Die absoluten Kosten des skizzierten Betonelementes sind in der nebenstehenden Abbildung ersichtlich. Die Mehrkosten durch den selektiven Einsatz von TOP12 sind relativ gering. Im Vergleich mit dem hohen Risiko einer Instandsetzung der Variante I und den dafür notwendigen Aufwendungen, ist die Variante II deutlich vorteilhafter. 12mm 16mm Kosten in CHF Variante I: Variante II: B500B B500B + TOP12 Instandsetzung; Kosten geschätzt TOP12; Kosten verlegt max CHF B500B; Kosten verlegt ca CHF Beton; Gesamtkosten 600 CHF/m 3 TOP12 DER SICHERE BEWEHRUNGSSTAHL MIT ERHÖHTEM KORROSIONSWIDERSTAND 30cm MIT STAHL WERTE SCHAFFEN LIEFERBARE DIMENSIONEN UND PREISE Der Betonstahl TOP12 kann von jedem Stahlhändler in der Schweiz bezogen werden und ist in den Durchmessern 8, 10, 12, 14, 16, 18 und 20mm lieferbar. Es sind alle üblichen Figuren möglich. Die Bearbeitungskosten entsprechen der jeweils aktuellen Bruttopreisliste für Betonstahl des Schweizerischen Stahlhandelsverbandes SSHV. Es wird die Verwendung von rostfreien Drahtbindern auf der Baustelle empfohlen. Aktuelle Materialrichtpreise: TOP12 ist ein geschütztes Produkt der von Moos Stahl AG Ein Unternehmen der Swiss Steel von Moos Stahl AG, CH-6021 Emmenbrücke, Tel , Fax ,

2 LEBENSZYKLUSKOSTEN OPTIMIEREN Steigende Ansprüche Viele Stahlbetonbauten weisen heute Schäden auf Grund von Bewehrungskorrosion auf und müssen mit grossem finanziellen und technischen Aufwand instandgesetzt werden. Die Schäden treten oft bereits schon nach 25 Jahren teilweise auch früher auf. Bestimmte, stark exponierte Teile eines Bauwerks werden heute auch als Verschleissteil konzipiert. Wegen der volkswirtschaftlichen Auswirkungen der Instandsetzungen und Instandhaltungen stellen die Bauherren immer höhere Anforderungen an die Dauerhaftigkeit von Stahlbeton-Bauwerken. Es ist das erklärte Ziel die Unterhaltskosten zu reduzieren. Als Null-Unterhaltsstrategie bezeichnet man Bauweisen, die sich gegenüber anderen durch eine ausserordentliche Langlebigkeit bei möglichst geringem Unterhalt auszeichnen. Neues Qualitätsdenken Im Bauwesen setzt sich mehr und mehr eine weitsichtige Denkweise durch. Die Berücksichtigung der zukünftigen Bauwerkserhaltung ist bei allen Neubauten, Instandsetzungen und -haltungen zu berücksichtigen und in den neuen Normen und verschieden Richtlinien des Bundesamtes für Strassen verankert! Der projektierende Ingenieur wird darin unter anderem aufgefordert, ein Tragwerkskonzept mit möglichst wenig Verschleissteilen zu wählen und ein robustes Tragwerk anzustreben. Alle Anforderungen müssen notwendig, auf der Baustelle ausführbar und messbar sein. Kritische Bauteile sind auf Dauerhaftigkeit zu bemessen, der Ermüdung und Korrosionsbeständigkeit sind ein besonderes Augenmerk zu schenken. Mögliche Korrosionsschutzmassnahmen Betonoberfläche B C A D E F Referenzzustand A: Weniger durchlässiger Beton B: Beton Oberflächenbehandlung C: Erhöhte Überdeckung D: Betonzusatzmittel E: Beschichteter Betonstahl F: Betonstahl TOP12 LEBENSZYKLUSKOSTEN UND DAUERHAFTIGKEIT G G: Anderer hochlegierter Edelstahl MEHR DAUERHAFTIGKEIT DURCH KORROSIONSSCHUTZ Die Bedeutung der Bewehrung So lange die Bewehrung intakt ist, sind Schäden an einem Stahlbeton- Bauwerk relativ problemlos zu beheben. Kommt es aber zu einer Schädigung der Bewehrung, z.b. durch aggressive Einflüsse auf Grund von Taumitteleinsatz, sind Instandsetzungen relativ teuer, aufwändig und kompliziert. Um das Ziel, Bauwerke mit «Null-Unterhalt» zu erstellen bzw. um die Dauerhaftigkeit von Bauwerken zu erhöhen und das Risiko für zukünftige Schäden und den daraus resultierenden Kosten zu verringern, bieten sich verschiedene Massnahmen an. Schutzmassnahmen in der Diskussion Eine Aufgabe des Betons ist es, zu verhindern, dass aggressive Einflüsse zum Bewehrungsstahl durchdringen oder das alkalische Umfeld zersetzen. Die wichtigsten Massnahmen betonseitig u.a.: Verringerung der Durchlässigkeit des Betons, Erhöhung der Bewehrungsüberdeckung, Betonzusatzmittel oder -oberflächenbehandlung. All diese Massnahmen können zu dauerhafteren Bauwerken führen, aber sie können aus unterschiedlichen Gründen nicht immer eingesetzt werden. Korrosionsarme Bewehrung Es liegt auf der Hand, die Bewehrung korrosionsbeständiger zu machen. Als Möglichkeiten bieten sich an, den Stahl zu beschichten oder eine hochlegierte Stahlsorte zu verwenden. Aus verschiedenen Gründen haben sich die beschichteten Stähle, z.b. wegen einer Verletzbarkeit der Oberfläche, nicht durchsetzen können. Ideal im technischen Sinne ist eine Bewehrung aus hochlegiertem Edelstahl. Der TOP12 ist der am schwächsten legierte Vertreter dieser Werkstoffe. Die noch höher legierten Edelstähle sind in der Regel noch korrosionsbeständiger, werden aber wegen der sehr hohen Legierungskosten nur in Einzelfällen angewandt. 2 3 v o n M o o s S t a h l

3 PROJEKTIERUNG VERWENDUNGS- UND ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN Für den TOP12 ergeben sich auf Grund des höheren Korrosionswiderstands vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Er eignet sich für die in der Tabelle genannten Expositionsklassen, bei bestimmten Anwendungen sind Abweichungen in der Beurteilung denkbar. Bauteile mit TOP12 sind gemäss den gültigen Normen zu dimensionieren und konstruktiv auszubilden. Im alkalischen Beton ist der TOP12 gegenüber Chloriden bis zu einem Gehalt von 1.0 M%/Zement beständig, bei gleichzeitigem Auftreten von Karbonatisierung fällt die Beständigkeit ab! Gegenüber Karbonatisierung allein ist der TOP12 beständig. UND ANWEN DUNGSMÖGLICHKEITEN Kein Korrosions- oder Angriffsrisiko Beton in Gebäuden mit sehr geringer Luftfeuchte, Unbewehrter Beton ohne Frost Durch Karbonatisierung verursachte Korrosion Beton in Gebäuden mit geringer Luftfeuchte, Bauteile ständig im Wasser Trocken oder ständig nass Langzeitig wasserbenetzte Betonoberflächen Nass, selten trocken Beton vor Regen geschützt im Freien und in Gebäuden mit mässiger / hoher Luftfeuchte Mässige Feuchte Wasserbenetzte Oberflächen, die nicht XC2 zuzuordnen sind Wechselnd nass und trocken Betonoberflächen, chloridhaltigem Sprühnebel ausgesetzt Mässige Feuche Schwimmbäder, Beton der chloridhaltigen Industrieabwässern ausgesetzt ist Teile von Brücken mit Spritzwasser, Fahrbahn- und Parkdecken Senkrechte Betonoberflächen, Regen und Frost ausgesetzt Mässige Wassersättigung, ohne Taumittel Senkrechte Betonoberflächen, taumittelhaltigen Sprühnebel ausgesetzt Mässige Wassersättigung, + Taumittel X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3 XF1 XF2 XF3 XF4 Anwendungsmöglichkeiten für TOP12 Durch nicht aus Meerwasser stammende Chloride verursachte Korrosion Nass, selten trocken Wechselnd nass und trocken Frostangriff mit oder ohne Taumittel Waagerechte Betonoberflächen, Regen und Frost ausgesetzt Hohe Wassersättigung, ohne Taumittel Strassen, Brückenplatten, offene Parkdecks Taumitteln ausgesetzt Hohe Wassersättigung, mit Taumittel NORMAL PROJEKTIEREN UND EINBAUEN Der TOP12 kann genauso wie der unlegierte Betonstahl B500B projektiert werden. Die Mischung von nichtrostendem mit normalem, unlegierten Betonstahl, auch älteren Stahlsorten, ist aus praktischen und theoretischen Überlegungen unbedenklich (Mischbewehrung). Eine beispielhafte Betonstahlliste ist abgebildet. Es sind alle gängigen Figuren möglich. Der Stahl ist grundsätzlich von jedem schweizerischen Betonstahlhändler zu den üblichen und aktuell gültigen Konditionen erhältlich, man muss lediglich einen höheren Materialgrundpreis annehmen. Die Verarbeitung der Betonstahllisten erfolgt in einer mit modernsten Anlagen ausgestatteten Biegerei entsprechend den Auflagen der Norm SIA 262. Die Bearbeitung und Auslieferung von kleinen und grossen Mengen ist innerhalb von 7 Tagen gewährleistet. Beim Einbau auf der Baustelle sind durch den Stahl keine besonderen Massnahmen bedingt. Der Stahl wird mit einem speziellen Walzzeichen gewalzt. Zusätzlich dazu wird der Stahl mit einer speziellen, auffälligen Etikette ausgeliefert. 4 5 v o n M o o s S t a h l

4 STRANDBAD MYTHENQUAI, ZÜRICH KLEINKINDERANLAGE Bauherr: Gemeinde Habkern (Kt. Bern) Projektverfasser: Diggelmann + Partner AG, Bern Die Kleinkinderanlage im Strandbad Mythenquai wurde vollständig erneuert. Gemäss der Idee der Architektinnen wurde eine 20 x 35 m grosse Betonplatte gegossen, in welche zwei unterschiedlich flache Becken eingelassen sind. Die Platte ist nicht eben, sondern folgt dem Terrainverlauf, so dass das Wasser vom höchsten Punkt über verschiedene Kanäle und Fliessbereiche bis zur tiefsten Stelle gelangt. Für die Kinder entstanden so vielfältige Spiel- und Planschbereiche. Die Betonplatte wurde fugenlos, aber in mehreren Arbeitsetappen ausgeführt. Aus gestalterischen und konstruktiven Gründen ist sie nicht abgedichtet, sondern roh. Die Bewehrung, ausgelegt für erhöhte Anforderungen der Risssicherung, kann keine rissfreie, sondern nur eine rissarme Konstruktion garantieren. Die verschiedenen Plattenbereiche sind unterschiedlichen Chloridbelastungen ausgesetzt: einzelne sind dauernd nass (XD2), andere wechselweise nass (XD3) und ein dritter Bereich kommt nur selten oder gar nie mit Chlorwasser in Kontakt (XC4). Um die Beständigkeit und Dauerhaftigkeit der Betonplatte zu erhöhen, wurde darum die obere Bewehrung ganz in TOP12 ausgeführt. NEUBAU UND ERHALTUNGSMASSNAHMEN ERHALTUNG UND VERSTÄRKUNG DER TRAUBACHBRÜCKE IN HABKERN Bauherr: Stadt Zürich, vertreten durch Amt für Hochbauten Bau-Ing.: APT-Bauingenieure Zürich Ausführung Sommer 2004 Die Traubachbrücke, von R. Maillart projektiert, wurde 1932 gebaut. Im Originalzustand war die Brücke für 7 Tonnen ausgelegt worden, auf Grund einer Nachrechnung ist die Brücke für max 12 Tonnen freigegeben worden. Nach 70 Jahren zeigten sich an dem Objekt Schäden, so dass eine grössere Instandsetzung für nötig befunden wurde. Im Rahmen dieser Massnahme sollte die Brücke für heutige Normlasten verstärkt werden. Es galt zudem, den denkmalgeschützten Originalzustand für weitere 50 Jahre zu erhal- ten. Gelöst wurde diese Aufgabe durch eine Verstärkung und nachträgliche Vorspannung des trogförmigen Versteifungsträgers. Auf der stark chloridbelasteteten Innenseite des Troges wurde der Beton bis auf die Bewehrung hydrodynamisch abgetragen. Die neue Vorbetonierung wurde mit TOP12 bewehrt. Da keine Beschichtung aufgetragen werden kann, beträgt die Überdeckung des TOP12 40 mm. Die verbleibenden Sichtbetonflächen wurden konventionell instandgesetzt und tiefenhydrophobiert. 6 7 v o n M o o s S t a h l

5 Bauherr: Tiefbauamt der Stadt Lausanne Bau-Ing.: Küng & Associés Lausanne SA BRÜCKE ÜBER DIE VISPA Bei dem Neubau der Brücke über die Vispa südlich von Kalpetran ist eine gemeinsame Nutzung von Strassen- und Bahnverkehr vorgesehen. Die vorgespannte Stahlbetonbrücke, mit eine Gesamtlänge von 145 m und einer mittleren Spannweite von 60 m, überbrückt S-förmig die Vispa. Die Konsolköpfe und die Abtrennung zwischen beiden Verkehrsmitteln wurden mit TOP12 bewehrt. Die Bewehrungsüberdeckung bei beiden Bauteilen wurde mit 40 mm projektiert. Die Brücke wurde für eine Lebensdauer von 80 Jahren ausgelegt und soll in dieser Zeit möglichst wenig Instandhaltungskosten benötigen. UND INSTANDSETZUNG VER STÄRKUNG PONT BESSIÈRES, LAUSANNE Die «Bessières»-Brücke wurde gebaut. Ermöglicht wurde der Bau durch einen hohen Beitrag aus dem Vermächtnis des Bankiers Charles Bessières. Das Tragwerk besteht aus einem genieteten Stahlgerüst. Während der Nutzung der Brücke kam es zu erheblichen Belastungen vor allem durch Chloride aus Taumitteln, so dass die Brücke instandgesetzt wurde. Bei dieser Instandsetzung wurde in einer ersten Phase die Fahrbahnplatte abgedichtet und der Fahrbahnübergang ausgewechselt. In der zweiten Phase wurden der Korrosionsschutz der Stahlkonstruktion erneuert, die Randabschlüsse instandgesetzt und neue Geländer montiert. Um die Dauerhaftigkeit der Randabschlüsse zu erhöhen, wurden sie mit TOP12 bewehrt und mit einem dichten Überdeckungsbeton einer Stärke von 40 mm versehen. 8 9 v o n M o o s S t a h l Bauherren: Kanton Wallis, Matterhorn Gotthard Bahn Bau-Ing.: Matterhorn Engineering AG

6 TOP12 DER KORROSIONSARME BETONSTAHL Der 12-%-ige Chromstahl TOP12 zeigt einen erhöhten Widerstand gegen Korrosion. Die spezielle Zielanalyse bewegt sich sämtlich innerhalb der Nomanalysenspanne des Werkstoff mit der Nummer Mit einem speziellen patentierten Walzverfahren wird der TOP12 direkt aus der Walzhitze, und dadurch kostengünstig, mit den für Betonstahl üblichen Eigenschaften hergestellt. Durch diese Herstellung erhält der Stahl Differenz zu den Angaben in den meisten Normen und der Fachliteratur zum Werkstoff ein ferritsch-martensitisches Gefüge, ähnlich dem unlegierten Betonstahl. Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt EMPA bescheinigt dem Betonstahl TOP12 die Konformität der mech. Eigenschaften mit der NORM SIA 262 und qualifiziert den Stahl als B500B. Der Stahl ist grundsätzlich schweissbar, jedoch wird vom Baustellenschweissen grundsätzlich abgeraten. PATENTIERTES KNOW HOW UND VERLÄSSLICHE QUALITÄT VERLÄSSLICHE QUALITÄT FÜR DIE GESAMTE LEBENSDAUER v o n M o o s S t a h l Der TOP12 wurde in einem von der Kommision für Technik und Innovation (KTI) geförderten Projekt entwickelt. Es wurde u.a. die Korrosionsbeständigkeit des TOP12 und unlegiertem Betonstahl gegenüber chloridioneninduzierter Bewehrungskorrosion an der ETH Zürich untersucht. Das Resultat: Der TOP12 ist in nicht karbonatisiertem Beton zwei- bis dreimal beständiger gegenüber Chloridionen als der unlegierte Betonstahl. Bei gleichzeitigem Auftreten von Karbonatisierung und Chloriden fällt der Korrosionswiderstand jedoch ab. Gegenüber Karbonatisiserung allein ist der TOP12 auf Grund seiner Analyse inert. Der Einfluss des Korrosionswiderstands auf die Dauerhaftigkeit vonstahlbetonbauteilen unter Chloridbelastung wurde an der ETH Lausanne mit Hilfe eines numerischen Modells untersucht. Die Untersuchungen gelten für Stahlbeton zwischen Rissen. Ein Teil der Ergebnisse ist in der Tabelle dargestellt. Stahl- beton mit TOP12 zeigt in diesen Simulationen im Vergleich zum unlegierten Betonstahl unter den selben Bedinungen eine signifikante Verlängerung der Dauer bis zum Beginn der chloridinduzierten Korrosion.