Der lebensdauerbestimmende Faktor für Stahlbetonbauwerke ist die eingeschränkte Dauerhaftigkeit in Bezug auf Bewehrungskorrosion, die häufig zu vorzeitigem Instandsetzungsbedarf führt, obwohl die Bauwerke gemäß den aktuellen Dauerhaftigkeitsbemessungsregeln errichtet wurden. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, die historisch gewachsenen, deskriptiven Regelungen zur Dauerhaftigkeitsbemessung von Stahl- und Spannbetonbauwerken zu modernisieren und durch ein transparentes, performance-orientiertes Bemessungsverfahren zu ersetzen. Die Forschung strebt an, den Einsatz neuer, noch nicht ausreichend getesteter Materialien, wie innovativen Bindemittel, zu ermöglichen und gleichzeitig eine verlässliche, wirtschaftliche sowie umweltfreundliche Planung von Bauwerken über ihre gesamte Lebensdauer hinweg zu gewährleisten. Mit der Entwicklung eines neuen Bemessungsverfahrens, das auf überprüften Materialwiderstanden und klar definierten Leistungsanforderungen basiert, soll eine transparente Grundlage für die Bau Ausführung geschaffen und gleichzeitig die Innovation im Bereich der Bauwerksmaterialien gefordert werden. Der erste Teil des Forschungsprojekts untersuchte das Spannungsfeld zwischen Zuverlässigkeit und Instandsetzungskosten von Bauwerken und analysierte wirtschaftlich angemessene Zuverlässigkeitsniveaus für relevante Grenzzustande. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die in einem Positionspapier des DAfStb enthaltene Mindestanforderung am Zuverlässigkeitsniveau für die Expositionsklasse XD3 zu einer wirtschaftlichen Bemessung nach dem Performance-Prinzip führt. Zunächst wurden die für die Bauwerkssicherheit entscheidenden Grenzzustande identifiziert und klassifiziert. Darauf aufbauend erfolgte eine Bewertung der Konsequenzen und Kosten, die mit einer Überschreitung dieser Grenzzustände verbunden sind. Ein besonderer Fokus lag auf der quantitativen Abschätzung der wirtschaftlichen Auswirkungen unterschiedlicher Zuverlässigkeitsniveaus. Basierend auf diesen Analysen wurde abgeleitet, welche Zuverlässigkeitsanforderungen für die identifizierten Grenzzustande unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vertretbar sind. Abschließend werden geeignete Modellierungsansätze für die Bemessung vorgestellt, die eine effiziente und realitätsnahe Bewertung von Zuverlässigkeit und Instandsetzungskosten ermöglichen. Der zweite Teil des Forschungsberichts analysiert das Verhältnis zwischen Zuverlässigkeit und Herstellungskosten von Bauwerken und untersucht die wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen von erhöhten Materialwiderstanden zur Reduzierung von Grenzzustandsüberschreitungen. Zunächst wird der finanzielle Mehraufwand quantifiziert, der erforderlich ist, um durch verbesserte Materialeigenschaften die Sicherheit eines Bauwerks zu erhöhen und potenzielle Schaden zu minimieren. Parallel dazu erfolgt eine Bewertung der ökologischen Auswirkungen, insbesondere in Bezug auf Ressourceneinsatz und CO₂-Emissionen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der langfristigen Überwachung der Grenzzustände während der Nutzungsdauer eines Bauwerks. Hierzu werden Strategien vorgestellt, die eine kontinuierliche Zustandsbewertung ermöglichen und so zur Optimierung von Instandhaltungsmaßnahmen beitragen. Die Ergebnisse des Berichts liefern eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die Abwägung zwischen Qualität, Kosten und Nachhaltigkeit in der Baupraxis.
Reliability versus manufacturing costs: What does quality cost?
The factor determining the service life of reinforced concrete structures is the limited durability with regard to reinforcement corrosion, which often leads to premature repair requirements, even though the structures were built in accordance with the current durability design rules. The aim of this research project is therefore to modernise the historically grown, descriptive regulations for the durability design of reinforced and prestressed concrete structures and to replace them with a transparent, performance-oriented design method. The research endeavours to enable the use of new materials that have not yet been sufficiently tested, such as innovative binders, and at the same time to ensure reliable, economical and environmentally friendly planning of structures over their entire service life. The development of a new design method based on verified material resistances and clearly defined performance requirements is intended to create a transparent basis for construction and at the same time promote innovation in the field of construction materials. The first part of the research project investigated the tension between the reliability and repair costs of structures and analysed economically appropriate reliability levels for relevant limit states. It was also shown that the minimum requirement for the reliability level for exposure class XD3 contained in a DAfStb position paper leads to an economical design based on the performance principle. Firstly, the decisive limit states for structural safety were identified and classified. Based on this, the consequences and costs associated with exceeding these limit states were assessed. A particular focus was placed on the quantitative assessment of the economic impact of different reliability levels. Based on these analyses, it was determined which reliability requirements for the identified limit states are justifiable from an economic point of view. Finally, suitable modelling approaches for the assessment are presented, which enable an efficient and realistic evaluation of reliability and maintenance costs. The second part of the research report analyses the relationship between reliability and manufacturing costs of structures and examines the economic and ecological effects of increased material resistance to reduce limit state exceedances. Firstly, the additional financial outlay required to increase the safety of a structure and minimise potential damage through improved material properties is quantified. At the same time, an assessment is made of the ecological impact, particularly in terms of resource use and CO₂ emissions. Another focus is on the long-term monitoring of limit states during the service life of a structure. To this end, strategies are presented that enable continuous condition assessment and thus contribute to the optimisation of maintenance measures. The results of the report provide a sound basis for decision-making when weighing quality, costs and sustainability in construction practice.