Civil Engineering

Mechanische Prüfungen im Bauingenieurwesen

Das Wissen um das Verhalten von Materialien oder Produkten unter Belastung ist im Bereich des Bauingenieurwesens unverzichtbar. Die Belastungen, die auf Bauwerke beziehungsweise deren strukturellen Komponenten wie z.B. Träger, Stützen, Wände, Decken und Verbindungselemente einwirken, sind ganz unterschiedlicher Natur. Zu nennen sind hier die Umwelteinflüße, die täglich und jahrzehntelang auf das Gebäude und die Baustoffe, aus denen es errichtet wurde, einwirken. Daneben müssen moderne Bauwerke u.a. auch hohe Sicherheitsstandards erfüllen im Bereich der Feuersicherheit. Die thermische Beanspruchung durch eventuelle Brände ist eine weitere Belastung, der Gebäude standhalten müssen. 

Ein hoher Anteil der Belastungen, denen ein Bauwerk ausgesetzt ist, ist allerdings mechanischer Natur.  Entsprechend viel Raum nehmen mechanische Prüfungen in der Grundlagenforschung und Bauprojekten aller Art ein. Mit mechanischen Prüfungen lassen sich die tatsächlichen mechanischen Eigenschaften der Materialien ermitteln, die im späteren Verlauf bei einem Bauvorhaben eingesetzt werden. Durch die mechanische Prüfung wird sichergestellt, dass die geplanten Materialien und strukturrelevanten Komponenten wie z.B. Trägern, Stützen, Wänden, Decken und Verbindungselemente für den vorgesehenen Zweck geeignet sind und den Belastungen während der gesamten Lebensdauer des Bauwerkes zuverlässig standhalten.

Gängige mechanische Prüfungen im Bauingenieurwesen umfassen u. a. Prüfungen von:

• Zugfestigkeit und Druckfestigkeit
• Biegefestigkeit
• Biegezugfestigkeit
• Risserkennung und Rissfortschritt
• Tragfähigkeitstests
• Dauerschwingfestigkeit bzw. Dauerfestigkeit
• Kältebruchtemperaturen
• Wärmebeständigkeit
• Schlagfestigkeit
• Scherfestigkeit
• Flammwiderstand
• Schmelzpunkt
• Feuchtigkeitsbeständigkeit

Getestet werden im Rahmen der mechanischen Prüfungen unterschiedlichste Materialien, die beim Bau von Gebäuden, Straßen oder anderweitigen Infrastrukturprojekten zum Einsatz kommen können. Zu den klassischen Materialien im Bauingenieurwesen zählen Baustoffe, Beton, Zement, Bindemittel, Zuschlagstoffe, Ziegel, Glas, Bretter und Balken, Asphalt oder das Erdreich der Baustelle. Immer wichtiger werden dabei neuartige Werkstoffe und Verbundmaterialien, um die Ziele Nachhaltigkeit und Leichtbau zu realisieren. Ein Hauptaugenmerk der mechanischen Prüfung liegt auf einzelnen Komponenten und deren Verbindungen unter- und miteinander. Klebeverbindungen wie z. B. Mörtel, Nietverbindungen beim Brückenbau oder Schweißverbindungen unterliegen höchsten Belastungen, gleichzeitig müssen die Strukturen aber für viele Jahre oder Jahrzehnte den berechneten Belastungen standhalten. Entsprechend umfangreich und detailliert werden die Prüfungen gerade im Bereich der Verbindungen durchgeführt.

The mechanical tests are carried out on a wide range of civil engineering materials that can be used in the construction of buildings, roads or other civil infrastructures. Traditional civil engineering materials include construction materials, concrete, cement and aggregates, structural steel, wood, bricks, glass, boards and beams, asphalt, or site soil. Novel materials and composite materials are becoming increasingly important in this context in order to realize the goals of sustainability and lightweight construction. A focus of mechanical testing is on individual components and their joints. Adhesive joints such as mortar, riveted joints in bridge construction or welding joints are subject to the highest loads. At the same time, however, the structures must be able to withstand the calculated loads for many years or decades. Accordingly, the tests are carried out extensively and in great detail, especially regarding the joints.