Zunehmend sind Stahlbetontragwerke nachträglich zu verstärken. Im Wesentlichen stehen hierfür der stahlbewehrte Spritzbeton [1], geklebte Stahllaschen, Lamellen und Gelege aus Carbonfaserkunststoffen (CFK) [2][3][4] sowie in neuerer Zeit der mit Carbon-Textilien bewehrte Beton bzw. Carbonbeton [5,6] Partial Safety Factors for Strengthening of Bending Cross SectionsStrengthening of reinforced concrete structures is generally performed with shotcrete, externally bonded steel plates, CFKlamellas and CF-sheets. Carbon concrete may also be used more recently. The mechanical properties of corresponding materials are basically subject to scatter in the same way as conventional concrete and reinforcing steel and they also contribute to the scatter of the total resistance side. Thus, appropriate partial safety factors are required within the framework of the semiprobabilistic safety concept. This paper first develops a probabilistic model for strengthened bending cross sections with carbon concrete. The probabilistic model is used to estimate the safety level which is reached depending on the partial safety factor of the strengthening material using the semiprobabilistic safety concept. Therewith a way to determine partial safety factors shall be developed for new innovative construction methods without comprehensive application experience, which on one hand exploit their load carrying capacities and ensure a proven safety level on the other hand.

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Safety factors are a decisive topic within the framework of a semi‐probabilistic safety concept as is common practice in civil engineering. Long‐time experience is not available for new, innovative reinforcing materials like carbon concrete. Therefore the current paper outlines an approach involving level‐II reliability methods for a comparison of its results with those of a deterministic calculation approach using partial safety factors. The aim is an economical calibration of the material specific factor for carbon concrete. Afterwards an evaluation of the result's quality is performed by the adoption of more precise level‐III reliability methods on specific scenarios. A major subject is the pre‐set value of the FORM sensitivity factor αR in the valid calibration procedure according to [1].

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Die Bemessung von Tragwerken erfolgt nach dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept mit der Trennung von Einwirkungs‐ und Widerstandsseite. Dabei werden die Teilsicherheitsbeiwerte für Beton und Betonstahl im Wesentlichen aufgrund umfangreicher Erfahrungswerte festgelegt. Somit wird auch ein allgemein akzeptiertes rechnerisches Zuverlässigkeitsniveau erreicht. Entsprechende Erfahrungswerte liegen für neue Bauarten wie dem Carbonbeton nicht vor. Damit ergibt sich für die Festlegung eines Teilsicherheitsbeiwerts ein Zielkonflikt. Einerseits darf er nicht zu gering sein, damit das erforderliche Zuverlässigkeitsniveau erreicht wird, andererseits aber auch nicht zu hoch, um die Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Der Beitrag entwickelt einen methodisch schlüssigen Ansatz zur Ermittlung von Teilsicherheitsbeiwerten für Bauarten, für die nur geringe Erfahrungswerte hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit vorliegen. Vorausgesetzt wird die Kenntnis der statistischen Eigenschaften der Widerstandsseite des zugrunde liegenden Bemessungsmodells. Zur Bestimmung von Teilsicherheitsbeiwerten wird der semiprobabilistische Widerstandswert in Bezug zum probabilistischen Wert nach der First Order Reliability Method (FORM) gesetzt. Als Maßzahl des Zuverlässigkeitsniveaus wird daraus die sog. Zuverlässigkeitsreserve abgeleitet. Die Zuverlässigkeitsreserven der bewährten Stahlbetonbauweise werden schließlich als Bezugswert für den Teilsicherheitsbeiwert der Carbonbewehrung verwendet. Der Ansatz wird am Beispiel der Biegebemessung mit reiner Carbonbewehrung und gemischter Bewehrung veranschaulicht, ist aber grundsätzlich auch auf andere Bemessungssituationen anwendbar.