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Questions and Answers
Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten, warum die Duktilität des Bewehrungsstahls für Stahlbeton wichtig ist?
Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten, warum die Duktilität des Bewehrungsstahls für Stahlbeton wichtig ist?
- Ermöglicht es dem Stahlbetonbauteil, sich unter Last zu verformen, ohne sofort zu versagen, wodurch ein rechtzeitiges Warnsignal vor dem Einsturz gegeben wird. (correct)
- Verhindert das Auftreten von Rissen im Beton.
- Erhöht die Feuerwiderstandsdauer des Stahlbetons.
- Ermöglicht es dem Beton, höhere Druckspannungen aufzunehmen.
Welche der folgenden Festigkeitsklassen wird typischerweise NICHT für Stahlbetonbauteile verwendet?
Welche der folgenden Festigkeitsklassen wird typischerweise NICHT für Stahlbetonbauteile verwendet?
- C20/25
- C30/37
- C8/10 (correct)
- C12/15
Ein hoher Wasserzementwert (W/Z-Wert) hat mehrere negative Auswirkungen auf Beton. Welche der folgenden ist KEINE typische Auswirkung eines hohen W/Z-Werts?
Ein hoher Wasserzementwert (W/Z-Wert) hat mehrere negative Auswirkungen auf Beton. Welche der folgenden ist KEINE typische Auswirkung eines hohen W/Z-Werts?
- Erhöhte Dauerhaftigkeit (correct)
- Erhöhte Schwindung
- Erhöhte Durchlässigkeit
- Geringere Festigkeit
Welches Ziel wird typischerweise durch die Verwendung eines gut abgestuften Korngemisches bei der Betonherstellung erreicht?
Welches Ziel wird typischerweise durch die Verwendung eines gut abgestuften Korngemisches bei der Betonherstellung erreicht?
Warum ist eine gute Abstufung des Korngemisches bei der Betonherstellung wichtig?
Warum ist eine gute Abstufung des Korngemisches bei der Betonherstellung wichtig?
Welche der folgenden Eigenschaften ist die wichtigste für Frischbeton?
Welche der folgenden Eigenschaften ist die wichtigste für Frischbeton?
Welcher Parameter beeinflusst die Betondruckfestigkeit NICHT?
Welcher Parameter beeinflusst die Betondruckfestigkeit NICHT?
Warum ist die Nachbehandlung von Beton grundsätzlich wichtig?
Warum ist die Nachbehandlung von Beton grundsätzlich wichtig?
Was bedeutet die 'Ausschalfrist' bei Betonarbeiten?
Was bedeutet die 'Ausschalfrist' bei Betonarbeiten?
Warum ist eine hohe Frühfestigkeit von Beton in manchen Fällen NICHT erstrebenswert?
Warum ist eine hohe Frühfestigkeit von Beton in manchen Fällen NICHT erstrebenswert?
Wie wirkt sich die Größe des Prüfkörpers bei einer Betondruckprüfung auf das Ergebnis aus?
Wie wirkt sich die Größe des Prüfkörpers bei einer Betondruckprüfung auf das Ergebnis aus?
Welche der folgenden Aussagen trifft auf die Zugfestigkeit von Beton im Vergleich zur Druckfestigkeit zu?
Welche der folgenden Aussagen trifft auf die Zugfestigkeit von Beton im Vergleich zur Druckfestigkeit zu?
Welchen Nachteil hat eine hohe Betonzugfestigkeit?
Welchen Nachteil hat eine hohe Betonzugfestigkeit?
Was bedeuten die Zahlenwerte '30/37' in der Betonfestigkeitsklasse C30/37?
Was bedeuten die Zahlenwerte '30/37' in der Betonfestigkeitsklasse C30/37?
Was ist der Hintergrund für den Beiwert $\alpha_{cc}$ im Zusammenhang mit der Betondruckfestigkeit?
Was ist der Hintergrund für den Beiwert $\alpha_{cc}$ im Zusammenhang mit der Betondruckfestigkeit?
Welche der folgenden Verformungen des Betons ist lastunabhängig?
Welche der folgenden Verformungen des Betons ist lastunabhängig?
Warum ist die Prüfung des E-Moduls bei einem bestimmten Lastniveau sinnvoll?
Warum ist die Prüfung des E-Moduls bei einem bestimmten Lastniveau sinnvoll?
Welches Phänomen muss bei der Abschätzung von Langzeitverformungen des Betons berücksichtigt werden?
Welches Phänomen muss bei der Abschätzung von Langzeitverformungen des Betons berücksichtigt werden?
Was bedeutet die Kriechzahl $\varphi$ des Betons?
Was bedeutet die Kriechzahl $\varphi$ des Betons?
Wie wirken sich große, massige Bauteile auf das Schwinden und Kriechen des Betons aus?
Wie wirken sich große, massige Bauteile auf das Schwinden und Kriechen des Betons aus?
Flashcards
Was ist "Verbundbaustoff Stahlbeton"?
Was ist "Verbundbaustoff Stahlbeton"?
Verbund von Bewehrung und Beton, der zusammenwirkt.
Was bedeutet Duktilität?
Was bedeutet Duktilität?
Die Fähigkeit eines Materials, sich unter Belastung zu verformen, ohne zu brechen.
Was ist Normalbeton?
Was ist Normalbeton?
Beton mit einer Festigkeitsklasse bis C50/60.
Was ist der W/B-Wert?
Was ist der W/B-Wert?
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Mindest-W/B-Wert für Normalbeton?
Mindest-W/B-Wert für Normalbeton?
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Negative Auswirkungen hoher W/B-Wert?
Negative Auswirkungen hoher W/B-Wert?
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Was ist ein gut abgestuftes Korngemisch?
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Was ist Grünstandfestigkeit?
Was ist Grünstandfestigkeit?
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Was bedeutet "Nachbehandeln" des Betons?
Was bedeutet "Nachbehandeln" des Betons?
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Was ist die Ausschalfrist?
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Wie wird die Betondruckfestigkeit geprüft?
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Auswirkung der Prüfkörpergröße?
Auswirkung der Prüfkörpergröße?
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Warum ist hohe Frühfestigkeit nicht immer gut?
Warum ist hohe Frühfestigkeit nicht immer gut?
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Was bedeuten die Zahlenwerte bei C30/37?
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Was ist der Wert αcc?
Was ist der Wert αcc?
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Was ist Kriechen des Betons?
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Was ist Schwinden des Betons?
Was ist Schwinden des Betons?
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Was bedeutet die Kriechzahl φ?
Was bedeutet die Kriechzahl φ?
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Funktionen der Betondeckung?
Funktionen der Betondeckung?
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Endverankerung von Bewehrungsstäben?
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Study Notes
Allgemeine Fragen zum Baustoff Stahlbeton
- Die Erfindung des Eisenbetons erfolgte etwa im 19. Jahrhundert.
- Voraussetzungen für den Verbundbaustoff Stahlbeton sind guter Haftverbund zwischen Stahl und Beton, ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten und alkalisches Milieu zum Schutz des Stahls vor Korrosion.
- Die Ökobilanz von Betonbauteilen kann durch die Verwendung von Recycling-Beton, optimierte Bauteilabmessungen und Reduzierung des Zementanteils verbessert werden.
- Die Duktilität des Bewehrungsstahls ist wichtig, um Risse zu überbrücken und das Tragverhalten des Stahlbetons zu verbessern.
- Normalbeton ist bis zur Festigkeitsklasse C50/60 definiert.
- Für Stahlbetonbauteile werden üblicherweise Festigkeitsklassen zwischen C20/25 und C50/60 verwendet.
- Faktoren wie Wasser-Zement-Wert, Zementart, Hydratationsgrad und Zuschläge beeinflussen die Zementsteinfestigkeit.
- Der W/B-Wert für Normalbeton sollte mindestens 0,45 betragen, um eine ausreichende Hydratation des Zements sicherzustellen.
- Ein hoher W/B-Wert führt zu geringerer Festigkeit, höherer Porosität und erhöhter Schwindneigung.
- Rundkorn führt zu besserer Verarbeitbarkeit, während Kantkorn den Verbund verbessert.
- Ein gut abgestuftes Korngemisch zielt auf eine hohe Packungsdichte und geringen Hohlraumgehalt ab.
- Schlecht abgestufte Korngemische können zu Entmischung, erhöhtem Zementbedarf und reduzierter Festigkeit führen.
- Eine Sieblinie entsteht durch Auftragen der Siebdurchgänge über der Korngröße.
- Eine gute Abstufung des Korngemisches ist wichtig für die Verarbeitbarkeit, Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Betons.
- Bei der Wahl des Größtkorns muss die Bauteildimension und die Bewehrungsführung berücksichtigt werden.
- Im Normalfall wird ein Größtkorn von 16 mm oder 32 mm verwendet.
- Die wichtigste Frischbetoneigenschaft ist die Verarbeitbarkeit, die vom Wassergehalt, Zementart und Gesteinskörnung abhängt.
- Die Betondruckfestigkeit kann durch die Wahl des W/B-Werts, der Zementart und der Nachbehandlung beeinflusst werden.
- Parameter wie W/B-Wert, Zementart, Gesteinskörnung, Verdichtung und Nachbehandlung beeinflussen die Betondruckfestigkeit.
Grünstandfestigkeit und Nachbehandlung
- Die Grünstandfestigkeit bedeutet, dass der Beton nach dem Erhärten seine Form beibehält, sie wird benötigt, um das Bauteil ausschalen zu können.
- "Nachbehandeln" bedeutet, den Beton vor zu schneller Austrocknung zu schützen, was für die Betonqualität grundsätzlich wichtig ist.
- Eine übliche Nachbehandlungsdauer beträgt 7 Tage.
- Gute Betonqualität erreicht man durch die richtige Wahl des W/B-Werts, eine gute Verdichtung und eine sorgfältige Nachbehandlung.
- Die Ausschalfrist bezeichnet den Zeitpunkt, ab dem die Schalung entfernt werden kann und hängt von der erreichten Festigkeit und der Belastung ab.
- Typische Ausschalfristen für Stahlbetonwände liegen bei 1-3 Tagen, für Decken bei 7-28 Tagen.
- Eine hohe Frühfestigkeit ist nicht immer erstrebenswert, da sie zu erhöhter Rissbildung durch Hydratationswärme führen kann.
Betondruckprüfung
- Die Betondruckfestigkeit wird in Österreich nach ÖNORM EN 12390 geprüft.
- Die Größe des Prüfkörpers beeinflusst das Ergebnis der Druckprüfung, größere Prüfkörper weisen tendenziell geringere Festigkeiten auf.
- Ein Prüfkörper mit größerer Höhe weist bei gleichem Querschnitt eine geringere Druckfestigkeit auf, da sich darin Schubspannungen schlechter ausbilden können.
- Die Betonzugfestigkeit kann durch Zugversuche, Biegezugversuche oder Spaltzugversuche geprüft werden.
- Der Spaltzugversuch liefert den höchsten Wert, der direkte Zugversuch den kleinsten.
- Die Zugfestigkeit beträgt etwa 10% der Druckfestigkeit.
- Die einfachste Zugfestigkeitsprüfung ist der Biegezugversuch, der aber schwieriger zu interpretieren ist als der Zugversuch.
- Die Zugfestigkeit ist in der Bemessung relevant für die Berechnung der Rissbreite und für Bauteile ohne Schubbewehrung.
- Eine hohe Betonzugfestigkeit kann zu sprödem Verhalten und plötzlichem Versagen führen.
Betonfestigkeitsklasse und Verformungseigenschaften
- Für einen Beton C30/37 bedeutet 30 die charakteristische Zylinderdruckfestigkeit und 37 die Würfeldruckfestigkeit in N/mm².
- Der charakteristische Wert der Zugfestigkeit liegt bei etwa 2-3 N/mm².
- Der Wert αcc berücksichtigt den Einfluss der Dauerlast auf die Druckfestigkeit und wird in Ö/D mit 0,85 angesetzt.
- Die typische Arbeitslinie von Beton ist linear bis zu einem bestimmten Punkt, danach nicht-linear bis zum Erreichen der maximalen Festigkeit.
- Nach EC2 gibt es weitere Möglichkeiten zur Modellierung des Betonverhaltens, wie z.B. ein idealisiert elastisch-plastisches Verhalten.
- Querdruck erhöht die einaxiale Druckfestigkeit und kommt z.B. in Stützen unter mehrachsiger Beanspruchung vor.
- Lastabhängige Verformungen sind Kriechen, lastunabhängige Verformungen sind Schwinden und thermische Verformungen.
- Es gibt verschiedene E-Module, wie den Kurzzeit-E-Modul und den Langzeit-E-Modul. Für die Bemessung wird meist der Kurzzeit-E-Modul verwendet.
- Die Prüfung des E-Moduls erfolgt auf einem Lastniveau von etwa 33% der Betondruckfestigkeit.
- Bei der Abschätzung von Langzeitverformungen sind die Betonzusammensetzung, die Umgebungsbedingungen und die Bauteilgeometrie zu berücksichtigen.
- Fünf Einflussfaktoren auf das Schwindmaß von Beton sind:
- Wasserzementwert (+)
- Art des Zements (+/-)
- Zuschlagstoffe (-)
- relative Luftfeuchtigkeit (-)
- Temperatur (+).
- Übliche Schwindmaße bewegen sich im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm/m.
- Eine 10 m lange Betonplatte schwindet ungehindert typischerweise um etwa 2 bis 5 mm.
- Die Schwinddehnung setzt sich aus autogenem Schwinden und Austrocknungsschwinden zusammen, wobei das Austrocknungsschwinden überwiegt.
- Die Kriechzahl φ des Betons beschreibt das Verhältnis der Kriechverformung zur elastischen Verformung und hängt vom Alter des Betons bei Belastung, der Betonzusammensetzung und den Umgebungsbedingungen ab. Sie liegt typischerweise zwischen 1 und 3.
- Fünf Einflussfaktoren auf die Kriechneigung:
- Betonalter bei Belastung (-)
- Betongüte (-)
- relative Luftfeuchtigkeit (-)
- Temperatur (+)
- Belastungsdauer (+).
Einflüsse auf Schwinden und Kriechen
- Hohes Belastungsalter: Reduzierend ("-")
- Hohe Luftfeuchtigkeit: Reduzierend ("-")
- Hoher Bewehrungsgrad: Reduzierend ("-")
- Gute Nachbehandlung: Reduzierend ("-")
- Hoher W/B-Faktor: Verstärkend ("+")
- Großes, massiges Bauteil: Verstärkend ("+")
- Hohe Lufttemperatur: Verstärkend ("+")
- Kriechen führt zu Umlagerung von Spannungen in Tragwerken, Schwinden zu Zwangsspannungen und Rissen.
- Abfließende Hydratationswärme kann zu Eigenspannungen und Rissen führen, besonders bei massigen Bauteilen.
- Schwinden kann Zwangsspannungen und Risse verursachen, wenn das Bauteil am Schwinden behindert wird.
- Eigenspannungen aus der abfließenden Hydratationswärme können durch die Verwendung von Zement mit geringer Wärmeentwicklung und Kühlung des Betons gering gehalten werden.
Bewehrungsstahl
- Eigenschaften von Bewehrungsstahl sind hohe Zugfestigkeit, Duktilität und gute Verbundfähigkeit.
- Der Bemessungswert der Streckgrenze für einen BSt500 errechnet sich aus der charakteristischen Streckgrenze geteilt durch den Teilsicherheitsbeiwert.
- Für Bewehrungsstahl können zwei Arbeitslinien verwendet werden: eine idealisierte und eine realistische.
- Duktilität wird anhand der Dehnung bei Höchstlast und dem Verhältnis von Zugfestigkeit zu Streckgrenze klassifiziert.
- Bewehrungsstähle werden durch Kurzzeichen gekennzeichnet, die Informationen über die Stahlsorte, den Durchmesser und die Herstellerfirma enthalten.
- Lieferformen für Bewehrungsstahl sind Stäbe, Ringe und Matten.
- Bewehrungsstahl verliert im Brandfall Festigkeit, wobei die Einbußen von der Temperatur abhängen.
- Bewehrungsstahl hat ein besseres Ermüdungsverhalten als Beton.
Verbund
- Einflüsse auf den Verbund von Bewehrungsstäben sind die Betongüte, die Stahloberfläche und die Betondeckung.
- Der Verbund zwischen Bewehrung und Beton beruht auf Adhäsion, Reibung und Verzahnung. Die Adhäsion darf rechnerisch nicht angesetzt werden. Die Verzahnung ist maßgebend bei der Ermittlung von Verankerungslängen.
- Zur Sicherstellung der Verbundwirkung ist eine bestimmte Betondeckung erforderlich, um ein Abplatzen des Betons zu verhindern. Die Betondeckung sollte mindestens dem Stabdurchmesser entsprechen.
- Es werden zwei Verbundbereiche unterschieden: guter und schlechter Verbund. Dies hängt von der Lage des Stabes beim Betonieren ab.
- Der Verbund kann in der Bemessung besser oder schlechter angesetzt werden.
- Die Verbundfestigkeit wird im Ausziehversuch geprüft.
- Mögliche Spaltrissbildung kann die Verbundfestigkeit negativ beeinflussen.
- Phasen beim Verbundversagen sind Adhäsionsverlust, Ausbildung von Mikrorissen und schließlich Herausziehen des Stabes.
Bemessung und Konstruktion
- Für die zuverlässige Einstufung von Tragwerken müssen drei Hauptkriterien erfüllt sein: Standsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit.
- Teilsicherheitsfaktoren berücksichtigen Unsicherheiten bei den Einwirkungen und denMaterialeigenschaften.
- Im Stahlbetonbau werden auf der Widerstandsseite nach Eurocode 2 Teilsicherheitsfaktoren für Beton und Stahl angesetzt.
- Von einer 5%-Fraktile spricht man bei der Nennfestigkeit, weil sie mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% erreicht wird.
- In der Regel sind zwei Einwirkungskombinationen für den Tragsicherheitsnachweis zu beachten: die ständige und die außergewöhnliche Einwirkungskombination.
- Die Dauerhaftigkeit eines Tragwerks aus Stahlbeton kann durch die Wahl geeigneter Materialien, eine sorgfältige Ausführung und eine regelmäßige Wartung sichergestellt werden.
- Äußere Faktoren, welche die Dauerhaftigkeit eines Stahlbetontragwerks beeinträchtigen können, sind aggressive Stoffe, Frost, Tausalz und hohe Belastungen.
- Bezüglich der Dauerhaftigkeit werden Einwirkungsseite und Widerstand durch Expositionsklassen und Mindestbetondeckung definiert.
- Eine Expositionsklasse beschreibt die Umgebungsbedingungen, denen ein Bauteil ausgesetzt ist. Die Expositionsklassen werden nach Angriffsart eingeteilt.
- Höhere Expositionsklassen bedingen einen kleineren W/B-Wert, um die Dichtheit des Betons zu erhöhen.
- Parameter, die den Korrosionsschutz der Bewehrung sichern, sind eine ausreichende Betondeckung, ein dichter Beton und die Vermeidung von Rissen.
Tragverhalten und Bemessung
- Bei der Schnittgrößenermittlung an einem Stahlbeton-Durchlaufträger werden üblicherweise vereinfachende Annahmen hinsichtlich der Modellierung (linear elastisch), Querschnittswerte (konstant) und Werkstoffgesetz (linear elastisch) getroffen.
- Für linear-elastische Berechnung mit anschließender begrenzter Momentenumlagerung muss sichergestellt sein, dass die Rotationkapazität der Querschnitte ausreichend ist.
- Zustand I bedeutet ungerissener Beton, Zustand II bedeutet gerissener Beton.
- Prinzipielle Annahmen im Stahlbeton bei der Querschnittsbemessung (ULS) sind die Ebenbleibehypothese, linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung für Stahl und die Vernachlässigung der Betonzugfestigkeit.
- Bei einem biegebeanspruchten Stahlbetonquerschnitt beträgt z etwa 0,9d.
- Der prinzipielle Unterschied bei kombinierter Wirkung von M+N im Stahlbetonbau gegenüber einem homogenen, linear elastischen Werkstoff ist, dass die Betonzugfestigkeit vernachlässigt wird und ein nichtlineares Materialverhalten berücksichtigt wird.
- Die Annahmen für die Spannungsverteilung sind Ebenbleibehypothese und definierte Materialgesetze.
- Die Unterschiede der Biegebemessung unter Gebrauchslast und für den Nachweis der Tragsicherheit liegen in den verwendeten Materialgesetzen und Sicherheitsbeiwerten.
- Beschreibung der Dehnungs-/Spannungsverteilung in einem Stahlbetonquerschnitt:
- Im ungerissenen Zustand ist die Dehnung und Spannung linear verteilt.
- Nach Überschreiten der Zugfestigkeit reißt der Beton und die Zugkräfte werden vom Stahl aufgenommen.
- Mit steigender Belastung dehnt sich der Stahl und staucht sich der Beton bis zum Erreichen der Fließgrenze bzw. der maximalen Betondehnung.
- Annahmen im Stahlbetonbau bei Bemessung auf überwiegende Biegung werden getroffen, wenn die Normalkraft klein ist im Vergleich zur Biegebeanspruchung.
- Überwiegende Biegung ist in der Regel ab einer Ausmitte von e > h/3 zu erwarten.
- Das Unterscheidungskriterium zwischen überwiegender Biegung und überwiegendem Druck ist das Vorzeichen der Dehnung im Beton.
- Der "Tension Stiffening" Effekt beschreibt die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen.
- Völligkeitsbeiwert und Höhenbeiwert sind Faktoren, die die Form der Spannungsverteilung im Beton berücksichtigen.
- Die Biegemindestbewehrung verhindert das schlagartige Versagen eines Bauteils nach Rissbildung.
- Bei biegebeanspruchten Bauteilen ist im Zusammenhang mit einer Druckbewehrung generell zu beachten, dass diese nur mit Vorsicht rechnerisch herangezogen werden sollte, da sie im Wesentlichen der Lastbegrenzung dient.
- Die Grenzen 0,35 bzw. 0,45 für den –Beiwert in dimensionslosen Bemessungstabellen beziehen sich auf die duktile Bemessung.
- Ein Plattenbalkenquerschnitt ist ein Querschnitt, bei dem die Betondecke mit dem Unterzug monolithisch verbunden ist. Bei der Bemessung sind die Nachweise für Biegung, Querkraft und Längsschub zu führen.
- Parameter, welche den Druckwiderstand einer Stahlbetonstütze beeinflussen, sind die Betongüte, der Stahlgehalt und die Schlankheit.
- Die Knickgefahr einer Stütze hängt von ihrer Schlankheit ab.
- Das Modellstützen- bzw. Ersatzstab- *Verfahren beruht auf der Idee, eine reale Stütze durch ein vereinfachtes Modell zu ersetzen. Voraussetzung für dessen Anwendung ist, dass das Gesamttragwerk stabil ist.
- Stahlbetonstützen werden mit Längs- und Querbewehrung bewehrt. Die Längsbewehrung dient der Aufnahme der Druckkräfte, die Querbewehrung verhindert das Ausknicken der Längsbewehrung.
- Eine Stütze wird im KG vordimensioniert, da dort die höchste Last auftritt. In den oberen Geschossen wird die Bewehrung reduziert, um der geringeren Belastung Rechnung zu tragen.
Querkraft und Torsion
- Trägerartige Bauteile können auf Querkraft versagen, wenn die Querkraftbewehrung nicht ausreichend ist.
- Das Modell für die Schrägzugbemessung des gerissenen Stahlbetonbalkens basiert auf der Fachwerkanalogie.
- Für gerissene Stahlbetonbalken wird die Lastabtragung im Zusammenhang mit der Querkraft durch die Fachwerkanalogie abgebildet.
- Der Ansatz für nicht-querkraftbewehrte Bauteile basiert darauf, dass ein Teil der Querkraft vom Beton und ein Teil von der Längsbewehrung aufgenommen wird.
- Die klassische Fachwerksanalogie ist in der Realität nur teilweise zutreffend, da sie die Zugfestigkeit des Betons vernachlässigt.
- Nach Eurocode 2 darf in Platten unter bestimmten Voraussetzungen auf Querkraftbewehrung verzichtet werden.
- Parameter, welche die Querkrafttragfähigkeit eines Bauteils beeinflussen, sind die Betongüte, die Querkraftbewehrung und die Bauteilgeometrie.
- Gurtplatten bzw. Flansche werden an einen Träger (Unterzug) im Zug-/Druckbereich durch Kopfbolzen oder Dübel angeschlossen.
- Sinnvolle Querkraftbewehrungen bei einem Träger sind Bügel und schräge Schubbewehrung. Bei Torsionsbeanspruchung ist eine zusätzliche Längsbewehrung erforderlich.
- Es wird zwischen Gleichgewichtstorsion und Verträglichkeitstorsion unterschieden.
- Verträglichkeitstorsion wird in der Bemessung meist vernachlässigt, da sie sich durch Rissbildung abbaut.
- Bei der Überlagerung von Querkraft- und Torsionsbewehrung ist zu beachten, dass die Bewehrungen sich addieren.
- Für einen Balken aus der Lasttorsion ergeben sich Schubspannungen an den Bauteiloberflächen.
Gebrauchstauglichkeit
- Erscheinungen, die die GT von Stahlbetontragwerken beeinträchtigen können, sind zu große Durchbiegungen, Risse und Schwingungen.
- Die Folgen sind Beeinträchtigungen der Nutzung, Schäden an nichttragenden Bauteilen und ein ungutes Gefühl bei den Nutzern.
- Planer und Ausführende müssen die GT sicherstellen durch eine sorgfältige Planung, Ausführung und Überwachung.
- Für den Grenzzustand der GT sind die häufigen Einwirkungskombinationen zu beachten.
- Rissarten sind beispielsweise Schwindrisse, Lastrisse und Zwangsrisse.
- Mögliche Rissbildungen zufolge Schwinden und abfließender Hydratationswärme entstehen durch behinderte Verformung.
- Zu große Rissbreiten haben negative Folgen wie Korrosion der Bewehrung und Beeinträchtigung der Dichtigkeit.
- Maßnahmen gegen zu große Rissbreiten sind die Verwendung von Beton mit niedrigerem Schwindmaß, die Anordnung von risseverteilender Bewehrung und die Begrenzung der Betonzugspannung.
- Übliche Rissbreiten sind im Regelfall auf 0,3 mm begrenzt, bei Dichtigkeitsanforderungen auf 0,2 mm.
- "Risseverteilende Bewehrung" bedeutet eine Bewehrungsanordnung, die dazu dient, die Risse gleichmäßig über die Bauteiloberfläche zu verteilen.
- Bei der Rissbildung in einem Stahlbetonelement treten Mechanismen auf wie Adhäsion, Reibung und Verzahnung.
- Die Rissbreitenberechnung basiert auf der Annahme eines linear elastischen Verhaltens und der Berücksichtigung der Betonzugfestigkeit.
- Kleinere Bewehrungsdurchmesser führen zu geringeren Rissbreiten, da sie eine bessere Verteilung der Risse bewirken.
- Nach Norm können Rissbreiten auch ohne genaue Rissbreitenberechnung eingehalten werden, indem Mindestbewehrung eingelegt wird.
- Die Rissbildung unter Zwang ("weggesteuert") unterscheidet sich von der unter Last ("lastgesteuert") dadurch, dass die Risse bei Zwangbeanspruchung breiter sind und weniger auftreten.
- Negative Folgen zu großer Durchbiegungen können sein:
- Beeinträchtigung der Nutzung
- Schäden an nichttragenden Bauteilen
- ästhetische Beeinträchtigungen.
- Überhöhung ist das Vorgehen bei Stahlbetonbauteilen, um eine Durchbiegung zu kompensieren.
- Durchbiegung ist die Verformung eines Bauteils unter Last.
- Durchhang ist die bleibende Verformung eines Bauteils nach Entlastung (Skizze erforderlich).
- Grenzwerte für Durchbiegungen im Stahlbetonbau liegen typischerweise bei L/250 für die Gesamtverformung und L/500 für die Verformung nach Fertigstellung.
- Für Standardbauteile des Hochbaus kann die Durchbiegung ohne genauen Nachweis eingehalten werden, indem Tabellenwerte verwendet werden.
- Besonderheiten bei der Durchbiegungsberechnung eines Stahlbetonbauteils gegenüber einem homogenen isotropen Werkstoff sind das Berücksichtigen des Kriechens und Schwindens sowie die Rissbildung.
- Bei der Durchbiegungsberechnung eines Standard-Biegebauteils wird zunächst die Krümmung ermittelt, dann die Durchbiegung durch Integration der Krümmung über die Bauteillänge.
- Die doppelte Integration der Krümmung zur Durchbiegungsberechnung kann für eine manuelle Berechnung durch vereinfachte Verfahren wie Tabellen oder Näherungsformeln ersetzt werden.
- Die Momenten-Krümmungs-Beziehung für einen biegebeanspruchten Stahlbetonbalken beschreibt den Zusammenhang zwischen dem aufgebrachten Moment und der resultierenden Krümmung.
- Kein linearer Zusammenhang zwischen Krümmung und Belastung, da sich die Steifigkeit des Stahlbetonquerschnitts mit zunehmender Belastung ändert.
- Unter Gebrauchslast wird eine lineare Spannungsverteilung im Stahlbetonquerschnitt angenommen.
- Die Unterschiede der rechnerischen Spannungsverteilung sind die Verwendung von Teilsicherheitsbeiwerten und die Berücksichtigung des nichtlinearen Materialverhaltens.
- Betondruckspannungen werden unter quasi-ständiger Belastung nach Eurocode 2 mit 0,45 fck begrenzt, um das Kriechen des Betons zu berücksichtigen.
Konstruktion und Bewehrungsführung
- Die Betondeckung hat die Funktionen des Korrosionsschutzes, des Brandschutzes und des Verbunds.
- Üblicherweise wird im Hochbau eine Betondeckung von 20 bis 50 mm gewählt.
- Das Planmindestmaß der Betondeckung errechnet sich aus der Mindestbetondeckung zuzüglich eines Sicherheitszuschlags.
- Übliche Betondeckungen sind:
- Trockene Innenräume: 20 mm
- Im Freien: 30 mm
- Brückentragwerke: 40-50 mm.
- Das Planmindestmaß der Betondeckung hängt ab von der Expositionsklasse, dem Betondurchmesser und der Art der Bewehrung.
- Die Endverankerung kann erfolgen durch:
- gerade Stabenden
- gebogene Stabenden
- angeschweißte Elemente
- Verankerungsplatten.
- Hauptparameter bei der Ermittlung der Verankerungslänge gerader Stabenden sind die Betongüte, die Stahlsorte, der Durchmesser der Bewehrung und der Verbundspannungsverlauf.
- Die Verankerungslänge eines Bewehrungsstabes wird durch Integration der Verbundspannungen über die Länge des Stabes ermittelt.
- Faktoren zur Reduktion der Verankerungslänge sind:
- Verwendung von hochfestem Beton
- Verwendung von Rippenstahl mit guter Verbundwirkung.
- Der Biegerollendurchmesser darf nicht zu klein sein, um eine zu hohe Beanspruchung des Betons im Bereich der Biegung zu vermeiden.
- Ein Stabbündel besteht aus mehreren parallel geführten Stäben. Bei der Bündelung ist auf ausreichende Abstände zu achten.
- Die Bewehrung wird so abgelängt, dass eine ausreichende und wirtschaftliche Zugkraftdeckung gewährleistet ist, wobei die Zugkraftdeckungslinie den Verlauf der Zugkräfte im Bauteil widerspigelt.
- Der erforderliche Bewehrungsquerschnitt ergibt sich aus der einwirkenden Kraft und der Streckgrenze des Stahls.
- Die Einhaltung von Stababständen und Randabständen im Querschnitt ist wichtig, um eine ausreichende Verbundwirkung sicherzustellen.
- Bei Übergreifungsstößen sind prinzipiell Querbewehrungen erforderlich, um das Abplatzen des Betons zu verhindern.
- Ein Totalstoss wirkt sich negativ auf die Verankerungslänge aus und kann durch eine entsprechende Bewehrungsanordnung begegnet werden.
- Möglichkeiten für Querkraftbewehrung sind Bügel, schräge Bügel und Querkraftdorne.
- Auf die unterschiedlichen Möglichkeiten für Querkraftbewehrung muss bei der konstruktiven Ausbildung geachtet werden.
- Für ein Rahmeneck mit öffnendem und schließendem Moment sind Skizzen und Begründungen erforderlich.
- Für stützenartige Bauteile gibt es konstruktive Vorgaben für die Bewehrung.
- Für einachsig gespannte Platten ist stets eine Verteilerbewehrung (in der Größe von 20%) der Längsbewehrung vorzusehen, um Zwangsspannungen aufzunehmen.
- Deckenauflagerungen auf Randunterzügen werden in der Regel als gelenkig (frei drehbar) gerechnet, um eine konservative Bemessung zu gewährleisten.
- Die trotzdem vorhandene teilweise Einspannung kann im Endauflagerbereich durch eine zusätzliche Bewehrung berücksichtigt werden.
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