Nguyen Viet Tue

Verhalten von Stahlbetonbauteilen

Im Kap. 3 wurde gezeigt, wie die Einwirkungen auf ein Tragwerk ermittelt werden konnen. Damit lassen sich entsprechend Kap. 5 die masgebenden Schnittgrosen in den beiden Grenzzustanden berechnen. Die Schnittgrosen rufen in den Bauteilen Spannungen hervor. Diese im Bauwerk oder Bauelement wirkenden inneren Krafte konnen durch Trajektorienbilder veranschaulicht werden. Sie haben Ahnlichkeit mit Stromungsbildern, weshalb auch vom Kraftfluss im Bauteil gesprochen wird. Die Trajektorienbilder und die Vorstellung von Kraften, die von den belasteten Randern des Tragwerks ausgehend durch dieses hindurch zu den Auflagern fliesen, sind fur das Verstandnis des Tragverhaltens und damit fur die Bemessung und konstruktive Durchbildung sehr hilfreich. Im Folgenden soll der Einfluss der einzelnen Beanspruchungsarten auf das Verhalten von Stahlbetonbauteilen zusammenfassend beschrieben werden, um spater das Verstandnis fur die Bemessungsmodelle, die als Grundlage fur die Bemessung nach DIN 1045-1 [87] dienen, zu erleichtern.

Scheiben und wandartige Träger

Als Scheiben bezeichnet man ebene, flachenformige Bauteile, die in ihrer Ebene, d. h. parallel zur Mittelflache, belastet werden (Abb. 11.1). Die groste Querschnittsabmessung l einer Scheibe ubersteigt das Vierfache der kleineren Querschnittsabmessung h [87]. Wandartige Trager sind ein Sonderfall der Scheiben (daher auch scheibenartige Trager genannt). Ein wandartiger Trager ist eine Scheibe, die uberwiegend auf Biegung beansprucht wird und dessen Stutzweite l weniger als das Zweifache seiner Querschnittshohe h betragt. Ein wandartiger Trager kann sowohl Einfeldtrager (Abb. 11.1(c)) oder mehrfeldrig (Abb. 11.1(d)) gelagert sein.

Werkstoffgesetze und Annahmen zur Ermittlung des Querschnittswiderstandes

Im Kapitel 4 wurde bereits gezeigt, das gemas dem Sicherheitskonzept von EC2 die Zuverlassigkeit von Stahlbetonbauteilen durch die Uberprufung der Bemesxadsungsgleichung n n

Sicherheitskonzept und Nachweiskonzept

{S_d} leqslant {R_d}

Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

n n(7.1) n nnachgewiesen wird. Hierbei ist S d die Beanspruchung des betrachteten Querxadschnitts infolge der masgebenden Lastkombination unter Berucksichtigung der Teilsicherheitsbeiwerte. R d ist der entsprechende rechnerische Querschnittswiderstand unter Berucksichtigung der Teilsicherheitsbeiwerte der Werkstoffe. Durch die Festlegung des Sicherheitskonzeptes umfast die Tragwerksplanung eines Stahlbetonbauteils in der Regel folgende Schritte: n n1. n nWahl des geeigneten Baustoffs und Querschnittsabmessung, n n n n n2. n nWahl des statischen Systems, n n n n n3. n nErmittlung der masgebenden Lastkombination, n n n n n4. n nErmittlung der Schnittgrosen, n n n n n5. n nBemessung der masgebenden Querschnitte, n n n n n6. n nKonstruieren des Bauteils unter Berucksichtigung aller Beanspruchungsarten.

Ausgangsstoffe des Stahlbetons

Im Kapitel 3 wurde gezeigt, wie die Einwirkungen auf ein Tragwerk ermittelt werden konnen. Damit lassen sich entsprechend Kapitel 5 die masgebenden Schnittgrosen in den beiden Grenzzustanden berechnen. Die Schnittgrosen rufen in den Bauteilen Spannungen hervor. Diese im Bauwerk oder Bauelement wirkenden inneren Krafte konnen durch Trajektorienbilder veranschaulicht werden. Sie haben Ahnlichkeit mit Stromungsbildern, weshalb auch vom Kraftflus im Bauteil gesprochen wird. Die Trajektorienbilder und die Vorstellung von Kraften, die von den belasteten Randern des Tragwerks ausgehend durch dieses hindurch zu den Auflagern fliesen, sind fur das Verstandnis des Tragverhaltens und damit fur die Bemessung und konstruktive Durchbildung sehr hilfreich. Im folgenden soll der Einflus der einzelnen Beanspruchungsarten auf das Verhalten von Stahlbetonbauteilen zusammenfassend beschrieben werden, um spater das Verstandnis fur die Bemessungsmodelle, die als Grundlage fur die Bemessung nach EC2 [9] dienen, zu erleichtern.

Grundlagen der Bewehrungsführung

Fur die Nutzer befindet sich ein Bauwerk dann in einem kritischen Zustand, wenn entweder eine normale Nutzung des Bauwerks nicht mehr moglich ist oder wenn unmittelbare Gefahr fur die Standsicherheit besteht. Allgemein bedeutet dies, dass mit dem Auftreten eines der beiden Zustande die an das Tragwerk gestellten Anforderungen nicht mehr erfullt werden konnen. Fur die Bemessung von Tragwerken werden diese kritischen Zustande als Grenzzustande definiert. Je nachdem, ob es sich um die rechnerische Standsicherheit oder um die Nutzungseigenschaften handelt, wird unterschieden zwischen: n n n— Grenzzustand der Tragfahigkeit, n n n— Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit.

Grundlagen des Stahlbetonbaus

Ein Bauwerk wird aus einem oder mehreren Baustoffen gebaut, die alle ein spezifisches Gewicht haben. Weitere Gewichte entstehen infolge der Bauwerksnutzung. Daruber hinaus mussen bei der Planung die Umwelteinflusse auf die Dauerhaftigkeit und Standsicherheit des Bauwerks berucksichtigt werden. All diese fur das Bauwerk belastenden Einflusse werden als Einwirkungen definiert. Die Einwirkung auf ein Bauwerk hangt also von seiner Art, seiner Nutzung, von den ortlichen Gegebenheiten und von den klimatischen Bedingungen ab. Die Einwirkungen und deren Kombination auf ein betrachtetes Bauwerk andern sich in der Regel laufend, so das sie mit deterministischen Grosen nicht beschrieben werden konnen. Daruber hinaus konnen infolge ihrer Vielfaltigkeit die Einwirkungen auf Bauwerke kaum vollstandig und exakt bei der Planung erfast werden. Dies gilt insbesondere fur die klimatischen Einwirkungen. Um ein vergleichbares Sicherheitsniveau fir alle Bauwerke und eine Erleichterung fir die Tragwerksplaner zu erreichen, wird eine Groszahl der zu erwartenden Einwirkungen mittels statistischer Funktionen beschrieben. Die daraus ermittelten charakteristischen Werte werden in nationalen und internationalen Normen als Grundlage fur die Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken festgeschrieben, z.B. DIN 1055 [41], DIN 1072 [42], EC1 [43] etc. Andere nicht genormte Einwirkungen — meist Verformungseinwirkungen — mus der Tragwerksplaner selbst wahlen. Hierbei mus vor allem uberlegt werden, welche Lastfalle fur das betrachtete Bauwerk berucksichtigt werden mussen. Das kann von Bauwerk zu Bauwerk sehr unterschiedlich sein.