Stahlbeton - hochschule-bochum.de · „LiTraCon“ Light Transmitting Concrete Glasfaseranteil von...

Stahlbeton

1Das Zwei-Komponenten-

System Stahlbeton

Materialeigenschaften und typische Tragwerke

2konstruktive Grundlagen

3Biegebemessung von

ausgewählten Bauteilen

Das Zwei-Komponenten-System Stahlbeton

Eine kurze Geschichte des Betons

Zug- und Druckkomponentedas Fachwerkmodell

Komponente BetonBestandteile, Zuschläge

Festigkeiten

Formänderungen, Kriechen

Komponente StahlBewehrungsstäbe

Festigkeiten

Verformungseigenschaften

Eine kurze Geschichte des Betons (1)

150 v.Chr. - EmplektonPuzzolanerde +

Bruchsteinbrocken

120 v. Chr. - Opus Caementitium- monolithische Bauweise

- Gussmauerwerk in Schalung

- Zuschläge mit abgestufter Korngröße

Betonkuppel mit 43m Spannweite

Eine kurze Geschichte des Betons (1)

120 v. Chr. - Opus Caementitium- monolithische Bauweise

- Gussmauerwerk in Schalung

- Zuschläge mit abgestufter Korngröße

Pantheon: 118-126 n. Chr.

Eine kurze Geschichte des Betons (1)

Mittelalter - Cimentum- Pulver aus Ziegelbruch oder

Tuff

- zweischaliges Mauerwerk mit Mörtelkern

Eine kurze Geschichte des Betons (2)

18. Jahrhundert hydraulische Zemente

Portlandzement (1824)Ton+Kalk+Sand+Eisenerz

bei 1450°C : Klinker

Klinker+Gips mahlen : Zement

Zement+Wasser : Calciumsilikathydratnadeln

Eine kurze Geschichte des Betons (3a)

1854 Francois Coignet, William Boutland Wilkinson

bewehrte Betondecken

Eine kurze Geschichte des Betons (3b)

1855 Jean Louis Lambot

Holzersatzwerkstoff „Ferciment“

Eine kurze Geschichte des Betons (3c)

1867 Joseph Monier - bewehrte Blumenkübel„Moniereisen“

Eine kurze Geschichte des Betons (4)

20. JahrhundertBeton als Mittel des

Ausdrucksstrenge Geometrien„organische“ Formgebung

Spannbeton (Koenen 1907)

Schalen (Torroja, Isler, ...)

Transparenter Beton

Áron Losonczi (Ungarn)„LiTraCon“

Light Transmitting Concrete

Glasfaseranteil von 3 – 5%

Vorteil:Licht ohne Fenster

Nachteil:

www.litracon.hu

Betonboote?

Betonboote!

Wettkampfboot der BO (2007): Faserbeton, Wandstärke ca. 5mm

19.-20. Juni 2009

12. Deutsche Betonkanu-Regatta

Das „Ideale Paar“– Wärmeausdeh-

nungskoeffizienta=10-5 1/K

– Rostschutz durch alkalisches Milieu

pH-Wert 10-11

Verbund Stahl – Beton

Fachwerkmodell

Aufgabenteilung– „Druckstreben“:

Beton

– „Zugstreben“: Stahl

Verbund

HaftungKlebewirkung, Adhäsion

ReibungPresswirkung bei Belastung

VerzahnungProfilstahl

VerankerungAufbiegung,

Ankerkonstruktion

Baustoff Beton - Bestandteile

Zuschlagstoffe

Zement

Wasser

Zusatzstoffe

Zusatzmittel

Betonzuschläge

Betonfestigkeit

Zugfestigkeit beträgt nur 10% der Druckfestigkeit

Bei hohen Drucklasten Versagen durch Längsspaltung (Querdehnungsrisse)

Betonfestigkeitsklassen

Druckfestigkeitsklassen für Normalbeton nach DIN 1045-1

1

C12/15 12 15 20C16/20 16 20 24C20/25 20 25 28C25/30 25 30 33

2

C30/37 30 37 38C35/45 35 45 43C40/50 40 50 48C45/55 45 55 53C50/60 50 60 58

3

C55/67 55 67 63C60/75 60 75 68C70/85 70 85 78C80/95 80 95 88

C90/105 90 105 98C100/115 100 115 108

Überwa-chungsklasse

Festigkeits- klasse

charakteristische Zylinderdruckfes-

tigkeit (N/mm²)

charakteristische Würfeldruckfestig-

keit (N/mm²)

Mittelwert der Zy-linderdruckfestig-

keit (N/mm²)

Verformung

SchwindenVolumenverringerung durch

Wasserabgabe und chemische Prozesse, ca. 0,2 mm/m in den ersten drei Jahren (1/3 nach 28 Tagen)

KriechenPlastische Verformung unter Last -

bis zu mehreren mm/m bei hohen Spannungen

Feuchter Beton kriecht achtfach stärker als trockener Beton

Entlastung durch Spannungsumlagerung - weniger Risse durch Feuchthalten in den ersten 7 Tagen

„ “

Festigkeiten und Verformung

Bewehrung

Aufnahme der Zugkräfte von Biegeträgern

Aufnahme der Zugkräfte aus Querdehnung bei Druckgliedern

Aufnahme eines Teils der Druckkräfte bei Druckgliedern

Verteilung der Oberflächenspannungen zur Rissbreitenbeschränkung

Festigkeiten und Verformung

Materialeigenschaften und typische Tragwerke

Grundlagen des Tragwerksentwurfs im Stahlbetonbau

Typische Tragsysteme von Stabtragwerken und Flächentragwerken

Vor- und Nachteile des Stahlbetons

Grundlagen des Tragwerksentwurfs im Stahlbetonbau

Tragwerksentwurf analog zum Vorgehen bei Stahl- und Holzbauten

Betonbesonderheiten:

KriechenVertikalaussteifungen

ausreichend?

SchwindenFugen/Schwindgassen im

Entwurf vorgesehen? Oberflächenbewehrung

FundamentsetzungenHöheres Bauwerksgewicht

ggü. Stahl/Holz

Typische Tragsysteme von Stabtragwerken und Flächentragwerken

● Stabtragwerke– Stützen

– Binder

– Rahmen

● Flächentragwerke– Scheiben

– Platten

– Schalen

Vor- und Nachteile des Stahlbetons

Mechanische Beanspruchbarkeit (+)

Eigengewicht (-)/(+)

Chemische Beständigkeit (+-)

Herstellung und Formgebung (+)

Flexibilität nach Einbau (-)

Brandschutz und Tragfähigkeit (+)

Berechnungsaufwand (-)

Stahlbeton

1Das Zwei-Komponenten-

System Stahlbeton

Materialeigenschaften und typische Tragwerke

2konstruktive Grundlagen

3Biegebemessung von

ausgewählten Bauteilen

Konstruktive Grundlagen

Betondeckung

Nutzhöhe

Grundlagen der Bewehrungsführung, „Lesen von Bewehrungsplänen“

Stababstände und Durchmesser

Durchbiegungsbeschränkung

Institut für Stahlbetonbewehrung

www.isb-ev.de

Betondeckung

Betondeckung

Betondeckung

Betondeckung

Betondeckung

Betondeckung

Quelle: ISB-Arbeitsblatt 6

Nutzhöhe

Grundlagen der Bewehrungsführung, „Lesen von Bewehrungsplänen“

Grundlagen der Bewehrungsführung, „Lesen von Bewehrungsplänen“

Grundlagen der Bewehrungsführung, „Lesen von Bewehrungsplänen“

Stababstände und Durchmesser

Ruhrbrücke Witten-BommernApril 1996

Stababstände und Durchmesser

Quelle: ISB-Arbeitsblatt 8

Durchbiegungsbeschränkung

Durchbiegungsbeschränkung

Durchbiegungsbeschränkung

Stahlbeton

1Das Zwei-Komponenten-

System Stahlbeton

Materialeigenschaften und typische Tragwerke

2konstruktive Grundlagen

3Biegebemessung von

ausgewählten Bauteilen