Stahlbeton. Das Zwei-KomponentenSystem Stahlbeton. Materialeigenschaften und typische Tragwerke. konstruktive Grundlagen

Stahlbeton 1 Das Zwei-KomponentenSystem Stahlbeton Materialeigenschaften und typische Tragwerke 2 konstruktive Grundlagen 3 Biegebemessung von ausge...
Author: Viktor Ritter
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Stahlbeton 1 Das Zwei-KomponentenSystem Stahlbeton Materialeigenschaften und typische Tragwerke

2 konstruktive Grundlagen

3 Biegebemessung von ausgewählten Bauteilen

Das Zwei-Komponenten-System Stahlbeton Eine kurze Geschichte des Betons Zug- und Druckkomponente das Fachwerkmodell

Komponente Beton Bestandteile, Zuschläge Festigkeiten Formänderungen, Kriechen

Komponente Stahl Bewehrungsstäbe Festigkeiten Verformungseigenschaften

Eine kurze Geschichte des Betons (1) 150 v.Chr. - Emplekton Puzzolanerde + 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. Jahrhundert Beton als Mittel des Ausdrucks strenge 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! 19.-20. Juni 2009 12. Deutsche Betonkanu-Regatta

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

Verbund Stahl – Beton Das „Ideale Paar“ –

Wärmeausdehnungskoeffizient a=10-5 1/K



Rostschutz durch alkalisches Milieu pH-Wert 10-11

Fachwerkmodell Aufgabenteilung –

„Druckstreben“: Beton



„Zugstreben“: Stahl

Verbund Haftung Klebewirkung, Adhäsion

Reibung Presswirkung bei Belastung

Verzahnung Profilstahl

Verankerung Aufbiegung, 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 charakteristische charakteristische Mittelwert der ZyÜberwaFestigkeits- Zylinderdruckfes- Würfeldruckfestig- linderdruckfestigchungsklasse klasse tigkeit (N/mm²) keit (N/mm²) keit (N/mm²) C12/15 12 15 20 C16/20 16 20 24 1 C20/25 20 25 28 C25/30 25 30 33 C30/37 30 37 38 C35/45 35 45 43 C40/50 40 50 48 2 C45/55 45 55 53 C50/60 50 60 58 C55/67 55 67 63 C60/75 60 75 68 C70/85 70 85 78 3 C80/95 80 95 88 C90/105 90 105 98 C100/115 100 115 108

Verformung





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

Kriechen Plastische 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 Stahlund Holzbauten Betonbesonderheiten: Kriechen Vertikalaussteifungen ausreichend?

Schwinden Fugen/Schwindgassen im Entwurf vorgesehen? Oberflächenbewehrung

Fundamentsetzungen Höheres 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 1 Das Zwei-KomponentenSystem Stahlbeton Materialeigenschaften und typische Tragwerke

2 konstruktive Grundlagen

3 Biegebemessung 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-Bommern April 1996

Stababstände und Durchmesser

Quelle: ISB-Arbeitsblatt 8

Durchbiegungsbeschränkung

Durchbiegungsbeschränkung

Durchbiegungsbeschränkung

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2 konstruktive Grundlagen

3 Biegebemessung von ausgewählten Bauteilen