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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