Re: Der Fluch des Schnell-und-billig-Bauens mit Beton...

verfasst von Uwe, 06.10.2004, 23:42

-->Hallo, benor,

mit Deiner Annahme, dass bei Bauwerken, die unter Einsatz und damit der Nutzung der Möglichkeiten von Stahl-/Spannbeton erstellt wurden, Nachteile erkauft werden, die so nicht bei"Werken aus Bruchsteinen mit gebranntem Kalk" ("operis caementitium"; caementum = Bruchstein/Baustein > Zement bzw. cement) auftreten, bist Du auf der richtigen Spur.

Natürlich gibt es neben den Nachteilen auch Vorteile des Stahl-/Spannbetons, die nicht nur im Kostenfaktor liegen.

Der wesentliche Unterschied zwischen einem"Betonbauwerk" und einem Stahl-/Spannbetonbauwerk, besteht in der Möglichkeit des"Abtragens" der Lasten.

Beton kann Druckkräfte abtragen, wodurch Bauwerke, bei denen Ã-ffnungen überspannt werden müssen, der Einsatz von Gewölbe notwendig wird, wie er auch bei reinen Mauerwerksbauten bekannt ist aber ebenso bei der Gußeisen-Bogenbrücke, die dottore hier schon gezeigt hat, das Haupt-Lastabtragprinzip darstellt.

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Gußeisenbrücke über die Severn, Coalbrookdale, England 1779

Leicht vorstellbar ist, dass wenn die Widerlager der Bögen sich verschieben, es mit der Herrlichkeit der Konstruktion vorbei sein wird. Man denke sich zwei Bretter, die man gegeneinader an ihrer Stirnseite so stellt, dass sie eine Spitzdachform bilden; die Fußpunkte müssen je Seite neben der vertikalen Beanspruchung auch die horizontale Schubkraft aufnehmen können).

Verbindet man beide Fußpunkte einer derartigen Konstruktion durch ein Stahlband, so erfüllt das Stahlband die Aufgabe der horiontalen Abstützung (Besonderheiten und Bedingungen der Lasten seien hier nicht besonders erwähnt, da sie nicht zur einfachen Demonstration notwendig sind)

Nun wird deutlich, dass das der Bogen die Druckkräfte abträgt und das Stahlband zugkraftbeansprucht ist (das Stahlband - Zugband genannt, wird auch bei End- oder Einzelgewölbe eingestetzt, wo die"natürlchen" Widerlager fehlen).

Die maximale Höhe des Bogens über dem Zugband (Stich) kann nun nach Materialmöglichkeiten verringert werden. Festzustellen ist, dass mit flacherwerdenden Bogen, die Zugkräfte im Zugband enorm gesteigert werden, wenn ansonsten alles gleich bleibt. Die Zugkraft des Stahls sind für den eifachen Idealfall gleich der maximalen Druckkaft im Scheitelpunkt des Bogens.

Nun ist bekannt, dass Materialien unter ständiger Belastung"Zusatzverformungen" ("Kriechen" bei Druck, Dehnen bei Zug) aufweisen. Im Fall der Bögen, die ohne Zugband konstruiert sind, hat dieses Verhalten, bei richtiger Dimensionierung, kaum einen Einfluß auf das Bauwerk, das eine"Stauchung der Bogenlänge" zwar die Höhenlage des Scheitelpunkt verändert, dieses aber in einem derart geringen Maß, dass es für die Gebrauchsfähigkeit des Bogens unerheblich ist, solange die Widerlager keine zusätzlichen Verschiebungen erhalten.

Anders ist die Dehnung des Zugbandes zu werten. Sie kommt direkt einer horizontalen Fußpunktverschiebung gleich, die oben schon als Hauptversagensgrund beschrieben wurde. Zudem wird durch die horizontale Verschiebung, die Bogenhöhe veringert (das Verhältnis"baupraktische Bogenlängenverkürzung"/"Stichhöhenveränderung" ist ungleich geringer, als das Verhältnis Fußpunktverschiebung/Stichhöhenveränderung) und damit die innere Zugkraft im Zugband vergrößert, das dadurch eine Zusatzdehnung erhält und man bitte weiter am Beginn des Satzes weiterlesen müßte...

Warum nun die Beschreibung, die mir hoffentlich verständlich gelungen ist. Nun, weil der Verbundbaustoff Stahlbeton genau dieses Tragprinzip bei Biegebauteilen (Decken, Brückenträger...) im innern aufbaut. Der Betonstahl nimmt die Zugkräfte auf, die mit den inneren Betondruckkräfte (Bogenkräfte) im inneren Gleichgewicht stehen. Die"Bogenhöhe" ist natürlich hier wesentlich kleiner als bei den Bögen; bei normalen Wohnhausdecken steckt das"Gewölbe" in der Dicken.

Die Dehnung des Betonstahls führt unausweichlich zu Rissen im Beton, wenn dessen Zugfestigkeit, die gering ist, überschritten wird. Diese Risse sind soweit unbedenklich, wie die Stahleinlagen auch weiterhin vor Umwelteinwirkungen geschützt wird (Rissbreitenbeschränkung). Mit der Zeitdauer der Beanspruchung wirken sich auch hier die oben beschriebenen Erscheinungen aus"Kriechen/Dehnungen" aus.

Diese Beschreibung möge aufzeigen, dass ein"orpus caementitium" nicht vergleichbar ist mit einem Stahlbetonbauwerk (Spannbeton beinhaltet weitere Besonderheiten, die dadurch entstehen, dass man bestrebt ist, durch das Vorspannen von Spannstahleinlagen, in das Bauteil eine innere"Druckkraft" einzutagen, die der zu erwartenden Zugkraft entgegen wirkt).

Die"Schlankheit" der Konstruktion und die Vergrößerung der Spannweiten sind die Vorteile, die man sich durch Nachteile erkauft, die u.a. eben in der Wirkungsart des Verbundbaustoffes ihre Ursache haben (andere Schadensmöglichkeiten und ihre Ursachen habe ich hier nicht erwähnt).

Hoffe mit dieser"Semi-Profi"-Darstellung nicht gelangweilt zu haben, da ich nur aufzeigen wollte, das nicht alles nur am"Schnell-und-billig-Bauen" liegt.

Gruß,
Uwe

Bildquellen im Internet:
http://www.bernd-nebel.de/bruecken/

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