Lehrbuch des Stahlbetonbaues: Grundlagen und Anwendungen im Hoch- und Brückenbau

311 Pages·1949·14.77 MB·German

by  Prof. Dr. techn. Adolf Pucher (auth.)

Lehrbuch
des Stahlbetonbaues
Grundlagen und Anwendungen
im Hoch- und Brückenbau
Von
Diplom-Ingenieur
Prof. 01'. techno Adolf Pucher
Graz
Mit 304 Textabbildungen
Springer-Verlag
Wien GmbH
1949
ISBN 978-3-7091-3483-2 ISBN 978-3-7091-3482-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-7091-3482-5
Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung
in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1949 by Springer-Verlag Wien
Ursprünglich erschienen bei Springer Vienna 1949.
Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1949
Vorwort.
Die rasche Entwicklung, die die Stahlbetonbauweise seit der Mitte der
Zwanziger-Jahre erfuhr, hat auf die Theorie und Praxis von Entwurf und
Berechnung außerordentlich befruchtend gewirkt. Der wirtschaftliche
Wettkampf, in dem sich die Bauweise durchsetzen und immer aufs Neue
bewähren mußte, hat eine Fülle konstruktiver Ideen hervorgebracht, zu
deren Verwirklichung eine Vertiefung unserer Erkenntnisse sowohl über
die Baustoffeigenschaften, als auch eine Erweiterung und Verbesserung der
statischen Methoden zur Berechnung der vielfach ganz neuen Tragwerks
formen notwendig war. Diese Entwicklung hat nunmehr - allerdings
noch weit entfernt von der Vollendung - eine Stufe erreicht, von der aus
rückschauend sich die gesicherten Ergebnisse bereits ordnen und auswählen
lassen. In dem vorliegenden Buch ist der Versuch gemacht, aus der Fülle
des neu Entwickelten das Notwendigste und in der Praxis bewährte darzu
bieten und sowohl den Studierenden als auch den planenden Ingenieuren
Mittel und Hinweise in die Hand zu geben, die ihnen bei den alltäglichen
Aufgaben des Stahlbetonbaues und auch etwas darüber hinaus wertvolle
Hilfe leisten werden. .
Der erste Teil befaßt sich mit den Baustoffen und deren physikalischen
Eigenschaften nur soweit, als es für das Verständnis des Folgenden und
für das Entwerfen und Berechnen der Bauwerke unumgänglich notwendig
ist. Eine weitergehende, durch eingehende Versuchsergebnisse belegte
Darstellung würde den in Aussicht genommenen Umfang des Buches
überschreiten.
Die dargestellten Berechnungsverfahren entsprechen dem derzeitigen
Stande der Bestimmungen in den meisten Staaten. Es sind möglichst
wenige, dafür aber um so umfassender anwendbare Bemessungsbehelfe
entwickelt, die vom Maßsystem und jedem absoluten Festigkeitswert un
abhängig sind. Ihre Anwendung ist durch zahlreiche Beispiele erläutert.
Die BemessungsbehelIe enthalten als einzigen Festwert die Verhältnis
zahl n = 15. In dem Kapitel "Die erweiterte Anwendung der Bemessungs
behelfe" ist ein sehr einfaches Verfahren entwickelt, das ihre Anwendung
auch bei n =1= 15 ermöglicht und dies ist durch ein Beispiel erläutert. Die
entwickelten Bemessungsbehelfe sind d'lher überall dort anwendbar, wo
geradlinige Druckspannungsverteilung im Beton für die Berechnung anzu
nehmen ist. .
Der Schluß des ersten Teiles ist Betrachtungen über die Biegung im
plastischen Bereich gewidmet, um dieses für die Beurteilung des tatsäch
lichen Tragvermögens so wichtige Gebiet dem Verständnis des Lesers
näher zu bringen.
Der zweite und dritte Teil ist dem Stahlbetonhoch- und Brückenbau
gewidmet. Für das Entwerfen der Stahlbetonbauwerke ist die Kenntnis
IV Vorwort.
der statischen Methoden und die Erkenntnis über den Kräftezustand in
den verschiedenen Tragwerken ebenso notwendig, als die Beherrschung der
Bemessungsmethoden und der Gestaltungsgrundsätze. Es sind daher bei
allen Tragwerksformen die statischen Methoden, die sich zu deren Be
rechnung besonders gut eignen, zuerst kurz dargestellt und dann erst die
Gestaltung und die hiebei zu beachtenden Gesichtspunkte behandelt.
Den Stabtragwerken, die aus Stäben mit veränderlichem Trägheits
moment zusammengesetzt sind, ist besondere Aufmerksamkeit gewidmet,
da bei größeren Konstruktionen durch Variation der Steifigkeit die Schnitt
kräfte sehr stark beeinflußt werden können. Durch Anwendung der ein
fachsten Verfahren der praktischen Analysis und der numerischen Inte
gration wird die Berechnung solcher Tragwerke kaum mühevoller als die
Anwendung der vielfach bekannten Rahmenformeln.
Alle Probleme sind so einfach als möglich dargestellt. Der größte Teil
des Buches setzt keine größeren mathematischen und statischen Kenntnisse
voraus, als sie von einem Hörer der ersten Semester einer Technischen Hoch
schule oder einem Absolventen einer höheren technischen l.ehranstalt
erwartet werden dürfen. Naturgemäß muß bei der Behandlung der
schwierigeren Abschnitte, etwa der Probleme der Flächentragwerke oder
der Theorie zweiter Ordnung der Bogenbrücken, das angemessene mathe
matische Rüstzeug eingesetzt werden, wenn man zu quantitativen Methoden
kommen will, die für die Berechnung solcher Bauwerke anwendbar sind.
Diese Abschnitte, deren Verständnis etwas größere mathematische Vor
kenntnisse erfordern, gehören jedoch nicht zu den alltäglichen Aufgaben
des Stahlbetonbaues. So wird nicht nur der Studierende, sondern auch
der Fortgeschrittene manche Anregung finden.
Langjährige Erfahrungen als Ingenieur der Praxis, als Gutachter und
akademischer Lehrer haben mich gelehrt, wo die Studenten und auch viele
Ingenieure "der Schuh drückt". Möge dieses Buch dazu beitragen, diese
Schwierigkeiten zu überwinden.
Die Niederschrift des Manuskriptes, das zunächst in viel kleinerem Um
fang für einen anderen Rahmen bestimmt war, wurde vor Jahren begonnen
und durch die umwälzenden Ereignisse der verflossenen Pentade oft
unterbrochen. Dem· verständnisvollen Entgegenkommen des Springer
Verlages verdanke ich es, daß das Werk in einem so befriedigenden Umfang
erscheinen kann. Hiefür und für die sorgfältige Ausstattung bin ich ihm
sehr zu Dank verpflichtet.
Bei dem l.esen der Korrekturen haben mich die Herren Dipl.-Ing.
V. Jeremejejj und Dr. techno G. Nitsiotas unterstützt, wofür ich ihnen
ebenfalls meinen Dank ausspreche.
Graz, im Mai 1949.
A. Pucher.
Inhaltsverzeichnis.
Erster Teil.
Die Grundlagen der Bauweise.
Seite
Einleitung. . . . . .
A. Die Baustoffe der Stahlbetonbauweise und deren Verarbeitung 2
a) Der Stahl . . . 2
b) Der Zement . . 3
c) Sand, Kies und Wasser. 3
d) Die Bereitung des Betons 5
el Die Festigkeit des Betons. 10
B. Die physikalischen Grundlagen der Stahlbetonbauweise 12
a) Die Formänderungen des Stahles . . . . . . . . . . . 12
h) Die bei der Belastung sofort entstehenden Formänderungen des Betons 13
c) Die vom Alter des Betons abhängigen Formiinderungen . . . . 16
d) Die Haftung zwischen Beton und Stahl und die Verbund wirkung 23
C. Festigkeitslehre des Stahlbetons 25
a) Die Begriffe Standsicherheit und Bemessung . . . . . . . . . 25
b) Bezeichnungen ...................... 26
c) Stützen bei mittigem Druck . . . . . . . . . . . . 26
1. Stützen mit Bügelbewehrung (S. 27). 2. Umschnürte Stützen (S. 29).
3. Die Knicksicherheit der Stützen (S. 32).
d) Mittiger Zug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
e) Balken hei symmetrischer Biegung. . . . . . . . . . . . . . . . 37
1. Die Zustände cler Formänderung (S. 38). 2. Der Rechteckquerschnitt
(S.39). 3. Der Rechteckquerschnitt mit Druckbewehrung (S. 45). 4. Be
liebige einfach symmetrische Querschnitte (S. 48). 5. Der Platten·
balken (S. 50). 6. Der Plattenbalken mit Druekbewehrung (S. 57).
7. Querschnitt mit dreieckiger Druckzone (S. 58). 8. Die graphische
Methode bei beliebiger Querschnittsform im Zustand Ha (S. 59).
9. Der Spannungsnachweis im Zustand Ia und Ib (S. 60). '*
f) Die erweiterte Anwendung der Bemessungsbehelfe bei 11 15 . . . 62
g) Momentendeckung und Biegehewehrung ............ 64
1. Balken mit konstanter Höhe (S. 65). 2. Balken mit veränderlicher
Höhe (S. 65).
h) Schubspannung und Schubbewehrul1l~ . . . . . . . . . . . . . . 66
1. Die Schubspannung (S. 66). 2. Schubkraft und bezogene Schub
kraft (S. 68). 3. Schubbewehrung (S. 69). 4. Bewehrung auf Ab
scheren (S. 72).
i) Haftspannungen . . . . . . . . . . . . . 73
k) Verdrehung (Torsion) ......... '.' 73
1) Biegung mit Längskraft (große Ausmittigkeit) 76
m) Ausmittiger Druck (kleine Ausmittigkeit) 82
n) Ausmittiger Zug (kleine Ausmittigkeit) 85
0) Schubspannung und Schubbewehrung bei Biegung mit Längskraft 86
p) Schiefe Biegung mit und ohne Liingskraft . . . . . . . . . .. 87
1. Berechnung nach Zustand Ia(S. 87). 2. Berechnung nach Zu-
stand IIa (S. 89).
q) Grundzüge der Theorie der Biegung im plastischen Bereich . . . . 95
1. Die bei der Biegung maßgebenden physikalischen Grundgesetze (S. 95).
2. Die inneren Kräfte (S. 97). 3. Die Gleichgewichtsbedingungen (S. 99).
VI Inhaltsverzeichnis.
Seite
4. Die Entwicklung von "Bemessungsformeln" (S. 100). 5. Die Form
änderungslinie und die Bruchstauchung des Betons (S. 101). 6. Die
Bruchmomente des Rechteckbalkens (S. 104). 7. Bemessung auf Grund
eines Grenzzustandes (S. 107). 8. Diskussion der gewonnenen Er
gebnisse (S. 110). 9. Schrifttum über die Biegung im plastischen Be
reich (S. 113).
Zweiter Teil.
Stahl beton -Hoch bau.
A. Die Formen des Stahlbeton-Hochbaue<; ........... . 115
a) Die Stabtragwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
1. Die Durchlaufträger (S. 115). 2. Die Rahmen (5.115). 3. Die Fach
werke (S. 115).
b) Die ebenen Flächentragwerke . . . . . . . . . . 116
1. Die Platten (S. 116). 2. Plattenartige Tragwerke (S. 116). 3. Die
Scheiben (S. 117).
c) Die räumlichen Flächentragwerke . . . . . . . . . . . . 117
1. Die Behälter (S. 117). 2. Die Faltwerke (S. 117). 3. Die Schalen (S.118).
B. Stabtragwerke ..................... . 118
a) Die wichtigsten statischen Methoden für dre Stabtragwerke des Stahl
beton-Hochbaues. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
1. Der Grundgedanke des Cross-Verfahrens (S. 119). 2. Der Durchlauf
träger (S. 123). 3. Rahmen mit geraden Stäben und unverschieblichem
Netz (S. 130). 4. Rahmen mit geraden Stäben und verschieblichem
Netz mit wenigen Freiheitsgraden (5. 133). 5. Rahmen mit verschieb
lichem Netz mit vielen Freiheitsgraden und Rahmen mit gekrümmten
Stäben (S. 138). 6. Rahmen mit Zugbändern (S. 142).
b) Die Gestaltung der Stabtragwerke . . . . . . . . . . . . . . . . 143
1. Allgemeine Grundsätze für die Gestaltung der Bewehrung (5. 143).
2. Die Stützen und deren Grundkörper (S. 145). 3. Die geraden Träger
(S. 147). 4. Die Rahmen (5. 149). 5. Feste Gelenke (S. 151). 6. Dehn
fugen und bewegliche Gelenke (S. 153). 7. Zugbänder (S. 155).
C. Platten und Scheiben (Ebene Flächentragwerke) ..... . 156
a) Die Berechnungsmethoden der Platten . . . . . . . . . . . . . . 156
1. Die Näherungsmethoden (S. 157). 2. Die Theorie elastischer Platten
(S. 163).
b) Die Gestaltung der Platten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
1. Platten mit Hauptbewehrung in einer Richtung (S. 175). 2. Kreuz
bewehrte Platten (S. 177). 3. Pilzdecken (S. 178). 4. Plattenartige
Tragwerke (S. 179).
c) Die Berechnungsmethoden der Scheiben 181
1. Die Theorie elastischer Scheiben (S. 181). 2. Das Näherungsver
fahren für die tragende Wand (S. 184).
d) Die Gestaltung der Scheiben . . . . . 187
1. Die Formgebung der Scheiben (S. 187). 2. Die Bewehrung der
Scheiben (S. 187).
D. Behälter und Schalen (räumliche Flächentragwerke) ..... 189
a) Die prismatischen Behälter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
1. Die Berechnungsverfahren (S. 189). 2. Die Gestaltung (S. 194).
b) Die Berechnungsverfahren der drehsymmetrischen Behälter und Rota-
tionsschalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
1. Der zylindrische Behälter (S. 196). 2. Die Membranspannungen der
doppelt gekrümmten Rotationsschalen (S. 201). 3. Die drehsymmetrische
Randstörung an der doppelt gekrümmten Rotationsschale (S. 206).
c) Die Gestaltung der Rotationsschalen und drehsymmetrischen Behälter 212
1. Der zylindrische Behälter (S. 212). 2. Die doppelt gekrümmten
Rotationsschalen (S. 213).
cl) Die Schalentragwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
1. Die Bauformen der Zylinclerschalen (S. 215). 2. Das Kräftespiel in
den Zylinderschalen (S. 219). 3. Die doppelt gekrümmten Schalen
(S. 224).
Anhang 227
t nhaltsverzeichnis. VlI
Seite
Dritter Teil.
Massiv-Brückenbau.
A. Einteilung der Massiv-Brücken 229
a) Nach dem Baustoff ..... . 229
1. Brücken aus Mauerwerk (S. 229). 2. Brücken aus Beton (S. 230).
3. Brücken aus Stahlbeton (S. 231).
b) Nach dem Zweck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
1. Die Straßenbrücken und Fußgängerstege (S. 231). 2. Eisenbahn
brücken (S. 231). 3. Brücken für besondere Zwecke (S. 232).
c) Nach der statischen Kennzeichnung des Haupttragwerkes . . . . . 232
1. Bogen (S. 232). 2. Rahmen (S. 232). 3. Balken (S. 232). 4. Sonder
bauweisen (S. 232).
B. Die für die Massivbrücken maßgebenden Bestimmungen 233
C. Die Gliederung der Massivbrücken 233
D. Die Fahrbahntafel ........ . 234
a) Die bauliche Ausgestaltung der Fahrbahn . .. ....... . 234
1. Die Fahrbahndecke (S. 234). 2. Radfahr- und Gehwege (S. 235).
3. Randsteine, Geländer und Entwässerungen (S. 236).
b) Die Fahrbahnplatte ..................... . 236
1. Platten mit Hauptbewehrung in einer Richtung (S. 237). 2. Kreuz
bewehrte Platten (S. 239).
c) Die Fahrbahnträger .. . . . . . . . . . . . . . . 243
1. Die Längsträger (S. 243). 2. Die Querträger (S. 243).
E. Die Abstützung der Fahrbahntafel ....... . 244
a) Fahrbahn oberhalb des Haupttragwerkes . . . . . . . . . . . 244
1. Massive Aufbauten (S. 244). 2. Aufgelöste Aufbauten (S. 244).
b) Fahrbahnen unterhalb des Haupttragwerkes 246
F. Bogenbrücken ....................... . 247
a) Die Form der Bogenachse .................. . 247
1. Geometrische und statische Form (S. 247). 2. Die Ermittlung der
Bogenachse als Stützlinie (S. 247). 3. Die Berechnung der Stützlinien
belastung zu der gegebenen Bogenform (S. 250).
b) Die Statik der Stützlinienbogen . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
1. Der gelenklose (eingespannte) Bogen (S. 250). 2. Der Zweigelenk
bogen (S. 256). 3. Der Dreigelenkbogen (S. 258).
c) Die Einflußlinien der Bogentragwerke . . . . . . . . . . . . . . 259
1. Der gelenklo'>e Bogen (S. 260). 2. Der Zweigelenkbogen (S. 262).
3. Der Dreigelenkbogen (S. 263). 4. Kernpunktmoment-Einfluß
linien (S. 263).
d) Die Verformungsmomente und die Knicksicherheit der Stützlinien-
bogen ............................ . 264
1. Die elastische Verformung der Stützlinienbogen (S. 264). 2. Die Ver·
formungsmomente infolge Eigengewicht (S. 265). 3. Die Knicksicher
heit der Stützlinienbogen (S. 269). 4. Untere Grenzwerte der Knick
sicherheit (S. 273). 5. Obere Grenzwerte der Knicksicherheit (S. 273).
6. Die Bestimmung der Knicksicherheit nach Din. 1075 (S. 275).
e) Die Schnittkräfte der Bogen infolge von Querbelastungen . . . . . 275
1. Die Querbelastungen und deren Angriff am Bogentragwerk (S. 275).
2. Das statisch bestimmte Grundsystem und die überzähligen (S. 276).
3. Die Elastizitätsgleichungen und die Schnittkräfte (S. 278).
f) Gestaltung und Ausführung der Bogenbrücken . . . . . . . . . . 279
1. Wahl des statischen Systems (S. 279). 2. Form des Bogenquer
schnittes (S. 279). 3. Bogenstärke und Bogenbreite (S. 280). 4. Die
Herstellung der Bogenbrücken (S. 281).
G. Balkenbrücken ........................ . 282
a) Statische Systeme der Balkenbrücken . . . . . . . . . . . . . . 282
1. Der Einfeldbalken (S. 282), 2. Der gelenklose Mehrfeldbalken (S. 284).
3. Der Gelenkträger (Gerberträger) (S. 286).
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
b) Die Gestaltung der Balkenbrücken . . . . . . . . . . . . " 288
1. Der Brückenquerschnitt (S. 288). 2. Die Hauptträger (S. 288).
H. Rahmenbrücken ..................... " 289
a) Die statischen Systeme der Rahmenbrücken . . . . . . . . . . . 290
1. Einfeldrige Rahmenbrücken (S. 290). 2. Mehrfeldrahmen (S. 291).
b) Die Gestaltung der Rahmenbrücken 292
I. Lager, Gelenke, Bewegungsfugen 293
a) Feste Lager und Gelenke 293
b) Bewegliche Lager 295
c) Bewegungsfugen 296
Sachverzeichnis. . . . 298
Tabellenverzeichnis.
Seite
Tab. 1. Festigkeitseigenschaften der Betonstähle . . . .. . . . . . . .. 2
Tab. 2. Prismenfestigkeit, Quetschgrenzen und Streckgrenzen für die Säulen-
berechnung . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . .. 28
Tab. 3. Knickzahlen w für Säulen mit beliebigem Querschnitt und einfacher
Bügelbewehrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Tab. 4. Knickzahlen w für rechteckige und quadratische Säulen mit einfacher
Bügelbewehrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Tab. 5. Knickzahlen w für umschnürte Säulen . . . . . . . . . . . . . . 33
Tab. 6. Bemessung der Stahlbeton-Säulen auf Knickung (nach Dohmke) . . 35
Tab. 7. Abhängigkeit von vom Bewehrungsverhältnis und von der zuzu-
(Je
lassenden Betonzugspannung . . . . . . . . . . . . . . . .. 36
Tab. 8. Biegung des Rechteck-Querschnittes. (Zustand IIa, n = 15) 43
Tab. 9. Biegung des Plattenbalken-Querschnittes (Zustand IIa, n = 15). 55
Tab. 10. Verdrehungsspannungen des Rechteckes im Zustand Ia ..... 74
Tab. 11. Rechteck bei Biegung mit Längskraft (ab maßgebend, Zustand IIa,
n = 15) ........................... 80
Tab. 12. Rechteck, symmetrisch bewehrt, bei ausmittigem Druck (Zustand la,
n = 15) ........................... 84
Tab. 13. Schiefe Biegung des Rechteckquerschnittes (Zustand IIa, n = 15). 93
Tab. 14. Stützmomente und Auflagerkräfte des gelenklosen Mehrfeldträgers
mit gleichen Stützweiten, konstantem Trägheitsmoment und frei
drehbarer Lagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Tab. 15. Trägheitsmoment und Schwerpunkt des .Plattenbalkens (Zustand la) 128
Tab. 16. Hilfswerte zur Berechnung kreuzbewehrter Platten . . . . . . . . 158
Tab. 17. Feld- und Stützmomente der kreuzbewehrten Rechteckplatten unter
Gleichlast q = const ..... _. . . . . . . . . . . .. 160-162
Tab. 18. Grenzwerte des Hebelarmes z der inneren Kräfte der tragenden Wand 186
Tab. 19. Raumgewichte und Reibungswinkel von Schüttgütern ...... 193
Tab. 20. Im Stahlbetonhochbau zulässige Spannungen in kgjcm2 nach Din· 1045 227
Tab. 21. Knicksicherheit parabolischer Bogen mit ] cos f{J = const . . . . . 273
Erster Teil.
Die Grundlagen der Bauweise.
Einleitung.
Die Stahlbetonbauweise gehört zu den erst in dem letzten J ahrhun
dert entwickelten, modernen Bauweisen, die ihr Entstehen dem allgemeinen
Aufschwung der Industrie in der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts
verdanken. Sie ist heute im Bauwesen unentbehrlich geworden und über
trifft in der Vielseitigkeit der Verwendungsmöglichkeiten jede andere
Bauweise. Nicht nur im Hoch-, Industrie- und Brückenbau, sondern auch
im Wasser-, Straßen- und Tunnelbau finden Bauteile aus bewehrtem und
unbewehrtem Beton weitgehende Verwendung. Insbesondere für schwere
Gründungen ist die Bauweise unersetzbar geworden.
Diese vielseitige Anwendbarkeit verdankt der Verbund-Baustoff Beton
und Stahl zwei Eigenschaften, die kein anderer Baustoff in diesem Grade
aufweist, nämlich der Eignung zur Erzeugung, erstens, großer fugenloser
Baukörper und, zweitens, von Baukörpern jeder beliebigen Gestalt, vom
klobigsten Grundkörper oder der massigen Talsperre bis zur feingliedrigen
Dachkonstruktion. Der Baustoff eignet sich ebenso gut für die einfachen
Stabtragwerke wie irgend ein anderer. Sein eigentlichstes Anwendungs
gebiet, bei dem die oben erwähnten Eigenschaften erst voll ausgenützt
werden, sind jedoch neben den Bogenbrücken die ebenen und räumlichen
Flächentragwerke und die massiven, fugenlosen Baukörper größerer Ab
messungen bei Gründungen und Talsperren.
Der Beton hat, wie alle steinartigen Stoffe, eine im Verhältnis zu seiner
Druckfestigkeit kleine Zugfestigkeit. Mit Beton kann man daher in gleichen
oder ähnlichen Formen bauen, wie mit Mauerwerk aus Steinen oder Ziegeln.
Der Anwendungsbereich des unbewehrten Betons ist somit beschränkt.
Bettet man jedoch Stahlstäbe in einen Betonkörper, so können diese im
Körper entstehenden Zugkräften Widerstand leisten, soferne sie am Orte
und in der Richtung der Zugkräfte liegen. Man gewinnt auf diese Weise
Bauelemente, die man durch Druck- und Zugkräfte in erheblichem Maße
beanspruchen kann, bevor sie zu Bruche gehen. Diese Eigenschaft ver
dankt der Stahlbeton dem Zusammenwirken des Betons mit den ein
betonierten Stahlstäben, das man die Verbundwirkung nennt.
Da die bewehrten Betonkörper auch Zugkräften Widerstand leisten,
kann man solche Körper auch mit Biegungsmomenten belasten, d. h. man
kann aus Stahlbeton auch Balken und Träger formen zum Unterschied
von den anderen Massivbauweisen, die nur für vorwiegend auf Druck be
anspruchte Bauelemente, - Pfeiler, Wände und Gewölbe, - verwendet
werden können. Man gewinnt daher mit Stahlbeton eine Freiheit in der
Gestaltung der Bauwerke, die in keiner anderen Massivbauweise möglich
ist, und die die vielseitige Verwendbarkeit des Stahlbetons begründet.
Pucher, Stahlbetonbau. 1
2 Die Baustoffe der Stahlbetonbauweise und deren Verarbeitung.
Die großen Möglichkeiten, die die Stahlbetonbauweise eröffnet, können
nur dann voll ausgeschöpft werden, wenn man mit den physikalischen Eigen
schaften der Baustoffe vertraut ist, und die durch zahlreiche Versuche
und theoretische Forschungen gewonnenen Ergebnisse richtig anzuwenden
versteht. Es sind daher die physikalischen und technologischen Grund
lagen der Bauweise an die Spitze gestellt und daraus eine Festigkeitslehre
des Stahlbetons entwickelt. Die Beherrschung dieser Wissensgebiete in
Verbindung mit den wichtigsten Kenntnissen der Statik ist unumgänglich
notwendig, wenn man den Überlegungen folgen will, die für die Gestaltung
der Stahlbeton-Bauwerke maßgebend sind.
A. Die Baustoffe der Stahlbetonbauweise und deren
Verarbeitung.
a) Der Stahl.
In der Regel wird der Stahl bei der Stahlbetonbauweise in Form von
Rundeisen verwendet. Im Stahlbetonbau wird, wie im ganzen Bauwesen,
hohe Bruchdehnung gefordert. Beim Betonstahl ist darauf besonders zu
achten, da die Endhaken und Abbiegungen der Stähle kalt gebogen
werden und bei diesem Vorgang keine Risse im Stahl entstehen dürfen.
Je nach der Festigkeit unterscheidet man nach den derzeit noch geltenden
Bestimmungen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton vom Jahre 1943
(im folgenden mit "Best." bezeichnet) die vier Stahlsorten, Betonstahl I, II,
III und IV, deren Mindestfestigkeiten, Streckgrenzen und Bruchdehnungen
Tab. 1 zeigt.
Tab. 1. Festigkeitseigenschajten der Betonstähle.
Mindest-
bruch-
Mindest-
Q) Durch- dehnung
~ streck- Zugfestigkeit
Po.. Bezeichnung messer am langen
:..:.l. grenze Propor-
Cl
tionalstab
mm kg/cm2 kg/cm2 %
1 2 7i 4 5 6
I Betonstahl I 2200 3400 bis 5000 18
Da Betonstahl II ;;:;; 18 3600 5000 bis 6200 20
(naturhart)bisher "hoch- > 18 3400 5000 bis 6400 18
wertiger Betonstahl"
IIb Sonderbetonstahl II ;;:;; 18 3600 }
(kaltgereckt) > 18 3400 ~ 5000 14
lIla Betonstahl III ;;:;; 18 4200
(naturhart) > 18 4000 ~ 5000 18
IIIb Sonderbetonstahl III ;;:;; 18 4200 1
(kaltgereckt) > 18 4000 ~ 5000 8
nur als "Betonform·
stahl"
--1-6-
IVa Betonstahl IV 5000 -
(naturhart)
IVh 5000 - 8
Sonderbetonstahl IV ,
(kaltgereckt)
Bewehrungsmatten
mit un verschieblichen
Knotenpunkten. z. B.
Baustahlgewebe