Spannbeton

hallo

kann mir jemand sagen, wie spannbeton funktioniert?
ich sitze hier gerade über einigen büchern, dort wird von spannbeton geredet, der in der staatsbibliothek in berlin statt einer stahlkonstruktion eingesetzt wurde.
in der fachlektüre, die ich hier zu hause habe konnte ich nichts darüber finden und im internet wird auch nicht über die funktionweise geschrieben.
mir ist bekannt, wie vorgespannte hohlbetondecken funktionieren, aber die werden ja als fertigteile geliefert, wärend der spannbeton wohl als ortbeton hergestellt wird - was passiert dort?

danke,
max

Moin,
aus "Fachstufe Bauzeichner":
Durch Versuche ist bekannt, daß Beton geringe, Stahl dagegen sehr hohe Zugspannungen aufnehmen kann. Außerdem ist die Dehnungsfähigkeit der beiden Werkstoffe serh verschieden. Bei Ausnutzung der zuläßigen Spannung dehnt sich Stahl um 0,8 bis 1,2mm je Meter, während der Beton sich nur um 0,2mm je Meter ohne Rißbildung auszudehnen vermag. Risse sind jedoch gefährlich und ermöglichen die Korrosion der Stahleinlage. Bei der verschiedenen Dehnbarkeit von Beton und Stahl entstehen im Beton bei gleichzeitiger Zugeinwirkung Risse. Dies muß in jedem Falle verhindert werden. Nun ist kurz vor der Rißbildung im Beton die Spannungsbelastung des hochwerigen Stahles bei weitem nicht ausgenützt. Dies ist wirtschaftlich nicht vertretbar.

Auch konstruktive Nachteile sind die Folge. Durch die geringe Ausnützung des Stahles ist der Stahl- und Betonverbrauch höher, wodurch die Abmessungen der Bauteile grösser werden und damit mehr Eigengewicht in Kauf genommen werden muß. Außerdem sind Schwinden und Krichen des Betons zu berücksichtigen.

Gruss Florian

Einige kurze Anmerkungen zur generellen Funktionsweise von Stahl- und Spannbeton:

Unter Biegebeanspruchung besitzt der tragende Querschnitt eine Zug- und eine Druckzone. Zugspannungen führen im Beton im allgemeinen zu Rissbildung, was bei ausreichender Betonüberdeckung und bei Beschränkung der Rissbreite durch konstruktive Maßnahmen nicht tragisch ist.
Die Zugkräfte werden durch die Stahlbewehrung aufgenommen, die sich aber, um die Kräfte aufnehmen zu können, elastisch verformen müssen, was notwendigerweise eine gewisse Durchbiegung des Tragsystems voraussetzt.
Mit zunehmender Krümmung der Durchbiegung nimmt die Druckzone jedoch ab. Die Druckzone des Betons übernimmt die Druckkräfte.

Die Tragfähigkeit des Stahlbetonquerschnittes wird vereinfacht dargestellt durch zwei Faktoren begrenzt:
Die Bruchdehnung des Stahls und die Bruchdehnung des Betons. Welche die maßgebende ist hängt vom Aufbau des Querschnittes und der Belastung ab.

Beim Spannbeton wird die Durchbiegung verringert und die Tragfähigkeit erhöht, indem der Stahl vor dem Betonieren vorgespannt wird, d.h. unter Zugspannung gesetzt wird. Damit wird dem Stahl die spätere Zugkraft schon im voraus aufgezwungen.
Nach dem Erhärten des Betons wird diese äußere Vorspannkraft wieder weggenommen. Der Stahl will sich zusammenziehen, was der ihn umgebende feste Beton verhindert. Damit wird der Beton zusammengedrückt, was zu einer Vergrößerung der Druckzone führt, die Durchbiegung verringert und die aufnehmbare Druckkraft des Betonquerschnittes erhöht.

Es gibt zu diesem Thema auch Literatur, die aber ohne Kenntnisse der technischen Mechanik schwer zu verstehen ist.
Leonhardt hat seine Vorlesungen zu Stahlbetonbau veröffentlicht. Dazu gibt es auch ein Band zu Spannbetonbau. Ich finde er beschreibt dort die Funtionsweise des Stahlbetons in anschaulicher Weise. Vieles führt allerdings zu weit, da er schon sehr in die Details der Bemessung geht. Manches ist auch schon veraltet, da er sich an der alten DIN orientiert. Das Grundlegende aber, ist heute noch gültig. Nur die Regeln der Bemessung, die Sicherheitsdefinitionen, die Nachweise haben sich etwas verändert.
Der Springer-Verlag hat, glaube ich, auch einige Werke zu Themen des Stahlbeton- und Spannbetonbaus. Um das Grundlegende zu verstehen, genügt es oft, die ersten Kapitel etwas zu studieren.

Viel Spaß

Jens

Vielen Dank für die ausführliche Erklärung, hat mir sehr weitergeholfen!