Vorwort | 6 |
Inhaltsverzeichnis | 8 |
1 Modelle für Lastabtragung und Werkstoffbeanspruchung | 14 |
1.1 Die grundlegenden Tragmodelle | 15 |
1.1.1 Die Bernoulli-Hypothese | 15 |
1.1.2 Die Fachwerkanalogie | 15 |
1.1.3 Anwendungsgrenzen | 16 |
1.1.3.1 Die Systemfindung ist widersprüchlich | 16 |
1.1.3.2 Bernoulli-Hypothese und Fachwerkanalogie gelten in Teilbereichen des Tragwerks nicht | 17 |
1.1.3.3 Großvolumige, gedrungene Bauteile | 18 |
1.2 Die lineare Elastizitätstheorie | 20 |
1.2.1 Theoretischer Hintergrund | 20 |
1.2.2 Beispiele für Simulationen | 22 |
1.2.2.1 Balken auf 2 Stützen mit/ohne Aussparung | 22 |
1.2.2.2 Scheibe unter zentrischer/exzentrischer Druckbeanspruchung | 28 |
1.2.3 Anwendung der Elastizitätstheorie auf denWerkstoff Stahlbeton | 31 |
1.2.4 Eine Anleihe aus der Plastizitätstheorie | 32 |
1.3 Die Lastpfadmethode zum Modellieren von D-Bereichen | 33 |
1.3.1 Zentrische Lasteinleitung in eine Scheibe | 33 |
1.3.2 Exzentrische Lasteinleitung in eine Scheibe | 36 |
1.3.3 Wandartige Träger | 37 |
2 Stabwerkmodelle | 39 |
2.1 D-Bereiche | 39 |
2.1.1 Festlegung der Geometrie | 39 |
2.1.2 Die Neigung der Druck- und Zugstäbe | 40 |
2.1.3 Die Schnittstelle zwischen dem D-Bereich und dem B-Bereich | 41 |
2.2 Die Konstruktion und Bemessung | 42 |
2.2.1 Identifizieren und Herausschneiden der D-Bereiche | 43 |
2.2.2 Konstruktion des Stabwerkes | 44 |
2.2.3 Ermittlung der Stabkräfte | 45 |
2.2.4 Nachweis der Knoten | 45 |
2.2.5 Nachweis der Druckstreben | 54 |
2.2.6 Konstruktive Bewehrung ergänzen | 54 |
2.3 Anwendungsbeispiele für Stabwerkmodelle | 55 |
3 Standardisierte Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit | 68 |
3.1 Konsolen | 68 |
3.1.1 Der Lasteinleitungsbereich | 68 |
3.1.2 Modellgeometrie und Tragmodell | 71 |
3.2 Durchstanzen | 77 |
3.2.1 Versagensmechanismus | 77 |
3.2.2 Bemessungsansatz | 78 |
3.2.2.1 Bemessungswertder einwirkenden Querkraft | 78 |
3.2.2.2 Der kritische Rundschnitt | 79 |
3.2.2.3 Nachweis für Platten ohne Durchstanzbewehrung | 81 |
3.2.2.4 Nachweis für Platten mit Durchstanzbewehrung | 82 |
3.2.3 Bemessungsbeispiele | 86 |
3.3 Torsion von Rechteckquerschnitten | 92 |
3.3.1 Mechanischer Hintergrund | 92 |
3.3.2 Räumliches Stabwerkmodell | 92 |
3.3.3 Bemessungsansatz nach Eurocode 2, Abs. 6.3 | 94 |
3.3.3.1 Allgemeines | 94 |
3.3.3.2 Konstruktion des Hohlkastens | 95 |
3.3.3.3 Bemessung für die reine Torsion (ohne Querkraft) | 95 |
3.3.3.4 Bemessung für die Interaktion von Querkraft undTorsion | 96 |
3.4 Zusammengesetzte Bauteile | 97 |
3.4.1 Der Anschluss Steg–Gurt bei einem Plattenbalkenquerschnitt | 97 |
3.4.1.1 Konstruktionsregeln für Vollplatten aus Ortbeton | 97 |
3.4.1.2 Problemstellung | 98 |
3.4.1.3 Stabwerkmodell | 98 |
3.4.1.4 Bemessungsansatz nach Eurocode 2, Abs. 6.2.4 | 99 |
3.4.2 Arbeits und Verbundfugen | 107 |
3.4.2.1 Erläuterungen an Anwendungsfällen | 107 |
3.4.2.2 Bemessungsansatz nach Eurocode 2, Abs. 6.2.5 | 113 |
3.4.2.3 Hinweise zu Bewehrungsstößen an Arbeitsfugen | 115 |
3.4.2.4 Bemessungsbeispiele | 118 |
3.5 Hochbaustütze | 121 |
3.5.1 Einordnung Theorie I. und II. Ordnung | 121 |
3.5.2 Das Verfahren mit Nennkrümmung nach Eurocode 2, Abs. 5.8.8 | 123 |
3.5.2.1 Imperfektionen | 123 |
3.5.2.2 Ausmitte nach Theorie II. Ordnung | 124 |
3.5.2.3 Bemessungsmoment und Nachweisführung | 125 |
3.5.3 Bemessungsbeispiele | 125 |
4 Parameter der Bauteile | 132 |
4.1 Vorbemerkungen | 132 |
4.1.1 Simulation von Werkstoff und Beanspruchung | 132 |
4.1.2 Die Auslegung der Bewehrung | 133 |
4.2 Querschnittswerte für die Zustände I und II | 135 |
4.2.1 Generelle Vorgehensweise | 135 |
4.2.2 Parametrisierung symmetrischer Querschnitte bei einachsiger Biegung | 137 |
4.2.2.1 Der Rechteckquerschnitt | 138 |
4.2.2.2 Der symmetrische Plattenbalken | 142 |
4.2.3 Der beliebig, polygonal begrenzte Querschnitt | 148 |
4.2.3.1 Die Gaußschen Flächenformeln | 148 |
4.2.3.2 Hauptachsentransformation | 150 |
4.2.4 Beispiele | 150 |
4.3 Zeitabhängiges Werkstoffverhalten | 166 |
4.3.1 Kriechen des Betons unter Dauerlast | 167 |
4.3.2 Beton-Schwinden | 169 |
4.4 Die Momenten-Krümmungsbeziehung | 172 |
4.4.1 Der linear-elastische Form für den Zustand I | 172 |
4.4.2 Die nichtlineare Form für den Zustand II | 172 |
4.4.2.1 Kinematik und Verzerrungen am Riss | 173 |
4.4.2.2 Verzerrungen, Spannungen und innere Kräfte am Riss | 175 |
4.4.2.3 Innere Kräfte und Gleichgewichtszustand am Riss | 176 |
4.4.2.4 Ergebnisdarstellung und Interpretation | 177 |
4.4.3 Die linearisierte Form für den Zustand II | 180 |
4.4.3.1 Annahmen und Herleitung | 180 |
4.4.3.2 Auswertung für reine Biegung | 183 |
4.4.3.3 Bemessungsdiagramme für den Rechteckquerschnitt bei reiner Biegung | 184 |
4.4.4 Mitwirkung des Betons auf Zug | 185 |
4.4.4.1 Physikalischer Hintergrund | 185 |
4.4.4.2 Der Parameteransatz nachEurocode | 188 |
4.4.5 Balkenkrümmung infolge von innerem Zwang | 188 |
5 Rechnerische Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit | 190 |
5.1 Vorbemerkungen | 190 |
5.1.1 Basis der Nachweisführung | 190 |
5.1.2 Ein Referenzsystem | 192 |
5.1.2.1 System und Belastung | 192 |
5.1.2.2 Bemessungsschnittgrößen | 193 |
5.1.2.3 Querschnittsbemessung für den GZT | 195 |
5.1.2.4 Bewehrungskonstruktion | 196 |
5.1.2.5 Kriechen und Schwinden des Betons | 198 |
5.1.2.6 Querschnittswerte des Verbundquerschnitts | 198 |
5.2 Verformungsberechnung im Stahlbetonbau | 200 |
5.2.1 Definitionen | 200 |
5.2.2 Berechnungsgrundlagen | 201 |
5.2.2.1 Der Arbeitssatz der Statik | 201 |
5.2.2.2 Nichtlineares Werkstoffverhalten | 203 |
5.2.2.3 Der Übergang von Zustand I nach Zustand II | 204 |
5.2.3 Computerorientierte Berechnung | 205 |
5.2.3.1 Die prinzipielle Abfolge einer Verformungsberechnung im Stahlbetonbau | 205 |
5.2.3.2 Querschnittswerte des Verbundquerschnitts | 206 |
5.2.3.3 Definition vonTragwerksabschnitten | 209 |
5.2.3.4 Biegemomentenverlauf der maßgebenden Einwirkungskombination(EWK) | 210 |
5.2.3.5 Tension-Stiffening | 210 |
5.2.3.6 Bereichsweise Anwendung des Arbeitssatzes | 212 |
5.2.4 Handrechenverfahren für reine Biegung | 214 |
5.2.5 Beispiele zur Verformungsberechnung am Referenzsystem | 216 |
5.3 Die Beschränkung von Rissbreiten | 221 |
5.3.1 Bewehrungskorrosion | 221 |
5.3.1.1 Allgemeines | 221 |
5.3.1.2 Konstruktiver Schutz und Rissbildung | 222 |
5.3.1.3 Hinweise zur Schadenserkennung und Sanierung | 224 |
5.3.2 Berechnung der Rissbreite nach Eurocode 2 | 225 |
5.3.2.1 Zulässige Grenzwerte der Rissbreiten wmax | 226 |
5.3.2.2 Der Wirkungsbereich der Bewehrung Ac,eff | 227 |
5.3.2.3 Plausibilisierung der Nachweisführung | 228 |
5.3.2.4 Die empirischen Bestimmungsgleichungen | 230 |
5.3.3 Beispiele zur rechnerischen Begrenzung von Rissbreiten | 232 |
6 Übungsbeispiele | 237 |
A Werkstoffkennwerte für Normalbeton | 243 |
A.1 Festigkeits-, Elastizitäts- und Verbundeigenschaften | 243 |
A.2 Zeitabhängiges Verformungsverhalten | 246 |
B Sicherstellung von Dauerhaftigkeit und Gebrauchstauglichkeit | 249 |
B.1 Expositionsklassen und Anforderungen an die Konstruktion | 249 |
B.2 Mindestbetondeckung | 251 |
C Bemessungsdiagramme Rechteckquerschnitt | 252 |
Literaturverzeichnis | 263 |
Begriffe und Formelzeichen | 265 |
Sachwortverzeichnis | 268 |