Bewehren, d.h. Konstruieren ist mehr als das Einhalten von Detailregeln nach DIN-Normen in oft überzogener Regelungsdichte.

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1 Kontruktion Bewehren, d.h. Kontruieren it mehr al da Einhalten von Detailregeln nach DIN-Normen in oft überzogener Regelungdichte. Dazu Leonhardt: "Gute Entwerfen und Kontruieren von Bauwerken it eine Kunt, die ein vieleitige Wien um Bautoffe, Kraftverlauf, Bemeung, Auführung und Verhalten, aber auch umfangreiche Beobachtung, Übung und natürliche Begabung vorauetzt. Der Ingenieur ollte dabei tet nicht nur eine gute Kontruktion, ondern auch eine chöne Form antreben." Grundätzlich wird Bewehrung mit Beton zu folgendem Zweck kombiniert: - Aufnahme von Zugkräften, die der Beton allein nicht aufnehmen kann. - Bechränkung der Ribreiten im Beton (~0,1 mm bi ~0,3 mm) - Erhöhung der Tragfähigkeit auf Druck z.b. bei Stützen. Logicherweie bräuchte man Bewehrung eigentlich nur in Richtung der Hauptzugpannungen einzulegen. Die wäre aber ehr zeitaufwändig und damit ehr lohninteniv bzw. teuer. Praktich it e alo nicht durchführbar. Dehalb wählt man fat immer ein orthogonale Bewehrungnetz, wa letztlich mehr Stahl kotet, aber viel einfacher herzutellen it. Flächentragwerke z.b. (Platten, Scheiben und Schalen) werden in der Regel mit einem orthogonalen Bautahlnetz au vorgefertigten Betontahlmatten bewehrt. Je mehr die Bewehrung von der Hauptpannungrichtung abweicht, deto größer wird der Stahlverbrauch. Außerdem erhöht ich die Rigefahr. Um die Gebrauchtauglichkeit und Dauerhaftigkeit zu gewährleiten it auf eine aureichende Betondeckung gemäß EC 2 zu achten. Die hier vorgetellten Grundlagen für die Bewehrungkontruktion ind al Einführung zu vertehen und, wa die EC 2 Regeln angeht, nicht volltändig. Sonderkapitel wie z.b. Stabbündel ind nicht behandelt. Da bedeutet, da jeder al Untertützung und zur Vertiefung den EC 2 parallel leen ollte. kontruktion.doc Seite 1

2 1 Stababtände Damit bei einem Stahlbetonbauteil die Verbindung zwichen Stahl und Beton gut funktioniert, müen grundätzlich die folgenden Punkte beachtet werden: - Der Beton mu gut eingebracht werden können. - E mu eine gute Verdichtung möglich ein (Rüttelgaen!). - Der Verbund zw. Stahl und Beton mu ichergetellt ein. Eine weentliche Vorauetzung hierfür wurde durch die Fetlegung von Mindetabtänden zwichen parallel laufenden Stäben gechaffen: Der Mindetabtand horizontal und vertikal mu den folgenden Bedingungen genügen: a k1 max d k 1 = 1 a 20 mm a d g + k 2 mm k 2 = 5, wenn der Größtkorndurchmeer d g > 16 mm it. k 2 = 0, wenn der Größtkorndurchmeer d g 16 mm it. EC2: k 1 = 1 k 2 = 5 Bild: Beipiel für einen hoch bewehrten Querchnitt Die gleichen Regeln gelten für Stabbündel, da ind 2 oder 3 zuammenliegende Einzeltäbe gleichen Durchmeer mit d 28 mm. E mu dann mit einem Vergleichdurchmeer d V gerechnet werden: d d n V kontruktion.doc Seite 2

3 2 Biegen von Betontabtahl Die Kontruktion von Bauteilen erfordert häufig gebogene Bewehrungtäbe. Um den Stahl und den Beton infolge zu geringer Krümmungen nicht zu chädigen, ind im EC 2 Mindetbiegerollendurchmeer fetgelegt. Da folgende Bild zeigt die enttehende Preung im Beton infolge der Umlenkung der Stahlzugkraft F. Diee Preung kann über da Gleichgewicht in vertikaler Richtung ermittelt werden. Bild: Kräfte infolge Umlenkung einer Stahlzugkraft 2 dbr V 0 : 2 F in 2 co 0 2 pu d d 2 darau folgt: d 2 f 4 d f dbr 2 f 2 ck yk yk 0 in f 2 ck d d br 2 in 0 0 Folgende Fettellungen können gemacht werden: - Je größer der Stabdurchmeer, deto größer der Biegerollendurchmeer. - Je kleiner der Biegerollendurchmeer, deto größer die Betonpreung. - Umlenkung von Stabkräften erzeugt Zug in Querrichtung! Durch die Begrenzung de Biegerollendurchmeer auf ein Minimum wird alo ichergetellt, da die Betondruckfetigkeit durch die Umlenkpreung nicht überchritten wird. Außerdem darf elbtvertändlich der Stahl nicht zu ehr verformt werden. kontruktion.doc Seite 3

4 Um den Zug in Querrichtung aufzunehmen, ollte o weit wie möglich immer ein Stab in der Ecke der Umlenkung enkrecht zum gebogenen Stab vorgeehen werden. In Aunahmefällen it der Beton allein in der Lage, den auftretenden Querzug aufzunehmen. Auf jeden Fall mu eine genügend große Betondeckung vorhanden ein, da ont mit Abplatzungen zu rechnen it. Die Mindetbiegerollendurchmeer ind im EC 2 vereinfacht in Abhängigkeit der Biegeform fetgelegt: Bild: Biegeformen Tabelle 8.1DEa EC 2: Mindetwerte der Biegerollendurchmeer D min für Stäbe Tabelle 8.1DEb EC 2: Mindetwerte der Biegerollendurchmeer D min für nach dem Schweißen gebogene Bewehrung (Matten und Stäbe) Für Hin- und Zurückbiegen von Betontäben gelten geonderte Bedingungen, die dem EC 2 und dem DBV-Merkblatt Rückbiegen von Betontahl und Anforderungen an Verwahrkäten entnommen werden können. kontruktion.doc Seite 4

5 3 Verankerung von Betontahl Wenn ein Bewehrungtab eine betimmte Kraft in den Beton einleiten mu, weil der Stab enden oll, dann it hierfür eine betimmte Strecke erforderlich, die og. Verankerunglänge de Stabe. In Aunahmefällen kann man die Verankerunglänge durch eine Ankerplatte eretzen, wa aber dann eparat nachgewieen werden mu. 3.1 Verbundpannung und Grundwert der Verankerunglänge Um eine rechneriche Grundlage zu haben, wird durch einen Auziehveruch die über die Rippen de Stabe übertragbare Verbundpannung ermittelt. Da folgende Bild zeigt die Verhältnie bei einem Auziehveruch eine Stabe: Die Einleitung der Stabkraft in den Beton (und damit die Verbundpannung) it nicht gleichmäßig über die Verankerunglänge verteilt. Für die Rechnung it da unerheblich, wenn man mit einer mittleren Verbundpannung rechnet, deren Integral über die zylinderförmige Verankerungfläche (= Verankerunglänge x Umfang de Stabe) die gleiche Kraft ergibt. Bild: Auziehveruch zur Betimmung der rechnerichen Verbundpannung E mu noch darauf hingewieen werden, da die Betondeckung eine entcheidende Rolle pielt: Bei nicht aureichender Betondeckung veragt die Verankerung durch Längribildung entlang de Stabe frühzeitig, anonten tritt Veragen durch Bruch der Betonkonolen zwichen den Stahlrippen auf. In betimmten Fällen, in denen die Verbundpannung maßgeblich beeinflut wird, mu oder darf eine Korrektur de Bemeungwerte erfolgen (vgl. EC 2): kontruktion.doc Seite 5

6 Die Berechnung de Bemeungwerte der Verbundpannung f bd für Betontahl it im EC 2 wie folgt fetgelegt: f mit f ctd f ctk ;0,05 c bd 2, f ctd f ctd η 1 η 2 der Bemeungwert der Betonzugfetigkeit. Aufgrund der zunehmenden Sprödigkeit von höherfetem Beton it in der Regel f ctk;0,05 auf den Wert für C60/75 zu begrenzen, außer e können höhere Werte der mittleren Verbundfetigkeit nachgewieen werden. ein Beiwert, der die Qualität der Verbundbedingungen und die Lage der Stäbe während de Betonieren berückichtigt (iehe folgende Kapitel): = 1,0 bei "guten" Verbundbedingungen. = 0,7 für alle anderen Fälle owie für Stäbe in Bauteilen, die im Gleitbauverfahren hergetellt wurden, außer e können "gute" Verbundbedingungen nachgewieen werden. ein Beiwert zur Berückichtigung de Stabdurchmeer: = 1,0 für ø 32 mm = (132 ø)/100 für ø > 32 mm Der Grundwert der Verankerunglänge l b,rqd ergibt ich omit durch Bildung von Gleichgewicht in horizontaler Richtung: Da Integral der Verbundpannungen mu der Kraft im Stahl da Gleichgewicht halten: Gleichgewicht in horizontaler Richtung: 0 : Einetzen folgender Werte ergibt l b,rqd : Grundwert der Verankerunglänge l b,rqd : u l b, rqd H F fbd u lb, rqd d F d A f d bd d 4 A Dabei it σ Sd die vorhandene Stahlpannung im GZT de Stabe am Beginn der Verankerunglänge. Der Grundwert der Verankerunglänge l b,rqd ollte grundätzlich mit σ d = f yd ermittelt werden. Die tatächlich vorhandene Stahlpannung σ d ollte ert bei der Ermittlung der Bemeungwerte der Verankerunglänge l bd bzw. der Übergreifunglange l 0 durch A, erf Multiplikation mit dem Aunutzunggrad berückichtigt werden: d f yd A, vorh d 2 4 kontruktion.doc Seite 6

7 3.2 Verbundbedingungen Die Größe der aufnehmbaren Verbundpannung hängt maßgeblich von der Lage de Stabe beim Betonieren ab. Da ich der Beton beim Verdichten etzt, kann e bei weiter oben oder chräg liegenden Stäben zu Fehltellen im Verbund kommen, oda ich nicht mehr die volle Verbundpannung aufbauen kann. Dehalb untercheidet man grundätzlich 2 Verbundbedingungen: gute Verbundbedingungen mäßige Verbundbedingungen Die Fetlegung der Verbundbedingungen im Bauteil wird gemäß dem folgenden Bild vorgenommen: Bild: Verbundbedingungen für Stäbe (Bild 8.2 EC 2) Guter Verbund: - Alle Stäbe mit einer Neigung > 45 zur Waagrechten während de Betonieren. - Alle Stäbe mit einer Neigung bi 45 zur Waagrechten während de Betonieren, wenn die Stäbe max. 30 cm über der Unterkante (abweichend zum EC 2 gemäß NA in Bildern b und c) oder mind. 30 cm unter der Oberkante de Frichbeton liegen. - Liegend gefertigte tabförmige Bauteile (meit Stützen), die mit einem Außenrüttler verdichtet werden und deren äußere Querchnittabmeungen 50 cm nicht überchreiten. Mäßiger Verbund: - Alle oben nicht genannten Fälle - Alle Stäbe in Bauteilen, die im Gleitbauverfahren hergetellt werden. kontruktion.doc Seite 7

8 3.3 Verankerungarten Bewehrungtäbe, Drähte oder gechweißte Betontahlmatten müen o verankert ein, da ihre Verbundkräfte icher ohne Längribildung und Abplatzungen in den Beton eingeleitet werden. Fall erforderlich, mu eine Querbewehrung vorgeehen werden. Bild 8.1 EC 2: Zuätzlich zu geraden Stäben mögliche Verankerungarten von Betontahl Der Grundwert der Verankerunglänge darf bei gebogenen Bewehrungtäben nur dann über die Krümmung nach Bild 8.1a) gemeen werden, wenn der größere Biegerollendurchmeer nach Tabelle 8.1DE für Schrägtäbe und gebogene Stäbe eingehalten it. Für gebogene Stäbe mit einem kleineren Biegerollendurchmeer (Haken, Winkelhaken, Schlaufen) it die Eratzverankerunglänge l b,eq nach Bild 8.1b) bi 8.1d) zu verwenden. Winkelhaken, Haken und Schlaufen dürfen nicht zur Verankerung von Druckbewehrung verwendet werden. Bei gebogenen Stäben ind in der Regel der Grundwert der erforderlichen Verankerunglänge l b,rqd und der Bemeungwert der Verankerunglänge l bd entlang der Mittellinie de Stabe zu meen (iehe Bild 8.1a)). Die gerade Vorlänge (Abtand zwichen Beginn der Verankerunglänge und Beginn der Krümmung) ollte z. B. in Rahmenecken aureichend lang ein (z. B. 0,5l bd, mit α 1 = 1,0). Bei Doppeltäben in gechweißten Betontahlmatten it in der Regel der Durchmeer durch den Vergleichdurchmeer zu eretzen. kontruktion.doc Seite 8

9 3.4 Bemeungwert der Verankerunglänge Grundätzlich ind Bewehrungtäbe oder gechweißte Betontahlmatten o zu verankern, da ihre Kräfte in den Beton eingeleitet werden und eine Längribildung und ein Abplatzen de Beton im Verankerungbereich augechloen ind. Der Bemeungwert der Verankerunglänge l bd eine Stabe ergibt ich in Abhängigkeit einer Verankerungart und einer Aunutzung au dem Grundwert der Verankerunglänge wie folgt: l l l (3.4.1) bd b, rqd b, min Dabei berückichtigen die in Tabelle 8.2 EC2 angegebenen Beiwerte α i α 1 die Verankerungart der Stäbe unter Annahme aureichender Betondeckung (iehe Bild 8.1 EC2). α 2 die Mindetbetondeckung (iehe Bild 8.3 EC2); nach EC2 deutch = 1,0. α 3 eine Querbewehrung. α 4 einen oder mehrere angechweißte Quertäbe (ø t > 0,6ø) innerhalb der erforderlichen Verankerunglänge l bd (iehe auch Kapitel 8.6 EC2). α 5 einen Druck quer zur Spaltzug-Ri-Ebene innerhalb der erforderlichen Verankerunglänge. Bei direkter Lagerung gilt: Im Allgemeinen it α 2 α 3 α 5 0,7. l,3 10 Mindetverankerunglänge für Zug allgemein b, min l b, rqd 2 2 lb, min 0,31 4 l b, rqd 10 Mindetverankerunglänge für Zug direkte Lagerung 3 3 l b, min 0,6 l b, rqd 10 Mindetverankerunglänge für Druck Für l b,min mu l b,rqd mit f yd ermittelt werden. Al vereinfachte Alternative zu darf die Verankerung unter Zug bei betimmten, in Bild 8.1 gezeigten Verankerungarten al Eratzverankerunglänge l b,eq angegeben werden. Die Verankerunglänge l b,eq wird in dieem Bild definiert und darf folgendermaßen berechnet werden: l b, eq 1 lb, rqd für die Verankerungarten Haken, Winkelhaken, Schlaufen gemäß den Bildern 8.1 b) bi 8.1 d) (iehe Tabelle 8.2 mit Werten für α 1 ); 4 lb rqd für die Verankerungarten mit angechweißtem Quertab gemäß Bild 8.1e) (iehe Tabelle 8.2DE mit Werten für α 4 ); 1 4 lb rqd für Haken, Winkelhaken und Schlaufen mit mindeten einem angechweißten Quertab innerhalb von l b,rqd vor Krümmungbeginn; 0, l für gerade Stabenden mit mindeten zwei angechweißten l b, eq, l b, eq, l b, eq 5 b, rqd Grundätzlich gilt l b,eq l b,min Quertäben innerhalb l b,rqd (Stababtand dieer Quertäbe: < 10 cm und 5ø und 5 cm), jedoch nur zuläig bei Einzeltäben mit ø < 16 mm und bei Doppeltäben mit ø < 12 mm. Wenn wegen Querzugpannungen der Beiwert α 5 > 1,0 anzuetzen it, mu dieer bei der Ermittlung der Eratzverankerunglänge zuätzlich berückichtigt werden. kontruktion.doc Seite 9

10 Tabelle 8.2 EC2 Bild 8.3 EC2: Bild 8.4 EC2: K-Werte für Balken und Platten kontruktion.doc Seite 10

11 Hinweie zu Tabelle 8.2 EC 2: Bei Schlaufenverankerungen mit c d > 3ø mit Biegerollendurchmeern D 15ø darf α 1 = 0,5 angeetzt werden. α 1 = 0,7 für c d < 3ø darf angeetzt werden, wenn Querdruck oder eine enge Verbügelung vorhanden it. Bei direkter Lagerung darf α 5 = 2/3 geetzt werden. Fall eine alleitige, durch Bewehrung geicherte Betondeckung von mindeten 10ø vorhanden it, darf α 5 = 2/3 angenommen werden. Die gilt nicht für Übergreifungtöße mit einem Achabtand der Stöße von 10ø. Der Beiwert α 5 it auf 1,5 zu erhöhen, wenn rechtwinklig zur Bewehrungebene ein Querzug vorhanden it, der eine Ribildung parallel zur Bewehrungtabache im Verankerungbereich erwarten lät. Wird bei vorwiegend ruhenden Einwirkungen die Breite der Rie parallel zu den Stäben auf w k 0,2 mm im GZG begrenzt, darf auf diee Erhöhung verzichtet werden. Die Verankerung abgebogener Drucktäbe it unzuläig. Bild: Verankerung von Drucktäben Der Beiwert α 2 für die Mindetbetondeckung it i. d. R. mit α 2 = 1,0 anzuetzen, daher darf hier die entprechende Zeile au Tabelle 8.2 ignoriert werden. Zeile für Querdruck: Für Drucktäbe darf die güntige Wirkung eine Querdruck nicht berückichtigt werden, d.h. α 5 = 1, Querbewehrung Die im Verankerungbereich infolge einer Sprengwirkung auftretenden Querzugpannungen im Beton müen durch Querbewehrung aufgenommen werden. Die gilt al erfüllt, wenn: - kontruktive Maßnahmen oder andere güntige Einflüe (z.b. Querdruck) ein Spalten de Beton verhindern. - die nach EC 2 mindeten erforderlichen Bügel (Balken, Stützen) oder Querbewehrungen (Platten, Wände) angeordnet werden. Für Stabdurchmeer mit d > 32 mm und für Stabbündel im Verankerungbereich gibt e viele weitere Regelungen (iehe EC 2, 8.8 und 8.9), auf die hier nicht eingegangen wird. kontruktion.doc Seite 11

12 3.6 Verankerung von Bügeln und Querkraftbewehrung Bügel und Querkraftbewehrungen müen mit Hilfe von Haken oder Winkelhaken oder durch angechweißte Querbewehrung verankert werden (iehe Bild). Innerhalb eine Haken oder Winkelhaken it in der Regel ein Quertab einzulegen. Bild 8.5NA EC 2: Verankerung und Schließen von Bügeln kontruktion.doc Seite 12

13 Die Verankerung mu in der Druckzone zwichen dem Schwerpunkt der Druckzonenfläche und dem Druckrand erfolgen; die gilt im Allgemeinen al erfüllt, wenn die Querkraftbewehrung über die ganze Querchnitthöhe reicht. In der Zugzone müen die Verankerungelemente möglicht nahe am Zugrand angeordnet werden. Bügel müen die Zugbewehrung umfaen. Eine Verankerung in der Druck- oder Zugzone mit angechweißten Quertäben it nur zuläig, wenn durch eine aureichende Betondeckung die Sicherheit gegenüber Abplatzen ichergetellt it. Die gilt al erfüllt, wenn die eitliche Betondeckung c min der Bügel im Verankerungbereich mindeten 3d (d = Stabdurchmeer der Bügelbewehrung) und mindeten 50 mm beträgt, bei geringeren Betondeckungen it die aureichende Sicherheit durch Veruche nachzuweien. Bei Balken ind die Bügel in der Druck/Zugzone gemäß Bild zu chließen. Bei Plattenbalken dürfen die für die Querkrafttragfähigkeit erforderlichen Bügel im Bereich der Platte mittel durchgehender Quertäbe gemäß Bild gechloen werden, wenn der Bemeungwert der Querkraft V Ed höchten 2/3 der maximalen Querkrafttragfähigkeit V Rd,max beträgt. 3.7 Verankerung mit angechweißten Quertäben Kapitel 8.6 de EC 2 bechäftigt ich nur mit dem Nachwei der angechweißten Quertäbe und wird hier nicht behandelt. Die Verankerung mit angechweißten Quertäben wird wie oben gezeigt über Beiwerte berückichtigt. 3.8 Verankerung von Schrägaufbiegungen Schrägaufbiegungen werden meit zur Aufnahme von Schubkräften bei Balken oder Fundamenten augebildet. Die Verankerung it wie folgt zu berechnen: Verankerung in der Zugzone: Verankerung in der Druckzone: l bd 1,3 l b, rqd l bd 0,7 l b, rqd kontruktion.doc Seite 13

14 3.9 Verankerung am Auflager Bei Balken mu mindeten 25 % der größten Feldbewehrung bi zum Auflager durchgeführt und dort verankert werden, bei Platten ogar 50 % Endauflager Da am Endauflager die letzte und omit größte Drucktrebenkraft de Fachwerkmodell eingeleitet wird, mu die am letzten Fachwerkknoten angreifende Zugkraft orgfältig verankert werden. Die auzubildende Verankerung am Endauflager mu die folgende Zugkraft aufnehmen können: al VEd FEd VEd N Ed mit z 2 z 0, 9 d Veratzmaß: z a l (cot cot) 0 2 mit Querkraftbewehrung a l 1,0 d 0 ohne Querkraftbewehrung Die Verankerunglänge beginnt an der Auflagervorderkante, ie mu jedoch immer über die rechneriche Auflagerlinie reichen! Bild 9.3 EC 2: Verankerung am Endauflager Zwichenauflager Bei durchlaufenden Bauteilen it die erforderliche Bewehrung mindeten um da Maß 6ø hinter den Auflagerrand zu führen (10ø nach EC2, vgl. Bild unten). Zuätzlich kann die unten liegende Bewehrung o augeführt werden, da ie poitive Momente infolge außergewöhnlicher Beanpruchungen aufnehmen kann (Auflageretzungen, Exploion, uw.). Die kann vertraglich fetgelegt werden. Bild 9.4 EC 2: Verankerung am Zwichenauflager (nach NA 6ø) kontruktion.doc Seite 14

15 3.10 Zugkraftdeckung Die Zugkraftdeckung it immer für den Grenzzutand der Tragfähigkeit nachzuweien. Der Grenzzutand der Gebrauchtauglichkeit it nur nachzuweien, wenn die Schnittgrößen nicht linear elatich (evtl. mit Umlagerung) ermittelt wurden. Die durch Bewehrung abzudeckende Zugkraftlinie ergibt ich, indem die durch die Biegebemeung ermittelte Stahlzugkraft um da Veratzmaß a l nach außen verchoben wird (iehe Bild). Bild 9.2 EC2: Dartellung der Staffelung der Längbewehrung unter Berückichtigung geneigter Rie und der Tragfähigkeit der Bewehrung innerhalb der Verankerunglängen Bewehrungtäbe müen ab der Stelle, ab der ie nicht mehr gebraucht werden, mit dem Bemeungwert der Verankerunglänge l bd verankert werden. Bei einer Aulagerung von Zugbewehrung in eine Gurtplatte it da Veratzmaß um den Abtand der Stäbe vom Steganchnitt zu erhöhen. Die vorhandene Zugkraft an einer beliebigen Stelle im Bauteil kann näherungweie wie folgt berechnet werden: M Ed Stahlzugkraft: FEd N Ed mit M Ed M Ed N Ed z z z 0, 9 d Veratzmaß: z a l (cot cot) 0 2 mit Querkraftbewehrung a l 1,0 d 0 ohne Querkraftbewehrung Nach EC2 darf alternativ die au der Querkraft reultierende Zugkraft F td auf die VEd Stahlzugkraft au der Biegebemeung aufaddiert werden: F td (cot cot) 2 kontruktion.doc Seite 15

16 4 Stöße Stöße von Stabtahl werden im Stahlbetonbau au unterchiedlichen Gründen erforderlich, z.b.: - Die Regellieferlänge von 14 m it überchritten. - Die Stablänge mu wegen Einbaubehinderungen z.b. durch Schalungtechnik begrenzt werden. - Bildung von Arbeitfugen. Man untercheidet grundätzlich 2 Stoßarten: 1 direkter Stoß 2 indirekter Stoß Bei einem indirekten Stoß (Übergreifungtoß) wird die Stabkraft über den Beton in den anderen Stab eingeleitet, indem die beiden Stäbe über eine gewie Länge (Übergreifunglänge l 0 ) nebeneinander platziert werden. Der lichte Abtand der beiden Stäbe darf elbtvertändlich nicht zu groß ein (max. 4d ). Bild: Tragwirkung eine Übergreifungtoße Wie man au dem obigen Bild erkennen kann, bilden ich zwichen den Stahlrippen Drucktreben au, wodurch in Querrichtung Zugkräfte reultieren (iehe Krafteck), die an den Stabenden am größten ind. Darau folgt, da bei Übergreifungtößen immer eine Querbewehrung vorhanden ein mu! Bei der Aubildung der Stöße ollte grundätzlich folgende beachtet werden: - Stöße möglicht nur an Stellen mit geringer Belatung (z.b. kleine Biegemoment) aubilden. - Stöße ymmetrich anordnen, damit die Querchnittbelatung ymmetrich bleibt. - Stöße parallel zur Bauteilunterkante anordnen. kontruktion.doc Seite 16

17 Direkte Stöße können durch Stumpftoß der Stäbe mit anchließendem Verchweißen oder durch Verchrauben der Stabenden mit Muffen augeführt werden (bauaufichtliche Zulaung erf.). Schweißverbindungen ind eher elten, da diee nur durch Schweißfachleute augeführt werden dürfen, wa meit ehr teuer it. Mechaniche Verbindungen werden von verchiedenen Firmen indutriell gefertigt. Bild: Beipiele für direkte Schraubtöße Direkte Stöße werden meit nur dann augeführt, wenn beondere Situationen vorliegen, da Übergreifungtöße billiger ind. Ein häufig vorkommende Beipiel it eine hoch belatete Stütze, die mit einem Übergreifungtoß nicht mehr augeführt werden kann, weil der zuläige Bewehrunggehalt (Verdoppelung im Stoßbereich) überchritten it. kontruktion.doc Seite 17

18 4.1 Indirekter Stoß (Übergreifungtoß) von Einzeltäben Allgemeine Betrachtungen Al mechaniche Modell für die Erklärung der Tragwirkung bei einem Übergreifungtoß bietet ich ein Fachwerkmodell an. Veruche haben gezeigt, da die Drucktrebenneigung in etwa 40 beträgt, d.h. die Geamtkraft in Querrichtung beträgt F F tan 40 1, 19 F. Selbt bei mehreren nebeneinander liegenden Stößen bleibt t gleich, da ich die Kräfte in Querrichtung zwichen den Stößen aufheben. F t Bild: Fachwerkmodell für Zug- und Drucktoß, l = l 0 Wie da Fachwerkmodell ehr chön zeigt, mu man untercheiden zwichen einem Zugund einem Drucktoß. Beim Drucktoß verlängert ich da Fachwerkmodell durch den Spitzendruck hinter dem Stabende, d.h. hier mu ogar außerhalb de Stoßbereiche Querbewehrung angeordnet werden. Weiterhin it zu erkennen, da die Querzugpannungen an den Stabenden größer ind al im Mittelbereich. Dehalb it die Querbewehrung an den Stabenden zu konzentrieren. kontruktion.doc Seite 18

19 Außerdem it e innvoll, nebeneinander liegende Stöße läng zu veretzen, damit ich die Größtwerte der Querzugpannungen nicht aufaddieren (iehe folgende Bild). Au dieem Grund wurde im EC 2 ein Längveratz von 1,3l 0 aufgenommen. Ert ab dieer Größe gilt der Stoß al läng veretzt. Bild: Stoß mehrerer Stränge, l = l 0 Die erforderliche Stoßlänge kann verkleinert werden, wenn effektivere Aubildungformen al gerade Stabenden benutzt werden: Bild: Aubildung von Übergreifungtößen kontruktion.doc Seite 19

20 4.1.2 Berechnung der Übergreifunglänge l 0 nach EC2 für Einzeltäbe Bild 8.7 EC 2: Regeln für Übergreifungtöße l lb, rqd l0,min Übergreifunglänge l 0 nach EC2 l,3 1 6 lb rqd 15 20cm Mindetwert der Übergreifunglänge, l b,rqd mu mit f yd berechnet werden. 0,min 0,, Beiwerte au Tabelle 8.2DE Für die Berechnung von α3 it in der Regel A t,min zu 1,0A (σ d /f yd ) anzunehmen, mit A = Querchnittfläche eine getoßenen Stabe; 2 Beiwerte au Tabelle 8.2DE, EC2 deutch = 1,0 Beiwert au Tabelle 8.3DE, EC2 für den Stoßanteil. 6 Zeile Spalte 1 2 Anteil der ohne Längveratz getoßenen Stäbe am Querchnitt einer Bewehrunglage 33 % > 33 % 1 d Zugtoß < 16 mm 1,2 a 1,4 a 2 d 16 mm 1,4 a 2,0 b 3 Drucktoß 1,0 1,0 Wenn die lichten Stababtände a 8ø (Bild 8.7) und der Randabtand in der Stoßebene c 1 4ø (Bild 8.3) eingehalten werden, darf der Beiwert α 6 reduziert werden auf: a α 6 = 1,0 b α 6 = 1,4 Tabelle 8.3DE EC2: Beiwerte α 6 für den Stoßanteil Bild 8.3 EC 2: kontruktion.doc Seite 20

21 Stöße von Stäben ind in der Regel veretzt anzuordnen und dürfen in der Regel nicht in hoch beanpruchten Bereichen liegen (z. B. platiche Gelenke, Stellen von max/minm). Wenn die Anforderungen nach Bild 8.7 erfüllt ind, dürfen 100% der Zugtäbe in einer Lage getoßen ein. Für Stäbe in mehreren Lagen it in der Regel dieer Anteil auf 50 % zu reduzieren. Alle Drucktäbe owie die Querbewehrung dürfen in einem Querchnitt getoßen ein. Übergreifungtöße mit Stäben ø > 32 mm ind nur in Bauteilen zuläig, die überwiegend auf Biegung beanprucht werden. Bild: Definition de Stoßanteil (hier 100% und 50%) zur Ermittlung de Beiwerte α 6, l = l 0 kontruktion.doc Seite 21

22 4.1.3 Querbewehrung Für die Querbewehrung bei Übergreifungtößen gelten Bild 8.9 unten und die folgenden Anforderungen: Wenn der Durchmeer der getoßenen Stäbe ø < 20 mm it oder der Anteil getoßener Stäbe in jedem Querchnitt höchten 25% beträgt, dann darf die au anderen Gründen vorhandene Querbewehrung oder Bügel ohne jeden weiteren Nachwei al aureichend zur Aufnahme der Querzugkräfte angeehen werden. Wenn der Durchmeer der getoßenen Stäbe ø 20 mm it, darf in der Regel die Geamtquerchnittfläche der Querbewehrung A t, (Summe aller Schenkel, die parallel zur Lage der getoßenen Bewehrung verlaufen) nicht kleiner al die Querchnittfläche A eine getoßenen Stabe ( A t 1,0A ) ein. Die Querbewehrung ollte orthogonal zur Richtung der getoßenen Bewehrung angeordnet werden. Werden mehr al 50% der Bewehrung in einem Querchnitt getoßen und it der Abtand zwichen benachbarten Stößen in einem Querchnitt a 10ø (iehe Bild 8.7), it in der Regel die Querbewehrung in Form von Bügeln oder Steckbügeln in Innere de Betonquerchnitt zu verankern. In flächenartigen Bauteilen mu die Querbewehrung ebenfall bügelartig augebildet werden, fall a 5ø it; ie darf jedoch auch gerade ein, wenn die Übergreifunglänge um 30% erhöht wird. Sofern der Abtand der Stoßmitten benachbarter Stöße mit geraden Stabenden in Längrichtung etwa 0,5l 0 beträgt, it kein bügelartige Umfaen der Längbewehrung erforderlich. Werden bei einer mehrlagigen Bewehrung mehr al 50 % de Querchnitt der einzelnen Lagen in einem Schnitt getoßen, ind die Übergreifungtöße durch Bügel zu umchließen, die für die Kraft ALLER getoßenen Stäbe zu bemeen ind. In vorwiegend biegebeanpruchten Bauteilen ab der Fetigkeitklae C70/85 ind die Übergreifungtöße durch Bügel zu umchließen, wobei die Summe der Querchnittfläche der orthogonalen Schenkel gleich der erforderlichen Querchnittfläche der getoßenen Längbewehrung ein mu. Bild 8.9 EC 2: Querbewehrung für Übergreifungtöße kontruktion.doc Seite 22

23 4.2 Indirekter Stoß (Übergreifungtoß) von Betontahlmatten Bei Betontahlmatten gibt e 2 Möglichkeiten, einen Stoß auzubilden: a) 1-Ebenen-Stoß: Die getoßenen Längtäbe liegen nebeneinander. b) 2-Ebenen-Stoß: Die getoßenen Längtäbe liegen übereinander. Bild 8.10 EC 2: Stöße von gechweißten Betontahlmatten Ein 1-Ebenen-Stoß kommt elten vor, da die Matten fat immer in beiden Richtungen überlappt (getoßen) werden müen. Da beim 1-Ebenen-Stoß die Stäbe genau o nebeneinander liegen, wie beim Stabtahl, gelten auch die gleichen Regeln und Formeln wie beim Stabtahl. Für den 2-Ebenen-Stoß müen folglich etwa andere Regelungen getroffen werden, die im Folgenden zuammengetellt ind: (1) Die Stöße dürfen entweder durch Verchränkung oder al 2-Ebenen-Stoß von Betontahlmatten augeführt werden (Bild 8.10). (2) Bei Ermüdungbelatungen it in der Regel eine Verchränkung auzuführen. (3) Bei verchränkten Betontahlmatten (1-Ebenen-Stoß) mu in der Regel die Anordnung der Hauptlängtäbe im Übergreifungtoß denen für Einzeltäbe entprechen. Güntige Auwirkungen der Quertäbe ollten mit α 3 = 1,0 vernachläigt werden. Die Übergreifunglänge für verchränkte Betontahlmatten it wie für Einzeltäbe zu berechnen. Darüber hinau ollte l 0,min den Abtand der Querbewehrung quer bei Matten nicht unterchreiten. (4) Bei Betontahlmatten mit 2-Ebenen-Stoß müen in der Regel die Stöße der Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen, in denen die Stahlpannung im Grenzzutand der Tragfähigkeit nicht mehr al 80 % de Bemeungwert der Stahlfetigkeit beträgt. 2-Ebenen-Stöße ohne bügelartige Umfaung ind zuläig, wenn der zu toßende Mattenquerchnitt a 6 cm²/m beträgt. kontruktion.doc Seite 23

24 (5) Wenn Abatz (4) nicht eingehalten wird, it in der Regel die tatiche Nutzhöhe bei der Berechnung de Biegewidertand für die am weiteten von der Zugeite entfernte Bewehrunglage zu betimmen. Außerdem it in der Regel bei der Ribreitenbegrenzung im Bereich der Stoßenden aufgrund der dort vorliegenden Dikontinuität die Stahlpannung für die Anwendung der Tabellen 7.2 und 7.3 EC 2 um 25% zu erhöhen. (6) Der Anteil der Hauptbewehrung, der in jedem beliebigen Querchnitt getoßen werden darf, mu in der Regel nachfolgenden Bedingungen entprechen: - Beim 1-Ebenen-Stoß gelten die Werte au Tabelle 8.3DE EC 2. - Beim 2-Ebenen-Stoß hängt der zuläige Anteil einer mittel Übergreifung getoßenen Hauptbewehrung in jedem Querchnitt von der vorhandenen Querchnittfläche der gechweißten Betontahlmatte (A /) prov ab, wobei der Abtand der Stäbe it: 100% wenn(a /) prov 12 cm²/m; 60% wenn (A /) prov > 12 cm²/m. Für einen Bewehrungquerchnitt von a 12 cm²/m darf immer ohne Längveratz getoßen werden. Für a > 12 cm²/m it ein Volltoß nur bei mehrlagiger Bewehrung in der inneren Lage zuläig, wobei der Stoßanteil 60 % von erf. A ein darf. Bei mehrlagiger Bewehrung ind die Stöße der einzelnen Lagen tet mindeten um 1,3l 0 läng zu veretzen. (7) Eine zuätzliche Querbewehrung im Stoßbereich it nicht erforderlich. kontruktion.doc Seite 24

25 Berechnung der Übergreifunglänge l 0 von 2-Ebenen-Stößen von Betontahlmatten Bild 8.10 EC 2: 2-Ebenen-Übergreifungtoß gechweißter Betontahlmatten Übergreifunglänge l 0 2-Ebenen-Stoß: l 0 lb, rqd 7 l0, min () a, vorh 1,0 7 0,4 2,0 8 Beiwert zur Berückichtigung de Mattenquerchnitt l0,min 0,3 7 lb, rqd q 20cm Mindetwert der Übergreifunglänge q Abtand der gechweißten Quertäbe Die Querbewehrung darf volltändig in einem Schnitt getoßen werden. Die Mindetwerte für die Übergreifunglänge l 0 ind in Tabelle 8.4DE enthalten; innerhalb der Übergreifunglänge zweier Stäbe der Querbewehrung müen in der Regel mindeten zwei Stäbe der Hauptbewehrung vorhanden ein. Tabelle 8.4DE EC 2: Erforderliche Übergreifunglängen für Stöße von Querbewehrung kontruktion.doc Seite 25