Stahlbeton | ARCHIPENDIUM
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Stahlbeton

Stahlbeton ist ein Verbundwerkstoff, der aus den Komponenten Beton und Stahl besteht. Beton selbst hält hohen Druckbelastungen stand, kann aber lediglich etwa 10% dieser Standhaftigkeit als Zugbelastung vertragen. Dieses Manko wird durch die Kombination mit Bewehrungsstahl ausgeglichen. Dieser Bewehrungsstahl ist noch immer in einigen Regionen als Moniereisen geläufig, was auf den Gärtner Joseph Monier zurückgeht. Der erhielt 1861 ein Patent auf seine mit Stahlgeflecht verstärkten Blumenkübel aus Beton. Monier entwickelte sein Bausystem weiter und errichtete bereits 1875 seine erste Eisenbetonbrücke mit einer Spannweite von 16,50m. Nur 15 Jahre später wurde nach dieser Bauweise die erste Bogenbrücke mit 37,50m Spannweite errichtet. Die Konstruktionspläne des im Bau befindlichen Reichstags in Berlin wurden 1886 zugunsten des damals neuen Bauverfahrens geändert und Stahlbeton wurde in einigen Gebäudeteilen als Ersatz für das ansonsten verwendete Mauerwerk eingesetzt.

Die Stangen des Bewehrungsstahls sind grob geriffelt oder mit einem Profil versehen, damit der teilflüssige Beton beim Einfüllen über den Zement eine feste Verbindung mit dem Bewehrungsstahl eingehen kann. Da Beton und Bewehrungsstahl den gleichen Ausdehnungskoeffizienten von 10−5 K−1 nach den Stahlbetonnormen besitzen, können selbst erhebliche Temperaturschwankungen dem Verbundwerkstoff keinen Schaden zufügen. Bewehrungsstahl wird in unterschiedlichen Längen sowie Stärken angeboten und ist als vorgefertigte Gittermatte erhältlich.

Bei Konstruktionen, bei denen ein Bauteil hohen Drucken, gravierenden wechselnden Belastungen oder extremen Witterungsbedingungen standhalten muss, kann der einfache Bewehrungsstahl durch Spannstahl oder Stahlseile ersetzt werden. So werden beispielsweise bei Brücken die Fahrbahnsegmente von Stahlseilen durchzogen, die über Spannvorrichtungen auf eine errechnete Zugbelastung vorgespannt werden. Mit vorgespanntem Bewehrungsstahl oder Stahlseilen lassen sich zudem große Flächen mit einer Betondecke überdachen, ohne dass Stützpfeiler notwendig werden. Auf diese Weise werden gigantische Hallenkonstruktionen für Sportveranstaltungen und Konzerte oder Kuppeldächer bei Sakralbauten realisiert.

Bei der Herstellung eines Bauteils aus Stahlbeton werden von Eisenflechtern oder Stahlbetonbauern Körbe aus Bewehrungsstahl hergestellt, wobei die Stahlstangen mit Bindedraht verbunden werden. Auf diese Weise entsteht ein grobes Gerippe, das etwas kleiner als das spätere Bauteil ist. Um diese Korbkonstruktion, die in ihrer Form nahezu keine Grenzen kennt, wird eine Verschalung angebracht. Wird der Beton eingefüllt, umfließt er alle Teile des Bewehrungskorbes und wird durch die Schalplatten in seine vorbestimmte Form gezwungen.

Damit der Beton keine Lufteinschlüsse aufnimmt, was zur Korrosion des Stahls und zum Bauteilversagen durch Ausdehnung der Luft bei Temperaturschwankungen führen würde, wird der frisch gegossene Beton mit einem Betonrüttler oder einen Stabrüttler nachträglich verdichtet. Außerdem sorgen Abstandshalter dafür, dass die Moniereisen tief genug im Beton liegen und so vor Feuchtigkeit und nachfolgender Korrosion geschützt sind. Um eine Korrosion gänzlich auszuschließen wird bei besonderen Bauwerken feuerverzinkter Bewehrungsstahl eingesetzt. Auch die Verwendung von Bewehrungsstahl mit Epoxitbeschichtung, Bewehrungen aus Edelstahl oder aus GfK sind inzwischen gebräuchlich. Dabei treten teilweise erhebliche Mehrkosten auf, denn eine Edelstahlbewehrung ist etwa zehnfach teurer, als ein gebräuchlicher BSt500 Bewehrungsstahl mit vergleichbaren Belastungswerten.

Risse im Stahlbeton treten regelmäßig auf und haben in der Regel keine Einwirkungen auf die Stabilität der Konstruktion, so lange die Risse eine bestimmte Breite und Tiefe nicht überschreiten. So ist im Eurocode 2 eine Begrenzung der Rissbreite auf 0,1 bis 0,4mm festgeschrieben. Die Norm SIA262 in der Schweiz begrenzt die Spannungen im Bewehrungsstahl auf maximal 50% der Streckgrenze.