Stahlbetonanalyse 21
von Prof. Dr. Richard Rojek
Einführung
Die vorliegende Internet-Präsentation stellt Forschungsprojekte und sonstige wissenschaftliche Arbeiten des o. g. Verfassers vor. Den Mittelpunkt dieses Tätigkeitsbereichs bildet die Stahlbetonanalyse 21. Relativ umfangreiche Forschungsprojekte mit zahlreichen großformatigen Versuchskörpern stellen auch seine Untersuchungen mit Bewehrung mit hochfestem Verbund (HFV) und mit Stegverbundplatten dar.
Der große Erfolg der Eisen- und später der Stahlbetonbauweise ist u. a. begründet in der genialen Idee von Emil Mörsch aus dem Jahr 1907, in biegebeanspruchte Betontragwerke mit Hilfe von Bewehrungen für die Zugstreben Fachwerke einzubauen, um auf diese Weise auch bei höheren Beanspruchungen das Zusammenwirken der Zug- und Druckgurte durch die verbindenden Zwischenbereiche zuverlässig zu sichern.
Relativ wenig Beachtung finden jedoch bis heute Aspekte des Mörsch'schen Ansatzes, die bei genauerer Betrachtung physikalisch nicht haltbar sind. Zunächst wird unterstellt, dass die Tragwerke Spannungen aufweisen, die nach der Biegetheorie ermittelt werden können. Dies würde u. a. voraussetzen, dass die Stahlbetontragwerke linear-elastisch, homogen und isotrop reagieren, was aber bereits nach der ersten Rissbildung nicht mehr der Fall ist. Es kommt hinzu, dass die zu Grunde liegenden Schubspannungen auch im Rahmen der Biegetheorie keine Beanspruchungen, sondern Rechenhilfsgrößen sind, die lediglich die Vertikalkomponenten der Beanspruchungen abbilden. Wird der Begriff "Schub" durch "Querkraft" ersetzt, werden Schubspannungen als Maßstab beibehalten und lediglich mit einer Querschnittsfläche multipliziert.
Demgegenüber liegt der zu Beginn dieses Jahrhunderts entwickelten Stahlbetonanalyse 21 ein völlig neuartiger Ansatz zu Grunde: Rissbilder aus zahlreichen dokumentierten Versuchen werden nach dem einfachen und logischen Prinzip analysiert, dass an allen Rissen bzw. Rissabschnitten vor deren Entstehung rechtwinklig zu ihrem Verlauf zwingend (Haupt-)Zugspannungen gewirkt haben müssen. Wie die unten gezeigten Beispiele zeigen, kann dadurch der Verlauf der Zugspannungen in den Stegen eindeutig rekonstruiert werden. (Im Rahmen der hier vorgestellten Analyse wird der verbindende Bereich zwischen Biegedruck- und -zuggurt als Steg bezeichnet.) Mit einfachen Gleichgewichtsbetrachtungen ist es dann meist auch leicht möglich, die zugehörigen Druckstreben zu ermitteln (vgl. blaue Linien im Rissbild unten rechts).
Die daraus resultierenden Erkenntnisse wurden vom Verfasser in drei Forschungsberichten veröffentlicht - in einem ersten Bericht 21.1 (Teil 1) für Tragsysteme ohne Stegbewehrung , in einem zweiten Bericht 21.2 (Teil 2) für Tragsysteme mit Stegbewehrung und in einem dritten Bericht 21.3 (Teil 3) mit Ergänzungen zum Teil 1.
