Zwangsbeanspruchungen

Zwangsarten

Zwänge werden durch Verformungsbehinderungen am Bauteil hervorgerufen. Liegt eine Verformungsbehinderung durch das Bauteilgefüge vor, spricht man vom inneren Zwang. Werden die Verformungen des betrachteten Bauteils durch angrenzende Bauteile behindert oder werden dem Bauteil Verformungen z.B. durch Setzungen aufgezwungen, dann ist vom äußeren Zwang die Rede.
Unabhängig von der Art der Verformungsbehinderung lassen sich Zwänge auch anhand des Zeitpunktes ihres Auftretens in frühen und in späten Zwang unterscheiden.

Zwangsursachen

Zwänge können durch Temperaturdifferenzen im Bauteilquerschnitt infolge des Abfließes der Hydratationswärme entstehen. Zusätzlich dazu können Feuchtigkeitsänderungen im Bauteil durch das Schwinden des Betons Zwangsbeanspruchungen hervorrufen.
Temperaturänderungen im Tages- und Jahresverlauf und unterschiedliche Setzungen eines Bauteiles sorgen für weitere Zwänge.

Bauteile und Bauweisen mit wesentlichen Zwangsbeanspruchungen

Zwangsbeanspruchungen treten in allen Betonbauteilen auf. In Fundamenten bzw. Sohlplatten, Wänden und Decken sind die entstehenden Zwangsspannungen nicht zu vernachlässigen und können bei Nichtbeachtung zu Schäden führen.
Auch in der Spannbetonbauweise sind die Zwänge zu berücksichtigen.
Eine weitaus größere Bedeutung haben die Zwangsbeanspruchungen in der integralen Bauweise. Durch das Fehlen von Lagern und Fugen können sich Zwänge nicht durch Verformungen abbauen und müssen konstruktiv aufgenommen werden.

Grundlagen der Bemessung bei Betonbauteilen

Sind die Zwangsspannungen in Betonbauteilen zu groß, führen sie zu Rissen. Die Breite dieser Risse ist nach der DIN EN 1992-1-1 mit einer Mindestbewehrung zu begrenzen. Um sich einen Überblick über die Größenordnung der rissbreitenbegrenzenden Bewehrung zu verschaffen, kann diese auch mithilfe von Diagrammen abgeschätzt werden.

besondere Behandlung ausgewählter Bauteile

Kann die Entstehung von spätem Zwang mit Sicherheit ausgeschlossen werden, dürfen die Zwangsschnittgrößen infolge frühen Zwangs abgeminderte werden. Eine Verringerung der Zwangsbeanspruchung ist bei Sohlplatten und Wänden möglich. Dies ist nur eine Empfehlung und dient als Ergänzung zu den Nachweisen der DIN EN 1992-1-1.

Beispiele und Vergleichsberechnungen

Um die Thematik der Zwangsbeanspruchungen zu veranschaulichen, wird die Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite am Beispiel einer Sohlplatte und einer Wand ermittelt.
Um die Auswirkung der verringerten Zwangsbeanspruchung zu verdeutlichen, wird jeweils eine Vergleichsberechnung zum oben genannten Beispiel der Sohlplatte und der Wand durchgeführt.

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