Begrenzung der Rissbreite

In Betonbauteilen entstehen Risse, wenn die Betonzugfestigkeit durch eine Last- oder Zwangsbeanspruchung oder eine Kombination beider überschritten wird. Zur Erfüllung der Gebrauchstauglichkeitsanforderungen muss die Rissbildung bzw. die Rissbreie begrenzt werden.

Allgemeines

Risse in Stahlbetonbauteilen können insbesondere zur Beeinträchtigung der Gebrauchstauglichkeit führen durch:

• die Veränderung des äußerlichen Erscheinungsbildes, wodurch Unbehagen bei Nutzern ausgelöst wird kann oder die Anforderungen an die Optik der Bauteiloberflächen nicht erfüllt werden
• zum lokalen Verlust des Korrosionsschutzes der Bewehrung
• die Erhöhung der Durchlässigkeit des Bauteils (z.B. bei Anforderungen an die Wasserundurchlässigkeit)
• ggf. die Widerstandsfähigkeit gegen Frosteinwirkungen
• Beeinflussung des Verformungsverhaltens (z.B. Zunahme der Durchbiegung)

Darüber hinaus wirkt sich die Rissbildung auch auf das Tragverhaltens der Bauteile aus (Änderung der Spannungsverteilung im Querschnitt, ggf. Änderung des statischen Systems). Dieses wird nach Eurocode 2 durch die Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit im Zustand 2 abgesichert, wobei hinsichtlich der Rissbegrenzung der Berücksichtigung des realistischen Tragverhaltens eine besondere Bedeutung zukommt.

Die Dauerhaftigkeit, das Erscheinungsbild und die ordnungsgemäße Nutzbarkeit des Tragwerks werden nach Eurocode 2 im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit durch eine rissbreitenbegrenzende Bewehrung sichergestellt.

Vorgang der Rissbildung

Zustände der Rissbildung

Der Vorgang der Rissbildung in Stahlbeton kann in zwei Zustände unterschieden werden, die sich bei stetiger Steigerung der Beanspruchung nacheinander einstellen. Dieses ist der

• Zustand der Erstrissbildung

und der

• Zustand des abgeschlossene Rissbildes.

Bei fortlaufender Steigerung der Zugbeanspruchung infolge Last oder Zwang kommt es zur Bildung eines ersten Risses über die Höhe der Zugzone des Bauteils, wenn die Betonzugfestigkeit erreicht wird. Durch die Rissbildung wird im Riss die zuvor noch durch den Betonquerschnitt aufgenommene Zugkraft auf die Bewehrung umgelagert, wodurch diese gedehnt wird und sich der Riss öffnet. Entsprechend des Hookeschen Gesetzes ist die resultierende Rissöffnung auf Höhe der Schwerelinie der Zugbewehrung direkt abhängig vom vorhandenen Bewehrungsquerschnitt in der Zugzone und der aufgenommenen Zugkraft (ε = (Fcr/As) / Es). Da die Bewehrung an den Rissufern im Beton verankert ist, wird die Stahlzugkraft über die Verbundspannung zwischen Bewehrungsstahl und Beton über eine bestimmte Länge wieder in Beton eingeleitet. Durch diese Verankerung nehmen die Zugspannungen im Stahl über die Einleitungslänge ab und die Spannungen im Betonquerschnitt nehmen wieder zu.

Bei weiterer Steigerung der Zugbeanspruchung im Bauteil durch Last oder Zwang vergrößert sich im weiteren zum einen die Stahlzugkraft und -dehnung im Riss und zum anderen wird auch die maximale Zugspannung im Beton am Ende der Einleitungslänge größer. Dieses erfolgt solange, bis am Ende der Einleitungslänge wieder die Betonzugfestigkeit erreicht wird und sich ein weiterer Riss bildet. Dieser Vorgang setzt sich bei weiterer Laststeigerung fort, bis der Abstand zwischen den Abständen geringer als die erforderliche Länge für die Einleitung der Stahlzugkräfte ist. Dadurch ist es nicht mehr möglich, dass die Betonspannungen am Ende der Lasteinleitungslänge bis zur Rissschnittgröße anwachsen. Bei weiterer Laststeigerung nur noch zu einer Zunahme der Stahldehnung in den bereits entstandenen Rissen, eine Bildung weiterer Risse erfolgt nicht und es wurde der Zustand des abgeschlossenen Rissbildes erreicht.

Risse infolge Lastbeanspruchungen

= Zulässige Rissbreiten (Dauerhaftigkeit)

Quellen

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