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Auf dieser Seite wird beispielhaft die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen ermittelt, die Theorie hierfür wird auf einer gesonderten Seite dargestellt (vgl. Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen.

Aufgabenstellung

Für eine Platte mit Rechteckquerschnitt und gegebener Bewehrung sollen die Mitwirkung des Betons im ungerissenen Zustand, bei Erreichung der Streckgrenze und zum Zeitpunkt des Bruchs berechnet werden. Als Festigkeiten sind die rechnerischen Mittelwerte anzusetzen

b/h=100cm/25cm
d=23cm
B500A
Längsbewehrung: R524 (A_s,vorh=5,24cm²)
C 20/25
Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle E_{cm}=10000\frac{N}{mm^2}=1000\frac{kN}{cm^2}} (Mit der Berücksichtigung von Kriecheinflüssen)
Kurzzeitbelastung

Modifizierung der Arbeitslinie des Stahls

Festigkeiten

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle f_{yR}=1,1\cdot500=550\frac{N}{mm^2}=55\frac{kN}{cm^2}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle f_{tR}=1,05\cdot550=577,5\frac{N}{mm^2}=57,75\frac{kN}{cm^2}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle f_{ctm}=2,2\frac{N}{mm^2}=0,22\frac{kN}{cm^2}}

Vorbereitende Berechnung

Ermittlung des Rissbildungsmoments

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle I_I=\frac{b\cdot h^3}{12}=\frac{100\cdot25^3}{12}=130208cm^4}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle z_{I,c1}=12,5cm}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle M_{cr}=\frac{0,22\cdot130208}{12,5}=2292kNcm}

Ermittlung der Stahldehnung im Riss unter den Rissschnittgrößen

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \alpha_e=\frac{200000}{10000}=20}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle x=\frac{\alpha_e\cdot A_{s1}}{b}\cdot\left(-1+\sqrt{1+\frac{2\cdot b\cdot d}{\alpha_e\cdot A_{s1}}}\right)}

Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle x={\frac {20\cdot 5,24}{100}}\cdot \left(-1+{\sqrt {1+{\frac {2\cdot 100\cdot 23}{20\cdot 5,24}}}}\right)=5,97cm}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle z=d-\frac{x}{3}=23-\frac{5,97}{3}=21,01cm}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sigma_{s,cr2}=\frac{M_{cr}}{z\cdot A_{s1}}=\frac{2292}{21,01\cdot 5,24}=20,82\frac{kN}{cm^2}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_{s,cr2}=\frac{20,92}{20000}=1,041\dot10^{-3}}

Ermittlung der mittleren Stahldehnungen im ungerissenen Zustand

Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle \varepsilon _{c1,cr1}=\varepsilon _{c2,cr1}={\frac {f_{ctm}}{E_{cm}}}={\frac {0,22}{1000}}=0,22\cdot 10^{-3}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_{s,cr1}=\varepsilon_{c1,cr1}\cdot\frac{d-z_{I,c2}}{z_{I,c1}}=0,22\cdot10^{-3}\cdot\frac{23-12,5}{12,5}=0,185\cdot10^{-3}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \underline{\underline{\varepsilon_{sm1}=\varepsilon_{s,cr1}=0,185\cdot10^{-3}}}}

Da im Zustand I noch keine Risse vorhanden sind, entspricht die mittlere Stahldehnung der Stahldehnung.

Ermittlung der mittleren Stahldehnung bei Erreichen der Streckgrenze

Dehnung an der Streckgrenze: Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_{s2}=\varepsilon_{sy}=\frac{55}{20000}=2,75\cdot 10^{-3}}

Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle \beta _{t}=0,4} (Kurzzeitbelastung)

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_{smy}=\varepsilon_{s2}-\beta_t\cdot\left(\varepsilon_{s,cr2}-\varepsilon_{s,cr1}\right)}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_{smy}=2,75\cdot 10^{-3}-0,4\cdot\left(1,041\cdot10^{-3}-0,185\cdot10^{-3}\right)}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \underline{\underline{\varepsilon_{smy}=2,4076\cdot 10^{-3}}}}

Ermittlung der mittleren Stahldehnung zum Zeitpunkt des Bruchs

Die Stahldehnung im Riss unter den Rissschnittgrößen wurde mithilfe der gegebenen Querschnittsgeometrie und Bewehrung mithilfe der ω-Tafeln ermittelt. Für die Ermittlung wurde die rechnerische Zugfestigkeit verwendet.

Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle \varepsilon _{s2}=\varepsilon _{st}=20,71\cdot 10^{-3}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_{smt}=\varepsilon_{sy}-\beta_t\cdot\left(\varepsilon_{s,cr2}-\varepsilon_{s,cr1}\right)+\delta_t\cdot\left(1-\frac{\sigma_{sr}}{f_y}\right)\cdot\left(\varepsilon_{s2}-\varepsilon_{sy}\right)}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_{smt}=2,75\cdot10^{-3}-0,4\cdot\left(1,041\cdot10^{-3}-0,185\cdot10^{-3}\right)+0,6\cdot\left(1-\frac{0,185\cdot10^{-3}\cdot 20000}{55}\right)\cdot\left(20,71\cdot10^{-3}-2,75\cdot10^{-3}\right)}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \underline{\underline{\varepsilon_{smt}=12,46\cdot 10^{-3}}}}

Einfluss des Bewehrungsgrads auf die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen

Im Folgenden soll der Einfluss des Bewehrungsgrads auf die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen an diesem Beispiel verdeutlich werden. Hierfür wird das Verhältnis der mittleren Stahldehnung zur Stahldehnung im Riss für unterschiedliche Bewehrungsgrade mit den hier vorgestellten Gleichungen ermittelt. Betrachtet werden die Dehnungen bei Erreichen der Streckgrenze.

Der Bewehrungsgrad wird zwischen dem minimal für die Sicherstellung der Duktilität erforderlichen und dem maximal ohne Druckbewehrung möglichen variiert.

Aus dem Diagramm geht hervor, dass der Einfluss der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen mit steigendem Bewehrungsgrad abnimmt. Außerdem ist zu erkennen, dass Einfluss ab einem gewissen Bewehrungsgrad weniger stark abnimmt bzw. nahezu gleichbleibet.

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Status: in Bearbeitung

Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen (Bsp.)

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