Mindestbewehrung zur Sicherstellung eines duktilen Bauteilverhaltens

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Mindestbewehrung zur Sicherstellung eines duktilen Bauteilverhaltens

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Nach DIN 1045‑1, Kapitel 5.3.2, muss ein Versagen des Bauteils bei Erstrissbildung ohne Vor­an­kündigung vermieden werden (Duktilitäts­kriterium). Die Forderung gilt für Stahl­beton- und Spann­beton­bau­teile als erfüllt, wenn eine Mindest­bewehrung nach Kapitel 13.1.1 eingebaut ist. Diese in Heft 525 und Fachbericht 102 auch als Robust­heits­be­wehrung bezeichnete Mindest­bewehrung ist für das Riss­moment (bei Vor­span­nung ohne Anrechnung der Vor­spann­kraft) mit dem Mittel­wert der Zug­festig­keit des Betons fctm und einer Stahl­spannung σs = fyk zu berechnen:

As = Mcr / ( fyk · zs )

mit

Mcr Rissmoment, bei dem ohne Wirkung der Vorspannung am Querschnittsrand eine Zugspannung in Höhe von fctm auftritt.
zsHebelarm der inneren Kräfte.

Die Bewehrung ist nach den konstruktiven Vorschriften des Kapitels 13.1.1 (3) in der Zugzone zu verteilen. Über die Einwirkungs­kombination, mit der die Zugzone zu ermitteln ist, gibt die DIN 1045‑1 keine Auskunft. Zur programmtechnischen Umsetzung wird deshalb die entsprechende Regelung des DIN Fachberichts 102, Kapitel 4.3.1.3, herangezogen. Danach soll die Mindest­bewehrung in den Bereichen angeordnet werden, in denen unter der nichthäufigen Ein­wir­kungs­kombination Zug­spannungen im Beton auftreten. In dieser Kombination sollte gemäß FB 102, Kapitel 4.3.1.3 (107), die statisch be­stimm­te Wirkung der Vorspannung nicht, die statisch unbestimmte jedoch be­rück­sich­tigt werden. Da die nicht­häufige Kombination in der DIN 1045‑1 nicht definiert ist, wird diese für den Nachweis - auf der sicheren Seite liegend - durch die selte­ne (charakteristische) Kombination ersetzt. Die Einhaltung der weiteren kon­struk­ti­ven Vor­schrif­ten des Kapitels 13.1.1 (3) obliegt dem Anwender.

Im Programm werden alle Spannungen am Brutto­quer­schnitt ermittelt. Die statisch bestimmte Wirkung der Vorspannung kann nur bei Stäben und Bemessungs­objekten in Abzug gebracht werden. Bei Flächenelementen wird die Vorspannung ersatzweise mit dem Reduktionsfaktor gemäß Benutzervorgabe abgemindert.

Das Riss­moment ergibt sich zu Mcr = Wc · fctm, der Hebelarm zs der inneren Kräfte wird verein­fach­end zu 0,9 · d ange­nommen. Die ermittelte Bewehrung wird gleichmäßig auf die in der Zug­zone liegenden Bewehrungs­lagen verteilt. Im Bemes­sungs­modus Symmetrisch erhalten die übrigen Lagen ebenfalls Bewehrung. Vorge­gebene Verhältnisse zwischen einzelnen Bewehrungs­lagen bleiben er­hal­ten. Für Querschnitte mit Bemes­sungs­modus Druckglied wird keine Robust­heits­bewehrung nach­ge­wiesen, da bei der Bemessung für Biegung und Längskraft bereits Mindest­druck­bewehrung ermittelt wird. Die Möglichkeit nach Kapitel 13.1.1 (2) zur Anrechnung von Spann­gliedern bleibt ungenutzt.