Betongelenk
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Ein Betongelenk ist ein Festkörpergelenk bzw. ein Fließgelenk aus (Stahl-)Beton, es umfasst den Bereich der Einschnürung eines (Stahl-)betonquerschnittes, die eine Verdrehung ohne nennenswerte Biegebeanspruchung zulässt.[1] Diese für Betonquerschnitte hohe Verdrehbarkeit[2] resultiert einerseits aufgrund der kontrollierten Zugrissbildung, anderseits auch aufgrund von Kriechen.[3][4][1] Es wird insbesondere im Brückenbau[1] als monolithische, einfache und preiswerte Alternative zu einem unverschieblichen Linienkipplager verwendet.
Die Kontaktstellen in den Längsfugen von Tübbings werden auch als Betongelenke betrachtet.[1]
Ein Betongelenk besteht aus dem Einschnürungsbereich (Gelenkhals) und den angrenzenden Verteilbereichen (Gelenkköpfe).
Geschichte und heutige Regelwerke
Betongelenke erfand Freyssinet.[5][6][1][4] Leonhardt formulierte in den 1960er Jahren Bemessungsrichtlinien,[7] die bis heute angewendet werden.[1] Janßen führte ihre Anwendung im Tunnelbau ein.[8][4] Gladwell entwickelte ein weiteres Bemessungsmodell, das eine steifere Vorhersage für die Verformungen macht als das Leonhardt/Janßen-Modell.[4] Marx und Schacht übertrugen Leonhardts Regelwerke erstmals in das semipropabilistische Sicherheitskonzept. Schlappal,[4] Kalliauer[1] und Koautoren erbrachten erstmals Gebrauchstauglichkeits- wie auch Tragfähigkeitsnachweise. Das Tragverhalten mit einem mechanisch konsistenten Modell auf Basis der Plastizitätstheorie beschreiben erstmals Kaufmann, Markić und Bimschas.[9]
Spannungen, Verdrehbarkeit, Traglast
Die Tragwirkung beruht darauf, dass im Gelenkhals die Festigkeit des Betons aufgrund dreiachsiger Druckbeanspruchung[3] wesentlich höher ist als bei einachsiger Druckbeanspruchung, wo eine Querdehnung möglich ist.[1] So erlaubt der Eurocode 2 für übliche Betongelenksabmessungen Normalspannungen, die in etwa dem Doppelten der einaxialen Druckfestigkeit entsprechen.[1]
Während der Gelenkhals unbewehrt sein kann,[1] benötigen die Gelenkköpfe aufgrund der senkrecht zur Normalkraft auftretenden Spaltzugkräfte eine entsprechende Bewehrung.[10]
Bekannte Brücken
Betongelenke werden in Deutschland insbesondere bei Brücken bis 15 Meter Stützweite angewendet.
Bekannte Großbrücken mit Betongelenken sind unter anderem
- das Hardturmviadukt in Zürich,
- die Maintalbrücke Gemünden,
- die Elbebrücke Mühlberg,
- die Talbrücke Weißenbrunn am Forst
- die Taminabrücke.
Literatur
- Fritz Leonhardt: Vorlesungen über Massivbau – Teil 2 Sonderfälle der Bemessung im Stahlbetonbau. Springer-Verlag, Berlin 1986, ISBN 3-540-16746-3, S. 123–132.
- VPI: Der Prüfingenieur. Ausgabe April 2010, S. 15–26, bvpi.de (PDF; 2,3 MB).
