Was ist ein Betonträger?

Ein Betonbalken ist im Hochbau eine tragende Einheit, die sowohl horizontale als auch vertikale Lasten aufnehmen kann. Diese Träger, die als Stahlbetonträger oder verstärkte Zementbetonträger (RCC) bekannt sind, werden durch Umhüllen von Stahlstäben, -platten oder -fasern im Beton hergestellt. Eine solche Stahlverstärkung erhöht die Trägerfestigkeit und ermöglicht es dem Träger, mit Zugspannungen fertig zu werden und einem Biegen zu widerstehen. Ohne die Stahlbewehrung wäre der Betonträger spröde und würde unter den auf ihn einwirkenden Lasten brechen.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Beton und Stahl ist ähnlich. Diese Ähnlichkeit stellt sicher, dass es wenig oder keine inneren Spannungen gibt, die durch die Wärmeausdehnungs- und Wärmekontraktionsunterschiede zwischen den beiden Materialien verursacht werden. Solche Unterschiede hätten sonst den Betonbalken geschwächt. Ein weiterer Faktor, der eine weitere effiziente Spannungsübertragung zwischen Stahl und Beton ermöglicht, ist, dass der nasse Zement, der auf den Stahl aufgetragen wird, nach dem Trocknen genau der Oberfläche des Stahls entspricht. Damit sich Stahl und Beton besser verbinden, wird der Stahl im Allgemeinen gewellt oder aufgeraut.

Das Umhüllen des Stahls mit Beton schützt ihn vor Witterungseinflüssen und verhindert, dass der Stahl korrodiert. Wenn der Stahl rosten würde, würde er sich ausdehnen und reißen und sich von der Betonummantelung lösen. Dies würde wiederum die Balkenkonstruktion schwächen.

Betonträger werden häufig im modernen Hochbau und beim Bau von Autobahnbrücken verwendet. Es ist üblich, Spannbetonträger für Brücken zu verwenden. Diese Träger werden hergestellt, indem Spannglieder aus hochfestem Stahl gespannt, der Beton um sie herum gegossen und die Spannglieder dann freigegeben werden, wenn der Beton auszuhärten beginnt. Rechteckige Querschnitte und universelle Trägerquerschnitte werden häufig im Stahlrahmenbau verwendet. Der Universalträger wird auch als I-Träger, Breitflanschträger oder Universalstütze bezeichnet.

Zur Bestimmung der inneren und äußeren Kräfte des Betonbalkens und der Balkendurchbiegungen werden verschiedene mathematische Methoden verwendet, die mit einem Balkenrechner-Computerprogramm berechnet werden. Stabkräfte werden nach der direkten Steifigkeits- oder Verschiebungsmethode, der Momentenverteilungsmethode und der Nachgiebigkeitsmethode bestimmt. Strahlablenkungen werden durch die Neigungsablenkungsmethode und die virtuelle Arbeitsmethode bestimmt. Die Euler-Bernoulli-Balkengleichung wird häufig verwendet, um Balkenanalysen von Balkenstrukturen durchzuführen.

Damit eine Konstruktion strukturell solide ist, ist es für Ingenieure wichtig zu berechnen, wie viel Last ein Betonbalken sicher tragen kann und welche Kräfte auf ihn einwirken. Strahlumlenkungen werden auch aus Gründen der Standsicherheit angestrebt, etwa um den Strahlkontakt mit eventuell spröden Baustoffen zu reduzieren. Die Strahlumlenkungen können auch ausgeführt werden, um der Architektur ein ästhetisch ansprechenderes Aussehen zu verleihen; zum Beispiel, um sicherzustellen, dass die Balken keine Durchbiegungen aufweisen.