Betongelenk
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.<ref name="Kalliauer" /> Diese für Betonquerschnitte hohe Verdrehbarkeit<ref name="Schlappal2017creep50mrad" /> resultiert einerseits aufgrund der kontrollierten Zugrissbildung, anderseits auch aufgrund von Kriechen.<ref name="kalliauer2018parameter" /><ref name="schlappal2017creep" /><ref name="Kalliauer" /> Es wird insbesondere im Brückenbau<ref name="Kalliauer" /> als monolithische, einfache und preiswerte Alternative zu einem unverschieblichen Linienkipplager verwendet.
Die Kontaktstellen in den Längsfugen von Tübbings werden auch als Betongelenke betrachtet.<ref name="Kalliauer" />
Ein Betongelenk besteht aus dem Einschnürungsbereich (Gelenkhals) und den angrenzenden Verteilbereichen (Gelenkköpfe).
Geschichte und heutige Regelwerke
Betongelenke erfand Freyssinet.<ref name="freyssinet1923pont" /><ref name="freyssinet1954naissance" /><ref name="Kalliauer" /><ref name="schlappal2017creep" /> Leonhardt formulierte in den 1960er Jahren Bemessungsrichtlinien,<ref name="leonhardt1965betongelenke" /> die bis heute angewendet werden.<ref name="Kalliauer" /> Janßen führte ihre Anwendung im Tunnelbau ein.<ref name="janssen1986tragverhalten" /><ref name="schlappal2017creep" /> Gladwell entwickelte ein weiteres Bemessungsmodell, das eine steifere Vorhersage für die Verformungen macht als das Leonhardt/Janßen-Modell.<ref name="schlappal2017creep" /> Marx und Schacht übertrugen Leonhardts Regelwerke erstmals in das semipropabilistische Sicherheitskonzept. Schlappal,<ref name="schlappal2017creep" /> Kalliauer<ref name="Kalliauer" /> 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.<ref name="Kaufmann" />
Spannungen, Verdrehbarkeit, Traglast
Die Tragwirkung beruht darauf, dass im Gelenkhals die Festigkeit des Betons aufgrund dreiachsiger Druckbeanspruchung<ref name="kalliauer2018parameter" /> wesentlich höher ist als bei einachsiger Druckbeanspruchung, wo eine Querdehnung möglich ist.<ref name="Kalliauer" /> So erlaubt der Eurocode 2 für übliche Betongelenksabmessungen Normalspannungen, die in etwa dem Doppelten der einaxialen Druckfestigkeit entsprechen.<ref name="Kalliauer" />
Während der Gelenkhals unbewehrt sein kann,<ref name="Kalliauer" /> benötigen die Gelenkköpfe aufgrund der senkrecht zur Normalkraft auftretenden Spaltzugkräfte eine entsprechende Bewehrung.<ref name="Kalliauer2016Insight" />
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).
Weblinks
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Einzelnachweise
<references> <ref name="Kalliauer"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="Schlappal2017creep50mrad"> Experimente bis teilweise über 50 mrad wurden von Schlappal et al. durchgeführt, s. Fig. 11: T. Schlappal, M. Schweigler, S. Gmainer, M. Peyerl, B. Pichler: Creep and cracking of concrete hinges: insight from centric and eccentric compression experiments. In: Materials and structures. Band 50, Nummer 6, 2017, S. 244, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 29213209, }} PMC 5700241 (freier Volltext{{#if:|, PDF}}). </ref> <ref name="freyssinet1923pont"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="freyssinet1954naissance"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="leonhardt1965betongelenke"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="janssen1986tragverhalten"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="schlappal2017creep"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="kalliauer2018parameter"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="Kalliauer2016Insight"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="Kaufmann"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> </references>