Biegeversuche zur Demonstration wesentlicher Phänomene im Stahlbetonbau

Der einfache Biegeversuch ermöglicht das Aufzeigen vieler grundsätzlicher Phänomene des Biegetragverhaltens im Stahlbetonbau. Geht man die Last-Verformungskurve hoch, kommt es zu einem Steifigkeitsabfall durch die Bildung erster Risse und der Querschnitt geht vom ungerissenen in den gerissenen Querschnitt über. Bei weiterer Lastaufbringung vervollständigen sich die Risse zum abgeschlossen Rissbild. Danach bleibt das Rissbild konstant und die Bewehrung beginnt zu fließen. Fährt man mit der Lastaufbringung fort, krümmt sich der Träger zunehmend, bis schlussendlich die Bewehrung reißt oder die Betondruckzone versagt. Die Gebrauchstauglichkeits- und Tragsicherheitszustände können innerhalb dieser Last-Verformungskurve zugeordnet werden. Für Studierende und auch spätere Tragwerksplaner*innen ist es wichtig, die Kenntnisse über das Biegetragverhalten sicher zu beherrschen, und dazu können Versuche einen wichtigen Beitrag leisten. In diesem Aufsatz werden Laborversuche vorgestellt, die das Ziel haben, die wesentlichen Phänomene des Biegetragverhaltes von Stahlbeton sichtbar zu machen. Dazu wird ein Biegetragelement, wie es im üblichen Wohnungs- oder Bürobau auftritt, betrachtet. Von Studierenden der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) wurden die Experimente vorausberechnet, die Probeköper hergestellt und gemeinsam mit Mitarbeitenden getestet. Es war beeindruckend, wie viele Phänomene des Biegetragveraltens im Stahlbetonbau mit nur vier einfachen Balken nachvollzogen werden konnten.

Bending tests to demonstrate essential phenomena in reinforced concrete construction
The simple bending test makes it possible to demonstrate many fundamental phenomena of the bending load-bearing behaviour in reinforced concrete construction. If one goes up the load-deformation curve, there is a drop in stiffness due to the formation of the first cracks and the cross-section changes from the non-cracked to the cracked cross-section. With further load application, the cracks complete the final crack pattern. After that, the crack pattern remains constant and the reinforcement begins to flow. If the load is continued to be applied, the beam curves increasingly until the reinforcement finally cracks or the concrete compression zone fails. The serviceability and ultimate limit states can be assigned within this load-deformation curve. For students and also for future structural engineers, it is important to master the flexural load-bearing behaviour and tests can make an important contribution to this.
In this paper, student experiments are presented that have the goal of making the essential phenomena of the bending behaviour of reinforced concrete visible. For this purpose, a flexural element as it occurs in the usual residential or office construction is considered. Students from the University of Applied Sciences Northwestern Switzerland (FHNW) calculated the experiments in advance, produced the test specimens and tested them together with staff. It was impressive to see how many phenomena of flexural behaviour of reinforced concrete could be reproduced with just four simple beams.