Ausbildung von Sekundärrissen in Biegebauteilen

Die Rissbildung in Biegebauteilen wird im Allgemeinen anhand eines repräsentativen Zugstabs innerhalb der Zugzone betrachtet. Die Dicke dieses Zugstabs wird dabei über den Wirkungsbereich der Bewehrung definiert. Eine Differenzierung zwischen Primär‐ und Sekundärrissen erfolgt in diesem Zusammenhang nicht. Diese Vorgehensweise ermöglicht i. d. R. wirtschaftliche Bewehrungsmengen und ‐anordnungen und gewährleistet zugleich akzeptable Rissbreiten in realen Bauteilen. In der zweiten Generation des Eurocode 2 wird nun die rechnerische Rissbreite für sämtliche Biegebauteile durch lineare Extrapolation über die Betondeckung gemäß der Dehnungsebene im gerissenen Querschnitt erhöht. Die zugrundeliegende Annahme ist, dass die Rissbreite in Biegebauteilen, ausgehend von der Rissspitze auf Höhe der neutralen Faser, linear in Richtung gezogenem Rand zunimmt. Diese Extrapolation kann eine deutliche Erhöhung der erforderlichen Bewehrungsmenge zur Begrenzung der Rissbreite hervorrufen. Demgegenüber zeigen Forschungsergebnisse, dass die Rissgeometrie in Abhängigkeit von Querschnittshöhe und ‐typ variiert und insbesondere Rissbilder mit ausgeprägten Sekundärrissen keine lineare Zunahme der Rissbreite hin zum gezogenen Rand aufweisen. Der vorliegende Beitrag behandelt daher die Frage, ob die pauschale Extrapolation der rechnerischen Rissbreite zum gezogenen Rand hin allgemeine Gültigkeit besitzt – und falls nicht, auf welche Randbedingungen diese Extrapolation beschränkt werden sollte.

Crack formation in bending members is generally considered by means of a representative tensile bar within the tension zone. The size of this tensile bar is defined by the effective depth of reinforcement. In this context, no distinction is made between primary and secondary cracks. This approach typically enables economical reinforcement quantities and layouts, while at the same time ensuring acceptable crack widths in real structural members. In the second generation of Eurocode 2, however, the calculated crack width for all bending members is increased by linear extrapolation over the concrete cover in accordance with the strain distribution in the cracked cross‐section. The underlying assumption is that the crack width in bending members increases linearly from the crack tip at the level of the neutral axis towards the tension face. Such extrapolation may lead to a significant increase in the required reinforcement to limit crack widths. In contrast, research results indicate that crack geometry varies with cross‐sectional depth and type, and that crack patterns with pronounced secondary cracks, in particular, do not exhibit a linear increase in crack width towards the tension face. This contribution therefore addresses the question of whether the general extrapolation of the calculated crack width to the tension face is universally valid—and if not, under which boundary conditions this extrapolation should be restricted.