Spannbeton ist eine Unterart des Stahlbetons, bei der Betonbauteile durch vorgespannte Stahldrähte oder -stäbe im Beton eine hohe Tragfähigkeit und Spannungsfestigkeit erreichen. Die Wirkungsweise des Spannbetons beruht darauf, dass die vorgespannten Stahlelemente eine Gegenkraft erzeugen, die die äußeren Lasten kompensieren und so eine höhere Traglast ermöglichen. Diese Betonart wird für verschiedene Bauwerke wie Brücken, Parkhäuser, Hochhäuser und Staudämme verwendet. Er wird in verschiedenen Formen hergestellt, zum Beispiel als Fertigteile, vorgefertigte Hohlkastenbrücken oder durch nachträgliches Spannen mit Spannkabeln an bereits errichteten Betonbauwerken.
Inhaltsverzeichnis
Wirkungsweise der Vorspannung
Das Prinzip der Vorspannung beruht bei Spannbeton darauf, dass Stahleinlagen gedehnt werden, um eine Drucklast auf den Beton zu übertragen und die Rissbildung unter Belastung zu reduzieren. Die gedehnten Spannglieder werden entweder direkt am oder über Verankerungen auf dem Beton aufgebracht. Durch eine etwaige Exzentrizität erhält dieser eine Momentbelastung und das Bauteil wird steifer. Aufgrund der planmäßigen Vorspannung ist die Reduzierung von Betonzugspannungen möglich, was die Tragfähigkeit erhöht und Verformungen minimiert.
Einsatzbereiche
In verschiedenen Bereichen des Bauwesens wird Spannbeton häufig genutzt, um die Tragfähigkeit von Bauwerken zu erhöhen und größere Stützweiten zu realisieren. So findet sich dieser Werkstoff häufig im Hochbau bei Bindern, im Brückenbau und im Behälterbau wieder. Auch bei Hohldielen und Fertigdecken kommt er zum Einsatz. Zu den weiteren Einsatzbereichen zählen:
- Parkhäuser
- Hochhäuser
- Staudämme
- Tunnelbau
- Industriehallen
Spannbeton im Verbund
Spannbeton mit oder ohne Verbund soll eine hohe Tragfähigkeit bewirken, da Beton nur eine geringe Zugkraft von zehn Prozent zu seiner hohen Druckfestigkeit aufweist. Es gibt verschiedene Spannverfahren wie den Freivorbau oder das Nachspannen, wobei die Wahl von den Anforderungen des jeweiligen Bauvorhabens abhängt.
Vorspannung mit Verbund
Eine direkte und sofortige Verbindung (Spannbettvorspannung) zwischen Spannstahl und Beton wird häufig bei der Produktion von Fertigteilenverwendet. Dabei kommen Spanndrähte und Spannlitzen zum Einsatz, die mit dem Beton nach der Einbetonierung verbunden sind. Dies ist nur bei geradlinigen Spannstahlführungen möglich, wie sie zum Beispiel bei Eisenbahnbetonschwellen und Hohldielendecken erforderlich sind. Zudem kann mit einem nachträglichen Verbund auch eine gekrümmte Spannkabelführung verwendet werden.
Vorspannung ohne Verbund
Bei der Vorspannung ohne Verbund sind die Spanndrähte zwischen den Verankerungspunkten nicht mit Zement und Beton verbunden, sondern von einem Rohr ummantelt oder von Fett umhüllt. Sie sind daher freispannend und können bei Verlust der Spannkraft jederzeit nachgespannt werden. Spannungsänderungen aufgrund von äußeren Einwirkungen treten jedoch kaum auf, wobei auch gekrümmte Spanndrahtführungen möglich sind.
Korrosionsschutz
Eine typische Maßnahme zum Korrosionsschutz von Spannbeton mit Verbund ist die Verwendung von korrosionsbeständigen Spannstählen wie nichtrostende Stähle. Diese schützen den Beton vor Kriechen und Schwinden, sodass die Vorspannkräfte der Spannglieder nicht nachlassen. Hierfür sind hochfeste Stähle erforderlich, die zusätzlich mit Einpressmörtel behandelt werden müssen, um einen hohen Korrosionsschutz zu erreichen. Bei der Vorspannung ohne Verbund hingegen wird das Kunststoffrohr, das den Spannstahl umgibt, mit Fett geschützt.
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Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Spannbeton und Stahlbeton?
Bei Spannbeton werden vorgespannte Stahldrähte oder -stäbe innerhalb des Betons verwendet, die durch Dehnung eine Vorspannung erzeugen. Dadurch kann der Beton auch Zugspannungen aufnehmen, die zu einer insgesamt höheren Tragfähigkeit und Spannungsfestigkeit führen. Dieser Beton ist eine Variante des Stahlbetons, die über eine zusätzliche äußere Längskraft verfügt, während bei reinem Stahlbeton innerhalb des Betons eine Stahlbewehrung platziert wird, die die Zugspannungen aufnimmt. Dies geschieht ohne Vorspannung der Bewehrung.
Was sind die Vor- und Nachteile von Spannbeton?
Spannbeton bietet den Vorteil einer höheren Tragfähigkeit und eine größere Stützweite. Allerdings kam es in der Nachkriegszeit aufgrund mangelnder Erfahrung, Umwelteinflüssen und Problemen wie Spannungsrisskorrosion der Spannstähle und unzureichender Kenntnis der Baustoffeigenschaften häufig zu Einstürzen, Abbrüchen und aufwändigen Instandsetzungen. Die Eigenschaften des heutigen Spannbetons wurden jedoch weitgehend modifiziert. Durch innovative Techniken wie die externe Vorspannung und die Spanndrahtbrucherkennung wird die Robustheit und Lebensdauer von Spannbetonbauwerken weiter verbessert.
Was ist eine Spannbetondecke?
Eine Spannbetondecke, auch bekannt als Spannbeton-Fertigdecke oder Spannbeton-Hohldecke, ist eine vorgefertigte Betonplatte, die durch vorgespannte Stahldrähte oder -stäbe innerhalb des Betons eine hohe Tragfähigkeit und Spannungsfestigkeit aufweist. Diese Deckenkonstruktion wird häufig in Gebäuden wie Wohnhäusern, Bürogebäuden und Parkhäusern eingesetzt, um große Spannweiten zu überbrücken.
