Was ist ein Betonbalken?
Im Hochbau ist ein Betonbalken eine tragende Einheit, mit der sowohl horizontale als auch vertikale Lasten aufgenommen werden können. Diese als Stahlbetonträger oder Stahlbetonträger (RCC) bekannten Träger werden hergestellt, indem Stahlstangen, Platten oder Fasern in den Beton eingeschlossen werden. Eine solche Stahlverstärkung erhöht die Festigkeit des Trägers und ermöglicht, dass der Träger Zugspannungen standhält und sich nicht verbiegt. Ohne die Stahlbewehrung wäre der Betonträger spröde und würde unter den Belastungen brechen.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Beton und Stahl ist ähnlich. Diese Ähnlichkeit stellt sicher, dass durch die Wärmeausdehnung und die Wärmekontraktionsunterschiede zwischen den beiden Materialien nur geringe oder keine inneren Spannungen auftreten. Solche Unterschiede könnten den Betonbalken sonst geschwächt haben. Ein weiterer Faktor, der eine weitere effiziente Spannungsübertragung zwischen Stahl und Beton ermöglicht, besteht darin, dass beim Trocknen des auf den Stahl aufgebrachten feuchten Zements dessen Oberfläche genau der der Stahloberfläche entspricht. Um die Verbindung von Stahl und Beton zu verbessern, wird der Stahl im Allgemeinen gewellt oder aufgeraut.
Das Einhüllen des Stahls in 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 trennen. Dies würde die Balkenkonstruktion erneut schwächen.
Betonbalken sind im modernen Hochbau und beim Bau von Autobahnbrücken weit verbreitet. Es ist üblich, Spannbetonträger für Brücken zu verwenden. Diese Träger werden hergestellt, indem hochfeste Stahlsehnen gespannt werden, der Beton um sie herum gegossen wird und die Sehnen dann freigegeben werden, wenn der Beton zu härten beginnt. Rechteckige Querschnitte und universelle Trägerquerschnitte werden üblicherweise im Stahlrahmenbau verwendet. Der Universalträger wird auch als I-Träger, Breitflanschträger oder Universalsäule bezeichnet.
Verschiedene mathematische Methoden, die mit einem Strahlrechner-Computerprogramm berechnet werden, werden verwendet, um die inneren und äußeren konkreten Strahlkräfte und die Strahlablenkungen zu bestimmen. Die Strahlkräfte werden durch die Methode der direkten Steifheit oder Verschiebung, die Methode der Momentenverteilung und die Methode der Flexibilität bestimmt. Die Strahlablenkungen werden durch die Neigungsablenkungsmethode und die virtuelle Arbeitsmethode bestimmt. Die Euler-Bernoulli-Strahlgleichung wird üblicherweise zur Strahlanalyse von Strahlstrukturen verwendet.
Damit eine Konstruktion statisch einwandfrei ist, müssen die Ingenieure berechnen, wie viel Last ein Betonbalken sicher tragen kann und welche Kräfte auf ihn einwirken. Strahlablenkungen werden auch aus Gründen der Struktursicherheit angestrebt, beispielsweise um den Strahlkontakt mit Baumaterialien zu verringern, die spröde sein können. Die Strahlablenkungen können auch durchgeführt werden, um der Architektur ein ästhetischeres Aussehen zu verleihen; Zum Beispiel, um sicherzustellen, dass die Balken keine Durchbiegungen aufweisen.