cd - DAfStB

Beitrag zu Abschnitt 9.1, 10 und 11
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Zur Bemessung von Leichtbeton und Konstruktionsregeln
1 Allgemeines, Anwendungsbereich
G. König und T. Faust
Der Anwendungsbereich der Norm umfasst auch gefügedichte Leichtbetone, die unter Verwendung von
groben Leichtzuschlägen gemäß DIN 4226-2 mit einer Trockenrohdichte 800 kg/m³ ≤ ρ ≤ 2000 kg/m³ hergestellt
werden (Leichtbeton mit Natursand). Zusätzlich darf auch der Natursand durch einen Leichtsand ausgetauscht
werden (Leichtbeton mit Leichtsand). Die Norm gilt hingegen nicht für Betone mit groben Normalzuschlägen
in Verbindung mit Leichtsand, da deren Tragverhalten nicht ausreichend abgesichert ist; Hintergrund
ist die schwierige Herstellung und insbesondere die mangelhafte elastische Kompatibilität, die veränderte
Eigenschaften im Vergleich zu gleichschweren Betonen mit groben Leichtzuschlägen nicht ausschließt.
Auch Leichtbetone mit haufwerksporigem Gefüge sowie Porenbetone sind nicht Gegenstand der
Norm.
Leichtbetone nach dieser Norm werden über die Festigkeits- und Rohdichteklasse beschrieben. Darüber
hinaus unterscheidet man in wenigen Fällen Leichtbetone mit Leichtsand (ALWAC = all-lightweight aggregate
concrete) und mit Natursand (SLWAC = semi bzw. sand-lightweight aggregate concrete). Als hochfest
wird ein Leichtbeton mit einer Festigkeitsklasse LC55/60 oder höher bezeichnet. Für die hochfesten Leichtbetone
LC70/77 sowie LC80/88 ist eine auf den Verwendungszweck abgestimmte Zustimmung im Einzelfall
erforderlich.
Die bemessungsrelevanten Eigenschaften von Leichtbeton sind außer von der Druckfestigkeit auch von der
Rohdichte abhängig. So nimmt mit steigender Druckfestigkeit und abnehmender Rohdichte die Sprödigkeit
des Betons zu und damit das Umlagerungsvermögen ab. Als Abgrenzungskriterium zwischen normal- und
hochfesten Leichtbetonen wäre daher das Verhältnis von Druckfestigkeit und zugehöriger Rohdichte geeignet.
In DIN 1045-1 wurde allerdings als Parameter für die Klasseneinteilung der Leichtbetone vereinfachend
wie beim Normalbeton die Druckfestigkeit gewählt.
Eine Rohdichteklasse umfasst eine Spanne von 200 kg/m³ innerhalb der beiden Grenzwerte ρsup und ρinf.
Alternativ kann die Rohdichte auch als Zielwert festgelegt werden. Als Rechenwert der Trockenrohdichte darf
näherungsweise der Mittelwert einer Rohdichteklasse angesetzt werden. Der Rechenwert ist neben der
Druckfestigkeit die maßgebende Größe zur Ermittlung der Zugfestigkeit und aller von ihr abhängigen Größen
sowie dem E-Modul. Zur Lastermittlung wird allerdings der charakteristische Wert der Wichte verwendet, der
zusätzlich zum oberen Grenzwert der Rohdichteklasse ρsup einen Feuchtegehalt von 50 kg/m³ sowie einen
Zuschlag von 100 kg/m³ für Stahleinlagen bei bewehrten Leichtbetonbauteilen beinhaltet.
2 Leichtbetoneigenschaften
2.1 Festigkeitsklassen
Die Festigkeitsklassen unterscheiden sich von denen für Normalbeton, da bei Leichtbeton der Einfluss der
Probekörpergeometrie geringer ist. Das Verhältnis von Zylinder- zur Würfeldruckfestigkeit liegt im Gegensatz
zu Normalbeton ungefähr zwischen 0,9 und 1,0. Zum Teil ergibt sich sogar eine höhere Druckfestigkeit bei
der Zylinderprüfung. Dieser Sachverhalt ist mit der geringeren Querdehnung bei Erreichen der Maximallast
zu erklären, wodurch die festigkeitssteigernde Wirkung der Querdehnungsbehinderung an den Lasteinleitungsplatten
für gedrungene Probekörper an Bedeutung verliert [1].
Für die Klasseneinteilung und die Ableitung der Bemessungskennwerte ist die Zylinderdruckfestigkeit maßgebend.
2.2 Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit von Leichtbeton wird abgesehen von etwaigen Eigenspannungszuständen von der Zugfestigkeit
des Grobzuschlags und der Matrix sowie von dem E-Modul-Verhältnis dieser beiden Komponenten
beeinflusst. Während die Zugfestigkeit der Einzelkomponenten über die Kornrohdichte und Matrixdruckfestigkeit
bzw. die Trockenrohdichte und Leichtbetondruckfestigkeit beschrieben werden kann, ist der signifikante
Einfluss der elastischen Kompatibilität kaum in ein praxisgerechtes Bemessungskonzept einzuarbeiten.
Deshalb beschränkt sich die Norm auf die Abminderung der Zugfestigkeit eines Normalbetons gleicher
Druckfestigkeit mit dem Faktor η1 = ηt = 0,4+0,6·ρ / 2200. Dieser Ansatz liefert im Mittel eine zufrieden
stellende Übereinstimmung mit Messergebnissen, wie Bild 1 unterstreicht.