Beton ist ein großartiger Baustoff – dummerweise kann er aber lediglich große Druckkräfte aufnehmen. Wenn es um Zugbelastungen geht, ist er eher schwachbrüstig unterwegs. Zum Glück ist es bei Stahl genau andersrum und so ergänzen sich die beiden Werkstoffe optimal. Stahlbeton – also ein mit Stahl armierter Beton – ist die Lösung für viele Bauprobleme. Der Fachmann spricht hier von Bewehrung. Und mit der möchte ich mich hier einmal näher befassen.

bewehrtes Fundament

Mit Stahlmatten bewehrtes Fundament. Foto: Rainer Sturm / pixelio.de

Das Kräftegleichgewicht muss eingehalten werden

Wer eine Treppe, eine Wand, eine Decke – kurz ein Bauwerk aus Stahlbeton errichten möchte, muss genau wissen, wie solch eine Konstruktion tickt. Also wie dort die Kräfte wirken und wie stark. Der Planer hat mit der richtigen Kombination aus Beton und Stahl dafür zu sorgen, dass die Kräfte im Gleichgewicht bleiben – und das möglichst auch bei ungewöhnlichen Ereignissen wie einem Erdbeben. Auf gut deutsch: das Ding muss unter allen Umständen stehenbleiben.

Nun mag jemand auf die Idee kommen, den Stahl einfach gleichmäßig im Beton zu verteilen, dann wird es schon passen. Irgendwie vielleicht schon, doch Stahl ist teuer und kein Bauherr möchte mehr bezahlen als unbedingt notwendig. Außerdem hat die Wahl des Stahlquerschnitts unmittelbaren Einfluss auf die Tragfähigkeit des Stahlbetons. Dazu muss ich jetzt erst einmal etwas über die Wirkungsweise erzählen:

So funktioniert Stahlbeton

Stahlbeton ist ein Verbundwerkstoff aus Beton und Stahl, das habe ich bereits geschrieben. Er ist aber auch ein Werkstoff, der erst dann funktioniert, wenn sich mikroskopisch kleine Risse im Beton gebildet haben. Erst dann entfaltet Stahl seine volle Wirkung. Es ist daher nicht zielführend, allzu viel Stahl und dann noch mit dem falschen Durchmesser im Beton zu platzieren.

Warum ist Betonstahl gerippt?

Vielleicht haben Sie sich schon mal gefragt, warum die Eisen, die in den Beton eingebracht werden, gerippt sind. Die Antwort ist ganz einfach: Damit Kräfte vom Beton besser in den Stahl übertragen werden. Die Rippen sorgen für eine optimale Verzahnung von Beton und Stahl. Früher kam auch glatter Stahl zum Einsatz. Hier waren aber noch zusätzliche konstruktive Maßnahmen notwendig, damit es funktionierte. Der Stahl wurde zum Beispiel zu Schlaufen geformt.

Zu große Risse vermeiden

Stahlbeton braucht zwar Risse, damit er funktioniert, zu groß dürfen die Risse im Beton jedoch auch nicht werden. Dann droht nicht nur eine verrostete Bewehrung durch eintretende Feuchtigkeit, sondern noch einiges mehr. Angefangen von Rissen bis hin zum völligen Versagen der Konstruktion. Das Einstürzen eines Gebäudes beispielsweise.

Jetzt wird klarer, warum das Verhältnis zwischen Beton und Stahl in jedem Bereich der Konstruktion passen muss. Es ist die Aufgabe eines Statikers, dies genau zu berechnen und dann anhand von Plänen festzulegen, wie die Bewehrung erfolgt. Der Arbeiter auf der Baustelle muss dann anhand der Bewehrungspläne den Stahl richtig im Beton verteilen. Dabei sind einige Regeln zu beachten, auf die ich später noch zu sprechen kommen.

Zugzone und Druckzone in Beton

Zugzone und Druckzone in Beton

Welche Bewehrunsstähle gibt es?

Bewehrungsstahl gibt es entweder in Form von Stäben, Matten oder Bügeln. Stabstahl ist in den verschiedensten Durchmessern von 6 bis 40 Millimeter erhältlich. Außerdem gibt es rund 20 verschiedene Typen an Betonstahlmatten. Jede Menge Auswahl also, wenn es um die Bewehrung von Beton geht.

Bei flächigen Bauteilen wie Wände oder Decken aus Stahlbeton kommen Bewehrungsmatten zum Einsatz, bei Stützen, Balken, Streifenfundamenten oder Stürzen sind Bügel und Stäbe die Mittel der Wahl. Letztere werden häufig zu Bewehrungskörben verarbeitet. Hier werden die Bügel und Stäbe entweder miteinander verschweißt oder mit Hilfe von Bindedraht verbunden.

Solch ein Bewehrungskorb kann rund oder rechteckig geformt sein – gerade so wie die Stahlbetonstütze. Wird solch eine Stütze gleichmäßig von oben belastet, wird auch die Bewehrung gleichmäßig im Querschnitt verteilt. Doch dazu mehr im folgenden Kapitel.

Bewehrungsstäbe

Bewehrungsstäbe. Foto: Kurt Michel / pixelio.de

Auf die Belastung kommt es an

Die Statik ist eine recht komplexe Angelegenheit und einer der Hauptgründe, warum ich letztlich beim Schreiben gelandet bin. Ich möchte daher wirklich nur die grundlegendsten Dinge betrachten, was die Bewehrung von Beton angeht.

Ein Bauteil aus Stahlbeton kann grundsätzlich auf vier verschiedene Weisen belastet werden:

  • Normalkräfte (Zug und Druck)
  • Biegekräfte
  • Schubkräfte (entgegengesetzte Querkräfte)
  • Torsionskräfte (Verdrehung)

Weil das alles jedoch zu einfach wäre, treten die Belastungen gerne in Kombination auf. Eine Wand bekommt nicht nur Druck von oben, sondern meist auch von der Seite. Zum Beispiel durch Wind oder durch Erdkräfte, wenn es sich um einen Keller handelt. Oder die Belastung wandert – wie auf einer Eisenbahnbrücke durch einen Zug, der darüber fährt.

Je nach Höhe und Art der Belastung, muss die Bewehrung anders im Beton verteilt werden. Generell gilt: je höher die Zugkräfte, desto mehr Eisen kommt zum Einsatz. Und zwar zunächst einmal in der Zugzone. Bei einem liegenden, auf beiden Seiten gestützten Balken ist das die Unterseite.

Warum das so ist, lässt sich ganz einfach erklären: Legen Sie ein langes Stück Schaumstoff auf zwei Tassen, biegt es sich nach unten durch. Erst recht, wenn sie in der Mitte eine Tasse draufstellen. Betrachtet man die Zellen, werden diese auf der Oberseite zusammengedrückt (Druckkräfte), an der Unterseite jedoch auseinandergezogen (Zugkräfte).

Unter bestimmten Voraussetzungen kann auch eine Bewehrung der Druckzone notwendig werden. Zum Beispiel bei hoher Biegebeanspruchung oder wenn bei unterschiedlichster Beanspruchung gleiche Balkenabmessungen gewünscht sind. Die Druckbewehrung wird aber niemals so hoch ausfallen wie in der Zugzone.

Zusätzlich zur statisch notwendigen Bewehrung wird häufig noch eine sogenannte „konstruktive Bewehrung“ vorgesehen. Sie werden insbesondere dort notwendig, wo rechnerisch nicht erfasste Spannungsspitzen zu erwarten sind. Zum Beispiel bei Aussparungen oder Öffnungen im Beton. Eine konstruktive Bewehrung verhindert dann eine Rissbildung.
Bewehrungskorb

Bewehrungskorb. Foto: Rainer Sturm / pixelio.de

Allgemeine Bewehrungsregeln

Die DIN gibt genau vor, wie die Bewehrung im Beton eingebracht werden muss. Das betrifft zum Beispiel die Abstände der Eisen zueinander, aber auch die Betonüberdeckung oder wie die Stäbe gebogen werden.

Stababstände

Wichtig ist nicht nur, wieviel Stahl in den Beton kommt, sondern auch der Abstand der einzelnen Stäbe zueinander. Ist er zu klein, kann der Frischbeton nicht vernünftig eingebracht und verdichtet werden. Außerdem wird dadurch ein ausreichender Verbund sichergestellt.

Der Stababstand ist abhängig vom Stabdurchmesser und dem Größtkorndurchmessers des Betons. Er sollte mindestens 20 Millimeter betragen und auf jeden Fall mindestens dem Stabdurchmesser entsprechen. Bei einem Stab mit 24 Millimeter Durchmesser, muss der Abstand also 24 Millimeter oder größer sein. Werden im Beton Kiesel mit einem Durchmesser von über 16 Millimeter verarbeitet, muss der Stababstand 5 mm größer sein. Bei 16 Millimetern also 21 Millimeter, bei 17 Millimetern dann 22 Millimeter….

Betonüberdeckung

Die Betonüberdeckung – also der Abstand von der Oberfläche bis zum Stahl – ist ganz entscheidend bei der Bewehrung. Und das aus gleich drei Gründen:

  • Schutz des Stahls vor Korrosion
  • Verbund zwischen Stahl und Beton
  • Brandschutz

Abhängig vom Stahldurchmesser und den zu erwarteten Umwelteinflüssen beträgt die Betondeckung zwischen 20 und 55 Millimeter.

Die erforderliche Betonüberdeckung wird auf verschiedene Weise sichergestellt. Zum Beispiel mit Abstandhaltern in Form von kleinen Füßen aus Kunststoff oder Faserzement. Diese werden bei Wänden an der Außenseite der Bewehrung befestigt. Bei Decken werden die Abstandhalter auf die Schalung gelegt, bevor die Bewehrung eingebracht wird.

Bewehrung Griechenland

Bewehrung auf „griechische“ Art. Gesehen in Gerakini (Chalkidiki)

Biegen von Betonstählen

Manchmal ist es notwendig, die Bewehrung zu biegen. Zum Beispiel für Haken, Schlaufen und Bügel oder für Schrägstäbe und andere gebogene Stäbe. Das Biegen ist nicht das große Problem, es müssen allerdings gewisse Regeln eingehalten werden. Sonst drohen Betonabplatzungen oder eine Zerstörung des Betongefüges im Bereich der Biegung. Auch Risse im Stab können durch richtiges Biegen vermieden werden.

Bei der Herstellung von Haken, Schlaufen oder Winkelhaken beträgt der Mindestrollendurchmesser entweder den vierfachen (Durchmesser kleiner als 20 mm) oder siebenfachen Stabdurchmesser (Durchmesser ab 20 mm). Bei Schrägstäben und anderen gebogen Stäben ist ein Mindestrollendurchmesser von 7, 15 oder 20 mal dem Stabdurchmesser einzuhalten.

Bei geschweißten Bewehrungsstäben und Matten sieht es nochmal anders aus. Hier muss zwischen vorwiegend ruhenden und nicht vorwiegend ruhenden Einwirkungen unterschieden werden. Der mindestens notwendige Rollendurchmesser kann hier bis zum 500-fachen des Stabdurchmessers hochgehen. Auf weitere Details möchte ich hier nicht eingehen.

Fazit: Ich hoffe, es ist klar geworden, warum die Bewehrung nicht „nach Gefühl“ im Beton verteilt werden darf. Das funktioniert vielleicht bei einer wenig belasteten Gartenmauer oder bei einem Fundament für ein Gartenhaus. Oder bei einem Baustatiker mit einer jahrelangen Berufserfahrung. Sobald aber richtige Belastungen auf dem Bauwerk lasten, kommt es auf eine genaue Dimensionierung der Betonbewehrung an.

Wer sich ausgiebiger mit der Betonbewehrung beschäftigen möchte, dem kann ich folgende Arbeitsblätter empfehlen.

Bewehrung eines Streifenfundaments

Wollen Sie ein Streifenfundament für eine Gartenmauer erstellen, sollten Sie dieses mit einem Bewehrungskorb betonieren. Bei höheren Gartenmauern, tragenden Mauern oder wenn ein Hang abgestützt werden soll, ist die Hinzunahme eines Statikers anzuraten, damit es später nicht zu Schäden kommt.

Streifenfundament bewehren

Streifenfundament bewehren

Ein Streifenfundament sollte mindestens 80 cm tief gründen, damit es frostfrei ist. Zusätzlich braucht es eine 15 bis 20 cm dicke Sauberkeits- und Drainageschicht aus Schotter oder Kies. Ist der Boden nicht standfest, benötigen Sie eine Schalung aus Holzbrettern.

Der Bewehrungskorb ist so einzubetonieren, dass er nach allen Seiten mit mindestens 3 cm Beton überdeckt ist. Nach unten hin sorgen Abstandshalter für die notwendige Betonüberdeckung.

Bewehrung einer Bodenplatte

Gartenhäuser, Gartengrills oder Geräteschuppen benötigen eine Bodenplatte als Fundament, damit sie einen sicheren Halt besitzen. Hier ist es immer ratsam, eine Betonstahlmatte zur Bewehrung mit einzubetonieren. Dort wo die Zugkräfte wirken. Hier noch einmal der dringende Hinweis, dass bei größeren Bauprojekten unbedingt ein Fachmann eine statische Berechnung durchführen muss.

Bewehrung einer Bodenplatte

Bewehrung einer Bodenplatte

Die Platte sollte 10 bis 15 cm dick sein, die Betonüberdeckung für die Bewehrungsmatten sollte ungefähr 5 cm betragen. Die Bewehrung ist auf Abstandshalter zu legen, damit die Überdeckung gewährleistet ist. Es ist darauf zu achten, dass die Betondeckung auch am Rand eingehalten wird.

Bei größeren Fundamentplatten sind zudem frostfrei gegründete Frostschürzen mit einzuplanen. Das sind Streifenfundamente, die mindestens 80 cm tief in den Boden hineinragen.

Die Fundamentplatte wird auf einer Sauberkeitsschicht betoniert. Diese Schicht aus Kies oder Schotter sollte 15 bis 20 cm dick sein. Sie dient gleichzeitig zur Drainage, damit sich kein Wasser unter der Betonplatte staut. Das ist insbesondere bei Frost gefährlich, da sich gefrorenes Wasser ausdehnt.

Seitlich braucht es eine Schalung aus Brettern, wobei die Oberkante der Schalbretter gleich der Oberkante des Flächenfundaments ist. Die Stahlmatten werden samt Abstandshaltern vor dem Betonieren auf die eingebrachte Sauberkeitsschicht gelegt.

Passend hierzu:

Beton mischen – das richtige Mischungsverhältnis
Fundament für Gartenhaus und Co.