Plattenbalken

Ein Plattenbalken ist ein Tragelement im Stahlbetonbau (Massivbau), das 1892 (nach anderen Quellen 1888) vom französischen Bauingenieur François Hennebique entwickelt wurde.

Beschreibung

Querschnitt eines zweistegigen Plattenbalkens

Ein Plattenbalken besteht aus einer Platte mit Balken oder Stegen, die fest (zug- und schubfest) miteinander verbunden sind (einstegiger oder mehrstegiger Plattenbalken). Im Querschnitt ist er deswegen T-förmig (bei mehrstegigen Plattenbalken viele Ts nebeneinander). Viele Betonbrücken haben einen zweistegigen Plattenbalken-Querschnitt. Im Bereich der Auflager wird häufig ein Auflagerbalken (Querträger)ausgebildet. Auch Decken im Geschossbau werden oft als Plattenbalken konstruiert. Jeder Stahlbetonunterzug unter einer Stahlbetondecke ist im Prinzip ein Plattenbalken, da die Bauteile monolithisch miteinander verbunden sind und auch so wirken.

Tragverhalten

Ein Plattenbalken auf zwei Stützen wird im Wesentlichen auf Biegung belastet. Dabei entsteht im Feld ein positives Biegemoment, das oben (in der Platte) Druckspannungen und unten (im Balken) Zugspannungen erzeugt. Die Druckspannungen werden vom Beton mit der großen Plattenquerschnittsfläche aufgenommen, die Zugspannungen von der Bewehrung im unteren Teil des Balkens (Stegs). Im Vergleich zu einer durchgehenden Platte wird Beton und damit auch Eigengewicht (zwischen den Stegen) eingespart.

Bei einem Plattenbalken auf drei oder mehreren Stützen (Durchlaufträger) entsteht über den Zwischenstützen ein negatives Biegemoment, das oben Zugspannungen und unten Druckspannungen erzeugt. Also werden hier die Stege des Plattenbalkens auf Druck belastet, und die Platte auf Zug. Deswegen muss die Bewehrung an dieser Stelle im oberen Bereich des Balkens liegen, teilweise auch seitlich in der Platte. Aufgrund der kleineren Druckzone in den Stegen werden konstruktiv im Bereich des negativen Moments oft Verbreiterungen und / oder Erhöhungen des Balkens (Vouten) ausgebildet und / oder zusätzlicher Druckbewehrung im Steg verlegt.

Bemessung

Je nach Breite der Platte darf nicht angenommen werden, dass die volle Plattenbreite beim Lastabtrag mitwirkt. Deshalb ist für die Bemessung eines Plattenbalkens die „mitwirkende Plattenbreite“ entscheidend. Sie ist unter anderem von der Stützweite abhängig.

Im einfachsten Fall (wenn die Druckzone vollständig in der Platte liegt) kann ein Plattenbalken wie ein einzelner Balken behandelt werden. Die Berechnung geschieht dann mit Hilfe des allgemeinen Bemessungsdiagramms oder entsprechenden Bemessungstafeln.

Liegt die Druckzone nicht nur in der Platte, sondern erstreckt sich bis in den Steg hinein, müssen speziellere Bemessungstafeln angewendet werden, die zusätzlich die Plattendicke berücksichtigen.