Bewehrungsarten im Stahlbeton: Haupt-, Quer-, Zulage- und Anschlussbewehrung

Die Bewehrungsarten im Stahlbeton lassen sich am klarsten nach ihrer Funktion einteilen. Die Hauptbewehrung nimmt die Zugkräfte in Tragrichtung auf: als untere Bewehrung im Feld und als obere Bewehrung über Stützen und an Kragarmen. Quer dazu liegt die Querbewehrung (auch Verteilerbewehrung genannt), die Lasten verteilt und die Hauptstäbe in Position hält, und eine Mindestbewehrung begrenzt die Rissbreite aus Schwinden und Temperatur. Bügel nehmen Querkraft auf. Dazu kommen Zulage-, Spaltzug-, Durchstanz-, Oberflächen- und Anschlussbewehrung, die jeweils ein örtliches Problem lösen.

Neben der Funktion unterscheidet sich Bewehrung in ihrer Form: Einzelstäbe, Matten, Körbe und Bügel. Diese Einteilung finden Sie in der Übersicht der Bewehrungsformen. Dieser Artikel geht die Funktionen durch, erklärt, wofür Streckmetall an einer Arbeitsfuge dient und warum Lagerfugenbewehrung zum Mauerwerk gehört, und sagt für jede Bewehrungsart, ob Fasern die Aufgabe übernehmen können. Dutch Fiber Trading liefert Betonfasern; wo die Antwort nein lautet, steht das hier genauso deutlich.

Bewehrungsarten im Überblick: Einteilung nach Funktion

Die Tabelle stellt die Arten von Bewehrung im Beton nebeneinander: was sie leisten, wo Sie ihnen im Bewehrungsplan oder auf der Baustelle begegnen und ob Fasern die Aufgabe übernehmen können. Welche Bewehrung ein Bauteil braucht, legt der Tragwerksplaner nach Eurocode 2 fest: in Deutschland DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang, in Österreich ÖNORM EN 1992-1-1; in der Schweiz bemisst er nach SIA 262. Die folgenden Abschnitte erläutern jede Zeile.

Bewehrung aus anderem Material als Stahl, etwa Stäbe aus Glas-, Carbon- oder Basaltfaser, kann dieselben Funktionen erfüllen und ist hier nicht berücksichtigt; dazu mehr bei Carbon-, Glasfaser- und Basaltbewehrung.

Hauptbewehrung: untere und obere Bewehrung

Die Hauptbewehrung ist die Bewehrung, die in einem Betonbauteil die Zugkräfte aufnimmt; sie liegt in Tragrichtung, in Balken spricht man auch von Längsbewehrung. Beton nimmt viel Druck, aber wenig Zug auf, also liegen die Hauptstäbe genau dort, wo der Beton auf Zug beansprucht wird. Zugleich ist die Hauptbewehrung das Gerüst, an dem Quer- und Zulagebewehrung befestigt werden. Ob sie unten, oben oder in beiden Lagen liegt, hängt davon ab, wie sich das Bauteil verformt.

Untere Bewehrung im Feld

In einem Balken oder einer Decke auf zwei Auflagern biegt sich die Mitte durch, und der Zug sitzt unten. Dort liegt die untere Bewehrung, auf Abstandhaltern, damit unter dem Stahl genügend Betondeckung bleibt. Das ist das klassische Bild des Stahlbetons.

Bei einer Bodenplatte auf Erdreich liegen die Dinge anders. Der Untergrund trägt die Platte auf ganzer Fläche, und eine Bewehrungsmatte hat dort vor allem die Aufgabe, Risse zu beherrschen. Sie liegt deshalb nicht zwingend unten, sondern je nach Entwurf oft in der Mitte oder in der oberen Hälfte des Querschnitts.

Obere Bewehrung über Stützen und an Kragarmen

Über der Innenstütze eines Durchlaufträgers oder einer durchlaufenden Decke kehrt sich das Biegemoment um: Dort sitzt der Zug oben, und es braucht obere Bewehrung, oft Stützbewehrung genannt. Dasselbe gilt für einen Kragarm wie einen Balkon oder ein Vordach, bei dem der Zug an der Oberseite über das Auflager läuft. Dicke Fundamentplatten und schwer belastete Böden erhalten häufig zwei Lagen, eine oben und eine unten, sodass beide Seiten bewehrt sind.

Kann Faserbewehrung die Hauptbewehrung übernehmen?

Bei Bodenplatten auf Erdreich und Verkehrsflächen oft ja. Dort trägt der Untergrund die Last, und konstruktive Makrofasern wie TwistR (Dosierung 2,0 bis 6,0 kg/m³) oder Stahlfasern wie MPWG HT+ 50/0.90 (10 bis 35 kg/m³ nach Bemessung) ersetzen die Matte häufig vollständig. Wie das in der Praxis aussieht, lesen Sie beim fugenarmen Industrieboden.

In Balken, Stützen und frei tragenden Decken bleibt die Hauptbewehrung aus Stahl. Ein solches Bauteil bezieht seine Tragfähigkeit aus der Bewehrung, und eine Geschossdecke wird nach Bemessung bewehrt oder vorgespannt. Dazwischen liegt die hybride Bewehrung: weniger Stäbe plus Fasern, siehe den letzten Abschnitt.

Querbewehrung und Mindestbewehrung gegen Schwindrisse

Querbewehrung und Mindestbewehrung liegen quer zur oder neben der Hauptbewehrung und tragen selbst wenig. Ihre Aufgabe ist Verteilen und Rissbeherrschung. Gerade bei diesen beiden Bewehrungsarten übernehmen Fasern die Rolle am häufigsten.

Was ist Querbewehrung (Verteilerbewehrung)?

Die Querbewehrung besteht aus Stäben, die rechtwinklig zur Hauptbewehrung liegen. Sie verteilt eine (Einzel-)Last auf mehrere Hauptstäbe, damit nicht ein Stab alles aufnimmt, und hält die Hauptstäbe beim Betonieren in Lage. In Plattenbereichen spricht man auch von Verteilerbewehrung oder Verteilerstäben. Sie kommt vor allem in einachsig gespannten Platten und Decken vor. Für solche Platten verlangt Eurocode 2 (EN 1992-1-1, Abschnitt 9.3.1.1) eine Querbewehrung von mindestens 20 Prozent der Hauptbewehrung.

In einer kreuzweise geschweißten Betonstahlmatte sind beide Richtungen zugleich vorhanden: Die eine Richtung wirkt als Hauptbewehrung, die andere als Querbewehrung. Maße, Übergreifung und das Gewicht von Betonstahl pro Meter stehen in der Übersicht zu Betonstahlmatten.

Schwindbewehrung: Risse aus Schwinden und Temperatur begrenzen

Eine Schwindbewehrung verhindert kein Schwinden. Beton schwindet in jedem Fall; die Bewehrung sorgt dafür, dass daraus nicht wenige breite Risse werden, sondern viele feine, die kaum auffallen. Im Eurocode 2 heißt das Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite (Abschnitt 7.3.2). In der Praxis ist es meist eine leichte Matte in einem Estrich, einer Bodenplatte auf Erdreich, einer Verkehrsfläche oder einer Wand.

Es gibt zwei Arten des Schwindens mit jeweils eigenem Ansatz. Das plastische Schwinden wirkt in den ersten Stunden, wenn der frische Beton an der Oberfläche Wasser verliert; mehr dazu bei plastischen Schwindrissen. Das Trocknungsschwinden folgt in den Wochen bis Monaten danach.

Hier haben Fasern ihren natürlichen Platz. Eine PP-Mikrofaser wie Promicro (12 mm, 0,6 bis 1,0 kg/m³, Faserklasse 1a nach EN 14889-2) begrenzt plastische Schwindrisse in den ersten Stunden, also in einer Phase, in der eine Matte noch kaum wirkt. Für die Rissbeherrschung danach und als Ersatz der Matte in Böden und Verkehrsflächen sind konstruktive Makrofasern wie TwistR oder Stahlfasern die Wahl. Mikrofaser und Schwindbewehrung aus Stahl sind also keine Eins-zu-eins-Ersatzlösungen: Die Mikrofaser wirkt in den ersten Stunden, die Matte oder die Makrofaser in den Monaten danach. Eine Mikrofaser ist auch keine konstruktive Bewehrung.

Bügel: Querkraftbewehrung

Bügel sind gebogene Stäbe, die die Hauptstäbe von Balken, Stützen und Einzelfundamenten umschließen. Sie nehmen Querkraft und, wo nötig, Torsion auf, verhindern das Ausknicken der Längsstäbe unter Druck und halten den Korb beim Betonieren zusammen. Im Bewehrungsplan heißen sie auch Schubbewehrung oder Querkraftbewehrung. Zu Form und Biegung der Bügel finden Sie mehr bei Bügeln und Bügelschenkeln.

Können Fasern Bügel ersetzen? Der fib Model Code 2010 enthält Rechenregeln für die Querkrafttragfähigkeit von Faserbeton ohne Bügel, und in manchen Stahlfaserbeton-Fertigteilen wird das auch umgesetzt. In Deutschland regelt die DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton, wie Stahlfasern in der Bemessung angesetzt werden. Im üblichen Bauen ersetzen Fasern Bügel jedoch nicht ohne Nachweis durch den Tragwerksplaner.

Örtliche Bewehrung: Zulage-, Spaltzug-, Durchstanz- und Oberflächenbewehrung

Diese vier Bewehrungsarten liegen nicht überall, sondern nur dort, wo ein Bauteil örtlich etwas zusätzlich aufnehmen muss. Deshalb erscheinen sie im Bewehrungsplan des Tragwerksplaners als eigene Positionen.

Zulagebewehrung

Zulagebewehrung, kurz Zulagen, besteht aus zusätzlichen, örtlichen Stäben über der Haupt- und Querbewehrung, an Stellen mit höherer oder besonderer Beanspruchung. Die normale Last läuft über Haupt- und Querbewehrung; die Zulagen fangen die Ausnahmen ab. Typische Stellen sind die Ränder von Aussparungen, einspringende Ecken, der Bereich unter einer Einzellast (etwa eine Stütze, die auf einer Geschossdecke steht) und die Stoßfugen zwischen Elementdecken, wo die Platten aneinanderstoßen.

Auch in einem Faserbetonboden bleiben an einspringenden Ecken und rund um Aussparungen oft einige Einzelstäbe liegen. Das ist ein kleines, praktisches Beispiel für hybride Bewehrung: Die Fasern übernehmen die Fläche, die Stäbe die Ecke, an der sich die Spannung konzentriert.

Spaltzugbewehrung

Unter einer konzentrierten Druckkraft breitet sich die Kraft im Beton aus, und quer zu dieser Ausbreitung entstehen Zugspannungen, die den Beton spalten können. Das betrifft Auflager von Fertigteilträgern, die Ankerplatten von Spanngliedern und die Verankerung dicker Stäbe. Die Spaltzugbewehrung, oft Bügel oder kleine Matten direkt unter der Last, nimmt diese Spaltzugkraft auf. Eurocode 2 behandelt das bei der Teilflächenbelastung und bei den Verankerungsbereichen der Vorspannung.

Stahlfasern begrenzen Spaltrisse und werden auch deshalb in Fertigteilen und Tunnelsegmenten eingesetzt. Eine gezogene Stahlfaser mit Haken wie MPZG HT 35/0.55 ist ein Beispiel für eine Faser für Fertigteile und Fundamente. Ob Fasern die Spaltzugbewehrung in einem konkreten Bauteil ersetzen dürfen, ergibt sich nur aus einer Bemessung.

Durchstanzbewehrung

Eine Stütze, die eine Flachdecke oder eine Bodenplatte trägt, kann sich wie ein Stempel durch die Platte drücken. Dieses Versagen heißt Durchstanzen. Durchstanzbewehrung im Stützenbereich, in Form von Bügeln, aufgebogenen Stäben oder Dübelleisten mit Doppelkopfbolzen, erhöht den Widerstand. Alternativen sind eine dickere Platte oder eine örtliche Verstärkung des Stützenkopfes. Der Tragwerksplaner weist das Durchstanzen nach Eurocode 2, Abschnitt 6.4, nach. Fasern sind hier kein Ersatz.

Oberflächenbewehrung an hohen Balken

Die Oberflächenbewehrung, in der Praxis auch Haut- oder Stegbewehrung genannt, besteht aus Längsstäben in den Seitenflächen hoher Balken und Unterzüge, verteilt über die Höhe. Liegt die Hauptbewehrung nur unten, können in der Seitenfläche weiter oben breite Risse entstehen; die zusätzliche Bewehrung hält sie schmal. Eurocode 2 (Abschnitt 7.3.3) verlangt eine solche Bewehrung an den Seitenflächen bei Balken mit einer Gesamthöhe von 1 m oder mehr, wenn die Hauptbewehrung auf einen kleinen Teil der Höhe konzentriert ist. Fasern sind hier höchstens eine Ergänzung zur Rissbeherrschung, kein Ersatz.

Anschlussbewehrung: Betonierabschnitte und Bauteile verbinden

Anschlussbewehrung verbindet zwei Teile, die nicht in einem Zug betoniert oder als ein Element hergestellt wurden. Dazu zählen Anschlusseisen, die aus einem Fundament oder einer Bodenplatte für die Wand oder Stütze darüber herausragen, Zulagen über den Fugen von Elementdecken und Bewehrung, die durch eine Arbeitsfuge durchläuft. Die Stäbe werden mit der Bewehrung des nächsten Abschnitts über eine bemessene Übergreifungslänge gestoßen. Wie das bei Einzel- und Streifenfundamenten aussieht, steht bei der Bewehrung von Fundamenten.

Wo die Stäbe die Schalung nicht durchdringen sollen, sind in Deutschland Rückbiegeanschlüsse üblich: Die Anschlussstäbe liegen abgebogen in einem Verwahrkasten an der Schalung und werden nach dem Ausschalen zurückgebogen. Beim Anschluss an bestehenden Beton werden die Anschlussstäbe nachträglich in Bohrlöcher gesetzt und mit einem dafür zugelassenen Injektionsmörtel eingemörtelt.

Können Fasern die Anschlussbewehrung ersetzen? Nein. Fasern wirken nur innerhalb eines Betonierabschnitts und laufen nicht durch eine Arbeits- oder Elementfuge. Die Verbindung bleibt aus Stahl, auch in einem Faserbetonboden: Dort erhält eine Arbeitsfuge Dübel oder Verbindungsstäbe.

Streckmetall an Arbeitsfugen

An vertikalen Arbeitsfugen wird häufig Streckmetall als Abschalung verwendet, häufig als Rippenstreckmetall: ein dünnes Stahlblech mit kleinen rautenförmigen Öffnungen und eingepressten Rippen (in den Niederlanden wegen des Musters „haringgraatstaal“, also Heringsgrätenstahl, genannt). Weil an einer Arbeitsfuge die Bewehrung durchläuft, wäre eine Holzschalung aufwendig: Sie müsste für jeden Stab ausgeschnitten werden. Streckmetall lässt sich dagegen leicht zuschneiden und biegen und um die Anschlussbewehrung herum anpassen.

Das Blech hält den Frischbeton zurück, lässt Anschlussbewehrung und Anschlusseisen hindurch und bleibt als verlorene Schalung im Bauteil. Die raue, verzahnte Oberfläche, die dabei entsteht, gibt dem nächsten Betonierabschnitt einen guten Verbund. In Leistungsverzeichnissen steht es oft bei vertikalen Arbeitsfugen in Fundamenten, Wänden und Bodenplatten. Bei wasserundurchlässigen Bauteilen kommt an der Arbeitsfuge zusätzlich eine Abdichtung hinzu, etwa ein Fugenband oder ein Quellfugenband.

Streckmetall ist selbst keine Bewehrung: Es trägt nichts zur Festigkeit bei. Bei einem Faserbetonboden mit Arbeitsfuge gilt dasselbe wie oben: Die Fasern enden an der Fuge, also erhält die Fuge Dübel oder Verbindungsstäbe. Wo Arbeitsfugen hinkommen, legen Sie in der Planung der Betonierabschnitte fest, siehe Beton einbauen.

Lagerfugenbewehrung im Mauerwerk: keine Betonbewehrung

Wer nach Lagerfugenbewehrung sucht, landet beim Mauerwerk, nicht beim Stahlbeton. Lagerfugenbewehrung ist vorgefertigter Bewehrungsstahl, meist in Leiterform, der in die horizontale Mörtelfuge (Lagerfuge) eingelegt wird, etwa über Stürzen oder zur Begrenzung von Rissen in langen Wänden. Die Produktnorm ist EN 845-3, die Bemessung folgt Eurocode 6 (EN 1996-1-1). Fasern spielen dort keine Rolle. Die Stäbe, die in einem Betonboden eine Fuge überbrücken, heißen Dübel.

Welche Bewehrung kann Faserbewehrung übernehmen?

Zusammengefasst lassen sich die Bewehrungsarten in drei Gruppen einteilen:

• Oft vollständig: Quer- und Mindestbewehrung sowie die Matte in Bodenplatten auf Erdreich, Verkehrsflächen, Estrichen und vielen Fertigteilen. Hier liegt der größte Gewinn an Zeit und Flechtarbeit; siehe Faserbeton gegenüber Betonstahlmatten.

• Teilweise, als hybride Bewehrung: weniger Stäbe plus Fasern. Denken Sie an Zulagen, die an Ecken und Aussparungen liegen bleiben, oder an eine Stützwand mit Stäben für die primären Momente und Fasern für die Rissbeherrschung. Mehr dazu bei der hybriden Bewehrung.

• Nicht ohne Tragwerksplaner: Hauptbewehrung in Balken, Stützen und frei tragenden Decken, Bügel, Durchstanz-, Oberflächen- und Anschlussbewehrung.

Fasern werden über ihre Nachrissbiegezugfestigkeit (Restfestigkeit nach der Rissbildung) konstruktiv angesetzt, geprüft nach EN 14651; für Stahlfaserbeton gilt in Deutschland zusätzlich die DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton. Wie das funktioniert, lesen Sie bei Wie Faserbewehrung wirkt. Zwei Projekte zeigen, was das in der Praxis bedeutet. Auf der NDSM-Werft in Amsterdam wurde das Fundament der Baum- und Pflanzkübel vollständig auf TwistR bemessen: Die Stahlbewehrung entfiel, netto wurden 1.500 kg Stahl eingespart. Bei einer Gewächshaus-Bodenplatte ohne Stahlbewehrung in Breezand brachte Faserbeton 29 % Einsparung gegenüber Stahl.

Welche Faser passt, hängt von der Aufgabe ab. TwistR (konstruktive PP-Makrofaser, 48 mm) ersetzt die Matte in Böden, Verkehrsflächen und Fertigteilen. MPWG HT+ 50/0.90 ist für hoch belastete Böden, Fundamente und Fertigteile gedacht, MPZG HT 35/0.55 für Fertigteile, Fundamente und Spritzbeton. Promicro begrenzt das plastische Schwinden und ist keine konstruktive Bewehrung. Eine erste Richtung gibt der Faserfinder; die Menge pro m³ ermitteln Sie mit dem Faserrechner.

Bewehrungsplan prüfen lassen

Haben Sie einen Bewehrungsplan oder ein Leistungsverzeichnis, senden Sie die Unterlagen mit Ihrer Angebotsanfrage. Wir prüfen, welche Positionen mit Fasern entfallen können; meist sind das Quer- und Schwindbewehrung oder die Matte in einem Boden oder einer Verkehrsfläche. Nennen Sie Anwendung, Abmessungen und Dicke, Belastung und Untergrund und ob ein Tragwerksplaner beteiligt ist: Er entscheidet über das Bewehrungskonzept. Lieber erst sprechen? Nehmen Sie Kontakt auf.