Nur die Maschinen surren, ansonsten ist es ruhig. Alle Blicke sind fasziniert auf einen Punkt gerichtet. Es herrscht Anspannung im Raum. Anfänglich ist es ein langsames, leises Bröckeln, kurz darauf splittern erste Betonbrocken ab und spritzen kreuz und quer durch das Labor. Aus feinen Rissen werden prägnante Linien. Die Biegung wird immer extremer. Hält der Balken aus Stahlbeton der Belastung stand?
Das sind die Tage, die den Studierenden des Bachelorstudienganges Bauingenieurwesen am meisten Spass machen! Sie dürfen im Baulabor des Instituts für Bauen im alpinen Raum (IBAR) ihr erlerntes Wissen anhand von Versuchen überprüfen.
Das Zusammenspiel von Theorie und Praxis
Doch bevor es so weit ist, müssen die Studierenden rechnen! In Gruppen diskutieren sie in Normtabellen und recherchieren im Internet nach Kennwerten und Materialeigenschaften der spezifischen Baustoffe. Sie berechnen die Belastungsgrenze des jeweiligen Werkstoffes und halten ihre Lösungen fest.
Der erste Versuch. Ein Armierungseisen wird in die Zugprüfmaschine eingespannt. Sie zieht mit zunehmender Kraft den runden Probestab aus Baustahl immer weiter auseinander, bis er schlussendlich bricht. Am Monitor der Prüfmaschine lesen die Studierenden ab, bei welcher Kraft und bei welcher Ausdehnung das Armierungseisen gebrochen ist. Die Werte werden mit ihren Ergebnissen verglichen.
Bei einem weiteren Versuch wird ein Betonwürfel in die Druckprüfmaschine eingespannt. Mit steigender Kraft wird von oben auf das Probestück gedrückt. Lange Zeit passiert nichts. Dann bilden sich stellenweise winzige Haarrisse, oberflächig platzen kleine Betonteile ab. Mit zunehmendem Druck vergrössern sich die Risse, bis es plötzlich zu einem Bruch des gesamten Betonwürfels kommt. Der Betonwürfel zerfällt in viele Einzelteile.
Stahlbeton im Härtetest
Beim Versuch mit dem Biegebalken wird die Druck- und die Zugfestigkeit unter spezifischer Belastung geprüft. Der Biegebalken ist ein 3.3 Meter langer Betonbalken. In dessen Inneren befindet sich Armierungseisen aus Baustahl. Wie wird sich hier der Werkstoff unter Belastung verhalten? Und — stimmen die Berechnungen der Studierenden mit den tatsächlichen Werten überein?
Der Biegebalken liegt links und rechts auf Auflagern. Von oben drückt die Biegedruckmaschine gleichmässig auf den Balken. Mit steigender Belastung entstehen kleine Haarrisse. Die Studierenden beobachten diese und markieren deren Verlauf. Die Belastung auf den Biegebalken wird immer weiter erhöht. Der Balken biegt sich nun in einem sichtbaren Ausmass. In der Mitte, wo der Druck am höchsten ist, bröckeln und platzen erste Betonteile ab und fliegen in den Raum. Die Risse werden markanter und der Balken bricht schlussendlich an der Unterseite, wo der Beton unter Zugbelastung steht. Das Durchdrücken des Balkens bringt das Armierungseisen zum Vorschein, welches den grössten Teil der Zuglast aufnimmt. Dieses hat sich durch die Belastung zwar stark verbogen jedoch verhindert, dass der Biegebalken bricht.
Druck- und Zugkraft in Kombination
Anhand dieser drei Versuche konnte bewiesen werden, dass Beton bis zu einer bestimmten Belastung Druckkräfte aufnehmen kann. Im Gegenzug nimmt das Armierungseisen die Zugkräfte auf. Die Kombination aus diesen Eigenschaften machen Stahlbeton zum idealen Baustoff für Hochbauten.
Lernen, Probieren, Festigen
Für die Studierenden sind solche Erlebnisse besonders wertvoll. Der Lehrplan des Studienganges BSc Bauingenieurwesens sieht einige solcher Versuchstage im Baulabor vor. Die Fachhochschule bietet ihren Studierenden somit die Möglichkeit, ihr theoretisches Wissen aus den Vorlesungen in der Praxis zu überprüfen und mit ihren Erkenntnissen zu festigen.
Autorin
Susann Zech ist Diplomingenieurin / Architektin - als Feelancerin schreibt sie in losen Texten über Einblicke, Eindrücke oder ganz allgemein über das Geschehen im und um den alpinen Raum.