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Prof. Dr.-Ing. Prof. h. c. Dr.-Ing. E. h. Hans-Wolf Reinhardt

Universität Stuttgart

Institut für Werkstoffe im Bauwesen (IWB)

Pfaffenwaldring 4

70569 Stuttgart

Umschlagbild: Bruchstruktur eines Betonwürfels,

René A. Vonk, Leiderdorp, Niederlande

Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie: detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <> abrufbar.

2., vollständig überarbeitete Auflage

© 2010 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, 10245 Berlin, Germany

Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden.

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Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind.

Umschlaggestaltung: Sonja Frank, Berlin

Satz: Dörr + Schiller GmbH, Stuttgart

Druck und Bindung: Scheel Print-Medien GmbH, Waiblingen-Hohenacker

Gedruckt auf säurefreiem Papier

ISBN 978-3-433-02920-6

Vorwort

Das vorliegende Buch ist die 2. Auflage des gleichnamigen Vorgängerwerkes, das schon lange vergriffen ist. Das Buch wurde völlig überarbeitet und neue Abschnitte wurden hinzugefügt. Der Inhalt konzentriert sich wiederum auf die mechanischen Eigenschaften der Ingenieurbaustoffe. Im ersten Teil werden grundsätzliche Aspekte besprochen, wie die Festigkeit und die Verformung unter einmaliger und wiederholter Beanspruchung. Neu ist der Abschnitt über Bruchmechanik, der einen kurzen Abriss über linear-elastische und nichtlineare Bruchmechanik darstellt. Neu ist auch ein Abschnitt über Transportmechanismen in porösen Werkstoffen. Dieser Abschnitt wurde aufgenommen, da wesentliche mechanische Aspekte auf den Transport von Flüssigkeiten und Gasen zurückzuführen sind. Man denke hierbei an das Schwinden von Holz und Beton, das Eigenspannungen und Zwangspannungen erzeugen kann. Auch das Kriechen wird vom Wassertransport beeinflusst. Die weiteren Teile behandeln die wichtigsten Ingenieurbaustoffe: Stahl mit Baustahl, Betonstahl und Spannstahl, Aluminium, Kunststoffe, Holz und Beton. Beton wird relativ ausführlich abgehandelt, da der Bauingenieur den Beton im Gegensatz zu anderen Werkstoffen selbst entwirft, herstellt, verarbeitet und anwendet. Außerdem gibt es heute eine Vielzahl unterschiedlicher Betone, die für tragende Teile verwendet werden. Hierzu zählen Normalbeton, Leichtbeton, Faserbeton und Hochleistungsbeton. Die im ersten Teil des Buches in allgemeiner Form behandelten Eigenschaften und Einflüsse werden systematisch auf die einzelnen Baustoffe bezogen und mit Beispielen belegt.

Es zeigt sich, dass die „Werkstoffkonstanten“ keine Konstanten im strengen Sinne sind, sondern dass sie vielmehr von vielen Parametern abhängen, z. B. von der Temperatur, der Feuchte, der Belastungsgeschwindigkeit, um nur einige zu nennen. Andererseits gibt es auch Parallelen zwischen den Werkstoffen, die es erlauben, die Kenntnis über einen Stoff auf den anderen zu übertragen. Dem konstruktiven Ingenieur müssen diese Abhängigkeiten bekannt sein, will er ein Tragwerk sicher, zuverlässig und wirtschaftlich entwerfen. Dazu gehörte eigentlich auch die Kenntnis der Schadensmechanismen und der Dauerhaftigkeit ebenso wie der Aspekt der Nachhaltigkeit. Diese Aspekte werden in dem Buch jedoch nicht berücksichtigt.

Das Buch entstand aus der jahrzehntelangen Erfahrung in Lehre, Forschung und Praxis. Es wendet sich somit an die Studierenden und die Ingenieure in der Praxis, vor allem an die konstruktiven Ingenieure. Das Buch ist keine Enzyklopädie, es ist vielmehr eine systematische Abhandlung, die die Grundlagen des Stoffverhaltens betont und nicht sosehr auf Vollständigkeit aller Daten Wert legt.

Es ist mir ein Anliegen, allen Mitarbeiten des Instituts für Werkstoffe im Bauwesen und des Otto-Graf-Instituts der Universität Stuttgart und den Personen außerhalb der Universität zu danken, die mir bei der Vorbereitung des Buches behilflich waren. Einige will ich nennen. Das sind Herr Dr. -Ing. Joachim Schwarte, der mich bei der Abfassung der Abschnitte über rheologische Modelle und Bruchmechanik unterstützt hat, Herr Dr. -Ing. Jörg Moersch, der mich beim Abschnitt Betonstähle mit neuesten Informationen versorgte, Frau Dipl.-Bibliothekarin Monika Werner, die jede Literaturstelle fand, die ich suchte, Frau Dipl.-Ing. Judit Tevesz und Herr Dipl.-Ing. Alexander Assmann, die mich vielfältig unterstützten. Ganz besonders möchte ich danken Frau Simone Stumpp, die in bewährter Manier die Textverarbeitung übernahm, und Herrn stud.ing. Máté Gécsek, der die Zeichnungen im Computer realisierte. Dem Verlag Ernst & Sohn, und hier vor allem Frau Dipl.-Ing. Claudia Ozimek und Frau Ute-Marlen Günther, danke ich für die Betreuung bei der Herausgabe des Buches. Auch danke ich dem Verlag dafür, dass ich im Kapitel Beton einige Teile des Beton- Kalenders verwenden durfte.

Stuttgart, Februar 2010

Hans-Wolf Reinhardt