Schutz­bewehrungen

Bunkerbauten aus Stahlbeton boten im Bombenkrieg den einzig wirksamen Schutz für die Zivilbevölkerung. Daher war es von besonderem Interesse, diese Bauten möglichst sicher und dabei materialsparend zu bauen. Hierbei kam speziell der in den Beton eingelassenen Schutz­bewehrung besondere Bedeutung zu. Unter einer Schutz­bewehrung versteht man den Teil der Stahl­einlagen, der statisch nicht erforderlich ist und nur die Aufgabe hat, die Wirkung des Bomben­aufschlags bzw. der Detonation auf den Bau möglichst gering zu halten und die Insassen vor Schäden zu bewahren.
In Modell- und Groß­versuchsreihen wurde ab 1939 vom “Institut für baulichen Luftschutz“ der TH Braunschweig ermittelt, welche der damals gängigen Bewehrungs­arten für die Zwecke des Luftschutzes am geeignetsten war. An die Schutz­bewehrung wurden folgende Forderungen gestellt:

  • möglichst geringer Stahlverbrauch
  • trotzdem möglichst hohe Schutzwirkung
  • größtmögliche Betonfestigkeit (grobkörniger Beton mit geringem Wassergehalt)

Aufgrund der Versuchsergebnisse konnte auch die Entwicklung einer neuen Schutz­bewehrungsart, der später sogenannten “Braunschweiger Bewehrung” vorangetrieben werden (s.u.). Zunächst musste man sich jedoch über die Wirkung von Bomben auf Betonkörper im klaren sein.

Wirkung von Bomben auf Beton- und Stahlbetonbauten

Bei einer unbewehrten Betondecke entsteht an der Aufschlagseite der Bombe durch die Wucht des Aufpralls und die entstehenden Sprenggase eine muldenförmige Vertiefung, der sogenannte Sprengtrichter. Durch die Sprengung wird eine Stoßwelle ausgelöst, die sich im Beton etwa halb­kugelförmig um den Detonations­punkt ausbreitet und auf der Unterseite der Decke zu Absprengungen führt (die sogenannte Sprenglinse). Zwischen Spreng­trichter und Sprenglinse bleibt, sofern kein Durchschlag erfolgte, eine erschütterte Betondecke stehen. Je größer dabei die Festigkeit und das Raum­gewicht des Betons, desto kleiner sind die Schäden durch Absprengungen. Bei den Versuchen wurde auch festgestellt, dass eine senkrecht, mit der Spitze auftreffende Bombe einen kleineren Sprengtrichter erzeugt als eine Bombe, die mit ihrer Längsseite auf dem Beton auftrifft.
Bei einem Stahlbetonkörper entsteht ein ebenfalls ein Sprengtrichter gleicher Größe, die Stahleinlagen haben hier keine hemmende Wirkung. Auch bildet sich auf der Innenseite eine Sprenglinse. Ein wesentlicher Unterschied ist hierbei, daß es – sofern die Stahleinlagen eng genug zusammen­gefügt sind – keine Absprengungen in den Innenraum gibt: Die entstehende Bewegungs­energie wird in die Verformung der Stähle umgeleitet, was an der Innenseite zur Entstehung einer Ausbauchung führt. Die Stahleinlagen werden nach unten hin also stärker beansprucht.
Im folgenden wurden nun die verschiedenen gängigen Bewehrungsarten getestet. Man unterschied dabei zwischen Schutz­bewehrungen mit gleichmäßiger und mit ungleich­mäßiger Stahlverteilung:


Schutz­bewehrungen mit gleichmäßiger oder vorwiegend gleichmäßiger Stahlverteilung

Kubische Bewehrung:
Die kubische Bewehrung ist die älteste in Deutschland verwandte. Die Stahleinlagen werden dabei in alle drei Raumrichtungen gleichmäßig verteilt und durch möglichst enge Vermaschung (10-15 cm) verbunden. Der Durchmesser der Stahleinlagen beträgt 10-12 mm. Der Stahlgehalt lag ursprünglich bei rund 150 kg je Kubikmeter fertigen Betons.
Durch die geringe Maschenweite wird jedoch die Verarbeitung wasserarmen Betons erschwert, was bei großen Baudicken besonders nachteilig ist (längere Aushärtung, geringere Festigkeit). Eine Verringerung des Stahlgehalts führt zu einem raschen Absinken der Schutzwirkung, unterhalb von 60 kg/m³ ist praktisch keine Schutzwirkung mehr vorhanden.

Benzinger Bewehrung:
Die von der Firma Saardrahtwerke GmbH unter der Patentnummer DRP 692014 angemeldete Konstruktion für bombensichere Bauten besitzt ein Bewehrungs­gewicht von 60 kg/m³. Sie besteht aus einem Drahtgeflecht (Drahtdurchmesser 2,5 mm) von 8 cm Maschenweite, das durch Stähle von 8 mm Durchmesser gehalten wird. Eine Bewehrungslage hat eine Höhe von 15 cm und wird jeweils einzeln betoniert; die einzelnen Lagen werden durch Stahl­klammern verbunden. Obwohl die Benzinger-Bewehrung für dynamische Beanspruchungen, z. B. im Straßenbau, gut geeignet ist, zeigte sich bei Sprengversuchen, dass die lagenweise Betonierung zu einem Abplatzen führt und die Drahtmatten zu dünn waren und zerrissen.

Spiralbewehrung der Firma Dykerhoff & Widmann KG:
Im Unterschied zur kubischen Bewehrung wird hier in einer der Raumrichtungen eine fortlaufende, aus spiralig gewundenen Stählen bestehende Matte eingesetzt. An der Ober- und Unterseite des Baukörpers befinden sich gerade Stähle. Neben einer vereinfachten Verlegung der Spiralmatte sollte diese auch an der Sprenglinse durch Aufnahme der Schub­spannungen eine bessere Verankerung des Betons bewirken. Spreng- und Beschuss­versuche zeigten jedoch, dass es in der ersten Ausführungs­form keine wesentlichen Vorteile gegenüber der kubischen Bewehrung gab. Die Spiral­bewehrung wurde verändert (Ausführungsform nach den Anweisungen für den Bau bomben­sicherer LS-Räume, Fassung November 1940). Der Stahlgehalt betrug nun rund 70 kg/m³. Weitere Längs- und Quereisen waren eingefügt worden, die Übereinstimmung mit der kubischen Bewehrung war noch weitgehender. Die Schutzwirkung war dennoch besser als bei dieser. Der Stahlbedarf galt jedoch als zu hoch. Bei einer Herabsetzung auf das gewünschte Maß von ca. 30 kg/m³ verlor die Spiralbewehrung ihre Schutzwirkung rasch.

Gitterraumbewehrung der Firma Luz-Bau GmbH:
Hierbei verlaufen die Stähle in zwei Raumrichtungen so, dass sie zur dritten unter 60 Grad geneigt sind. Dabei entsteht in einer Richtung eine zusammen­hängende Matte. Auch hier gibt es eine starke Ähnlichkeit zur kubischen Bewehrung. Der Unterschied besteht darin, dass bei der Gitterraum­bewehrung die nicht von Stählen durchzogenen Betonquader von schrägen Stählen umgeben sind. Diese konstruktive Eigenart führte jedoch bei Versuchen dazu, dass der Baukörper zu Rissbildung entlang der zusammen­hängenden Stahlmatten neigte. Die Schutzwirkung wurde mit der der neueren Spiralbewehrung gleichgesetzt.

Einheitsschutz­bewehrung nach Vorschlag des Reichsluftfahrtministeriums (RLM):
Bei dieser Bewehrungsart wurde die Vorteile der vorgenannten Arten kombiniert: Spiralmatten und die schrägen Steckstäbe der Gitterraum­bewehrung wurden mit weiteren Längs- und Querstäben kombiniert. Es ergab sich eine insgesamt etwas günstigere Schutzwirkung als bei den übrigen Bewehrungs­arten mit gleichmäßiger Stahlverteilung.


Schutz­bewehrungen mit ungleichmäßiger Stahlverteilung

Braunschweiger Bewehrung nach den Bestimmungen für den Bau von LS-Bunkern, Fassung Juli 1941:
Bereits früh hatten die durchgeführten Sprengversuche ergeben, dass der Baukörper bei einer Sprengung an der Unter- bzw. Innenseite am stärksten belastet wird. Aufgrund dieser Erkenntnisse wurde die erste Form der Braunschweiger Bewehrung geschaffen. In den “Bestimmungen für den Bau von LS-Bunkern, Fassung Juli 1941” wurde die als “Braunschweiger Schutz­bewehrung” bezeichnete Bauform ein einzige Bewehrungsart reichs­einheitlich zugelassen. Die Konstruktions­grundsätze sind dabei im wesentlichen:

  • Anordnung von rund 60% des Gesamtstahlgehaltes an der Unter- bzw. Innenseite des Baukörpers
  • Große Maschenweiten der Stahleinlagen, außer bei der untersten Stahlmatte (die das Betonieren aber nicht behindert).

Das Bewehrungsgewicht betrug nur etwa 30 kg/m³ bei einer mindestens ebenso großen Schutzwirkung wie die der bisherigen Bewehrungsarten mit 55 bis 80 kg/m³. Dies wurde in Modell- und Groß­versuchen der Luftwaffe überprüft, die Braunschweiger Schutz­bewehrung erwies sich dabei den anderen Bewehrungs­arten deutlich überlegen: Während die Braunschweiger Bewehrung nach der vierten Testsprengung noch immer standhielt und eine Ausbauchung von 41 cm aufwies, war die kubische Bewehrung vollständig und mit drei Metern lichter Weite durchschlagen. Dies lag auch daran, dass dank der größeren Maschen­weite wasserarmer Beton mit einer hohen Beton­festigkeit verwendet werden konnte.

Großgitterraumbewehrung der Firma Luz-Bau GmbH:
Bei der Großgitterraumbewehrung wurde die Gitterraumbewehrung nach dem Muster der Braunschweiger Bewehrung geändert. Zusätzliche Matten und Stahlstäbe führten dazu, dass der Haupt­stahlanteil nach unten bzw. innen gelegt wurde und auch ein engmaschiges Netz an der Unterseite vorhanden war. Diese Bewehrungsart war zwar der kubischen und der Spiral­bewehrung überlegen, konnte jedoch nicht die Zuverlässigkeit der Braunschweiger Bewehrung erreichen, da auch hier – wie bei der normalen Gitterraum­bewehrung – eine Neigung zur Rissbildung festgestellt wurde.

Wellenmattenbewehrung:
Die Wellenmattenbewehrung stellte wiederum eine Verbesserung der Großgitterraumbewehrung dar. Bei den durchlaufenden Matten, die eine Wellenform besaßen, wurden scharfe Ecken vermieden. Im unteren Drittel sind weitere kleine Wellenmatten verlegt, in deren Kreuzungs­punkten Quereisen eingesteckt sind. Bei Modell­versuchen erwies sich diese Anordnung für Baudicken von zwei Metern den anderen Bewehrungen, auch der Braunschweiger Bewehrung nach der Fassung vom Juli 1941, überlegen.

Braunschweiger Bewehrung neuere Fassung:
Die ursprüngliche Braunschweiger Bewehrung war für die 1,40-Meter starken Decken der Bunker der ersten Bauwelle konzipiert gewesen. Für die zweite Bauwelle, die bereits Decken­stärken ab zwei Metern vorsah, wurde die Konstruktion angepasst. Weitmaschige Matten wurden in verschiedenen Höhen integriert. Weitere Veränderungen führten dazu, dass die neue Braunschweiger Bewehrung gegenüber der alten, aber auch gegenüber der Wellenmatten­bewehrung eine höhere Schutzwirkung hatte. Das Bewehrungs­gewicht von 30 kg/m³ blieb dabei erhalten. Wichtig war die Erkenntnis, dass für verschiedene Deckenstärken unterschiedlich starke Stähle zu verwenden waren (eine größere Baudicke benötigte dickere Stähle und größere Abstände der Stahleinlagen). Die Bewehrung befand sich nur noch in den unteren zwei Dritteln der Baudicke, das obere Drittel blieb unbewehrt.

Halbkreisbewehrung der Firma Dykerhoff & Widmann KG:
Die Bewehrungsart entspricht im wesentlichen der neuen Braunschweiger Bewehrung. Lediglich die Art der Verankerung der untersten Matte wurde anders gelöst (durch halbkreis­förmig gebogene Stähle anstelle von geraden Bügeln).

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