Was ist plastische Verformung?

Plastische Verformung ist eine bleibende Formänderung. Belastet man einen Werkstoff so stark, dass er die Streckgrenze überschreitet, kehrt er nach Entlastung nicht mehr in seine alte Form zurück – ein Teil der Verformung bleibt bestehen.

Das Gegenteil ist die elastische Verformung: Dort federt der Werkstoff vollständig zurück. Jedes Tragwerk verformt sich unter Last elastisch; das ist normal und eingeplant. Plastische Verformung ist ein anderes Regime.

Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Zieht man an einem Stahlstab und trägt die Spannung über der Dehnung auf, sieht man zunächst eine Gerade: den elastischen Bereich, in dem Spannung und Dehnung proportional sind (die Steigung ist der Elastizitätsmodul). An der Streckgrenze knickt die Kurve ab. Ab diesem Punkt wächst die Dehnung viel stärker als die Spannung – der Werkstoff fließt. Am Ende folgen Einschnürung und Bruch.

Bei Baustahl liegt die Streckgrenze der gängigen Güte S235 bei etwa 235 N/mm² und bei S355 bei etwa 355 N/mm². Diese Zahlen stecken buchstäblich in der Bezeichnung.

Warum das im Bauwesen nützlich ist

Plastische Verformung klingt nach Versagen, ist für die Sicherheit aber oft genau das Gewünschte:

Vorwarnung. Ein fließender Stahlträger biegt sich sichtbar durch, bevor er versagt. Ein spröder Werkstoff (Glas, Gusseisen, unbewehrter Beton auf Zug) bricht ohne Ankündigung.
Umlagerung der Kräfte. In einem statisch unbestimmten System kann ein Fließgelenk die Last auf Bereiche verschieben, die noch Tragreserven haben.
Energieaufnahme. Bei Erdbeben- und Stoßlasten wird Energie durch bleibendes Verformen statt durch Bruch aufgenommen.

Wo sie ungewollt auftritt

Ein überlastetes Stahlprofil, das dauerhaft durchhängt.
Ein Aluminium- oder Bleiteil, das unter wiederholter thermischer Beanspruchung „kriecht”.
Setzung des Baugrunds: Der Boden unter einem Fundament verformt sich ebenfalls größtenteils bleibend.
Kunststoff oder Bitumen bei hoher Temperatur, wodurch etwa Dämmung unter einer Dachabdichtung eingedrückt wird.

Faustregel für die Praxis: Ist ein Stahlteil nach Entlastung sichtbar krumm, gedehnt oder eingedellt, wurde die Streckgrenze überschritten. Zurückbiegen stellt die Form wieder her, nicht aber die Eigenschaften – Austauschen ist dann fast immer die vernünftige Wahl.