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Analyse des Ermüdungsverhaltens der SCSC-Platte
Takacs, Patrik
Wien (Österreich)
Selbstverlag
2018, XXII,263 S., Abb., Tab., Lit., Querschn.
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[Quelle: http://repositum.tuwien.ac.at]
An der Technischen Universität Wien am Institut für Tragkonstruktionen im Forschungsbereich für Stahlbau wird eine neue, extrem schlanke Steel-Concrete-Steel-Composite-(SCSC)-Platte untersucht, mit der wesentliche Randbedingungen (niedrige Bauhöhe, Reduktion Lärmemission durch Schotteroberbau) bei Ersatzneubauten von Eisenbahnbrücken älterer Bauart befriedigt werden. Der mehrschichtige Aufbau der Platte besteht aus zwei außenliegenden Stahlblechen mit unbewehrtem Betonkern, daher der Name Sandwichplatte. Lochdübelleisten, wechselweise nur am oberen und nur am unteren Blech angeschweißt, dienen der Schubübertragung zwischen den äußeren Blechen durch die Aktivierung von diagonal liegenden, horizontalen Betondruckstreben zwischen benachbarten Dübelleisten. Zusätzlich zur Weiterleitung der Vertikallasten in Querrichtung zu den Hauptträgern wirkt die SCSC-Platte als Untergurt der Brückenhauptträger. Untersuchungen zur Tragfähigkeit ohne Ermüdung sowie die Erläuterung des Tragmechanismus der SCSC-Platte erfolgten in drei Abschnitten. Der nächste Schritt zur Anwendbarkeit der SCSC-Platte als Fahrbahndeck für Eisenbahnbrücken war die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens dieses Bauteils. Die rechnerische Beurteilung des Tragverhaltens bei Ermüdungsbeanspruchungen wird in dieser Arbeit vorgestellt, wobei der Fokus auf das Ermüdungsverhalten der Lochdübelleiste als Konstruktionselement mit Schlüsselfunktion (Schubübertragung durch Betondruckstreben) für die Tragwirkung der SCSC-Platte gerichtet ist. Die Ermüdungsanalysen wurden anhand nichtlinearer, dreidimensionaler Finite-Elemente-Modelle als Grundlage für die Lebensdauerberechnung mithilfe der Kerbdehnungsmethode durchgeführt. Ziel war es, die Beziehung zwischen dem Niveau der Verkehrslast (Lastmodell 71) und der ertragbaren Anzahl der Schwingspiele bis Rissbildung in den Dübelleisten entsteht, zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurden umfangreiche Parameterstudien durchgeführt, bei denen sowohl der Einfluss vieler Modellierungsparameter auf die Lebensdauer, als auch reale Einflüsse wie Stahlsorte, Betongüte und Schotterbetthöhe, die während der Planung und der Realisierung eines Brückenprojektes variiert werden können, untersucht wurden. Schließlich wurden die Wöhlerlinien in Analogie zu den im Eurocode 3 angegebenen Kerbfallklassen nach Linearisierung ihrer nichtlinearen Funktionsverläufe nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate durch die Wöhlerlinienneigung und der ertragbare Verkehrslastschwingbreite bei zwei Millionen Lastwechseln definiert.
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