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Lagerwege von Brücken

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[Quelle: https://bast.opus.hbz-nrw.de]

Der ständige Wechsel der klimatischen Einflüsse verursacht in Brücken instationäre Temperaturverteilungen. Dadurch entstehen Dehnungen im Bauwerk, die Verformungen und ggfs. Zwangsbeanspruchungen hervorrufen. Durch die Anwendung von Berechnungsmethoden und Eingangsparameter nach aktuellen Normen sollen die berechneten Lagerwege ausreichende Reserven gegenüber den tatsächlichen aufweisen. Um diese Reserven zu quantifizieren, werden Messungen an verschiedenen Brücken mit unterschiedlichen Bauweisen und Längen durchgeführt. Die an vier Brücken über 19 Monate gemessenen Temperaturen und Lagerwege sind deutlich geringer als die Kapazität der Lager sowie der nach aktuellen Normen berechneten temperaturinduzierten Verschiebungen. Umwelt- und Standorteinflüsse, wie einseitige Sonneneinstrahlung oder querende Gewässer unterhalb des Bauwerks, beeinflussen die oberflächliche Bauwerkstemperatur und somit die Lagerverdrehung, haben jedoch keinen nennenswerten Einfluss auf die Lagerverschiebung. Die ermittelten Wärmeausdehnungskoeffizienten weichen zwischen - 6 Prozent und +17 Prozent von den normativen Werten ab. Eine Berechnung der Lagerwege mit dem Berechnungsmodell nach DIN EN 1991-1-5 und gemessenen Bauwerkstemperaturen bestätigt eine gute Übereinstimmung. Mithilfe der Lufttemperaturen naheliegender Wetterstationen des Deutschen Wetterdiensts wurden standortbezogene Bemessungswerte der Luftschattentemperatur ermittelt. Diese Maximaltemperaturen sind um ca. 2 Grad Celsius größer, während die Minimaltemperaturen um ca. - 4,5 Grad Celsius kleiner sind. Eine Berechnung nach DIN EN 1991-1-5 mit diesen Bemessungstemperaturen führt zu ca. 8 Prozent größeren Lagerwegen. Es wird empfohlen, die Bemessungswerte der Außenlufttemperatur für Deutschland kleinskaliger und mit den Klimadaten der letzten drei Jahrzehnte auszuwerten, um Abweichungen zu den gültigen Werten zu identifizieren. Auch sollten die Wärmeausdehnungskoeffizienten von weiteren Brücken anhand von Messdaten ermittelt werden, um die normativen Werte zu prüfen.

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Forschungsberichte

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U. Freundt, B. Frenzel, D. Bartels
Zugbeanspruchte Elastomerlager. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2832
1998, 90 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Berechnung von Brücken mit schiefem oder gekrümmtem Grundriß treten durch die Überlagerung ständiger und kurzzeitiger Einwirkungen gelegentlich abhebende Lagerkräfte auf. Für derartige Fälle kann die Verwendung verankerter Elastomerlager sinnvoll sein. Reine Zuglager sind nicht Gegenstand des Forschungsberichts. Die Übertragung zeitweiliger Zugkräfte durch verankerte, bewehrte Elastomerlager ist derzeit weder in DIN 4141-14 noch in prEN 1337-3 geregelt. Das Ziel der Untersuchungen war die Formulierung der Nachweisregeln für bewehrte Elastomerlager bei Zugbeanspruchung im Rahmen der Sicherheitskonzepte der geltenden Normen und der in Vorbereitung befindlichen europäischen Regelungen. Die Untersuchungen werden nur für Brücken geführt. Der Bericht umfaßt folgende Schwerpunkte: 1.) Überprüfung der in den Normen DIN 4141-14 und prEN 1337-3 dokumentierten Nachweisregeln. 2.) Analyse der in den Normen DIN 1072 und ENV 1991-3 für die Lagerberechnung von Brücken definierten Lastfälle und Einwirkungskombinationen. 3.) Vorschlag für den Nachweis bewehrter Elastomerlager für die Normen DIN 4141-14 und prEN 1337-3 sowie Definition der den Nachweisen zugeordneten Lastfälle und Einwirkungskombinationen. 4.) Hinweise für erforderliche experimentelle Untersuchungen.

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Ursula Freundt, - Kaufmann
Überprüfung der CEN-Normvorlagen zu prEN 1337, hinsichtlich der Einhaltung der Grundsätze des Nachweiskonzeptes mit Grenzzuständen für die Bemessung und Konstruktion von Lagern im Bauwesen
Bauforschung, Band T 2725
1995, 38 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Erarbeitung der CEN-Normvorlagen des TC 1337 basiert auf dem Grundlagendokument Nr.1 der Richtlinie des Rates 89/106/EWG und "Basis of Design" (EC 1). Die einzelnen Normenteile entstanden in verschiedenen Arbeitsgruppen zeitgleich. Differenzierte Erfahrungen mit nationalen Normen und Gepflogenheiten führen zu unterschiedlichen Interpretationen der Grundlagen. Für eine Einheitlichkeit der einzelnen Normteile und auch der Auffassungen sind Interpretationen auf theoretischem Hintergrund mit der Darstellung von Fallbeispielen und eine durchgängige Überprüfung des TC 1337 erforderlich. Zu diesem Zweck werden die Grundlagen analysiert, theoretisch hinterlegt und für die praktische Anwendung aufbereitet. Auf dieser Basis werden die Normenteile durchgängig überprüft. Die Einpassung der Brückenlager in das Gesamttragwerk Brücke und die Erarbeitung lagerspezifischer Probleme sind Schwerpunkt der Arbeit.

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- Freundt, - Frenzel
Zuverlässigkeitstheoretische Ermittlung der Beanspruchbarkeit der Gleitfuge für den Nachweis der Gleitsicherheit bei Lagern. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2368
1991, 42 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Nachweis der Gleitsicherheit in Lagerfugen garantiert die Übertragung von Horizontalkräften zwischen Lagerteilen oder zwischen Lagern und anschließenden Bauteilen durch Reibung und ggf. zusätzlichen mechanischen Verbindungsmitteln mit einem angemessenen Grad an Sicherheit. Die für diesen Nachweis im Rahmen der Eurocodes erforderlichen charakteristischen Werte und Teilsicherheitsbeiwerte der Reibungszahlen werden für die Reibpaarungen Stahl/Stahl, Stahl/Beton und Stahl/Holz auf folgendem Weg bereitgestellt. 1. Ermittlung der Verteilungsfunktion und deren Parameter für die Reibungszahlen durch statistische Auswertung der Reibversuche. 2. Festlegung der charakteristischen Werte der Reibungszahlen als 5% Fraktile. 3. Ermittlung der Verteilungsfunktionen und deren Parameter für die weiteren Basisvariablen der Grenzzustandsgleichung der Gleitsicherheit durch Simulationsrechnung und Literaturanalyse. 4. Festlegung der Sicherheitsklasse für Brücken und Annahme eines Sicherheitsindex ß von 4,7. 5. Zuverlässigkeitstheoretische Ermittlung der Teilsicherheitsbeiwerte für die Reibungszahlen der Reibpaarungen Stahl/Stahl und Stahl/Beton. 6. Abschätzung des Teilsicherheitsbeiwertes der Reibungszahl der Reibpaarung Stahl/Holz. (-y-)

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M. Breitbach, M. Fiebrich, J. Müller-Rochholz
Brückenbewegungen an Stahlbrücken. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2279
1990, 148 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die derzeitigen Kenntnisse über die Reibungs- und Verschleißmechanismen im "Tribosystem Brückengleitlager" erlauben keine gesicherten Aussagen über die zu erwartende Betriebsdauer eines Gleitlagers auf der Grundlage der derzeitigen Zulassungsversuche. Kenntnisse über die realen temporären Reibungszahlen und die temporäre Verschleißrate in Abhängigkeit vom Beanspruchungskollektiv sind von erheblichem baupraktischen Interesse: zur Optimierung von Lagerkonstruktionen, zur Reduzierung von Lagerauswechslungen, zur Optimierung der Wahl bestimmter Lagertypen bei bestimmten Brückentypen. Durch in situ-Messungen an einer Stahlbrücke (Grunewald) werden die wesentlichen Parameter des Beanspruchungskollektivs von Brückengleitlagern im praktischen Betrieb formuliert. Die Bauwerksuntersuchungen erlauben für das Brückenbauwerk statistisch abgesicherte Daten über die: Einzelverschiebungen und Auflagerdrehwinkel und Gleit- und Winkelgeschwindigkeiten. (-y-)

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Volker Hakenjos, Armin Gerber
Langzeit-Reibungs- und Verschleissversuche mit PTFE-Gleitlager, Gleitpartner austenitischer Stahl in Ausführungsart IIId
Bauforschung, Band T 1360
1984, 53 S., 20 Abb. u. 7 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur Beurteilung des Langzeitverhaltens und der Lebensdauer von PTFE-Gleitlagern mit einer Gleitfläche aus austenitischem Stahl wurde ein Dauergleitreibungsversuch über 20000 m Gleitweg im Temperaturbereich von plus 21 bis minus 35 Grad C unter einer rechnerischen Flächenpressung von 30 N/qmm durchgeführt. Die ermittelte Reibungszahl/Gleitweg-Abhängigkeit zeigt einen nahezu linearen Anstieg der Reibungszahl bis 10000 m Gleitweg, wobei die Steigerung mit abnehmender Temperatur größer wird. Nach einem Übergangsbereich beginnt das Reibungsniveau sich zu stabilisieren und zeigt nur noch eine geringe Reibungszunahme. Im Anschluss an den Langzeitversuch wurde der Einfluss von Pressungsänderungen und Bewegungsunterbrechungen auf die Reibungszahl untersucht.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Schuler, Harald; Meier, Florian; Trost, Burkhart
Monitoring der Gerbergelenke im Erhaltungsprojekt Grenzbrücke Basel
Beton- und Stahlbetonbau, 2021

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Okui, Yoshiaki; Nakamura, Keisuke; Sato, Takashi; Imai, Takashi
Seismic response of isolated bridge with high damping rubber bearings. Self-heating effect at subzero temperatures
Steel Construction, 2019

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Kalte, Peter; Wiesner, Michael
Eine Brücke bleibt, was sie ist. Honorare bei der Planung von Brücken
Deutsches Ingenieurblatt, 2018

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Ekwall, Thomas
Historische Brücke durch Lagertausch gesichert. Zum Umgang mit Rollenlagern unter Langzeitverformungen am Beispiel der Vorderrheinbrücke in Valendas
Bausubstanz, 2018

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Rau, Richard
Instandsetzung und Verstärkung der Kochertalbrücke. Ertüchtigung von Deutschlands höchster Autobahnbrücke
Brückenbau, 2017

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Highlights aus dem Programm 2022