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Querkrafttragfähigkeit bestehender Spannbetonbrücken. Einfluss einer nachträglichen externen Vorspannung in Längsrichtung

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[Quelle: http://bast.opus.hbz-nrw.de]

Durch die steigenden Verkehrszahlen haben sich die Anforderungen an Brückenbauwerke im Bestand in den letzten Jahren deutlich erhöht. Gleichzeitig ergeben sich heute durch Veränderungen in den Normen geringere rechnerische Querkrafttragfähigkeiten und höhere erforderliche Mindestquerkraftbewehrungen. Dadurch kann die Querkrafttragfähigkeit des Längssystems von bestehenden Brückenbauwerken häufig nicht mehr nachgewiesen werden, sodass Verstärkungsmaßnahmen erforderlich werden. Es wurden daher experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einfluss einer externen Längsvorspannung auf die Querkrafttragfähigkeit bestehender Spannbetonbrücken durchgeführt. Für die experimentellen Untersuchungen wurden sechs Teilversuche an drei Zweifeldträgern mit parabelförmigem internen Spannglied und einer Stützweite von jeweils 5,5 m durchgeführt. Zwei der drei Träger wurden zusätzlich durch gerade externe Spannglieder vorgespannt. Durch die Versuche wurde der Einfluss der externen Vorspannung auf die Erstrisslasten und Bruchlasten untersucht. Die Träger wurden zusätzlich in beiden Feldern jeweils unterschiedlich bewehrt, wobei eine Trägerhälfte in etwa mit der nach DIN-FB 102 erforderlichen Mindestquerkraftbewehrung bewehrt war und die andere mit der Hälfte davon. Dadurch konnte auch das Tragverhalten bei nicht vollständig vorhandener Mindestquerkraftbewehrung untersucht werden. Parameterstudien mit Finite-Elemente-Modellen ergänzen die Versuche, um die Einflüsse aus Vorspanngrad, Querkraftbewehrungsgrad, Betonfestigkeit, Querschnitt und Spanngliedführung auf die Querkrafttragfähigkeit näher zu untersuchen. Auf der Grundlage der experimentellen und theoretischen Untersuchungen wurden dann bestehende Bemessungs- und Ingenieurmodelle überprüft und modifiziert.

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In Deutschland wird der Ermüdungsnachweis für Betonbrücken im DIN-FB 102 geregelt. Hierbei werden die Erkenntnisse aus der Erfassung des Verkehrs in ein Lastmodell eingearbeitet. Unter Berücksichtigung der Materialermüdung (Wöhlerlinie) wird die Schädigungssumme infolge des tatsächlichen Verkehrskollektivs auf einen Nachweis der Spannung zurückgeführt. Dies gilt im Allgemeinen sowohl für Beton als auch für Stahl. Es ist zu erwarten, dass die Verkehrslast mit der Zeit zunimmt, so dass dem Ermüdungsnachweis im Rahmen der Sicherstellung der Standsicherheit eine größere Rolle zukommt. Die Hintergründe des Ermüdungsnachweises nach DIN FB 102 werden dargestellt. Hierbei wird insbesondere auf das maßgebliche Lastmodell (Lastmodell 3) eingegangen und der Ermüdungsnachweis für Beton und Bewehrung näher betrachtet. Aufbauend auf den oben genannten Erkenntnissen, werden im zweiten Teil der Arbeit kritische Punkte des Nachweises im Hinblick auf die zunehmende Verkehrsbelastung herausgearbeitet.

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Claus Scheer, Christian Laschinski, Sheng-Fang Szu
Kippverhalten und Kippaussteifung von Holzträgern unter schwerpunktmäßiger Berücksichtigung von Trägern aus nachgiebig miteinander verbundenen Querschnittsteilen
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Es wird das Kippverhalten und die Kippaussteifung von Holzträgern unter schwerpunktmäßiger Berücksichtigung von Trägern aus nachgiebig miteinander verbundenen Querschnittsteilen untersucht. Solche Träger findet man vor allem im Brückenbau, wo sie -hergestellt aus Laubhölzern- wegen ihrer Witterungsresistenz gerne eingesetzt werden. Die Verbindung der einzelnen Querschnitte erfolgt in der Regel durch Stabdübel/Paßbolzen, ist also nicht starr, sondern nachgiebig. Eine Verleimung scheidet aus vielfältigen Gründen aus. Die Träger werden aus äußeren und inneren Lasten auf Biegung und Normalkraft beansprucht. Dabei erfahren die Querschnitte infolge zwangsläufiger Imperfektionen Verdrehungen und auch Verschiebungen senkrecht zur Lastrichtung. Zur Begrenzung der genannten Verformungen und um ein "Kippen" der Träger zu verhindern, werden Aussteifungsverbände eingebaut. Diese Verbände werden durch "Bettungslasten" (Seitenlasten) beansprucht. Bettungslasten sind Lasten, die aus einem Anlehnen der Träger an die steiferen Verbände resultieren. In diesem Forschungsvorhaben wurde bei der Herleitung der Seitenlastgleichungen auf die Berücksichtigung einiger besonders auch für Brückenträger wichtiger Einflüsse großer Wert gelegt. Diese Einflüsse sind deshalb auch durch ihre entsprechenden mechanischen Parameter explizit in den Formeln enthalten. Daraus ergibt sich eine vielfältige Anwendungsmöglichkeit der hergeleiteten Gleichungen.

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Akkermann, Jan; Halaczek, Bartlomiej
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Zinke, Tim; Breunig, Stephanie; Kuhlmann, Ulrike; Ummenhofer, Thomas
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Gabler, Markus; Fakhouri, Abdalla; Baumann, Katrin
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