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Vereinfachte dynamische Bemessung von WiB-Eisenbahnverbundbrücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr

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[Quelle: http://d-nb.info]

Eisenbahnbrücken in Walzträger in Beton-(WiB-)Bauweise weisen viele Vorteile auf: Sie sind langlebig, können mit hohen Schlankheiten ausgeführt werden und bedürfen beim Bau nur einem geringen Schalungsaufwand. Da sie i.d.R. als Einfeldträger ausgeführt werden, erweisen sich ihre hohen Schlankheiten gleichzeitig in gewisser Weise auch als Nachteil: Die berechneten Eigenfrequenzen sind üblicherweise relativ klein und lassen bereits bei niedrigen Überfahrtsgeschwindigkeiten Resonanzeffekte infolge der regelmäßigen Achsabstände der überfahrenden Züge erwarten. Bauwerksmessungen haben allerdings wiederholt gezeigt, dass sie sich in der Realität deutlich besser verhalten als prognostiziert und erwartete Resonanzeffekte erst bei deutlich höheren Geschwindigkeiten zu erwarten sind. Die z.T. beachtlichen Unterschiede zwischen Realität und Prognose sind seit längerem bekannt und werden allgemein zusätzlichen Beiträgen zu Systemsteifigkeit und Dämpfung von s.g. baulichen Randbedingungen zugeschrieben, beispielsweise Schotterbett, Schienen, Schwellen oder Randkappen. Im Rahmen der Arbeit erfolgt zunächst eine ausführliche Betrachtung verschiedener Einflussparameter auf das dynamische Verhalten von WiB-Eisenbahnbrücken zur Klärung, welche zusätzlichen Beiträge sich zuverlässig von anderen Effekten isolieren und identifizieren lassen, um sie in einer Bemessung berücksichtigen zu können und welche Einflussparameter weiterer Forschung bedürfen. Experimentelle Untersuchungen zum Koppeleffekt zwischen Eisenbahnbrücken, deren Überbauten durch eine Längsfuge getrennt ausgeführt werden, sich aber ein gemeinsames Schotterbett teilen, werden anhand eines speziell konzipierten Versuchsstandes durchgeführt, welcher eine Überlagerung mit anderen, an realen Bauwerken gleichzeitig wirkenden Effekten, ausschließt. Untersucht werden die zusätzlichen Beiträge des Koppeleffektes zu Systemsteifigkeit und zur Dämpfung.

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Bücher, Broschüren

Historische Eisenbahnbrücken
2019, 136 S., 5 Tab. u. 78 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bogenbrücken aus Mauerwerk und aus Stampfbeton, insbesondere als Eisenbahnbrücken, sind orts- und landschaftsprägende Ingenieurbauwerke, die häufig auch Denkmalwert besitzen. Aufgrund der sehr robusten Bauweise entsteht an diesen Bauwerken meist erst nach Jahrzehnten ein offensichtlicher Instandsetzungsbedarf. Dann jedoch zwingen Erosion und Verwitterung häufig zu akutem Handeln. Oft stellt sich die Frage, ob eine Brücke erhalten werden kann oder ein Abriss und Neubau notwendig werden. Erfolgreiche Sanierungsbeispiele zeigen, dass mit sorgfältigen Untersuchungen und geeigneten Maßnahmen der Erhalt dieser Bauwerke sehr oft möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist. Im Tagungsband wurden die Beiträge aus der Fachtagung "Historische Eisenbahnbrücken" des Vereins "Erhalten historischer Bauwerke e.V." zusammengetragen. Darin werden den verantwortlichen Verwaltungsfachleuten als Bauherrenvertreter, Gutachtern, Planern und ausführenden Firmen praktische Bewertungs- und Entscheidungshilfen vorgestellt und Erhaltungskonzepte diskutiert.

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Mauerwerk-Kalender 2018
Mauerwerk-Kalender
Brücken, Bauen im Bestand
2018, XVIII, 570 S., 391 SW-Abb., 8 Farbabb., 140 Tabellen. 240 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Der Mauerwerk-Kalender 2018 befasst sich schwerpunktmäßig mit den Themen Brücken und Bauen im Bestand. In mehreren Beiträgen werden Belastungsversuche inklusive Nachrechnungen an einer Mauerwerksbrücke beschrieben. Damit werden vertiefte Kenntnisse des Tragverhaltens von Gewölbebrücken vermittelt, die bei Nachrechnungen sowie Ertüchtigungsplanungen hilfreich und wertvoll sind. Des Weiteren werden die Themen Erhaltung und Instandsetzung von Mauerwerk nach WTA-Merkblatt sowie Umnutzung bestehender Mauerwerksbauten behandelt. Wie gewohnt werden auch im 43. Jahrgang sämtliche zulassungsbedürftige Neuentwicklungen mit der Aktualität eines Jahrbuches vorgestellt.

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Stephanie Andrea Franck
Zum Tragsicherheitsnachweis bestehender Mauerwerksgewölbebrücken mittels nichtlinearer Finite-Elemente-Simulationen
Berichte des Instituts für Massivbau der Universität Hannover, Band 12
2017, 272 S., zahlr. Abb., Diagr. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für den rechnerischen Tragsicherheitsnachweis von bestehenden Mauerwerksgewölbebrücken wird ein auf nichtlinearen Finite-Elemente-Simulationen beruhendes Konzept vorgeschlagen. Mit Hilfe dieses Konzeptes lassen sich das Versagen derartiger Bauwerke wirklichkeitsnah nachbilden, Tragreserven erschließen und mögliche Ursachen für vorhandene Schäden ermitteln. Wesentliche Merkmale des Konzeptes sind erstens die möglichst genaue geometrische Modellierung der Mauerwerksgewölbebrücke einschließlich der Stirnmauern, der Füllung und weiterer Bauteile, vorzugsweise in 3D, zweitens die Einbeziehung des an das Bauwerk angrenzenden Bodens in das Finite-Elemente-Modell, drittens der Ansatz eines nichtlinearen Materialverhaltens sowohl für das Mauerwerk als auch für den Boden sowie viertens die Berücksichtigung von Vorschädigungen und verschiedenen Bauzuständen. Für den Tragsicherheitsnachweis werden verschiedene Versagenskriterien und ein zugehöriges Sicherheitskonzept vorgeschlagen, welches sich an gültigen Normen orientiert, aber den Besonderheiten nichtlinearer Simulationen Rechnung trägt. Um die Objektivität der Simulationsergebnisse zu überprüfen, erfolgten Vergleichsrechnungen und darauf aufbauend die Formulierung von Empfehlungen für Modellaufbau, Diskretisierung und Simulationsablauf. Weiterhin wurden in Vergleichsrechnungen verschiedene geometrische Bauwerksparameter sowie Materialeigenschaften bezüglich ihres Einflusses auf das Tragverhalten von Mauerwerksgewölbebrücken untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass jedes dieser Bauwerke eine individuelle Modellbildung sowie darauf aufbauende numerische Simulationen erfordert. Generell lässt sich die Aussagesicherheit der Simulationsergebnisse erhöhen, indem ein Vergleich mit unter normaler Verkehrsbelastung gewonnenen Messergebnissen erfolgt.

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Roman Geier, Carl-Alexander Graubner, Volkhard Angelmaier
Integrale Brücken
Entwurf, Berechnung, Ausführung, Monitoring
2017, X, 254 S., 96 SW-Abb., 120 Farbabb., 44 Tabellen. 244 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Integrale Brücken erfordern weniger Aufwand in Wartung und Instandhaltung als konventionelle Brücken. Daher wird diese Bauweise sowohl im Neubaubereich als auch bei der Umrüstung bestehender Bauwerke immer populärer. Insbesondere die Planung, aber auch die Ausführung integraler Brücken, erfordert in einigen Bereichen besondere Aufmerksamkeit und Kenntnisse. Zwangsschnittgrößen sowie die Auswirkungen der Bauwerk-Baugrund-Interaktion müssen in der Bemessung und der konstruktiven Durchbildung entsprechend beachtet werden. Allerdings ermöglicht die Bauweise auch eine besondere Gestaltung, die dem integralen Tragverhalten Rechnung trägt und dieses in geeigneter Weise auch ästhetisch umsetzen kann. Das Handbuch stellt das dafür notwendige Ingenieur-Know-how bereit, es ist eine Arbeitshilfe für Entwurf, Ausführung und Überwachung integraler Brücken.

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Steffen Marx, Jürgen Grünberg, Michael Hansen, Sebastian Schneider
Sachstandbericht - Grenzzustände der Ermüdung von dynamisch hoch beanspruchten Tragwerken aus Beton
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 618
2017, 134 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

In den letzten Jahrzehnten ist das Ermüdungsverhalten von Beton, Betonstahl und Spannstahl immer stärker in den Fokus der Wissenschaft und der bemessenden Ingenieure getreten. Durch die Entwicklungen in der Betontechnologie ist es mittlerweile möglich, hochfeste Betone mit Verarbeitungseigenschaften herzustellen, die neben der Anwendung in der Fertigteilindustrie auch als Transportbetone eingesetzt werden. Dies ermöglicht speziell im Brücken- und Windenergieanlagenbau die Herstellung von immer schlankeren und filigraneren Strukturen, wodurch die zyklischen Beanspruchungen einen bedeutenderen Einfluss in der Tragwerksbemessung erhalten. Der Sachstandbericht erläutert anhand einer umfassenden Literaturrecherche sowie von Versuchsergebnissen das Ermüdungsverhalten von Beton, Betonstahl und Spannstahl sowie deren Verbund. Das Heft gibt sowohl Forschern als auch Ingenieuren wichtige Informationen zum Stand der Ermüdungsforschung von dynamisch hoch beanspruchten Tragwerken aus Beton.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
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M. L. Ruiz Ripoll, A. Stolz
Verbundprojekt "Schutz kritischer Brücken und Tunnel" (SKRIBT Plus) - Teilvorhaben: Bewertung terroristischer Bedrohungen. Abschlussbericht
Bauforschung Fraunhofer EMI , Band 4
2015, 51 S., Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen des Projekts SKRIBTPlus wurden Brücken und Tunnel im Zuge von Straßen mit einem "all-hazard"-Ansatz bewertet. Aufgabe des Fraunhofer EMI war es, terroristische Bedrohungen zu bewerten. Im Rahmen der Untersuchungen konnte vom Fraunhofer EMI der Einfluss der statischen Vorlast auf die Schädigung infolge einer Explosion für Nah- und Fernfeldereignisse ausgearbeitet werden. Zudem wurde für Tunnel ein Bewertungsmodell hergeleitet, welches es erlaubt, die Auswirkungen auf die Tunnelstruktur unter Berücksichtigung der Bodenbettung zu erfassen. Diese Information stellen essentielle Eingangsparameter zur Durchführung einer weitergehenden Risikoanalyse dar.

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Konrad Zilch, Markus Hennecke
Anwendung hochfesten Betons im Brückenbau. Abschlußbericht
1998, 94 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Mit der Richtlinie für hochfesten Beton des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton liegen die notwendigen technischen Regelungen für den Stahlbetonbau vor. Für den Spannbetonbau, der sein wesentliches Anwendungsgebiet im Brückenbau hat, gibt es bisher noch keine Regelwerke. Damit ergab sich die Notwendigkeit, entsprechende Regelungen zu formulieren. Es wurden daher technische Regelungen entwickelt, die sich an das Normenkonzept von DIN 4227 Teil 1 orientieren. Die Intention, das alte Konzept dieser Norm aufzugreifen, bestand darin, die Akzeptanz von Hochleistungsbeton zu fördern und den neuen Baustoff mit vertrauten Regelungen einzuführen. Zur Erweiterung von DIN 4227 Teil 1 auf den hochfesten Beton wurden alle Regelungen auf die Übertragbarkeit auf den hochfesten Beton untersucht. Die Fortschreibung von Grenzwerten für Betonspannungswerte orientierte sich an dem Anstieg der jeweiligen Materialfestigkeiten. Um das vorhandene Sicherheitsniveau beizubehalten, wurden die zulässigen Spannungen für die genormten Festigkeitsklassen in Bezug auf ihre Korrelation mit den entsprechenden Festigkeitswerten untersucht. Anhand der dabei gefundenen Zusammenhänge wurden die Werte extrapoliert. Auch wenn DIN 1045-1 auf moderneren Bemessungskonzepten beruht, so bietet das vorliegende Ergebnis die Möglichkeit, Vergleichsrechnungen zwischen DIN 1045-1 und DIN 1045 bzw. DIN 4227 Teil 1 zu führen.

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Dieter Sengler, Gerhard Werner
Dokumentation und Ermittlung realitaetsbezogener und bauart-spezifischer Unterhaltskosten von Holzbruecken. Schlussbericht
1986, 120 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zusammenfassender Bericht der mehrteiligen Forschungsarbeit. 1. Auswahl der untersuchten Brueckenbauwerke; Ergebnisse der Untersuchung; 2. Brueckenverzeichnis 3. Rechnerische Auswertung und Beurteilung der Ergebnisse durch die FMPA-Baden-Wuerttemberg, Otto Graf Institut. 4. Dokumentationsblaetter und Fotonachweis der untersuchten Holzbruecken. (fb)

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G. Neroth
Spaetschaeden an Spannbetonbauteilen - Prophylaxe, Frueherkennung, Behebung. Schlussbericht zu 2.1.4: Chloridbestimmungsmethoden. Vorschlaege fuer die praktische Anwendung
1983, 13 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Es werden Vorschlaege unterbreitet, wie der Chloridgehalt von Cl(-)-beaufschlagten Betonbauteilen, insbesondere Strassenbruecken, bestimmt werden sollte. Neben der Festlegung der Entnahmestellen und der Wahl eines geeigneten Probenahmeverfahrens werden die quantitative Analyse mit der potentiometrischen Titration sowie Schnellverfahren zur Cl(-)-Bestimmung behandelt. Abschliessend wird ueber die zur Zeit gueltigen Beurteilungskriterien und zusaetzlich zur Chloridanalyse durchzufuehrende Untersuchungen berichtet. (-z-)

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T. Seeger, B. Melber
Schallgedaempfte Stahlkonstruktionen im Brueckenbau
1980, 43 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel der Untersuchungen an den Eisenbahnbruecken ueber die Ilmenau in Bienenbuettel und der dazugehoerigen Laboruntersuchungen ist es, durch schalldaempfende Verbundsysteme und durch Entwicklung laermarmer Ausgangskonstruktionen die Eisenbahnbruecke aus Stahl so leise wie die freie Strecke zu machen. Am Neuprojekt der Bienenbuetteler Bruecke werden zum einen die Erfahrungen bei der Integration von Beschichtungsmassnahmen in den Fertigungsablauf beim Brueckenbau gewonnen, zum anderen Aussagen zum akustischen Verhalten einer geaenderten Brueckenkonstruktion gemacht. (to)

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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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Ney, Laurent; Burgmann, Karl
Fußgängerbrücke Dejima, Nagasaki, JP. Eine Gegenüberstellung von Maßstäben
Bautechnik, 2019

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Wie dauerhaft sind textilbewehrte Brücken? Zwischenbilanz anhand einer Fußgängerbrücke (kostenlos)
tHIS. Tiefbau. Hochbau. Ingenieurbau. Straßenbau, 2019

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Dietsche, Daniela
Ästhetik versus Nutzen. Brückeninstandsetzung
Tec 21, 2019

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Händler, Kai; Walz, Marcus
Instandsetzung und Ertüchtigung der Vogelsangbrücke in Esslingen am Neckar
Bautechnik, 2019

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Mischo, Hendrik; Seifried, Jörg; Thiele, Klaus; Schanzenbach, Stephan; Grassl, Martin
Vom 3-D-Laserscan zum BIM-Modell. Ein Erfahrungsbericht aus dem Stahlbrückenbau
Bautechnik, 2019

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