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Verfahren zur Beurteilung der Schadensumfangs- und Zustandsentwicklung vorgespannter Brückenbauwerke
Kirpal, Eric; Dehn, Frank (Herausgeber); Stempniewski, Lothar (Herausgeber)
Quelle: Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung
Karlsruhe (Deutschland)
KIT Scientific Publishing
2021, 268 S., Abb., Tab., Lit.
ISBN: 978-3-7315-1103-8
Serie: Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Nr.88
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[Quelle: https://d-nb.info]
Die Bereitstellung einer sicheren und zuverlässigen Infrastruktur beruht auf dem bestmöglichen Erhalt der bestehenden Verkehrswege und derer Bauwerke. Um dem Abfall der Bausubstanz infolge des fortgeschrittenen Alters des Brückenbestandes sowie der stetig zunehmenden Beanspruchung durch Straßengüterverkehr entgegenwirken zu können, ist eine regelmäßige Prüfung der Bauwerke zur Feststellung deren Zustandes erforderlich. Die permanente Beaufschlagung mit Feuchtigkeit und Chloriden sowie die hohe verkehrliche Auslastung füh-ren zu einer intensiven korrosiven und ermüdungswirksamen Beanspruchung der Spannbe-wehrung, welche infolge der langen Nutzungsdauern von Brücken beträchtliche Auswirkun-gen auf die Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit haben kann. Die Kenntnis über stattfin-dende Schädigungsprozesse und deren Einfluss auf die Entwicklung des Systemverhaltens ist daher von maßgebender Bedeutung für den Erhalt des Bestandes. Modelle zur Beschrei-bung von Schädigungsvorgängen berücksichtigen eine Vielzahl an Einflussparametern, Abhängigkeiten sowie Streuungen und erlauben, den Schädigungsfortschritt gemäß der für Bau-werke vorliegenden Expositionsbedingungen individuell zu ermitteln. Mittels aus Schädi-gungsmodellen abgeleiteten korrosionsbedingten Abtragsraten und ermüdungsbedingten Materialdegradationen sowie computergestützter Nachrechnungen können die Auswirkun-gen von Korrosion und Ermüdung auf Tragwerke bestimmt und Restnutzungsdauern durch Gegenüberstellung simulierter Systemantworten mit normativ festgelegten Grenzzuständen prognostiziert werden. Eine zunehmend genauere Berücksichtigung von Schädigungsauswir-kungen erfordert jedoch auch eine stetige Verbesserung und Erweiterung etablierter Simula-tions- und Bemessungsverfahren. Zur Ableitung schädigungsbedingter Auswirkungen auf das Tragverhalten wird ein numeri-sches Modell eines vorgespannten Trägers erstellt, mittels welchem typische Beanspru-chungszustände abgebildet und Veränderungen der Systemantwort unter zeitabhängigen Schädigungsvorgängen untersucht werden können. Die Simulation chloridinduzierter Korrosion erfolgt als lokaler, lochfraßähnlicher Abtrag un-ter Berücksichtigung schädigungsbegleitender Effekte. Die bei der numerischen Untersu-chung festgestellte Entwicklung der Systemtragfähigkeit zeigt auf, dass eine Verbesserung der Schadensanalyse durch diskrete Modellierung von Korrosion eine realitätsnähere Ab-schätzung resultierender Beanspruchungszustände infolge der Berücksichtigung lokaler Schädigungsauswirkungen ermöglicht. Die Kenntnis über das Systemverhalten unter lokaler Korrosionseinwirkung erlaubt im Gegenzug einen Rückschluss auf Schädigungen im Inne-ren einer Struktur anhand an Bauwerksaußenseiten detektierter charakteristischer Beanspruchungsänderungen. Bei Simulation von Ermüdung erfolgt eine Erweiterung der Schadensanalyse durch Imple-mentierung der ermüdungsbedingten Schädigungsevolution von Spannstahl in das bestehende Konzept zur Ableitung der Ermüdungssicherheit, welche eine realitätsnähere Abschätzung resultierender Nutzungsdauern infolge der Berücksichtigung ermüdungsbedingter Vorschä-digungen ermöglicht. Die Untersuchung einer Vielzahl konzeptioneller Parameter quantifiziert dabei den Einfluss von Vorschädigungen auf die abgeschätzten Nutzungsdauern. Die Vereinigung einer diskreten Modellierung von Korrosion und einer Berücksichtigung er-müdungsbedingter Vorschädigungen ermöglicht daraufhin die Bereitstellung einer alternati-ven Methode zur Abschätzung von Nutzungsdauern unter Korrosionsermüdung. Zur abschlie-ßenden Beurteilung des Systemverhaltens wird sowohl der Bruch von Spanngliedern als Fol-ge von Schädigungen als auch der Einfluss der Reihenfolge der Aufbringung von Last und Schädigung untersucht. Die Kenntnis über das Systemverhalten unter verschiedenen Schädigungseinflüssen erlaubt letztlich die Entwicklung eines Verfahrens zur indirekten Bestimmung der Spanngliedschädigung anhand direkt messbarer Kenngrößen aus Monitoring. Zur Validierung der numerischen Korrosionsuntersuchung sowie zur Überprüfung einer früh-zeitigen Detektion von Schäden mittels Monitoring werden Bauteilversuche durchgeführt. Die aufgezeichneten Daten zeigen, dass sich die in der numerischen Untersuchung festgestellte Änderung in der Beanspruchung einstellt und Korrosionsschädigungen erkannt wer-den können. Darüber hinaus wird die Eignung faseroptischer Sensoren hinsichtlich eines kontinuierlichen Bauwerk-Monitorings aufgezeigt.
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Verfahren zur Beurteilung der Schadensumfangs- und Zustandsentwicklung vorgespannter Brückenbauwerke
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 88
2021, 268 S., graph. Darst. 240 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing
Berechnungsbeispiele im Stahlbeton- und Spannbetonbau nach EC 2 und Nationalem Anhang
Bauwerk
2., Aufl.
2016, 198 S., 170 x 240 mm, Softcover
Beuth
Spannbetonbau
Bauwerk-Basis-Bibliothek (BBB)
Theorie, Praxis, Berechnungsbeispiele nach Eurocode 2
3., überarb. Aufl.
2015, VI, 359 S., m. Abb. 170 x 240 mm, Softcover
Beuth
Spannbeton: Bewährung im Brückenbau
BMFT - Risiko- und Sicherheitsforschung
Analyse von Bauwerksdaten, Schäden und Erhaltungskosten
2012, x, 330 S., X, 330 S. 244 mm, Softcover
Springer
Versuche zur teilweisen Vorspannung für Längsschub und Querbiegung in Druckplatten von Betonträgern
Institut für Baustatik. Versuchsberichte
1977, iii, 77 S., III, 77 S. 15 Abb. 297 mm, Softcover
Springer
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Bauforschung, Band T 3229
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Díaz, Guillermo
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Peters, Stefan; Engelsmann, Stephan; Spalding, Valerie; Fischer, Christian; Kammersberger, Andreas
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