Untersuchungen zur Ermüdungssicherheit von Querrahmenanschlüssen bei Verbundbrücken
Creators: name: Blau, Nick
Publisher: name: Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, Bergische Universität Wuppertal
Year: 2024

description: Die derzeit gültige Bemessungsnorm EN 1994-2 erlaubt bei der Berechnung des Quersystems die Annahme eines gelenkigen Übergangs zwischen Querrahmen und Fahrbahnplatte, sofern spezifische Konstruktionsbedingungen eingehalten werden. Ein potenzielles Einspannmoment, welches sich aus der Querbiegesteifigkeit der Verbundfuge bei einem einwirkenden Plattendrehwinkel ergibt, darf demnach vernachlässigt werden. Während diese Annahme im Grenzzustand der Tragfähigkeit eine zutreffende Beschreibung der Steifigkeitsverhältnisse darstellt, zeigen aufgetretene Schadensfälle, dass dies nicht zwangsläufig auch bei ermüdungswirksamen Belastungen gilt. Vorrangiges Ziel der Arbeit ist es daher, die tatsächlich vorhandene Beanspruchungssituation am Querrahmenanschluss zu identifizieren, sodass eine abgesicherte Bemessung auch für den Grenzzustand der Ermüdung möglich ist. Zunächst werden die am realen Bauwerk konkret vorliegenden Beanspruchungen des Querrahmenanschlusses durch zwei Monitoringmaßnahmen erfasst. Für die Nachrechnung von gezielt durchgeführten Probebelastungen wird zudem ein numerisches Modell entwickelt, welches die Berücksichtigung der Querbiegesteifigkeit der Verbundfuge erlaubt und die numerische Basis für die weiteren Untersuchungen der Arbeit darstellt. Die Erkenntnisse aus den Probebelastungen werden durch Bauteilversuche vertieft, welche sowohl statisch als auch dynamisch geprüft werden. Dadurch können einerseits Aussagen über Steifigkeitsverhältnisse und Spannungsverteilungen getroffen werden, andererseits kann das Ermüdungsverhalten des untersuchten Details näher analysiert werden. Darüber hinaus validieren die Bauteilversuche das erstellte numerische Modell, sodass im nächsten Schritt eine abgesicherte numerische Parameterstudie durchgeführt werden kann. Damit wird eine statistisch repräsentative Datenbasis geschaffen, welche die Ableitung von Konstruktionsempfehlungen und Bemessungskonzepten ermöglicht.
description: The currently valid design standard EN 1994-2 allows for the assumption of a hinged transition between the cross-frame and the concrete deck for the calculation of the transverse system, provided that specific construction conditions are met. Accordingly, potential restraining moments resulting from the transverse bending stiffness of the composite joint with an acting slab rotation angle can be disregarded. While this assumption represents an accurate description of the stiffness conditions in the ultimate limit state, instances of damage have shown that this does not necessarily also apply to fatigue loads. Therefore, the primary aim of this work is to identify the actual stress situation at the cross-frame connection so that a reliable design is also possible for the fatigue limit state. Firstly, the actual stresses on the cross-frame connection in real structures are recorded through two monitoring measures. Additionally, a numerical model is developed for the recalculation of conducted test loads, which allows the consideration of the transverse bending stiffness of the composite joint and forms the numerical basis for further investigations in this study. The insights gained from the test loads are further expanded by component tests, which are tested both statically and dynamically. This allows statements to be made about stiffness ratios and stress distributions on the one hand, and the fatigue behaviour of the investigated detail to be analysed in more detail on the other. Moreover, the component tests validate the developed numerical model so that a verified numerical parameter study can be carried out in the subsequent step. This establishes a statistically representative database, which enables the derivation of construction recommendations and dimensioning concepts.
description: Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau, Fakultät 5, Abteilung Bauingenieurwesen, Bergische Universität Wuppertal, Elektronische Ressource, Heft 28 (Heft)