Ein Beitrag zur wirtschaftlichen Bemessung von Balkenbrücken in Verbundbauweise
Creators: name: Kischkewitz, Fabian
Publisher: name: Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, Bergische Universität Wuppertal
Year: 2024

description: Gegenstand des Promotionsvorhabens sind wissenschaftliche Untersuchungen zur Optimierung der rissverteilenden Bewehrung in Fahrbahnplatten von Balkenbrücken in Verbundbauweise unter Straßen-Verkehrsbelastung. Der hohe Bewehrungsgehalt solcher Fahrbahnplatten wird vorrangig bestimmt durch den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit, spezieller dem Nachweis der Begrenzung der Rissbreiten. Diesem Nachweis liegen meist an separaten lokalen und globalen Modellen ermittelte Schnittgrößen zugrunde. Die erforderliche Überlagerung dieser Beanspruchungen erfolgt aktuell über den gleichen Ansatz wie bei reinen Stahlbrücken. Ein Konstruktionstyp-stimmiges Überlagerungsmodell für diese an verschiedenen Modellen ermittelten Beanspruchungen liegt für besagte Verbundbalkenbrücken nicht vor. Es soll ein wissenschaftlich abgesichertes, nicht- überkonservatives Überlagerungsmodell abgeleitet werden. Hierfür wird zunächst die gängige Modellierungspraxis im Verbundbrückenbau analysiert. Über Vergleichsrechnungen werden erste Handlungsempfehlungen zur Modellbildung bei separater Berechnung des globalen und lokalen Tragverhaltens erarbeitet. Explizit eingegangen wird zudem auf die Abbildung der gerissenen Stahlbetonfahrbahnplatte im Bereich negativer Stützmomente sowie die Ansätze zur Berücksichtigung der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen (Tension-Stiffening). Anhand von Monitoringmaßnahmen an realen Brückenbauwerken wird das Tragverhalten von Verbundbalkenbrücken untersucht und die numerischen Ansätze fundiert. Zur Ableitung eines neuen Überlagerungsmodells werden umfangreiche numerische Berechnungen an brückenbautypischen Tragwerks- und Querschnittsgestaltungen durchgeführt. Über den Abgleich zwischen den genauen Ergebnissen komplexer Gesamtmodelle und den obigen separaten globalen/lokalen Modellen, werden Einzelabhängigkeiten sowie maßgebende Parameter identifiziert und in die Überlagerungsvorschrift überführt. The subject of the dissertation project is scientific research on optimizing the crackdistributing reinforcement in the concrete deck slabs of composite road bridges under traffic loads. The high level of reinforcement in such slabs is primarily determined by the serviceability limit state, specifically the verification of crack width limitation. This verification is based on internal stress resultants calculated generally using separate models for global and local analysis. In addition to inconsistent approaches for the integration of tension-stiffening-effects, a structurally consistent superposition-model for the loads obtained from different models is missing for the mentioned composite beam bridges. In the current situation the superposition-model derived for steel bridges with orthotropic decks is used for composite bridges as well, even though the load bearing behavior in the interesting support areas differ significantly. Therefore, one objective is to close this gap in calculation by deriving a scientifically validated, non to-conservative superposition model. Based on an inquiry of the current state of modelling composite bridges, continuative comparative calculations are carried out, resulting in guidance for the modelling of separate global and local analysis. Deeper examined is the consideration of the cracked concrete deck in areas with hogging moments and effective ways to consider the tension-stiffening-effects. Two monitoring projects were carried out, helping to analyze the load bearing behavior of said bridges and to verify the numerical approaches. The derivation of a new superposition-model is then based on extensive numerical studies on current bridge structures and cross-sections. Via comparison of the accurate results of comprehensive FE-models and results of the mentioned separate global and local models, dependencies on single parameters are identified and transferred to the new superposition-model for composite beam bridges.
description: Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau, Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen, Bergische Universität Wuppertal, 30