Anprallsockel für Verkehrszeichenbrücken : FE 15.0593/2013/ARB : Schlussbericht

Retaining foundation for traffic sign bridges

  • Gemäß Eurocode 1 ist für die Unterbauten von Brücken außerorts eine horizontale Anpralllast von 1500 kN zu berücksichtigen. Gemäß der ZTV-ING ist für die Stiele von Schilderbrücken eine Anpralllast von 100 kN anzusetzen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde aufbauend auf einer qualitativen und quantitativen Risikoanalyse sowie der Berechnung der Auftretenswahrscheinlichkeit eine statische Ersatzkraft für ein Anprallereignis anhand dynamischer numerischer FE-Berechnungen berechnet. Die Auftretenswahrscheinlichkeit für P(Anprall mit Todesfolge / km) konnte auf der Grundlage recherchierter Anprallereignisse mit 6,8 x 10-5 / Jahr berechnet werden. Im Rahmen einer qualitativen Risikoanalyse konnte festgestellt werden, dass die Anordnung von Fahrzeugrückhaltesystemen eine deutliche Senkung des Gefährdungsgrades für den Anprallenden und für Dritte bewirkt. Am Gesamtmodell einer Verkehrszeichenbrücke wurden dynamische Berechnungen mit dem Programm Siemens NX durchgeführt. Der Anprallkörper wurde dabei so modelliert, dass der LKW Anprall möglichst realistisch nachempfunden werden kann. Es zeigte sich, dass ein Anprallsockel gemäß Richtzeichnung Riz-Ing VZB 4 eine deutliche Reduzierung des Anprallereignisses in Hinblick auf Geschwindigkeit und einwirkende Masse an die Stütze bewirkt. Die statischen und dynamischen Berechnungen haben zudem gezeigt, dass durch die Berücksichtigung der dynamischen Effekte eine Steigerung der Tragfähigkeit von ca. 90 % durch die Trägheit der Verkehrszeichenbrücke und ca. 50% durch die Dehnrateneffekte zu erwarten ist. Es wird empfohlen die statische Ersatzlast mit H = 100 kN zu berücksichtigen. Der Angriffspunkt der statischen Ersatzlast liegt dabei 1,25 m über OK Fahrbahn. Für die Erhöhung der Querkrafttragfähigkeit und der lokalen Tragfähigkeit der Stütze am Anprallort wird die Anordnung von 2 zusätzlichen Steifen vorgeschlagen. Die beim Aufprall auftretenden Kontaktkräfte zwischen Fahrzeug und Verkehrszeichenbrücke, die um ein Vielfaches höher sind, können mit der so bemessenen Konstruktion mit großen plastischen Verformungen aufgenommen werden, sofern ein Anprallsockel vorhanden ist.
  • According to Eurocode 1 a horizontal impact load of 1500 kN should be taken into account at the substructures of the bridges. In addition, an impact load of 100 kN should be set at the columns of the traffic sign bridges, according to ZTV-ING. Under the framework of the research project, a qualitative and quantitative risk analysis was executed, as well as the calculation of the probability of occurrence and the calculation of a static impact load for an impact event, by the use of dynamic numerical FE-calculations. The probability of occurence for a impact event P (impact fatalities/km) was calculated based on the researched data with 6.8 x 10-5 / year. Under the framework of a qualitative risk analysis, it was concluded that the arrangement of road restraint systems plays a significant role for the reduction of the degree of danger for the crashed vehicle, its occupants and the third parties. By the use of Siemens NX program, dynamic calculations were executed at the overall model of a traffic sign bridge. The impact load was modelled as realistic as possible. It showed that a retaining foundation, according to german standard drawing Riz-Ing VZB 4, lead to a significant reduction of the impact event in terms of speed and acting mass to the support. The static and dynamic calculations showed that taking into account the dynamic effects, an increase of the structural resistance of about 90% is expected, due to the inertia characteristic of the traffic sign bridge and about 50% due to the expansion rate effects. It is recommended the static impact load of H = 100 kN to be considered. The point of application of the static equivalent load is 1.25 m above the OK roadway. The integration of 2 additional steel plates is proposed, in order to increase the shear capacity and the local load capacity of the support at the impact location. The contact forces between the vehicle and the traffic sign bridge, which are higher by a multiple, can be taken up with the construction thus dimensioned with large plastic deformations, provided that a retaining foundation is present.

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Metadaten
Author:Manfred Keuser, Thomas Braml
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-21373
Document Type:Report
Language:German
Date of Publication (online):2019/02/26
Date of first publication:2019/02/26
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Contributing corporation:Institut für Konstruktiven Ingenieurbau (München). Lehrstuhl für Massivbau
Release Date:2019/02/26
Tag:Belastung; Berechnung; Forschungsbericht; Gründung; Numerisches Modell; Quer; Risiko; Schlag; Signalbrücke; Tragfähigkeit; Verkehrszeichen
Bearing capacity; Calculation; Digital model; Foundation; Impact; Load; Overhead traffic sign; Research report; Risk; Traffic sign; Transverse
Number of pages:162 Seiten
Comment:
Außerdem beteiligt: HFR Ingenieure GmbH, München
Institutes:Sonstige
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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