Erarbeitung eines vereinfachten Nachweisformats für die Erdbebenbemessung von Brückenbauwerken in Deutschland

Development of a simplified verification format for the seismic design of bridge structures in Germany

  • Deutschland ist ein Gebiet mit überwiegend niedriger Seismizität. Viele Anforderungen der aktuellen europäischen Erdbebennorm für Brücken DIN EN 1998-2 sind daher für eine sichere Auslegung von Brücken in Deutschland in dieser Art nicht angemessen, sodass deren vollständige Anwendung weder notwendig noch wirtschaftlich ist. In diesem Forschungsvorhaben wurde ein Konzept für eine vereinfachte Erdbebenauslegung für Straßenbrücken in Deutschland entwickelt. Die so ausgelegten Brücken erfüllen bei minimalem Aufwand in der Planungsphase alle notwendigen Anforderungen an Brücken aus DIN EN 1998-2. Das Konzept ist für die Bemessung von Neubauten gedacht und beinhaltet vier Stufen: I. keine Erdbebenauslegung notwendig; II. vereinfachte Auslegungsregeln ohne explizite Erdbebenberechnung; III. vereinfachte Erdbebenberechnung; IV. Erdbebenbemessung nach DIN EN 1998-2 + NA. Für jede Stufe ist in Abhängigkeit vom Brückentyp und der Überbaulänge eine maximal zulässige Erdbebenintensität definiert. Die Erdbebenintensität wird beschrieben als Produkt aus Bemessungs-Bodenbeschleunigung und Bodenfaktor ag·S. Das Konzept ist ausgearbeitet für ein- und zweifeldrige Plattenbalkenbrücken in Stahlbeton, Spannbeton und Verbundbauweise, für ein- und zweifeldrige Plattenbrücken in Stahlbeton sowie für integrale Rahmenbrücken in Stahlbeton, Spannbeton und Verbundbauweise. Für diese Brückentypen und für verschiedene Parametervariationen wurden numerische Modelle erstellt, diese für gewöhnliche Lasten ausgelegt und anschließend das Tragverhalten unter Erdbeben mittels modalen Antwortspektrenverfahren untersucht. Die Auswertung erfolgte im Hinblick auf die Ausnutzung relevanter Zustandsgrößen unter Erdbeben im Verhältnis zu gewöhnlichen Lasten. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in Formulierungsvorschläge für Regelwerke überführt, die den Anwendungsbereich, Anforderungen an die Brückentypen, vereinfachte Auslegungsregeln sowie vereinfachte Berechnungsverfahren für Straßenbrücken in deutschen Erdbebengebieten enthalten.
  • Germany is a region with mainly low seismicity. Many requirements in the current European seismic standard for bridges DIN EN 1998-2 are not appropriate in this way for a safe seismic design in Germany; the complete application is neither necessary nor economic. The aim of this research project was to develop a concept for a simplified seismic design of road bridges in Germany. Such designed bridges fulfil all essential requirements of DIN EN 1998-2 with a minimum of effort in the design phase. The concept is developed for new constructions and includes four levels: I. no seismic design is required; II. simplified design rules without explicit seismic analysis; III. simplified seismic analysis procedure; IV. seismic analysis according to DIN EN 1998-2 + NA. For each level, a maximum allowed seismic intensity is defined depending on the bridge type and the superstructure length. The seismic intensity is described by the product of the design peak ground acceleration and the soil factor ag·S. The concept comprises single and double span T-beam bridges in reinforced and prestressed concrete as well as in composite construction; furthermore single and double span plate bridges in reinforced concrete and integral frame bridges in reinforced and prestressed concrete as well as composite construction are included. For these bridge types and various parameter variations numerical models were developed and designed for ordinary loads. Afterwards, the seismic behaviour of the bridges were analysed by modal response spectrum analysis. The evaluation of the results was carried out in terms of the utilisation ratio of relevant state variables under seismic loads in relation to ordinary loads. The results of the study were transferred into text modules for standardisation, which include scope, requirements for several bridge types, simplified seismic design rules and simplified seismic analysis procedure for road bridges in Germany.

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Metadaten
Author:Anna Bauer, Max Gründel, Marcus Ries, Kilian Karius, Dominik Honerboom, Holger Haug
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-26947
ISBN:978-3-95606-691-7
ISSN:0943-9293
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (179)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2022/08/01
Date of first publication:2022/08/03
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2022/08/03
Tag:Brücke; Deutschland; Erdbeben
Bridge; Earthquake; Germany
Number of pages:44 Seiten
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 15.0651
Erarbeitung eines vereinfachten Nachweisformats für die Erdbebenbemessung von Brückenbauwerken in Deutschland

Fachbetreuung
Ralph Holst

Referat
Grundsatzfragen der Bauwerkserhaltung
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

$Rev: 13581 $