Nachrechnung von Betonbrücken zur Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Bauwerke

Safety evaluation of existing concrete bridges

  • Seit Beginn des Spannbetonbrückenbaus in Deutschland sind die Bemessungsvorschriften ständig weiterentwickelt und die Lastannahmen kontinuierlich dem gestiegenen Verkehrsaufkommen angepasst worden. Das hat zur Folge, dass bei der Nachrechnung von bestehenden Brückenbauwerken auf der Grundlage der aktuellen Normen häufig Überschreitungen festgestellt werden. In Fortführung des bereits abgeschlossenen Forschungsprojekts "Konzeption zur Nachrechnung bestehender Strassenbrücken" sollen im Rahmen dieses Projekts weitere Empfehlungen für die Bewertung bestehender Brückenbauwerke erarbeitet werden. Das vorliegende FE-Vorhaben behandelt die Themenfelder Sicherheitskonzept für bestehende Bauwerke, Ansatz der historischen Materialfestigkeiten, Beurteilung der Querkrafttragfähigkeit von vorgespannten Balken, Einfluss von nicht vorhandener Mindestbewehrung auf das Sicherheitsniveau sowie einer Literaturrecherche zu Wöhlerlinien älterer Spann- und Betonstähle. Die Untersuchungen beruhen auf der Auswertung vorhandener Literatur, beispielhaften Berechnungen bestehender Brücken sowie rechnerischer Simulationen existierender und gut dokumentierter Versuche. Es wurden verschiedene Ansätze zur Herleitung angepasster Teilsicherheitsbeiwerte für den Nachweis bestehender Bauwerke erläutert. Weiterhin konnten Empfehlungen für den Ansatz der charakteristischen Festigkeitseigenschaften von älterem Betonstahl, Spannstahl und Beton sowie der Ermüdungsfestigkeit damaliger Stähle gegeben werden. Es wurde gezeigt, dass die Momenten-Querkraft-Interaktion und die Tragwirkung eines Druckbogens bisher nicht ausreichend in der Ermittlung der aufnehmbaren Querkraft von Spannbetonträgern nach DIN-FB 102 berücksichtigt sind. Die erweiterte Abminderung der Zwangschnittgrössen gemäß Nachrechnungsrichtlinie darf auch bei fehlender Mindestlängsbewehrung angesetzt werden. Die Mindestquerkraftbewehrung ist für Spannbetonbrücken nach 1966 als ausreichend einzustufen. Die gewonnenen Erkenntnisse bestätigen erneut, dass ein hoher Aufwand bei der Nachrechnung bestehender Brückenbauwerke gerechtfertigt ist. Die Ergebnisse des FE-Vorhabens können bei der Erstellung und Fortschreibung der geplanten Nachrechnungsrichtlinie einfliessen.
  • Since the beginning of prestressed concrete bridge construction in Germany, the design regulations have constantly been refined and the design loads have been continuously adapted to account for increased traffic. As a result, the verification calculations for existing bridge structures baed on currently valid codes often result in their capacity being exceeded. In continuation of the already completed research project entitled "Konzeption zur Nachrechnung bestehender Strassenbrücken" (Concept for the recalculation of existing road bridges), this project aims to develop further recommendations for the evaluation of existing bridge structures. The current R&D project treats several subjects, including safety concept of existing structures, adaptation of historic material strengths, and assessment of the shear resistance of prestressed beams. Also, an assessment of the influence of the lack of minimum reinforcement on the safety level as well as a literary research on S-N curves of older prestressing and reinforcing steel are included. The investigations are based on an evaluation of existing literature, exemplary calculations of existing bridges as well as theoretical simulations of existing and well documented experiments. Several approaches for the derivation of adapted partial safety factors for checking existing structures were elucidated. Furthermore, recommendations were made for the application of the characteristic strength properties of older reinforcing steel, prestressing steel and concrete as well as the fatigue strength of steels used at the time. It was shown that the shear and moment interaction and the structural behaviour of compression arches has so far only insufficiently been addressed in determining shear resistance of prestressed concrete girders according to DIN-FB 102. The extended reduction of internal forces due to constraints according to the recalculation guideline may be used if no sufficient minimum reinforcement is provided. The 1966 minimum shear reinforcement for prestressed concrete bridges shall be classified as sufficient. The insights gained again confirm that a greater effort during the verification calculation of existing bridge structures is justified. The results of the R&D project can be included in the preparation and update of the planned recalculation guideline.

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Metadaten
Author:Reinhard Maurer, Guido Heeke, Halil Kiziltan, Agnieszka Kolodziejczyk, Konrad Zilch, Daniel Dunkelberg, Birol Fitik
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-5653
ISBN:978-3-86918-256-8
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (89)
Document Type:Report
Language:German
Date of Publication (online):2012/10/18
Contributing corporation:Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl Betonbau
Release Date:2012/10/18
Comment:
Weiterhin beteiligt: Zilch + Müller Ingenieure GmbH, München; Technische Universität München, Lehrstuhl für Massivbau
Institutes:Sonstige / Sonstige
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
collections:BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 24 Brückenentwurf

$Rev: 13581 $