Winfried Neumann, Tim Rauert

• Mit der Umsetzung der DIN EN 1317 in den RPS 2009 sind die Anforderungen an Rückhaltesysteme auch auf Brückenbauwerken deutlich gestiegen. Systeme mit verbessertem Rückhaltevermögen haben Bauwerksbeanspruchungen zur Folge, welche die in der Vergangenheit üblichen Lastansätze für den Lastfall Fahrzeuganprall teilweise deutlich übersteigen. Dadurch ergeben sich erhöhte Anforderungen an die konstruktive Ausbildung der Kappen, der Kappenanschlüsse und der Kragarme. Hier setzt das Forschungsvorhaben an, indem unter Zugrundelegung der gestiegenen Beanspruchungen und begleitet von numerischen Untersuchungen baupraktikable Vorgehensweisen für Entwurf, Planung, Berechnung und Bemessung geeigneter Kappen-Kragarmkonstruktionen im Allgemeinen und für die Nachrüstung und Ertüchtigung von Bestandsbauwerken im Besonderen entwickelt und beschrieben werden. Gegenstand des Forschungsvorhabens sind Brücken mit Kragarmen in Massivbauweise. Zunächst werden übliche Ausführungsformen im Kappen-Kragarmbereich und die derzeit gültigen normativen Vorgaben zum Lastansatz bei Fahrzeuganprall beschrieben und diskutiert. Darauf aufbauend wird ein Lösungsvorschlag für die Kappenverankerung bei der Instandsetzung von Bestandsbauwerken entwickelt. Zur Optimierung der Kragarmbemessung werden numerische Berechnungen durchgeführt, die auf eine maximale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Systemreserven abzielen. Insbesondere wird dabei die lastverteilende Wirkung der üblicherweise als nichttragend angesetzten Brückenkappen berücksichtigt. Darüber hinaus werden nicht - lineare Verfahren unter Berücksichtigung der Rissbildung im Beton angewendet, um Lastumlagerungseffekte realistisch abzubilden. Auf der Grundlage von Anprallversuchen an Rückhaltesystemen, die im Hinblick auf das Lastabtragungsverhalten im Kappen-Kragarm-Bereich ausgewertet werden, wird ein alternativer Lastansatz für die Anprallsituation entwickelt. Eine Bewertung dieses Lastansatzes erfolgt anhand numerischer Untersuchungen zur Kragarmbemessung. Darauf aufbauend wird eine Bemessungshilfe für die Kragarmbemessung erarbeitet, und es werden Maßnahmen zur Kragarmverstärkung unter besonderer Berücksichtigung des alternativen Lastansatzes entwickelt.
• Due to the implementation of the DIN EN 1317 within the RPS 2009 the requirements related to vehicle restraint systems (VRS) on bridges have increased considerably. The enhanced protection capabilities of modern VRS result in structural loadings, which are in many cases higher compared to the usual load assumptions from the past. Thus higher demands on the constructive design of the bridge caps, on their connection to the cantilever slab and on the bearing capacity of the cantilever slab itself have to be met. Within the scope of the research project these topics are investigated by developing practicable approaches for the planning, the design and the structural analysis of cantilever bridge slabs and bridge caps in general and also in terms of retrofitting and strengthening existing bridges. The investigations are supported by numerical investigations taking into account the increased structural loadings of modern VRS. Subject of the research project are bridges with concrete cantilever slabs. In a first step common constructional layouts of cantilever slabs and bridge caps in concrete are described and currently valid design rules concerning vehicle impact loads on VRS are summarized and discussed. Based on that, a solution for the anchorage of bridge caps on existing cantilever slabs in the course of bridge maintenance is proposed. In order to optimize the design of cantilever bridge slabs, numerical calculations are carried out, aimed at a maximum exploitation of all available load bearing capabilities. Within this investigation load distribution effects caused by the bridge caps " which are normally considered as non-load-bearing bridge parts " are of particular interest. Furthermore non-linear methods are applied taking concrete cracks into account to evaluate load distribution effects in a realistic way. Based on experimental vehicle impacts on VRS, which are evaluated with regard to the load-bearing behavior of cantilever slabs, an alternative load concept is developed representing vehicle impact loads. Assessment and validation of the proposed concept is conducted by numerical investigations of cantilever bridge slabs. Based on this proposal, an aid for the design of cantilever bridge slabs is developed. Furthermore practicable methods for strengthening existing cantilever slabs in consideration of the proposed load concept are presented.