Ingenieurmodell für Querkraftnachweise - Ingenieurmodell für Querkraftnachweise und numerische Simulation von kombinierter Querkraft- und Torsionsbeanspruchung

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Zuge einer statischen Nachrechnung kann mit dem in den derzeit gültigen Normenwerken verankerten Berechnungsmodellen der Nachweis gegenüber Querkraftbeanspruchung und vielfach auch bei kombinierter Querkraft- und Torsionsbeanspruchung bei Spannbetonbrücken mit geringer Schubbewehrung oftmals nicht erbracht werden.

Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens durchgeführten Versuche haben jedoch gezeigt, dass gerade Spannbetonträger mit geringer Schubbewehrung über immense Tragreserven verfügen, welche mit den derzeit verfügbaren Modellen nicht wiedergegeben werden können.

Mit Hilfe umfangreicher numerischer Simulationen wurde das Torsionstragverhalten unter der Berücksichtigung verschiedener Einflussparameter untersucht. Aufbauend auf den experimentellen Untersuchungen lag das Hauptaugenmerk dieses Projektes in der Entwicklung eines mit Hilfe probabilistischer Methoden abgesicherten Ingenieurmodells, mit welchem zusätzliche Tragreserven in Bezug auf die Schubtragfähigkeit mobilisiert werden können.

Die Anwendbarkeit und Praxistauglichkeit des neuartigen Nachweismodelles wurde anhand von Nachrechnungen an realen bestehenden Brückenobjekten demonstriert. Dadurch können in Zukunft

• aufwändige Sanierungen im Bereich der Schubtragfähigkeit von Spannbetonbrücken mit schwacher Schubbewehrung verhindert,
• die Erhaltungskosten gesenkt sowie
• die Nutzungsdauer bei gutem Erhaltungszustand verlängert werden.

Gewählte Methodik

Durch den Einsatz der Photogrammmetrie bei den Versuchen konnte mit Hilfe der gemessenen Risskinematik des zum Versagen führenden Schubrisses die einzelnen Querkrafttragmechanismen, welche beim Abtrag von Querkräften mitwirken, quantifiziert werden.

Auf Basis der eigenen Messungen kombiniert mit Versuchsdaten aus der Literatur erfolgte die Entwicklung des ingenieurmäßigen Nachweismodelles.

Ergebnisse

Für die generelle Nachweisführung bei Spannbetonbrücken wurde ein neu aufgegriffenes Nachweiskonzept vorgeschlagen: Die Bemessung erfolgt dabei in verschiedenen Bereichen, deren Einteilung hauptsächlich von der auftretenden Rissbildung bestimmt wird. In den einzelnen Zonen findet dann ein dem jeweiligen Tragverhalten entsprechendes Nachweismodell Anwendung. Das Ingenieurmodell spielt darin eine wesentliche Rolle, da es für den am meisten schubbruchgefährdeten Bereich hergeleitet wurde. Die Grundidee des Ansatzes beruht auf der Annahme, dass der Betondruckzone eine erhebliche Tragkapazität zugetraut werden kann.

Schlussfolgerungen

Die Nachrechnung an bestehenden Brückenobjekten hat gezeigt, dass das durch Versuche abgesicherte Ingenieurmodell einen wesentlich höheren Querkraftwiderstand prognostiziert als dies mit den für den Neubau ausgelegten Normenwerken der Fall ist.

Projektleitung

Technische Universität Wien - Institut für Tragkonstruktionen
O.Univ.Prof. DI Dr.Ing. Johann Kollegger

Projektpartner

• FH Campus Wien, Prof. Dr. Markus Vill
• Technische Universität Graz - Institut für Betonbau, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Habi Viet Tue Nguyen

Technische Universität Wien - Institut für Tragkonstruktionen
O.Univ.Prof. DI Dr.Ing. Johann Kollegger
Tel.: +43 (1) 58801-21202
E-Mail: johann.kollegger@tuwien.ac.at

Dieses Projekt wurde finanziert von bmvit, ÖBB und ASFiNAG im Rahmen von VIF2012.

Weiterführende Informationen sowie den Ergebnisbericht finden Sie im Infonetz der FFG.