Orthotrope Platte - Verstärkung orthotroper Stahlfahrbahnplatten mit Hochleistungsbetonen zur Erzielung deutlich erhöhter Restlebensdauern

Stahlbrückentragwerke mit orthotroper Fahrbahnplatte werden vor allen bei schlanken bzw. weitgespannten Tragwerken eingesetzt. In den 1960er Jahren erlebte diese Bauweise im deutschsprachigen Raum ihre Hochblüte. In Österreich wurden mehrere weitgespannte Straßenbrücken mit orthotroper Fahrbahnplatte errichtet. Bei der statischen Berechnung und konstruktiven Auslegung stand damals die alleinige Standsicherheit im Vordergrund. Bedingt durch den dramatischen Anstieg des Schwerverkehrs (hinsichtlich Frequenz und Achslast) weist das stählerne Fahrbahndeck dieser Straßenbrücken Defizite hinsichtlich der Ermüdungssicherheit auf und damit eine mitunter deutlich eingeschränkte Restlebensdauer.

Kurzbeschreibung

Inhalte und Zielsetzungen

Die maßgebenden Detailpunkte sowie die rechnerische noch verfügbare Restlebensdauer sollen im Zuge des Projektes ermittelt werden. Anhand von repräsentativen Ausführungsformen von orthotropen Fahrbahndecks aus dieser Zeit in Österreich (1960er Jahre, offene Längsrippen) wird der Einsatz von Dünnbelägen aus Hochleistungsbeton untersucht, die den konventionellen Asphaltbelag ersetzen, aber kein nennenswertes höheres Gewicht aufweisen.

Methodische Vorgehensweise

Einleitend soll anhand einer Literaturrecherche der Stand der Technik bei dieser Art der Verstärkung von orthotropen Platten erhoben werden. Die Simulation der Überfahrt des Schwerverkehrs soll an FE-Modellen erfolgen, die das Tragverhalten des durch den Hochleistungsbeton verstärkten Fahrbahndecks zutreffend abbilden. Aus der Anforderung einer ausreichenden Restlebensdauer für das stählerne Fahrbahndeck nach der Verstärkung, kann dann die Höhe der maximal ertragbaren Spannungsspiele für maßgebende Detailpunkte ermittelt werden.

Daraus ergeben sich Mindestanforderungen an den zu entwickelnden Hochleistungsbeton (z.B. Mindeststärke, Zugtrag- und Verformungsverhalten, Steifigkeit der Verbundfuge). Auch die lokalen Beanspruchungen des Betons sowie der Verbundfuge infolge der LKW-Überfahrt und Temperaturänderung werden am FE-Modell des Fahrbahndecks ermittelt.

Die Steifigkeit und Tragfähigkeit der Verbundfuge wird anhand von Kleinversuchen bestimmt und der Beanspruchung gegenübergestellt. Die Überprüfung der Aufnahme der lokalen Beanspruchungen durch den Hochleistungsbeton sowie die Ermittlung von linearen Ersatzsteifigkeiten für die FE-Modelle des Fahrbahndecks erfolgt durch lokale nichtlineare FE-Berechnungen.

Ein Großversuch, der zwei Felder (3 Querrippen und 6 Längsrippen) einer orthotropen Platte abbildet, soll die Wirksamkeit der Betonplatte zur wirkungsvollen Spannungsreduktion des stählernen Fahrbahndecks auch dann belegen, wenn einzelne überladene Schwerfahrzeuge zu unplanmäßigen, deutlich erhöhten Beanspruchungen in der Betonplatte führen.

Projektbeteiligte

Projektleitung

Technische Universität Graz - Institut für Stahlbau, Univ. Prof. Dr. Harald Unterweger

Projektpartner

Technische Universität Graz - Institut für Betonbau, Univ.-Prof. Dr.-Ing. habi Viet Tue Nguyen
Technische Universität Graz - Labor für Konstruktiven Ingenieurbau, Dr. Bernhard Freytag

Kontaktadresse

Technische Universität Graz
Institut für Stahlbau
Univ. Prof. Dr. Harald Unterweger
Tel.: +43 (316) 873-6200
E-Mail: h.unterweger@tugraz.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.