SCSC-Platte als Fahrbahndecke für Eisenbahnbrücken
Kurzbeschreibung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Eine Vielzahl von Eisenbahnbrücken mit offener Fahrbahn nähert sich dem Ende ihrer Lebensdauer. Die betroffenen Brückentragwerke besitzen angesichts der „offenen" Bauweise der Fahrbahnkonstruktion eine ausgesprochen niedrige Bauhöhe. Für moderne Eisenbahnbrücken besteht hingegen nach den aktuell gültigen Normen und Regelwerken das Erfordernis eines Schotteroberbaus oder einer festen Fahrbahn mit Konstruktionshöhen von rund einem halben Meter und darüber. Demzufolge ergibt sich für die entsprechenden Ersatzneubauten die Notwendigkeit von extrem schlanken Fahrbahnplatten.
Die neuartige Steel-Concrete-Steel-Composite-Platte (SCSC-Platte) erfüllt mit ihrer geringen Dicke von 200 mm die genannte Anforderung an Fahrbahnplatten von eingleisigen Eisenbahnbrücken und weist sowohl eine hohe Tragfähigkeit als auch eine hohe Steifigkeit auf.
Das Forschungsprojekt umfasste als Kernaufgabe
- die Planung,
- Durchführung und
- Auswertung
von experimentellen Traglastuntersuchungen an Sandwichplattenelementen mit einer Stützweite von 4,1 m unter statischer Belastung. Über zusätzliche Ausziehversuche an adaptierten Push-Out-Versuchskörpern erfolgte die Ermittlung der Schubtragfähigkeit der Verbundmittel der SCSC-Platte. Begleitende Vergleichsrechnungen unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode wurden ergänzend zur ganzheitlichen Analyse der Plattenkonstruktion herangezogen.
Als Ergebnis der Forschungsarbeit wurden charakteristische Kennwerte der Sandwichplatte abgeleitet als auch ein Finite-Elemente-Grundlagemodell für weiterführende numerische Berechnungen bereitgestellt.
Problem
Die derzeit übliche Bauweise schlanker Fahrbahnplatten für Ersatzneubaten von eingleisigen Eisenbahnbrücken mit offener Fahrbahn weist einige Nachteile auf, wodurch das Erfordernis einer alternativen Plattenkonstruktion vorliegt.
Gewählte Methodik
Experimentelle Traglastuntersuchungen an großmaßstäblichen Plattenelementen und Labortests zur Ermittlung der Schubtragfähigkeit der Verbundmittel der neuartigen SCSC-Platte sowie begleitende numerische Simulationen unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode.
Ergebnisse
Die Ermittlung der Trag- und Versagensmechanismen der SCSCPlatte bilden die wesentlichen Aussagen der Forschungsarbeit. Ein Finite-Elemente-Grundlagemodell wurde im Sinne einer Schritt-für- Schritt Anleitung für weiterführende numerische Analysen zur Verfügung gestellt.
Schlussfolgerungen
Die Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass die Sandwichkonstruktion eine ausgesprochen hohe Tragfähigkeit unter statischen Lasten bei gleichzeitig hoher Duktilität aufweist. Die SCSC-Platte besitzt demgemäß ein hohes Potenzial in Hinsicht auf einen zukünftigen Einsatz in der Praxis. Weiterführende Forschungsaufgaben stellen die Entwicklung eines ingenieurmäßigen Nachweismodells sowie die Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit der SCSC-Platte dar.
Projektbeteiligte
Projektleitung
Technische Universität Wien - Institut für Tragkonstruktionen
Univ.Prof.Dipl.-Ing. Dr.t Josef Fink
Kontaktadresse
Technische Universität Wien - Institut für Tragkonstruktionen
Univ.Prof.Dipl.-Ing. Dr.t Josef Fink
Tel.: +43 (1) 58801-21314
Fax: +43 (1) 58801-21399
E-Mail: Josef.Fink@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.