Verkehrsinfrastruktur, VIF2013

Betongelenke

Optimierte Bemessungsregeln für dauerhafte bewehrte Betongelenke

Es werden Bemessungsvorschläge für die sichere Planung, Dimensionierung und Ausführung von Betongelenken entwickelt. Zur Ermittlung der Biege- und Schubsteifigkeit werden realmaßstäbliche Großversuche durchgeführt und durch Literaturstudien und nichtlineare Finite-Elemente Simulationen vorbereitet. Neue Dimensionierungsempfehlungen werden durch Nachrechnen bestehender Brückentragwerke bestätigt.

Bereits im Jahre 1880 verwendete der Bauingenieur Köpcke Betonwälzgelenke für den Bau einer Bogenbrücke aus Steingewölben bei Langenhennersdorf in Sachsen. Freyssinet entwickelte die Idee Köpckes weiter, indem er die beiden Betonkörper mit einer Mörtelfuge in der Mitte verband, um die Normalkraft übertragen zu können. In den Sechzigerjahren des letzten Jahrhunderts wurden dann von der Forschergruppe um Leonhardt Bemessungsansätze und Varianten für die konstruktive Ausbildung von Betongelenken aufbauend auf experimentellen Untersuchungen entwickelt. Betonkonstruktionen werden in der heutigen Zeit auch fugenlos ausgeführt, im Brückenbau zum Beispiel werden Tragwerke integral gelagert. Für die Bemessung sind dabei in vielen Fällen Zwangsbeanspruchungen maßgebend. Die Ausführung von Betongelenken kann hierbei in Hinblick auf die Dauerhaftigkeit eine sehr wirtschaftliche Lösung darstellen. Deshalb ist es notwendig, auch dieBemessungsmodelle von Betongelenken an den Standard der heutigen Zeit anzupassen. Dabei gilt es insbesondere, Biege- und Schubsteifigkeiten angemessen zu berücksichtigen, um eine sichere Dimensionierung zu erlangen. Aber auch die konstruktive Detailausbildung von Betongelenken sowie allfällige Schadensbilder müssen neu untersucht werden. Um diese Problemstellung lösen zu können, sollen zukünftige Bemessungs-vorschläge für eine sichere Planung und Ausführung von Betongelenken hinsichtlich Dauerhaftigkeit entwickelt werden. Grundlage dafür sind eine Literaturstudie, Sichtung und Vergleich von Bahn- und Straßenbrückenbeispielen, Ausführungsvarianten von Betongelenken und Bemessungsmodellen verschiedener Normenwerke. Mit Hilfe von nichtlinearen FE-Simulationen werden experimentelle Untersuchungen (Labor- und Großversuche) geplant. Wenig erforschte Einflussparameter, betreffend das Material (Beton und Bewehrungsstahl) und die Geometrie, werden variiert und mittels Simulation optimiert. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen werden in die vorhandenen Bemessungsvorschläge für eine sichere Planung und Ausführung eingearbeitet. Dabei wird auf die optimale Wahl von Einzelkomponenten großes Augenmerk gelegt. Darüber hinaus werden auch Lösungsansätze zur Ermittlung der Biege- und Schubsteifigkeiten von Betongelenken berücksichtigt. Diese Bemessungsvorschlägesollen an ausgewählten Brückentragwerken mit Betongelenken in Form einer Nachrechnung abschließend getestet werden.

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