Einfluss der brandinduzierten Abnahme der Steifigkeit von Elastomerlagern auf die Struktursicherheit von Brückentragwerken

Influence of fire-induced stiffness reduction of elastomeric bearings on the structural safety of bridge structures

Eine Brandeinwirkung auf ungeschützte Elastomer-Brückenlager bewirkt eine thermische Zersetzung des Elastomers und damit einhergehend eine Änderung des mechanischen Verhaltens des gesamten Lagers. Die Abnahme der effektiven Steifigkeit des Lagers führt zu Setzungen mit möglichen Auswirkungen auf das gesamte statische System, welche im Rahmen dieses Beitrags beispielhaft anhand eines bestehenden Brückenbauwerkes mittels neuerer Modellierungsansätze untersucht und diskutiert werden. Hierfür wird zunächst die thermo-chemo-mechanische Modellierung von Elastomerlagern unter Brandeinwirkung erläutert. Mittels numerischer (Finite Elemente-) Simulationen kann damit der zeitliche Verlauf der Degradation eines Lagers in Abhängigkeit der Eingangsparameter (thermische Beanspruchung und Lagergeometrie) bestimmt werden. Die damit ermittelte Abnahme der Lagersteifigkeit findet in einem Berechnungsmodell zur Analyse eines Dreifeld-Brückentragwerkes Eingang. Auf diesem Wege wird die zeitliche Entwicklung der Schnittgrößen aufgezeigt und einhergehende Risiken bezüglich der Tragsicherheit der Brücke werden bewertet. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: Fire loading of unprotected elastomeric bridge bearings causes thermal degradation of the elastomeric material and, consequently, affects the mechanical behavior of the whole bearing. The decrease of the effective bearing stiffness leads to subsidence, possibly affecting the whole load-carrying system. Within the present article, this aspect is investigated and discussed using new modelling approaches, exemplarily considering an existing bridge structure. For doing so, the thermo-chemo-mechanical modelling of elastomeric bearings under fire loading is presented at first. Based thereon, the temporal evolution of degradation of the bearing based on respective input parameters (thermal loading and bearing geometry) can be determined by conducting numerical (finite element) simulations. The so determined decrease of bearing stiffness finally enters a computational model for analyzing a three-span bridge structure. This gives access to the evolution of stress resultants and allows risk evaluation of the structural safety of the bridge. (A)

• Availability:
  • Find a library where document is available. Order URL: http://worldcat.org/issn/00056650
• Authors:
  • Traxl, R
  • Zeiml, M
  • Maier, M
  • Pichler, D
  • Kari, H
  • Lackner, R
• Publication Date: 2023-3

Language

• German

Media Info

• Media Type: Print
• Features: Figures; References; Tables;
• Pagination: pp 66-75
• Serial:
  • Bauingenieur
  • Volume: 98
  • Issue Number: 3
  • Publisher: Springer-VDI-Verlag GmbH
  • ISSN: 0005-6650

Subject/Index Terms

• ITRD Terms: 3415: Auflager (Brücke); 6464: Berechnung; 1624: Brand; 7474: Elastomer; 5255: Materialveränderung (allg); 6490: Methode der finiten Elemente; 9103: Simulation; 5931: Steifigkeit; 5595: Verformung; 9009: Verminderung
• Subject Areas: I24: BRUECKENENTWURF; I35: VERSCHIEDENE BAUSTOFFE;

Filing Info

• Accession Number: 01891960
• Record Type: Publication
• Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
• Files: ITRD
• Created Date: Aug 30 2023 10:17AM