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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Fugenbewegung an der Ruhrtalbruecke Mintard

Joint movements on the Mintard Ruhr valley bridge

Auch wenn Kosten fuer die Fugenfuellungen der Randfugen auf Bruecken beim Einbau des Belages nur eine untergeordnete Rolle spielen, so haben diese Fugenfuellungen einen grossen Anteil an Schaeden und den daraus resultierenden Instandsetzungsmassnahmen. Fuer die Festlegung der Ausbildung der Fugenfuellungen (zum Beispiel mit oder ohne Unterfuellstoff) und eine Optimierung der verwendeten Materialien ist es wichtig, die tatsaechlichen Belastungen, also insbesondere die Fugenbewegungen zu kennen. Um die tatsaechlich auftretenden Fugenbewegungen an der Ruhrtalbruecke Mintard im Zuge der BAB A 52 abschaetzen zu koennen, wurden kurzfristige, tageszyklische sowie langfristige Fugenbewegungen an den Randfugen gemessen. Dabei waren drei Gruppen von Fugenbewegungen zu unterscheiden: - Fugenbewegungen infolge Tragwerksverformungen durch Verkehrslasten, - tageszyklische Fugenbewegungen basierend auf Temperaturunterschieden zwischen dem Belag und der Unterlage oder zwischen der Kappe und der Unterlage, sowie auf unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Belages und der Unterlage, - langfristige bis jahreszyklische Fugenbewegungen, zum Beispiel aus langfristigen bis jahreszeitlichen Temperaturschwankungen. Fuer die Fugenbewegungen aus Verkehr ergaben sich Maximalwerte von circa 16 µm. Bei der Betrachtung der Ergebnisse ist eine Haeufung der Fugenbewegungen aus Verkehr in dem Bereich zwischen 10 µm und 16 µm zu erkennen. Die Fugenbewegungen in diesem Bereich koennen zu einem grossen Teil dem Fahrzeugtyp 10 (Sattelfahrzeug mit der Achsfolge 1+1+3) zugeordnet werden. Es ist anzunehmen, dass diese Fugenbewegungen also durch Fahrzeuge mit einem Gewicht im Bereich von 40 t verursacht werden. Der Verlauf der Fugenbewegungen entspricht einer Einflusslinie mit einer Frequenz von circa 1,1 Hz. Bei den tageszyklischen Fugenbewegungen ergaben sich fuer maximale tageszyklische Temperaturunterschiede von 11 K maximale Fugenbewegungen von 0,08 mm. Werden diese gemessenen Fugenbewegungen auf die bei maximal moeglichen tageszyklischen Temperaturaenderungen von 15 K zu erwartenden Werte extrapoliert, so ergeben sich fuer die Fugenbewegungen der Ruhrtalbruecke Mintard maximale Fugenbewegungen von 0,12 mm. In einem zweiten Schritt wurden die langfristigen bis jahreszeitlichen Fugenbewegungen gemessen. Die gemessenen Fugenbewegungen lagen im Mittel bei 0,7 mm (wobei diese Messwerte aufgrund des Messverfahrens auch die Fugenbewegungen aus Verkehr sowie die tageszyklischen Fugenbewegungen enthalten). In einem Einzelfall wurde eine Fugenbewegung von 1,1 mm gemessen. Bei den im Bereich der Bundesfernstrassen verwendeten Belaegen und Abdichtungssystemen nach den ZTV-ING Teil 7 Abschnitt 4 (Abdichtungen im vollen Verbund) kann bei den Randfugen auf Stahlbruecken davon ausgegangen werden, dass die Fugenbewegungen (Summe aus langfristigen, tageszyklischen und verkehrsinduzierten Fugenbewegungen) im Regelfall 1 mm nicht ueberschreiten. Die tageszyklischen Fugenbewegungen liegen in einer Groessenordnung von < 0,2 mm und die verkehrsinduzierten Fugenbewegungen in einer Groessenordnung von < 0,02 mm. (A) Bericht zum Forschungsprojekt F1100.2207013 der Bundesanstalt fuer Strassenwesen (BASt). ABSTRACT IN ENGLISH: Even though costs for the joint fillers of edge joints on bridges only play an insignificant role when it comes to installing the surface, a high proportion of damage and the resulting repair measures can be attributed to these joint fillers. When determining the design of the joint fillers (e.g. with or without underfill) and optimising the materials used, it is important to be aware of the actual loads, especially the joint movements. In order to be able to estimate the joint movements that actually occur on the Mintard Ruhr Valley Bridge that forms part of the BAB A 52 Federal motorway, short-term diurnal as well as long-term joint movements on the edge joints were measured. In doing so, it was possible to distinguish between three groups of joint movements: - Joint movements as a result of supporting structure deformations caused by traffic loads, - Diurnal joint movements based upon differences in temperature between the surface and the base or between the cover and the base as well as the different expansion coefficients of the surface and the base, - Long-term to annual joint movements, e.g. as a result of long-term to seasonal temperature variations. Maximum values of approx. 16 µm were measured for joint movements due to traffic. When observing the results, an accumulation of joint movements caused by traffic of between 10 µm and 16 µm can be seen. The majority of joint movements in this range can be attributed to vehicle type 10 (articulated vehicle with a 1+1+3 wheel arrangement). Therefore, it can be assumed that these joint movements are caused by vehicles with a weight amounting to approximately 40 t. The sequence of the joint movements corresponds to an influence line with a frequency of approx. 1.1 Hz. With regard to the diurnal joint movements, the maximum joint movements amounted to 0.08 mm for maximum diurnal differences in temperature of 11 K. If these measured joint movements are extrapolated in order to calculate the expected values for the maximum possible diurnal differences at a temperature of 15 K, this results in maximum joint movements of 0.12 mm for the Mintard Ruhr Valley Bridge. In a second step, the long-term to annual joint movements were measured. The measured joint movements averaged 0.7 mm (however, due to the manner in which these measurements were taken, these measured values also contain the joint movements caused by traffic and the diurnal joint movements). In one case, a joint movement of 1.1 mm was measured. With regard to the surfaces and sealing systems in Federal arterial road areas in accordance with ZTV-ING Part 7 Section 4 (sealing systems in full composite), it can be assumed that the joint movements on the edge joints on steel bridges (total of long-term, diurnal and traffic-induced joint movements) generally do not exceed 1 mm. The diurnal joint movements are on a scale of <0.2 mm and the traffic-induced joint movements are on a scale of <0.02 mm. (A)

Language

  • German

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01469309
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 16 2013 10:12AM