Naeherungsverfahren zur Beurteilung der Ermuedungsgefaehrdung von Haengern / Approximation method to evaluate the fatigue design of hangers

Die Regelungen zu den Ermuedungsnachweisen im DIN-Fachbericht 103 der Haenger von Bogenbruecken betreffen nur die Planung und Ausfuehrung bei Neubauten. Eingeschlossen sind auch Berechnungs- und Naeherungsverfahren sowie Empfehlungen zur Formgebung von Haengern und Anschlusspunkten zur Vermeidung von Ermuedung. Bei vielen der bestehenden Stabbogenbruecken weichen jedoch die Haengeranschlusskonstruktionen von den aktuellen Konstruktionsgrundsaetzen ab und sind damit ermuedungsgefaehrdet. Wegen der grossen Anzahl von Stabbogenbruecken im Geschaeftsbereich der Wasserstrassenverwaltung veranlasste die Bundesanstalt fuer Wasserbau (BAW) die Erarbeitung von Naeherungsverfahren zur Beurteilung der Ermuedungsgefaehrdung. Eine exakte individuelle Bewertung aller Haenger wuerde eine kaum zu leistende Nachrechnung der Bauwerke erfordern. Als Grundlage der Erarbeitung von Naeherungsloesungen diente ein Bearbeitungskatalog, der unter anderem die Entwicklung von Naeherungsverfahren bei Einwirkung von wirbelerregten Querschwingungen (WEQ) und Regen-Wind-induzierten Schwingungen (RWIS) enthielt. Die Modellierung und Berechnung von Haengern und deren Anschluessen werden im Einzelnen dargestellt. Im Detail wird auf zwei der erarbeiteten Naeherungsverfahren eingegangen. Das erste Verfahren betrifft die angenaeherte Bestimmung der Haenger-Eigenfrequenzen, da diese ein wesentlicher Eingangswert fuer die Nachweisfuehrungen sind. Bei dem anderen Verfahren handelt es sich um eine Naehrungsloesung fuer Biegung unter WEQ an der Uebergangsstelle der Haenger zu den Anschluessen. Als Ausgangswert zur Bestimmung des Einspannmoments diente der beidseitig eingespannte Biegetraeger mit konstanter Biegesteifigkeit ohne Normalkraft. Erweitert wird das Verfahren durch die Beruecksichtigung eines veraenderlichen Steifigkeitsverlaufs und der Normalkraft. Mit diesem erweiterten Verfahren laesst sich naeherungsweise das Einspannmoment am Haengerende aus WEQ ermitteln. Die Ergebnisse des Naeherungsverfahrens stimmen hinreichend genau mit den exakten Berechnungsergebnissen ueberein. Zur einfachen praktischen Umsetzung der Verfahren wurde ein MS-Excel-Programm mit dem Arbeitstitel "VBE-Haenger" (Verfahren zur Beurteilung der Ermuedungsgefaehrdung von Rundstahlhaengern in bestehenden Bogenbruecken) entwickelt. Die Beschreibung der Haengeranschluesse erfolgt bei dem Programm ueber kategorisierte Parameter, die sich mittels zuschaltbarer Grafiken auswaehlen lassen. Die meisten anderen Eingabedaten kann man dem Bauwerksbuch und den Ausfuehrungsunterlagen entnehmen. Lediglich die charakteristische Haenger-Normalkraft ist aus der statischen Berechnung zu ermitteln. Das Ergebnis der Naeherungsberechnungen geht in eine Beurteilung mit Vergabe von Noten zwischen 1 (nicht ermuedungsgefaehrdet) und 5 (erheblich ermuedungsgefaehrdet) ein. ABSTRACT IN ENGLISH: A detailed investigation of the fatigue design of steel hangers in existing arch bridges usually requires extensive recalculations using 3D models of the complete structure and partial submodels of the hangers. As an alternative approach, an engineering assessment procedure has been developed to evaluate the affected bridges of the German waterways and shipping administration, to ensure standardised and economic treatment of this issue. It is based on approximate methods that make it possible to estimate the loads in round steel hangers and their connection areas under the influence of wind and traffic. Two of the approximation methods developed for this purpose - the determination of the natural frequency and of relevant bending stresses in hangers - are described. (A)

  • Authors:
    • SCHMIDMEIER, M
    • SCHUETZ, K G
    • EHMANN, R
  • Publication Date: 2014-5

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 316-24
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 83
    • Issue Number: 5
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01530079
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jul 3 2014 3:23PM