Kombinationsregeln fuer Ermuedung - Untersuchung der Grundlagen fuer Betriebsfestigkeitsnachweise bei Spannbetonbruecken

Die Ermuedung beim Spannbeton ist ein stark nichtlineares Problem. Im Unterschied zu Tragwerken aus Stahl ist die Ermuedung beim Spannbeton nicht nur von der zyklischen Verkehrsbelastung, sondern auch von der gleichzeitig wirkenden Temperaturbelastung abhaengig. Die aktuellen Normen beruecksichtigen jedoch dieses Phaenomen ungenau. Diese Ungenauigkeiten bedeuten bei der Bemessung von Neubauten kein Sicherheitsdefizit sondern nur geringfuegige Mehrkosten. Fuer die Beurteilung aelterer Bauwerke, fuer die eventuelle Sanierungsmassnahmen sehr aufwendig sind, benoetigt man jedoch genauere Nachweiskonzepte. Hierzu wurden eingehende Untersuchungen der Temperatur- und der Verkehrsbelastung durchgefuehrt. Die bisherigen Untersuchungen der Temperaturbelastung der Brueckenbauwerke konzentrierten sich auf die Ermittlung der Extremwerte der Temperaturbelastung, die fuer die Grenzzustaende der Tragfaehigkeit und Gebrauchstauglichkeit massgebend sind. In der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche Untersuchungen der fuer die Ermuedung massgebenden Temperaturbelastung durchgefuehrt. Anhand stuendlicher Wetterdaten ueber acht Jahre wurde die Temperaturbelastung von drei typischen Brueckenquerschnitten fuer diesen Zeitraum berechnet. Dadurch ergab sich pro Querschnitt eine Grundgesamtheit von circa 70.000 Werten. Diese wurden statistisch und stochastisch ausgewertet. Es wurden Untersuchungen zur Verteilung und zum Tagesverlauf der Temperaturbelastung durchgefuehrt. Diese Erkenntnisse fanden Eingang in ein neues Konzept des Betriebsfestigkeitsnachweises. Bei den Untersuchungen der Verkehrsbelastung lagen Messdaten von sechs Messstellen in Deutschland vor, anhand derer der jeweilige Verkehr simuliert wurde. Durch den Vergleich des simulierten Verkehrs mit den vorhandenen Verkehrsmodellen nach EC1 T3 konnte die Qualitaet der Modelle ueberprueft werden. Die Anwendbarkeit fuer den Spannbeton sowie fuer die Einflusslinien der Koppelfugen wurde untersucht, da diese Phaenomene in den bisherigen Untersuchungen nicht beruecksichtigt wurden. Hierzu wurde eine Simulation des Verkehrs ueber acht Jahre mit Ueberlagerung der berechneten Temperaturbelastung durchgefuehrt. Es wurde festgestellt, dass die Lastmodelle zutreffend sind. Insbesondere wird die Anwendung des Lastmodells 4 empfohlen, mit dem sich unterschiedliche Zusammensetzungen des Verkehrs beruecksichtigen lassen. Anhand der Untersuchungen der Temperatur- und Verkehrsbelastung sowie mehrerer Simulationen mit Ueberlagerungen der beiden Einwirkungen wurden zwei Ansaetze fuer den Betriebsfestigkeitsnachweis vorgeschlagen. Der Ansatz 1 bewirkt die Verteilung der Temperaturbelastung. Im Ansatz 2 wird darueber hinaus der Tagesverlauf der Temperaturbelastung sowie des Verkehrsaufkommens beruecksichtigt. Der Ansatz 2 liefert vor allem fuer die Strassen mit einem stark tageszeitabhaengigen Schwerverkehrsaufkommen genauere Ergebnisse. Es hat sich herausgestellt, dass fuer beide Ansaetze keine Kombinationsbeiwerte sondern die Auftretenswahrscheinlichkeiten der Temperaturbelastung benoetigt werden. Diese wurden anhand der Untersuchungen der Temperaturbelastung bestimmt. Es wurde ein Beispiel mit mehreren Verfahren berechnet. Der aktuelle Betriebsfestigkeitsnachweis mit einer haeufigen Temperaturbelastung ergab unrealistische Ergebnisse. Mit den neuen Ansaetzen 1 und 2 wurde eine gute Uebereinstimmung mit den wirklichkeitsnahen Ergebnissen aus der Simulation erzielt. (A)