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Zu Stahl-Verbundbrücken mit integralen Widerlagern = On composite bridges with integral abutments



Verantwortlichkeitsangabevon Daniel Pak

ImpressumAachen : Shaker 2012

UmfangIV, 152, XXX S. : Ill., graph. Darst.

ISBN978-3-8440-0362-8

ReiheSchriftenreihe des Lehrstuhls für Stahlbau und Leichtmetallbau der RWTH Aachen ; 74


Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Zsfassung in dt. u. engl. Sprache. - Druckausgabe: 2012. - Onlineausgabe: 2013


Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter


Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-05-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-43689
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/197483/files/4368.pdf

Einrichtungen

  1. Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau und Institut für Stahlbau (311710)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Integralbauweise (Genormte SW) ; Rahmenbrücke (Genormte SW) ; Verbundbrücke (Genormte SW) ; Boden-Bauwerk-Wechselwirkung (Genormte SW) ; Ermüdung bei niedrigen Lastspielzahlen (Genormte SW) ; Temperaturabhängigkeit (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Integrales Brückenwiderlager (frei) ; Stahlverbundbrücke (frei) ; Boden-Bauwerk-Interaktion (frei) ; Niedriglastwechsel-Ermüdung (frei) ; Temperaturlastspektrum (frei) ; Temperaturgang (frei) ; integral abutment bridge (frei) ; composite bridge, soil-structure-interaction (frei) ; low cycle fatigue, temperature effects (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
rvk: ZI 2740 * ZI 6657 * ZI 6688 * UF 1800

Kurzfassung
Die DIN Fachberichte 101 (Einwirkungen auf Brücken) sowie 104 (Verbundbrücken) regeln die Bemessung auch von Brücken mit integralen Widerlagern. Insbesondere im Bereich der Boden-Bauwerks-Interaktion stellen sich allerdings sowohl dem planenden Ingenieur als auch dem Prüfstatiker Fragen nach Bemessungsansätzen und Randbedingungen, deren Beantwortung auf Basis der vorliegenden Normungswerke nicht möglich ist und die es somit im jeweiligen Einzelfall immer wieder neu zu klären gilt. Auch die Sensitivität der Bemessung gegenüber variierenden unterschiedlichen Bodenparametern gilt es für verschiedene Brückenkonfigurationen zu klären. Die vorliegende Arbeit liefert zunächst einen Überblick über die aktuelle Normung sowie über weiterführende Regeln der Technik die Boden-Bauwerksinteraktion betreffend. Zum einen wird ein Verfahren zur Ermittlung und zur Berücksichtigung der Erddrucklasten aus Hinterfüllung, hervorgerufen durch temperaturbedingte axiale Längenänderungen des Überbaus sowie durch Verkehrslasten auf der Hinterfüllung selbst, vorgestellt und in das Sicherheitskonzept nach DIN EN 1990 eingeordnet. Zum anderen werden Verfahren zur Berücksichtigung der horizontalen und vertikalen Gründungspfahlbettung diskutiert. Um die Auswirkung verschiedener die Boden-Bauwerksinteraktion beeinflussender Parameter auf die Bemessung zu klären, wird darauf aufbauend ein Verfahren zur Trennung von Brückenüberbau und Brückenunterbau hergeleitet, programmtechnisch umgesetzt und validiert. Näher wird hierbei auf die Anwendbarkeit des Ansatzes auf symmetrische Systeme unter beliebigen Lasten eingegangen, welche der Einführung eines Korrekturfaktors bedarf. Mithilfe des entwickelten Bemessungstools werden Parameterstudien an symmetrischen einfeldrigen Brückenbauwerken durchgeführt, welche den Einfluss unterschiedlicher Bettungen, Überbausteifigkeiten und Einspanngrade des Überbaus auf die Bemessung aufzeigen. Weiterhin wird auf die Problematik der niedrigzyklischen Ermüdung von stählernen Gründungspfählen eingegangen, welche bei der Bemessung von langen Brücken nicht mehr vernachlässigt werden kann. Hierbei wird ein Verfahren entwickelt und anhand von Versuchen validiert, welches es ermöglicht, die zur Bemessung benötigten Dehnungskollektive ohne Berücksichtigung der Be¬lastungsgeschichte zu ermitteln. Auch wird ein Vorschlag zur Ermittlung eines adäquaten Temperaturlastspektrums zur Ermüdungsbemessung gemacht.

In general, DIN Fachbericht 101 (Actions on bridges) and DIN Fachbericht 104 (Composite bridge structures) give design rules for the design of composite bridges. However, regarding the design procedure for composite bridges with integral abutments, a lack of rules and specifications especially regarding the soil-structure interaction is apparent. Although several state of the art approaches are known and available, a consistent procedure for the treatment of active and passive earth pressure is not given. Furthermore the sensitivity of design (based on different bridge configurations) to varying soil parameters has not been clarified in a comprehensive way. First of all this thesis summarizes present design standards and procedures as well as additional state of the art concepts regarding soil-structure interaction. On the one hand, a method for the determination and consideration of earth pressure loads caused by backfill is presented. Here temperature induced variations of the superstructure’s length as well as embankment surcharges caused by traffic loading are considered. This method is evaluatively integrated in the safety concept of DIN EN 1990. On the other hand, an approach for the consideration of horizontal as well as vertical foundation pile beddings is summarized. Based on this, a concept for the separation of superstructure and sub-structure is derived to allow for comprehensive parametric studies regarding the influence of different soil parameters on the design of the bridge structure. This concept is implemented into a stand-alone software tool and validated. For the consideration of non-symmetric loads on symmetric systems, a load correction factor is established. Parametric studies on single span bridges are performed and evaluated by means of the software tool. These studies allow for the identification of the influence of parameters such as different coefficients of subgrade reaction, superstructure stiffnesses and superstructure restraints on the design of the structure. Low cycle fatigue design of steel foundation piles is goverend as well, which might become decisive for the design of long bridges. A method is proposed allowing for the determination of strain reversals disregarding the actual load history. This concept is validated by means of low cycle fatigue tests. Furthermore an adequate temperature load spectrum for fatigue design is proposed.

Fulltext:
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Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
German

Interne Identnummern
RWTH-CONV-143338
Datensatz-ID: 197483

Beteiligte Länder
Germany

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The record appears in these collections:
Document types > Theses > Ph.D. Theses
Faculty of Civil Engineering (Fac.3)
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Publications database
311710

 Record created 2013-02-04, last modified 2022-04-22


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