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Schnittgrößenumlagerung im Zuge der Integralisierung von bestehenden Brücken mit Aufbetonverstärkung / vorgelegt von: Marc-Patrick Pfleger
Additional Titles
Redistribution of forces by the conversion of existing bridges to integral bridges with an additional top concrete layer
AuthorPfleger, Marc-Patrick
Thesis advisorPolzer, Christian
Published2018
Descriptionix, 123 Blatt
Institutional NoteWien, FH Campus Wien, Masterarb., 2018
Date of SubmissionJune 2018
LanguageGerman
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)Aufbeton / Bestandsbrücken / Biegemoment / Fließgelenk / Integralbrücke / Kriechen / Lagersenkung / Plastische Rotation / Plastizitätstheorie / Querschnittsergänzung / Schnittgrößenumlagerung / Stahlbetonbrücke / Widerlager / Zwangsmoment
Keywords (EN)Additional top concrete layer / Bridge stock / Bending moment / Plastic hinge / Integral bridge / Creep / Lowered bearings / Plastic rotation / Theory of plasticity / Cross-section supplement / Redistribution of forces / Reinforced concrete bridge / Abutment / Restraint moment
Keywords (GND)Verkehrsnetz / Brückenbau / Sanierung
URNurn:nbn:at:at-fhcw:1-5457 Persistent Identifier (URN)
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Schnittgrößenumlagerung im Zuge der Integralisierung von bestehenden Brücken mit Aufbetonverstärkung [3.99 mb]
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Abstract (German)

Das nationale Verkehrswegenetz zeigt sich als hoch entwickelt und weist dadurch eine große Anzahl an Ingenieurbauwerken auf. Dabei handelt es sich unter anderem um einen umfangreichen Brückenbestand, der zum absoluten Großteil ein Alter von über 30 Jahren aufweist. Mehr als ein Drittel der bestehenden Brückenbauwerke ist dabei vor mehr als 50 Jahren errichtet worden. Diese Tatsache ist einerseits mit Alterungserscheinungen verbunden, andererseits sind Verkehrslasten, im Allgemeinen, als stetig zunehmend zu bezeichnen.

Dieser Umstand bildet die Ausgangssituation der vorliegenden Arbeit. Es stellt sich die Frage nach Möglichkeiten der Ertüchtigung von Bestandsbrücken, in Bezug auf ihre Biegebeanspruchbarkeit. Die integrale Brücke hat sich aktuell als eine ökonomische Bauform etabliert. Zusätzlich weist sie einige Merkmale auf, die sich, im Hinblick auf die Aktivierung von Tragreserven, als vorteilhaft darstellen. In der Folge werden Möglichkeiten zum Umbau von konventionellen Brücken in Integrale beschrieben. Anschließend wird eine Ertüchtigungsvariante durch Aufbetonverstärkung nach entstehenden Tragreserven untersucht.

Dazu werden numerische Verfahren herangezogen, die, durch eine nicht-lineare Finite-Elemente-Methode, ein möglichst reales Tragwerksverhalten abbilden sollen. Dadurch ist eine definitive Aussage über die Wirksamkeit der betrachteten Szenarien zur Verschiebung der Biegemomente, weg von den erschwert zu verstärkenden Feldbereichen, möglich.

Einerseits wurde dabei eine mögliche, günstig wirkende, äußere Zwängung des Brückenüberbaus in Betracht gezogen, wobei allfällige Kriecherscheinungen ergänzend analysiert worden sind. Andererseits konnte eine plastische Querschnittsrotation, laut Vorgaben des Eurocode 2, erfolgreich auf eine ausreichende Wirksamkeit an einem Zweifeldsystem nachgewiesen werden. In beiden Fällen wurden idente Systemparameter gewählt, wodurch ein direkter Vergleich der umgelagerten Biegebeanspruchungen und etwaiger Randbedingungen möglich ist.

Abstract (English)

As the national road transport infrastructure is highly developed, it exhibits a large quantity of civil engineering works. This includes, amongst other things, an extensive bridge stock, which has an average age of over 30 years. More than one third of the present bridge constructions were built over 50 years ago. This fact is, on the one hand, associated with symptoms of age and on the other hand, with ever-expanding work load.

This circumstance composes the initial situation of the present thesis. The question arises, if improved efficiency for existing bridges is possible in matters of their bending load. Integral bridges have currently established themselves as an economical design. In addition, it has some features that are advantageous in terms of activating load reserves. Subsequently, possibilities for the conversion from conventional bridges into integral bridges are described. Afterwards, an improved efficiency variant is examined for emerging reserve load capacity by an additional top concrete layer.

Therefore, numerical methods are used, which, by means of a non-linear finite element method, are supposed to represent structural behavior as realistically as possible. As a consequence, it is possible to make a clear statement about the efficacy of the regarded scenarios on the shift of bending moments, away from the field areas that are more difficult to reinforce.

On the one hand, a possible outer restraint of the bridge superstructure was taken into consideration, whereby any creep phenomena were additionally analyzed. On the other hand, a cross-section rotation, according to the standards of Eurocode 2, could be successfully demonstrated to be sufficiently effective on a two-field system. In both cases, identical system parameters were chosen, whereby a direct comparison of the reworked bending loads and boundary conditions is possible.

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