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Es wird die Geschichte des Spannbetons im Brückenbau wiedergegeben. Hierzu wird unter anderem ein Normenvergleich zum Thema Spannbeton aufgestellt. Desweiteren wird erläutert, was die Grundlagen für die Nachrechnung bestehender Brücken sind. Für die Brücke über die Saale bei Jena-Kunitz wird ein Beprobungskonzept mit zerstörenden Prüfungen erstellt. Die erhaltenen Proben sollen in Labortests weiter untersucht werden. Die durch die Beprobung entstehenden Schädigungen sollen zu weiteren Messungen an der Brücke genutzt werden. Die Schädigungszustände werden statisch nachgewiesen. Zum Schluss werden Hinweise für den geplanten Abriss der Brücke gegeben.
Brückenkappen gewährleisten die Trennung der Verkehrsräume Fahrbahn und Gehweg und müssen aufgrund ihrer Anordnung im Querschnitt Schutz- und Leiteinrichtungen aufnehmen. Zur Verankerung der Brückenkappen am Überbau werden je nach Erfordernissen Anschlussbewehrung und / oder Telleranker angeordnet. Die vorliegende Arbeit analysiert grundlegende Möglichkeiten zur messtechnischen Untersuchung von Brückenkappen bei Anwendung von Tellerankern. Dabei werden die theoretische und konstruktiven Grundlagen der Kappenausbildung betrachtet. Außerdem werden die Zusammenhänge zwischen den auftretenden Einwirkungen und deren Auswirkungen auf Brückenkappen betrachtet. Darauf aufbauend werden Kennwerte zur Ermittlung der Beanspruchung in den Kappen und den Tellerankern abgeleitet und hinsichtlich der messtechnischen Erfassung und Auswertung der Messdaten analysiert.
Um den steigenden Anforderungen an Asphaltgemische gerecht zu werden, ist es notwendig zielgerichtete Weiterentwicklungen zu erarbeiten und zu testen. Dabei konnten vor allem im Bereich der Modifizierung von Bitumen bzw. Asphalt mit diversen Zusätzen, wie z.B. Polymere oder Zusätze auf Wachsbasis, verbesserte Eigenschaften erreicht werden. Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil gibt zunächst einen allgemeinen Überblick über bereits in der Asphalttechnologie eingesetzte Additive. Sodann wurden die Auswirkungen verschiedener Additive im Submikro- und Nano-Bereich, unter Variation von Zugabemengen, auf die Eigenschaften von Bitumen getestet und ausgewertet. Im zweiten Teil, für den die Ergebnisse in der Diplomarbeit von B. Müller die Grundlage bildeten, wurden Asphaltgemische untersucht, die mit zwei verschiedenen Schichtsilikaten im Nanobereich modifiziert wurden.
Bei der Bauwerksbemessung gegen Erdbebeneinwirkung wird die Methode der Antwortspektren zur Abschätzung der Tragwerksreaktionen auf eine Erdbebenanregung verwendet. Im Rahmen dieses Verfahrens wird ein Dämpfungskorrekturbeiwert dazu verwendet, den Einfluss von Dämpfungen, die von einer Referenzdämpfung abweichen, auf das Antwortspektrum zu charakterisieren. Dieser Wert ist in nationalen und internationalen Regelwerken in Abhängigkeit des Dämpfungsmaßes nachzuschlagen. Für alle Tragwerksreaktionen (Beschleunigung, Relativgeschwindigkeit und Relativverschiebung) gilt dort der gleiche Beiwert, welcher unabhängig von der Schwingzeit, den Untergrundverhältnissen und der Stärke des Erdbebens ist. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, anhand europäischer Erdbebenzeitverläufe die in der Literatur angegebenen Dämpfungsfaktoren, auch in Bezug auf ihre Relevanz für europäische Erdbebenereignisse, zu bewerten. Insbesondere der im Eurocode 8-1 angegebene Dämpfungskorrekturbeiwert soll kritisch untersucht werden. Hierzu wurde für mehrere hundert Zeitverläufe der Einfluss verschiedener Dämpfungsmaße auf das Antwortspektrum berechnet und daraus Korrekturbeiwerte abgeleitet. Um differenzierte Aussagen treffen zu können, erfolgte die Auswertung nicht nur in Abhängigkeit der Eigenfrequenz, sondern auch nach der Untergrundklasse und der Größe der Untergrundbeschleunigung. Die so gewonnenen Erkenntnisse werden in Zusammenhang mit der zum Thema zur Verfügung stehenden Literatur gesetzt und bewertet.
An der Professur Verkehrsbau der Bauhaus-Universität Weimar wurde ein Lagermodell für das FE-Programm ANSYS entwickelt. Die Zielsetzung hierbei ist die Verkürzung von Rechenzeiten bei der Tragwerkssimulation. Anliegen dieser Arbeit ist es, dass bestehende Lagermodell auf seine Funktionsfähigkeit zu überprüfen und die Auswirkungen des Modells auf ein ausgewähltes Tragwerk aufzuzeigen. Zum besseren Verständnis und zur besseren Deutung der Ergebnisse wird ein möglichst einfaches statisches System gewählt. Das System besteht aus einem 20 m langen Überbau, der im ersten Drittelspunkt durch eine 15 m hohe Stütze unterstützt wird. Zwischen Überbau und Stütze befindet sich das Lager. Am Fuß der Stütze wird ein Baugrundmodell angesetzt, welches die Gründung der Stütze darstellen soll. In das Lagermodell sind charakteristische Eigenschaften sowie auch noch vereinfachte Berechnungsansätze eines bewehrten Elastomerlagers implementiert. Im einzelnen sind dies, neben einer linearen Vertikal- und Verdrehsteifigkeit, eine vom Verschiebungswinkel abhängige nichtlineare Schubsteifigkeit und geometrische Nichtlinearitäten. Die geometrischen Nichtlinearitäten sind einerseits vom Verdrehwinkel des Lagers abhängige Kräfte aus Horizontal- und Vertikalbelastung und andererseits Momente, die aus der Exzentrizität der Belastungen am Lager hervorgerufen werden. In dieser Arbeit werden die Auswirkungen der geometrischen Nichtlinearitäten des Lagers näher betrachtet. Für die Untersuchung der nichtlinearen Schubsteifigkeit ist eine andere Geometrieform des Tragwerkes nötig, so dass eine Untersuchung im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich ist.
Mit der Einführung des semiprobabilistischen Sicherheitskonzeptes im Bauwesen wurden auch die Berechnungs- und Nachweisgrundlagen für Brücken neu definiert. Für die praktische Anwendung auf nationaler Ebene und die Präzisierung der Festlegungen des EC’s wurde ein ARS mit konsistenten Regeln zur Ermittlung von Kräften und Verformungen für Brückenlager erstellt. Schwerpunkt der Arbeit ist die Ermittlung von Kräften und Verformungen an stahlbewehrten Elastomerlagern nach den Normengrundlagen der DIN 1072 und des DIN-Fachbericht 101 (in Erweiterung durch den Entwurf des ARS vom 25.07.2005) an einem komplexen Spannbeton-Brückentragwerk, um einen Normenvergleich bezüglich des Sicherheitsniveaus anstellen zu können. Die Berechnungen wurden unter Verwendung des FE-Programmsystems ANSYS am nichtlinearen, komplexen Gesamtsystem durchgeführt. Im Vorfeld erfolgte dazu ein grundlegender Vergleich der Sicherheitskonzepte, der Lastannahmen und maßgebenden Lastfallkombinationen. Für die Windlastannahmen wurden die aktuellen Regelungen der DIN 1055-4 (2005-03) und der EN 1991-1-4 (2005-07) angewandt. Für die Vorbemessung und Nachweise des Spannbeton-Überbaus wurde ein InfoCAD-FE-Modell genutzt. Resultierend in der Lagerdimensionierung wurde anhand der Untersuchungsergebnisse die Vergleichsanalyse des jeweils erreichbaren Sicherheitsniveaus durchgeführt. Unter der betrachteten Bemessungssituation ist das erreichte Sicherheitsniveau nach neuer Normung vergleichbar mit dem des bisherigen Erfahrungsbereiches der DIN 1072.
Ziel dieser Diplomarbeit war es unter Verwendung von Messwerten und mathematischen Grundlagen eine Ermittlung der Tragfähigkeit vorhandener Straßenkonstruktionen. Ausgangspunkt waren Messungen auf zwei verschiedenen Strecken (L 2141 Andisleben-Dachwig, L1042 Gierstedt-Kleinfahner). Die Messungen wurden jeweils mit dem Benkelmannbalken und dem Falling-Weight-Deflectometer vorgenommen. Beide Verfahren unterscheiden sich durch die Art der Lateintragung. Die Lasteintragung erfolgt mit dem Benkelmannbalken statisch und mit dem Falling-Weight-Deflectometer dynamisch. Daraus folgt, dass die aus den Einsenkungswerten ermittelten E-Module mittels Benkelmannbalken statische E-Module und mittels Falling-Weight-Deflectometer. dynamische E-Module sind. Der E-Modul einer Schicht ist ein Maß für den Verformungswiderstand einer Straßenkonstruktion. Jede Straßenkonstruktion weist ein kompliziertes Verformungsverhalten auf. Betonstraßen besitzen in der Regel größere E-Module als Asphaltstraßen, die sich aber viskoelastisch und viskoplastisch verformen können. Der E-Modul einer Schicht ist auch von der jeweiligen Schichthöhe abhängig. Grundsätzlich gilt, je mehr Einsenkungswerte von einer Straßenkonstruktion zur Verfügung stehen, desto genauer fallen die Beurteilungen hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit aus. Die mathematische Ermittlung der Tragfähigkeit einer Straßenkonstruktion erfolgt über die Festlegung eines mathematischen Modells. Es wurden verschiedene Modelle untersucht. Das einfachste Modell zur Beschreibung einer Straßenkonstruktion ist der elastisch- isotrope Halbraum, wobei der gesamte Straßenkörper durch einen einzigen E-Modul beschrieben wird. Eine wesentlich exaktere Beschreibung einer Straßenkonstruktion ist das Zweischichtensystem. In diesem System wird der bituminöse Aufbau mit der Schichtdicke h und dem E-Modul E1 gekennzeichnet und die Unterlage (Frostschutzschicht und Untergrund zusammengefasst) mit dem E-Modul E2 beschrieben. Das Zweischichtensystem hat den Vorteil, dass ein erkennbarer E-Modul Sprung zwischen der gebundenen Schicht (E1) und der ungebundnen Schicht (E2) entsteht. Ein drei oder mehrschichtiges System hier anzuwenden ist sehr schwierig, da dieses nicht eindeutig bestimmt ist. Das Zweischichtensystem ist eindeutig bestimmt und liefert genügend gute Ergebnisse, um die Tragfähigkeit zu beschreiben.
Innerhalb der Arbeit wurden vorliegende Druckversuche an bewehrten Elastomerlagern hinsichtlich des Druckstauchungsverhaltens systematisch ausgewertet. Die Druckversuche wurden an Lagern verschiedener Hersteller durchgeführt. Die Versuchsdurchführung und Auswertung erfolgte nach DIN 4141-140 bzw. nach EN 1337-3. Die ermittelten Druckstauchungswerte in Form des ideellen E-Moduls wurden anschließend den vereinfachten Berechnungsansätzen der Normen DIN 4141-14/A1 und EN 1337-3, sowie den Berechnungsansätzen nach Topaloff gegenüber gestellt. Als Nebenaspekt der Arbeit wurde eine am Lehrstuhl vorliegende Versuchsdatenbank auf ihre Eignung und Funktionalität untersucht.
Innerhalb der Arbeit wird der Einfluss der Querschnittssteifigkeit und der Lagerungsbedingungen von Brücken auf das Schwingungsverhalten in Querrichtung infolge Windeinwirkung untersucht. Am Beispiel der Talbrücke Schwarza (A71) wird die Schwingungsanfälligkeit des Tragwerkes durch Vergleich der Tragwerksreaktionen infolge einer statischen Ersatz-Windlast und der dynamischen Windlast untersucht. Dazu wird ein FE-Modell der Brücke mit dem Programmsystem ANSYS erstellt. Die Windlastannahmen basieren auf dem EC 1991 - Teil 2-4. Für das untersuchte Tragwerk kann gezeigt werden, das aufgrund der geringen Eigenfrequenzen der Brücke in Querrichtung keine Schwingungsanfälligkeit besteht.
Für zwei ausgewählte Brückenüberbauten (Spannbeton, Stahl) erfolgt die Ermittlung der Lagereinwirkungen (Auflagerkräfte, Verschiebungen, Verdrehungen) zum einen entsprechend dem summarischen Sicherheitskonzept der DIN 1072 usw. zum anderen nach dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept entsprechend DIN Fachbericht 101 usw. In den konsistenten Konzepten erfolgt anschließend die Auswahl und Nachweisführung für die Lager. Entsprechende Unterschiede werden aufgezeigt und analysiert.
Der junge Beton ist durch thermische und hygrische Einwirkungen sowie die Entwicklung der Festigkeitseigenschaften und die Relaxation der Zwangsspannungen gekennzeichnet. Ziel der Arbeit ist es, ausgehend vom Materialverhalten eine Strategie zur wirlichkeitsnahen Berechnung von Spannungen in jungen Betonbauteilen infolge von Temperaturfeldern zu entwickeln. Die Berechnungsergebnisse wurden für die Temperatur mit Versuchen im Labor und in situ verifiziert; für die Spannung wurde die Überprüfung der Berechnung mit Hilfe von Versuchen im Labor durchgeführt. Am Beispiel eines Hochofenfundamentes wurde zur Minimierung der Beanspruchungen der Einfluss der Betonrezeptur und der Herstellungstechnologie auf die Temperatur und Spannung des Bauteils untersucht. Anschließend wurde daraus der Einfluss der Erhärtung auf die Materialfelder im Querschnitt beurteilt. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur rechnerischen Lösung von therm! ischen und mechanischen Problemen des jungen Betons.