Großversuche an Spannbetonbrückenträgern zur Beurteilung des Schubtragverhaltens

Abstract

Der Brückenbestand im Straßen‐ und Eisenbahnnetz beinhaltet eine Vielzahl an Bauwerken aus Stahlbeton‐ und Spannbeton, die ab Beginn der 1950er Jahre bis Ende der 1970er Jahre errichtet wurden. Diese Tragwerke werden in den nächsten Jahrzehnten zunehmender Belastung durch das ansteigende Verkehrsaufkommen ausgesetzt. In diesem Zusammenhang muss die Fragestellung nach einer ausreichenden Tragfähigkeit und Zuverlässigkeit für Brückenbauwerke beantwortet werden, die jedoch in vielen Fällen gemäß dem heutigen Normenstand nicht positiv bewertet werden kann. Ein besonderes Problem ergibt sich im Betonbau beim Nachweis der Schubtragfähigkeit, zumal früher andere Bemessungskonzepte als heute Grundlage für den Brückenentwurf waren. In dem Zusammenhang wurden drei Versuche zur Ermittlung der Schubtragfähigkeit an Spannbetonbrückenträgern im Maßstab 1:1 durchgeführt, wobei die Träger bis zum Versagen belastet wurden. Die Versuche ergaben hohe Tragreserven gegenüber den rechnerischen Tragfähigkeiten gemäß Eurocode 2. Der vorliegende Beitrag beinhaltet eine Beschreibung der Versuche sowie einen Vergleich der Ergebnisse mit den Bemessungsansätzen gemäß Eurocode. Full scale tests on prestressed concrete bridges concerning the shear load bearing capacity The current bridge stock of road and railway bridges consists of many bridges, which were built between the 1950s and the end of 1970s. Many of these structures must carry the increasing life loads within the next years at a high level of reliability. Therefore, the question arises whether sufficient load‐carrying‐capacity (according to the state of the art) can still be ensured or not. Especially the structural analysis of the shear‐load‐capacity of concrete structures has been changed over the last 50 years. In many cases the verification of shear load bearing capacity according to Eurocode 2 cannot be done. In the course of the destruction of an underground railway station the ÖBB Bridge Department and the Institute for Structural Engineering at the Vienna University of Technology were given the opportunity to carry out full scale tests concerning the shear load carrying capacity on three bridge girders. The load tests showed big deflections, significant crack widths and a ductile behavior of the T‐beams with a high factor of global safety. The paper includes a description of the bridge structure, the results of the tests, and a comparison of the experimental results with the shear carrying capacity according to Eurocode.

Rechnerische Beurteilung der Schubtragfähigkeit einer Spannbetonbrücke mit geringem Querkraft bewehrungsgrad

“…Es stellt sich jedoch vermehrt die Frage, inwieweit ein solches Vorgehen überhaupt vonnöten ist, da die fehlende rechnerische Querkrafttrag fähigkeit im klaren Widerspruch zu Ergebnissen aus diversen experimentellen Untersuchungen steht. Die prognostizierten Schubtragfähigkeiten liefern deutlich ge ringere Werte, als in Laborversuchen und Feldversuchen an Spannbetonträgern mit geringer Querkraftbewehrung erzielt werden konnten. Es scheint also, dass das im Eurocode 2 vorgegebene Nachweismodell nicht für die Bewertung der Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonträgern geeignet ist.…”

Erfahrungen bei Nachrechnung und Verstärkung von Brücken

“…Der Betontraganteil des Schubs wird bei neuen Betonbrücken als Reserve vorgehalten, um sie für die prognostizierte Nutzungszeit von 100 Jahren besonders robust auszustatten. Es liegen zahlreiche Forschungsergebnisse vor, die belegen, dass die Bemessungsregeln des EC2 die tatsächliche Querkrafttragfähigkeit von vorgespannten Bauteilen erheblich unterschätzen [10–14]. Diese hohen Reserven müssen bei älteren Brücken nicht mehr vorgehalten werden, da sie in der Regel nur noch für geringere Restnutzungsdauern nachgerechnet werden müssen.…”

Ermittlung der vorhandenen Spannkraft in 50 Jahre alten Brückenträgern und Vergleich der Verluste nach EC2

“…Ermittlung der vorhandenen Spannkraft in 50 Jahre alten Brückenträgern und Vergleich der Verluste nach EC2 Bild 1. Spannbetonträger während des Aushubs [1] Fig. 1.…”

“…The first part included ultimate shear load tests of the girders. These tests were described in [1], comparable tests see [2]. This article describes the second part of the analysis and deals with the measurements of the remaining prestressing forces after a service life of 50 years.…”