Ingenieurmodell für Querkraftnachweise und numerische Simulation von kombinierter Querkraft- und Torsionsbeanspruchung

Der Großteil der Straßen- und Eisenbahnbrücken in Österreich wurde nach Normen geplant und errichtet, die nicht mehr den derzeit gültigen Regelwerken entsprechen. Bei einer statisch-konstruktiven Überprüfung einer Bestandsbrücke werden jedoch im Regelfall die aktuell geltenden Normen herangezogen. Das führt dazu, dass die darin geforderten Nachweise der Schubtragefähigkeit nicht mehr erbracht werden können. Versuche an Brückenträgern haben ergeben, dass im Speziellen bei der Querkrafttragfähigkeit teilweise hohe Tragreserven vorhanden sind, die sich mit den derzeit vorhandenen Modellen nicht abbilden lassen. Im Zuge dieses Projektes entwickeln wir ein neues Ingenieurmodell, mit dem es möglich ist, die Querkrafttragfähigkeit von Bestandsbrücken vereinfacht abzuschätzen.

Department

Bauen und Gestalten

Die Hochschule Campus Wien entwickelt in Zusammenarbeit mit der TU Wien und der TU Graz ein praxisgerechtes Ingenieurmodell zur Ermittlung des Querkraftwiderstandes bei Bestandsbrücken aus Stahlbeton. Aufgrund des derzeit gültigen Rechenmodells wurden Tragwerke verstärkt oder neu gebaut, obwohl sie in gutem Zustand waren. Mit dem neuen Modell soll die tatsächliche Querkrafttragfähigkeit ermittelt werden. Dazu werden mittels nichtlinearer Finite-Elemente-Simulationen sowie einer Literaturstudie die Versagensmechanismen bei Torsionsbeanspruchung sowie kombinierter Querkraft- und Torsionsbeanspruchung untersucht. Zur Ermittlung des Torsionswiderstandes von Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen stellen wir wesentliche Bemessungsmodelle der internationalen Normen zusammen und vergleichen sie. Darüber hinaus führen wir experimentelle Untersuchungen durch, mit denen wir bisher wenig erforschte Einflussparameter in Bezug auf die Querkrafttragfähigkeit analysieren. Durch diese Bauteilversuche soll eine Datenbasis geschaffen werden, mit der das hier zu entwickelnde Modell verifiziert und abgesichert werden kann. In weiterer Folge leiten wir davon ein praxisgerechtes Ingenieurmodell ab, mit dem es möglich ist, die Querkrafttragfähigkeit von Bestandsbrücken vereinfacht abzuschätzen. Abgesichert wird das Modell durch probabilistische Methoden. Eine Sensitivitätsanalyse legt abschließend den Geltungsbereich dieses vereinfachten Modells fest. Eine Nachrechnung von bestehenden Brückentragwerken soll die Anwendbarkeit dieses Modells demonstrieren.

numerisches Verfahren zur Festkörpersimulation

Forschungsziele

Entwicklung eines praxisgerechten Ingenieurmodells zur realitätsnahen Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit von bestehenden Stahlbetonbrücken
Schaffung einer wissenschaftlich abgesicherten Datengrundlage durch Simulationen, Literaturanalysen und experimentelle Bauteilversuche zur Untersuchung von Querkraft- und Torsionsbeanspruchungen
Verbesserung der Bewertung bestehender Brückenbauwerke, um unnötige Verstärkungen oder Ersatzneubauten zu vermeiden und die sichere Weiternutzung vorhandener Infrastruktur zu ermöglichen