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TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Stahlbrücken nach Eurocode 3 —
Konstruktion und Bemessung
Prof. Dr.-Ing. Karsten Geißler, TU Berlin, FG Entwerfen und Konstruieren - Stahlbau
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Einführung der Eurocodes
DIN EN 1993 (2010) Bemessung und Konstruktion von Stahltragwerken
Teil 1-1 Allgemeine Bemessungsregeln für den Hochbau
Teil 1-5 Plattenförmige Bauteile
Teil 1-8 Bemessung von Anschlüssen
Teil 1-9 Ermüdung
Teil 1-10 Stahlgütewahl
DIN EN 1090 (2011)
Ausführung von Stahltragwerken
DIN EN 1993–2 (2010) Bemessungs- und Anwendungsregeln
für den Brückenbau
i.V.m. jeweiligen NA
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Sicherheitskonzept
Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept (Eurocode 0)
Einwirkungen – unabhängig vom Baustoff
GZT: charakteristische Werte
(98%-Quantile der Jahresextrema)
werden auf Niveau der Bemessungs-
werte angehoben TSF g
mehrere zeitveränderliche Einwirkungen:
Kombinationsbeiwerte y
GZG: seltene (charakteristische), häufige und quasi-ständige Werte
einzelne Einwirkungskombinationen problemspezifisch wie folgt definiert:
Spannungsnachweise: mit seltener Einwirkungskombination (50 J.- Werte)
Verformungsnachweise: für quasi-ständige Lasten
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Sicherheitskonzept
Teilsicherheitsbeiwerte der Widerstände im GZT Bemessungswerte ergeben sich durch Division der charakteristischen (5%-) Fraktile
mit dem TSF
Baustahl ga
Grundkombination Festigkeitsnachweise: 1,0
für Stabilitätsnachweise einschl. Beulen: 1,10
Beanspruchbarkeit von Verbindungen
(NW gegen Bruchfestigkeit): 1,25
außergewöhnliche
Kombination
1,0
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung nach EC 3 – Baustahl
Baustahl Stahlgüte bis S460 zulässig
Festigkeitswerte (5%- Fraktile), nach EN 1993-1-1
keine „garantierte Mindeststreckgrenze“ zulässig
in Einzelfällen ist auch Guss möglich
Talbrücke St. Kilian
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Baustahl Blechdickenbegrenzung gegen Sprödbruch (erf. Zähigkeit abh. von Temperatur und Blechdicke)
- Werte n. EN 1993-1-10 für -30°C (max Zug 0,6*fy)
- Blechdicke 30mm: Aubi oder Klammerwerte
Rundstähle für Hänger
Bemessung nach EC 3 – Baustahl
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung nach EC 3 – Querschnittseigenschaften
Querschnittseigenschaften
mitwirkende Breite
keine Abminderung bei b0 Le / 50
0eff bb
e
00
L
b
tb
A1
0
sl0
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Stahlträger: Querschnittsklassen im GZT
Klasse Tragfähigkeit
1 vollplastisch,
Rotationsvermögen
2 vollplastisch
3 elastisch
4 elastisch,
Beulen beachten
Bemessung nach EC 3 – Querschnittseigenschaften
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Querschnittsklassen
für Steg und Gurt nach c / t
Gesamtquerschnitt in
ungünstigste Klasse einstufen
Bemessung nach EC 3 – Querschnittseigenschaften
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Querschnittsklassen
- für Qkl 1 und 2 Ausnutzung der vollplastischen Tragfähigkeit möglich
- für Qkl 3 elastische Bemessung, volle Ausnutzung der Fließgrenze
- für Qkl 4 Abminderung der elastischen Grenztragfähigkeit durch Beulen
beachten
2 Verfahren: Grenzbeulspannungen, effektive Querschnitte
Bemessung nach EC 3 – Querschnittseigenschaften
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Schnittgrößenermittlung im Regelfall elastisch,
einzige Ausnahme: plastisch für außergewöhnliche Bem.-situation bei Qkl. 1
Bedingung für den Entfall der Berechnung Th.II.O.:
FEd Bemessungswert der Belastung, die zum Ausknicken führt
Fcr elastische Knicklast des Systems
andernfalls Schnittkräfte am verformten System ermitteln
Größe der Ersatzimperfektion e0d: abhängig von der KSL
gu min. Lastfaktor zum Erreichen des charakt. Querschnittswiderstandes
gcrit Lastfaktor für die kritische elastische Knicklast
Bemessung nach EC 3 - Schnittgrößenermittlung
10F
F
Ed
cr
cr
2
22
eld0
)2,0(15,0
0,11
1
10,11
A
W2,0e
2
2
crit
u
g
g
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Schnittgrößenermittlung am verformten System
alterativ: Form und Amplitude für Bögen,
z.B. Knicken in der Bogenebene:
Stabbogenbrücken
Knicklängenbeiwerte für Bögen
Bemessung nach EC 3 - Schnittgrößenermittlung
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung im GZT NW Biegung - bei Ausnutzung der plastischen Tragfähigkeit (Qkl. 1, 2):
NW Biegung - bei Ausnutzung der elastischen Tragfähigkeit (Qkl. 3):
Nachweis der Querkraft, wenn Stegschlankheit
Bemessung nach EC 3 – Querschnittstragfähigkeit
QSfür1n5und2.bspwmit0,1M
M
M
M
Rd,Nz
Ed,z
Rd,Ny
Ed,y
d,y
el,z
Ed,z
el,y
Ed,yEd fW
M
W
M
A
N
0M
ykw
Rd,pl3
fAV
g
83,0w
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Interaktion Biegung und Querkraft, wenn
Q- Ausnutzung > 50%
bei plastischer Bemessung:
kennzeichnet prozentual den Steganteil, der für die Aufnahme der
Querkraft benötigt wird
bei elastischer Bemessung: Vergleichsspannungsnachweis
Rd,pl
0M
yk
w
2w
plRd,V Mf
t4
AWM
g
2
Rd,pl
Edw 1
V
V2
Bemessung nach EC 3 – Querschnittstragfähigkeit
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Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung im GZT – Stabilitätsnachweise
Ersatzstabverfahren oder Nachweis nach Spannungstheorie II. Ordnung
bei beiden Verfahren mit gM1 = 1,10
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
- Biegeknicken unter zentrischem Druck:
Bemessungswiderstand
Abminderungsfaktor abhängig von und KSL
A=1,0 für Qkl. 1-3 bzw. A= Aeff / A für Qkl. 4
1M
k,yARd,b
fAN
g
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
- Biegeknicken unter Druck + Biegung:
für Qkl. 1,2:
kyy , kyz , kyz , kzz Interaktionsbeiwerte nach EC 3-1-1, Anhang A oder B
für Qkl. 3 mit Wel (und anderen kij )
- vereinfachter NW bei N + My :
9,0/fW
MC
/fA
N
1Myky,pl
Ed,y
0,mi
1Myky
Ed g
g
0,1/fW
Mk
/fW
Mk
/fA
N
1Mykz,pl
Ed,zyz
1Myky,plLT
Ed,y
yy
1Myky
Ed g
g
g
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Biegedrillknicken
NW Druckgurt für Knicken aus der Trägerebene
kann als NW mit Ersatzstabverfahren oder NW
mit Spannungstheorie II. O. geführt werden
Ersatzstabverfahren – Schlankheit Druckgurt
+ 1/3 der gedrückten Stegfläche
My,Ed max M zwischen den Lagerungen
Mc,Rd = Wy fy / gM1
Wy maßgebendes Widerstandsmoment
der gedrückten Randfaser
für Brückenbau gilt:
Ed,y
Rd,c0c
1z,f
ccf
M
M
i
Lk
2,00c
0,1kMkM flRd,cflRd,b
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Biegedrillknicken – Nachweis am gesamten Träger
z.B. als Ersatzstabnachweis mit Schlankheit
freie Drehachse:
gebundene Drehachse:
y,cr
y,plwLT
M
M
3
rz5,0z
3
rz5,0zc
L
IEM
y
p2
M
2
y
p2
M2
2
z2
y,cr
AMP c
1
c
1
c
1
c
1
T2
B
D2
zy,cr IG
L
IE
k
1M
2B
22
B
n
1n
1
D
4
BIE
Lc
Knicklängenbeiwert:
Bettungsparameter:
Nomogramme in [Lindner, Hanswille, Münich]
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Biegedrillknicken
Nachweis:
bzw. für N + M:
1M
yky,plwLTRd,b
fWM
g
aus Sedlacek, G., et.al.:
Leitfaden DIN-Fb 103
0,1/fW
Mk
/fA
N
1Myky,plLT
Ed,yyy
1Myky
Ed g
g
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung im GZT – Beulen
Verfahren mit Grenzbeulspannungen
d ≤ p,Rd
für längsversteifte Beulfelder zwingend anzuwenden
Beulen inf. Längsspannungen, 2 Verfahren
NW mit effektiven (wirksamen) Querschnitten
Spannungsumlagerungen im QS
Nutzung überkritischer Tragreserven
zusätzlicher Gebrauchstauglichkeits- NW
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
NW mit „effektiven“ Querschnitten
Abminderungsfaktor für beidseitig
gestützte Querschnittsteile:
Beulschlankheitsgrad
k4,28
t/bf
cr
yP
0,1)3(055,0
2
P
P
y
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Nachweis mit Grenzbeulspannungen, nach EC3-1-5, T.10
Bestimmung von ρx, ρz, v mit der Schlankheit des Plattenfeldes:
z. B. ρx Reduktionsbeiwert ρc für Grenzspannung x,Rd in x-Richtung
„V“ nach Vorschlag U. Kuhlmann (in Stahlbaukalender 2012)
crit
ult
2
y
Ed
y
Ed,z
y
Ed,x
2
y
Ed,z
2
y
Ed,x
2
ult
ultf
3ffff
1
2/1
2,crit
2z,crit
z
2x,crit
x
2
z,crit
z
x,crit
x
z,crit
z
z,crit
x
crit
1
2
1
2
1
4
1
4
1
4
1
4
11
y
y
y
y
y
y
...Ed,x
x,critx,crit
2
P
P
x
22,0
)0,1Vsonst(dsinungenDruckspannbeidesundw ennVmit
0,1/f
3/f/f
V/f/f
zxzx
2
1MykV
Ed
1Mykz
Ed,z
1Mykx
Ed,x
2
1Mykz
Ed,z
2
1Mykx
Ed,x
g
g
g
g
g
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Beulnachweis für das ausgesteifte Feld
muss als Nachweis gegen Grenzbeulspannungen erfolgen
1. Möglichkeit: Steifen erhalten Mindeststeifigkeit I*= 0,092 ∙ g* ∙ b ∙ t3
( g*: Beiwert abh. vom Spannungstyp (, ), , Anordnung der
Steifen, …)
Beulsicherheit für das Einzelfeld nachweisen
2. Möglichkeit: I < I* Beulsicherheit für das ausgesteifte Gesamtfeld
nachweisen
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Knickstabähnliches Verhalten
Plattentragwirkung kann nicht stattfinden
Regelungen des EC 3-1-5 wie in DIN- Fb103
= 0 bedeutet reines
Knickstabverhalten
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Beulen infolge Schubspannungen
NW nach Zugfeldtheorie:
günstiger Einfluss von Endquersteifen kann ausgenutzt werden
ausgeprägtes Zugfeld wirkt stabilisierend
NW mit Grenzbeulspannungen:
VRd = AV ∙ P,Rd
1M
wwywvRd,c
fwv
3
thfV
g
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Beulen infolge Schubspannungen
Im Brückenbau ist Berücksichtigung
der stützenden Wirkung der Flansche
nicht zugelassen
zusätzlicher Flanschanteil (hier nur zur Information):
1M
wwywwRd,w
3
thfV
g
g
yw2
ww
yF2
FF
2
Rd,F
Ed
1M
yF2
FFRd,bF
fht
ftb6,125,0ac
M
M1
c
ftbV
0,1fwv
Bemessung nach EC 3 – Stabilitätsnachweise
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Verbindungsmittel / Schweißnähte
Folg. Verbindungen im Brückenbau nicht zulässig:
- Verbindung mit nur einer Schraube
- GV- Verbindung mit Lochspiel >1mm, Langlöcher
- nicht durchgeschweißte Stumpfnähte
- unterbrochene Kehl- oder Stumpfnähte
Allg. konstruktive Hinweise:
- Lamellen und Steifen vollständig umschweißen
ermüdungsgerechte Ausführung beachten
- Ausführung der Querrahmen
- Regeln für Terrassenbruchgefahr beachten
Bemessung nach EC 3 – Verbindungen
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Verbindungsmittel / Schweißnähte
Tragfähigkeit der Verbindungen:
- Stumpfnähte: Tragfähigkeit der Naht = Tragfähigkeit
des schwächeren angeschlossenen BT
- Kehlnähte: Tragfähigkeit der Naht der Länge l
(Zugfestigkeit des Grundmaterials ist maßgebend)
w= 0,8 (S235) = 0,90 (S355) = 0,85 S460 (NDP 2.2 in EC3-1-8/NA)
berücksichtigt höhere Festigkeit der Naht gegenüber dem normalfesten
Grundwerkstoff
a: Höhe des eingeschriebenen Dreiecks, bei vollautomat. Schweißung darf a um
20% vergrößert werden (aber a≤2mm)
für Kehlnähte mit l > 150∙a ist Tragfähigkeit abzumindern
2Mw
uk2
IId
2
d2ddw,V
f)(3
g
Bemessung nach EC 3 – Verbindungen
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
NW gegen Materialermüdung
- Bezug auf NW EC 3-1-9
- Nachweis nach Nennspannungskonzept,
Nennspannungen müssen im elastisch bleiben
- NW nach Strukturspannungskonzept nur im absoluten Ausnahmefall
- Materialsicherheitsbeiwerte abh. von Schadenstoleranz
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
nicht schadenstolerant
(Hauptträger)
schadenstolerant
(Fahrbahnelemente)
gMf
1,25 1,0
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Nachweis in 3 Stufen (mit steigendem Aufwand) möglich
1. Alle Spannungsdifferenzen unterhalb des Schwellenwertes der Dauerfestigkeit
2. NW mit Hilfe (normierter) schädigungsäquivalenter Spannungsdifferenzen
3. Direkte Schädigungsberechnung nach Palmgren/ Miner
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
NW der max. Spannungsdifferenz unterhalb des Schwellenwertes der
Dauerfestigkeit
D: Ermüdungsfestigkeit bei N= 5∙106
(Dauerfestigkeit)
bzw. gFf ∙ max ≤ 26N/mm2 / gMf
(26 N/mm2: schlechtester Kerbfall)
Betriebsfestigkeits- NW mit Hilfe schädigungsäquivalenter
Spannungsdifferenzen
C / C: 2-Mio- Wert der Wöhlerlinie (KF- Bezeichnung, 5%- Fraktilwert)
Mf
c2EFf
Mf
c2EFf
.bzwg
g
g
g
Mf
DmaxFf
g
g
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
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Einführung der Eurocodes im Brückenbau
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Ermittlung der schadensäquivalenten Spannungsdifferenzen
inf. ELM 3 (48 t- Fahrzeug)
LM3 = /max - min/
Betriebslastfaktor = 1 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 ≤ max
1: Spannweitenbeiwert
2: Verkehrsstärkenbeiwert
3: Lebensdauerbeiwert
4: Beiwert für den „positiven“
Effekt mehrerer Fahrspuren
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
Spannweitenbeiwert Feldbereich
5obs1m
2000.500
N
kN480
Q
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Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Direkte Schädigungsberechnung nach Palmgren / Miner:
wenn i im Bereich der Wöhlerlinie mit m=3 liegt, sonst Exp. m=5 bzw. Ni=
Beispiel Kollektiv ZFT- Feldmitte, L= 35 / 35m
3
iFf
MfD6
i
i i
id
/105Nmit0,1
N
nD
g
g
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
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Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Ermüdungsfestigkeit
nach EC3-1-9 parallele Wöhlerlinienschar, m=3, m=5, m=
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Wöhlerlinien
in EC3-1-9 derzeit ca. 75 Kerbfälle
KF mit *) mit best. Bedingungen
eine Kategorie günstiger
Beispiel: Längsnähte zusammen-
gesetzter Träger
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Wöhlerlinien
im EC3-2/NA einige ergänzende KF, z.B.
Lamellenstoß
KF 71
„Ohlemutzstoß“
KF 80
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Wöhlerlinien
im EC3-2/NA einige ergänzende KF, z.B.
QT-Gurt- Anschluss
KF125
Lamellenende
KF 71
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Konstr. Regeln für orthotrope Fahrbahnplatten von Straßenbrücken
Deckblech im Schwerlaststreifen t= 14mm
Längsrippen:
- als Trapezrippen: Empfehlung e 30cm
bzw. e / t 25
- ungestoßen durch QT-Stege führen
Bemessung nach EC 3 – Konstruktion
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Orthotrope Fahrbahnplatten von Straßenbrücken
Mindeststeifigkeit der Längsrippen – wie nach DIN-Fb 103
Bemessung nach EC 3 – Konstruktion
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Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
orthotrope Platte mit Trapezrippen
Form der Freischnitte (aber auch ohne möglich)
Bauteil- Ermüdungsversuche am ICOM Lausanne
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Wöhlerlinien EC3-1-9
orthotrope Platte mit Trapezrippen
Bemessung nach EC 3 – Ermüdung
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Orthotrope Fahrbahnplatten von Straßenbrücken
Querträger bei Trapezprofilen
als Vierendeelsystem berechnen
Biegung in den Stegzähnen ist nicht
vernachlässigbar
Bemessung nach EC 3 – Konstruktion
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Querrahmenausbildung
Querrahmen sind Schwachstellen bei bestehenden Stahlbrücken:
Bemessung nach EC 3 – Konstruktion
„2“ Stumpfnaht
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Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit
Einhaltung der elastischen Dehnungen im Gebrauchszustand
zur Vermeidung bleibender Verformungen
Begrenzung von Verformungen
allgemein: Einhaltung des Lichtraumprofils unter der Brücke
- Spannungslose Werkstattform (Überhöhung für ständige Einwirkungen)
- Durchbiegung (Fahrkomfort)
- weitere Kriterien nur für Eisenbahnbrücken
NW der Schwingungsüberhöhungen
für Fußgängerbrücken: NW der maximalen Beschleunigung in versch. Eigenformen
für einzelne Bauteile von Straßenbrücken, z.B. Seile
Bemessung nach EC 3 – Gebrauchstauglichkeit
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Einführung der Eurocodes im Brückenbau
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Anhänge
C – Empfehlungen für die bauliche
Durchbildung von Stahlfahrbahnen
(bzw. Anhang NA.G)
D – Knicklängen von Bauteilen und
geometrische Imperfektionen
Bemessung nach Eurocode 3
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Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung nach Eurocode 3
Anhang NA-F – Bemessung von Hängern an Stabbögen
Einhaltung Entwurfsgrundsätze:
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Bemessung nach Eurocode 3
Anhang NA-F – Bemessung von Hängern an Stabbögen
Nachweis wirbelerregte Schwingungen
Berechng. mit stat. Ersatzlasten in Schwingungsmaxima
der jew. Eigenform (n. Theorie II.O., mit NEG,char)
(St = 0,2 für runde QS)
Ermüdungsnachweis:
Nachweis Galloping-Schwingungen:
nur für eckige QS oder entartete runde QS (Regen-Wind-Induziert) relevant, dann
- Ermittlung einer kritischen Windgeschwindigkeit (abhängig vom Querschnitt)
- Nachweis der max. mittleren Windgeschwindigkeit vm
St
Dfv
kvD10,1q
ii,crit
i,F
2
i,crit
MfCWindVerkehr / g
TU Berlin - Institut für Bauingenieurwesen
Fachgebiet EK – Stahlbau Prof. Dr.-Ing. K. Geißler
Einführung der Eurocodes im Brückenbau
Tagung Berlin, 15. Mai 2013
Zusammenfassung
Bemessung und Konstruktion der Stahlbrücken nach EC 3-2:
i.W. analog wie nach DIN-Fb 103
nur wenige Änderungen in einzelnen Nachweisen
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