FOSTA P645

Berechnungs- und Konstruktionsgrundlagen für Sandwichähnliche Verbundträger mit Trapezblechstegen im Brückenbau

FOSTA P645

Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde das Trag- und Verformungsverhalten sowie Bemessungskonzepte von Trapezstegträger unter Querbelastung untersucht. Hierbei lag der Schwerpunkt auf der Anwendung unter Berücksichtigung der Randbedingungen beim Brückeneinschub. Eine Auswertung experimenteller und numerischer Untersuchungen aus der Literatur hat gezeigt, dass die bisher durchgeführten Untersuchungen sich auf typische Anwendungsgebiete des Hochbaus beschränken, für die eine Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Brückenbau nicht ohne weiteres möglich ist. Aus diesem Grund wurden eigene Untersuchungen auf Grundlage der Methode der Finiten-Elemente (FEM) durchgeführt. Die hierfür erstellten Rechenmodelle konnten anhand einiger bekannter Versuche aus der Literatur verifiziert werden und dienten dazu, den Parameterbereich insbesondere für lange Lasteinleitungen zu erweitern, wie sie durch heutige Verschiebelager in der Praxis üblich geworden sind. Hierbei konnte gezeigt werden, dass in Abhängigkeit der Profilierungsgeometrie neben dem lokalen Beulen der Sicken auch ein globales Beulen über die Stegblechhöhe auftreten kann. Eine Analyse bestehender Bemessungskonzepte hat gezeigt, dass einer der existierenden Bemessungsvorschläge auch für den hier untersuchten Anwendungsbereich geeignet ist. Es konnte gezeigt werden, dass eine Übertragbarkeit des Bemessungsmodells nach Kähönen, das für das örtliche Beulen einzelner Sicken entwickelt wurde, auf den Fall langer Lasteinleitungen beim Brückeneinschub unter bestimmten Voraussetzungen möglich ist. Dies ist dann der Fall, wenn das Beulen durch die Sickenschlankheit weiterhin ein örtliches Versagen ist. Globales Versagen kann damit jedoch nicht erfasst werden. Unter Berücksichtigung üblicherweise im Brückenbau verwendeter Geometrien konnte eine Anwendungsgrenze formuliert werden, die aufgrund geometrischer Parameter globales Beulen ausschließt und somit die Anwendung des Bemessungsvorschlags von Kähönen möglich macht. Aus den eigenen Untersuchungen konnte jedoch gezeigt werden, dass auch der Faltungswinkel eine Haupteinflussgröße ist, die im Modell von Kähönen nicht berücksichtigt wird. Als harmonisierte Ergänzung dieses Modell wird letztlich ein Faktor zur Berücksichtigung des Faltungswinkels vorgeschlagen. Ein abschließender Vergleich der statistischen Kennwerte der vorgestellten Bemessungsvorschläge zeigt, dass der Vorschlag des Verfassers eine gute Vorhersage der Tragfähigkeit ermöglicht und zu einer weiteren Verbesserung des zugrunde liegenden Bemessungsmodells beiträgt.

Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart
Leiterin der Forschungsstelle:
Prof. Dr.-Ing. U. Kuhlmann

Projektbearbeiter:

• Dr.-Ing. H. Günther
• Dipl.-Ing. B. Braun
• Dipl.-Ing. J. Raichle

Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren, Universität Stuttgart
Leiter der Forschungsstelle:

• Prof. Dr.-Ing. B. Novák
• Dipl.-Ing. F. Reichert
• Dipl.-Ing. J. Röhm

Schüßler - Plan Ingenieurgesellschaft für Bau- und Verkehrswegeplanung mbH
Dipl.-Ing. Peter Sprinke

Wir danken der Deutschen Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA) für die Förderung dieses Forschungsprojekts.

Für die Förderung des Foschungsvorhabens danken wir ebenfalls:

• voestalpine Stahl GmbH
• AG der Dillinger Hüttenwerke
• Ilsenburger Grobblech GmbH
• Walter Bau - Aktiengesellschaft

von 2004 bis 2006