SEMINAR TAGUNGSBAND Instandsetzung massiver ... - VSVI Hessen

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Seminar der VSVI Hessen am 25. April 2007 in Friedberg/Hessen 4 Restnutzungsdauer Sofern die Dauerhaftigkeit nach der „Handlungsanweisung“ nicht nachgewiesen werden kann, besteht die Möglichkeit den aktuellen Schädigungsgrad zu ermitteln und eventuell die Restnutzungsdauer bis zum Eintritt des Schadens zu berechnen. Unter Verwendung des Konzeptes gemäß DIN-FB 102, Anhang 106 ist der Nachweis gegen Ermüdung über einen Vergleich der spannungsäquivalenten Spannungsschwingbreite ∆σs,equ mit der zulässigen Schwingbreite ∆σRsd = ∆σRsk / γs,fat zu führen: γ F , fat ⋅ γ Ed , fat ⋅ ∆σ s , equ s, fat * ∆σRsk ( N ≤ γ mit ∆ σs , equ = λs , 1 ⋅ λs , 2 ⋅ λs , 3 ⋅ λs , 4 ⋅ ϕ fat ⋅ ∆σ p ) Ist dieser Nachweis nicht möglich, so kann über Umstellung des Beiwerts λs,3 die von der geplanten Nutzungsdauer T = 100 Jahre abweichende Restnutzungsdauer bestimmt werden: λ N s, 3 = years 2 k = λ N years 100 k2 s, 3 ⎛ ⋅100 = ⎜ ⎝ λ s , 1 ⋅ λ s , 2 ∆σ ⋅ λ s Rsd , 4 ⋅ ϕ fat ⋅ ∆σ p ⎞ ⎟ ⎠ 46 k2 ⋅100 Um die Ermüdungseinwirkungen genauer zu berücksichtigen, kann man abweichend vom Konzept der schädigungsäquivalenten Spannungsschwingbreite ∆σs,equ einen expliziten Betriebsfestigkeitsnachweis unter Verwendung einer Verkehrszusammensetzung gemäß ELM 4 führen (siehe Bild 4). Bild 4. Ermüdungslastmodell (ELM) 4
Tilmann Zichner Biegetragfähigkeit, Ermüdung und Restnutzungsdauer von Spannbetonbrücken Diesem Konzept liegt die Akkumulationshypothese nach Palmgren-Miner zugrunde, nach der die Einzelschädigungen Di aus unterschiedlichen Spannungsschwingbreiten ∆σcal,i (je nach Fahrzeugtyp des ELM 4) in Verbindung mit der Wöhlerlinie (je nach Häufigkeit innerhalb des ELM 4) linear überlagert werden können: N cal N , i( ∆σcal , i ) ( ∆σ ) Rsd ⎛ ⎜ ∆σ = ⎜ ⎝ ∆σ Rsd cal , i ⎞ ⎟ ⎠ k → N ( ∆ σ ) cal , i cal , i 47 = N * ⎛ ⎜ ∆σ ⋅ ⎜ ⎝ ∆σ mit ∆σcal,i = ∆σp,i ⋅ ϕs,fat , N * = N(∆σRsd), ∆σRsd = ∆σRsk / γs,fat Die Schädigung Di einer Überfahrt eines LKWs des ELM 4 kann demnach aus dem Kehrwert von Ncal,i bestimmt werden: Di = 1 / Ncal,i Die Gesamtschädigung des ELM 4 ergibt sich aus der Summe der Einzelschädigungen, dessen Kehrwert wiederum die maximal mögliche Anzahl aller Überfahrten über das Brückentragwerk widerspiegelt: Dges = Σ Di → Nmax = 1 / Dges Diese maximal mögliche Anzahl an LKW-Überfahrten kann dann herangezogen werden, um im Vergleich mit den in der Vergangenheit bereits vorhandenen Überfahrten eine Aussage über die Restnutzungsdauer des Brückentragwerks treffen zu können. Die gesamten Überfahrten müssen dabei aus dem durchschnittlichen täglichen Verkehr (DTV), dessen mittleren Schwerverkehrsanteil (SVA) und einer zeitlichen Entwicklung sowohl in der Vergangenheit als auch anhand von Schätzungen der bundesweiten Verkehrsentwicklung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) für die Zukunft erfasst werden. Nobs = DTV [Fz] ⋅ SVA [%] ⋅ 365 [Tage] = Schwerlastfahrzeuge (pro Jahr) Eine weitere Verfeinerung der Berechnungsgenauigkeit kann über die Tatsache erreicht werden, dass der nach DIN-FB 101 anzusetzende häufige Temperaturunterschied ∆T nicht immer in voller Größe vorhanden ist [2]. Berücksichtigt man darüber hinaus noch die Tatsache, dass der jeweilige lineare Tem- peraturunterschied ∆T entsprechend der Tagesganglinie veränderlich ist und in weiten Teilen nicht mit dem Maximalwert des Schwerverkehrs zusammenfällt, so ergibt die Kombination von veränderlichen häufigen Temperatureinwirkungen (und analog dazu des Grundmoments M0) mit dem gemäß Ermüdungslastmodell anzusetzenden Schwerverkehr realistischere Spannungsschwingbreiten ∆σp. Diese beinhalten nun sowohl die Auftretenswahrscheinlichkeit linearer Temperaturunterschiede im Bauwerk als auch die zeitliche Korrelation dieser Temperatureinwirkungen mit der Belastung durch den Schwerverkehr. Rsd cal , i ⎞ ⎟ ⎠ k
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