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Bild 43: Beispielhafter Querschnitt eines typischen Stahlhohlkastens
Bild 44: Modellierung in SOFiSTiK
an den Rändern des Deckblechs und an den Enden
der Längssteifen. Am horizontalen Teil der Steifen
und dem Teil des Deckblechs über den Steifen
wurde keine Lagerung angesetzt, da diese in der
Regel hier nicht mit dem Querträger verschweißt
werden. Ein ursprüngliches Modell ohne Schonplatten
ergab sehr hohe und unrealistische Verformungen.
Um das System so genau wie möglich zu modellieren,
wurden daher auch die Schonplatten mitmodelliert.
Der Kontakt zwischen Schonblech und
Deckblech erfolgt mit nichtlinearen Federn, die auf
Zug ausfallen. Die Schweißnaht wird über eine gelenkige
Kopplung am Blechrand berücksichtigt. Die
Schonplatten haben einen Abstand voneinander,
der dem der Steher entspricht. Belastet werden alle
drei Steher, die sich innerhalb eines Feldes zwischen
zwei Quersteifen befinden. Die angesetzten
Lasten sind die 1,25fachen Werte der in Kapitel 5.2
bestimmten Kräfte für die Schrauben und die jeweiligen
Kontaktkräfte, einschließlich der Kontaktkraft
aus der Klemmwirkung. Zusätzlich wird die
1,25fache Bruchquerkraft V u,k des Stehers als Belastung
auf die drei Schrauben angesetzt. Da in
Wirklichkeit das betrachtete System als Teil des
Gesamtquerschnitts wirkt, muss dem Anteil der Belastung
aus dem globalen Eigengewicht Rechnung
getragen werden. Da die Spannungen aus globalem
Eigengewicht nicht vorliegen und eine Berechnung
den Rahmen der vorliegenden Untersuchungen
sprengen würde, wird hier vereinfacht von
einer Normalspannung aus globalem Eigengewicht
Bild 45: Lastansatz am FE-Modell
von σ x = 100 N/mm 2 ausgegangen. Dies entspricht
bei einem typischen Werkstoff S355 einer Ausnutzung
von ca. 38 % auf Bemessungsniveau:
Die angenommene Normalspannung wird dabei
einmal als Zugspannung angesetzt, um den Fall
über der Stütze, und einmal als Druckspannung,
um den Fall im Feld zu betrachten. Die in den folgenden
Kapiteln angegebenen maximalen Spannungen
sind dabei der Maximalwert der Von­
MISES-Spannungen für den ungünstigsten Fall.
Bild 45 zeigt zur Verdeutlichung, wie die Lasten am
FE-Modell angesetzt werden. Die drei Schraubenkräfte
werden als Einzellasten aufgebracht. Die
Druckkraft (K 2 ), die von der Fußplatte auf das
Deckblech übertragen wird, wirkt als Flächenlast
und die Druckkraft, die aus der Klemmwirkung entsteht
(K 1 ), wird als Linienlast angenommen.
6 Anwendungsbeispiele
6.1 Nuthetalbrücke
6.1.1 Allgemeines
Die neue Nuthetalbrücke (vgl. Bild 46) wurde 2009
fertig gestellt und überführt die Bundesautobahn
A115 nach Berlin über die A 10 im Autobahndreieck
Nuthetal. Die Brücke hat eine Gesamtlänge von
156,00 m, wobei die Stützweiten der vier Felder
zwischen 38,00 m und 40,767 m variieren. Anhand
dieser Brücke soll ein neues Brückenbauwerk in
Verbundbauweise untersucht werden. Betrachtet
wird beispielhaft das System „E“ aus BASt H4b.