D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

Die Berechnungen zur Spannungsermittlung erfolgten auf unterschiedliche Weise. Zunächstwurden die Verformungen einzelner Zeitpunkte der Belastungsversuche als Zwangsverformungim FE-Modell aufgebracht. Hierfür wurden die statischen und dynamischen gemessenen Verformungensuperponiert. In diesen quasistatischen Berechnungen wurden dann mehrere Zeitpunktemit den größten gemessenen Verformungen untersucht. In weiteren Berechnungen wurdenzeit- und ortsabhängige Belastungen der Überfahrt des Testfahrzeugs auf auf das FE-Modellvorgegeben. Diese Berechnungen wurden von Prof. H. Kramer durchgeführt.Darüber hinaus ergab die Analyse der Schwingungen der Niedersachsenbrücke in Tostedt,dass das Überfahren der Fuge an den Brückenenden auf die Brücke einen maßgeblichen Anregungsvorgangdarstellt. Um den dabei verursachten Kraftzeitverlauf experimentell zu ermitteln,wurden deshalb von der TU-Hamburg-Harburg, Institut für Baustatik und Stahlbau, zusätzlichMessungen an einem Versuchsaufbau mit der Überfahrt des Versuchsfahrzeugs über eine nachgebildeteFuge auf eine Messplatte mit Kraftmesssensoren durchgeführt. Dieser Kraftzeitverlaufwurde weiter für zeitabhängige, also dynamische Berechnungen verwendet [7].Die Analyse dieser Messdaten hat die typischen Anregungsfrequenzen von schweren, blattgefedertenFahrzeugen bestätigt. Bei geringer Fahrgeschwindigkeit treten Aufbauschwingungenauf der Reifenfeder mit dominant f = 3 Hz von den hinteren Achsen, mit blockierten Blattfedern,auf, sowie gering ausgeprägt, mit f = 2 Hz, vermutlich von der Vorderachse. Mit zunehmenderFahrgeschwindigkeit treten schwache, höherfrequente Signale auf, die auf Achseigenschwingungenmit f = 7...15 Hz zurückzuführen sind.7 AMPLITUDENHÄUFIGKEIT UND ERMÜDUNGSFESTIGKEITZur Beurteilung der Brückenschwingungen ist eine Betrachtung der gemessenen Schwingungsamplitudender Bewegungsgrößen Schwinggeschwindigkeit oder Schwingweg nicht ausreichend,sondern es müssen die lokal auftretenden Spannungen ermittelt werden. Bei Bauwerken,bei denen wiederholte Spannungsschwankungen auftreten, ist gemäß Eurocode 3 bzw.DIN EN 1993 für Stahlbauten die Werkstoffermüdung zu berücksichtigen [8], [9]. Hierzu sindSchweißnähte und Schraubverbindungen (Kerbfälle) zu untersuchen und es ist nachzuweisen,dass während der Nutzungsdauer Versagen oder Schäden nicht auftreten. Sofern die auftretendeSpannungsschwingbreite für die zu betrachtenden Bauteile unterhalb des Schwellenwerts derErmüdungsfestigkeit liegt, sind Ermüdungschäden nicht zu erwarten. Andernfalls ist der Nachweiszu führen, dass die in den Bauteilen auftretenden Spannungschwingbreiten über die Spannungsspiele(Bemessungsspektrum) unterhalb der zulässigen Kurve der Ermüdungsfestigkeitliegen. Für diesen Nachweis wird also die Häufigkeit der auftretenden Spannungen benötigt.Für die Niedersachsenbrücke in Tostedt wurde die Ermüdungsfestigkeit auf Grundlage derdurchgeführten Schwingungsmessungen (Abb. 13) sowie der Spannungsermittlung vorgenommen.Es waren für die maßgeblichen Kerbfälle der Stahlkonstruktion die lokal auftretendenSpannungen zu ermitteln. Die Häufigkeit der auftretenden Spannungen wurde aus Schwingungsmessungenbei regulärem Straßenverkehr mit einer zulässigen Geschwindigkeit von50 km/h und einer Statistik zum Schwerlastverkehr ermittelt. Aus diesen Messungen wurdendie Häufigkeiten der auftretenden Schwingungsamplituden für jeden Messpunkt ermittelt undüber die Spannungsermittlung damit für die Betrachtung der Ermüdungsfestigkeit verwendet.Der von Prof. Kramer vorgenommene Ermüdungsnachweis ergab, dass innerhalb der geplantenNutzungsdauer an einigen kritischen Punkten des Stahltragwerks der NiedersachsenbrückeErmüdung auftreten kann. Bei den kritischen Punkten handelt es sich um Schweißnähtean den Endquerträgern, am Hauptträger sowie zwischen Bogen und Endquerträger. Als Maß­11283