Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Wirtschaftliche und dauerhafte Orthoverbundfahrbahnplatten mit Dübelleisten für Straßenbrücken

Orthotrope Stahlfahrbahnplatten zeichnen sich durch eine hohe Tragfähigkeit bei geringem Gewicht aus. Kerbschärfe in den Details und gestiegene Verkehrsbelastungen führten zu Ermüdungsschäden, die bei vielen Brücken vorzeitige Instandsetzungsarbeiten oder den Ersatzneubau erforderten. Betonfahrbahnplatten, wie sie bei Stahlbeton- und Verbundbrücken eingesetzt werden, sind weniger ermüdungsanfällig aber erheblich schwerer.

Mit der sogenannten Orthoverbundfahrbahnplatte in Form einer hybriden Tragstruktur, die aus einem längsausgesteiften Fahrbahnblech, einer dünnen Stahlbetonschicht und Dübelleisten als Verbundmittel besteht, wird eine leichte und robuste Fahrbahnplatte als Alternative entwickelt. Sie bietet u. a. Vorteile durch das geringe Gewicht, die Dauerhaftigkeit und die schnelle und wirtschaftliche Herstellung.

Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Schaffung von Grundlagen zur Bemessung und Konstruktion von Orthoverbundfahrbahnplatten mit Dübelleisten für den Straßenverkehr. Hierdurch werden wesentliche Voraussetzungen geschaffen, dass sich die Bauweise als wirtschaftliche und dauerhafte Alternative zur Stahlbetonfahrbahnplatte und orthotropen Stahlfahrbahnplatte etablieren kann. Schwerpunkte der experimentellen, analytischen und strukturmechanischen Untersuchungen sind

- die Tragwirkung der Orthoverbundfahrbahnplatten mit Dübelleisten, insbesondere die Abtragung

lokaler Radlasten aus dem Schwerlastverkehr in Querrichtung,

- die Verbundwirkung, Tragfähigkeit und Ermüdungsfestigkeit der Dübelleisten bei Beanspruchung in

Querrichtung sowie bei kombinierter Beanspruchung,

- die Optimierung des Deckensystems in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit und Dauerhaftigkeit,

- die Entwicklung von Konstruktions- und Bemessungsvorschriften auf Basis der Eurocodes.

Die neue Bauweise bietet KMU der metallverarbeitenden Industrie und deren Zulieferer größere Marktanteile im Brückenbau. Es werden Grundlagen für die Planung und Ausführung zur Verfügung gestellt.

Ergebniszusammenfassung:

Im Projekt erfolgte die Untersuchung eines optimierten Systems aus Stahlblech, Trapezhohlsteifen, Dübelleisten und Stahlbetondeckschicht unter Berücksichtigung der lokalen Wirkung der Radlasten des Schwerlastverkehrs, der Lastabtragung in Querrichtung und der globalen Tragwirkung des Brückenquerschnittes. Dabei sind Mindest- und Maximalgrenzen als Regeln zur Festlegung der Steifen- und Dübelleistenabstände, der Blechdicken, der Dicke der Stahlbetonschicht und die Konstruktion der Schweißdetails entwickelt worden. Anhand der durchgeführten experimentellen und strukturmechanischen Untersuchungen wurden weitreichende Erkenntnisse für die Beanspruchung der Dübelleiste in Querrichtung anhand der Ermüdungsversuche gewonnen und Bemessungsregeln entwickelt. Zudem wurde für die Längsrichtung die Gültigkeit der allgemeinen Bauartgenehmigung Z-26.4-56 für eine Dübelleiste außerhalb des definierten Parameterbereiches bestätigt.

Das Ziel zur Bereitstellung von Konstruktions- und Bemessungsregeln für die Orthoverbundfahrbahnplatte, die zu einer leichten und zugleich ermüdungssicheren Dimensionierung und wirtschaftlichen Ausführung führen, wurde erreicht. Bestandteile dieser Regeln dienen als Grundlage für die Normung. Betroffen hiervon sind die Teile EN 1994-2 und EN 1993-2.

Ingenieurbüros und technische Abteilungen von Stahl- und Brückenbaubetrieben erhalten Grundlagen zur Planung und Ausführung von Orthoverbundfahrbahnplatten mit Verbunddübelleisten. Stahlbaufirmen und Metallverarbeitungsbetriebe profitieren von einem wachsenden Markanteil von Verbundkonstruktionen im Brückenbau. Durch die Berücksichtigung der Verbunddübelleisten und die Bereitstellung von Bemessungsregeln für deren Beanspruchung in Längs- und Querrichtung wird die Verbreitung dieses effizienten Verbundmittels gefördert. Für Stahlerzeuger und den Stahlhandel führt die neue Bauweise mittelfristig zu einer zunehmenden Nachfrage.