Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Praxisgerechte Gestaltung von Diagonalrohr-Anschlüssen im Stahl- und Verbundbrückenbau

Im Fokus des Vorhabens steht die praxisgerechte Gestaltung von ermüdungsgerechten Diagonalrohr-Anschlüssen mittels eingestecktem Laschenblech wie sie üblicherweise bei außen- wie innenliegenden Diagonalen von Brückenquersystemen eingesetzt werden. So kommen derzeit im deutschen Brückenbau verschiedene Ausführungsvarianten zum Einsatz, die grundlegend verschiedene Kerben aufweisen und nicht durch die Normen EN 1993-2 bzw. EN 1993-1-9 geregelt sind.

Die Relevanz und Notwendigkeit für die Untersuchungen zeigen aktuelle Brückenbeispiele, wie die Schiersteiner Rheinbrücke, die Hochmoselquerung, sowie die Talbrücke Rinsdorf, wo das Konstruktionsdetail in unterschiedlicher Ausführung zur Anwendung kam. Für die Talbrücke Rinsdorf wurden im Rahmen eines Gutachtens speziell auf die Anforderungen der Brücke ausgelegte Anschlüsse hinsichtlich Ihres Ermüdungsverhaltens entwickelt und mit teilweise kritischen Ergebnissen untersucht. Diese Untersuchungen sind projektspezifisch und nicht ohne weiteres auf andere Brückenprojekte übertragbar, auch zeigte sich Optimierungsbedarf für die Fertigung. Deshalb ist die Entwicklung allgemein gültiger Regelungen dringend erforderlich, um einen wirtschaftlicheren und abgesicherten Ansatz für die Bemessung und Ausführung von Stahl- und Verbundbrücken zu ermöglichen.

Vor allem für bemessende Ingenieurbüros und fertigende Stahlbauer, denen solche Untersuchungen in Eigenleistung nicht möglich sind, da sie vorwiegend den KMU zuzuordnen sind, können solche Empfehlungen zur Konkurrenzfähigkeit gegenüber Großunternehmen verhelfen.

Mithilfe experimenteller und numerischer Analysen sollen deshalb bisher realisierte und modifizierte Lösungen hinsichtlich Ihrer Ermüdungsfestigkeit beurteilt und im Einklang mit Anforderungen für die Fertigung optimiert werden. Die abschließende Aufbereitung der Ergebnisse wird in Bemessungsempfehlungen für den Ingenieur und damit im Einklang stehende Ausführungsempfehlung für die bauausführenden Unternehmen führen.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung von praxisfreundlichen und ermüdungsgerechten Ausführungsvarianten für Diagonalrohr-Anschlüsse. Basierend auf den experimentellen Untersuchungen konnten drei unterschiedliche Ausführungsvarianten in Kerbfallkategorien eingeordnet werden, so dass die Nachweisführung für den Betriebsfestigkeitsnachweis mittels Nennspannungskonzept nach DIN EN 1993-1-9 ermöglicht wird. Ein entsprechender Vorschlag wurde für die neue Generation des Eurocodes prEN 1993-1-9 erstellt und ist bereits in den Final Draft implementiert. Dieser Vorschlag wurde auch parallel in die BEM-ING Teil 1-3 EC 3 "Stahlbrücken" eingebunden, die über ein ARS bereits vor den zukünftigen Eurocode-Normen veröffentlicht werden.

Anhand der numerischen Untersuchungen des Forschungsvorhabens wurden weitere geometrische Parameter herausgearbeitet, durch die Kerbfaktoren abgeleitet werden, um die Geometrie für Ausführungs- und Bemessungsempfehlungen wie die Planungshilfen für Stahl- und Verbundbrücken, die Teil der RE-ING sind, zu optimieren. Aus diesen Untersuchungen wurde ein Vorschlag zur Überarbeitung der aktuell gültigen Planungshilfen zu Diagonalrohr-Anschlüssen erstellt.

Durch Eingang der Ergebnisse in den zukünftigen Eurocode und die deutsche BEM-ING sowie in die Planungshilfen der RE-ING, wurde ein wirtschaftlicher und abgesicherter Ansatz für die Bemessung und Ausführung zu einer allgemein gültigen Regelung entwickelt. Dadurch entstehen für die bemessenden Ingenieurbüros als auch für die ausführenden Stahl- und Verbundbrückenhersteller klare Konstruktionsregeln, die zu verbesserten Konstruktionen hinsichtlich Ermüdungssicherheit und somit dauerhaften Brückenkonstruktionen führen. Neben einer Vielzahl von Unternehmen, die das Straßennetz tagtäglich nutzen, profitieren Privatpersonen, die sich im öffentlichen Verkehrsnetz bewegen, und nicht zuletzt Steuerzahler, die maßgeblich zum Erhalt der Infrastruktur finanziell beitragen.