Neue Bogenbrücke für die Koralmbahn — Mit Schwung von Graz nach Klagenfurt

Dieser Aufsatz beschreibt eine vor kurzem fertiggestellte Brücke über die zukünftige Koralmbahn im Süden Österreichs. Die Brücke wurde auf Basis des Corporate Design der Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) für die gesamte Koralmbahn konzipiert. Die Straßenbrücke besteht aus auskragenden Stahlbetonwiderlagern mit zwei freistehenden nach innen geneigten Stahlbögen, von denen die Verbundfahrbahnplatte abgehängt ist. Im vorliegenden Beitrag wird neben dem allgemeinen Entwurf besonders auf die Produktion der Bögen und deren Einfluss auf die Bemessung eingegangen. New arch bridge for the Koralm Railway. This paper describes a recently built bridge over the future Koralm Railway in southern Austria. The bridge was designed according to the corporate design requirements of the Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB, Austrian Federal Railways). The bridge constitutes concrete cantilevering abutments with two free standing steel arches in a basket handle arrangement. From these arches a composite bridge deck is suspended. In this paper special attention is paid to the production of the arches and the influence it has on the structural design.     

Ermüdungsverhalten geschweißter Rohrknoten von Fachwerkverbundbrücken

Im Verbundbrückenbau werden in letzter Zeit anstatt vollwandiger Ausführungsvarianten vermehrt aufgelöste Fachwerkkonstruktionen aus Stahlhohlprofilen eingesetzt, da diese sowohl in Bezug auf gestalterische Grundsätze als auch hinsichtlich konstruktiver Gesichtspunkte Vorteile versprechen. Hierbei wird insbesondere bei Brückenentwürfen, deren Ausgestaltung eine Vielzahl unterschiedlicher Knotengeometrien erfordert, aus wirtschaftlichen Gründen die Verbindung zwischen Füllstab und Gurtrohr bevorzugt mit direkt geschweißten Knoten anstatt mit Stahlgussknoten ausgeführt. Aufgrund der durch die Knotengeometrie bedingten Spannungskonzentration im Bereich der Schweißnahtkerbe wird der Brückenentwurf bei dieser Ausführungsvariante maßgeblich von der dort vorherrschenden Ermüdungsfestigkeit beeinflusst. Nachdem die in den einschlägigen Normen bereitgestellten Nachweisverfahren gegen Ermüdung für die üblichen im Brückenbau verwendeten Abmessungen nicht anwendbar sind, ist die versuchstechnische Untersuchung zur Absicherung eines ausreichenden Ermüdungswiderstandes bisher unabdingbar. Dieser Beitrag bezieht sich auf insgesamt sieben Versuchskörper, die im Rahmen des Neubaus der Autobahnüberführung Suhl–Lichtenfels auf Ermüdung geprüft wurden. Fatigue behaviour of welded pipe intersections in steel‐concrete composite bridges. In the construction of modern steel‐concrete composite bridges, the steel part is increasingly built by circular hollow sections instead of steel plates. This type of bridge design shows advantageous characteristics concerning architectural aspects as well as benefits in the static load transfer. Especially if the design of the truss girder requires a large number of different node geometries, the connection between the braces and the lower and upper chord are for economic reasons preferably build by directly welded nodes instead of cast steel nodes. Due to the local joint discontinuity of the pipe intersections, the stress distribution is enhanced exactly in the area of the welding seams. As a consequence, the limited fatigue behaviour of the pipe intersections represents the critical aspect in the design of tubular truss‐girder bridges. The difficulties in the design of this construction type are due to the fact that the criterions for fatigue verification given in the current codes do not cover the typical dimensions used in bridge design. Therefore until now it is unavoidable to conduct large‐scale tests in order to verify a sufficient fatigue resistance. This article refers to a total of seven specimens tested on fatigue during the construction of the new Highway Overpass Suhl– Lichtenfels.     

Querschnittsgestaltung von Stahlverbundbrücken

Cross section design of composite bridges. The traffic particularly on highways has increased over the last decades. Heavily used routes need to be expended by adding more lanes. In this context the existent bridges that are already in bad condition are to be renewed. Generally the superstructure is designed with dual carriage ways. Each superstructure needs to accommodate more lanes than in the past. Due to the span length and the width of the construction possible cross sections are presented. Pros and contras are discussed.     

Das Zügelgurt‐Fachwerk über die Mulde in Wurzen – eine Revision nach Entwurf und Ausführung

The bridle‐chord truss bridge across the river Mulde near Wurzen, Germany – a review after design and construction. At the crossing of the federal highway B6 across the river Mulde near the town Wurzen, a composite bridge with a bridle‐chord truss was adopted as design solution. With the Mulde Bridge, the in historic times often used structure type of the bridle‐chord truss was developed farther in certain essential respects. The truss was designed as a one plane structure in the medial strip of the highway and furthermore, the truss was designed strongly curved, following the curvature of the alignment. The experiences made during design and execution are presented and alternatively possible solutions, construction types and building procedures are discussed.     

Zur Frage der Ermüdungsfestigkeit von Kopfbolzendübeln

Fatigue resistance of headed shear studs. The design concepts in current national and international standards for headed shear studs in composite structures under fatigue loads are based on the assumptions, that the ultimate shear resistance of headed shear studs and the load‐deflection behaviour under service loads are not affected by high cyclic loading up to the theoretical value of their life time. These assumptions do not represent the real behaviour of headed shear studs subjected to fatigue loading. The paper deals with the results of the project C8 within the scope of Collaborative Research Centre 398 funded by the German Research Foundation. Based on a comprehensive program of experimental investigations new damage models to describe the effect of high cyclic loading on the local behaviour of headed shear studs are developed. On this basis the interaction between the local damage at the studs and the global behaviour of composite beams is investigated.     

Aktualisierte Diagramme zur Bemessung von Stahlkonstruktionen für den Brandfall nach Eurocode 3

Updated diagrams for fire design of steel structures based on Eurocode 3. The forthcoming design methods for steel structures subjected to fire in Eurocode 3 [1] differ considerably from the methods in the current German standard DIN 4102. The required fire protection material cannot be specified by simplified tables any longer. The structure will now be designed for the case of fire like it is done for ambient temperature. With this method the cost‐intensive structural fire protection can be optimized or even be avoided. However, the more realistic design comes along with a higher effort of calculation. To minimize this effort, in [3] a design tool was developed and published in [4]. In this tool the design methods of the Eurocode have been diagrammed for simple use. However, it is based on the prestandard and cannot be used any longer due to some changes in the current Eurocode. Therefore updated diagrams are presented and further diagrams are added to reduce the calculation effort for the design of steel structures in fire as much as possible.     

Einfluss imperfekter Ringflanschverbindungen auf die Ermüdungsfestigkeit von kreiszylindrischen Stützen

Bei Seilbahnen, Windenergieanlagen, Kaminen etc. werden oft turmartige Stahlkonstruktionen aus kreiszylindrischen oder konischen Rohrabschnitten verwendet, welche mittels L‐förmiger Flanschverbindungen verschraubt sind. Auf Grund von Imperfektionen zufolge Schweißverzug und hohen dynamischen Beanspruchungen werden häufig die Grenzen der Beanspruchbarkeit der Flanschverbindungen erreicht. In vielen Fällen ist nicht der Nachweis der Traglast (ULS) von Bedeutung, vielmehr ist der Grenzzustand der Ermüdung (FLS) maßgebend für die Dimensionierung. Der vorliegende Beitrag beinhaltet die Untersuchung imperfekter Ringflanschverbindungen von kreisförmigen Seilbahnstützen auf Ermüdung. An einem Bauteilversuch im Maßstab 1 : 1 wurde die Ermüdungsfestigkeit der gesamten Flanschverbindung (Schrauben, Schweißnaht, Rohrmantel) untersucht. Parallel durchgeführte FE‐Berechnungen dienen als Vergleich zu den Laborergebnissen. Zum Abschluss wird eine Möglichkeit der Berücksichtigung der Flanschimperfektionen für die praktische Bemessung aufgezeigt. Effects of imperfect ring flange connections on the fatigue resistance of cylindrical columns. For cableway installations, wind turbines, chimneys etc. often tower‐like steel constructions from cylindrical or conical tubing sections are used, which are bolted by means of L‐shaped flange connections. Due to imperfections from welding distortion and high dynamic loads the resistance of the flange connections will be frequently achieved. In many cases the ultimate load (ULS) proof becomes less important and the fatigue assessment (FLS) is determining the dimensions. This contribution contains investigations of imperfect flange connections of circular cable car towers on fatigue. A large scale test was performed to prove the fatigue strength of the entire flange connection (bolts, welding seam, tube section). Parallel accomplished FE‐computations serve as comparison to the laboratory test results. As conclusion a possible procedure to consider flange imperfections for the practical dimensioning is pointed out.     

Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbrücken mit Kategorie‐2‐Schäden

Refurbishment of orthotropic steel bridge decks with damages of the category 2. Many of the steel bridges built in the 1960s to 1980s, which are still located within the network of German highways and federal roads, show severe damages often induced by the considerable increase of freight traffic in the last few years. In addition, the forecasts predict a further increase of the heavy‐load traffic. Furthermore and especially in the case of many orthotropic steel bridge decks, several details were realized being no longer state of the art. This paper focuses on the so‐called category 2 damages, which comprise all damages at the longitudinal stiffeners. For this type of damage, different examples of bridges and their solutions of refurbishment are presented. Above all, one possibility of a renovation by means of mechanical fasteners, like blind‐rivets, is considered in detail. This detail is also focused by the current research project ”Refurbishment of fatigue‐stressed longitudinal stiffeners of orthotropic steel bridge decks by means of screwed solutions“ conducted at the University of Stuttgart.     

Ganzfertigteile bei der Verbundfahrbahnplatte der Bahretalbrücke – Eine Revision nach Ausführung und baubegleitender messtechnischer Überwachung

Fertigteilbauweisen für die Herstellung der Fahrbahnplatten von Verbundbrücken konnten sich bei kleineren Brücken bereits durchsetzen. Verschiedene Bautypen wurden entwickelt: die VFT‐Bauweise, die Halbfertigteilbauweise, die Ganzfertigteilbauweise. Im Großbrückenbau ist die Anwendung, zumindest in Deutschland, bisher auf einzelne Fälle beschränkt geblieben und eine abgeschlossene Stufe der Entwicklung noch nicht erreicht. Die Ganzfertigteilbauweise, wie sie bei der Bahretalbrücke eingesetzt wurde, stellt eine Möglichkeit dar, die Vorteile der deutlich schnelleren Herstellung der Fahrbahnplatte im Großbrückenverbundbau effektiv zu realisieren. Besonderes Augenmerk ist bei der Bemessung und Konstruktion auf die Rissproblematik zu legen. Die hier aufgetretenen Rissbildungen begründen sich durch die unterschiedlichen Materialeigenschaften und Herstellungszeitpunkte der Fertigteile und der Ortbetonergänzungen. Mit Hilfe des baubegleitenden Messprogramms für die Bahretalbrücke konnten die Rissbildungen sowie insbesondere die Spannungen in den Anschlussbewehrungen der Fertigteile gut nachvollzogen werden. Letztere liegen aufgrund des “Sammelrisseffektes” deutlich über den Spannungen der Ortbetonbewehrung und können nicht einfach am Zustand II‐Querschnitt berechnet werden. Zusammenfassend kann für die Bahretalbrücke eine gute Beurteilung der Bauweise gegeben werden. Prefabricated elements for the floor system of Bahretalbridge. The construction of floor systems of composite bridges, using prefabricated elements in concrete, could already achieve acceptance for smaller bridges. Different types were developed: VFT‐types, semi‐precast construction, precast construction. So far there are only a few cases of prefabricated elements in concrete for bigger bridges in Germany. Using the precast construction presents a possibility to produce floor systems faster and more effective, as done with the Bahretalbridge. Special attention is to be turned to the calculation and construction of the crack formations. The crack formations seen in this particular construction happened because of the different material property and the production time of the prefabricated elements as well as the addition of floor systems. During the construction progress several measurements helped to understand the appearance of the crack formations. The stresses of the reinforcement between prefabricated elements and the in‐situ concrete are much higher due to the effect of accumulated cracks. Summarizing the construction of the Bahretalbridge was done in a decent way and deserves a positive evaluation.     

Ertüchtigung der genieteten Stahlbrücken am Beispiel von zwei Straßenbrücken über den Fluss Marosch in Rumänien

Genietete Stahlbrücken sind heute beinahe nur noch als Eisenbahnbrücken im Einsatz. Es gibt eine relativ geringe Anzahl an genieteten Straßenbrücken, die auf Nebenstraßen in Betrieb sind. Sie sind i. A. in schlechtem technischem Zustand. Dieser Aufsatz ist ein Plädoyer für die Ertüchtigung und Erhaltung dieser Bauwerke als Zeugen einer vergangenen technischen Kultur und Beispiel für eine ansehnliche Stahlkonstruktion. Es werden zwei Fallstudien präsentiert: eine Fachwerkbrücke mit vier Spannweiten von 40 m und ein Fachwerkgerberträger mit einer Gesamtlänge von L = 185,4 m. Maintenance of riveted steel bridges exemplary shown with two highway bridges across the river Marosch in Romania. Riveted steel structures are in present mainly railway bridges. There is a small number of existing highway bridges, generally in bad technical condition. The paper is a speech for the maintenance of these structures as technical monuments and witnesses of the past. Two case studies are presented: a truss girder bridge with fore spans of 40 m and a cantilever truss girder bridge with a total length of 185.4 m.