FG Bautechnikgeschichte
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BTU
Das Potenzial der Spektralanalyse für die Werkstoffcharakterisierung von Stahlguss im Bestand
(2023)
Im Zusammenhang mit Sanierungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen an bestehenden Brückenbauwerken muss auch der Zustand der Bestands-Brückenlager beurteilt werden. Mangels Grundlagen bleiben hierbei Fragen offen, z.B. zu den Möglichkeiten einer minimal-invasiven Untersuchung des Lagerwerkstoffs. Gerade hier setzen die Einbaugegebenheiten Grenzen für eine Probenentnahme.
Am Beispiel des ab ca. 1880 üblicherweise für Brückenlager verwendeten Werkstoffs Stahlguss erläutert der Beitrag Methodik und Ergebnisse eines analytischen Ansatzes zur Werkstoffcharakterisierung allein auf Grundlage einer elektrochemischen Probenanalyse. Für die Versuche stand eine Vielzahl historischer Brückenlager zur Verfügung; als Referenzwerte dienten Ergebnisse aus standardisierten Zugversuchen an Rundproben.
Im Ergebnis des Vorgehens konnte eine sehr positive Übereinstimmung der auf Grundlage elektrochemischer Messungen analytisch ermittelten Festigkeiten mit denen der Referenzproben bescheinigt werden. Der Ansatz zeigt damit einen vielversprechenden minimal-invasiven Zugang zum Werkstoff im Rahmen von Bauteiluntersuchungen auf – auch über den hier thematisierten Werkstoff Stahlguss hinaus.
Mit der Einführung des Eisens als Konstruktionswerkstoff im Zuge der Industriellen Revolution hatten sich dem Brücken- und Hochbau unge-ahnte Dimensionen in Entwurf, Berechnung, Konstruktion, Montage und Nutzung eröffnet, die ein neues Denken der Ingenieure erforderten. So wurden Bewegungen eiserner Überbauten, insbesondere durch Temperaturveränderungen, nicht mehr als unerwünschte und zu unterdrückende Begleiterscheinung verstanden, sondern als integraler Bestandteil des Konstruierens mit Eisen zugelassen. Damit avancierte auch die Lagertechnik zum Spiegel eines neuen Denkens, wie es Werner Lorenz bereits 1990 am Beispiel der Entwicklung des Dreigelenksystems aufzeigte: Sicherheit durch Beweglichkeit. Die Generation der eisernen – später stählernen – Lager sollte bis nach dem Zweiten Weltkrieg ein technisches Stamm-Inventar des Konstruktiven Ingenieurbaus bilden. Aufbauend auf einer Darlegung des technik-geschichtlichen Kontextes sowie der Einführung von Lagern in den Brückenbau thematisiert nachfolgender Beitrag die Ausprägung einer Konstruk-tionssprache für eiserne bzw. stählerne Lager. Den methodischen Leitfaden bilden die schematischen Handlungsebenen Industrie, Verwaltung und Wissenschaft mit ihrem triadischen Zusammenspiel und ihren unterschiedlich motivierten Impulsen auf die Sprachentwicklung. Letztere ist nicht linear, sie folgt aber im entwicklungsgeschichtlichen Sinne einer Reifung bzw. Optimierung, um nach einem Stillstand schließlich durch die spezifische Konstruktionssprache einer neuen Lagergeneration abgelöst zu werden. Am hier aufgezeigten Beispiel wird im Nachgang die Gültigkeit eines von Lorenz vorgeschlagenen allgemeinen Entwicklungsmodells für Konstruktionssprachen untersucht.
Angesichts der zunehmenden Sanierungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen an bestehenden Brückenbauwerken muss auch der Zustand der vorhandenen historischen Brückenlager beurteilt werden. Mangels verlässlicher Grundlagen bleiben hierbei Fragen offen, zum Beispiel zu den Möglichkeiten einer minimalinvasiven Untersuchung des Lagerwerkstoffs. Gerade hier setzen die Einbaugegebenheiten werkstofflich und statisch-konstruktiv bedingte Grenzen für eine Probenentnahme.
Am Beispiel des ab ca. 1880 üblicherweise für Brückenlager verwendeten Werkstoffs Stahlguss zeigt der Beitrag die Möglichkeit auf, mittels Kleinstdruckproben Aussagen zum Werkstoffverhalten zu erhalten. Der Artikel erläutert Methodik und diskutiert Ergebnisse der Untersuchungen zur verlässlichen Bestimmung der Streckgrenze des Werkstoffs. Damit zeigt der Beitrag eine interessante und vielversprechende Option für eine minimalinvasive Bauteiluntersuchung auf – auch über den Werkstoff Stahlguss hinaus.
Für die Versuche stand eine Vielzahl historischer Brückenlager zur Verfügung, als Referenzwerte dienten Ergebnisse aus standardisierten Zugversuchen mit normgerechten Flachproben.
Grundlage für den Beitrag bilden Untersuchungen im Rahmen einer Bachelorarbeit der Co-Autorin, die in Verbindung mit dem DFG-Forschungsprojekt Realitätsnahe statisch-konstruktive Bewertung historischer Brückenlager an der BTU Cottbus-Senftenberg entstand.
Die Untersuchungen an Miniatur-Druckproben fanden bereits 2013 statt, konnten bisher aber noch nicht veröffentlicht werden. Sie ergänzen methodisch die Untersuchungen an Miniatur-Zugproben, deren Ergebnisse auf dem 9. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen in Dresden vorgestellt werden konnten.
Werner Lorenz 65 Jahre
(2018)
Weitreichende Wirtschafts- und Bildungsreformen schufen im 19. Jahrhundert die Grundlagen für die rasche Entwicklung Deutschlands von einem rückständigen Agrarland zu einer führenden Industrienation. Die deutsche Brückenbaukunst erhob sich über ihr vormals unbedeutendes Niveau und setzte insbesondere hinsichtlich statisch-konstruktiver Kriterien neue Maßstäbe. Baustatische Methoden begannen, die bis dahin weitgehend empirischen Entwurfsansätze abzulösen. Der Beitrag thematisiert den zunehmenden Einfluss mathematisch geschulter Ingenieure bei der wissenschaftlichen Durchdringung eines wichtigen konstruktiven Brückendetails – der Bemessung beweglicher Brückenlager aus Eisen und Stahl. Dabei steht die Dimensionierung der sensiblen Kontaktbereiche zwischen den Lagerwalzen und -platten im Mittelpunkt der Auseinandersetzung. Hierfür vertrauten die Brückenbauer lange Zeit einfachen, empirisch begründeten Formeln. Doch seit den 1860er Jahren erschienen unterschiedliche mathematisch-mechanisch hergeleitete Ansätze, um auch bei der Bemessung der Kontaktbereiche dem inzwischen gestiegenen Anspruch von Wissenschaftlichkeit gerecht zu werden. Kern der Auseinandersetzung im Beitrag bildet die noch im 19. Jahrhundert zur mathematisch exakten Beschreibung von Kontaktvorgängen entwickelte Theorie des Physikers Heinrich Hertz. Der Beitrag zeichnet nach, wie sich seine Theorie für die Bemessung von Brückenlagern im 20. Jahrhundert durchsetzen konnte. Das Ergebnis war eine bemerkenswerte Verflechtung von Theorie und Empirie, die bis heute die Lagerbemessung prägt.
Angesichts der zunehmenden Sanierungs- und Ertüchtigungs-maßnahmen an bestehenden Brückenbauwerken muss auch der Zustand der vorhandenen historischen Brückenlager beurteilt werden. Mangels verlässlicher Grund¬lagen bleiben hierbei oft Fragen unbeantwortet, zum Beispiel zu den Möglichkeiten einer minimal-invasiven Untersuchung des Lager¬werkstoffs. Gerade hier setzen die Einbaugegebenheiten werk¬stoff-lich und statisch-konstruktiv bedingte Grenzen für eine Probenentnahme.
Am Beispiel des ab ca. 1880 üblicherweise für Lager verwendeten Werkstoffs Stahlguss zeigt der Beitrag die Möglich¬keit auf, mittels Kleinstzugproben und durch Rückgriff auf den thermo-elastischen Effekt wichtige Aus¬sagen zum Werkstoffverhalten zu erhalten. Der Artikel erläutert Methodik und diskutiert Ergebnisse thermomechanischer Messungen zur verlässlichen Bestimmung der Streckgrenze des Werkstoffs, die wiederum präzise Aussagen zu dessen Tragfähigkeit ermöglicht. Damit zeigt der Beitrag eine interessante und viel-versprechende Option für eine minimal-invasive Bauteiluntersuchung auf – auch über den Werkstoff Stahlguss hinaus.
Für die Versuche stand eine Vielzahl historischer Brücken¬lager zur Verfügung; als Referenzwerte dienten Ergebnisse aus standardisierten Zugversuchen mit normgerechten Flachproben.
Grundlage für den Beitrag bilden Untersuchungen im Rahmen einer Masterarbeit, die 2014 aufbauend auf Erkenntnissen eines zuvor ab¬ge-schlos¬senen DFG-Forschungsprojekts „Realitätsnahe statisch-konstruk-tive Bewertung histo¬rischer Brückenlager“ an der BTU Cottbus-Senftenberg entstand.
www.hivobau.de - Ein Online-Archiv für historische Vorschriften im Bauwesen – Aufruf zur Mitarbeit!
(2016)
Bridge bearings made of iron or steel, first used in early railroad bridges about 150 years ago, are relatively small
structural components that support the loads of bridge superstructures. Fixed bearings directly transfer forces from a bridges superstructure to its substructure. Movable bearings, such as sliding bearing plates, rollers and rockers, accommodate the thermal expansion of the superstructure without transferring it to the substructure. Rocker bearings tilt to accommodate thermal movement, theoretically without imposing stresses on the substructure. This paper concerns rocker bearings which are non-redundant components and have two states: stable and toppled over. When these bearings topple over, no alternate load paths exist, which results in a failed superstructure. As such, rocker bearings are critical bridge components. An overview is given of the history of use and failures of rocker bearings from nineteenth-century railroad bridges to US highway bridges with tall and slender rocker bearings that date from the late 1950s.
In the context of the ongoing efforts to maintain historic bridges still in use the corresponding bearings made from historic iron or steel have re-entered the perception of engineers. For the structural assessment of the bearings it is essential to find a procedure that allows for identifiying the material properties, while being minimally invasive at the same time. However, in particular the investigation of cast steel, which had become the material most widely employed for bearings by the end of the 19th century, has been largely neglected in technical literature until now. The paper presents results of hardness measurements to determine the tensile strength of bridge bearings made from cast steel. The emphasis was on finding the appropriate measurement method and to define requirements with regard to an adequate surface preparation. The tests showed that hardness measurements with the Leeb-method yield very good results for assessing the tensile strength of historic bearings material. The investigations were part of a research project performed at BTU Brandenburgische Technische Universität in co-operation with BAM Federal Institute for Materials Research and Testing in Berlin and were funded by the DFG German Research Foundation. The tests to evaluate the potential of hardness measurements were carried out at and supported by the BLOCK Materialprüfungsgesellschaft mbH Berlin.
Editorial
(2015)
Brückenlager im Bestand
(2013)
Brückenlanger. 1850 - 1950
(2010)
Entwicklung der Brückenlager
(2006)