620 Ingenieurwissenschaften
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In vielen Ländern mit hochbelasteten Verkehrsinfrastrukturen ist Bauen mit vorgefertigten Modulen anerkannter Stand der Technik und wird stetig eingesetzt. In der Regel sind es Überbauten mit einem einzelligen Stahlbetonhohlkasten, die, in Segmente aufgeteiltm vor Ort meist im Freivorbau zusammengefügt und mit externen Spanngliedern zusammengespannt werden. Modulbauweisen im Verbundbau sind die Ausnahme, bieten aber gegenüber dem Spannbeton in der Herstellung, beim Transport und der Montage erhebliche Vorteile, da die Fahrbahnsegmente auf die Längsträger einfach aufgelegt werden können. Mit der vorstellten VSM-Bauweise können robuste Überbauten vin Ein- und Mehrfeldbauwerken in kürzester Bauzeit mit geringster Verkehrbehinderung wirtschaftlich realisiert werden.
Im Zuge der Hochwasserschutzmaßnahmen entlang der Salzach wird für die Überführung der Straße von Zell am See nach Kaprun eine neue Brücke mit größerer Stützweite notwendig. Der Ersatzneubau dieser Brücke über die Salzach ist ein Trogbauwerk in Verbundbauweise. In Querrichtung werden π-Platten mit externer Bewehrung gewählt, um eine große Schlankheit und eine schnelle Bauzeit zu ermöglichen. Die externe Bewehrung der Platten wird feuerverzinkt ausgeführt.
Rahmenbrücken in Verbundbauweise werden mit Spannweiten von über 60 m ausgeführt. Bisher wurde der Spannweitenbereich über 40 m aus VFT-Trägern mit geschweißten Trägern realisiert. Walzträger der Güte S460M sind in diesem Spannweitenbereich eine gestalterisch gute Alternative, bergen ein großes Einsparpotenzial im Konstruktionsstahl und bieten eine hohe Flexibilität in Hinblick auf die Schlankheit. Durch die großen Steg- und Flanschdicken sind dei VFT-Träger sehr robust. Der Aufsatz beschreibt die Konstruktion und beleuchtet wirtschaftliche und gestalterische Aspekte von VFT-Trägern aus Walzträgern.
Structural assessments of existing older prestressed concrete bridges according to the currently applicable standards and guidelines in Germany generally reveal significant deficiencies in shear reinforcement. Large-scale tests within the scope of research activities commissioned by the Federal Highway Research Institute (BASt) were carried out at TU Dortmund University to analyze the shear load-bearing behavior of continuous prestressed concrete beams in more detail. The Arch Action Model (AAM) was derived from the Simplified Arch Action Model (SAAM) to provide a possible analysis method for determining shear contribution from concrete. Thus, the shear capacity of prestressed beams can be determined in a more realistic manner than using the truss model underlying the current state of standardization. The paper at hand provides information and explanations about the SAAM and AAM with regard to their application to real-world structures for structural bridge assessments.
Integral bridge with RS-Overpass technology : step into the future of standard highway overpasses
(2023)
Starting from Germany, the VFT bridge girder technology (prefabricated composite beam) has spread in several European countries in the last decades as further development of the standard steel-concrete composite solution. Its configuration fits perfectly to integral frame bridges built over existing infrastructure with the scope to minimize the traffic disturbance. In this paper a further development with the focus on cost efficiency in span ranges of 40-55 m is proposed: the RS-Overpass technology. The change consists in using standard rolled sections by adapting them into the integral frame bridge configuration, further enhancing the structural efficiency with the benefits of high-steel strength. The constructive details to achieve the polygonal form have been studied to allow easy fabrication and a maximal clearance height over highway traffic lanes. The RS-Overpass solution is conceived as the economic option of standard highway overpasses, with the aim of a overall construction cost reduction of 5%. The possibility of weathering steel or hot-dip galvanization create the unique offer for a maintenance-free solution.
The introduction of composite dowels (CDs) in Europe at the beginning of the last decade led to the creation of new forms of composite bridges in which a T-profile is used instead of an I-beam. Both the construction and design methods are new [4]. Experiences from the construction of new bridges and discussion between the authors lead to new significant conclusions, which should be included in the new European approval (CEN-TS). The problem of design formulas for concrete dowels is presented.
Composite dowels have opened new possibilities for engineers designing composite structures. The fundamental and most important characteristic of composite dowels is the shape of the cutting line. It is important to understand why only one particular shape of the cutting line is used in bridge engineering, while so many different shapes have been investigated by many researchers. The essential part of the process of developing composite dowels – the development of the shape of the cutting line – is presented in this paper. The influence of the steel web thickness is presented, and technological problems of steel fabrication are highlighted. The role of empirical experience from the first bridges, push-out tests, and finite element simulations is presented. Assumptions for numerical procedures are given. The distinction between the steel failure and concrete failure modes is introduced for composite dowels. The paper presents how the concept of “shape” was divided into “shape,” “ratio,” and finally “size,” and how, because of the fatigue problems in bridges, all the three factors have emerged to result in the form of shapes that can satisfy the requirements for bridges. Research leading to the invention of the first version of the clothoidal shape is presented.
Die Erfindung des Brettschichtholzes durch Otto Hetzer kann zu Recht als Geburtsstunde des Ingenieurholzbaus betrachtet werden. Die Herstellung zusammengesetzter und mittels Leim verbundener Bretter ermöglichte die Herstellung von weitgespannten Holztragwerken bis zu Spannweiten von 40 m. Dadurch wurde der Holzbau wieder konkurrenzfähig gegenüber dem Stahl- und Massivbau. Auch heutzutage existieren noch zahlreiche originalgetreu erhaltene Konstruktionen in Hetzer-Bauweise. Im Sanierungsfall ist eine Einschätzung der Tragfähigkeit erforderlich. Erkenntnisse hierzu können durch Versuche an historischen Bauteilen und Konstruktionen gewonnen werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt derartige Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten am Beispiel von historischen Brettschichtholzträgern von 1912, die bis 2017 Teil der Dachkonstruktion eines Schulgebäudes waren. Die Ergebnisse zeigen, dass die historischen Brettschichtholzbauteile auch nach mehr als 100 Jahren Standzeit mit modernem Brettschichtholz vergleichbar sind.
Roads overpassing highways or speedways are rather a common case, as such bridges occur in average every 2 km of highways in densely populated areas. Due to the high number and similar boundary conditions, the design and realization tends to be standardized and repetitive. The total length ranges mostly between 40 and 55 m, whereas the construction height is a limiting factor since minimumclearance heights must be guaranteed both for safety as well as for driving comfort. Due to these reasons, highway overpasses have been a field of application where steel-framed composite decks have proventheir efficiency for this task. Starting from Germany, the VFT technology (prefabricated composite beam) has spread in several European countries in the last decades as further development of the standard steel-concrete composite solution. Its configuration fits perfectly to integral frame bridges built over existing infrastructure with the scope to minimize the traffic disturbance. In this paper a further step is proposed: the VFT-RS technology. The change consists in using standard rolled sections by adapting them into the integral frame bridge configuration, further enhancing the structural efficiency with the benefits of high-steel strength. The possibility of weathering steel or hot-dip galvanization create the unique offer of a maintenance-free solution.
Starting from Germany, the VFT® bridge girder technology (prefabricated composite beam) has spread in several European countries in the last decades as further development of the standard steel-concrete composite solution. Its configuration fits perfectly to integral frame bridges built over existing infrastructure with the scope to minimize the traffic disturbance. In this paper a further development with the focus on cost efficiency in span ranges of 40-55 m is proposed: the VFT-RS technology. The change consists in using standard rolled sections by adapting them into the integral frame bridge configuration, further enhancing the structural efficiency with the benefits of high- steel strength. The constructive details to achieve the polygonal form have been studied to allow easy fabrication and a maximal clearance height over highway traffic lanes. The VFT-RS solution is conceived as the economic option of standard highway overpasses, with the aim of an overall construction cost reduction of 5%.