Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Verbundfugen bei vorgespannten Betonbrücken

Abstract

In ihrem langjährigen Bestehen werden Brückenbauwerke einer Vielzahl von Lastwechseln ausgesetzt, die ein Ermüden der Werkstoffe hervorrufen können. Im Gegensatz zum schon gut erforschten Ermüdungsverhalten von Stahl, gibt es beim Verhalten von Beton noch sehr viele Unklarheiten bezüglich der genauen Einflüsse bzw. der Betonschädigung durch Ermüden. An der TU Wien geht man dem Ansatz nach, wo bei Spannbetonbrücken die schlaffe Bewehrung weggelassen wird und auch auf die Brückenabdichtung verzichtet werden kann. So ergeben sich neue und wirtschaftliche Baumethoden. Als Fahrbahnbelag und Verschleißschicht wird eine Betondecke direkt auf die aufgeraute Oberfläche des Tragwerks aufbetoniert. Hier entsteht eine Fuge, die aufgrund der fehlenden Schubbewehrung einen vermeintlichen Schwachpunkt im Aufbau darstellt. Diese Diplomarbeit befasst sich neben der theoretischen Erläuterung einiger relevanten Themen aus der Betonermüdung mit der Auswertung der durchgeführten Ermüdungsversuche an vorgespannten Betonträgern mit einer unbewehrten Betonschubfuge. Im Versuchslabor des Instituts für Tragkonstruktionen wurde an vier Prüfkörpern das Ermüdungsverhalten des gesamten Körpers und speziell der angesprochenen Verbundfuge untersucht. Das Ergebnis dieser Versuche ist ein positives, da weder aufgrund der Dauerbeanspruchung noch aufgrund des statischen Versuches ein messtechnisches bzw. optisches Versagen der Verbundfuge festgestellt werden konnte.

In their long standing existence, bridge constructions are facing a multitude of load cycles, which could cause a fatigue of the material. In contrast to the well studied fatigue behavior of steel there are a lot of uncertainties about the exact influences and about the concrete damage, caused by fatigue. For the construction of durable bridges, the Vienna University of Technology follows an approach, where the mild steel reinforcement and the waterproofing of post tensioned bridges can be omitted. This brings new and efficient construction methods. For the road surface a concrete layer is casted directly onto the roughened surface of the bearing structure. This causes a joint which is due to the lack of shear reinforcement an alleged weak point of the construction. This Master´s Thesis is, beside the theoretically annotation of definitions about concrete fatigue, about the analysis of fatigue tests on prestressed concrete beams with an unreinforced concrete-shear-joint. There have been tests on four specimen in the experimental laboratory of the Institute of Structural Engineering.<br />There the fatigue behavior of the whole beam and especially of the concrete joint has been explored. The result of the tests was positive, because neither due to the fatigue tests nor to the static tests an optical or a metrological collapse could be noticed.