Title: Untersuchungen zur potenziellen Materialeinsparung bei mehrfeldrigen Bogenbrücken durch den Einsatz eines Zugbandes
Language: Deutsch
Authors: Trabusiner, Lucas 
Qualification level: Diploma
Advisor: Kollegger, Johann 
Assisting Advisor: Gaßner, Georg 
Issue Date: 2020
Number of Pages: 88
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Integralbrücken erleben seit einigen Jahrzenten eine Renaissance im Bauwesen. Das schlanke Erscheinungsbild sowie die geringeren Lebenszykluskosten der monolithischen Bauweise, die auf Lager und Dehnfugen verzichtet, tragen zur steigenden Nachfrage bei. Die optisch ansprechende Dimensionierung wird durch einen hohen Grad der statischen Unbestimmtheit erreicht, wodurch jedoch Systemverformungen reduziert und Zwangsspannungen vermehrt aufgebaut werden.Charakteristisch für integrale Bauwerke in Form von langen, mehrfeldrigen Bogenbrücken ist der einwirkende Bogenschub, welcher sowohl während der Herstellung als auch im Endzustand abgeleitet werden muss. Bei klassischen Bogenbrücken wird die Horizontalkraft durch entsprechend dimensionierte Widerlager in das Erdreich abgeleitet. Die hohe Beanspruchung in den Randbereichen erhöht nicht nur die Abmessungen der Randpfeiler, sie stellt ebenso eine Gefahr für die Redundanz des Bauwerks dar. Bei Totalausfall eines Feldes wirkt der abzutragende Bogenschub auf die angrenzenden (un terdimensionierten) Pfeiler, welche gegebenenfalls über ihre Tragfähigkeit beansprucht werden und somit ein progressives Versagen der gesamten Bogenbrücke verursachen können.Am Institut für Tragkonstruktionen – Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau der Technischen Universität Wien wurde ein neues Verfahren zur Optimierung solcher Integralbrücken entwickelt. Die Innovation besteht im Einsatz hochfester Zugbänder zwischen den Bogenfußpunkten eines jeden Brückenfeldes. Im Gegensatz zu klassischen Bogenbrücken werden auftretende Horizontalkräfte dabei großteils durch ein oder mehrere an den Widerlagern und den Bogenfußpunkten verankerte Zugbänder aufgenommen, wodurch ein gänzlich anderes Tragsystem entsteht.Im Rahmen dieser Arbeit wurde, unter weitgehender Bewahrung der realen Bauteilabmessungen, ein Finite-Elemente-Modell der Vorlandbrücke De Oversteek aus Nijmegen, Niederlande erstellt [1]. In weiterer Folge wurde eine Zugbandbrücke nach Überlegungen des neuen Verfahrens modelliert und beide Systeme normativ belastet. Das Ziel bestand darin, Betongeometrie sowie Spannglied des Zugband-Modells so zu dimensionieren, dass eine ähnliche Beanspruchung wie beim Referenzmodell aus Nijmegen vorliegt. Mittels numerischer Berechnungen wurden Variantenstudien durchgeführt, um das Tragverhalten der Zugband-Brücke zu ergründen, wobei der eigentliche Fokus letztendlich auf der potenziellen Materialeinsparung und der entsprechend höheren Wirtschaftlichkeit des neuen Verfahrens lag.

Integral bridges have been experiencing a renaissance in construction for several decades. Above all, the slim appearance of the monolithic construction, which dispenses with bearings and expansion joints, contributes to the increasing demand. The visually appealing dimensions are achieved through a high degree of static indeterminacy, whereby system deformations are largely restricted and constrained stresses are increased.Characteristic of integral structures such as long, multispan arched bridges is the arching thrust. Classic arch bridges deflect the horizontal force into the ground by bending stress in the abutments. The great bending moment in the edge areas not only increases the geometry of the edge pillars, it also poses a threat to the redundancy of the bridge. In the event of a total failure of a field, the arch thrust acts on adjacent (undersized) pillars, which can usher in a progressive failure of the entire bridge.At the Institute of Structural Engineering, Department for Structural Concrete Solid at the Vienna University of Technology, a new method for optimizing such integral bridges has been developed. The innovative approach to this problem is the use of high-strength tendons between the base points of each arch. In contrast to classic arch bridges occurring horizontal forces are mainly passed on by tendons connected in series, which creates a completely different static system.As part of this work, a finite-element-model of the foreland bridge De Oversteek from Nijmegen, the Netherlands, was created while maintaining real component dimensions. Subsequently, a tendon bridge was modeled based on the new method to compare both systems under normative loads. In a next step the dimensions of both the concrete structure and the tendons were downscaled until strength and stability of the new model were very similar to the reference model from Nijmegen. Var- iant studies were carried out using numerical calculations to get a deep understanding of the load- bearing behavior of the tendon-bridge, whereas the main focus lays on potential material savings and consequently higher cost-effectiveness of the new construction method.
Keywords: Materialeinsparung; Bogenbrücken; Zugband
material savings; arch bridges; tendons
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2020.72129
http://hdl.handle.net/20.500.12708/16022
DOI: 10.34726/hss.2020.72129
Library ID: AC16059964
Organisation: E212 - Institut für Tragkonstruktionen 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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