Title: Ausgewählte Detailanalysen zur Anwendung der SCSC-Platte als Plattenbrücke
Other Titles: Analyses of selected topics for the application of the SCSC plate as a slab bridge
Language: Deutsch
Authors: Lorenz, Stephan 
Qualification level: Diploma
Advisor: Fink, Josef 
Assisting Advisor: Takács, Patrik 
Issue Date: 2021
Number of Pages: 127
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Bei der Steel-Concrete-Steel-Composite (SCSC) Platte handelt es sich um eine sehr schlanke Verbundplatte, welche für den Einsatz im Eisenbahnbrückenbau entwickelt wurde. Die bisherigen Forschungen behandelten deren Einsatz als Fahrbahnplatte für Trogbrücken. In dieser Arbeit wird die Anwendung der SCSC-Platte als Plattenbrücken für Eisenbahnbrücken mit kurzen Spannweiten untersucht. Die Platte wirkt dabei als alleiniges Tragelement in Längsrichtung. Ziel der Arbeit ist es die Grundlagen für ihre Anwendung zu schaffen. Dafür werden konstruktive Details ausgearbeitet und untersucht. Zudem wird das Tragverhalten der Platte mit der Methode der Finiten Elemente analysiert.Für kleine Stützweitenbereich bis 25 m, stellt die Verwendung von Grobblechen als Fahrbahnplatte das absolute Minimum an Konstruktionshöhe dar. Da diese jedoch wesentliche Nachteile mit sich bringen, wurde die SCSC-Platte als wirtschaftliche Alternative dazu entwickelt. Das System SCSC-Plattenbrücke wird in dieser Arbeit in Anlehnung an die ÖBB Regelplanung-Grobblechbrücken erarbeitet. Diese bildet den Ausgangspunkt und die Motivation für die Entwicklung der SCSC-Plattenbrücke. Zudem werden konstruktive Überlegungen zur Plattengeometrie, der Ausbildung der Randbereiche und zur Lagerung der Platte ausgearbeitet. Außerdem werden verschiedene Anwendungsgebiete vorgestellt und der Nutzen der SCSC-Plattenbrücke veranschaulicht.Unter Verwendung der Methode der Finiten Elemente werden die konstruktiven Details im Zuge von zwei Parameterstudien analysiert und das Tragverhalten der Platte erforscht. Für die Untersuchung des Randbereiches werden fünf Varianten ausgearbeitet, wobei zwei davon näher untersucht werden. Es zeigt sich, dass beide Ausführungen geeignet sind. Ihr Einfluss auf das Tragverhalten spielt eine untergeordnete Rolle. Es ergeben sich keine negativen Effekte aus der konstruktiven Ausbildung des Randbereiches.In der zweiten Parameterstudie wird der Einfluss der Dübelausteilung auf Tragverhalten der Platten untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass es sowohl für das Tragverhalten in Querrichtung als auch für die Längstragwirkung entscheidend ist, welche Dübelleiste am Deckblech und, welche am Bodenblech angeschweißt ist. Das Verhalten der Platte in Querrichtung kann durch ein Fachwerkmodell, ähnlich zu dem eines Stahlbetonträgers, abgebildet werden. Jedoch kann sich aufgrund der Konstruktion der Platte nicht überall eine Druckstrebe ausbilden. Dieser Umstand wirkt sich auf die Schubsteifigkeit in Längsrichtung und den prinzipiellen Tragmechanismus der Platte aus. Zudem entstehen vereinzelt "Knicke" in Feldmitte der Platte, wodurch die dort situierten Betondübel reißen.Neben den Parameterstudien wird die Ermüdung des Lochdübelrandes untersucht, da sich dieser in vorausgegangenen Forschungen als kritisch für die Lebensdauer der SCSC-Platte herausgestellt hat. Anhand von Wöhlerlinien, welche von Takács mit Hilfe des Kerbdehnungskonzeptes, speziell für den Lochdübelrand der SCSC-Platte erstellt wurden, kann die erforderliche Schwingspielzahl bis zum Anriss, für die SCSC-Plattenbrücke nachgewiesen werden.

The steel-concrete-steel-composite (SCSC) slab is a very slender composite slab developed for use in railway bridge construction. The previous research dealt with its use as a deck slab for trough bridges. In this diploma thesis, the application of the SCSC plate as a slab bridge for railway bridges with short spans is investigated. The slab acts as the sole load-bearing element in the longitudinal direction. The aim of this thesis is to establish the foundation for its application. For this purpose, constructive details are worked out and investigated. In addition, the load-bearing behaviour of the slab is analysed using the finite element method. For small spans of up to 25 m, the use of heavy plates as deck slabs represents the absolute minimum construction height. However, as they have significant disadvantages, the SCSC slab was developed as an economical alternative to them. In this thesis, the SCSC slab bridge system is developed based on the heavy plates regulation from the ÖBB. This regulation forms the starting point and motivation for the development of the SCSC slab bridge. In addition, constructive considerations for the plate geometry, the design of the edge areas and the bearing of the plate are elaborated. Moreover, various application areas are presented and the benefits of the SCSC slab bridge are illustrated. Using the finite element method, the structural details are analysed in the course of two parameter studies and the load-bearing behaviour of the slab is explored. For the investigation of the edge area, five variants are elaborated, two of them are investigated in more detail. It is shown that both designs are suitable. Their influence on the load-bearing behaviour plays a subordinate role. No negative effects result from the constructive design of the edge area. In the second parameter study, the influence of the dowel distribution on the load-bearing behaviour of the slab is investigated. The results show that it is decisive for the load-bearing behaviour in the transverse direction as well as for the longitudinal load-bearing effect which dowel bar is welded to the cover plate and which to the bottom plate. The behaviour of the slab in the transverse direction can be represented by a truss model similar to that of a reinforced concrete beam. However, due to the construction of the slab, a compression strut cannot form everywhere. This circumstance affects the shear stiffness in the longitudinal direction and the principal load-bearing mechanism of the slab. In addition, there are occasional "kinks" in the centre of the slab, which cause the concrete dowels located there to crack. In addition to the parameter studies, the fatigue behaviour of the perforated shear conectors is investigated, as this has been shown in previous research to be critical for the service life of the SCSC plate. On the basis of Wöhler curves, which were especially created for the perforated shear conectors of the SCSC plate, by Takács using the local strain-life method, the bearable number of load cycles till crack initiation can be verified for the SCSC slab bridge.
Keywords: SCSC-Platte; Plattenbrücke
SCSC plate; slab bridge
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2021.80461
http://hdl.handle.net/20.500.12708/17443
DOI: 10.34726/hss.2021.80461
Library ID: AC16200948
Organisation: E212 - Institut für Tragkonstruktionen 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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