Dünnwandige Hohlkastenträger unter Torsionsbeanspruchung

Abstract

Der Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau des Instituts für Tragkonstruktionen der Technischen Universität Wien beschäftigt sich im Zuge des LT-Brückenbauverfahrens mit der Verwendung von dünnwandigen Hohlkastenträgern im Brückenbau. Um die Auswirkungen von Torsionsbeanspruchungen auf diese Bauteile zu untersuchen wurden Versuche durchgeführt, aus deren Herstellung, Dokumentation und Auswertung diese Diplomarbeit entstand. Am Beginn der Arbeit wird eine Literaturstudie über die Torsionseinwirkung im Allgemeinen und auch die Bemessung von Stahlbetonbauteilen unter Torsion durchgeführt. Hier werden auch bereits publizierte Torsionsversuche erwähnt. Im Anschluss ist die Herstellung der Versuchskörper beschrieben. Dabei wird genauer auf die Bewehrungsführung eingegangen, weil diese durch die gewählte Querschnittsform gut durchdacht werden musste. Die darin enthaltenen Abbildungen entstanden während der Dokumentation des Herstellungsprozesses des Versuchskörpers. Der Hauptteil dieser Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Durchführung der Torsionsversuche. Dafür wird auf den verwendeten Versuchsaufbau, welcher gemeinsam mit den Mitarbeitern der Technischen Universität Wien in ihren Laborräumen hergestellt wurde, genauer eingegangen. Beschrieben wird die Einleitung und Auflagerung der Belastung und welche Bauteile dazu notwendig sind. Weiters wird auf die verwendeten Messinstrumente und die Dokumentation der Versuche eingegangen. Die gesammelten Daten werden im Anschluss ausgewertet und mit berechneten Werten und Ergebnissen aus anderen Versuchen verglichen. Dabei wird unter anderem das im Versuch erreichte Torsionsmoment mit dem theoretisch möglichen verglichen. Weiters wird auf das, durch die Momenteneinwirkung, hervorgerufene Verformungs- und Verdrehungsverhalten eingegangen. Auch die Rissbildung ist Teil dieser Arbeit. Dabei wird die Rissentwicklung über den Versuchszeitraum, die Breite und die Winkel der Risse beschrieben. Ebenfalls analysiert wird der beim Versuch erzeugte Versagensmechanismus. Abschließend wird in Modellrechnungen auf der Einfluss von Steifigkeitsveränderungen einzelner Platten des Hohlkastens eingegangen. Dazu werden Modellrechnungen mit mehreren Berechnungsprogrammen durchgeführt und die erzielten Ergebnisse dargestellt und interpretiert. Insbesondere wird dabei das Verformungsverhalten von Querschnitten mit unterschiedlich steifen Boden- und Deckplatten betrachtet.

The Research Department of Reinforced Concrete and Solid Structures of the Institute of Structural Engineering of the Vienna University of Technology deals with the use of thin-walled box girders in bridge construction in the course of the LT bridge construction method. In order to investigate the effects of torsional loading on these components, tests were carried out, where the production, documentation and evaluation of which resulted in this diploma thesis. At the beginning of the thesis, a literature study on torsion effects in general and also on the design of reinforced concrete components under torsion is carried out. Previously published torsion tests are also mentioned. Subsequently, the fabrication of the test specimens is described. The reinforcement layout is discussed in more detail, because it had to be well thought out due to the selected cross-sectional shape. The illustrations contained therein were created during the documentation of the fabrication process of the test specimen. The main part of this thesis deals with the execution of the torsion tests. For this purpose, the test setup used, which was manufactured together with the staff of the Vienna University of Technology in their laboratory, is described in more detail. The introduction and support of the load and which components are necessary for this are described. Furthermore, the measuring instruments used and the documentation of the tests are described. The data collected is then evaluated and compared with calculated values and results from other tests. Among other things, the torsional moment achieved in the test is compared with the theoretically possible one. Furthermore, the deformation and torsion behavior caused by the moment action is discussed. Crack formation is also part of this work. The crack development over the test period, the width and the angles of the cracks are discussed. The failure mechanism generated during the test is also analyzed. Finally, the influence of stiffness changes of individual slabs of the box girder is discussed in model calculations. For this purpose, model calculations are carried out with several calculation programs and the results obtained are presented and interpreted. In particular, the deformation behavior of cross sections with differently stiff bottom and top plates is considered.