Dokumentation und Auswertung von Versuchen im Zusammenhang mit dem Forschungsthema SCSC-Platte

Abstract

Bevor die am Institut für Tragkonstruktionen - Forschungsbereich Stahlbau entwickelte SCSC (Steel-Concrete-Steel-Composite)-Platte als Fahrbahnplatte in Trogbrücken eingesetzt werden kann, sind im Zuge eines weiterführenden Forschungsprojektes Versuche durchzuführen. Durch bereits durchgeführte Forschungen konnte gezeigt werden, dass der Schubkraftübertragungsmechanismus,im Anwendungsfall Plattenbrücke, zwischen Deck- und Bodenblech durch ein Fachwerkmodell beschrieben werden kann. Durch die Zugbelastung aus der Haupttragwirkung der Trogbrücke ist der Schubkraftübertragungsmechanismus der SCSC-Platte in Frage zu stellen, dader Betonkern Risse bekommt. Dazu werden neben sogenannten Plexiglasversuchen, die Auskunft über die Machbarkeit einer von Fruhmann [4] entwickelten Herstellungsmöglichkeit der Platte bringen soll, auch Biaxialversuche durchgeführt, die die Zugbelastung aus der Haupttragwirkung und die damit verbundene Dehnung im Beton berücksichtigen sollen.Im Zuge dieser Arbeit wird die Herstellung der Plexiglasversuche und die Durchführung derselben dokumentiert und ausgewertet. Es handelt sich dabei um Herstellungsversuche. Die Ergebnisse sollen Auskunft darüber geben, ob und mit welcher Betonsorte eine schräg angeordnete SCSC-Platte von unten über eine Betonpumpe vollständig und ohne Entmischung des Betons verfüllt werden kann. Für diese Versuche werden Nachbauten der SCSC-Platte bestehend aus Mehrschichtplatten (Holz) und eine für die Versuche namensgebende Plexiglasscheibe auf einem eigens für die Versuche entwickelten Drehtisch aufgelegt. Die Platte wird damit aus der Horizontalen versuchsabhängig um 10°, 20° oder 30° geneigt. Auf der Unterseite wird über einen Einfüllstutzen und einer Autobetonpumpe Beton in die Platte befördert. Da eine endgültige Konstruktion der SCSC-Platte zum Zeitpunkt der Durchführungen der Plexiglasversuche noch nicht gefunden war, wurden unterschiedliche Konstruktionen der SCSC-Platte untersucht. Im Zuge dieser Versuche konnte festgestellt werden, dass es eine Konstruktion der Platte gibt, diemit einem SCC (Self-Compacting-Concrete) Beton in einer Neigung von 20° erfolgreich verfüllt werden konnte.Ein zweiter großer Teil der Arbeit behandelt die Herstellung und Dokumentation der Biaxialversuche.Dazu zählen Versuchskörper, insgesamt 15 Stück, die nach deren unterschiedlichen Konstruktionen in vier Hauptgruppen eingeteilt werden und die Versuchsanlage selbst, in der den Versuchskörpern Belastungen aufgebracht werden können. Als Versuchsanlage wurde ein Prüfrahmen entwickelt, der sowohl eine Schubbelastung aus der Quertragwirkung, als auch eine Zugbelastung aus der Haupttragwirkung gemeinsam aufbringen kann. Ziel der Biaxialversuche ist es, den Einfluss der Dehnungen im Beton auf die Schubkraftübertragung zu untersuchen.Die bisher durchgeführten und ausgewerteten Versuche haben gezeigt, dass die Quertragfähigkeit und die Steifigkeit der ursprünglichen Plattenkonstruktion durch den Einfluss der Zugkraft abnimmt. Abhilfe schafft der Einbau von Bewehrungsstahl in Längsrichtung der Platte.

Before the SCSC (Steel-Concrete-Steel-Composite) plate developed at the Institute for Supporting Structures - Research Department Steel Construction can be used as a road plate in trough bridges, tests have to be carried out in the course of a further research project. Research that has already been carried out has shown that the shear force transmission mechanism, in the case of a plate bridge, between the top and bottom plates can be described by a truss model.Due to the tensile load from the main load-bearing effect of the trough bridge, the shear force transmission mechanism of the SCSC plate is questionable, as the concrete core cracks. In addition to so-called plexiglass tests, which are intended to provide information on the feasibility of a manufacturing option for the panel developed by Fruhmann [4], biaxial tests are also carried out, which are intended to take into account the tensile load from the main load-bearing effect and the associated expansion in the concrete.In the course of this work, the production of the plexiglass tests and the implementation of the same are documented and evaluated. These are manufacturing tests. The results are intended to indicate whether and with which type of concrete an inclined SCSC plate can be completely filled from below using a concrete pump and without the concrete segregating. For these tests,replicas of the SCSC plate consisting of sandwich panels (wood) and a plexiglass sheet, whichgives the tests their name, are placed on a turntable specially developed for the tests. The plateis thus tilted from the horizontal by 10°, 20° or 30°, depending on the test. On the underside,concrete is pumped into the plate via a filler neck and a truck-mounted concrete pump. Since a final construction of the SCSC plate had not yet been found at the time the plexiglass tests were carried out, different constructions of the SCSC plate were examined. In the course of thesetests, it was found that there is a construction of the plate that could be successfully filled withSCC (Self-Compacting-Concrete) at an inclination of 20°.A second large part of the work deals with the production and documentation of the biaxial tests. These include test specimens, a total of 15 pieces, which are divided into four main groups according to their different constructions, and the test facility itself, in which loads can be applied to the test specimens. A test frame was developed as a test facility, which can apply both a shear load from the transverse load-bearing effect and a tensile load from the main load-bearing effect together. The aim of the biaxial tests is to investigate the influence of the strains in the concrete on the shear force transmission.The tests carried out and evaluated so far have shown that the transverse load-bearing capacity and the rigidity of the original plate construction decreases due to the influence of the tensile force. This can be remedied by installing reinforcing steel in the longitudinal direction of the plate.