
Der vorliegende Kurzbericht über Betriebsfestigkeitsuntersuchungen von Stahlleichtfahrbahnen entstand aus einem vom Bundesminister für Verkehr und der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.V. …
Der vorliegende Kurzbericht über Betriebsfestigkeitsuntersuchungen von Stahlleichtfahrbahnen entstand aus einem vom Bundesminister für Verkehr und der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.V. geförderten und an eine Arbeitsgruppe unter Federführung von Fried. Krupp GmbH, Krupp Industrie und Stahlbau erteilen Auftrag. Im Rahmen dieses Auftrages wurde die Durchführung der entsprechenden Versuche dem Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit, LBF Darmstadt übertragen. Mit Rücksicht auf den Umfang des Stoffgebietes können in diesem Kurzbericht nur die wesentlichen Ergebnisse des ausführlichen Schlußberichtes für den BMV dargestellt werden, der bei der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl vorliegt.
Es wurden die Betriebsfestigkeitseigenschaften der Trapezhohlsteifen und Querträger einer orthotropen Fahrbahnplatte bei Anwendung für Eisenbahnbrücken untersucht. Trapezhohlsteifen werden bei Stahlleichtfahrbahnen für Straßenbrücken seit Jahrzehnten mit Erfolg angewendet. Diese Bauweise zeichnet sich durch besondere Wirtschaftlichkeit aus. Für eine Anwendung im Bereich der Deutschen Bundesbahn fehlten bisher aussagefähige Untersuchungen. Das durchgeführte Versuchsprogramm erstreckt sich auf Untersuchung folgender Konstruktionsteile: - Trapezhohlsteife an Querträgeranschluß - Plättchenstoß der Trapezhohlsteife - Querträgerausbildung im Anschlußbereich - Halsnaht zwischen Fahrbahnblech und Trapezhohlsteife Nach analytischen Untersuchungen wurden Versuchskörper im Maßstab 1:1 entwickelt und experimentell untersucht. Außerdem wurde ein statisches System entwickelt, nach dem die Konstruktion mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann. Eine nach den Erkenntnissen der Untersuchungen ausgelegte Brückenkonstruktion genügt hinsichtlich ihrer Betriebsfestigkeit den Anforderungen der DS 804. Für die Einstufung der Konstruktionsteile in Kerbfälle der DS 804 konnten Vorschläge abgeleitet werden, die von der DB, BZA München, noch gewertet werden müssen. Die im vorliegenden Bericht niedergelegten Erkenntnisse haben für die Praxis große Bedeutung. Die Versuchsergebnisse sind als Bauteilergebnisse zu bewerten, weil die Versuchskörper den Bauteilabmessungen, Belastungen und den Schweißeigenspannungen im realen Bauteilmaßstab Rechnung tragen. Bei Nutzung der in den Versuchen gewonnenen Erkenntnisse lassen sich Verbesserungen und Kosteneinsparungen für Eisenbahnbrücken bei nachgewiesener Betriebsfestigkeit erzielen. Dem Bundesminister für Verkehr und der Studiengesellschaft für Anwendungstrechnik von Eisen und Stahl e.V. sei an dieser Stelle gedankt für die finanzielle und ideelle Unterstützung der Forschungsarbeiten. Besonderer Dank gilt dem Bundesbahn-Zentralamt für seine kritische Stellungnahme und wertvollen Hinweise und Anregungen. Dank für die gute Zusammenarbeit gebührt auch den Herren des Arbeitskreises der Studiengesellschaft, die das Forschungsvorhaben fach- und sachkundig begleitet haben.

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P 53 - Momentenfreie Anschlüsse an einbetonierte Stahlprofilstützen Die Forderung nach einer bestimmten Feuerwiderstandsdauer der tragenden Konstruktion bei den meisten Hochbauten führt naturgemäß zu einer Benachteiligung der reinen, unverkleideten Stahlstütze. Durch verschiedene Maßnahmen, z.B. durch Einbetonierung der Stahlstütze, kann jedoch jede geforderte Feuerwiderstandsdauer erreicht werden. Die Erkenntnis, daß die betonummantelte Stahlstütze außerdem bei Berücksichtigung der Verbundwirkung einen weiteren Vorteil bietet, gab den Anlaß dazu, in den Jahren 1974 bis 1976 im Rahmen eines Forschungsprogrammes der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.V. die Tragfähigkeit solcher einbetonierten Stahlstützen untersuchen zu lassen. Diese Forschungsarbeiten wurden im Institut für Konstruktiven Ingenieurbau an der Ruhr-Universität Bochum durchgeführt und inzwischen abgeschlossen (Projekt 08.2. "Tragverhalten von einbetonierten Stahlstützen im Verbund mit Beton"). Eine systematische Untersuchung des Brandverhaltens dieser Verbundstützen erfolgt zur Zeit am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz an der Technischen Universität in Braunschweig (Projekt 35 "Brandverhalten von Stahlstützen im Verbund mit Beton"). Die bisher vorliegenden, hervorragenden Ergebnisse rechtfertigen die Erwartungen, die man in den neuen Stützentyp setzt. Nachdem somit die theoretischen Berechnungs- und Bemessungsgrundlagen aufgestellt wurden sowie auch das Verhalten im Brandfall experimentell ermittelt wird, soll in der hier vorliegenden Forschungsarbeit ein erster Schritt in die praktische Anwendung vollzogen werden. Bei allen vorherigen Traglastversuchen waren die End- und Krafteinleitungsbereiche mittels steifer Fuß- und Kopfplatten so ausgebildet, daß der Verbundquerschnitt gleichmäßig beansprucht wurde. In der Praxis ist jedoch häufig eine solche Krafteinleitung konstruktiv nicht ausführbar und die aus den Riegeln und Unterzügen kommenden Lasten müssen auf eine andere Weise an die Verbundstütze abgegeben werden. Das Institut für Konstruktiven Ingenieurbau an der RuhrUniversität in Bochum hat im Auftrage der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.V. in diesem Forschungsvorhaben eine Reihe von möglichen Konstruktionsprinzipien bei der Lasteinleitung rechnerisch und experimentell untersucht. Grundsätzlich wurde die einzuleitende Last dem Stahlkern der Verbundstütze zugeführt, wobei jeweils momentfreie Anschlüsse zu Grunde gelegt wurden. Die Lastübergabe von dem Stahlquerschnitt auf den Verbundquerschnitt erfolgt durch verschiedene Maßnahmen, die sich vorn Reibungsverbund über die Verwendung von Knaggen im Steg und Flanschbereich bis hin zu der Anordnung von Kopfbolzendübeln erstrecken. Da in der Zwischenzeit in der Bundesrepublik eine Anzahl von Gebäuden errichtet wurde, in denen einbetonierte Stahlstützen Verwendung fanden und weitere Projekte in Bearbeitung sind, werden die mit der Ausführung befaßten Ingenieure und Konstrukteure dieser Forschungsarbeit wertvolle Anregungen entnehmen können. Sie werden in die Lage versetzt, den Kräfteverlauf im Lasteinleitungsbereich rechnerisch zu erfassen und dadurch die geeigneten konstruktiven und für den jeweiligen Fall wirtschaftlichen Maßnahmen zu ergreifen. STUDIENGESELLSCHAFT FÜR ANWENDUNGSTECHNIK VON EISEN UND STAHL e.V. Veröffentlichung: 1980 Autoren: Prof. Dr.-Ing. K. Roik, Dr.-Ing. H. Bode, Dipl.-Ing. M. Breit
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P 40 - Untersuchung des Trägerverbundes unter Verwendung von Stahltrapezprofilen mit einer Höhe größer als 80 mm Die Verwendung von Stahlprofilblechen bietet eine Reihe nachweisbarer Vorzüge beim Bau von Geschoßdecken hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Bauzeit und Bauablauf sowie Sicherheit am Bau, gleichgültig, ob sie nur als verlorene Schalung einer Ortbetonplatte, als tragende Stahlprofilblechdecke oder als Feldlängsbewehrung einer Stahlprofilblech-Verbunddecke eingesetzt werden. Ist eine stählerne Tragkonstruktion vorgesehen, kann deren Tragfähigkeit, Steifigkeit und Wirtschaftlichkeit wesentlich verbessert werden, wenn der Beton der - unter Verwendung von Stahlprofilblechen erzeugten - Decke im Verbund mit den Stahlträgern wirkt. Denn durch die optimale Zuordnung von relativ preiswertem, drucksteifem Beton und biege- und zugsteifem Stahl werden sehr leistungsfähige und somit wirtschaftliche Tragwerke realisiert. Die Rippen der Stahlprofilbleche verlaufen üblicherweise senkrecht zum Träger, wodurch wesentliche Unterschiede zwischen dem Trag-, Verformungs- und Versagensverhalten von Stahlprofilblech-Verbundträgern und vergleichbaren Stahlverbundträgern mit Vollbetonplatte auftreten können. Die Auswirkungen von Rippenhöhen bis 3 inch (76 mm) wurden im englischsprachigen Raum seit 15 Jahren intensiv erforscht; die Ergebnisse wurden in den letzten Jahren durch deutsche Untersuchungen bestätigt und für einige Zusatzparameter und Rippenhöhen bis 80 mm ergänzt. Die Ergebnisse dieser sehr praxisnahen Forschungsarbeiten sind in USA bereits normenmäßig fixiert, in Europa wurden sie in die "Europäischen Empfehlungen", die 1975 in Deutschland veröffentlicht wurden, übernommen. Eine allgemein bauaufsichtlich zugelassene Fassung von Regeln zur Bemessung von Stahlprofilblech-Verbundträgern mit Rippenhöhen bis 80 mm ist in Bälde zu erwarten. Sehr bald wurde nun eine Ausweitung des Anwendungsbereiches auf Stahlprofilbleche mit Rippenhöhen bis 125 mm gewünscht. Dies hätte folgende Vorzüge: - Höhere Stahlprofilbleche erlauben größere Decken-Spannweiten bei geringem Materialmehraufwand. - Größere Spannweiten bei Einsatz von Stahlprofilblechen als verlorene Schalung verringern die Zahl der teuren Hilfsunterstützungen beim Betonieren. - Größere Spannweiten bei Einsatz von Stahlprofilblechen als tragendes Deckenelement verringert die Zahl der erforderlichen Stahlträger. - Die für die Eindeckung von Dächern im großindustriellen Maßstab hergestellten gängigen Trapezprofilbleche haben meist Rippenhöhen über 80 mm und wären nun auch zum Bau von Decken in Stahlblech-Verbundtragwerken einsetzbar. - Die bei größeren Rippenhöhen zwangsläufig entstehenden größeren Zellen erlauben eine unbehinderte Durchführung von Leitungen ohne Durchbrüche in den Trägern. Im Auftrage der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.v. wurde die vorliegende Forschungsarbeit von Herrn Prof. Roik, Ordinarius am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau der Ruhr-Universität Bochum durchgeführt. Untersucht wurde das Trag-, Verformungsund Versagensverhalten von Stahlprofilblech-Verbundträgern mit Rippenhöhen zwischen 80 und 125 mm. Die Untersuchungen erfolgten zunächst experimentell an sog. push-out-Prüfkörpern und an 2 Träger-Großversuchen. Die Ergebnisse der Trägerversuche wurden verglichen mit den Ergebnissen von parallel zu den Versuchen laufenden theoretischen Untersuchungen. Wesentliches Ergebnis ist die Unterbreitung von Vorschlägen für praxisgerechte Bemessungsformeln von Dübeltragfähigkeiten in hohen, schlanken Rippen; ferner wurde dargelegt, daß die beobachteten Verformungen und Traglasten mit Hilfe eines Finiten-Element-Programmes mit guter Übereinstimmung dargestellt werden konnten. vorhandene einfache Näherungen aus dem Rippenhöhenbereich 80 mm konnten nicht übernommen werden. Da aufgrund der geringen Zahl von Trägerversuchen Vorschläge für praxisgerechte und einfach handzuhabende Näherungsverfahren nicht angeführt werden konnten, wird in diesem Zusammenhang die Notwendigkeit weiterführender Untersuchungen betont. STUDIENGESELLSCHAFT FÜR ANWENDUNGSTECHNIK VON EISEN UND STAHL e.V. Veröffentlichung: 1980 Autoren: Prof. Dr.-Ing. K. Roik, Dipl.-Ing. K. E. Bürkner
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P 10 - Übersicht und Analyse am Markt befindlicher Bausysteme Veröffentlichung: 1975 Autoren: Prof. Dr.-Ing. H. Weber, Dr.-Ing. A. Eisenblätter, Dipl.-Ing. H. W. Strunck
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P 08.2 - Tragverhalten von Stahlstützen im Verbund mit Beton (offene Profile) Diese Arbeit enthält die Berechnung und Bemessung von einbetonierten Stahlstützen unter Druck und einachsiger Biegung. Auch zur zweiachsigen Biegung werden einige Bemerkungen und Bemessungsvorschläge gemacht. Im Abschnitt 2 werden internationale Forschungsarbeiten zusammengestellt. Im Abschnitt 3 wird ein Rechenprogramm erläutert, das der genauen numerischen Berechnung dient. Der Abschnitt 4 enthält Interaktionsbeziehungen und Bemessungsvorschläge auf der Grundlage der Europäischen Knickspannungskurven. An Hand einiger Beispiele wird das vorgeschlagene Bemessungsverfahren erläutert. Zahlreiche nach den Abschnitten 3 und 4 ermittelte Traglasten werden mit ausländischen Versuchsergebnissen verglichen. Dabei kann eine i. allg. gute Übereinstimmung festgestellt werden Veröffentlichung: 1976 Autoren: J. Stanke
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