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Lagerwege von Brücken

BASt-Bericht B 161

Christiane Butz, Maurer Engineering GmbH, München
Thomas Mack, Alexander Krawtschuk, Eduardo Maldonado, Schimetta Consult ZT GmbH, Wien
55 Seiten
Erscheinungsjahr: 2021
Projektnummer: 15.0537
Preis: 0,00 €

Dieser Bericht steht ausschließlich kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Der ständige Wechsel der klimatischen Einflüsse verursacht in Brücken instationäre Temperaturverteilungen. Dadurch entstehen Dehnungen im Bauwerk, die Verformungen und gegebenenfalls Zwangsbeanspruchungen hervorrufen. Durch die Anwendung von Berechnungsmethoden und Eingangsparameter nach aktuellen Normen sollen die berechneten Lagerwege ausreichende Reserven gegenüber den tatsächlichen aufweisen. Um diese Reserven zu quantifizieren, werden Messungen an verschiedenen Brücken mit unterschiedlichen Bauweisen und Längen durchgeführt.

Die an vier Brücken über 19 Monate gemessenen Temperaturen und Lagerwege sind deutlich geringer als die Kapazität der Lager sowie der nach aktuellen Normen berechneten temperaturinduzierten Verschiebungen.

Umwelt- und Standorteinflüsse, wie einseitige Sonneneinstrahlung oder querende Gewässer unterhalb des Bauwerks, beeinflussen die oberflächliche Bauwerkstemperatur und somit die Lagerverdrehung, haben jedoch keinen nennenswerten Einfluss auf die Lagerverschiebung.

Die ermittelten Wärmeausdehnungskoeffizienten weichen zwischen -6 Prozent und +17 Prozent von den normativen Werten ab.

Eine Berechnung der Lagerwege mit dem Berechnungsmodell nach DIN EN 1991-1-5 und gemessenen Bauwerkstemperaturen bestätigt eine gute Übereinstimmung.

Mithilfe der Lufttemperaturen naheliegender Wetterstationen des Deutschen Wetterdiensts wurden standortbezogene Bemessungswerte der Luftschattentemperatur ermittelt. Diese Maximaltemperaturen sind um ca. 2 °C größer, während die Minimaltemperaturen um ca. -4,5 °C kleiner sind. Eine Berechnung nach DIN EN 1991-1-5 mit diesen Bemessungstemperaturen führt zu ca. 8 Prozent größeren Lagerwegen.

Es wird empfohlen, die Bemessungswerte der Außenlufttemperatur für Deutschland kleinskaliger und mit den Klimadaten der letzten drei Jahrzehnte auszuwerten, um Abweichungen zu den gültigen Werten zu identifizieren. Auch sollten die Wärmeausdehnungskoeffizienten von weiteren Brücken anhand von Messdaten ermittelt werden, um die normativen Werte zu prüfen.

In diesem Forschungsauftrag wurde ein einfach anzuwendendes und praxistaugliches Konzept entwickelt, um den wirtschaftlichen Nutzen von Monitoring zu bestimmen. Abschließend wurden aufgrund der Erkenntnisse aus diesem Forschungsprojekt weitere Forschungs- und Entwicklungsmöglichkeiten identifiziert.

Thermal elongation of bridges

The permanent change of climatic influences causes transient temperature distributions in bridges. This causes strains in the structure, which cause deformations and, in same cases, constraining forces. By applying calculation methods and input parameters according to current standards, the calculated bridge elongation should have sufficient reserves compared to the actual ones. In order to quantify these reserves, measurements are made on different bridges of different designs and lengths.

The temperatures and bearing displacements measured on four bridges over 19 months are significantly lower than the displacement capacity of the bearings and the temperature-induced displacements calculated according to current standards.

Environmental and site influences, such as unilateral solar radiation or crossing waters below the structure, influence the temperature at the structure’s surface and thus the bearing rotation, but have no measurable influence on the bearing displacement.

The determined coefficients of thermal expansion deviate between -6 percent and +17 percent from the normative values.

A calculation of the bridge elongation with the calculation model according to DIN EN 1991-1-5 and measured bridge temperatures confirms a good agreement.

Based on the shade air temperatures of nearby weather stations of the German Weather Service, site-specific characteristic values of the shade air temperature were determined. These maximum temperatures are higher by about 2 °C, while the minimum temperatures are lower by about -4.5 °C. A calculation according to DIN EN 1991-1-5 with these design temperatures leads to approx. 8 percent larger bridge elongations.

It is recommended to evaluate the design values of the shade air temperature for Germany on a smaller scale and with the climate data of the last three decades in order to identify deviations from the valid values. Also, the coefficients of thermal expansion of other bridges should be determined using measurement data to check the normative values.

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
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    Info-Service
    Telefon: 02204 43-9101
    Fax: 02204 43-2550
    info@bast.de

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    www.schuenemann-verlag.de

  • Berichte zum Download

    Die Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen stehen ab dem Jahrgang 2003 zum Teil als kostenfreier Download im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.