Analyse zum Trag- und Verformungsverhalten von Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbundbauweise

Simon, Antje GND

Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur Weiterentwicklung und Adaption der Holz-Beton-Verbundbauweise auf den Straßenbrückenbau zu leisten. Dabei stehen differenzierte Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten hybrider Holzbrückentragwerke sowie die Entwicklung geeigneter Verbundelemente im Vordergrund. Um die Einführung dieser innovativen Bauweise in der Praxis zu unterstützen, werden Bemessungs- und Konstruktionshinweise erarbeitet. Aufbauend auf eine Analyse des derzeitigen Forschungs- und Entwicklungsstandes auf dem Gebiet des Holz-Beton-Verbundbaus erfolgt die Untersuchung des Trag- und Verformungsverhaltens von Holz-Beton-Verbundbrücken anhand einer umfangreichen Parameterstudie. Dabei wird der Einfluss verschiedener Geometrie- und Steifigkeitsparameter auf die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Holz-Beton-Verbundbrücken quantifiziert. Spezielle Untersuchungen dienen der Evaluation der Ermüdungssicherheit und der Ermittlung der Steifigkeitsdegradation unter Langzeitbeanspruchung auf der Basis einer realitätsnahen Abbildung des differenten zeit- und klimaabhängigen Tragverhaltens der Verbundbaustoffe. Praxisgerechte Empfehlungen für die optimierte konstruktive Durchbildung hybrider Holzbrückentragwerke fassen die Ergebnisse der Parameterstudie zusammen. Aus den Parameteranalysen leitet sich ein Anforderungsprofil bezüglich der Steifigkeit und Tragfähigkeit geeigneter Verbundelemente für den Straßenbrückenbau ab. Das Tragverhalten von drei ausgewählten Verbundelementtypen, welche diesem Profil entsprechen, wird anhand systematischer Scherversuche unter Kurzzeit-, Langzeit- und dynamischer Belastung analysiert. Aufbauend auf diese Testreihen werden weiterführende umfangreiche Versuchsserien mit dem Verbundelement Dübelleiste zur Bestimmung der mechanischen Kennwerte und zur Analyse des Gesamttragverhaltens vorgestellt. In Auswertung der umfangreichen Bauteilversuche und rechnerischer Simulationen auf der Basis Finiter-Elemente-Modelle wird ein Bemessungskonzept erarbeitet und die Eignung des Verbundelementes Dübelleiste für den Einsatz im Hybridbrückenbau nachgewiesen.

The dissertations aim is to develop the construction of road bridges using timber-concrete composites. In the foreground it is necessary to investigate the load-bearing and deformation performance of hybrid timber bridges and to develop suitable joints for bridge building. Construction and design details are developed to improve the initiation of this innovative building method in practice. First the present research and development status in the fields of timber-concrete composites is analysed. On the basis of this analysis a comprehensive parametrical study is used to investigate the load-bearing and deformation performance of hybrid timber bridges. Thereby, the influence of different geometrical and stiffness parameters on the ultimate limit state and on the serviceability of these bridges is quantified. Special investigations evaluating the fatigue behaviour are presented. Also the long-time performance is analysed using a realistic description of the different time- and climatic dependent behaviour of the bonding materials. Practical references for the optimised construction of hybrid timber bridges summarise the results of the parametrical study. On the basis of the study, a requirement profile is defined for the stiffness and ultimate load of suitable connectors for building road bridges. The load-bearing performance of three different connector types fitting this profile is analysed by systematic shear tests under short-time, long-time, and dynamic loading. Continuative tests with the stud joint having been done to determine the mechanical values and to investigate the total load-bearing performance are presented. Analysing these comprehensive tests and FE-simulations of the tests a design concept is developed. So the suitability of the stud joint is verified for the usage in hybrid timber road bridges.

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Simon, Antje: Analyse zum Trag- und Verformungsverhalten von Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbundbauweise. 2008.

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