Detailergebnis zu DOK-Nr. 58626
Baustellentest zum Brauchbarkeitsverhalten von Missouris erster Hochleistungsstahlbrücke (Orig. engl.: Field testing serviceability performance of Missouri's first high-performance steel bridge)
| Autoren |
M.G. Barker K.E. Barth |
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| Sachgebiete |
15.2 Stahlbrücken |
Washington, D.C.: Transportation Research Board (TRB), 2006 (Transportation Research Record (TRB) H. 1976) S. 36-42, 6 B, 3 T, 19 Q
Das Department of Transportation von Missouri (MoDOT) hat 2002 die erste staatliche Brücke (A6101) aus hochfestem Stahl (high-performance steel, HPS 70W) gebaut. Dabei handelt es sich um eine Brücke mit 2 Öffnungen von je 138 Fuß (ca. 42 m) mit 5 Stahllängsträgern. Vergleichsrechnungen ergaben für die Verwendung von Stahl HPS 70W für die am höchsten beanspruchten Bauteile eine Gewichtseinsparung von fast 17 % und eine Kosteneinsparung von 11 % gegenüber konventionellen Stahl HPS 50W. Allerdings führt die Verwendung von HPS 70W Stahl zu kleineren Querschnitten und damit zu höheren Durchbiegungen. Viele Staaten, u. a. Missouri, legen dafür aber restriktivere Maßstäbe an als AASHTO, sodass die Einhaltung der zulässigen Durchbiegungen eine echte Einschränkung beim Brückenentwurf bedeutet. Die Forscher erarbeiteten deshalb mit dem MoDOT Baustellentests, um das Verhalten der fertiggestellten Brücke zu analysieren. Dabei stellte sich heraus, dass die nach den MoDOT-Richtlinien einzuhaltenden Werte im Vergleich zu denen von AASHTO sehr konservativ sind; d. h. Durchbiegungswerte sind bei der Bemessung die bestimmenden bzw. eingrenzenden Parameter und nicht Festigkeitswerte. Das bedeutet, dass die Vorteile des hochfesten Stahls (höhere Fließgrenze, bessere Schweißbarkeit, größere Zähigkeit und höhere Wetterfestigkeit) nicht ausgenutzt werden können. Mit den Tests (insbesonders Durchbiegungsmessungen) soll das Verhalten des Bauwerks geklärt werden. Ergebnis: zulässige Durchbiegung lt. MoDOT = 1,65 inch, lt. AASHTO 2,07 inch; analytische Durchbiegung lt. MoDOT-Entwurfsrichtlinien = 2,30 inch, lt. AASHTO = 1,57 inch; experimentell gemessene maximal Durchbiegung nach MoDOT-Belastungskriterien = 1,85 inch, für AASHTO analog 1,58 inch. MoDOT prognostiziert somit eine um 49 % höhere Durchbiegung als nach AASHTO, während nur eine 20 % geringere Durchbiegung zulässig wäre. Die Brücke müsste also eine um 87 % höhere Steifigkeit haben als nach AASHTO Richtlinien verlangt, um den technischen Bestimmungen des MoDOT gerecht zu werden. Insgesamt sind die Ergebnisse insofern aber vielversprechend, als abzusehen ist, dass die Entwicklung in den USA künftig stärker in Richtung Vibrations-relevanter Funktionstüchtigkeit der Bauwerke geht.