In einer ersten Veröffentlichung wurde für den Ermüdungsnachweis an dem geschweißten Detail mit zwei Längsnähten einer eingleisigen Eisenbahnbrücke mit Trogquerschnitt und einem 120 mm dicken Stahlgrobblech als Fahrbahndeck das Kerbspannungskonzept als geeignet beschrieben. Es wurden die Grundlagen für die Ermittlung der Kerbspannungen mittels FEM dargelegt, es wurde gezeigt, wie die Kerbfaktoren als Einzelergebnisse zu Funktionen zusammengefasst werden können, und es wurde eine von insgesamt neun Kerbfunktionen (sechs für die obere Schweißnaht, drei für die untere Schweißnaht) detailliert hergeleitet. In der vorliegenden Arbeit werden für die obere Schweißnaht die übrigen fünf Kerbfunktionen und das Zusammenwirken der Schnittgrößen mitgeteilt und diskutiert. Anhand eines Beispiels wird die praktische Nachweisführung gezeigt. Für die Dimensionierung der Schweißnähte erweist sich der Ermüdungsnachweis für die Längsrichtung als das maßgebende Kriterium. Schließlich werden Hinweise für die Wahl der Schweißnahtdicken gegeben.
The presented innovative steel‐concrete‐steel composite (SCSC) plate is being researched at TU Wien, Institute of Structural Engineering, Research Unit Steel Structures. The research aim is to use the SCSC plate for single‐track short‐span railway bridges in Austria. The SCSC plate is projected to be a load‐bearing structure in transverse direction, transferring the loads to the main steel girders of the cross section. Based on finite element analyses using ABAQUS, the complex load‐bearing behaviour of the SCSC plate will be described in this paper. In addition, an engineering model will be presented to reproduce the ABAQUS calculation results. With a spring framework model it is possible to consider cyclic loading and inelastic slip. This yields an increase of the global vertical displacements, which are discussed in the paper.
Nach EN 1993‐2 kann der Ermüdungsnachweis von Eisenbahnbrücken auf der Grundlage der Schnittgrößen infolge des Lastmodells 71 geführt werden. Dazu müssen diese mit einem dynamischen Beiwert Φ2 und einem Schadensäquivalenzfaktor λ multipliziert werden. In der vorliegenden Arbeit werden für drei Standard‐Verkehrsmischungen Spannweitenbeiwerte λ1 für vierseitig, an den Längsrändern drehelastisch gelagerte Platten von eingleisigen Brücken im Stützweitenbereich zwischen 10,0 und 27,5 m angegeben. Aus den Spannweitenbeiwerten λ1 können unter Berücksichtigung des Verkehrsvolumens pro Jahr und der Nutzungsdauer die gesuchten Schadensäquivalenzfaktoren λ ermittelt werden.
An der Technischen Universität Wien wird am Institut für Tragkonstruktionen im Forschungsbereich für Stahlbau eine neue, extrem schlanke Steel‐Concrete‐Steel‐Composite (SCSC)‐Platte untersucht, mit der wesentliche Randbedingungen (niedrige Bauhöhe, Reduktion Lärmemission durch Schotteroberbau) bei Ersatzneubauten von Eisenbahnbrücken älterer Bauart befriedigt werden. Der mehrschichtige Aufbau der Platte besteht aus zwei außenliegenden Stahlblechen mit unbewehrtem Betonkern, daher der Name Sandwichplatte. Lochdübelleisten, wechselweise nur am oberen und nur am unteren Blech angeschweißt, dienen der Schubübertragung zwischen den äußeren Blechen durch die Aktivierung von diagonal liegenden, horizontalen Betondruckstreben zwischen benachbarten Dübelleisten. Zusätzlich zur Weiterleitung der Vertikallasten in Querrichtung zu den Hauptträgern wirkt die SCSC‐Platte als Untergurt der Brückenhauptträger. Untersuchungen zur Tragfähigkeit ohne Ermüdung sowie die Erläuterung des Tragmechanismus der SCSC‐Platte erfolgten in ([1], [2] und [3]). Die rechnerische Beurteilung des Tragverhaltens bei Ermüdungsbeanspruchungen wird in dieser Arbeit vorgestellt, wobei der Fokus auf das Ermüdungsverhalten der Lochdübelleiste der SCSC‐Platte gerichtet ist. Die Ermüdungsanalysen wurden anhand eines nichtlinearen, dreidimensionalen Finite‐Elemente‐Modells als Grundlage für die Lebensdauerberechnung mithilfe der Kerbdehnungsmethode durchgeführt [4]. Ziel ist es, die Beziehung zwischen dem Niveau der Verkehrslast (Lastmodell LM71) und der ertragbaren Anzahl der Schwingspiele bis Rissbildung in den Dübelleisten entsteht, zu bestimmen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ansätze und Ergebnisse zur Berechnung der Lebensdauer der Lochdübelleiste als Konstruktionselement mit Schlüsselfunktion (Schubübertragung durch Betondruckstreben) für die Tragwirkung der SCSC‐Platte und eine kurze Zusammenfassung der signifikanten Ergebnisse.
At Vienna University of Technology, Institute of Structural Engineering, a new, extremely slender steel-concrete-steel composite (SCSC) plate is under investigation to meet the requirements of today´s standards related to the geometric conditions and noise emission in the substitution of old railway bridges. The layered construction consists of two steel cover plates with an unreinforced concrete core. Perforated shear connectors, welded alternately to the outer steel plates, work together to ensure the transmission of the shear flow between the outer plates. In addition to the distribution of the traffic load in cross direction, the SCSC deck slab also acts as main girder bottom flanges in longitudinal direction of the bridge construction. After the examination of the static load bearing capacity in former research programs [1,2], the current investigations are focussed on the fatigue behaviour of the shear connector of the SCSC plate. In the course of research a nonlinear, three-dimensional finite element model served as the basis for a lifetime calculation using the local strain-life method. The aim was to investigate the relation between the range of traffic load and the bearable number of load cycles of the SCSC plate till crack initiation in the shear connectors. This paper provides an overview of the approaches used to calculate fatigue life and gives a brief summary of the results.
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