Beitrag zur probabilistischen Berechnung der Restnutzungsdauer stählerner Brücken
Bearbeiter: Karsten Geißler
Kurzfassung
Die Beurteilung bestehender Brücken hinsichtlich ihrer weiteren Nutzung hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dabei ist der Nachweis der Ermüdungssicherheit für stählerne Straßen- und Bahnbrücken ein entscheidendes Kriterium. Er kann sowohl auf der Basis des Wöhlerkurvenkonzeptes als auch mit Hilfe des bruchmechanischen Konzeptes geführt werden.
Mit der Arbeit wurden zwei grundsätzliche Ziele verfolgt und umgesetzt.
Erstens wird durch die Entwicklung eines computergestützten bruchmechanischen Bewertungsalgorithmus die Möglichkeit geschaffen, die für die Ermüdungsanalysen wesentlichen Einflussparameter
- Lastkollektiv
- Tragwerk
- (bruchmechanisch idealisiertes) Detail
- Materialeigenschaften
flexibel zusammenzuführen, womit ein in der Praxis einfach handhabbares Hilfsmittel für die Restnutzungsdauerbewertung zur Verfügung steht. Sehr wesentlich ist dabei die Tatsache, dass die Beanspruchung entsprechend ihrer Häufigkeitsverteilung berücksichtigt wird. Der Parameter Verkehrslast wird sehr ausführlich untersucht sowie die Möglichkeiten der Dauermessung von Beanspruchungskollektiven demonstriert. Weiterhin wird ein Verfahren entwickelt, das es erlaubt, bruchmechanische Ergebnisse von FE-Berechnungen für spezielle Konstruktionsdetails in den Algorithmus einzubinden.
Zweitens wird durch Zusammenführung der Bereiche Ermüdung, Bruchmechanik und Zuverlässigkeitstheorie ein bruchmechanisches Sicherheitskonzept zum probabilistischen Nachweis der Restnutzungsdauer stählerner Brücken entwickelt und umgesetzt. Anhand der zuverlässigkeitstheoretischen Untersuchungen wird eine Reihenfolge für den Einfluss der einzelnen Parameter abgeleitet. Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen sind der zeitliche Verlauf des Sicherheitsindex BETA sowie (systematisch abgeleitete) Bemessungswerte für alle einzelnen Parameter, die dann Eingang in den deterministischen bruchmechanischen Nachweis finden können mit dem Resultat einer i.d.R. nachhaltigen Verlängerung der Restnutzungsdauer.