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Title
Ausgewählte Untersuchungen zu einer dreizelligen Verbundhohlkastenbrücke / von Marlene Ehrmann
Additional Titles
Selected analyses of a triple cellular box girder bridge in composite design
AuthorEhrmann, Marlene
CensorFink, Josef ; Herrmann, Paul
Published2010
Description209 Bl. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2010
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in engl. Sprache
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Hohlkastenbrücke / Verbundbauweise / Quertragwirkung / Stegmomente / Finite Elemente / eingleisig / Eisenbahnbrücke
Keywords (EN)box girder bridge / composite design / lateral supporting / longitudinal girder bending moment / finite element / bridge / rail traffic
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-43440 Persistent Identifier (URN)
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Ausgewählte Untersuchungen zu einer dreizelligen Verbundhohlkastenbrücke [15.98 mb]
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Abstract (German)

Anhand eines beispielhaften Brückentragwerkes für eingleisigen Eisenbahnverkehr mit einer Spannweite von 20,0 m wird das Tragverhalten sowohl in Haupt- als auch Quertragrichtung mit Hilfe einer Finiten Elemente Analyse untersucht. Die grafische System- und Lasteingabe, die Vergleichsrechnung und das Postprocessing wurden mit dem FE/A-Paket der Firma SOFiSTiK durchgeführt. Die Untersuchung der Tragwirkung in Richtung der Stabachse dient dem Abgleich der berechneten Zustandsgrößen mit jenen aus Trägerrostberechnungen mittels Stabwerkmodellen.

Kapitel 2 bietet eine Übersicht der allgemeinenen theoretischen Grundlagen dieser Diplomarbeit. Sie umfasst die Methode der Finiten Elemente, einen Überblick über das Verhalten von Tragwerken in Verbundbauweise sowie eine Einführung in die Problematik von Torsionseinwirkung auf Konstruktionen mit unterschiedlichen Querschnittsgeometrien.

Eine detaillierte Lastaufstellung in Verbindung mit Einwirkungskombinationen für Nachweise der Tragfähigkeit, der Gebrauchstauglichkeit und der Ermüdungssicherheit sind in den Kapiteln 3 und 4 angeführt.

Die Quertragwirkung, insbesondere die Biegemomente der Stahlbetonplatte und der Stahlstege, werden in Teil 3 ausführlich behandelt. Durch die Erstellung von Modellen für die beschriebenen Zustandsgrößen wird der Übergang von einer räumlichen Finiten Elemente Berechnung zu ebenen Stabwerkmodellen hergestellt. Die Rechengänge und Überlegungen zu den Modellen 1 und 2 sind in Kapitel 6 ausführlich dargelegt.

Für die Biegemomente der Stahlbetonplatte in Querrichtung konnte mit Modell 1 eine gute Näherung zu den errechneten Kraftgrößen aus der Berechnung der Gesamtkonstruktion erreicht werden.

Modell 2 - für die Biegemomente der Stahlstege respektive die zugehörigen Spannungen - kann bei antimetrischen Einwirkungen nicht angewendet werden. Es wurden in diesem Zusammenhang in Kapitel 7 Empfehlungen für eine weiterreichende Untersuchung des Tragverhaltens angegeben.

Abstract (English)

Based on an exemplary bridge bearing structure for single-way rail traffic with a span length of 20.00 metres, in my thesis the bearing behaviour is being analysed in the main as well as the lateral supporting direction by using the finite element analysis. The graphic system and load input, the comparative calculation as well as the postprocessing was carried out with SOFiSTiK's FE/A software package.

The analysis of the bearing impact in the direction of the joist axis helps matching the hereby calculated state variables with those from beam grillage calculations using truss sturctures.

Chapter two outlines the general theoretical foundations of this thesis which comprises the finite element analysis, an overview of the behaviour of composit bearing structures and, finally, an introduction to the problem of torsion within structures with diverse cross section geometries.

Chapters three and four contain a detailed load chart in connection with stress combinations to verify the ultimate limit state, the serviceability limit state and the fatigue limit state.

Part three examines the cross bearing impact, particularily the bending moment of the reinforced concrete bridge deck slab and the steel longitudinal girder. Through establishing models for the above-mentioned state varibales, the transition from a spacial finite element analysis to two-dimensional frame analysis can be established. The calculation methods and further thoughts on the models one and two are to be found in chapter six.

Concerning the laterally directed bending moments of the reinforced concrete slab, model one constitutes a sound approximation towards the internal force variables from the analysis of the entire structure.

Yet, model two, which refers to the bending moments of the steel longitudinal girders as well as the corresponding stresses, cannot be applied to asymmetrical loads. Therefore, chapter seven states recommendations for further research of the behaviour of bearing structures.

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