SCSC-Platte als Fahrbahndecke für Eisenbahnbrücken

Ermittlung der Tragfähigkeit von SCSC-Platten auf Grundlage von experimentellenstatischen Traglastuntersuchungen und Bereitstellung eines Finite-Elemente-Grundlagemodells für weiterführende Simulationen an Sandwichplatten

Kurzbeschreibung

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Eine Vielzahl von Eisenbahnbrücken mit offener Fahrbahn nähert sich dem Ende ihrer Lebensdauer. Die betroffenen Brückentragwerke besitzen angesichts der „offenen" Bauweise der Fahrbahnkonstruktion eine ausgesprochen niedrige Bauhöhe. Für moderne Eisenbahnbrücken besteht hingegen nach den aktuell gültigen Normen und Regelwerken das Erfordernis eines Schotteroberbaus oder einer festen Fahrbahn mit Konstruktionshöhen von rund einem halben Meter und darüber. Demzufolge ergibt sich für die entsprechenden Ersatzneubauten die Notwendigkeit von extrem schlanken Fahrbahnplatten.

Die neuartige Steel-Concrete-Steel-Composite-Platte (SCSC-Platte) erfüllt mit ihrer geringen Dicke von 200 mm die genannte Anforderung an Fahrbahnplatten von eingleisigen Eisenbahnbrücken und weist sowohl eine hohe Tragfähigkeit als auch eine hohe Steifigkeit auf.

Das Forschungsprojekt umfasste als Kernaufgabe

  • die Planung,
  • Durchführung und
  • Auswertung

von experimentellen Traglastuntersuchungen an Sandwichplattenelementen mit einer Stützweite von 4,1 m unter statischer Belastung. Über zusätzliche Ausziehversuche an adaptierten Push-Out-Versuchskörpern erfolgte die Ermittlung der Schubtragfähigkeit der Verbundmittel der SCSC-Platte. Begleitende Vergleichsrechnungen unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode wurden ergänzend zur ganzheitlichen Analyse der Plattenkonstruktion herangezogen.

Als Ergebnis der Forschungsarbeit wurden charakteristische Kennwerte der Sandwichplatte abgeleitet als auch ein Finite-Elemente-Grundlagemodell für weiterführende numerische Berechnungen bereitgestellt.

Kurzzusammenfassung

Problem

Die derzeit übliche Bauweise schlanker Fahrbahnplatten für Ersatzneubaten von eingleisigen Eisenbahnbrücken mit offener Fahrbahn weist einige Nachteile auf, wodurch das Erfordernis einer alternativen Plattenkonstruktion vorliegt.

Gewählte Methodik

Experimentelle Traglastuntersuchungen an großmaßstäblichen Plattenelementen und Labortests zur Ermittlung der Schubtragfähigkeit der Verbundmittel der neuartigen SCSC-Platte sowie begleitende numerische Simulationen unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode.

Ergebnisse

Die Ermittlung der Trag- und Versagensmechanismen der SCSCPlatte bilden die wesentlichen Aussagen der Forschungsarbeit. Ein Finite-Elemente-Grundlagemodell wurde im Sinne einer Schritt-für- Schritt Anleitung für weiterführende numerische Analysen zur Verfügung gestellt.

Schlussfolgerungen

Die Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass die Sandwichkonstruktion eine ausgesprochen hohe Tragfähigkeit unter statischen Lasten bei gleichzeitig hoher Duktilität aufweist. Die SCSC-Platte besitzt demgemäß ein hohes Potenzial in Hinsicht auf einen zukünftigen Einsatz in der Praxis. Weiterführende Forschungsaufgaben stellen die Entwicklung eines ingenieurmäßigen Nachweismodells sowie die Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit der SCSC-Platte dar.

Projektbeteiligte

Projektleitung

Technische Universität Wien - Institut für Tragkonstruktionen
Univ.Prof.Dipl.-Ing. Dr.t Josef FINK

Kontaktadresse

Technische Universität Wien - Institut für Tragkonstruktionen
Univ.Prof.Dipl.-Ing. Dr.t Josef FINK

Tel.: +43-1-58801-21314
Fax: +43-1-58801-21399
E-Mail: Josef.Fink@tuwien.ac.at

Dieses Projekt wurde finanziert von bmvit, ÖBB und ASFiNAG im Rahmen von VIF2012.

Weiterführende Informationen sowie den Ergebnisbericht finden Sie im Infonetz der FFG.

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