Trag- und Verformungsverhalten des historischen Bahrmühlenviaduktes

Bodendiek, Peter

Im 19. Jahrhundert ist eine große Anzahl von Gewölbebrücken aus Mauerwerk erstellt worden. Über 100 dieser Bauwerke befinden sich in Deutschland auch heute noch unter Eisenbahnbetrieb. Größere Radsatzlasten und höhere Zuggeschwindigkeiten sowie Umbauten am Eisenbahn-Oberbau und am Viadukt selbst machen eine genaue Beurteilung des Ist- Zustandes und die Berechnung des Trag- und Verformungsverhaltens erforderlich. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines wirklichkeitsnahen Berechnungsmodells für das Tragund Verformungsverhalten von historischen Eisenbahnviadukten aus Mauerwerk, insbesondere unter Berücksichtigung der mittragenden Wirkung der Aufmauerungen. Für ein ausgewähltes Eisenbahnviadukt unter Betrieb wurde ein FE-Modell der gesamten Brücke mit Volumenelementen erstellt, dazu wurden eigene Kennwerte für die Arbeitslinien der verschiedenen Mauerwerksarten des historischen Viaduktmauerwerks erarbeitet. Die Eignung dieser Materialgesetze für das Berechnen von Mauerwerk wurde durch Vergleichsberechnungen von Fremdversuchen verifiziert. Besonderes Augenmerk wurde bei der Diskretisierung des Viaduktes auf die Abbildung der Schnittstelle zwischen Gewölbe und Aufmauerungen gelegt. Die Ergebnisse der FE-Berechnung zeigen, dass Verformungen durch Umbaumaßnahmen am Viadukt per EDV mit der Makromodellierung, mit geeigneten Materialgesetzen und der Berücksichtigung der Mitwirkung der Aufmauerungen am Lastabtrag wirklichkeitsnah vorausgesagt werden können.

In the 19th century a large number of masonry vault bridges were built. Today in Germany, there are still more than 100 of these buildings under railroad business. Larger wheel loads and higher train speeds as well as reorganizations at the railroad superstructure and at the viaduct require an exact judgement of the actual state and the calculation of the load carrying capacity and deformation behaviour themselves. Objective of this task is the development of a realistic model for the load carrying capacity and deformation behavior of historical railroad viaducts of masonry, particularly under consideration of the load carrying mechanisms of the masonry above the vault . For a selected, still active railroad viaduct, a finite element model with volume elements was developed. Therefore tensile and compression test diagrams were generated, based on experiments on drilled cores, extracted from different types of masonry of the viaduct. The suitability of these material laws for calculating masonry was verified with tests from other test institutes. During the discretisation of the viaduct special attention was paid to the interface between vault and masonry above the vault. The results of the finite element calculation show, that deformations, caused by modifications of the building, can be predicted. The finite element model developed for this railroad viaduct, using macro modelling and realistic tensile and compression test diagrams for the masonry, proved to work well.

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Bodendiek, Peter: Trag- und Verformungsverhalten des historischen Bahrmühlenviaduktes. 2006.

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