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Im Blickpunkt dieses Beitrags stehen gleitfest vorgespannte Schraubenverbindungen (GV-Verbindungen), bei denen die zu verbindenden Bauteile mit sogenannten "Duplex"-Beschichtungen ausgeführt werden, d. h., es werden Bauteile verwendet, die zwecks Korrosionsschutz feuerverzinkt und im Klemmbereich zusätzlich beschichtet sind, um eine ausreichende Reibung im Klemmpaket sicherzustellen. Bei dieser vor allem im Funkmastbau weit verbreiteten Bauweise wird entgegen den bauaufsichtlich eingeführten Vorschriften verfahren. Systematische Untersuchungen zu Vorspannkraftverlusten der planmäßig vorgespannten, verzinkten HV-Schraubengarnituren und zum Reibungsverhalten in den Klemmpaketfugen sind für diese Konstruktionstechnik bislang nicht durchgeführt worden. Im vorliegenden Beitrag werden Untersuchungsergebnisse vorgestellt, mit denen Aussagen zu den zeitabhängigen Einflüssen auf das Tragverhalten durch Änderungen der Klemmkraft und der Reibungseigenschaften des Klemmpakets möglich sind.

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Der folgende Artikel beschäftigt sich mit dem Vorgehen beim Tragsicherheitsnachweis von instabilitätsgefährdeten T-Profil-Kragträgern aus Stahl. Zum besseren Verständnis des Stabilitätsverhaltens solcher Träger dienen hier diskutierte FE-Untersuchungen. Mit Hilfe des FE-Programms Ansys 5.6 wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens für viele baupraktische Fälle die idealen Verzweigungslasten von T-Profil-Kragträgern berechnet und daraus Gesamt(in)stabilitätswerte abgeleitet. Auf Grundlage von durchgeführten Traglastversuchen und nichtlinearen Traglastberechnungen wird eine anwendbare Traglastabminderungskurve vorgeschlagen, so daß mit hinreichender Sicherheit und Genauigkeit auf die Traglast, also die Versagenslast unter Berücksichtigung von Imperfektionen, geschlossen werden kann.

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Unter Nutzung des FE-Programms ABAQUS wird der Einfluß von herstellungsbedingten Schweißeigenspannungen und Unebenheiten auf das Tragverhalten von I-Biegeträgern mit schlankem Steg parametrisch untersucht. Eigenspannungen werden dabei vereinfacht betrachtet. Zusätzlich ist mit einer genaueren Methode, die die Kausalkette "Temperaturfeld - Eigenspannungen - Traglast" beinhaltet, nachgewiesen worden, daß die Ergebnisse der vereinfachten Methode stimmen. Im Unterschied zu den bisher durchgeführten Studien von Rangelov werden auch die Verformungszuwächse nach Aufbringen der Eigenspannungen sowie die Eigenspannungsumlagerungen ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, daß Traglastabschläge von ca. 4 % bei h/50 gegenüber EC 3 in Kauf zu nehmen sind. Die im EC 3 (Winter-Kurve) angegebene Toleranzgrenze ist h/250.

Im Stahlwasserbau werden häufig Verschlüsse eingesetzt, bei denen gekrümmte Träger mit breiten Gurten Haupttragelemente sind. Beispiele hierfür sind Segmentschütze, Sektorwehre und Fischbauchklappen. Wegen des schalenartigen Tragverhaltens solcher Querschnitte ist das Tragverhalten grundsätzlich anders zu beurteilen als das Tragverhalten gerader Träger mit breiten Gurten. Die übliche Theorie der mittragenden Gurtfläche ist hier nicht anwendbar. Mit Hilfe theoretischer und praktischer Untersuchungen wurde das Tragverhalten studiert und ein Vorschlag zur Bemessung von in Tragrichtung kreiszylindrisch gekrümmten Trägern erstellt.

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Die Verwendung von Z-förmigen Kaltprofilen als Unterkonstruktion von Wandverkleidungen ermöglicht den Einbau von Wärmedämmungen. Die Bemessung dieser Z-Profile und ihrer Verbindungselemente erfolgt für die Abtragung des Windsogs zur Wand. Finite-Elemente-Berechnungen und experimentelle Untersuchungen zeigten, daß für diese Bemessung die Begrenzung örtlicher Verformungen und nicht die Tragfähigkeit der Profile maßgebend sind. Bei der Bemessung der wandseitigen Dübel muß berücksichtigt werden, daß Kontaktkräfte, die die örtlichen Spannungen und Verformungen der Z-Profile verringern, die Zugkraft im Dübel im Vergleich zu den Kräften, die man aus der Multiplikation der Einzugsfläche mit der Windlast erhält, erhöht. Als Ergebnis einer Parameterstudie werden die durch ein Verformungskriterium und die maximal zulässige Dübelauszugskraft bestimmten erforderlichen Dübelabstände angegeben. Als Parameter wurden der Z-Profil-Typ, die Einbaulagen, die Größe der Windlast und das Eigengewicht der Trapezprofile (einschließlich Wärmedämmung) berücksichtigt.

Am 20. Januar 2001 wurde die Stahlkonstruktion der Oberlipperstraßen-Brücke Nr. 451 im Zuge der Kreisstraße K2412 über den Datteln-Hamm-Kanal eingeschwommen. Es wird über Konstruktion und Montage dieser Stabbogenbrücke mit einer Stützweite von 93,60 m berichtet. Hierbei wird schwerpunktmäßig das gewählte Montagekonzept erläutert.

Zur Auslegung von Brücken und Bauwerken des Stahlwasserbaus ist der Einsatz von statischen und dynamischen Berechnungen auf der Basis der Finite-Elemente-Methode gängige Praxis. Im Gegensatz dazu konzentriert sich der Einsatz der Mehrkörper-Simulation (MKS) bisher nur auf spezielle Fragestellungen. Dabei könnte das Verfahren sehr gut eingesetzt werden bei der Bemessung von Klapp- und Drehbrücken, Schleusentoren, Schiffshebewerken und Fähranlegern. Neben den Untersuchungen zum Normalbetrieb bietet die Simulation den wesentlichen Vorteil, daß sich außergewöhnliche Betriebs- und mögliche Havariesituationen gefahrlos analysieren lassen. Dieser Aspekt gewinnt auch zunehmend bei der Auslegung von großen Windkraftanlagen - insbesondere im Off-Shore-Bereich - an Bedeutung. Der vorliegende Beitrag zeigt deshalb die Möglichkeiten und Vorteile der Mehrkörper-Simulation bei der Lösung schwingungstechnischer Fragestellungen im Brücken- und Stahlwasserbau anhand der größten Drehbrücke der Welt über die Suez-Kanal bei El-Ferdan.

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