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Die Mettnau-Brücke, eine Straßenbrücke aus Stahl-Fachwerk, Baujahr 1908, weist ernsthafte Korrosionsschäden (Korrosion bis auf die Hälfte der Blechdicken und Durchrostungen) auf. Es stellt sich die Frage, ob eine Instandsetzung technisch möglich ist, vor allem im Hinblick auf den infolge der Rostkerben befürchteten Festigkeitsabfall des betagten Brückenstahls unter dynamischer Beanspruchung. Es wird eine Möglichkeit aufgezeigt, den Einfluß von Korrosion auf die Dauerschwingfestigkeit im Labor zu untersuchen. Die daraus resultierenden dynamischen Festigkeitswerte stellen für Brückenkonstrukteure die Grundlage dar, um Aussagen über die weitere Lebensdauer einer Brücke treffen zu können. Dies geschieht durch Umwertung von Wöhlerlinien (Dauerfestigkeit aus dem Laborversuch) in Lebensdauerlinien (Betriebsfestigkeit eines Bauteiles). Mit den so gewonnenen, für die alte Mettnau-Brücke spezifischen Betriebsfestigkeitswerten wird eine statisch-dynamische Nachrechnung und eine normgerechte Bemessung unter Berücksichtigung der Abrostungsrate durchgeführt. Die Werte sind für einen alten unberuhigt vergossenen Stahl erstaunlich gut und sind gleichwertig oder besser als ein heute handelsüblicher beruhigt vergossener St 37 (S 235). Somit kann der 1908 nur für Pferdefuhrwerke ausgelegten Brücke noch eine im Sinne der Wöhlerlinie unendlich oft ertragbare Belastung von 12 t zugemutet werden. Wirtschaftslichkeitsberechnungen unter Berücksichtigung der künftigen Unterhaltungskosten ergeben aber, daß in der weiteren, noch nicht abgeschlossenen Planung auch ein Neubau parallel zur Instandsetzung der alten Brücke mit betrachtet werden muß. Der Entscheidungsprozeß, der vom Ingenieur zwar getragen, aber von politischen Gremien letztendlich bestimmt wird, zeigt, daß die Ingenieure bei ihrer Arbeit im Spannungsfeld Werkstoffkunde - Bautechnik - Wirtschaftlichkeit - Politik stehen.

In vorliegendem Aufsatz wird der neue Restnutzungsdauernachweis stählerner Eisenbahnbrücken in Haupt- und Nebenstrecken der DB AG und für Brücken der Berliner S-Bahn auf der Basis des Wöhlerlinienkonzeptes sowie der Betriebszeitintervallnachweis nach dem bruchmechanischen Konzept beschrieben. Die Verknüpfung beider Methoden in den Sicherheitsannahmen für die Restnutzungsdauer wird begründet. Die Prioritäten bei der Entwicklung der neuen Methoden wurden auf die einfache Handhabbarkeit der Nachweise unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit gelegt. Der Beitrag enthält ein Beispiel zur Verdeutlichung der Nachweisführung.

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Zur Restlebensdauerberechnung älterer genieteter Stahlbrücken wird das Vorhandensein der Durchrisse angenommen. Ausgehend davon wird in diesem Beitrag ein verallgemeinertes und genaueres Berechnungsmodell auf der Basis des Dugdale-Modells mittels Finite-Elemente-Methoden vorgestellt. Vergleiche mit Experimenten zeigen, daß dieses Berechnungsmodell die Rißausbreitung unter Berücksichtigung des Rißschließens, der Geometrie des Kerbfalles, Belastungsformen und Belastungsreihenfolge richtig prognostizieren kann. Die Lahnbrücke Lahnstein wurde als Anwendungsbeispiel nachgerechnet.

In dieser Arbeit werden ausgewählte Berechnungsergebnisse zur Tragfähigkeit von alten Eisenbahnbrücken unter Berücksichtigung der aktuell geltenden Planungsnormen dargestellt. Für solche Bauwerke wurden die damaligen Planungsrichtlinien mit den entsprechenden aktuellen Anforderungen verglichen. Die Berechnungen stützen sich auf eigene Computerprogramme, die speziell für den Einsatz im System der Eisenbahnbrückenverwaltung entwickelt wurden. Nachstehend sind Annahmen für einen Berechnungsalgorithmus der parametrischen Analyse angegeben. Dieser Algorithmus ermöglicht, die Brückentragfähigkeit auf Grundlage von wenigen allgemeinen Angaben zur Bauwerksgeometrie, quantitativ zu beurteilen. Die Beispielrechnungen zeigen, daß die Tragfähigkeit der Tragelemente alter Brücken sehr verschieden sein kann.

Die Schraubenkraft des vorgespannten L-Flansches unter Zugbelastung zeigt im Versuch einen nichtlinearen Verlauf. Für diesen Verlauf wird ein nichtlineares elastisches Berechnungsverfahren angegeben und durch vorliegende Versuche verifiziert. Der nichtlineare Verlauf der Zugkraft in der Schraube und der Druckspannungen in den verbundenen Flanschen werden mit Hilfe des elastisch gebetteten Balkens berechnet. Die Deutung der mechanischen Zusammenhänge erfolgt mit Hilfe des Kraftgrößenverfahrens, die iterative Berechnung des nichtlinearen Verlaufs mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode. Für dicke Flansche wird ein nichtlineares Näherungsverfahren abgeleitet. Die bisherigen Berechnungsverfahren von Petersen und Schmidt/Neuper werden einer kritischen Betrachtung unterzogen, und es wird die Verbindung zum linearen Verfahren der Richtlinie VDI 2230 hergestellt. Der Beitrag schließt mit Bemerkungen zu den Nachweisen der Grenzzustände (Tragfähigkeit, Ermüdung und Gebrauchstauglichkeit) nach DIN 18800 und Eurocode 3.

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In der gültigen deutschen und europäischen Normung, DIN 18800, Teil 1 und Eurocode 3, werden Grenzwerte b/t für volles Mittragen von Querschnittsteilen von druck- und biegebeanspruchten Stahlblechen bei Ausnutzung plastischer Querschnittsreserven angegeben, die teilweise auf einen Vorschlag von Fischer/Grube zurückgehen. Neuere Untersuchungen von Brune haben jedoch gezeigt, daß die Vorgaben der Vorschriften weiterentwickelt werden müssen, da sie die Beultragfähigkeit der Bleche z. T. überschätzen. Dies wird anhand von Beispielen belegt. Im vorliegenden Aufsatz werden neue Grenzwerte (b/t) für druck- und biegebeanspruchte, vier- und dreiseitig gelagerte Platten, deren Grenztragfähigkeit nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch nach DIN 18800, Teil 1 ermittelt werden, bzw. für Klasse 2-Querschnitte gemäß Eurocode 3 hergeleitet und vorgestellt.

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