Methodik zur Ermittlung robuster Querschnitte für monolithisch angeschlossene Stahlbetonstützen semi-integraler Talbrücken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Steffen Marx
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559325203

Das beantragte Projekt verfolgt das übergeordnete Ziel, eine Methodik zur zielsicheren Ermittlung robuster Querschnittskonfigurationen für monolithisch angeschlossene Stützen semi-integraler Talbrücken zu entwickeln und dadurch einen Beitrag zu langlebigeren, schlankeren Brückenkonstruktionen mit geringem Instandhaltungsaufwand zu leisten. Hierzu wird das Wissen bezüglich des Tragverhaltens erweitert und eine detaillierte Betrachtung des Verhaltens unter Gebrauchslast durchgeführt. Ausgangspunkt des Projektes ist die Zusammenstellung sämtlicher Grenzkriterien und Erfahrungswerte bezüglich des Entwurfs und der Bemessung einer integralen Stützenkonstruktion, welche den Rahmen für das weitere Vorgehen definieren. Es folgt die Entwicklung eines Ersatzmodells, welches die Stütze in der Rahmenstruktur auf eine Einzelstütze reduziert. Das Modell ermöglicht eine ingenieurmäßige Analyse der zu untersuchenden Struktur, ohne an Sicherheit einzubüßen. Die spezifischen Einwirkungen bestehen aus der Normalkraftbeanspruchung durch den Überbau und einer Pfeilerkopfverschiebung. Anschließend werden Parameterstudien zu den Einflüssen der steuerbaren Querschnittsparameter durchgeführt und deren Sensitivität auf die Beanspruchungsgrößen untersucht. Hierbei ist ein zweistufiges Vorgehen vorgesehen. In einem ersten Schritt werden umfangreiche numerische Simulationen mittels dreier unterschiedlicher Modelle durchgeführt, wobei sich der Parameterraum aus der vorherigen Analyse der Grenzkriterien ergibt. In einem ersten Modell wird nur das Verhalten auf Querschnittsebene betrachtet, die weiteren Untersuchungen finden auf Bauteilebene am Ersatzmodell mit zunehmender Komplexität statt. Die drei unterschiedlichen Untersuchungsmodelle gestatten einerseits die Verifizierung der Ergebnisse untereinander. Andererseits wird auf diesem Weg eine hinreichend genaue Modellkomplexität ermittelt. Anschließend folgen experimentelle Untersuchungen in unterschiedlichen Maßstäben zur Validierung der numerischen Simulationen, welche rückkoppelnd auch zur Kalibrierung der numerischen Modelle verwendet werden. Ziel der numerischen und experimentellen Forschung ist die Identifikation geeigneter Parameterräume hinsichtlich Querschnittsabmessung, Bewehrungsmenge und -lage. Abschließend wird aus den gewonnenen Erkenntnissen eine Entwurfsmethodik abgeleitet, mit der zielsicher der Querschnitt einer monolithisch angeschlossenen Stütze semi-integraler Talbrücken bestimmen werden kann, der robust hinsichtlich etwaiger Schwankungen bei Ein- und Auswirkungen reagiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen