Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Tragverhalten, Querkraftwiderstand, Verformungsvermögen, Tragwerksanalyse, Bruchmechanismen, Traglast, Bruchversuch
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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Structural behavior, Shear strength, deformation capacity, Structural analysis, Fracture mechanism, Load capacity, Failure test
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die im Jahr 1963 gebaute Albignabrücke soll im Jahr 2021 durch einen Neubau ersetzt werden. Bei der bestehenden Albignabrücke handelt es sich um eine sehr schief gelagerte, stark vorgespannte, einzellige Hohlkastenbrücke mit 45 m Spannweite. Gemäss heutigem Kenntnisstand ist die Querkraft- und Torsionstragsicherheit nicht mehr normkonform erfüllt; einerseits wurden die Bemessungsvorschriften gegenüber den beim Bau gültigen Normvorschriften verschärft und andererseits haben die Nutzlasten infolge Strassenverkehr zugenommen. Die normkonformen Tragsicherheitsnachweise vernachlässigen die Zugfestigkeit des Betons. Aufgrund der starken Vorspannung weist der Hohlkastenträger jedoch eine relativ grosse Risslast auf, so dass das effektive Tragverhalten mit den üblich zugrunde gelegten Modellvorstellungen, welche ein Reissen des Betons voraussetzen, zu einer Unterschätzung der Traglast führen. Im Weiteren wird der Querkraftwiderstand bei der Albignabrücke durch den Tragwiderstand des diagonalen Betondruckfelds limitiert. Erfahrungsgemäss kann bei Betonen mit vergleichbarem Alter eine massive Zunahme der Druckfestigkeit beobachtet werden. Folglich ist die Wahl der effektiven Betondruckfestigkeit bei der Beurteilung des Querkraftwiderstands zentral. Im Zusammenhang mit dem Brückenersatz bietet sich die einmalige Gelegenheit für grossmassstäbliche Bruchversuche, mit welchen die heute anerkannten Widerstandsmodelle und Bemessungsvorschriften verifiziert und verfeinert werden können. Sofern mit theoretischen Sensitivitätsanalysen aufgezeigt werden kann, dass bei einem realen Bruchversuch ein spröder Querkraftbruch herbeigeführt werden kann, sollen die gewonnen Erkenntnisse die Grundlage für eine Ausschreibung eines entsprechenden Forschungsprojekts bilden. Diesbezüglich soll auch die technische Machbarkeit entsprechender Bruchversuche untersucht und beurteilt werden.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The Albigna Bridge, built in 1963, is to be replaced by a new bridge structure in 2021. The existing Albigna bridge is a very skew supported, heavily prestressed, one-cell box girder bridge with a span of 45 m. The bridge struture does not comply with current code provisions in shear and torsion. On the one hand, code provisions have been tightened compared to the code provisions during construction and, on the other hand, the loads due to road traffic have increased. Code regulations negelct the tensile strength of the concrete and the strength models postulate cracked concrete, so that the ultimate load of heavy prestressed girder is often underestimated. Furthermore, the shear strength of the Albigna bridge is limited by the capacity of the diagonal concrete compressive field. Experience has shown that an age increase of concrete leads to a massive increase in compressive strength. Hence, the assumption of the concrete compressive strength has a significant influence on the shear strength. The bridge replacement offers the unique opportunity for large-scale failure tests, with which the today accepted code provisions and design rules can be verified and refined. If it can be shown with theoretical sensitivity analyses that a brittle shear failure can be enforced in a real experiment, the obtained knowledge will form the basis for a call for tenders of a corresponding research project. In this regard, the technical feasibility of corresponding experiments up to failure is examined and assessed.
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Projektziele
(Deutsch)
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Hinsichtlich möglicher Bruchversuche soll die Wahrscheinlichkeit eines spröden Querkraftbruchverhaltens beurteilt werden. Anhand von theoretischen Sensitivitätsanalysen wird das effektive Tragverhalten des schief gelagerten Hohlkastenträgers untersucht. Dabei werden unter Voraussetzung gezielter Belastungsanordnungen die effektiv zu erwartenden Last-Verformungs-Beziehungen ermittelt. Die Tragwerksanalyse soll im Wesentlichen den Einfluss der effektiv vorhanden und von der Beanspruchung abhängigen Biege- und Torsionssteifigkeit auf das komplexe Tragverhalten des äusserlich einfach unbestimmt gelagerten Hohlkastenträgers aufzeigen. Aufgrund theortischer Überlegungen soll sichergestellt werden, dass unter Berücksichtigung realer Variationsbreiten der Materialkennwerte sowie der konstruktiven Durchbildung der Bewehrung ein spröder Querkraftbruch erzwungen werden kann.
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Projektziele
(Englisch)
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With regard to possible fracture tests, the probability of a brittle shear failure is assessed. Based on theoretical sensitivity analyses, the structural behavior of the skewed supported box girder is investigated. Considering specific load arrangements, the effectively expected load-deformation relationships are determined. The structural analysis shall reveal the the complex load dependend structural behavior of the statically undetermined supported hollow box girder. Based on theoretical considerations and taking into account real variation widths of the material characteristics as well as the detailing of the reinforcement, it should be ensured that a brittle shear failure can be enforced.
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