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Probleme der Baupraxis und Bauwirtschaft im Nordirak - Entwicklungsengpässe und Vorschläge zu ihrer Beseitigung

von Asso Omer Saiwani

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Statistik und Sichtungsnachweis dieser Seite findet sich am Artikelende
[1.] Aos/Fragment 197 01 - Diskussion
Zuletzt bearbeitet: 2016-06-23 20:23:04 WiseWoman
Aos, Fragment, Gesichtet, SMWFragment, Schutzlevel sysop, Studer 2000, Verschleierung

Typus
Verschleierung
Bearbeiter
Marcusb, WiseWoman, Fiesh
Gesichtet
Yes.png
Untersuchte Arbeit:
Seite: 197, Zeilen: 1-43
Quelle: Studer 2000
Seite(n): 2;4, Zeilen: 14-38;
3.4.2 Dimensionierung auf Erdbebenlasten

Maßnahmen zur Erdbebensicherung von Brücken haben nicht zum Zweck, eine Brückenkonstruktion so zu entwerfen, dass sie ein Erdbeben ohne Schaden übersteht. Vielmehr sollen sie den Einsturz der Brücke vermeiden und die verursachten Schäden in Grenzen halten.

Zur Erdbebensicherung sind Brücken robust zu gestalten. Darunter versteht man, dass sich das Bauwerk wenig empfindlich auf Abweichungen bezüglich Lastannahmen, Ausführungsungenauigkeiten und Alterungs- und Abnützungseffekte verhält. Diese allgemeine Forderung ist bei Erdbebensicherung besonders wichtig, da die Erdbebenanregung sehr stark von der Erdbebenintensität und von den lokalen Baugrundverhältnissen abhängt. Diese Einflüsse lassen sich im Allgemeinen nur sehr angenährt ermitteln.

Die wichtigsten Maßnahmen „wie vorher erwähnt“ zur Erdbebensicherung von Brücken sind die einen Absturz des Brückenträgers vom Widerlager oder vom Auflager zu vermeiden.

Im Allgemeinen bewegen sich die Bodenpunkte längs der Brückenachse wegen wandernden Erdbebenwellen nicht synchron. Unter Umständen können sie sich in entgegengesetzter Richtung bewegen. Dies hat zur Folge, dass die minimal benötigten Auflagerlängen erheblich groß sein können, denn zusätzlich zu diesen vom Erdbeben verursachten Verschiebungen müssen die Verformungsverschiebungen von Stützen und die Mindestauflagerlängen, um die Auflagerkräfte noch übertragen zu können, berücksichtigt werden.

Das Anstreben eines duktilen Verhaltens der Brücke unter der Erdbebeneinwirkung ist sehr wichtig, besonders für starke Erdbeben. Dieses Verhalten erlaubt das Abdampfen eines großen Teils der Energie mittels der entstehenden plastischen Gelenke.

Die Ausbildung der plastischen Gelenke wird dabei nicht in Brückenträger erwünscht, sondern am Stützenkopf bzw. Stützenfuß. Diese erfordert eine Kapazitätsbemessung, welche sicherstellt, dass sich die plastischen Gelenke nur an den gewünschten Orten ausbilden können. Die restlichen Bauwerksteile sollen elastisch bleiben.

Bei einer konventionellen Bemessung dagegen ist das Verhalten der Brücke während einem Erdbeben meistens nicht bekannt. Plastifizierungen sind überall möglich, und der plastische Mechanismus ist zufällig. Häufig ergeben sich in solchen Fällen Sprödbrüche bei Stützen, was in der Folge zum Einsturz des Trägers führt.

Ein Versagen des Trägers infolge Überbelastung bei Erdbebeneinwirkung ist selten. Meistens genügt die Bemessung des Trägers aufgrund der erwartet statischen Lasten, um auch eine ausreichende Sicherheit gegen Erdbeben zu erzielen. Hingegen sind die Stützen, Lager und Auflager bezüglich Erdbebeneinwirkung sorgfältig auszubilden.

Das Erdbebenverhalten der Brücke hängt wesentlich von ihrer Lagerungsart ab. Bei einer schwimmenden Lagerung „Brücke an beiden Widerlagern beweglich gelagert“ ergibt sich in Längsrichtung und im Allgemeinen in Querrichtung ein relativ einfaches dynamisches System [E1] vgl. S. 272, welche zur Bemessung von Stützen und Lagern als Einmassenschwinger modelliert werden kann. Die Eigenfrequenz f dieses Einmassten-Schwingers [sic!] beträgt: f = 1 / 2 \Pi * (\sqrt{k} / m).

3.3 Dimensionierung auf Erdbebenlasten

3.3.1 Grundsätze zur Erdbebensicherung von Brücken

Massnahmen zur Erdbebensicherung von Brücken haben nicht zum Zweck, eine Brückenkonstruktion so zu entwerfen, dass sie ein Erdbeben ohne Schaden übersteht. Vielmehr sollen sie den Einsturz der Brücke vermeiden und die verursachten Schäden in Grenzen halten.

Zur Erdbebensicherung sind Bauten robust zu gestalten. Darunter versteht man, dass sich das Bauwerk wenig empfindlich auf Abweichungen bezüglich Lastannahmen, Ausführungsungenauigkeiten und Alterungs- und Abnützungseffekte verhält. Diese allgemeine Forderung ist bei Erdbebensicherung besonders wichtig, da die Erdbebenanregung sehr stark vom Erdbeben selbst und den lokalen Baugrundverhältnissen abhängt. Diese Einflüsse lassen sich im allgemeinen nur sehr angenähert ermitteln.

Die wichtigsten Massnahmen zur Erdbebensicherung von Brücken sind die, welche einen Absturz des Brückenträgers vom Widerlager oder vom Auflager vermeiden. Diese Gefahr des Absturzes ist bei Brücken mit Abschnittslängen zwischen benachbarten Fugen von mehr als ca. 100m besonders gross.

Im allgemeinen bewegen sich die Bodenpunkte längs der Brückenachse wegen wandernden Erdbebenwellen nicht synchron. Unter Umständen können sie sich in entgegengesetzter Richtung bewegen. Dies hat zur Folge, dass die minimal benötigten Auflagerlängen erheblich gross sein können, denn zusätzlich zu diesen vom Erdbeben verursachten Verschiebungen müssen die Verformungsverschiebungen von Stützen und die Mindestauflagerlängen, um die Auflagerkräfte noch übertragen zu können, berücksichtigt werden.

Das Anstreben eines duktilen Verhaltens der Brücke unter der Erdbebeneinwirkung ist sehr wichtig, besonders für starke Erdbeben. Dieses Verhalten erlaubt die Dissipation eines grossen Teils der Energie mittels den entstehenden plastischen Gelenken.

Die Ausbildung der plastischen Gelenke wird dabei nicht im Brückenträger erwünscht, sondern am Stützenkopf bzw. -fuss. Dies erfordert eine Kapazitätsbemessung, welche sicherstellt, dass

[S. 5]

sich die plastischen Gelenke nur an den ge wünschten Orten ausbilden können. Die restlichen Bauwerksteile sollen elastisch bleiben.

Die Anwendung der Methode der Kapazitätsbemessung ergibt ein „gutmütiges“ Verhalten des Tragwerks unter Erdbebenbelastung, denn der sich ergebende Mechanismus bei der Ausbildung der plastischen Gelenke kann geschickt gewählt und erzwungen werden.

Bei einer konventionellen Bemessung dagegen ist das Verhalten der Brücke während einem Erdbeben meistens nicht bekannt. Plastifizierungen sind überall möglich, und der plastische Mechanismus ist zufällig. Häufig ergeben sich in solchen Fällen Sprödbrüche bei Stützen, was in der Folge zum Einsturz des Trägers führt. All dies ergibt im Falle einer konventionellen Bemessung einen tieferen Schutzgrad gegen Einsturz als bei einer Kapazitätsbemessung.

Ein Versagen des Trägers infolge Überbelastung bei Erdbebeneinwirkung ist selten. Meistens genügt die Bemessung des Trägers aufgrund der erwarteten statischen Lasten, um auch eine ausreichende Sicherheit gegen Erdbeben zu erzielen. Hingegen sind die Stützen, Lager und Auflager bezüglich Erdbebeneinwirkung sorgfältig auszubilden.

Das Erdbebenverhalten einer Brücke hängt wesentlich von ihrer Lagerungsart ab: Bei einer schwimmenden Lagerung (Brücke an beiden Widerlagern beweglich gelagert) ergibt sich in Längsrichtung und im allgemeinen auch in Querrichtung ein relativ einfaches dynamisches System, welches zur Bemessung von Stützen und Lagern als Einmassenschwinger modelliert werden kann. Die Eigenfrequenz f dieses Einmassenschwingers beträgt

f = 1/{2 \pi} \sqrt{k/m}

Anmerkungen

Fortsetzung von S. 196. Man kann gar nicht auf die vielen Probleme hinweisen. Ein Satz wurde verstümmelt ("Die wichtigsten Maßnahmen..."), Durch Auslassung eines Satzes verliert ein "dagegen" seinen Bezug ("Bei einer konventionellen Bemessung"). Der Wurzelzeichen in der Formel umfasst nur k und nicht k/m, und statt des kleinen Buchstaben pi wird das grosse Pi verwendet und damit der Sinn unklar.

Sichter
(Marcusb) WiseWoman


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