Einwirkungen auf Straßen-, Fußgänger- und Radwegbrücken gemäß Eurocode Seminar Kärntner Verwaltungsakademie, Bildungshaus Krastowitz, Klagenfurt, am 20.5.2010
Die wesentlichen Teile des Vortrages sind dem gleichnamigen Buch herausgegeben von Eva M. Eichinger-Vill und Johann Glatzl, Austrian Standards plus Publishing, entnommen. Im genannten Handbuch für die Praxis werden alle relevanten Regelungen einschließlich nationaler Festlegungen zusammengefasst und aufeinander abgestimmt, es stellt somit ein in sich geschlossenes Werk dar. Anwendungsbereich: Einwirkungen auf Standardbrücken mit Einzelspannweiten zwischen 2 und 200 m, jedoch nicht für Eisenbahnbrücken. Aus einer Vielzahl von Normen sind jene Teile entnommen, die für die statisch konstruktive Planung von Straßen-, Fußgänger- und Radwegbrücken (kurz Brücken) relevant sind, inkl allfälliger nationaler Festlegungen insofern ist das Handbuch eine erhebliche Arbeitserleichterung.
Gliederung des Vortrags Vorwort, Einleitung Grundlagen der Tragwerksplanung Wichten und Eigengewichte der Baustoffe, Einwirkungen durch Wasser Einwirkungen zufolge Brand Einwirkungen zufolge Schnee Einwirkungen zufolge Wind Einwirkungen zufolge Temperatur Einwirkungen während der Bauausführung Außergewöhnliche Einwirkungen Verkehrslasten Einwirkungen zufolge seismischer Beanspruchung Schlussbemerkungen
Vorwort, Einleitung Zum Eurocode Die Harmonisierung der Normen ist ein erklärtes Ziel der Europäischen Kommission zum Zwecke des freien Warenverkehrs. Geplant sind bzw waren Europäische Normen unter Berücksichtigung wissenschaftlicher Erkenntnisse auf moderner zeitgemäßer Basis. Entstanden ist über mehrere Jahr(zehnte) ein riesiges Normenwerk. Parallel dazu gibt es noch nationale Normen (nationale Anwendungsdokumente, usw), die nur teilweise durch die Eurocodes ersetzt werden. Besonders wichtig für Brücken ist die ÖNORM EN 1991-2 Verkehrslasten auf Brücken Ergänzend dazu gibt es noch die RVS 15.0235 Merkblatt Bauherrenfestlegungen zur ÖNORM EN 1991-2 Im Brückenbau wurden der EC (ÖN EN 199x) am 1.1.2009 in Österreich eingeführt bzw verbindlich erklärt Ende der Koexistenzperiode war am 31.5.2009 Die maßgebenden Eurocodes für die Einwirkungen auf Brücken umfassen insgesamt ca. 1300 Seiten siehe folgende tabellarische Übersicht.
Was war davor gültig? Davor wurde jahrzehntelang die ÖN B 4002 Straßenbrücken (11 Seiten) verwendet. Zusätzlich gab es die letzten Jahre die RVS 15.114 (Ergänzung zur ÖN, Schwertransporte 150 und 200 t, usw)
1. Grundlagen der Tragwerksplanung ein Abriss Grenzzustand der > Tragfähigkeit (Ultimate Limit States ULS) > Gebrauchstauglichkeit (Servicability Limit States - SLS) Bemessungssituationen bzw Einwirkungen: > ständige (übliche Nutzungsbedingungen) > vorübergehende (zb Bauzustand) > außergewöhnliche (zb Brand, Anprall) > Erdbeben Brücken werden für eine Nutzungsdauer von 100 Jahren bemessen. Die Nachweise sind für alle maßgebenden Bemessungssituationen und Lastfälle durchzuführen (Belastungsanordnung). Imperfektionen und Verformungen sind gleichzeitig mit den Lasten anzusetzen. Für repräsentative Werte veränderlicher Einwirkungen gibt es verschiedene Kombinationswerte (? -Faktoren). Beim Nachweisverfahren mit Teilsicherheitsbeiwerten ist zu zeigen, dass in allen maßgebenden Bemessungssituationen bei Ansatz der Bemessungswerte für Einwirkungen oder deren Auswirkungen und für Tragwiderstände keiner der maßgebenden Grenzzustände überschritten wird.
Nachweise für Grenzzustände der Tragfähigkeit des Tragwerkes: > EQU (equilibrium) Verlust der Lagesicherung > STR (stress) Versagen oder übermäßige Verformungen > GEO (geotechnical) Versagen oder übermäßige Verformungen des Baugrundes > FAT (fatigue) Ermüdungsversagen Kombinationsregeln: > Lastmodell 2 und die konzentrierte Last Qfwk = 10 kn auf Gehwegen brauchen mit keiner anderen veränderlichen Einwirkung kombiniert werden. > Schneelasten und Einwirkungen aus Wind brauchen nicht kombiniert werden. > Einwirkungen aus Wind und Temperatur brauchen nicht gleichzeitig berücksichtigt werden. Verwendet werden unterschiedliche Teilsicherheitsbeiwerte für die Bemessung (exemplarisch): > 1,00 für außergewöhnliche Einwirkungen > 1,00 für alle Einwirkungen bei Gebrauchstauglichkeitsnachweisen > 1,35 für Einwirkungen aus Verkehr bei ungünstiger Wirkung (0 bei g ünstiger) > 1,50 für alle anderen veränderlichen Einwirkungen bei ungünstiger Wirkung (0 bei günstiger) Komfortkriterien für Fußgänger (Gebrauchstauglichkeit): > für die größten zulässigen Schwingungs-Beschleunigungen an der ungünstigsten Stelle des Überbaues [m/s2] (0,7 vertikal; 0,2 horizontal; 0,4 bei Menschenansammlungen) > ein Nachweis ist durchzuführen, wenn die Grundfrequenz [Hz] des Überbaues kleiner ist als 6 vertikal oder 2,5 horizontal.
2. Wichten und Eigengewicht der Baustoffe sowie Einwirkungen verursacht durch Wasser Zu berücksichtigen ist das gesamte Eigengewicht der tragenden und nicht tragenden Bauteile einschließlich der eingebauten Versorgungseinrichtungen. Die Bauteilabmessungen werden laut Plan angesetzt. Tabelle 2.1 Wichten der wichtigsten Baustoffe Einwirkungen verursacht durch Wasser Die Wasserwirkungen sind zu berücksichtigen (hydrostatischer Druck und/oder hydrodynamische Wirkung), sodass sich die ungünstigste Auswirkung ergibt. Wo notwendig, ist auch mitgeführtes Geröll entsprechend zu berücksichtigen (Geschiebetrieb), ebenso Einwirkungen infolge Eis bzw Treibeis. Die Lasten und Wasserspiegelhöhen sind für das Einzelprojekt gemeinsam mit dem AG festzulegen. Der Nachweis für die Auftriebssicherheit ist zu erbringen.
3. Einwirkungen zufolge Brand Brand ist für Standardbrücken in der Regel nicht zu berücksichtigen. Bei Tunnel sind Einwirkungen zufolge Brand bei entsprechender Festlegung durch den Bauherrn für das Einzelprojekt zu berücksichtigen (siehe ÖN EN 1991-1-2, RVS 09.01.45). 4. Einwirkungen zufolge Schnee Schnee ist für Brücken in der Regel nicht zu berücksichtigen. Bei gedeckten Brücken sind Schneelasten jedoch jedenfalls zu berücksichtigen. Bei nicht gedeckten Brücken mit Fuß- bzw Radwegen sind anstelle der Nutzlasten Schneelasten auf diesen dann zu berücksichtigen, wenn sie größer als die Nutzlasten sind. In speziellen Fällen sind die Werte der ÖN EN 1991-1-3 anzusetzen.
5. Einwirkungen zufolge Wind Die maßgebenden Windeinwirkungen sind entsprechend der Bemessungssituation für jeden belasteten Bereich zu ermitteln. Zu beachten ist die Veränderung des Bauwerkes während der Bauausführung, sowie Ermüdungsbeanspruchung bei ermüdungsempfindlichen Bauwerken oder Bauteilen. Ergänzend zur Norm können Windkanalversuche, bewährte numerische Verfahren und Originalmessungen durchgeführt werden. Die Windeinwirkung wird mit der Basiswindgeschwindigkeit oder dem entsprechenden Geschwindigkeitsdruck bestimmt. Die Basiswerte sind charakteristische Größen mit einer jährlichen Überschreitungswahrscheinlichkeit von 2 %, die einer mittleren Wiederkehrperiode von 50 Jahren entspricht. Die Windgeschwindigkeit hängt ab von Windklima, Höhenprofil, Geländerauhigkeit und der Topografie. Der Grundwert der Basiswindgeschwindigkeit ist der charakteristische Wert der mittleren 10- Minuten-Windgeschwindigkeit. Sie ist unabhängig von Windrichtung und Jahreszeit und ist bezogen auf 10 m Höhe über Boden in ebenem, offenem Gelände mit niedriger Vegetation - das entspricht Kategorie II. Das vereinfachte Verfahren gilt für Brücken in der Geländekategorie II, für andere Geländekategorien liegt es auf der sicheren Seite. Im Ortsverzeichnis gemäß folgender Tabelle ist der dem Standort des Bauwerkes geografisch nächstgelegene Ort aufzusuchen und dessen Grundwert für den Basisgeschwindigkeitsdruck heranzuziehen.
Liegt die Seehöhe des Standortes mehr als 250 m über jener des in der Tabelle angegebenen nächstliegenden Ortes, so ist folgender Basisgeschwindigkeitsdruck anzunehmen: > bis 800 m Seehöhe 0,47 kn/m2 > 1800 m Seehöhe 0,98 kn/m2 > 3000 m Seehöhe 1,60 kn/m2 Für übliche Balkenbrücken und Spannweiten unter 100 m darf eine Berechnung der dynamischen Systemantwort entfallen. In anderen Fällen kann für eine Abschätzung, ob eine dynamischen Systemantwort benötigt wird, ein Nachweis der Sicherheit gegen Auftreten von Flatterschwingungen gemäß ÖN B 1991-1-4, Anhang B durchgeführt werden.
Die Windkraft in Brückenquerrichtung beträgt: Fwk = qb,0 C Aref,x Dabei ist Fwk Basiswindgeschwindigkeit C Windlastbeiwert gemäß Tabelle 4.1 Aref,x Bezugsfläche gesamt (Brückenhöhe x Länge), mit oder ohne Verkehr Falls erforderlich können auch Windkräfte in Brückenlängsrichtung ermittelt werden (betragen 25 oder 50 % der Windkräfte in Querrichtung). Die Windwirkungen auf Brückenpfeiler dürfen sinngemäß wie für das Tragwerk berechnet werden (Pfeilerbreite statt Tragwerkshöhe).
6. Einwirkungen zufolge Temperatur Temperatureinwirkungen sind als veränderliche und indirekte Einwirkungen zu klassifizieren. Die angegebenen charakteristischen Werte beziehen sich auf eine Wiederkehrperiode von 50 Jahren, wenn dies nicht anders festgelegt ist. Tägliche und jahreszeitliche Schwankungen der Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Rückstrahlung uswführen zu einer Veränderung der Temperaturverteilung im Tragwerk. Die Temperaturverteilung innerhalb eines Bauteils wird in vier wesentliche Temperaturanteile aufgeteilt: > Konstanter > Linear veränderlicher in der x-y-ebene > Linear veränderlicher in der x-z-ebene > Nicht-linear veränderlicher
Brückenüberbauten werden in folgende Konstruktionen eingeteilt: > Typ 1 Stahlkonstruktion > Typ 2 Verbundkonstruktion > Typ 3 Betonkonstruktion Für teilweise freistehende Tragwerksteile aus Holz sind Temperaturänderungen von +20 C und -30 C zu berücksichtigen. Als Temperaturgefälle sind ±5 C über die Querschnittshöhe anzusetzen. Sofern keine genaueren Untersuchungen erforderlich sind, ist das Verfahren 1 anzuwenden. Der konstante Temperaturanteil hängt von der minimalen und maximalen Temperatur ab, er verursacht Bauteillängenänderungen, Zwänge, Reibungen usw. Der minimale Te,min und maximale konstante Temperaturanteil Te,max der Brücke wird nach folgenden Diagramm in Abhängigkeit von der Außentemperatur ermittelt. Bild 4.1
Die maximale Außentemperatur Tmax in C (2-tägig gemitteltes Tagesmaximum der Lufttemperatur, das einmal in einem Zeitraum von 50 Jahren auftritt) ergibt sich in Abhängigkeit von der Seehöhe: Tmax = 38,8 ( C) 0,0059 ( C/m) x h (m) Hierbei ist h die Seehöhe in Meter Für die minimale Außentemperatur Tmin (2-tägig gemitteltes Tagesminimum der Lufttemperatur, das einmal in einem Zeitraum von 50 Jahren auftritt) sind in Österreich die Werte folgender Tabelle einzusetzen. Der vertikal linear veränderliche Temperaturanteil kann nach Verfahren 1 tabellarisch in Abhängigkeit vom Baustoff ermittelt werden (beträgt 5 bis 18 C). In bestimmten Fällen wird auch der horizontal linear veränderliche Temperaturunterschied berücksichtigt, er beträgt in der Regel 5 C.
7. Einwirkungen während der Bauausführung Bauausführungslasten sind in der Regel als veränderliche Einwirkungen (Qc) einzuordnen, sie werden verursacht durch Personal, bewegbare Güter, Schalungsteile, Gerüste, Maschinen, Betoniervorgang usw. Der Umfang, Größe und Lage der sich so ergebenden Lasten ist im Zuge der Planung genau festzulegen, ebenso entsprechende Kontrollmaßnahmen während der Bauausführung. Bauausführungslasten sind mit Schneelasten bzw Windeinwirkungen zu kombinieren. Die für den Endzustand anzunehmenden Werte der Imperfektionen gelten auch für den Bauzustand, Vorverformungen sind in der Regel durch Messungen während der Bauausführung zu überprüfen. Sämtliche Hebe- und Transportvorgänge sind zu berücksichtigen, sowie dynamische oder Trägheitseffekte infolge von Beschleunigungen. Temperatur, Schwinden, Einflüsse aus Hydratation sind in jeder Bauphase angemessen zu berücksichtigen. Windeinwirkung und Schneelasten sind zu beachten.
8. Außergewöhnliche Einwirkungen Lokales Versagen infolge außergewöhnlicher Einwirkungen darf akzeptiert werden, wenn die Stabilität des Tragwerkes nicht gefährdet wird, die Gesamttragfähigkeit erhalten bleibt und diese erlaubt, die notwendigen Sicherungsmaßnahmen durchzuführen (zb Straßensperre). Die Maßnahmen zur Risikominimierung von außergewöhnlichen Einwirkungen können mehrere Strategien verfolgen (Vermeidung der Einwirkung, Schutz des Tragwerkes, ausreichende Robustheit, erhöhte Bemessung, genügende Duktilität, vorsehen ausreichender Tragwerksredundanzen). a. Anprall Anpralllasten sind mit einer dynamischen Analyse zu ermitteln oder als äquivalente statische Kraft festzulegen. Die Anpralllasten auf Überbauten aus dem Anprall von LKWs sind zu berücksichtigen, wenn die lichte Durchfahrtshöhe = 6,0 m beträgt und ein Anprall nicht durch wirksame Schutzmaßnahmen verhindert werden kann. Die äquivalenten statischen Anprallkräfte auf Überbauten betragen je nach Straßenkategorie 250 bis 500 kn. b. Schiffsverkehr Einwirkungen aus Schiffskollisionen sind je nach Wasserstraße zu berücksichtigen (Typ, Fließbedingungen, Schiffstypen, Tragwerkstyp). Die Festlegung der frontalen und seitlichen Anprallkräfte ist in Abstimmung zwischen dem Brücken- und dem Wasserstraßenbetreiber vorzunehmen. Dabei sollen allfällige Schutzmaßnahmen (baulich und betrieblich), die zu einer Reduktion bzw Entfall der Anprallkräfte führen, berücksichtigt werden. Sofern erforderlich ist der Brückenüberbau für eine äquivalente statische Kraft aus Schiffsanprall in der Höhe von 1000 kn zu bemessen.
9. Verkehrslasten Die hier definierten Lastmodelle sind für Brücken mit Längen kleiner als 200 m anzuwenden, für längere werden sie empfohlen. a. Unterteilung der Fahrbahn in rechnerische Fahrstreifen Die Fahrbahnbreite w ist zwischen den Schrammborden oder dem Rückhaltesystem (Nettofahrbahnbreite). Schrammborde werden ab einer Höhe von 5 cm berücksichtigt. Die Anzahl und Breite der rechnerischen Fahrstreifen ergibt sich aus folgender Tabelle. Ein fest verankerter Mittelstreifen (Rückhaltesystem) teilt die Fahrbahn in zwei getrennte Fahrstreifen. Der am ungünstigsten wirkende Streifen trägt die Nummer 1, der zweitungünstigste die Nummer 2 usw.
b. Modelle für Vertikallasten Lastmodell 1 LM1 Einzellasten und gleichmäßig verteilte Lasten, die die meisten Einwirkungen aus LKW- und PKW-Verkehr abdecken. Das Lastmodell besteht aus einer Doppelachse in jedem rechnerischen Fahrstreifen. Jede Achslast beträgt aq x Qk, wobei aq ein Anpassungsfaktor ist. Jede Radlast ist 0,50 der Achslast Die Radaufstandsfläche misst 0,40 x 0,40 m. Die gleichmäßig verteilte Belastung je m2 beträgt aq x qk, wobei aq ein Anpassungsfaktor ist, sie wird auch auf der Restfläche angeordnet. Diese Lasten sind sowohl in Längs- als auch in Querrichtung nur auf den belastenden Teilen der Einflussfläche aufzubringen, sie enthalten bereits die dynamischen Vergrößerungsfaktoren! Die Werte der Anpassungsfaktoren a sind mit 1,0 anzusetzen (Empfehlung). Die charakteristischen Werte sind folgender Tabelle zu entnehmen.
Lastmodell 2 LM2 Eine typische Einzelachse, die die dynamischen Einwirkungen üblichen Verkehrs bei Bauteilen mit sehr kurzen Stützweiten berücksichtigt. Dieses Modell besteht aus einer Einzelachse ßQ x Qak mit Qak = 400 kn, einschließlich dynamischem Vergrößerungsfaktor, die überall auf der Fahrbahn anzuordnen sind. Der Wert von ßQ ist mit 1,0 anzusetzen (Empfehlung). In der Nähe von Fahrbahnübergängen ist ein zusätzlicher dynamischer Vergrößerungsfaktor von 1,3 für alle Querschnitte bis 6 m entfernt anzusetzen.
Lastmodell 3 LM3 Gruppe von Achslastkonfigurationen idealisierter Sonderfahrzeuge für ausgewiesen Schwerlaststrecken. Für Autobahnen, Schnellstraßen und ähnlich ausgebaute Straßen sowie für Straßenzüge, die für Schwertransporte vorgesehen sind, ist als Sonderfahrzeuge das im Folgenden beschriebene genormte Basismodell mit einem Gesamtgewicht von 3000 kn zu verwenden. Es werden Fahrzeugbreiten von 3 m für Achsen mit 150 und 200 kn, und von 4,50 m für Achsen mit 240 kn angenommen drei verschiedene Basismodelle. Das Sonderfahrzeug kann sich mit geringer Geschwindigkeit (= 5 km/h) oder normal (70 km/h) bewegen, im letzteren Fall ist zusätzlich die dyn. Vergrößerung zu berücksichtigen. Beim Modell mit der geringen Geschwindigkeit ist zusätzlich zum Sonderfahrzeug jeder rechnerische Fahrstreifen und die Restfläche des Brückenüberbaues mit Lastmodell 1 zu belasten Kombinationswerte beachten. Geeinigt hat man sich in Österreich auf folgendes Basismodell: Sonderfahrzeug 3000kN, Achsen 15x200 kn, e=1,50 m, Geschwindigkeit 5 km/h
Lastmodell 4 LM4 Menschenansammlungen für globale Nachweise als vorübergehende Bemessungssituation. Falls notwendig, ist die Belastung aus Menschenansammlungen durch eine gleichmäßig verteilte Last von 5 kn/m2 zu berücksichtigen, die Anwendung darf für ein Einzelprojekt festgelegt werden. Die Belastung ist an den maßgebenden Stellen der Brücke anzuordnen. Generell kann für lokale Nachweise eine Lastverteilung der Einzellasten unter 45 bis zur Plattenmitte angenommen werden. c. Horizontale Belastungen Lasten aus Bremsen und Anfahren Die Bremslast in Fahrbahnlängsrichtung berechnet sich aus den Vertikallasten in Fahrstreifen 1 wie folgt: Q1k = 0,6 aq1 (2Q1k) + 0,1 aq1 q1k w1 L 180 aq1 = Q1k = 900 (kn) Die Horizontalkraft kann sowohl positiv als auch negativ wirken. d. Fliehkraft und andere Querlasten Die Fliehkraft ist in Fahrbahnhöhe in Querrichtung radial zur Fahrbahnachse und wird in Abhängigkeit vom horizontalen Fahrbahnradius berechnet werden.
e. Lastmodelle für Ermüdungsberechnungen Der über die Brücke fließende Verkehr führt zu einem Spannungsspektrum, das Ermüdung herbeiführen kann. In Österreich ist Ermüdungslastmodell 3 heranzuziehen. Normalerweise ist dabei nicht erforderlich, Horizontallasten zu berücksichtigen. Dieses Modell besteht aus vier Achsen mit je zwei identischen Rädern, die Achslasten betragen je 120 kn Gesamtgewicht 480 kn.
f. Außergewöhnliche Einwirkungen Außergewöhnliche Lasten durch Straßenfahrzeuge sind zu berücksichtigen und resultieren aus: > Fahrzeuganprall an Überbauten oder Pfeilern (1000 kn längs, 500 kn quer) > Schwere Radlasten auf Fußwegen, ohne starre Schutzeinrichtung > Fahrzeuganprall an Schrammborden, Schutzeinrichtungen und Stützen g. Einwirkungen auf Geländer Für Einwirkungen durch Geländer ist eine Linienlast von 1 kn/m horizontal oder vertikal an der Geländeroberkante wirkend zu berücksichtigen. h. Einwirkungen für Rad- und Fußgängerbrücken Für Vertikallasten sind folgende drei voneinander unabhängige Lastmodelle zu berücksichtigen: > Gleichmäßig verteilte Last qfk= 5 kn/m2 an den ungünstigsten Stellen > Konzentrierte Einzellast Qfwk = 10 kn > Dienstfahrzeuge Qserv ist zu berücksichtigen, wenn Dienstfahrzeuge auf die Brücke fahren können Gesamtgewicht 120 kn.
Für Bediehnungsstege können reduzierte Lasten angesetzt werden. Zusätzlich sind Horizontallasten anzusetzen. Bild 2.2 Unplanmäßige Anwesenheit von Fahrzeugen auf Brücken
Schwingung von Fußgängerbrücken Wo notwendig, sind die maßgebenden Eigenfrequenzen für das Haupttragwerk zu ermitteln. Durch Fußgänger erzeugte Kräfte können Resonanz verursachen, wenn die Frequenz dieser Kräfte (vertikal 1 bis 3 Hz, horizontal 0,5 bis 1,5 Hz) einer der Eigenfrequenzen der Brücke entspricht. Diese Schwingungen sind bei Nachweisen in den Grenzzuständen zu berücksichtigen, da sie bei anfälligen Konstruktionen durchaus kritisch werden können! Die Festlegung des dynamischen Modells für Fußgängerlasten und Komfortkriterien erfolgt durch den Bauherrn. Falls erforderlich können Schwingungstilger verwendet werden.
10. Einwirkungen zufolge seismischer Beanspruchungen Dieser Abschnitt gilt für Brückentragwerke mit beschränkt duktilen Verhalten. Bei Brücken mit mittlerem und höherem duktilen Verhalten ist die ÖN EN 1998-1 zu berücksichtigen. Ziel der Erdbebenbemessung ist menschliches Leben schützen, Schäden begrenzen und wichtige Bauwerke funktionstüchtig zu erhalten. Brücken in Erdbebengebieten müssen so ausgelegt und errichtet sein, dass sie die Anforderungen an die Standsicherheit und die Schadensbegrenzung mit jeweils ausreichender Zuverlässlichkeit erfüllen. Die Bemessungs-Erdbebenwirkung wird ausgedrückt mit Hilfe der Referenz Erdbebenwirkung verbunden mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit in 50 Jahren oder einer Wiederkehrperiode 475 Jahren sowie dem Bedeutungsbeiwert. Brücken müssen in Bedeutungsklassen eingestuft werden, in Abhängigkeit von den Versagensfolgen, ihrer Wichtigkeit und den wirtschaftlichen Konsequenzen. Es gibt folgende Bedeutungsklassen für Brücken: > Klasse I unterdurchschnittliche Bedeutung (unkritische Verkehrsverbindung) > Klasse II durchschnittliche Bedeutung (allg. für Autobahn u. Bundesstraßenbrücken) > Klasse III entscheidende Bedeutung (große Opferzahl bei einem Versagen)
In Regionen mit mittlerer oder hoher Seismizität ist aus ökonomischer und Zuverlässlichkeitsgründen üblicherweise empfehlenswert, eine Brücke für duktiles Verhalten zu bemessen (nach ÖN EN 1998-1). Die konstruktive Ausbildung der Brücken ist für deren Erdbebenverhalten von entscheidender Bedeutung (Bildung plastischer Gelenke, Stützenbemessung usw). Die Beanspruchbarkeitsnachweise, Kapazitätsbemessung und bauliche Durchbildung sind nach ÖN EN 1998-2 durchzuführen. Große Stoßkräfte müssen mittels duktile Bauteile oder spezielle energieabsorbierende Vorrichtungen (Puffer) unterbunden werden. Für Fälle niedriger Seismizität (ungefährer Richtwert: Referenzbodenbeschleunigung agr = 1,29 m/s2) können vereinfachte Entwurfskriterien eingeführt werden, darüber sind genauere Nachweise laut ÖN erforderlich. Tabelle 2.1 Werte f ür die Referenzbodenbeschleunigung
Bei niedriger Seismizität und Tragwerkslängen bis 20 m kann grundsätzlich eine ausreichende Erdbebensicherheit angenommen werden, falls der Entwurf gemäß den sonstigen relevanten Vorschriften erfolgt. Bei sehr niedriger Seismizität (Richtwert agr = 0,42 m/s2) brauchen die Vorschriften für Erdbebenauslegung nicht berücksichtigt werden. Für weitere dynamische Untersuchungen sind genaue Berechnung (Eigenfrequenzen und formen) des entsprechenden mechanischen Modells erforderlich, mit je nach Methode unterschiedlich hohem Detaillierungsgrad und Berechnungsaufwand (vereinfachtes Verfahren, Antwortspektrumverfahren, Zeitverlaufsberechnung). Wesentliche Modellierungsparameter sind dabei die Bodeneigenschaften, Bauwerksdämpfung und steifigkeit usw. Bei hinsichtlich Erdbeben geeignete Konstruktionen wird grundsätzlich ein möglichst duktiles Verhalten angestrebt, bei gleichzeitiger Vermeidung von Sprödbrüchen (erhöhte Umschnürung von Stahlbetonquerschnitten, in speziellen Fällen eine seismische Isolation usw).
11. Schlussbemerkungen Vergleich Belastungsniveau alt - neu Der a-anpassungsfaktor 0,80 entspricht ca. der alten BKL 1 Für Feldwegbrücken kann man ev. a=0,80 verwenden Der Faktor a =0,90 ergibt ca. das Lastniveau der ÖN 4002 mit RVS 15.114 (150 t Sonderfahrzeug) Einfluss der höheren Verkehrsbelastung die Baukosten Die Kostenreduktion durch eine Lastabminderung von a=0,8 ergibt lt Vergleichsrechnungen nur Einsparungen von deutlich unter 10%, ist jedoch systemabhängig. Daher die Empfehlung auch um Reserven für die Zukunft zu haben - keine Abminderung der Verkehrslast (a =1,0) durchführen. Stichwort: Lange Lebensdauer einer Brücke bedenken, Lastanstieg erheblich in der Vergangenheit und (wahrscheinlich auch) in der Zukunft (Gigaliner usw.) Grundsätzlich sind für die Lastannahmen laut EC einige Bauherrn-Festlegungen erforderlich, früher bei der ÖN war es deutlich einfacher. Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Amt der Kärntner Landesregierung Abt. 17 Brückenbau E-Mail: paul.jobst@ktn.gv.at