Mit einem Auslegungskonzept für Ermüdungsversuche an großmaßstäblichen Bauteilen wird eine extrem effiziente Prüfmöglichkeit für Untersuchungen im Langzeitfestigkeitsbereich vorgestellt. Nach diesem Konzept wurden am Institut für Massivbau der Leibniz Universität Hannover mehrere Versuchsstände realisiert. Diese wurden vor der Errichtung als "Digitale Zwillinge" in einer dafür entwickelten Simulation untersucht, die sämtliches Systemverhalten von der Regelungstechnik über die Antriebsdynamik bis zum Bauteilverhalten mit einschließt.

Am 18. Mai 2004 vollendete Herr Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Grünberg, geschäftsführender Leiter des Instituts für Massivbau der Universität Hannover, sein 60. Lebensjahr. Aus diesem Anlass veranstaltete das Institut ihm zu Ehren am 24. Mai 2004 im Leibnizhaus, dem Gästehaus der Universität Hannover, ein Festkolloquium. Im Heft No.3 der Schriftenreihe "Berichte des Instituts für Massivbau" werden die Kolloquiumsbeiträge veröffentlicht.

Menschliche Fehlhandlungen sind zwar unvermeidbar, doch werden ihr Auftreten und ihre Auswirkungen auf die Tragwerkszuverlässigkeit durch Kontrollen wesentlich reduziert. Daher sind entsprechende Überwachungsmaßnahmen in der Planungs- und Ausführungsphase ein notwendiges Mittel der Schadensminimierung. Diese Art der Überwachung dient der Vermeidung von Fehlern, geht jedoch nicht in probabilistische Analysen ein. In den durchgeführten zuverlässigkeitstheoretischen Untersuchungen werden stattdessen überwachungsbedingte Unterschiede in den Bauteilfestigkeiten und -abmessungen behandelt.

Das ständig steigende Güterverkehrsaufkommen auf deutschen Fernstraßen macht die Frage immer dringlicher, inwieweit die Belastungen der Brückenbauwerke durch den Schwerverkehr mit den jetzt gültigen Normlastansätzen noch zutreffend zu beschreiben sind. Gleichzeitig werden neue Fahrzeugkonzepte diskutiert und in Pilotprojekten geprüft. Dabei erhöht man versuchsweise die zulässigen Gesamtgewichte und verändert die Fahrzeuggeometrie. Gemeinsames Ziel solcher Projekte ist es, die wachsende Gütermenge effizient transportieren zu können. Die vorliegende Arbeit stellt ein Messsystem am Kastentragwerk einer Autobahnbrücke vor. Mit dieser Versuchseinrichtung werden Beanspruchungen erfasst, durch welche sich die derzeitigen Verkehrseinwirkungen beschreiben lassen. Die Messsignale der 90 Sensoren des Messsystems, die in einer Dauermessung über den Zeitraum eines Jahres aufgezeichnet wurden, werden in eigenständigen Programmen als Erweiterung zur Messsoftware aufbereitet und ausgewertet. Nach der Installation musste das Messsystem kalibriert werden. Dabei fuhren drei verschiedene Lastkraftwagen mit zuvor bestimmten Achslasten nach einem vorbereiteten Ablauf-Programm mehrmals über die Brücke. Die Ergebnisse der Kalibrierung erlauben es, die an der Brücke unter laufendem Verkehr gemessenen Beanspruchungen den zugehörigen Einwirkungen zuordnen zu können. Der Kalibriervorgang ist durch ingenieur-geodätische Messungen ergänzt und erweitert worden. Mit der Berücksichtigung der Kalibrier- Daten ist ein Finite-Elemente-Modell erstellt worden, das die Beanspruchungen des Tragwerks realitätsnah beschreiben kann. Dieses Modell schafft die Möglichkeit dafür, die Untersuchungen auch auf Stellen der Brücke auszudehnen, die messtechnisch nicht erreicht werden können. Gleichzeitig lassen sich auch Veränderungen in den Verkehrseinwirkungen untersuchen. Die Ergebnisse der Messdatenauswertung und der auf diese Weise erweiterten numerischen Berechnungen werden den derzeit gültigen Lastmodellen gegenübergestellt. Bei der Untersuchung des Lastmodells für die Tragfähigkeit wurden Stellen des Kastenträgers identifiziert, an denen Extremwerte der Beanspruchungen durch den aktuellen Verkehr die Grenzwerte des Lastmodells überschreiten. Außerdem kann die Zunahme der Beanspruchung für den Fall nachgewiesen werden, dass Fahrzeuge von größerem Gesamtgewicht die Brücke benutzen sollten. Bei den Untersuchungen zur Ermüdung wird deutlich, dass durch zunehmende Gesamtlasten im Schwerverkehr insbesondere die globalen Beanspruchungen ansteigen.

Durch die Auswertung der mit jedem Lastwechsel eines kraftgeregelten Druckschwellversuchs dissipierten Energie kann eine Korrelation mit der Schädigungsentwicklung aufgezeigt werden. Es ergibt sich ein direkter funktionaler Zusammenhang zwischen der kumulierten Dissipationsenergie eines Probekörpers und seiner Bruchlastwechselzahl. Darauf aufbauend wird ein Schädigungsparameter eingeführt und ein neues Schädigungsmodell beschrieben.

Bei Mauerwerksgewölbebrücken können große Unterschiede zwischen der rechnerisch vorhergesagten und der tatsächlichen Tragsicherheit bestehen, was sich auf eine zu stark vereinfachende Modellbildung zurückführen lässt. Es wird deshalb vorgeschlagen, das Tragverhalten derartiger Bauwerke mittels nichtlinearer Finite-Elemente-Simulationen und unter Anwendung eines bruchmechanischen Materialmodells wirklichkeitsnah nachzubilden und auf diese Weise die Tragsicherheit nachzuweisen.

Die Ermüdung der Betontragwerke basiert auf einer linearen Schädigungshypothese. Dabei wird der tatsächliche, stark nichtlineare Ermüdungsprozess nicht ausreichend erfasst. In der vorliegenden Arbeit wird eine Vorgehensweise zur Beschreibung der Steifigkeits- und Schädigungsentwicklung unter mehrstufiger Ermüdungsbeanspruchung beschrieben.

Überschüttungen von Gewölben werden heute meist ausschließlich einwirkungsseitig angesetzt. Ihre versteifende Wirkung bzw. ihr Anteil am Lastabtrag wird in der Regel vernachlässigt. In dieser Arbeit wird ein einfach zu handhabendes mechanisches Modell vorgestellt, das die Überschüttung von Gewölben auf der Widerstandsseite für den Lastabtrag berücksichtigt. Die Modellvalidierung erfolgte sowohl anhand großmaßstäblicher Gewölbeversuche als auch numerischer Modelle.

Der Zusammenhang zwischen der Sicherheit eines Bauwerks auf der einen und der Überprüfung seines Zustandes und Messung seiner Beanspruchung auf der anderen Seite ist nicht neu. In vielen Bereichen des Bauwesens finden dafür entsprechende Untersuchungen statt. Diese verfolgen einerseits das Ziel, die auf das Bauwerk wirkenden Einwirkungen genauer einschätzen zu können. Aus diesem Grund werden einige Einwirkungen unmittelbar mit Sensoren erfasst (z. B. Temperatur), andere hingegen nur indirekt z. B. über Bauteilreaktionen (z. B. Gewichts- und Verkehrslasten). Andererseits sollen mit einer Überprüfung frühzeitig Schäden oder Überbeanspruchungen festgestellt werden, um eine Schadensbehebung oder im Extremfall den Schutz von Personen und Sachmitteln zu ermöglichen.

Am 18. Mai 2004 vollendete Herr Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Grünberg, geschäftsführender Leiter des Instituts für Massivbau der Universität Hannover, sein 60. Lebensjahr. Aus diesem Anlass veranstaltete das Institut ihm zu Ehren am 24. Mai 2004 im Leibnizhaus, dem Gästehaus der Universität Hannover, ein Festkolloquium. Im Heft No.3 der Schriftenreihe "Berichte des Instituts für Massivbau" werden die Kolloquiumsbeiträge veröffentlicht.