InfoGraph GmbH Brückenbau nach DIN-Fachbericht


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DIN-Fachberichte 101-104 für den Brückenbau

Die DIN-Fachberichte 101 bis 104 sind zum 1. Mai 2003 für den Geltungsbereich der Bundesfernstraßen, der Bundeswasserstraßen und der Bahn AG verbindlich eingeführt worden.
Im Programmsystem InfoCAD wurden mit dem Modul Brückennachweise nach DIN-Fachbericht bislang der DIN-Fachbericht 101 (Einwirkungen) und der DIN-Fachbericht 102 (Betonbrücken) umgesetzt.

Der Modul führt die Nachweise für alle Stab- und Flächentragwerke durch. Dabei können Bauteile ohne Vorspannung sowie vorgespannte Bauteile mit nachträglichem Verbund, ohne Verbund, mit externer Vorspannung und in Mischbauweise untersucht werden.

  • Berücksichtigung beliebiger Belastungen und Laststellungen
  • Spezielle Aufbereitung des Lastmodells LM 1
  • Automatische Kombination der Einwirkungen gem. DIN-Fachbericht 101
    - Bau- und Endzustände für alle Einwirkungskombination
    - Optionale benutzerdefinierte Einwirkungen
  • Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit
  • Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

Bei Anwendung der Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie) lassen sich folgende Verfahren nutzen:

  • Verkehrslastmodelle LM1 nach FB 101:2009 und LMM nach DIN EN 1991-2/NA:2011
  • Nachweisführung auf Stufe 1
  • Nachweisführung auf Stufe 2

Einwirkungen, Bemessungssituationen

Die Lastfälle werden vom Anwender lediglich den Einwirkungen nach DIN-Fachbericht 101 zugeordnet. Das Programm bildet daraus unter Berücksichtigung der Sicherheits- und Kombinationsbeiwerte automatisch die maßgeblichen Bemessungswerte für die Grenzzustände der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit. Für jede Kombination können verschiedene Bemessungssituationen in den Bau- und Endzuständen definiert werden. Im Nachweis ist das Extremum aus allen Kombinationen und Situationen maßgebend.

Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit

  • Mindestbewehrung gegen Versagen ohne Ankündigung
  • Biegung mit oder ohne Normalkraft und Normalkraft allein
  • Querkraft unter Berücksichtigung des Mindestbewehrungsgrades
  • Reine Torsion und Torsion mit Querkraft
  • Nachweis gegen Ermüdung für Beton, Biege-, Querkraft- und Torsionsbewehrung sowie für Spannglieder

Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

  • Begrenzung der Betondruckspannungen
  • Begrenzung der Betonstahlspannungen
  • Begrenzung der Spannstahlspannungen
  • Nachweis der schiefen Hauptzugspannungen
  • Mindestbewehrung für die Begrenzung der Rissbreite
  • Begrenzung der Rissbreite durch direkte Berechnung
  • Nachweis der Dekompression
  • Begrenzung der Verformungen

 

Grenzzustand der Tragfähigkeit

Die Auslegung der Bewehrungen erfolgt nach Nachweisen getrennt für die abgebildeten Bemessungssituationen. Diese wird für jede Schnittkraftkombination einzeln ermittelt. Das endgültige Resultat ergibt sich aus dem Extremwert aller berechneten Bewehrungen.

Gebrauchstauglichkeit

Die Nachweise erfolgen bei Bedarf im Zustand II unter Berücksichtigung der ermittelten maximalen Bewehrung. Zur Einhaltung der geforderten Rissbreite wird die Mindestbewehrung gegebenenfalls erhöht.

Nachweissituationen

In der nachfolgenden Tabelle ist die Verwendung der Situationen in den verschiedenen Nachweisen dargestellt. Die Ziffern verweisen auf die Kapitel der Normen.

Situation Tragfähigkeit DIN-FB 102
Ständig & vorüberg
Außergewöhnlich
Erdbeben
Längsbewehrung
Querbewehrung
Torsionsbewehrung
4.3.1
4.3.2
4.3.3
Nicht häufig Robustheitsbewehrung 4.3.1.3
Häufig Ermüdung,
vereinfacht
4.3.7.4.
4.3.7.5.(101)
Ermüdung Beton
Betonstahl
Spannstahl
A.106.3.2
4.3.7.5
4.3.7.5
Situation Gebrauchstauglichkeit DIN-FB 102
Charakteristisch
(selten)
Rissbewehrung
Rissbreite Klasse A
Betondruckspannungen
Betonzugspannungen
4.4.2.2
4.4.2.4
4.4.1.1
4.4.0.3
Nicht häufig Betondruckspannungen
Betonstahlspannungen
Dekompression Klasse A
Rissbreite Klasse B
4.4.1.2
4.4.1.3
4.4.2.1
4.4.2.4
Häufig Hauptzugspannungen
Dekompression, Klasse B
Rissbreite Klasse C,D
4.4.0.3
4.4.2.1
4.4.2.4
Quasi-ständig Betondruckspannungen
Spannstahlspannungen
Dekompression Klasse C
Dekompression Klasse D
Rissbreite Klasse E
Verformungen
4.4.1.2
4.4.1.4
4.4.2.1
ARS 6/9
4.4.2.4
4.4.3

 

Ergebnisse

Die ermittelte Bewehrung kann sowohl graphisch (Höhenlinien, Farbverlauf, Schnittdarstellung oder numerisch) als auch tabellarisch ausgegeben werden. Wahlweise erfolgt dies für einzelne Nachweise oder die Gesamtbewehrung. In einem ausführlichen Protokoll werden die Nachweise dokumentiert.

DIN-FB Handbuch


Lastmodell 1
 


Einwirkungen und Bemessungssituationen

Ständige und vorübergehende Bemessungssituation
Ständige und vorübergehende Bemessungssituation

Nachweisauswahl
Nachweisauswahl

 

 

 


 

Beispiel:

Behandelt wird eine 2-stegige vorgespannte Plattenbalkenbrücke in folgenden Schritten:

  • Auswahl der Tragwerksart und Nachweisvorgaben
  • Eingabe des Lastmodells 1
  • Definition der Einwirkungen
  • Bemessung und Nachweise gemäß DIN-Fachbericht 101 und 102 mit
    - Mindestbewehrung zur Sicherstellung der Robustheit,
    - Längsbewehrung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit,
    - Schubbewehrung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit,
      unter Beachtung des Mindestbewehrungsgrads,
    - Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite,
    - Nachweis der Rissbreiten durch direkte Berechnung,
    - Nachweis gegen Ermüdung.

 

Statisches System für den DIN-Fachbericht Die Systemaufbereitung, Lasteingabe und Spannstrangführung entsprechen der üblichen Programmbedienung und werden hier nicht näher erläutert.

Zunächst werden die tragwerks- und querschnittsspezifischen Eigenschaften eingestellt:

Gemäß FB 101 und 102 handelt es sich um eine 'Straßenbrücke' aus 'Beton'.

Für die Hauptträger wird die Anforderungsklasse 'C' eingestellt:

Allgemeine Nachweisvorgaben

Nachweisvorgaben für die Rissesicherung

Die Stellungen des Tandemsystems und der UDL-Lasten werden übersichtlich mit dem Lastmodell 1 auf der Brücke beschrieben. Dabei können beliebige Varianten bzw. Fahrstreifenanordnungen definiert werden:

Lastmodell 1, 1. Variante

Der Wagenabstand, die Lastverteilungshöhe und die Zentrifugallast der Tandemsysteme werden automatisch berücksichtigt.

Das Lastmodell 1 sowie die übrigen Lastfälle brauchen jetzt nur noch den entsprechenden Einwirkungen zugeordnet zu werden. Das Programm kann dann selbstständig die gewünschten Einwirkungskombinationen bilden.

Definition der Einwirkungskombinationen

Im Programm werden jetzt die Einwirkungen kombiniert, die Systemteile bemessen und die entsprechenden Nachweise geführt. Die Ergebnisse sind sowohl graphisch darstellbar als auch in einem ausführlichen Protokoll dokumentiert.

Maximum der oberen und unteren Längsbewehrung aus Robustheit, Biegung mit Normalkraft, Rissesicherung und Ermüdung:

dfb09.gif (43483 Byte)

Min/Max Stahlspannungen aus Ermüdung (Schwingbreite):
Grenzwert der oberen und unteren Längsbewehrung


Ausnutzung der zulässigen Schwingbreite:
dfb10.gif (42534 Byte)

Spannungen aus dem Dekompressionsnachweis:
dfb11.gif (44102 Byte)

 

Auszug aus dem Kurzprotokoll:

    Protokollauszug

 

Literatur:

Bauer, Thomas / Müller, Michael
Straßenbrücken in Massivbauweise nach DIN-Fachbericht
Beispiele prüffähiger Standsicherheitsnachweise.
Stahlbeton- und Spannbetonüberbau nach DIN-Fachbericht 101 und 102. 2. aktualisierte Auflage.
Bauwerk Verlag GmbH, Berlin 2003

Müller, Michael / Bauer, Thomas
Eisenbahnbrückenbau nach DIN-Fachbericht (Bd. 1)
Beispiele prüffähiger Standsicherheitsnachweise
Band 1: Stahlbeton- und Spannbetonüberbauten nach DIN-Fachbericht 101 und 102
2. aktualisierte und erweiterte Auflage. Bauwerk Verlag GmbH, Berlin 2003

Müller, Michael / Bauer, Thomas / Uth, Hans-Joachim
Eisenbahnbrückenbau nach DIN-Fachbericht (Bd. 2)
Beispiele prüffähiger Standsicherheitsnachweise
Band 2: Stählerne Stabbogenbrücke nach DIN-Fachbericht 101 und 103 sowie nach Richtlinie 804 der DBAG
Bauwerk Verlag GmbH, Berlin 2003

Novak, B. / Gabler, Markus
Leitfaden zum DIN-Fachbericht 101 Einwirkungen auf Brücken
Ausgabe März 2003
Ernst und Sohn, Berlin, 1. Auflage - November 2003

König, Gert / Maurer, Reinhard / Kliver, Jochen / Bornmann, Michael
Leitfaden zum DIN-Fachbericht 102 Betonbrücken
Ausgabe März 2003
Ernst und Sohn, Berlin, 1. Auflage - November 2003

Sedlacek, Gerhard / Eisel, Hans / Hensen, Wolfgang / Kühn, Bertram / Paschen, Michael
Leitfaden zum DIN-Fachbericht 103 Stahlbrücken
Ausgabe März 2003
Ernst und Sohn, Berlin, 1. Ausgabe - November 2003

Hanswille, Gerhard / Stranghöner, Natalie
Leitfaden zum DIN-Fachbericht 104 Verbundbrücken
Ausgabe März 2003
Ernst und Sohn, Berlin, 1. Auflage - November 2003

DIN-Fachbericht 101, Einwirkungen auf Brücken
DIN-Fachbericht 102,
Betonbrücken
DIN-Fachbericht 103,
Stahlbrücken
DIN-Fachbericht 104,
Verbundbrücken
Ausgabe März 2003, Beuth Verlag GmbH

Einführungserlasse des Eisenbahnbundesamtes in Bonn zu den Fachberichten vom 24.4.2003

ARS - Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 8/2003 - 14/2003 vom 7. März 2003,
Verkehrsblatt-Verlag Dortmund

DIN 1045 - Tragwerke aus Beton und Stahlbeton, Teil 1: Bemessung und Konstruktion, Kommentierte Kurzfassung, Ausgabe April 2004, Beuth Verlag GmbH

Erfahrungssammlung des Normenausschusses Bauwesen (NABau) zu den DIN-Fachberichten 101 und 102

Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie).
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS). Ausgabe Mai 2011.