VSS 4 2016

DE FORSCHUNGSBERICHT NR. 674 Einfluss des Asphaltbelages auf die Dynamik von Fussgänger­ brücken aus Beton und Stahl Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) GLAUCO FELTRIN BENEDIKT WEBER Forschungsprojekt AGB 2010/006 auf Antrag der Arbeitsgruppe Brückenforschung (AGB) Fussgängerbrücken werden oft als schlanke und leichte Bauwerke ausgeführt und sind wegen ihrer geringen Dämpfung schwingungsanfällig. Nach der Norm SIA 260 muss bei der Planung ein Gebrauchs- tauglichkeitsnachweis für fussgängerindu- zierte Schwingungen durchgeführt wer- den, der über eine Frequenzabstimmung oder mittels einer dynamischen Berech- nung zu erfolgen hat. In der Praxis werden Eigenfrequenzen mit Modellen berechnet, die nur das Tragwerk berücksichtigen. Die Dämpfung wird hingegen mit sogenann- ten Erfahrungswerten geschätzt, welche die Baumaterialien und Art des Tragwerks sowie die Lagerung berücksichtigen. Eigenfrequenzen und modale Dämpfun- gen werden jedoch nicht nur durch das Tragwerk bestimmt, sondern auch durch Bauteile, die keine tragende Funktion ausüben. Der Gussasphaltbelag ist ein solches nicht tragendes Bauteil, das bei Fussgängerbrücken immer öfter ein- gesetzt wird, das aber in der heutigen Bemessungspraxis nur als zusätzliche Masse berücksichtigt wird. Das Ziel dieser Untersuchung war, den Einfluss des Gussasphaltbelages sowohl experimentell wie auch theoretisch syste- matisch zu untersuchen und aus den Er- gebnissen konkrete Empfehlungen für den Planer zu formulieren. Zu diesem Zweck wurden dynamische Messungen an mehre- ren Fussgängerbrücken bei verschiedenen Belagstemperaturen wie auch Laborversu- che zur Charakterisierung des Verbundes zwischen Tragwerk und Gussasphaltbelag durchgeführt. Zusätzlich wurden Rechen- modelle zur Berücksichtigung des Asphalt- belages entwickelt und validiert. Die Arbeit zeigt auf, dass der Guss­ asphaltbelag sowohl die Eigenfrequen- zen wie auch die modalen Dämpfungen von Fussgängerbrücken beeinflusst. DE FORSCHUNGSBERICHT NR. 1554 Evaluation des Frosttaumittel­ widerstandes von Beton – Vergleich von vier Prüfverfahren BEVBE, BONSTETTEN ROLF WERNER TFB AG, Wildegg FRITZ HUNKELER, Dr. LPM AG, Beinwil URS MÜHLETHALER CAMKIET LY Forschungsprojekt VSS 2011/501 auf Antrag des Schweizerischen Verbandes der Strassen- und Verkehrsfachleute (VSS) In den schweizerischen Normen für den Betonbau (SN EN 206-1, SIA 262/1), für Betondecken (SN 640  464) und Spritz- beton SN EN 14487-1 werden zurzeit unterschiedliche Verfahren zur Prüfung des Frosttaumittelwiderstandes von Be- ton verlangt. Dies führt einerseits zu un- terschiedlichen Anforderungen an den Beton für die gleichen Expositionsklas- sen, andererseits aber auch zu Mehrauf- wendungen für die Betonhersteller. Mit dem vorliegenden Projekt wurde versucht, die Beurteilung des Frosttau- mittelwiderstandes von Beton von vier heute in der Schweiz eingesetzten Prü- fungen zu vergleichen und mit dem Ver- halten in der Praxis zu validieren. Dieser Einfluss ist aufgrund der grossen Änderung der Steifigkeits- und Dämp- fungseigenschaften des Gussasphalt­ belages mit der Temperatur tempera- turabhängig. Die Messergebnisse lassen sich mit einem Modell erklären, welches den Gussasphaltbelag als viskoelastische Schicht modelliert. Für Brücken, bei de- nen der temperaturabhängige Einfluss des Asphaltbelages eine grosse Rolle spielt, ist ein Bemessungskonzept ent- wickelt worden, das die Änderungen der Eigenfrequenzen und modalen Dämpfun- gen mit der Temperatur berücksichtigt. DieErgebnissedieserArbeitermög­lichen dem Planer, beim Gebrauchstauglich- keitsnachweis für fussgängerinduzierte Schwingungen einer Fussgängerbrücke den Einfluss des Gussasphalt­ belages systematischer und realitätsnäher zu berücksichtigen als bisher. Die Untersuchungen erfolgten an 13 ver- schiedenen Betonen ohne und mit künst- lich eingeführter Luft. Dabei wurden die Zementart (CEM I, CEM II/A-LL oder CEM III/B), der Zementgehalt (300 bis 450 kg/m3 )und der w/z-Wert (0,39 bis 0,50) variiert. Für die Bestimmung des Frosttaumittelwiderstandes kamen fol- gende Prüfungen zum Einsatz: • SIA 262/1, Anhang C • TFB-Prüfung, modifiziertes Verfahren gemäss Cementbulletin 10/1986 • BE I FT (diagnostisch) gemäss SN 640 464 • BE II FT (physikalisch) gemäss SN 640 464. Aus den Laborprüfungen können fol- gende Schlüsse gezogen werden: • Die BE II FT-Prüfung ist die strengste der Prüfungen, danach folgen die TFB- und die BE I FT-Prüfung und am Ende die SIA-Prüfung. Die Unter- schiede zwischen der SIA-, TFB- und BE I-Prüfung sind aber gering. • Zwischen den Prüfungen sind Un- terschiede bis zu einer Klasse relativ häufig; Unterschiede bis zwei Klassen sind Ausnahmen. • Es gibt keine systematischen Korre- lationen zwischen den Bewertungen gemäss den einzelnen Prüfverfahren und den verschiedenen Betonsorten. • Anwendungsgrenzen für die ein- zelnen Prüfverfahren hinsichtlich Zementart, -gehalt, Grösstkorn, mit/ ohne Luftporenbildner oder Betonart konnten nicht festgelegt werden. Die Angaben zur prozentualer Überein- stimmung zwischen den Prüfungen ist nur für die geprüften Betone gültig. Neben den erwähnten Laborprüfungen wurden auch Versuchsplatten entlang der Autobahneinfahrt St. Gallen Ost-Buriet/ Thal in Fahrrichtung St. Margrethen aus- gelagert. Die nach zwei Wintern durchge- führten mikroskopischen Gefügeanalysen zeigten noch keine klare Differenzierung zwischen den verschiedenen Betonen. Im Rahmen des Projektes wurden Ver- treter verschiedener Kantone und von ASTRA-Filialen kontaktiert, um Kunst- bauten und Betondecken mit Schäden zu finden. Es zeigte sich, dass in den letzten Jahren an neueren Kunstbauten keine Frost- oder Frosttaumittelschäden aufgetreten sind. Die Forschungsstelle empfiehlt, die Untersuchungen an den Versuchsplatten zu wiederholen. FORSCHUNG RECHERCHE 35

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