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Zum Ankündigungsverhalten von älteren Brückenbauwerken bei Spannstahlausfällen infolge von Spannungsrisskorrosion
In Brückenbauwerken, welche spannungsrisskorrosionsempfindlichen Spannstahl enthalten, können unbemerkt Spannstahlbrüche auftreten. Um ein plötzliches Versagen infolge von Spannstahlausfallen zu verhindern, wird das Ankündigungsverhalten dieser Bauwerke in einer mechanisch querschnittweisen Betrachtung untersucht. Hierbei wird häufig festgestellt, dass bereichsweise kein Ankündigungsverhalten nachweisbar ist. In der vorliegenden Arbeit wird daher ein Verfahren vorgestellt, mit dem die Wahrscheinlichkeit eines Versagens ohne Vorankündigung auch in solchen Fällen nachweisbar ist. Für die Entwicklung des Verfahrens wird anhand einer Literaturrecherche zunächst das Phänomen Spannungsrisskorrosion (SRK) aus materialwissenschaftlicher Sicht beschrieben. Es werden Schadensfalle aus der Baupraxis sowie Ursachen und Randbedingungen für SRK in der Baupraxis beschrieben und bekannte Detektionsmethoden für Spannstahlbrüche und -anrisse vorgestellt. Weiterhin werden das Vorgehen sowie Randbedingungen und Rechenannahmen für die mechanisch querschnittweise Untersuchung erläutert. Auf der Grundlage der Ergebnisse der mechanisch querschnittweisen Untersuchung wird ein stochastisches Nachweisverfahren entwickelt. Da das stochastische Verfahren mit einem hohen Rechenaufwand verbunden ist, wird darüber hinaus ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Unterschreitung der erforderlichen Restsicherheit ohne vorherige Ankündigung mit geringem Aufwand abgeschätzt werden kann.
In the 1960's and 1970's in Germany a number of bridges was built using special types of prestressing steels, which later were found to be sensitive to stress corrosion cracking (StCC). In these steels cracks and ruptures can occur without any notice at the concrete surface. In order to prevent sudden failures due to StCC, in a cross-section-wise mechanical analysis it is checked whether or not the girder will fail suddenly without prior notice or whether there will be crack formation before failure. In this analysis it is often found that in case of unnoticed proceeding stress corrosion processes in some sections a sudden failure has to be expected. In the present thesis a new stochastic method is introduced by which the probability that failure might occur without prior warning can be assessed. For the development of the method, first the phenomenon StCC is investigated. Actual cases of StCC, causations and conditions for StCC as well as detection methods are shown. The cross-section-wise-analysis and its assumptions and conditions are explained. On the basis of the results of the cross-section-wise mechanical analysis the new stochastic method is developed. Since the stochastic analysis means a great calculating-effort, a simplified method is presented, with that the probability of sudden failures without prior warning can easily be estimated.
Zum Ankündigungsverhalten von älteren Brückenbauwerken bei Spannstahlausfällen infolge von Spannungsrisskorrosion
In Brückenbauwerken, welche spannungsrisskorrosionsempfindlichen Spannstahl enthalten, können unbemerkt Spannstahlbrüche auftreten. Um ein plötzliches Versagen infolge von Spannstahlausfallen zu verhindern, wird das Ankündigungsverhalten dieser Bauwerke in einer mechanisch querschnittweisen Betrachtung untersucht. Hierbei wird häufig festgestellt, dass bereichsweise kein Ankündigungsverhalten nachweisbar ist. In der vorliegenden Arbeit wird daher ein Verfahren vorgestellt, mit dem die Wahrscheinlichkeit eines Versagens ohne Vorankündigung auch in solchen Fällen nachweisbar ist. Für die Entwicklung des Verfahrens wird anhand einer Literaturrecherche zunächst das Phänomen Spannungsrisskorrosion (SRK) aus materialwissenschaftlicher Sicht beschrieben. Es werden Schadensfalle aus der Baupraxis sowie Ursachen und Randbedingungen für SRK in der Baupraxis beschrieben und bekannte Detektionsmethoden für Spannstahlbrüche und -anrisse vorgestellt. Weiterhin werden das Vorgehen sowie Randbedingungen und Rechenannahmen für die mechanisch querschnittweise Untersuchung erläutert. Auf der Grundlage der Ergebnisse der mechanisch querschnittweisen Untersuchung wird ein stochastisches Nachweisverfahren entwickelt. Da das stochastische Verfahren mit einem hohen Rechenaufwand verbunden ist, wird darüber hinaus ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Unterschreitung der erforderlichen Restsicherheit ohne vorherige Ankündigung mit geringem Aufwand abgeschätzt werden kann.
In the 1960's and 1970's in Germany a number of bridges was built using special types of prestressing steels, which later were found to be sensitive to stress corrosion cracking (StCC). In these steels cracks and ruptures can occur without any notice at the concrete surface. In order to prevent sudden failures due to StCC, in a cross-section-wise mechanical analysis it is checked whether or not the girder will fail suddenly without prior notice or whether there will be crack formation before failure. In this analysis it is often found that in case of unnoticed proceeding stress corrosion processes in some sections a sudden failure has to be expected. In the present thesis a new stochastic method is introduced by which the probability that failure might occur without prior warning can be assessed. For the development of the method, first the phenomenon StCC is investigated. Actual cases of StCC, causations and conditions for StCC as well as detection methods are shown. The cross-section-wise-analysis and its assumptions and conditions are explained. On the basis of the results of the cross-section-wise mechanical analysis the new stochastic method is developed. Since the stochastic analysis means a great calculating-effort, a simplified method is presented, with that the probability of sudden failures without prior warning can easily be estimated.
Zum Ankündigungsverhalten von älteren Brückenbauwerken bei Spannstahlausfällen infolge von Spannungsrisskorrosion
Lingemann, Jan (author)
2010
210 Seiten, Bilder, Tabellen, 97 Quellen
Theses
German