Kaikonstruktionen unter Betriebslasten
| Forschungsprojekt | Kaikonstruktionen unter Betriebslasten Bestandteil des Graduiertenkollegs "Seehäfen für Containerschiffe zukünftiger Generationen" www.tu-harburg.de/gsc/ |
| Beteiligte | Prof. Dr. V. Sigrist Dipl.-Ing. J. Wasner |
| Kurzbeschreibung | Kaikonstruktionen werden heute zunehmend in fugenloser Bauweise ausgeführt. Ein Beispiel hierfür sind die Bauabschnitte CT IIIa und CT4 des Container Terminals in Bremerhaven, deren Wellenkammer jeweils fugenlos hergestellt wurde (Abb. 1). Mit dem Verzicht auf Dilatationsfugen kann der Aufwand für die Bauwerksunterhaltung deutlich gesenkt werden; zudem können fugenlose Kaikonstruktionen besser auf die moderne Schienentechnik abgestimmt werden und gewährleisten einen kontinuierlichen Lastabtrag in den Baugrund. Infolge Schwindens des Betons sowie aus Temperatureinwirkungen treten jedoch Zwangsbeanspruchungen auf, die zur Rissbildung im Beton führen können. Insbesondere bei großen Betonbauwerken wie Kaimauern und Kranbahnbalken wird dadurch die Konstruktion zusätzlich zu den Einwirkungen aus dem Betrieb (z.B. Kranlasten und Schiffsanprall) beansprucht. Häufige Lastwechsel und Zwang verursachen Schädigungen im Beton. Diese führen zu abgeminderten Steifigkeiten und Spannungsumlagerungen. Die daraus resultierenden Veränderungen im Gesamttragverhalten der Kaikonstruktionen werden mit Finite-Elemente-Modellen untersucht, die sowohl das nichtlineare Materialverhalten des Verbundwerkstoffs Stahlbeton enthalten als auch die Interaktion zwischen Stahlbetonüberbau, Unterkonstruktion und Boden berücksichtigen. Die bei der Rissbildung entstehenden Diskontinuitäten und Steifigkeitsveränderungen können mit den gängigen Methoden der Strukturanalyse derzeit nicht hinreichend erfasst werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts "Kaikonstruktionen unter Betriebslasten" werden zunächst Rechenmodelle auf Grundlage physikalisch konsistenter Annahmen weiterentwickelt, mit deren Hilfe lokale Beanspruchungen aus Zwangseinwirkungen und Betriebslasten ermittelt werden können. Darauf aufbauend werden hafenspezifischen Fragestellungen bearbeitet: Im Vordergrund stehen die Beurteilung üblicher Kaikonstruktionen hinsichtlich des Auftretens von Rissen, die Prognose von Rissbreiten und deren Veränderung über die Zeit, sowie die Schadensakkumulation als Folge von Ermüdungseinwirkungen. Aus den in den Untersuchungen gewonnen Erkenntnissen sollen schließlich Empfehlungen für den Entwurf und die Bemessung von Kaikonstruktionen abgeleitet werden. |