Numerische Untersuchungen als Teil der Begutachtung der historischen Lager des Chemnitzer Viadukts

• Published in: Der Stahlbau 2024-03, Vol.93 (3), p.166-176
• Main Authors: Mensinger, Martin, Kretz, Joachim, Siebert, Dorina
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: bruchmechanische Untersuchungen; cast components; finite element method; Finite-Elemente-Methode; fracture mechanical investigations; Gussbauteile; historical bridge bearings; historische Brückenlager; Nachrechnung; nichtlineare Berechnungen; nonlinear calculations; structural recalculation
• ISSN: 0038-9145; 1437-1049
• DOI: 10.1002/stab.202300093

Im Rahmen der denkmalgerechten Ertüchtigung des Chemnitzer Viadukts mussten auch die Lagerbauteile aus Stahlguss begutachtet werden. Hierfür waren umfangreiche numerische Berechnungen erforderlich, um die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit und im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zu führen. Ergebnisse der Finite‐Elemente‐Berechnungen unter Berücksichtigung der außergewöhnlichen Einwirkungskombination und Einheitslastfälle dienten als Eingangsparameter für bruchmechanische Untersuchungen zur Bewertung der Sprödbruchgefahr und des Nachweises der Sicherheit gegen Ermüdung. Zerstörungsfreie und zerstörende Prüfungen sowie Gusssimulationen und 3D‐Scans vervollständigten die Zustandsbewertung und damit die Gesamtbegutachtung der Gusslager. Komplexe Belastungszustände, wie Eigenspannungszustände aus Erstplastizierung, wurden durch nichtlineare Berechnungen mit Be‐, Ent‐ und Wiederbelastung berücksichtigt. Die numerischen Berechnungen werden in diesem Aufsatz, ergänzend zu den Ausführungen zu den anderen Bestandteilen der Begutachtung in Teil 1 dieses Aufsatzes, vorgestellt und exemplarische Ergebnisse gezeigt. Die detaillierte Nachrechnung war wichtige Grundlage zur Weiternutzung eines Großteils der Lagerbauteile. Translation Numerical investigations as part of the assessment of the historic bearings of the Chemnitz viaduct As part of the refurbishment of the Chemnitz viaduct in line with monument protection requirements, the cast steel bearing components also had to be assessed. This required extensive numerical calculations in order to carry out the verifications in the ultimate limit state and the serviceability limit state. The results of the finite element calculations, taking into account the exceptional combination of actions and unit load cases, served as input parameters for fracture mechanical investigations to assess the risk of brittle fracture and to verify safety against fatigue. Non‐destructive and destructive tests as well as casting simulations and 3D scans completed the state assessment and thus the overall assessment of the cast bearings. Complex load conditions, such as impressed stress conditions from initial plasticization, were taken into account by means of non‐linear calculations with loading, unloading and reloading. The numerical calculations are presented in this article, in addition to the explanations regarding the other components of the assessment in the first part of this paper, and exemplary results are shown. The d