Themenvorschläge für studentische Arbeiten

Themen in Zusammenarbeit mit der TU Dresden Ansprechpartner Dr.-Ing. Oliver Mosig, +49 351 315864106, oliver.mosig@marxkrontal.com

  • Orthotrope Fahrbahnplatte

    Die orthotrope Fahrbahnplatte ist seit den 1950er Jahren eine verbreitete Konstruktionsweise der Deckplatte von Hohlkasten- oder Plattenbalkenquerschnitten als Fahrbahnträger von Hängebrücken oder Schrägkabelbrücken in Deutschland. Aufgrund konstruktiver Defizite und erhöhten Verkehrslasten weisen diese Brücken heute erhebliche Ermüdungsschäden auf.

    Im Rahmen der Arbeit sollen verschiedene Verstärkungsmöglichkeiten recherchiert und bewertet werden. An einem konkreten Beispiel soll eine aussichtsreiche Verstärkungsmöglichkeit konstruktiv geplant und nachgerechnet werden.

    Eine Konkretisierung, Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden.

  • Umnutzung einer historischen Eisenbahnbrücke zu einer Fuß-/Radwegebrücke

    Aufgrund von Streckenstilllegungen sind vielerorts historische Brücken ohne Funktion und wurden in Teilen bereits zurückgebaut. Mitunter sind diese Brücken stadtprägend und stehen unter Denkmalschutz. Am Beispiel einer Stahlfachwerkbrücke soll ein Konzept zur Umnutzung zu einer Fuß- und Radwegebrücke erarbeitet werden. Neben statischen Nachweisen zur Trag- und Gebrauchsfähigkeit des Bestandsbauwerks sollen verschiedene Entwürfe für einen anforderungsgerechten Zugang zur Brücke (z. B. Rampenbauwerke) erarbeitet werden.

    Eine Konkretisierung, Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden in Abhängigkeit individueller Interessen und dem Umfang.

  • Nachrechnung von Gewölbebrücken

    Gewölbebrücken aus Mauerwerk zählen zu den ältesten und widerstandsfähigsten Tragwerken und haben einen signifikanten Anteil am Brückenbestand in Deutschland. Die rechnerischen Nachweise der Tragfähigkeit können mit konservativen Annahmen und Modellierungsansätzen häufig nicht erbracht werden. Im Rahmen der Arbeit soll untersucht werden, inwieweit mit verschiedenen Modellierungsansätzen (Stabwerk, Flächentragwerk, Volumenelemente) die rechnerische Tragfähigkeit eines Gewölbebogens gesteigert werden kann. Durch die Variation verschiedener geometrischer Größen (z. B. Stützweite, Stichhöhe, Bogenform) sollen Einflussparameter identifiziert und bewertet werden. Die Berechnungen sollen mit dem FE-Programm SOFiSTiK durchgeführt werden. Bei Bedarf kann eine Einführung in das Programm gegeben werden.

    Eine Konkretisierung, Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden.

  • Ertüchtigungs- und Instandsetzungskonzepte historischer Bahnbrücken unter Berücksichtigung des Denkmalschutzes

    Im Netz der DB befinden sich nahezu 10.000 Brücken, die älter als 100 Jahre sind und damit ihre rechnerische Lebensdauer erreicht haben. Aufgrund von erhöhten Verkehrslasten und konstruktiven Mängeln weisen diese Brücken mitunter Defizite auf. Allein aus begrenzten finanziellen und personellen Ressourcen wird es nicht möglich sein all diese Bauwerke zu ersetzen, vielmehr sind Verstärkungs- und Instandsetzungskonzepte zu entwickeln, um diese Brücken zu ertüchtigen. Darüber hinaus sind diese Bauwerke auch Zeugnisse baukultureller Entwicklung und stehen häufig unter Denkmalschutz.

    Im Rahmen der Arbeit sind für historische Brückenbauwerke Instandsetzungs- und Ertüchtigungskonzepte unter Berücksichtigung des Denkmalschutzes zu erarbeiten. Dies kann entweder an bestimmten typischen Konstruktionsweisen/Bauarten oder an einem konkreten Einzelbeispiel erfolgen.  Es ist am Bauwerkstyp bzw. konkreten Bauwerk der denkmalpflegerische und baukulturelle Wert zu identifizieren und zu bewerten. Auf Grundlage dieser Bewertung sollen verschiedene Instandsetzungskonzepte erarbeitet werden. Je nach Interessengebiet des Studierenden können z. B. Gewölbe-, Stahl-, oder Stahlbeton-/Spannbetonbrücken untersucht werden.

    Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.

Themen in Zusammenarbeit mit der TU Dresden, Ansprechpartner Dr.-Ing. Gregor Schacht, +49 351 315864101, gregor.schacht@marxkrontal.com

  • Kriechen von Altbeton

    Für das Kriechen von Altbeton, der dauerhaft druckbeansprucht war, existieren keine zuverlässigen Rechenmodelle bzw. Erfahrungen. Diese sind aber von essenzieller Bedeutung, wenn bestehende Spannbetonbrücken nachträglich durch eine externe Vorspannung verstärkt werden sollen.

    Die existierenden Vorhersagemodelle für das Kriechen von Betonen (Model Code, Eurocode, ACI, usw.) ergeben zum Teil signifikante Unterschiede in der Höhe und dem Verlauf der prognostizierten Kriechverformungen. Bei eigenen Tastuntersuchungen an 57 Jahre alten Betonproben der Lahntalbrücke Limburg zeigten sich noch recht bedeutende Kriechverformungen, die deutlich über den derzeitig gängigen Kriechmodellen liegen.

    In weiteren Untersuchungen sollen diese Ergebnisse mit Versuchen an Probekörpern der Talbrücke Unterrieden verifiziert bzw. widerlegt werden. Es soll eine Datenbasis erzeugt werden, auf Grundlage derer eine zuverlässige Aussage zum Kriechverhalten alter Beton abgeleitet werden soll.

    Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert
  • Reduktion von Teilsicherheitsbeiwerten im Bestand

    Bei der Beurteilung von bestehenden Bauwerken können (Un-)Sicherheiten, die bei der Planung von Neubauten berücksichtigt werden müssen, genauer bewertet und deshalb häufig ausgeschlossen werden. Dies kann dazu führen, dass z. B. zu berücksichtigende Sicherheitselemente auf der Einwirkungs- oder Widerstandsseite reduziert werden können. Gemäß Nachrechnungsrichtline ist dies z. B. für den Teilsicherheitsbeiwert der Eigenlasten möglich, wenn der Bestand ausreichend voruntersucht wird. Dazu gehört ein Vergleich der Sollgeometrie gemäß Bestandsunterlagen und der tatsächlichen Bauwerksgeometrie sowie die Überprüfung der anzusetzenden Bauwerkswichte.

    Heute existieren digitale Möglichkeiten Bestandsbauwerke dreidimensional zu erfassen und so die Geometrie sehr genau überprüfen zu können bzw. sogar mit der tatsächlichen Geometrie in die Nachweisführung zu gehen. Dadurch lassen sich erhebliche Reserven im Bestand wecken.

    Am Beispiel der Siegtalbrücke, einer 1000 m langen und ca. 105 m hohen Talbrücke auf der A45 sollen die Potentiale einer genauen Bestandserfassung untersucht werden und die mögliche Reduktion des Teilsicherheitsbeiwertes der Eigenlasten beurteilt werden. Für den Bestand liegen 3D-Vermessungsdaten und ein 3D-Bestandsmodell als Grundlage für die Bewertung sowie die Ergebnisse von Betonuntersuchungen vor, die in der Arbeit mitberücksichtigt werden sollen.

    Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.

Themen in Zusammenarbeit mit der Leibniz Universität Hannover, Ansprechpartner Alex Lazoglu M.Sc.,+49 511 51 51 54-0, info.hannover@marxkrontal.com

Im Zusammenhang mit dem Bestandserhalt haben wir einen hohen Anspruch an eine realitätsnahe Bewertung, insbesondere bei den historischen Brücken, die immer häufiger ein theoretisches Problem der Verkehrsinfrastruktur darstellen. Den Stahlbau betreffend ergeben sich aus dem Projektalltag Optimierungs- und damit Forschungsbedarfe zu den folgenden Themen:

  • Nachrechnung historischer Eisenbahnbrücken
  • Entwurf zur Umnutzung von Eisenbahnbrücken zu Fußgängerbrücken
  • Integration von Schäden und Mängel aus der Bauwerksprüfung in die rechnerische Nachweisführung (Modelupdate)
  • Nutzung von Monitoring für eine messwertgestützte Nachweisführung nach Nachrechnungsrichtlinie/Ril 805
  • Auswertung von Messdaten mithilfe Künstlicher Intelligenz
  • Nutzung von Monitoring zur Erfassung realer Einwirkungen
  • Konzepte Digitaler Zwillinge für Brücken
  • Verstärkungsmöglichkeiten orthotroper Fahrbahnplatten
  • Klebe-Patches (z. B. CFK) zur Verstärkung ermüdungsgeschädigter Stahlbauteile
  • Berechnung und Instandsetzungskonzepte historischer Nietverbindungen im Stahlbau

Die studentischen Arbeiten können an praktischen Beispielen bearbeitet werden.