Über die Entwicklung von Verkehrslastmodellen für Straßen

Autor: Adrian Furrer
Sprache: Englisch

Kurzfassung

Im vergangenen Jahrhundert hat der Verkehr aufgrund technologischer Fortschritte eine erhebliche Transformation durchlaufen. Folglich habe sich die Verkehrslastmodelle verschiedener Ländern über einen relativ kurzen Zeitraum rasch weiterentwickelt. Trotz des gleichen Ziels, realistische Verkehrslasten mit praktischen Lastmodellen zu reproduzieren, können die resultierenden Effekte je nach verwendetem Modell für die strukturelle Untersuchung erheblich variieren.

Das ursprüngliche Ziel der Arbeit war der Vergleich der aktuellen Verkehrslastmodelle definiert im EN1991-2, der SIA 261, den AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (BDS) und der chinesischen JTG D60. Die Lasten aus den Verkehrsmodellen wurden auf einen einfach gestützten Balken aufgebracht, wobei die Spannweite und die Anzahl der Fahrspuren variiert wurden. Die Hauptschlussfolgerung aus diesem Vergleich war, dass die Lasten und die daraus resultierenden Krafteinwirkungen aufgrund des Eurocode- und SIA-Lastmodells 1 (LM1) deutlich höher waren als das AASHTO LRFD BDS HL-93-Lastmodell.

Dieser Unterschied motivierte die Untersuchung der Entwicklung der HL-93- und LM1-Belastungsmodelle, um die Ursachen für die erheblichen Abweichungen bei den Belastungsgrößen und -mustern zu finden. Im Anschluss an eine detailliertere Untersuchung der Entwicklungsprozesse der Modelle HL-93 und LM1 wurden historische Verkehrslastmodelle überprüft. Die wichtigsten Erkenntnisse aus dieser Untersuchung waren die unterschiedlichen Verkehrsdaten, die zur Bestimmung der Zielverkehrswirkungen verwendet wurden, auf die diese Modelle kalibriert wurden. Für den Eurocode LM1 wurden reale Verkehrsdaten von der stark befahrenen Autobahn A6 verwendet. bei Auxerre, die von 1977 bis 1982 mit Hilfe von Weight-in-Motion-Systemen erhoben wurden. Im Vergleich zu älteren Normen in Europa erhöhte das neue Lastmodell die aufgebrachte Last um durchschnittlich über 30%. Das amerikanische HL-93-Modell wurde unter Verwendung von Daten aus der «Ontario Truck Survey», asugeführt in 1975, unter der Annahme entwickelt, dass sich die zukünftigen Gewichtsbeschränkungen für Lastwagen und die Lastwagenpopulation nicht ändern würden.

Schließlich wurden vier bestehende Brücken, darunter Trägerbrücken mit kurzer und mittlerer Spannweite, ein vernetzter Bogen und eine Schrägseilbrücke, unter Anwendung der Lasten aus den vier oben genannten Verkehrsmodellen bewertet, um zu sehen, wie sich die entsprechenden Krafteinwirkungen auf die Dimensionierung bestimmter Bauteile auswirken. Die allgemeine Schlussfolgerung dieser vergleichenden Studie war, dass Brücken, die nach den AASHTO- oder JTG D60-Bestimmungen entworfen wurden, einige der entsprechenden Bemessungsanforderungen nicht erfüllen würden, wenn sie den Eurocode/SIA-Lastmodellen unterzogen worden wären. Bei der Betrachtung allgemeiner Entwurfsempfehlungen für bestimmte Brückentypen ist es daher wichtig, diese in den Kontext der entsprechenden örtlichen Entwurfsvorschriften zu stellen, auf denen die gegebenen Empfehlungen beruhen.

In Anbetracht des gegenwärtigen Trends, effizientere und damit leichtere Brücken zu entwerfen, könnte sich diese Schlussfolgerung noch verstärken, da die angewandte Verkehrslast bei der Bemessung von Brücken einen immer größeren Anteil an der Gesamtlast ausmacht.