Bemessung von Kehlnähten dichtgeschweißter Hohlkästen unter Innendruckbeanspruchung

Nicht begehbare, dichtgeschweißte Hohlkästen werden im Brückenbau bei kurzen bis mittleren Spannweiten aufgrund ihrer wirtschaftlichen Vorteile gegenüber anderen Bauweisen eingesetzt. Klimatisch bedingte Temperaturänderungen führen in luftdicht verschlossenen Hohlkästen zu Innendruckschwankungen, die eine zusätzliche Biegebeanspruchung einseitig geschweißter Kehlnähte verursachen. Für diesen Lastfall lagen bislang weder abgesicherte Erkenntnisse zum Einwirkungsniveau noch belastbare experimentelle Untersuchungen zur Tragfähigkeit einseitig geschweißter Kehlnähte vor. Die Bemessung erfolgte bislang nach den Vorgaben der RE‐ING, die auf vereinfachenden und bewusst konservativ gewählten ingenieurmäßigen Annahmen beruhen. Im Rahmen des Forschungsprojekts „Wirtschaftliche Dimensionierung von Kehlnähten dichtgeschweißter Hohlkästen im Brückenbau“ wurden thermische Simulationen zur Bestimmung der maßgebenden Innendruckbeanspruchung sowie experimentelle Untersuchungen zur Tragfähigkeit einseitig geschweißter Kehlnähte durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass einseitig geschweißte Kehlnähte unter Berücksichtigung der Innendruckbeanspruchung normgerecht nach EN 1993‐1‐8 bemessen werden können. Auf dieser Grundlage wurde ein Bemessungsvorschlag entwickelt, der eine systematische und zugleich wirtschaftlichere Dimensionierung ermöglicht.

Non‐accessible, airtight welded box girders are widely used in short‐ and medium‐span bridges due to their economic advantages compared to alternative structural systems. Climatic temperature variations in airtight box girders lead to internal pressure fluctuations, resulting in additional bending stresses in single‐sided fillet welds. For this load case, neither reliable data on the magnitude of the internal pressure action nor validated experimental investigations on the load‐bearing behaviour of single‐sided fillet welds had previously been available. Design was therefore carried out in accordance with the German RE‐ING provisions, which are based on simplified and deliberately conservative engineering assumptions. Within the research project ‘Economic Design of Fillet Welds in Airtight Welded Box Girders in Bridge Construction’, thermal simulations were performed to determine the governing internal pressure levels, and experimental investigations were conducted to assess the load‐bearing capacity of single‐sided fillet welds. The results demonstrate that, when internal pressure is properly considered, single‐sided fillet welds can be designed in accordance with EN 1993‐1‐8. Based on these findings, a design proposal was developed that enables a systematic and more economical dimensioning approach.