brückenbauwerke - zeitschrift-brueckenbau Construction und

Transcription

www.maurer.eu
Ausgabe 4 . 2015
Brückenbauwerke
Eine neue Schrägseilbrücke für Raunheim
Ersatzneubau der Straßenbrücke Horsterdamm
Zwei Brücken über die Bundesautobahn A 70
Fußgängersteg Aspern Seestadt in Wien
15. Symposium Brückenbau in Leipzig
Entwurf der Aftetalbrücke
Special
Rampenerneuerung der Indiekkanalbrücke bei Brake
www.verlagsgruppewiederspahn.de
ISSN 1867-643X
Wirtschaftlich und nachhaltig.
Korrosion impossible
Straßenbrücken
sind jetzt feuerverzinkbar
Stahl- und Verbundbrücken dürfen seit kurzem
auch in Deutschland feuerverzinkt werden.
Wissenschaftliche Untersuchungen ergaben nämlich,
dass die Feuerverzinkung auch für den Einsatz an zyklisch belasteten
Brückenbauteilen geeignet ist und eine Korrosionsschutzdauer von
100 Jahren ohne Wartung erreicht.
Zudem ist Feuerverzinken bereits bei den Erstkosten günstiger.
Mehr unter
www.feuerverzinken.com/bruecken
INSTITUT
FEUERVERZINKEN
EDITORIAL
Zum Anspruch an Brückenbauwerke
Werthaltigkeit als (eine) Verpflichtung
von Michael Wiederspahn
Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn
Natürlich lassen sich Menschen und
Gebilde aus Beton, Holz, Stahl oder
Steinen nicht (einfach) über einen Kamm
scheren, zumal sie auf den ersten Blick
bereits mehr Unterschiede als Gemeinsamkeiten aufweisen, was sogar die
Suche nach Analogien oder Übereinstimmungen zu erübrigen, ja beinahe zu
verbieten scheint. Und dennoch finden
sich bisweilen einige Parallelen, gab und
gibt es sehr wohl ein paar Phänomene,
die im Endeffekt beide betreffen, denen
sie also, gewollt oder ungewollt, unterworfen bleiben und die insofern zwei,
drei Anmerkungen durchaus lohnen.
Die sogenannte Alterspyramide, eine
ausgesprochen zeitgebundene Wortschöpfung, die Politiker heute oft und
gerne verwenden, um vermeintlich unvermeidbare Einschnitte oder Einsparmaßnahmen zu rechtfertigen, liefert
hier ein signifikantes Indiz: Trotz aller
(rhetorischen) Bemühungen mancher
Mandatsträger, sie auf das Renten- oder
Steuersystem und damit auf nur wenige
demographische Entwicklungen und
deren prognostizierte Konsequenzen
für spätere Generationen einer zwangsläufig immer mobiler auftretenden
Gesellschaft einzugrenzen, hat sich ihr
Geltungsbereich nämlich unverkennbar ausgedehnt und erstreckt sich jetzt
auch auf ein Gebiet, dessen »Akteure«
und Strukturen per se ein klein bisschen
immobiler anmuten (müssen). Oder vermag irgendwer zu bestreiten, dass die
Zahl jener Häuser und Brücken, die einer
etwas intensiveren Betreuung bedürfen,
inzwischen (ebenfalls) außerordentlich
stark angestiegen ist?
Da aber selbst die zukunftsfrohesten
Wähler (erfahrungsgemäß) lediglich über
die Chance verfügen, sich für ein anderes
Parteiprogramm zu begeistern und dann
auf die nächste Legislaturperiode zu hoffen, drängt sich nun fast unweigerlich die
Frage auf, ob zumindest Bauwerke, deren,
im weitesten Sinne, Außenhaut sich zu
wandeln beginnt, eine adäquate Form
der Fürsorge genießen, die sie vor dem
Ruf nach (rein) kosmetischen Korrekturen
zu beschützen hilft. – Den Kampf um ein
jugendliches Aussehen kann ohnehin
keines und keiner von ihnen gewinnen,
»solange« die Konsultation eines Schönheitschirurgen, mitunter als rettendes
Ufer proklamiert und von dem gutsituierten Nachwuchs anschließend praktiziert, eher unerquickliche Überraschungen ans Tageslicht zu befördern pflegt.
Während solche oder ähnliche Be- und
Verhübschungsprobleme bei Gebäuden
in der Regel (noch) relativ schnell zu lösen sind, indem man zum Beispiel Fenster
und Fassade austauscht oder bloß eine
frische, ergo belebend wirkende Farbe
appliziert, stellt sich das Ganze im Fall
von Brücken de facto wesentlich schwieriger dar, bedingen diese Bauwerke doch
stets eine umfassende Betrachtung und
Beurteilung ihrer inneren wie äußeren
Qualitäten, resultierend aus der Tatsache,
dass sie ihre Funktion über viele Jahrzehnte zu erfüllen haben, und zwar ohne
(jede) Einschränkung, ohne kurze oder
längere Unterbrechungen und darüber
hinaus ohne die Option auf eine Alternative, die im Hochbau offenbar mit
Vorliebe und deshalb häufig bis überwiegend favorisiert wird: die Verlagerung
der Nutzung in ein anderenorts neuerrichtetes Quartier.
Und das bedeutet wiederum, Brücken
müssen dauerhaft sein und zugleich in
puncto Ästhetik, Ökologie und Ökonomie
überzeugen – als eine Verpflichtung zu
ihrer Werthaltigkeit, die bei ihrem Entwurf, ihrer Planung, Konstruktion und
Ausführung (daher) grundsätzlich anzustreben ist. Wie das geht oder gehen
sollte, veranschaulichen die nachfolgenden Seiten anhand von nachgerade
exemplarisch zu bezeichnenden Projekten, die innerhalb der letzten zwölf
Monate realisiert wurden.
4 . 2015 | BRÜCKENBAU
3
I N H A LT
Mit dem Ausbau der Autobahn A 3 im Großraum
Würzburg wird sich diese Sonderveranstaltung
BRÜCKENBAU
CONSTRUCTION & ENGINEERING
im Hotel Maritim in Würzburg
vom 2.– 4. November 2015 beschäftigen.
Alle Brücken, Tunnel, Lärmschutzwände und -einhausungen sowie eine veränderte
Streckenführung, die auch eine Tieferlegung umfasst, werden die eingeladenen
Vortragenden hier mit viel Sachverstand und Wissen vorstellen.
Dass die Autobahndirektion Nordbayern mit drei Vorträgen – Das Gesamtprojekt:
BOR Dipl.-Ing. Andreas Hecke; Talbrücke Heidingsfeld: Ltd. BD Dipl.-Ing. Bernd Endres;
Tunnel Katzenberg: BOR Dipl.-Ing. Tobias Bäumler – vertreten sein wird, betonen wir
besonders.
Und wir freuen uns sehr, auch Prof. Dipl.-Ing. Christian Baumgart, Baureferent der Stadt
Würzburg und Präsident des DAI Verband Deutscher Architekten- und Ingenieurvereine,
als Referenten gewonnen zu haben. Er wird über den im Vorfeld ausgelobten Wettbewerb
berichten.
Weitere Vorträge werden von den vor Ort tätigen Ingenieurbüros und Baufirmen
übernommen.
Wir treffen uns, wie gewohnt, am Montagabend und starten dann am Dienstagmorgen
mit dem Fachprogramm.
Am Mittwoch, und das ist neu, werden wir mit bereit gestellten Bussen zu den Baustellen
fahren, um das Gehörte vom Vortag vor Ort zu vertiefen.
Und da wir der festen Überzeugung sind, dass Studentinnen und Studenten an das
Baugeschehen herangeführt werden sollten, werden wir, ähnlich wie in Leipzig, nicht
nur Studierende aus Würzburg und Schweinfurt, sondern auch aus anderen Hochschulen
und Universitäten zur kostenfreien Teilnahme einladen.
Das gesamte Programm sowie alle Konditionen für diese Veranstaltung finden
Sie in wenigen Tagen unter www.symposium-brueckenbau.de und
www.zeitschrift-brueckenbau.de/veranstaltungen.
Wir freuen uns mit Ihnen, diese großen Baumaßnahmen in Form von Vorträgen
und einer Exkursion detailliert erläutert zu bekommen.
Weitere Informationen und Anmeldung
VERLAGSGRUPPE
W I E D E R Smit MixedMedia
P A Konzepts
HN
4
Biebricher Allee 11 b
65187 Wiesbaden
Tel.: 0611/98 12 920
Fax: 0611/80 12 52
[email protected]
www.mixedmedia-konzepts.de
BRÜCKENBAU | 4 . 2015
I N H A LT
Editorial
3
Werthaltigkeit als (eine) Verpflichtung
Michael Wiederspahn
Brückenbauwerke
6
Ingo Weißer
12
Ersatzneubau der Straßenbrückenanlage Horsterdamm
Stefan Lühr
20
Daniel Schäfer, Bernhard Schäpertöns
30
Thomas Eschbacher
15. Symposium Brückenbau in Leipzig
38
Markus Hamme, Gerhard Hanswille
Special
46
Helge Beyer, Jens Rohmann
54
Produkte und Projekte
60
Software und IT
63
Nachrichten und Termine
69
Branchenregister
71
Impressum
5
BRÜCKENBAUWERKE
Straßenüberführung zur Anbindung an die Autobahn
von Ingo Weißer
1 A-förmiger Pylon als neues Wahrzeichen
© Jörg Hempel
Mit der im Januar 2015 fertiggestellten Schrägseilbrücke hat Raunheim
ein neues Wahrzeichen erhalten: Ihr
gut 50 m hoher Pylon markiert als
Landmarke die östliche Einfahrtsituation in die Stadt. Mit der Errichtung des Bauwerks wurden der
Ersatz eines beschrankten Bahnübergangs sowie die Erschließung
neuer Gewerbegebiete realisiert.
Die hochwertig gestaltete Schrägseilbrücke weist eine Gesamtstützweite von 130 m auf, wobei ihr
Erscheinungsbild durch das Gestaltungselement »Welle« an dem
anschließenden Trogbauwerk
abgerundet wird.
6
1Einleitung
Die Stadt Raunheim liegt südlich des
Mains zwischen Mainz und Frankfurt.
In ihrem Ostteil war der Straßenverkehr
in Nord-Süd-Richtung bisher aufgrund
der zweigleisigen Eisenbahnstrecke
3520 stark behindert. Hier stand lediglich
der beschrankte Bahnübergang an der
Rudolf-Ihm-Straße zur Verfügung, der
wochentags zwischen 6 Uhr und 22 Uhr
in Summe aller Schrankenschließungen
bis zu elf Stunden gesperrt war.
Im Zuge der projektierten Gewerbegebiete AirportGarden und AirgateOne
wurde die Beseitigung dieses beschrankten Bahnübergangs beschlossen. Er
wurde ersetzt durch eine Fuß- und
Radwegunterführung und damit eine
Eisenbahnüberführung sowie eine
Schrägseilbrücke als Straßenüberführung.
2Standort
Die neue Schrägseilbrücke überführt den
Straßenverkehr über die Strecke 3520 der
Deutschen Bahn von Mainz nach Frankfurt am Main bei km 17,080 und ist
Bestandteil der ebenfalls neuen Straßenverbindung zwischen dem Kreisverkehr
an der Abfahrt von der B 43 RaunheimOst in der Kelsterbacher Straße bis zur
Aschaffenburger Straße südlich der Bahn.
Sie erfüllt also auch die Aufgabe, den
Süden der Stadt mit den beiden Autobahnen A 3 und A 67 zu verknüpfen. Die
Kelsterbacher Straße ist als Ortseinfahrt
nach Raunheim mit rund 10.000 Kfz/d
zudem hoch belastet. Die Straßenüberführung überquert nun in Flucht der
Kelsterbacher Straße die Bahnanlage
sowie einen neuen Kreisverkehr.
BRÜCKENBAUWERKE
Beiderseits der Brücke schließen sich Rampen an. Auf der Südseite ist die Rampe
als Straßendamm ausgebildet, auf der
Nordseite wurde aufgrund der beengten
Platzverhältnisse die Errichtung eines
Trogbauwerkes mit einer Länge von ca.
100 m erforderlich. Dieses Trogbauwerk
ist mittig auf der bestehenden Straße
platziert, die beiden Richtungsfahrbahnen der Kelsterbacher Straße werden
an ihm vorbeigeleitet.
3Brückenbauwerk
3.1 Geometrie
Die Straßenüberführung überquert die
Bahnanlage mit einem Kreuzungswinkel
von 63 gon. Das Brückenbauwerk ist als
asymmetrische Schrägseilkonstruktion
mit einer fächerförmigen Seilanordnung
und einer Rückverankerung am südlichen
Widerlager ausgebildet. Die Gesamtstützweite der Brücke beträgt 130 m. Der 51 m
hohe Pylon ist südlich der Bahnanlage
situiert. Das heißt, das nördliche Feld mit
einer Länge von 95 m überspannt die
Bahnanlage und einen neuen Kreisverkehr, das südliche Feld hat eine Länge
von 35 m.
2 Schrägseilbrücke (kurz) nach Fertigstellung
© Jörg Hempel
3 4 Draufsicht und Ansicht
© Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH
7
BRÜCKENBAUWERKE
3.2 Überbau
Die Brücke weist einen Regelquerschnitt
RQ 10,5 nach RAS-Q auf. Der Überbau ist
als Stahlbetonplatte mit einer Bauteilhöhe von 60 cm sehr schlank realisiert
worden. Die Einleitung der Seilkräfte in
den schlaff bewehrten Überbau erfolgt
durch Stahlplatten, die auf der Unterseite
des Überbaus angebracht wurden. Aus
der geringen Bauhöhe des Überbaus
resultierte die Notwendigkeit, eine relativ hohe Durchstanzbewehrung vorsehen zu müssen, welche große Anforderungen an die bauliche Umsetzung
stellte. Für den Bereich der Notgehwege wurden konventionelle Kappen
als Brückenabschluss gewählt. Die Fahrbahn hat ein Quergefälle von 2,50 %, zur
Entwässerung dient ein am Überbau
angehängtes Entwässerungsrohr.
5 Regelquerschnitt
3.3 Seilanordnung
Der Überbau wird von 2 x 18 = 36 vollverschlossenen Stahlseilen gehalten, die
fächerförmig zur Spitze des Pylons verlaufen und in Brückenlängsrichtung mit
Abständen von 10 m angeordnet sind. In
Überbau und Pylonspitze befinden sich
Stahleinbauteile, welche die Seillasten
gelenkig über Bolzen, Schwerter, Stahlplatten und Kopfbolzendübel in das dichtbewehrte Betontragwerk einleiten. Je
nach Bauwerksachse A–R haben die Seile
einen Durchmesser von 75 mm, 95 mm
oder 105 mm, ihre maximale Länge misst
93 m in Achse A. Die Seilenden sind mit
Gabelhülsen ausgestattet, die über Bolzen an die Knotenbleche am Pylon bzw.
am Überbau gelenkig anschließen. Der
Seilanschluss am Überbau verfügt über
verstellbare Gabelhülsen mit einer Rechtslinks-Gewindestange, welche die Spannund Nachspannbarkeit der Seile gewährleistet.
3.4 Lagerung
Am Widerlager Nord erfolgt die vertikale
Lagerung auf Kalottenlagern, die Aufnahme der Horizontalkräfte in Bauwerksquerrichtung ist über die Anordnung
eines Horizontalkraftlagers in Brückenachse gelöst worden. Am südlichen
Widerlager ist der Überbau monolithisch
mit dem Unterbau verbunden, hier stellt
sich der horizontale Festpunkt der
Brücke ein.
6 7 Pylonspitze und Überbau mit Stahleinbauteilen
© Jörg Hempel
8
BRÜCKENBAUWERKE
3.5 Pylon
Der A-förmige Pylon aus Stahlbeton hat
eine Höhe von 51 m über dem Gelände.
Seine geneigten Stiele weisen einen
rechteckigen Querschnitt auf, dessen
Abmessungen sich in Richtung Pylonspitze verringern.
Oberhalb des Überbaus sind sie durch
einen Querbalken miteinander gekoppelt
sowie im Kopfbereich monolithisch miteinander verbunden: Im Kopfbereich
nimmt der Pylon die Umlenkkräfte aus
den Seilverankerungen auf. Eine vertikale
Lagerung des Brückenüberbaus auf den
Stielen wurde nicht vorgesehen.
Die beiden Pylonstiele sind in je ein
Fundament eingespannt, die mittels
Bohrpfählen tief gegründet sind. Zur
Kopplung der Horizontalkraftkomponente aus den Stielen dient ein Betonzugband zwischen beiden Fundamenten.
3.6 Widerlager
Die Widerlager wurden konventionell und
damit kastenförmig ausgeführt. Auf der
nördlichen Widerlagerbank erfolgt der
Lastabtrag aus dem gelagerten Überbau.
Das südliche Widerlager ist mit der Fahrbahnplatte monolithisch verbunden.
Hier werden die Rückhaltekräfte aus den
Seilen aufgenommen, welche sich aus der
asymmetrischen Geometrie der Schrägseilbrücke ergeben. Die vertikale Komponente der Rückhaltekraft wird über das
Eigengewicht des Widerlagers und der
Verfüllung kompensiert. Die Dicke der
Flügelwände resultierte aus den Abmessungen der erforderlichen Stahleinbauteile, welche die Seillasten in den Betonkörper übertragen. Die Aufnahme der
horizontalen Komponente der Rückhaltekräfte wurde über die horizontale Bettung der Bohrpfähle sichergestellt.
8 Pylon: Draufsicht, Ansicht, Schnitt
9 10 Seilverankerung am Widerlager Süd
© Jörg Hempel/Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH
9
BRÜCKENBAUWERKE
11 Außenwände in Form einer Sinuswelle
© Jörg Hempel
4Gestaltungskonzept
Das Gestaltungskonzept der Schrägseilbrücke wurde durch die Architekten K+R
Plan erarbeitet, die es folgendermaßen
zusammenfassen: »Das Gesamtbild der
Brücke und des Rampentrogs wird durch
den Pylon und seine Seilabspannungen
dominiert. Die Gestaltung unterstützt das
klare Gesamtbild durch einfache Details
und Materialzuordnungen. Mit wenigen
Ausführungsvorgaben wird ein homogenes Gesamttragwerk geschaffen, das
aufgrund seiner flächenmäßigen sehr
großen Sichbetonflächen einer sehr
sorgfältigen Umsetzung bedarf. Das
Bauwerk lebt von seinen Hell-DunkelKontrasten, die erzielt werden durch
die weißen Stahleinbauteile sowie den
hellen Überbau und die dunklen
Unterbauten.«
Die wesentlichen Gestaltungsmerkmale
sind:
– Die Ausführung von Überbau und
Pylon erfolgte in hellem Beton und mit
glatter Schalung.
– Die Ausführung von Unterbauten und
Trogbauwerk erfolgte in dunklem
Beton mit gehobelter Brettschalung
sowie abgesetzten Streifen mit glatter
Schalung.
– Die Trogwände und Flügelwände auf der Nordseite verfügen über eine vorgesetzte »Welle« aus Fertigteilen
in hellem Beton.
– Alle Bauwerksaußenkanten wie
Gesims, »Welle« und Flügelaußenkanten laufen gerade durch.
– Die Gesimsaußenkante ist entsprechend jener der Seile geneigt.
10
– Am Rampenbeginn und am südlichen
Widerlager markieren Betonsegel den
Bauwerksanfang.
– Der Pylonkopf folgt zum südlichen
Widerlager hin der Seilflucht.
– Die Geländer haben Füllungen in
Wabenoptik, die Pfosten sind aufgelöst.
– Die Außenkante der Geländerpfosten
und des Berührungsschutzes nimmt
die Gesimsneigung auf.
– Die Brücke und ihr Pylon werden
mittels LED-Effektbeleuchtung
illuminiert.
Ein wesentliches Wiedererkennungsmerkmal des Bauwerks ist die sogenannte
Welle. Sie besteht aus Betonfertigteilen
an den Außenwänden des Troges und
dem südlichen Widerlager, die in Form
einer Sinuswelle ausgebildet sind. Aufgrund der Bauteilabmessungen und der
verkehrlichen Randbedingungen erforderten Herstellung, Transport und Montage dieser Fertigteile eine detaillierte
Planung.
5Bauablauf
Während der gesamten Bauzeit mussten
der Eisenbahn- und Kraftfahrzeugverkehr
aufrechterhalten bleiben. Die Realisierung des Troges als Inselbaustelle inmitten der hochfrequentierten Kelsterbacher
Straße erforderte ebenfalls eine optimierte Baustellenlogistik, zumal Sperrungen
des Kraftfahrzeugverkehrs nur selten und
lediglich temporär in Abstimmung mit
der örtlichen Straßenverkehrsbehörde
möglich waren.
Maßgebende Randbedingungen für die
Arbeiten im Bereich der Eisenbahnstrecke
waren die angemeldeten Sperrpausen
gemäß der Jahresbaubetriebsplanung
der Deutschen Bahn AG (DB), die auch
Bestandteil des Bauvertrags waren. Die
Errichtung des Betonüberbaus über den
Gleisen der DB erfolgte auf einem Schutzund Traggerüst aus Stahl, wobei zu dessen Ein- und Ausbau ausschließlich die
sehr kurzen Nachtsperrpausen der hochfrequentierten Bahnstrecke zur Verfügung standen. Der Überbau wurde in
überhöhter Lage hergestellt. Das heißt,
nach Betonage und Erhärtung konnten
der seitliche Ausbau der Traggerüstebene
und das finale Absenken des Überbaus
mittels Pressen in Endlage durchgeführt
werden.
Der Bauablauf gestaltete sich, vereinfachend zusammengefasst, wie nachfolgend beschrieben.
Frühjahr 2013:
– Traggerüst, zum Teil im Schutz von
Sperrpausen
– Überbau (Schalung) im Bahnbereich
– Pfahlgründung des Pylons
Sommer 2013:
– Widerlager Süd
–Pylon-Pfahlkopfplatte
– Überbau (Schalung und Stahleinbau teile) im Bahnbereich
12 Errichtung des Pylons
BRÜCKENBAUWERKE
Herbst 2013:
–Pylon
– Widerlager Nord
– Überbau (Betonage und Absenken) im
Bahnbereich, zum Teil im Schutz von
Sperrpausen
Winter 2013–2014:
–Trogfundamente
Frühjahr 2014:
–Trogwände
– Überbau (Schalung und Stahleinbauteile) am Lückenschluss Nord und Süd
– Pylonspitze samt Stahleinbauteilen
Sommer 2014:
–Trogkappen
– Überbau (Betonage und Fertigteile)
am Lückenschluss Nord und Süd
– Spannen der Seile
Herbst 2014:
– Kappen am Überbau
– Ausbau des Traggerüsts, zum Teil
im Schutz von Sperrpausen
– Asphalt und Ausstattung
– Inbetriebnahme der Brücke
Sommer 2015:
– Restarbeiten und Straßenbau
unterhalb Brücke
6 Einbau der Seile
Nach Betonage des Pylons und des
kompletten Überbaus konnte im August
2014 das Einziehen der Seile beginnen.
Dazu wurden zunächst die Seile auf dem
Überbau entrollt und ausgelegt. Danach
wurden sie von innen (Pylon) nach außen
(Widerlager) schlaff in den Knotenblechen der Pylonspitze eingehängt, wobei
ein Mobilkran und ein Turmdrehkran mit
Mannkorb zum Einsatz kamen.
Nach ihrem schlaffen Einhängen begann
das Anspannen, für das aus wirtschaftlichen Gründen vier Spannvorrichtungen
Verwendung fanden. Begonnen wurde
mit dem Spannen der beiden Seile in
Achse R. Anschließend folgte die Achse A,
während die ersten beiden Spannvorrichtungen von R auf Q umgebaut wurden,
danach Achse Q, dann Achse B und so
weiter. Die Spannkräfte wurden so gering
gewählt, dass in den wechselnden Lastzuständen keine asymmetrische Überbeanspruchung von Überbau oder Pylon
auftreten konnte. Bei Achse I endete
letztlich dieser »erste Spannschritt«.
Ein zweiter wurde nun mit größeren
Spannkräften in analoger Reihenfolge
durchgeführt. Nach dessen Abschluss
und minimalen Feinjustierungen waren
die angestrebten Seilkräfte für den Bauzustand »Brücke ohne Aufbauten« hinreichend genau erreicht.
13 Anspannen der Seile
7Eröffnung
Dank des hohen Engagements aller
Beteiligten konnte die Schrägseilbrücke
planmäßig Mitte Januar 2015 fertiggestellt werden. Am 17. Januar 2015 wurde
sie feierlich, begleitet von Illumination
und Feuerwerk, eröffnet und für den Verkehr freigegeben. Die außerdem noch
anstehenden Tief- und Straßenbauarbeiten unterhalb der Brücke sowie die Oberflächengestaltung erfolgten dann im
Sommer 2015.
Autor:
Dipl.-Ing. Ingo Weißer
Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH,
Frankfurt am Main
Bauherren
Stadt Raunheim
Deutsche Bahn AG, Berlin
Ausführungs- und Tragwerksplanung, Ausschreibung,
Bauüberwachung, Bauoberleitung, SiGeKo
Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Frankfurt
am Main
Baugestaltung
K+R Plan, Darmstadt
Projektsteuerung
IWG Ingenieurbüro Wanderer, Langen
Straßenplanung
R. Sehring GmbH, Kelsterbach
Prüfingenieur
Dipl.-Ing. Ewald Müller, Wiesbaden
Ausführung
Wolff & Müller Ingenieurbau GmbH, Stuttgart
14 Erscheinungsbild vor Durchführung der Landschaftsgestaltung
© Jörg Hempel
11
BRÜCKENBAUWERKE
Planung und Realisierung in Stahlbetonverbundbauweise
Ersatzneubau der Straßenbrückenanlage Horsterdamm
von Stefan Lühr
Die Straßenbrückenanlage Horsterdamm kreuzt den Elbe-LübeckKanal und die Eisenbahntrasse
Lüneburg–Lübeck. Die alte Straßenbrücke, eine genietete Fachwerkkonstruktion mit untenliegender
Stahlbetonfahrbahn aus dem Jahr
1939, wies erhebliche Schäden
auf und musste ersetzt werden.
Das neue Bauwerk wurde als Stabbogenbrücke in Stahlbetonverbundbauweise geplant und realisiert. Aufgrund des exponierten
Standortes sind einige besondere
Gestaltungselemente am Widerlager sowie am Überbau ausgeführt
worden. Die Widerlager sind tief
gegründet und überwinden einen
natürlichen Höhenunterschied aus
einer Hanglage. Eine baubetrieblich
besondere Herausforderung war,
dass auch eine kurzzeitige Sperrung
der Straße nicht zulässig war. Im
Folgenden werden die wesentlichen Elemente des neuen Bauwerkes und baubetriebliche Aspekte
zusammenfassend dargestellt.
1Allgemeines
Die Straßenbrückenanlage Horsterdamm
überquert den Elbe-Lübeck-Kanal (ELK)
bei km 59,17 sowie die Eisenbahnstrecke
Lüneburg–Lübeck in Lauenburg im Zuge
der B 5. Eine Besonderheit am Standort
des Bauwerkes ist, dass sich dort die
B 209 und die B 5 mit einer Ampelkreuzung direkt vor dem westlichen Widerlager der Brücke treffen. Baubetrieblich war
sicherzustellen, dass die Leistungsfähigkeit sowohl der B 5 als auch der B 209
ohne wesentliche Einschränkungen während des gesamten Realisierungsprozesses gewährleistet ist. Eine Sperrung
dieser Hauptverkehrsadern im Raum
Lauenburg kam zu keinem Zeitpunkt in
Betracht, so dass zunächst eine Behelfsbrücke neben dem vorhandenen Bauwerk
zu errichten war. Um die Behelfsumfahrung der alten Brücke realisieren zu können, musste ein Gewässerarm des ELK
temporär überbaut werden und eine
umfangreiche Bodenauffüllung erfolgen
(Bild 1).
12
1 Gesamtsituation: Bestandsbauwerk (oben) und Behelfsbrücke mit Umfahrung (unten)
© Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg
Erst nach betriebsbereiter Fertigstellung
der Behelfsbrücke nebst Umfahrung
konnte die alte Brücke aus dem Jahr 1939
zurückgebaut werden, um an gleicher
Stelle Platz für den Neubau zu machen.
Entsprechend der amtsseitigen Planung
war als Behelfsbrücke eine einfeldrige
stählerne Bogenkonstruktion mit einer
Spannweite von 74 m vorgesehen. Die
Verkehrsräume für diese Behelfsbrücke
orientierten sich an denen des Bestandsbauwerks, um sicherzustellen, dass die
Leistungsfähigkeit der B 5 und B 209 auch
während der Bauzeit uneingeschränkt
erhalten blieb. Die Verkehrsbelastung
im Bereich der beiden Bundesstraßen ist
erheblich: Auf der B 5 fahren 11.000 Kfz/d
und auf der B 209 10.000 Kfz/d bei einem
Schwerlastanteil von 16 %.
Bild 2 zeigt das alte Brückenbauwerk,
eine genietete Stahlkonstruktion mit
Betonfahrbahnplatte auf Buckelblechen
aus dem Jahr 1939. Ihre Verkehrsräume
der alten Brücke setzten sich wie folgt
zusammen: Notgehweg mit b = 0,90 m,
zwei Fahrspuren mit b = 3,00 m, kombinierter Geh-und-Rad-Weg mit b = 2,00 m.
Im Zuge der Neubauplanungen wurden
die Verkehrsräume der künftigen Brücke
den heutigen Anforderungen gemäß
angepasst.
Im Rahmen der europaweiten Ausschreibung hat sich für die Behelfsbrücke ein
technisch gleichwertiger Sondervorschlag, eine stählerne dreifeldrige Brückenanlage, wirtschaftlich durchgesetzt.
Bild 4 zeigt das Baufeld nach der betriebsbereiten Fertigstellung der Behelfsbrücke
nebst Umfahrung sowie die Achsen der
alten und neuen Brücke.
2 Altes Brückenbauwerk aus dem Jahr 1939
© Timo Jan/Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg
BRÜCKENBAUWERKE
3 4 Querschnitt und Baufeld der Behelfsbrücke
2 Behelfsbrücke und
temporäre Bauwerke
2.1 Errichtung der Behelfsbrücke
Die Behelfsbrücke, eine dreifeldrige
Stahlbrücke, wurde tief gegründet. Die
kanalseitigen Zwischenauflager bestehen
aus 24 m langen Großbohrpfählen mit
einer Dicke von 1,20 m, ihre Pfahlprüflasten betrugen 2,85 MN. Jeweils fünf
Pfähle wurden durch einen Kopfbalken
zusammengefasst, der das Gründungselement bildete. Die landseitigen Endauflager wurden als einfach verankerter
Bohlträgerverbau besonders wirtschaftlich ausgeführt. Die Tragprofile sind im
Fußbereich zur Erhöhung der vertikalen
Tragfähigkeit in Bohrpfähle eingestellt,
wobei diese temporären Bohrpfähle
lediglich im Kopfbereich bewehrt wurden. Bei Errichtung der Behelfsbrücke
wurde die Verkehrsfläche für Fahrzeuge
und Fußgänger durch zwei getrennte
Bauwerke realisiert.
Die bewehrten Großbohrpfähle wurden
zum Teil von einem Schwimmponton aus
abgeteuft, da, bedingt durch eine angrenzende Bahnanlage, keine andere Zugäng-
5 Großbohrgerät auf Schwimmponton
lichkeit gegeben war. Im Zuge der Bohrarbeiten musste dabei vorhandenes
Geröll durchörtert werden. Bild 5 zeigt
das Bohrgerät auf dem Schwimmponton.
Im Anschluss an die Herstellung der
Behelfsbrückenwiderlager erfolgte die
Montage der Überbauten. Als Fußgängerbrücke wurde eine schmale Fachwerkkonstruktion und als Straßenbrücke ein
stählernes Balkentragwerk aufgelegt.
Die Montagearbeiten des Überbaus
fanden während einer Sperrzeit der
Bahnstrecke von 48 h statt, die mit der
Deutschen Bahn mit einem Vorlauf von
38 Wochen vereinbart wurde und zwingend eingehalten werden musste. Unmittelbar nach Montage des Überbaus
wurden zahlreiche querende Leitungen
an der Behelfsbrücke installiert und am
alten Bauwerk außer Betrieb genommen.
Diese Arbeiten übernahmen die jeweiligen Leitungsträger, wobei an der Behelfsbrücke die 15 Kabeltrassen bereits
bauseits zur Verfügung gestellt wurden.
Bauvertraglich war hierfür ein Zeitfenster
für die Leitungsträger von acht Wochen
vorgesehen, das sie im Wesentlichen auch
einhielten. Leerrohre zur Verlegung der
entsprechenden Leitungen am Bauwerk
wurden bauseits realisiert und waren
daher quasi umgehend »bezugsfertig«.
Bei allen Arbeiten war sicherzustellen,
dass keine Straßensperrungen erforderlich werden. Es wurden lediglich kurzzeitige Einschränkungen einer Fahrspur
am Wochenende toleriert. Bild 6 zeigt
die Vorbereitung der Endmontage der
Behelfsbrücke, die bei »Nacht und Nebel«
am 12. November 2012 durchgeführt
wurde. Ihre Inbetriebnahme erfolgte am
18. April 2013 und damit ca. 1,50 Jahre
nach Auftragserteilung.
6 Behelfsbrücke bei der Endmontage
13
BRÜCKENBAUWERKE
7 Herstellung eines Wellstahldurchlasses
2.2 Temporäre Maßnahmen
Parallel zur Realisierung der Behelfsbrücke wurde ein Nebengewässer des ELK,
der Zulauf zum Wehr Lauenburg, mit
einem Wellstahldurchlass überbaut. Der
Wellstahldurchlass wurde auf einem
Feinplanum in trockener Baugrube
montiert und dazu der Zulauf zum Wehr
für die Dauer von rund sechs Wochen
trockengelegt.
Die Wasserabfuhr aus dem ELK erfolgte
in dieser Zeit über die nahegelegene
Schleuse Lauenburg. Nach Installation
des Wellstahldurchlasses wurde die erforderliche Bodenaufschüttung der Umfahrung, bestehend aus ca. 20.000 m³
Füllboden, realisiert, wobei der Füllboden
lagenweise eingebaut wurde.
Bei Verfüllung des Wellstahldurchlasses
wurde messtechnisch über eingebaute
Lote die Anhebung des Scheitels durch
die zunehmenden Seitenkräfte überprüft.
Bei Bedarf wurde gezielt Boden als Scheitellast aufgelegt, um der Hebung entgegenzuwirken und so sicherzustellen,
dass die Konstruktion nicht einknickt
(Bild 7). Als baubetriebliche Vorteile einer
solchen Lösung sind unter anderem zu
nennen, dass auf weitere Tiefgründungselemente im Bereich des Nebengewässers verzichtet werden konnte und ein
9 Leichterung der alten Brücke
14
8 Behelfsbrücke vor der Verkehrsfreigabe
hohes Maß an Werksvorfertigung möglich
ist. Die Montagearbeiten des ca. 35 m
langen, 10 m breiten und 7 m hohen
Wellstahldurchlasses erfolgte in lediglich
zwei Kalenderwochen, die Anlieferung
beschränkte sich zudem auf zwei
Sattelauflieger.
Erst nach vollständiger An- und Überschüttung kann sich die vorgesehene
Tragwirkung entfalten. Mit Fertigstellung
des Wellstahldurchlasses wurde die Auffüllung der Verladung somit abgeschlossen, und der Straßenbau begann. Am
5. Dezember 2013, ca. 1,50 Jahre nach
Auftragserteilung, wurde die Behelfsbrücke planmäßig in Betrieb genommen.
Das Baufeld vor der Verkehrsfreigabe ist
im Bild 8 zu sehen.
2.3 Rückbau der alten Brücke
Im Anschluss an die betriebsbereite
Fertigstellung der Behelfsbrücke nebst
-umfahrung konnte das alte Brückenbauwerk abgebrochen werden.
Die betagte genietete Fachwerkbrücke
wurde zunächst geleichtert. Hierfür
wurde die Betonfahrbahn von den
Buckelblechen entfernt und im Randbereich der Brücke Buckelbleche und
Längsträger entnommen (Bild 9).
Die geleichterte Brücke wurde bei Sperrung des Eisenbahnverkehrs und der
Schifffahrt von einem Schwimmponton
aufgenommen und an einer nahegelegenen Verladung komplett zerlegt. Der
Ponton wurde hierzu geflutet unter die
Brücke gefahren und gelenzt. Als Auflagerkonstruktion wurden Seepontons
gewählt und auf dem Ponton gestapelt
und fixiert (Bild 10).
Die Tragelemente wurden stückweise mit
Brenntechnik von dem an der Verladung
verteuten Überbau abgetrennt und abschließend durch Bagger mit hydraulischen Schneidwerkzeugen in transportfähige Stückgrößen zerlegt. Im Zuge der
Demontage wurden 425 t Stahl aus dem
Überbau der Verwertung zugeführt.
10 Das »Ende« der alten Brücke
BRÜCKENBAUWERKE
3 Die neue Straßenbrückenanlage
3.1 Grundsätzliche Konstruktion
Die Stützweite der neuen Brücke beträgt
74 m bei einer Überbaulänge von 75 m
und einer -breite von 13,84 m. Als maßgebendes Lastmodell wurde LMM nach
DIN EN 1991-2 (ohne Anpassungsfaktor)
gewählt und als maximale Achslast 300 kN
zugrunde gelegt. Die Verkehrsräume des
Neubaus setzen sich wie folgt zusammen:
Notgehweg mit b = 0,90 m, zwei Fahrspuren mit b = 3,75 m, kombinierter
Geh-und-Rad-Weg mit b = 2,75 m.
Insgesamt wurden 550 t Stahl der Güte
S355JG2 verbaut. Der stählerne Überbau
wurde auf einer Montagefläche vormontiert und aus Gewichtsgründen ohne
Fahrbahnplatte im Längsverschub in die
endgültige Lage gebracht. Die Fahrbahnplatte, eine 35 cm dicke Stahlbetonplatte,
wurde mittels Kopfbolzen schubfest mit
der Stahlkonstruktion verbunden. Die
Kopfbolzen sind sowohl auf den Obergurten der Querträger als auch auf jenen
der Versteifungsträger angeordnet. Die
Herstellung der Fahrbahnplatte erfolgte
abschließend in Hochlage oberhalb des
ELK und der Bahnanlage nach Verwirklichung des neuen Überbaus. Über den
neuen Überbau queren die B 5 sowie
zahlreiche Leitungen den ELK von West
nach Ost. Für Letztere sind in Summe 19
stählerne Leerrohre in Durchmessern von
200–400 mm unterhalb der Fahrbahnplatte angebracht worden. Die zahlreichen Leerrohre in Verbindung mit der
Betonage der Fahrbahnplatte in Hochlage oberhalb des ELK führten dazu, dass
die Realisierung einer konventionell geschalten Fahrbahnplatte aus bautechnologischen Gründen ausschied. Bereits
11 Gestaltungsvorschlag der Bundesanstalt für Wasserbau
© Bundesanstalt für Wasserbau
in der Ausschreibung wurde daher amtsseitig der Einsatz von Teilfertigteilen als
verlorene Schalung und einer abschließenden Ortbetonergänzung als technologisch sinnvolle Lösung vorgegeben. Ausführungen zur Planung und Konstruktion
der Fahrbahnplatte sind detailliert in [3]
behandelt worden und finden im weiteren unter 3.4 Erwähnung.
Als besondere Gestaltung des neuen
Brückenbauwerkes wurde im Bereich der
Widerlager nach einem Vorschlag der
Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) die
Widerlagerwand mit Scheinfugen und
seitlichen Ausrundungen realisiert
(Bild 11).
Die Flügelwände erhielten eine seitliche
Verblendung und eine massive Brüstung
mit einem runden Handlauf aus Edelstahl.
Der Versteifungsträger wurde entsprechend dem Vorschlag der BAW seitlich
mit flachen Blechen verblendet und der
gesamte Überbau bezüglich der Farbgebung in Anlehnung an die Schleuse
Lauenburg in einem abgestuften Grün
ausgeführt.
3.2 Gründung und Widerlager
Die Widerlager bestehen aus Stahlbeton
und sind tief gegründet. Die verbliebenen
Gründungsbauteile des alten Brückenbauwerkes wurden bereits in der Entwurfsplanung berücksichtigt, und die
neuen Elemente wurden so angelegt,
dass so weit wie möglich Kollisionspunkte
mit den noch im Baugrund befindlichen
Bauteilen ausgeschlossen wurden. Hierzu
wurden die Bestandsunterlagen des alten
Bauwerks digital aufbereitet und mit der
neuen Gründung überlagert. Im Ergebnis
mussten die zentralen Bereiche der alten
Gründung gemieden und nur wenige
Altpfähle durchörtert werden. Die Pfähle
wurden in Teilbereichen als tangierte
Pfahlwand ausgebildet und leiten einen
großen Anteil der Gründungslast über
Spitzendrücke ab. Die Pfahlprüflasten
betrugen 6 MN und konnten im Bauprozess sicher erreicht werden. Gemäß
Ausschreibungsplanung waren zunächst
30 Großbohrpfähle vorgesehen (Bild 12),
im Zuge der Ausführungsplanung des
Auftragnehmers konnte ihre Anzahl
geringfügig reduziert werden.
12 Pfahlanordnung mit Isometrie der Altgründung
15
BRÜCKENBAUWERKE
13 Brückenbauwerk im schematischen Baugrundlängsschnitt
Als Tiefgründungselemente wurden auf
Basis der Ausführungsplanung für jedes
Widerlager 27 Großbohrpfähle mit einem
Durchmesser von 1,50 m und Einbindelängen von 24–27 m gewählt. Zur horizontalen Lastabtragung kamen zusätzlich
24 verpresste Micropfähle mit Durchmessern von 29 cm und Einbindelängen von
18–28 m bei Neigungen von 25–45° zur
Ausführung. Diese zusätzlichen Schrägpfähle sind insbesondere der einseitigen
Hanglage und der Lage zum ELK bei einer
möglichen Wassertiefe von 3 m sowie der
schlechten Baugrundsituation geschuldet. Die Überlagerung des Brückenlängsschnittes mit dem schematischen Baugrundlängsschnitt (Bild 13) verdeutlicht
die Situation.
Die Stahlbetonwiderlager ruhen mittels
einer 2 m dicken Pfahlkopfplatte auf den
Tiefgründungselementen. Die Widerlagerwände wurden in Sichtbetonbauweise
realisiert, die Flügelwände verblendet
und oben mit Brüstungen in Massivbauweise abgeschlossen.
Die Widerlager wurden einschließlich der
hinteren Auflagerwand komplett vor dem
Brückenverschub errichtet. Dabei war
eine besondere Herausforderung, die
Leerrohrdurchführungen in der Kammerwand quasi in den Toleranzen des Stahlbaus herzustellen. Um hier Fehler zu vermeiden, wurde als maßgebende Absteckachse für die Leerrohrdurchführungen
in den Widerlagern und im Überbau die
Straßenachse festgelegt.
Die erforderliche Einbaugenauigkeit
wurde vor und im Anschluss an die
Betonage durch ein Vermessungsbüro
sowie durch die Bauüberwachung überprüft, wobei eine Einbaugenauigkeit von
± 2 mm gewährleistet werden konnte.
Gemäß Planung wäre ein Fehler von
± 10 mm durch die berücksichtigten
Toleranzen verkraftbar gewesen. Gründungs- und Massivbauplanung mussten
insbesondere auf die beengten Platzverhältnisse und die Bauabläufe abgestimmt werden. Die neue Ufersicherung
in Spundwandbauweise wurde mit
Rundstahlankern an die Pfahlkopfplatte
der Widerlagerwände angehängt. Die
Ableitung der auftretenden Horizontalkräfte erfolgt über das schrägverankerte
Widerlager.
Exemplarisch für die Realisierung des
Massivbaus ist die Ansicht des Widerlagers West mit Leerrohrdurchführungen,
die Bild 14 zeigt.
3.3 Stahlüberbau
Die Stahlkonstruktion wurde entsprechend der Ausschreibungsplanung des
Wasser- und Schifffahrtsamtes Lauenburg
durch den Auftragnehmer ohne nennenswerte Veränderungen zur Ausführungsreife fortgeschrieben (Bilder 15, 16, 17).
Die Stabbögen sind bei Hängerabständen
von 7 m an die Versteifungsträger angeschlossen, wobei sie zur Vergrößerung
der Queraussteifung mit einem Fachwerkverband gegeneinander ausgesteift
wurden (Bild 16). Dieser Verband prägt
auch das Erscheinungsbild der neuen
Brücke und stellt einen Bezug zur alten
Fachwerkkonstruktion her.
16
14 Widerlager West mit angehängter Uferwand
BRÜCKENBAUWERKE
15 Ansicht des neuen Brückenbauwerks
Die Haupttragelemente des Stahlüberbaus wurden werkseitig bei SAM Stahlturm- und Apparatebau Magdeburg GmbH
vorgefertigt. Die Bögen und Versteifungsträger als Haupttragelemente wurden in
jeweils drei Schüssen angeliefert und die
Bögen dann vor Ort auf Montageportalen
gestoßen. Die Endmontage im Baufeld
erfolgte nach Fertigstellung der neuen
Widerlager auf einer Arbeitsebene neben
der Behelfsumfahrung (Bild 16).
Bei der Planung dieser Elemente wurde
auf eine ermüdungssichere Konstruktion großer Wert gelegt. Die Hängeranschlüsse sind entsprechend den aktuellen
Erkenntnissen nach DIN Fachbericht 103,
Anhang II H 2.2 konzipiert und gefertigt
worden. Die Anschlussbleche wurden
zudem kerbfrei ausgeschliffen.
Als markantes Konstruktionselement
sind die Stabbögen mit einem Verband
ausgesteift, wodurch sich die mögliche
Querbeanspruchbarkeit der Stabbögen
deutlich erhöht. Des Weiteren reduziert
sich die Beanspruchung im Bogenfuß.
Insgesamt verringert sich auch die
Schwingungsanfälligkeit der schlanken
Bögen bei moderatem Gewicht der
aussteifenden Elemente.
16 Draufsicht auf den Überbau
17
BRÜCKENBAUWERKE
Die Herstellung der Fahrbahnplatte
wurde aus Gewichtsgründen erst nach
durchgeführtem Längsverschub des
neuen Überbaus in Hochlage bei laufendem Schiffsverkehr realisiert. Im Weiteren
wird hier auf [3] verwiesen.
17 Querschnitt der Brücke
3.4 Fahrbahnplatte
Die Fahrbahnplatte wurde aus Fertigteilen mit einer 0,42 cm dicken Ortbetonergänzung hergestellt (Bild 17). Die Fertigteile hatten eine Dicke von ca. 0,12 m
und wurden ohne weitere Unterstützung
auf die Querträger aufgebracht. Die
Betonage der Ortbetonergänzung erfolgte nach Verlegung der ergänzenden
Bewehrung wobei sie auf der Ostseite
begann, da die Fahrbahn in Längsrichtung der Brücke in Richtung Osten
abfällt. Eine Autobetonpumpe wurde
daher im Bereich des östlichen Widerlagers aufgebaut und für den Betoneinbau
bis in Brückenmitte eingesetzt.
Mit Erreichen der Brückenmitte fand die
Betonage dann vom westlichen Widerlager aus statt. Kontinuierlich wurde
beim Betoneinbau die Oberkante mittels
Rüttelbohle abgezogen und das vorgesehene Quergefälle der Fahrbahnplatte
hergestellt. Im Zuge der Betonnachbehandlung wurde die Fahrbahnplatte mit
Flügelglättern bearbeitet und mit Folien
abgedeckt.
18 Endmontage des Stahlüberbaus
18
4 Montage des Überbaus
Nach Abschluss der Montage des neuen
Überbaus (Bild 18) musste er in die vorgesehen Endlage gebracht werden. Das
heißt, der Überbau wurde im Längsverschub von der Montagefläche aus in
Richtung ELK verschoben.
Für den Montagevorgang wurde er zusätzlich ausgesteift: Die Hänger wurden
durch HE-300-B-Profile knickgesichert
und die Montageportale der Bögen vor
dem Verschub rückgebaut. Während des
Einschubs musste die Bahnstrecke gequert und ein Schwimmponton erreicht
werden.
Entsprechend dem Verschubkonzept
hatte er hierfür 28 m über dem östlichen
Widerlager frei auszukragen, wobei er
landseitig auf selbstfahrenden Lastenträgern (SPMTs) und einem Verschubgerüst
auf der Widerlagerbank auflag. Letztlich
wurde nur dank der 28-m-Auskragung
der Verschubponton erreicht und konnte
der Verschub über diesen fortgesetzt
werden (Bild 19).
Der weitere Verschub über den ELK
erfolgte schwimmend, gesteuert durch
Pressen an den Spannlitzen, die dazu an
der östlichen Widerlagerwand fixiert
waren. Nach der Lastübernahme durch
die Schwimmpontons wurde zunächst
weiter über Gleitlager auf dem Ponton
verschoben. Der Ponton wurde in der
Verschubebene mit Litzen am östlichen
Widerlager festgesetzt, um keine Horizontalbeanspruchung auf ihn während
des Vorgangs einzuleiten. Nach Erzielen
einer ausreichenden Kragweite, die zum
Auflegen auf dem westlichen Widerlager
erforderlich war, wurde er dann vom
Widerlager gelöst. Mit Seilen abgesichert,
konnte der Verschubvorgang über den
ELK abgeschlossen werden.
Nach Erreichen der Endlage begann die
Montage der Fahrbahnplatten, wie unter
3.4 beschrieben, sowie die der Fahrbahnübergänge. Bei einer solchen Verbundkonstruktion mit Teilfertigteilen als verlorener Schalung ist dem Umgang mit
Toleranzen eine besondere Bedeutung
beizumessen. Durch unterschiedliche
Gewerke bedingt, treffen hier Fertigungstoleranzen aufeinander, die im vorliegenden Fall seitens des beauftragten Auftragnehmers, der Wayss & Freytag AG,
hervorragend beherrscht wurden.
Mit Herstellung der Fahrbahnkappen und
der Durchführung der Straßenbauarbeiten wurde die Maßnahme dann beendet
(Bild 20). Die Inbetriebnahme der neuen
Brücke erfolgte am 9. Oktober 2014,
wobei der Rückbau der Behelfsumfahrung noch bis Mai 2015 andauerte.
5Fazit
Die Realisierung der neuen Straßenbrücke Horsterdamm konnte planmäßig im
Sinne des Bauvertrages realisiert werden.
Aufgrund von innovativen Sondervorschlägen war es möglich, die vertragliche
Bauzeit von ursprünglich fünf Jahren
deutlich zu verkürzen. Die Komplettfertigstellung des Gesamtprojektes wurde
im Mai 2015 also 3,50 Jahre nach Beauftragung abgeschlossen. Für Herbst dieses
Jahres sind noch einige Pflanzungen im
Baufeld vorgesehen.
Bei einem Nachtragsvolumen von 5 % ist
die Baumaßnahme auch aus Sicht der
bauvertraglichen Abwicklung ein Musterbeispiel fairer und guter Zusammenarbeit, wofür ich mich bei allen Beteiligten ausdrücklich bedanke.
Die Gesamtbaumaßnahme hatte einen
Kostenrahmen nach Beauftragung von ca.
15,25 Mio. €, der auch nicht überschritten
wurde.
19 Überbau während des Verschubvorgangs
BRÜCKENBAUWERKE
20 Neue Brücke nach ihrer Fertigstellung
Bei Planung und Baudurchführung sind
nachfolgende Punkte als Basis für eine
erfolgreiche Abwicklung im Rahmen
eines Kooperationsvertrages existentiell:
– kontinuierliche Abstimmung von
Toleranzen der unterschiedlichen
Gewerke und Abgleich mit den
tatsächlich hergestellten Baumaßen,
– vertraglich klar definierte Zeitfenster
auch für die Nutzung des Baufeldes
durch Dritte,
– insgesamt klar beschriebene und
bestellte Leistungen und damit
eindeutige Bauverträge,
– Beauftragen einer sicher baubaren
Lösung und, wenn möglich, Festhalten
am Bauvertrag,
– Vertragstreue und Fairness auf Seiten
der Vertragspartner.
Autor:
Dipl.-Ing. Stefan Lühr
Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg
Bauherr
Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg, Lauenburg
Planung, Ausschreibung und Vergabe
Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg, Lauenburg
Gestaltung
Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe
Prüfingenieur
Dr.-Ing. Karl Morgen, Hamburg
Literatur
[1] DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA, 2011.
[2] DIN-Fachbericht 103, 2009
[3] Lühr, S.; Morgen, K.; Wiesner, M.: Stahlbetonfahrbahnplatte aus Fertigteilen mit Ortbetonergänzung beim Ersatzneubau der Straßenbrücke
Horsterdamm; in: Beton- und Stahlbetonbau,
Heft 2, 2014, S. 131–137.
Generalunternehmer
Wayss und Freytag AG, Niederlassung Hamburg
Stahlbau
SAM Stahlturm- und Apparatebau Magdeburg GmbH,
Magdeburg
Brückenbau
Fußgängerbrücke Sassnitz
(Deutscher Brückenbaupreis 2010)
Scherkondetalbrücke
Gänsebachtalbrücke
Bauherr: DB Netz AG Bauart: Mehrfeldrige semi-integrale Spannbetonbrücke
Entwurfsplanung: DB ProjektBau GmbH
Ausführungsplanung: Büchting + Streit
AG, München
Bauherr: DB Netz AG Bauart: Semiintegrale Brücke mit Spannbetonplattenbalken Entwurfs- & Ausführungsplanung: schlaich bergermann und partner
Zusammenarbeit: SSF Ingenieure, Berlin
Foto: schlaich bergermann und partner
Knut Stockhusen
Bauherr: BIG-Städtebau MecklenburgVorpommern GmbH Bauart: Einseitig
gestützte, im Grundriss gekrümmte Hängebrücke Entwurfs- & Ausführungsplanung: schlaich bergermann und partner
www.sofistik.de · [email protected]
19
BRÜCKENBAUWERKE
Randbedingungen, Gestaltungswille und Entwürfe
von Daniel Schäfer, Bernhard Schäpertöns
Im Zuge der Grunderneuerung der
Bundesautobahn A 70 mussten
auch einige Überführungsbauwerke
neuerrichtet werden. Zwei dieser
Brücken liegen zwischen der Anschlussstelle Neudrossenfeld und
dem Dreieck Bayreuth und wurden
im Auftrag der Autobahndirektion
Nordbayern von BPR konzipiert.
Welche Planungsvorgaben dabei
zu beachten waren und wie sich die
letzten Endes realisierten Lösungen
in puncto Entwurf und Tragwerkswahl entwickelt haben, wird
nachfolgend beschrieben.
1 Grunderneuerung der A 70
Die A 70 im Norden Bayerns verbindet
die A 7 bei Schweinfurt über die A 73 bei
Bamberg mit der A 9 nördlich von Bayreuth in Ost-West-Richtung. Weiter dient
sie als Umleitungsstrecke, wenn eine
Umfahrung der A 9 zwischen Nürnberg
und Bayreuth notwendig ist. Neben diesen Funktionen wird die Strecke auch
vom regionalen Verkehr gerne genutzt
und verkürzt die örtlichen Fahrzeiten
teilweise erheblich.
Der 7,60 km lange Abschnitt der A 70
zwischen der Anschlussstelle KulmbachNeudrossenfeld und dem Autobahndreieck Bayreuth-Kulmbach wurde in Teilen
vor dem Zweiten Weltkrieg realisiert.
20
Aufgrund der schlechten Bausubstanz
waren Strecke und Bauwerke zu erneuern, wobei die Fahrbahnen einen Standstreifen erhielten und nun 11,50 m breit
sind. Weiter wurde die Entwässerung
angepasst und der Lärmschutz für die
angrenzende Bebauung verbessert.
Im Jahr 2013 begannen die Arbeiten an
der Richtungsfahrbahn Bamberg einschließlich der Brückenbauwerke, und
im Jahr 2014 »wiederholte« sich der
Bauablauf für die Fahrbahn in Richtung
2 Bauabschnitt der Bundesautobahn A 70
© Autobahndirektion Nordbayern
1 Autobahnnetz in Nordbayern
Bayreuth. Die Kosten in Höhe von
52 Mio. € werden von der Bundesrepublik Deutschland getragen.
Die Parlamentarische Staatssekretärin
beim Bundesverkehrsministerium Dorothee Bär gab am 12. Dezember 2014 die
Grunderneuerung der Bundesautobahn
(BAB) A 70 zwischen der Anschlussstelle
Neudrossenfeld und dem Autobahndreieck Bayreuth feierlich für den Verkehr
frei.
BRÜCKENBAUWERKE
3 4 Abbruch des Bestandsbauwerks
2 Bauwerk 113 a
2.1 Randbedingungen
Das neue Bauwerk überführt einen geraden Forstweg mit 3 % Längsneigung und
3,50 m Breite zwischen den Borden. Die
Trasse der A 70 liegt im Bauwerksbereich
in einer Kurve und weist eine dem Forstweg entgegengesetzte Querneigung von
5 % auf.
Aufgrund des Bauablaufs mussten die
alte Trasse genauso wie der Endausbau
beachtet werden. Wegen des seitlichen
Versatzes und der Höhendifferenzen
zwischen vorhandenem und Ausbauzustand der BAB war eine lichte Weite von
mindestens 38 m zu überbrücken. Im
kritischen Punkt standen hier zudem nur
ca. 2,45 m Höhe für Träger und Baubehelfe zur Verfügung. Um die Beeinträchtigung des Verkehrs zu minimieren, sollte
darüber hinaus auf die Anordnung eines
Mittelpfeilers und den Ein- und Ausbau
von großflächigen Gerüsten über den
Fahrbahnen verzichtet werden. Die alte
Querung wurde im Vorfeld bzw. im Zuge
des Streckenbaus bereits abgebrochen.
2.2Bauwerksentwurf
2.2.1 Vorplanung
Die neue Brücke wurde beiderseits der
3,50 m breiten Fahrbahn mit Kappen
gemäß den Richtzeichnungen für Ingenieurbauten (RiZ-ING), Kap. 6 geplant
und weist damit eine Breite von 4,50 m
zwischen den Geländern auf.
Aufgrund der geschilderten Randbedingungen kam ein Rahmenbauwerk mit
Verbundträgern in Betracht: In der Vorplanung wurden ein beidseitig eingespannter Träger sowie ein einhüftiger
Rahmen untersucht. Wegen der gegenläufigen Neigung des Forstwegs und des
Autobahnquerschnitts ergaben sich hier
für das nördliche Widerlager sehr große
Ansichtsflächen und Konstruktionsmassen. Auch eine Strukturierung der Widerlageraußenseiten brachte kein optisch
zufriedenstellendes Ergebnis. So wurde
ein Dreifeldbauwerk als wirtschaftlich
und gestalterisch bessere Variante
gewählt und weiterbearbeitet.
2.2.2 Entwurf
Das mittlere Feld in Verbundbauweise
überspannt die beiden Autobahnquerschnitte komplett und hat eine Stützweite von 41,40 m. Die sehr kurzen Randfelder mit ca. 11,50 m und 13,50 m Stützweite wurden in Stahlbeton erstellt und
binden mit hochgesetzten Widerlagern
unauffällig in die Böschungen ein.
Die Trägerhöhe an den Pfeilern beträgt
2,35 m und ist mit einer Schlankheit von
ca. l/17 auf eine wirtschaftliche Ausführung in Stahlbeton ausgelegt. In Feldmitte über der BAB misst die Konstruktionshöhe 1,50 m und erlaubt mit einer
Schlankheit von ca. l/26 eine einfache
und wirtschaftliche Realisierung in Verbundbauweise. Die gevoutete Form der
Träger korrespondiert mit dem Schnittgrößenverlauf und lässt die Konstruktion
schlanker erscheinen.
21
BRÜCKENBAUWERKE
5 Ansicht
© BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG
Die im oberen Bereich mit 1,80 m x 3,50 m
sehr kräftig ausgebildeten Pfeiler, die
während der Bauzeit als Auflager für den
ca. 42 m langen Stahlträger dienten, bewirken eine teilweise Einspannung des
großen Mittelfelds und stabilisieren die
Brücke im Endzustand in Längs- und
Querrichtung. Mit den gewählten Ab-
22
6 Längsschnitt
messungen war der Knotenpunkt zwischen Pfeiler, Stahlträger und Randfeldern so großzügig dimensioniert, dass
Stütz-, Einspannbewehrung, Stahlbauteile und der Beton problemlos einzubringen waren. Die Pfeiler verjüngen sich aus
optischen und statischen Gründen zum
Fundament hin auf 1,00 m Dicke.
Den abhebenden Kräften an den Brückenenden, bei Belastung des Mittelfelds,
wirkt das Eigengewicht entsprechend
dimensionierter Widerlagerblöcke entgegen. Das Bauwerk ist auf sehr gut
tragfähigen Sandsteinböden flach
gegründet.
BRÜCKENBAUWERKE
10 Überführungsbauwerk nach Fertigstellung
11 Längsträger mit Voutung
7 8 9 Statisches System
Für die Vordimensionierung und die
endgültige Bemessung des Tragwerks
wurden die Bauabläufe mit dem statischen Modell im Detail erfasst, wobei die
durch die integrale Bauweise auftretenden Zwangskräfte über Grenzwertbetrachtungen zu den Gründungssteifigkeiten und den zugehörigen Erddruckansätzen sicher berücksichtigt wurden.
Dementsprechend sind die tragenden
Bauteile ausgelegt und die konstruktiven
Details durchgebildet.
Durch die Auflösung des Rahmenbauwerks in eine Dreifeldstruktur werden
große Widerlager vermieden, und die
Brücke wirkt, trotz der robust dimensionierten Einzelbauteile, leichter und
offener. Auch die beabsichtigte hohe
Wirtschaftlichkeit und die angestrebte
einfache Herstellung haben sich in der
Bauausführung bestätigt.
12 Integrale Brücke über drei Felder
23
BRÜCKENBAUWERKE
13 14 Untersuchte Varianten: Fachwerkkonstruktion und Schrägstilrahmen
3 Bauwerk 118 b
3.1 Planungsvorgaben
Die neuzuerrichtende Brücke überführt
eine Verbindungsstraße zwischen den
Ortsteilen Zettmeisel und Altenreuth in
der Gemeinde Harsdorf ca. 1,50 km westlich des Autobahndreiecks BayreuthKulmbach. Als Überführungsbauwerk am
Beginn des Bauabschnitts bzw. der A 70
sollte es durch einen hohen Wiedererkennungswert dem Autofahrer als Wegepunkt Orientierung bieten und in Erinnerung bleiben. Maßgabe des Bauherrn
war also, eine gutgestaltete Brücke zu
entwerfen.
Die Gemeindeverbindungsstraße weist
im Bauwerksbereich eine Längsneigung
von 1,60 % auf, kreuzt die BAB A 70 im
Winkel von ca. 78 gon und hat eine Querneigung von 2,50 %. Die Autobahn verläuft hier in einer Kurve mit einem Radius
von 900 m, einem Längsgefälle von ca.
5,80 % und weist eine Querneigung von
5 % auf. Die Fahrbahnbreite der Gemeindeverbindungsstraße auf der Brücke
sollte 6,50 m betragen: Mit beidseitigen
Kappen analog RiZ-ING, Kap. 1 zur Aufnahme von Schutzeinrichtungen, Notgehweg und Geländer ergibt sich eine
Überbaubreite von 10,10 m zwischen
den Geländern. Die sonstigen Randbedingungen waren analog zu Bauwerk 113 a
definiert. So wurde auch das alte Unterführungsbauwerk aus dem Jahr 1937 im
Zuge des vorauslaufenden Streckenbaus
vollständig abgebrochen.
eines leichten Überbaus mit markanter
Form in Fachwerkbauweise wurde aber
weiterverfolgt. Von BPR wurde daher eine
alternative Lösung mit Fachwerkstreben
aus Blechen und ermüdungssicheren
Verbindungen entworfen. Eine zweite
Variante bestand in einem Schrägstilrahmen in Ortbetonbauweise mit einem
Mittelfeld aus Verbundträgern. Beide
Varianten wurden zur Entscheidungsfindung grob visualisiert.
3.2 Bauwerksentwurf
3.2.1Vorplanung
Zunächst wurden verschiedene Varianten
untersucht, dabei auf Wunsch des Bauherrn auch eine Rohrfachwerkbrücke. Die
Wahl einer Rohrfachwerkbauweise für
Straßenbrücken ist, aufgrund der noch
nicht bauaufsichtlich geregelten Ermüdungsproblematik, in puncto Planung
und Realisierung allerdings mit sehr
hohem Aufwand verbunden. Die Idee
24
15 Studie zur Diagonalen-Neigung
Für die weitere Bearbeitung fiel die Entscheidung zugunsten der Fachwerkkonstruktion: Aus gestalterischen Gründen
wurde die Anzahl der Diagonalen-Ebenen
auf zwei beschränkt und die Diagonalen
in Fahrtrichtung der BAB hintereinander
angeordnet. Nachdem die Bauhöhen
konkretisiert waren, erfolgte eine Optimierung der Diagonalen-Neigung durch
Variantenstudien und statische Betrachtungen.
BRÜCKENBAUWERKE
16 17 18 Grundriss, Längsschnitt, Ansicht
Als gestalterisch und statisch günstig
erwies es sich hier, die Diagonalen durch
Spiegelung an den Radien des bogenförmigen Untergurts auszurichten – mit
der Folge veränderlicher Neigungs- und
Anschlusswinkel. Die Abmessungen der
Diagonalen wurden zudem entsprechend
der Belastung abgestuft. So ergaben sich
als Resultat letzten Endes ausgewogene
Proportionen zwischen den Öffnungsgrößen im Fachwerk und den Ansichtsflächen der Diagonalen.
3.2.2 Überbauentwurf
Das Haupttragwerk wird aus einer Stahlkonstruktion mit Fachwerkdiagonalen
und Kastenträgern gebildet. Die Diagonalen bestehen aus Blechen, welche in
der Ebene der Trägerstege angeordnet
sind. Zur Minderung der Knickgefahr
wurden die Diagonalen-Bleche mit
Steifen versehen.
In Brückenmitte verschneiden sich der
bogenförmige Fachwerkuntergurt, der
-obergurt und die seitlichen Kastenträger,
womit sich ein geschlossener, dreizelliger
Querschnitt ergibt. Die Neigung der Diagonalen im Querschnitt und die Stegneigungen der Kastenträger sind aufeinander abgestimmt, so dass sich alle zu
verbindenden Bleche in einer Ebene
befinden. Dadurch müssen Kräfte nicht
umgelenkt werden, und die Fertigung
wird vereinfacht.
Wegen der Beschränkung auf zwei nahe
beieinanderliegende Fachwerkebenen
würde die geplante Betonfahrbahnplatte
zu weit über den Träger des Fachwerkobergurts hinausragen. Das heißt, ohne
zusätzliche Unterstützung wären unwirtschaftliche Plattendicken die Folge. Aus
diesem Grund wird die Fahrbahn durch
die seitlich neben dem Fachwerk angeordneten Längsträger unterstützt. Die
bis zu 36 cm dicke, schlaff bewehrte
Ortbetonplatte wird zudem im Verbund
mit dem Obergurt und den seitlichen
Kastenträgern ausgeführt. Die Bauteildicke an den Kragarmenden ist 25 cm.
25
BRÜCKENBAUWERKE
19 Statisches System
Die Stützweite des Fachwerkuntergurts
beträgt 48,12 m und die des Gesamtsystems 57,85 m, bezogen auf die Mitten zwischen den Gründungspfählen. Die Konstruktionshöhe in Feldmitte misst 1,23 m
inklusive Beton, was einer Schlankheit
von l/47 bezüglich der Gesamtstützweite
entspricht. Im Widerlagerbereich hat das
Fachwerk eine Höhe von ca. 4 m. So weist
die Tragkonstruktion eine insgesamt ausreichende Steifigkeit auf und ermöglicht
zugleich die extreme Schlankheit in
Brückenmitte – bei Verwendung üblicher
Blechdicken.
Der Fachwerkuntergurt wird mit 50 cm
Höhe und variabler Breite ausgeführt. Die
untere Kastenbreite variiert von 1,50 m
am Widerlager bis zu 3,00 m in Feldmitte.
Im Verschneidungsbereich geht der Fachwerkuntergurt in den mittleren Hauptträger über, der zwischen 87 cm und 1,55 m
hoch ist. Die Randträger sind an der Unterseite 1,50 m breit und haben, bedingt
durch die Querneigung der Fahrbahnplatte von 2,50 %, eine veränderliche
Bauhöhe zwischen 50 cm und 66 cm.
Die Diagonalen sind 20–40 cm breit
und verfügen auf den Innenseiten über
17–22 cm hohe Flachsteifen.
Im Fachwerkbereich wird der mittlere
Hauptträger aus statischen und optischen
Gründen nicht benötigt und deshalb
weggelassen: Hier verbinden Querträger
in den Knotenpunkten der Diagonalen
die beiden Randträger.
Da die Diagonalen in der BAB-Achse
ausgerichtet sind, wurde die gesamte
Stahlkonstruktion, entsprechend dem
Kreuzungswinkel, schiefwinklig geplant
und realisiert.
26
3.2.3 Unterbauten und Gründung
Die massiven Widerlagerblöcke dienen
der rahmenartigen Einspannung des
Überbaus und sind in den Straßendamm
der Gemeindeverbindungsstraße bzw.
der BAB eingebettet. Durch die in Richtung der Böschung geneigte Vorderseite
wird ihr sichtbares Volumen deutlich
reduziert, eine kassettenartige Vertiefung
in den Seitenflächen untergliedert zudem
die Ansicht.
Die Widerlager sind auf je zwei Bohrpfahlreihen gegründet, da der tragfähige
Sandstein ca. 4,50 m unter der Widerlagersohle ansteht. Ein großvolumiger
Bodenaustausch mit Verbauten wäre
teurer in der Herstellung gewesen und
hätte eine geringere Gründungssteifigkeit für die Einspannung geliefert. Je
Bohrpfahlreihe wurden sechs Pfähle mit
d = 1,20 m angeordnet, die im Mittel ca.
4,50 m tief in den Sandstein einbinden.
Die Bohrpfahlreihen haben je Widerlager
einen Abstand von 4 m, nehmen die
Vertikallasten auf und gewährleisten die
Einspannung des Rahmentragwerks.
3.2.4 Tragwerksplanung
Wegen der neuartigen Bauweise wurde
schon im Entwurf eine ausführliche statische Berechnung aufgestellt und erfolgte bereits die umfangreiche Entwicklung von Details für die Stahlkonstruktion. Dabei wurde besonders auf eine
ermüdungsgerechte Gestaltung der Anschlüsse und Verbindungen geachtet.
Aufgrund der integralen Bauweise wurde
das Tragwerk als Gesamtsystem abgebildet, wobei sich die Struktur in angemessener Weise durch ein räumliches
Stabwerk idealisieren ließ.
Im Modell sind die drei Längsträger durch
Diagonalen, Querträger und Hilfsstäbe
miteinander verbunden. Die Hilfsstäbe
wurden mit hohen Steifigkeiten belegt
und die Stabendgelenke so gewählt, dass
sie nur die nahezu schubfeste Verbindung
der Einzelbauteile über die Fahrbahnplatte und gemeinsame Blechebenen
repräsentieren. Der Lastabtrag in Querrichtung wird ausschließlich den Stäben
für Querträger, -schotte und Fahrbahnplatte zugewiesen. Mit der genauen und
stabwerksorientierten Modellierung
konnten schon in der Vorstatik alle relevanten Bauteile bemessen werden.
Die ausführliche und klar nach Tragwirkungen getrennte Modellierung erlaubte
es auch, die Spannungsschwingbreiten
aus ermüdungswirksamen Lasten an allen
maßgeblichen Stellen des Stahltragwerks
zu ermitteln. Mit dem Nennspannungskonzept wurden dann die mindestens
erforderlichen Kerbfallklassen der Anschlussdetails festgestellt und in Detailzeichnungen umgesetzt.
20 Spannungen im Knotenblech
BRÜCKENBAUWERKE
21 22 Detailschnitte
Die Knotenbleche wurden anhand eines
Scheibenmodells mit den Randkräften
aus Träger und Diagonalen bemessen. Es
konnte, konstruktiv und wirtschaftlich
sinnvoll, eine einheitliche Blechstärke
für alle Diagonalen und Knotenbleche
vorgesehen werden.
3.2.5 Weitere Gestaltungselemente
Der gestalterische Anspruch des Bauwerks drückt sich auch in der Planung
eines geneigten Sondergeländers aus,
das seine Fortsetzung im abgeschrägten
Gesimsbalken findet.
Als Entscheidungshilfe zur Farbgebung
wurden verschiedene Konzepte für die
Oberflächen entwickelt und mittels Visualisierungen anschaulich aufbereitet.
Trotz der guten Vorbereitung schien die
Farbwahl für alle Beteiligten die schwierigste Entscheidung gewesen zu sein.
23 Entwicklung von Farbvarianten
27
BRÜCKENBAUWERKE
24 Sondergeländer und Gesimsbalken
4 Fazit
Bei den hier beschriebenen, im Oktober
2012 bzw. Dezember 2014 fertiggestellten Querungsbauwerken ist der Gestaltungswille im Entwurf wie bei der Wahl
des Tragwerks klar ablesbar. Die daraus
resultierenden Konstruktionen haben zu
eigenständigen, selbstbewusst erscheinenden Bauwerken geführt. Jedes von
ihnen erfüllt dabei eine Vielzahl von Anforderungen, insbesondere aber alle
aus Baudurchführung und Betrieb im
Endzustand.
Unser Anspruch, gutgestaltete Brückenbauwerke zu realisieren, die sich unter
nur minimaler Verkehrsbeeinträchtigung
wirtschaftlich errichten lassen, wurde
erfolgreich umgesetzt. Dies bedingt jedoch eine intensive Planung und einen
offenen Dialog mit dem Baulastträger.
Standardisierte Lösungen nach dem
Baukastenprinzip können diese Anforderungen selten bis nie erfüllen.
Autoren:
Dipl.-Ing. Daniel Schäfer
Dr.-Ing. Bernhard Schäpertöns
BPR Dr. Schäpertöns Consult
GmbH & Co. KG,
München
25 Stahlkonstruktion mit Fachwerkdiagonalen und Kastenträgern
26 Erscheinungsbild bei einsetzender Dunkelheit
Bauherr
Freistaat Bayern, Autobahndirektion Nordbayern, Dienststelle Bayreuth
Bauwerksentwurf
BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG, München
Ausführungsplanung
Ingenieurbüro Leistner GmbH & Co. KG, Bayreuth (Bauwerk 113 a, Ausführungszeichnungen)
BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG, München (Bauwerk 113 a, Tragwerksplanung und Stahlbauzeichnungen)
Ingenieurbüro Franz Pfülb, Regensburg (Bauwerk 118 b)
Prüfingenieure
Prof. Dr.-Ing. Michael Pötzl, Coburg (Bauwerk 113 a)
Prof. Dr.-Ing. Gert Wiechert, Würzburg (Bauwerk 118 b)
Bauausführung
Pfister GmbH & Co. KG, Sesslach (Bauwerk 113 a)
SAM Stahlturm- und Apparatebau Magdeburg GmbH, Magdeburg (Bauwerk 113 a)
Backer Bau GmbH Bauunternehmung, Hainichen (Bauwerk 118 b)
STS Stahltechnik GmbH, Regensburg (Bauwerk 118 b)
28
BRÜCKENBAUWERKE
BPR
29
BRÜCKENBAUWERKE
Integrale Stahlkonstruktion über zwei Felder
von Thomas Eschbacher
1 Überbrückung einer neuen Schilfbucht
© Thomas Eschbacher/Werkraum Ingenieure ZT GmbH
Der Fußgängersteg bildet ein zentrales Element des Aspern Seeparks
und überbrückt die südöstlich
gelegene Schilfbucht. Die integral
gelagerte Stahlkonstruktion ist als
zweifeldrige Balkenbrücke mit einem
Mittelauflager im Bereich des Knicks
im Grundriss ausgebildet. Durch
eine teilweise Einspannung des dreizelligen Hohlkastens in die Widerlager über Großbohrpfähle wurde
eine Bauhöhe von nur 540 mm
in der Mitte des 34,50 m langen
Hauptfeldes realisiert. Zwangsspannungen aus Temperatureinwirkungen werden kinematisch über den
Knick im Grundriss minimiert, zwei
exakt auf die tatsächlichen Eigenschwingungsgrößen abgestimmte
Tilger-Dämpfer-Systeme reduzieren
zudem die fußgängerinduzierten
Schwingungen wesentlich. Der
Fußgängersteg Aspern Seepark
erfüllt als sichtbare und bewusst
reduzierte Stahlkonstruktion gestalterisch wie statisch-konstruktiv
höchste Ansprüche.
30
1Ausgangssituation
Die Seestadt Aspern im Wiener Gemeindebezirk Donaustadt ist eines der größten derzeit im Bau befindlichen Stadtentwicklungsprojekte Europas. In drei
Etappen sollen hier bis 2028 auf einer
Fläche von ca. 240 ha 10.500 Wohnungen
für 20.000 Menschen sowie Betriebsstätten für insgesamt 20.000 Arbeitsplätze
entstehen. Herzstück ist der namensgebende künstliche Grundwassersee
in der Mitte des Entwicklungsgebietes,
welcher im Zuge der ersten Bauetappe
ausgehoben wurde.
Für die Gestaltung des Seeparks wurde
ein internationaler landschaftsarchitektonischer Wettbewerb ausgelobt, aus
dem das Berliner Planungsbüro Lavaland
als Sieger hervorging und in weiterer
Folge in Kooperation mit TH Treibhaus,
Berlin und Hamburg, 3:0 Landschaftsarchitekten, Wien, DWS Hydro-Ökologie,
Wien, und Werkraum Ingenieure, Wien,
mit der Generalplanung beauftragt
wurde.
2 Entwurf und Berechnung
2.1 Erste Studien, Randbedingungen
Das ursprüngliche Konzept beinhaltete
eine größere Seefläche mit mehreren
Inseln, welche mit bis zu sieben Stegen
verbunden werden sollten. Als Varianten
untersucht und bewertet wurden sehr
einfach konzipierte Spannband- und
Modularbrücken. Im Zuge der weiteren
Planung des Parks wurden Uferlinie und
Wegenetz abgeändert, wodurch nur noch
eine Brücke erforderlich war. Ihr konnte
nun aber mit höheren technischen und
ästhetischen Ansprüchen mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden.
Der Entwurf dieses Bauwerks sah einen
Knick im Brückengrundriss vor, um den
Steg homogen in das Wegenetz zu integrieren. Aufgrund jenes Knicks und der
definierten Höhenanschlusspunkte aus
der Wegeplanung unter gleichzeitiger
Anforderung eines einzuhaltenden
Freibords schied die Spannbandbrücke
aus.
BRÜCKENBAUWERKE
2 3 Grundriss und Längsschnitt
© Werkraum Ingenieure ZT GmbH
2.2 Entwurfsplanung
Im Laufe der Entwurfsplanung wurde
eine zweifeldrige Balkenbrücke mit
einem Mittelauflager im Bereich des
Knicks mit Spannweiten von 34,50 m bzw.
19,50 m für das Haupt- bzw. Nebenfeld
konzipiert. Als Querschnitt für die 3 m
breite Fußgängerbrücke wurde ein dreizelliger Stahlhohlkasten mit orthotropem
Deck gewählt. Um die Bauhöhe möglichst
gering zu halten, wurde der Balken über
die Stahlbetonwiderlager mittels Großbohrpfähle teileingespannt. Die Querschnittshöhen konnten im Rahmen des
Planungsprozesses entsprechend den
statischen Anforderungen mehrfach
optimiert werden. Als finale Querschnittshöhen wurden noch in der Entwurfsphase 940 mm im Bereich des westlichen
Auflagers und des Mittelauflagers sowie
540 mm in den beiden Feldmitten und
im Bereich des östlichen Widerlagers
festgelegt.
Um dem gesamten Tragwerk ein weitestgehend ruhiges Erscheinungsbild zu
verschaffen und den Fertigungsaufwand
zu minimieren, wurden die beiden äußeren Zellen des Hohlkastens über die
gesamte Länge durchgezogen. Die jeweils zwischen den Schottblechen auftretenden linearen Veränderungen der
Querschnittshöhen ergeben sich somit
nur durch das Tief- bzw. Hochziehen des
unteren Bodenbleches. Derart ließen sich
auch alle bis auf die sich in den Höhenverzügen befindlichen mittleren Seitenbzw. Bodenbleche planar ausführen. Am
Deckblech sowie den beulgefährdeten
Seiten- und Bodenblechen wurden zudem Trapezblechsteifen angeordnet.
4 Querschnittsprofile: Stahlhohlkasten mit Asphaltbelag
31
BRÜCKENBAUWERKE
5 V-Stütze und Mittelauflager
Der Kasten ist luftdicht ausgebildet und
außen lösemittelhaltig beschichtet: S1
gemäß den Richtlinien und Verordnungen für das Straßenwesen (RVS). Aus
Erhaltungsgründen musste der ursprünglich angedachte Betonbelag verworfen
werden. Stattdessen wurde, um die ein-
32
geplante und sich auf die Schwingungseigenschaften günstig auswirkende
zusätzliche Masse nicht zu verlieren, ein
zweischichtiger Asphaltbeton gewählt.
Beim Brückengeländer entschied sich das
Planungsteam für eine Konstruktion aus
Blechstehern mit Edelstahlhandläufen
und Seilnetzfüllung.
6 Kammer mit Tilger in Längs- und Querschnitt
Die Brücke wurde von Anfang an aufgrund der relativ kurzen Spannweiten
und der durch den Knick im Grundriss
bzw. die Ausbildung des Mittelauflagers
begünstigenden Randbedingungen als
integrales Tragwerk konzipiert. Die Anbindung des Stahlkastens erfolgte demnach ohne Lager kraftschlüssig an beide
Stahlbetonwiderlager. Vertikal- und
Horizontallasten werden planmäßig ausschließlich über jeweils vier Bohrpfähle
(d = 60 cm) je Widerlagerblock sowie
einen Bohrpfahl unter der V-Stütze
des Mittelauflagers abgetragen. In den
obersten 1,50 m der Bohrpfähle sowie
auf der Erdseite der Widerlagerblöcke
zwischen Stahlbetonblock und Hinterfüllung aus Einkornbeton wurde darüber
hinaus eine 20 cm dicke und werkseitig
vorelastifizierte EPS-Schicht angeordnet,
um Modellunsicherheiten für die Berechnung der integralen Lagerung zu reduzieren bzw. Zwangsspannungen zu minimieren. Im Verlauf der Berechnungen
zeigte sich jedoch, dass die durch Temperaturschwankungen verursachten Längenänderungen des Tragwerks vorwiegend
kinematisch über seitliches Ausweichen
der Brücken im Bereich des Knickes im
Grundriss abgebaut werden.
Aufgrund der hohen Schlankheit und der
trotz des gewählten Asphaltbetons als
Belag vergleichsweise relativ geringen
modalen Masse des Tragwerks wurde die
Brücke von Anfang an mit zwei Kammern
für eventuell erforderliche Tilger-Dämpfer-Systeme in den beiden Feldmitten,
also den Bereichen mit den größten
Amplituden der erwarteten maßgeblichen Schwingformen, ausgestattet und
der für sie notwendige Platzbedarf mit
Herstellern abgestimmt. Diese Kammern
wurden von oben zu öffnen ausbildet.
BRÜCKENBAUWERKE
7 Integrale Tragstruktur als Konzept
2.3 Berechnung und Bemessung
Alle Berechnungen erfolgten parallel
sowohl an einem Stab- als auch an einem
Flächenmodell. Die finalen Bemessungen
fanden dann am Flächenmodell statt.
Das Stabmodell wurde jedoch mitgeführt,
um schnell relevante Schnittgrößen abgreifen und somit händische Vergleichsrechnungen, zum Beispiel getrennt nach
Torsions- oder Biegelängsspannungen,
anstellen zu können. Die Pfähle wurden
vertikal und horizontal elastisch gebettet
modelliert, wobei vor allem für die horizontalen Bettungen aufgrund der integralen Lagerung in Abstimmung mit
dem Bodengutachter Grenzwertbetrachtungen vorgenommen wurden. Die
Bettungen wurden iterativ den aus den
Verschiebungen des Tragwerks resultierenden passiven Erddruckwiderständen
angepasst.
Alle Lastmodelle und Bemessungen
erfolgten gemäß den aktuell gültigen
Eurocodes in Verbindung mit den österreichischen nationalen Anwendungsdokumenten. Die Beulsicherheitsnachweise wurden anhand der Allgemeinen
Beulkurve gemäß EN 1993-1-5 erarbeitet,
wobei die kritischen Verzweigungslastfaktoren eine numerische Ermittlung
bedingten. Für wenige ausgewählte Lastfallgruppen wurden zusätzlich eigenformaffine Imperfektionen erzeugt und
die Struktur global gemäß Theorie 3. Ordnung berechnet. In der Regel wurden
aber die Bemessungen anhand der Ergebnisse von superponierten linearen Lastfallkombinationen durchgeführt.
Aufgrund der rechnerisch ermittelten
relativ niedrigen ersten Eigenfrequenzen – die ersten beiden Biegeeigenformen lagen bei 1,76 Hz und 1,99 Hz mit
zugehörigen modalen Massen (unter
ständigen Lasten) von 44.000 kg bzw.
25.300 kg – wurden personen- und
windinduzierte Schwingungen ausgiebig
untersucht. Nach Analyse der windinduzierten Schwingungen, also der für dieses Tragwerk relevanten wirbelerregten
Querschwingungen und Gallopings
konnten diese rechnerisch ausgeschlossen werden. Für fußgängerinduzierte
Schwingungen wurde ein dynamisches
Modell gemäß der »Human induced
Vibration of Steel Structures«-(HiVoSS-)
Bemessungsrichtlinie aufgesetzt, wobei
Fußgängerdichten und Komfortklassen
aufeinander abgestimmt und gemeinsam
mit dem Bauherrn festgelegt wurden. Für
drei gewählte Bemessungssituationen
wurden mittels Antwortspektrenverfahren charakteristische vertikale und laterale Beschleunigungen ermittelt sowie
Lock-in-Effekte durch Fußgänger-Brücken-Interaktion untersucht. Für die ersten beiden oben genannten Biegeeigenfrequenzen ließen sich die zulässigen
vertikalen Beschleunigungen sowohl
gemäß HiVoSS-Richtlinie als auch gemäß
Eurocode, wie erwartet, rechnerisch
nicht einhalten, weshalb nachfolgend
jene erforderlichen Dämpfungswerte
berechnet wurden, die durch die
Schwingungstilger realisiert werden
mussten.
8 Seequerung (kurz) nach Realisierung
33
BRÜCKENBAUWERKE
3 Herstellung und Montage
3.1 Widerlager
Wesentliches Konzept der Herstellung
war aus Kostengründen eine Montage im
Trockenen. Die Realisierung der finalen
Uferlinie wurde im Bereich der Brücke
zurückgehalten und die Schilfbucht erst
nach erfolgter Montage ausgehoben.
Nach der Errichtung des Bohrplanums
konnten die neun Großbohrpfähle vollverrohrt abgeteuft und betoniert werden.
Da die Unterkanten der beiden Widerlagerblöcke gemäß Planung bis knapp
über den Bauwasserstand reichen sollten,
ließen sich für die Ausführung ebendieser
natürlich geböschte Baugruben verwenden. Zur Herstellung des Mittelauflagers
wurde mittels dichten Spundwandkastens ein Arbeitsplanum ca. 2 m unter
dem Grundwasserniveau angelegt. Die
Widerlagerblöcke wurden aus Stahlbeton
gefertigt, wobei die Ankerstangen zur
Aufnahme der Zugkräfte der Einspannmomente der Balkenbrücke mittels
Stahlschablonen versetzt und auf global
+/-5 mm genau eingemessen wurden.
Nach Versetzen des relativ komplexen
Einbauteils am Fußpunkt des V-Stützenpaares des Mittelauflagers und dem
Einmessen, Versetzen und Verschweißen
der V-Stütze mit jenem Element wurde
der untere Abschnitt des Stützenpaares
bis Oberkante Mittelwasser einbetoniert.
Danach wurde der Schlitzwandkasten
gezogen, die Sichtbetonoberfläche der
Ummantelung geschützt und aus montageerleichternden Gründen die Baugrube im Bereich des Mittelauflagers
temporär wieder aufgefüllt.
34
9 10 Widerlager Ost: Anbindung und Verankerung
3.2 Stahlkasten
Der Stahlkasten wurde im Werk so weit
wie möglich vorgefertigt. Aufgrund der
Gesamtlänge von ca. 62 m wurde die
Brücke in drei Schüsse zu 16 m, 20 m und
26 m segmentiert, wobei die Stöße in
Abklärung zwischen Planung und Fertigung aus schweißtechnischen Aspekten
im Bereich der beiden Tilgerkammern
angeordnet wurden. Im Werk wurden die
einzelnen Teile mit dem Deckblech nach
unten gefertigt und erst final gedreht,
was bedeutete, dass vor allem im Bereich
11 Vorfertigung im Werk
der geringeren Bauhöhen die Blech- und
Schweißfolgen einen erhöhten Abstimmungsbedarf erforderten. Als Stahlgüte
kam für das gesamte Haupttragwerk
S 355 J2+N bzw. S355 J2+AR(M) mit
Z-Güten bis Z 35 zum Einsatz. Hochbeanspruchte T- und Kreuzstöße von dickeren
Blechen wurden mittels Ultraschall auf
innere Inhomogenitäten geprüft. Für das
Haupttragwerk wurde die Ausführungsklasse EXC 3 definiert.
12 Segment mit Grundbeschichtung
BRÜCKENBAUWERKE
13 Montage im Trockenen
Die Blechdicken liegen im üblichen
Bereich von schlanken Fußgängerbrücken: Allerdings waren jene der Längsund Querrippen aus fertigungstechnischen Gründen zu erhöhen, da wegen
der geringen Bauhöhe teilweise nur mehr
von außen geschweißt werden konnte
und somit die Bahnen der Seitenbleche
bei jeder Querrippe unterbrochen und
mit Dreiblechnähten verbunden werden
mussten. Die stabilitätsgefährdeten
Blechfelder sowie das Fahrbahndeck
wurden mittels Trapezblechsteifen verstärkt. Die Tilgerkammer wurde auf
Wunsch der erhaltenden Stelle bzw. des
Bauherrn von oben revisionierbar ausgebildet, wobei aus Korrosionsschutzgründen ein umlaufender Vollstahlkragen
mit Sacklöchern hergestellt wurde. Der
Tilgerdeckel und das Bodenblech im
Bereich der Tilgerkammer sind aus
Platzgründen steifenlos: Die steifenlose
Konstruktion in diesen Bereichen war
auch die Ursache, weshalb schlussendlich
die notwendigen Montagestöße hierher
verlegt wurden.
Das Stahltragwerk wurde mittels Sondertransport auf dem Landweg angeliefert
und binnen zweier Tage auf die vorbereiteten Auflagerpunkte sowie auf temporäre Hilfsjoche gehoben. Nach Verschweißen und anschließend zerstörungsfreier
Prüfung der Baustellenstöße erfolgte die
Finalisierung des schweren Stahlbaus
durch die Aufbringung von Deckbeschichtung und Farbgebung.
3.3 Schwingungsmessung
und Tilgermontage
Zur Beurteilung der tatsächlich vorhandenen Eigenschwingungsgrößen, Eigenfrequenz und Eigenform sowie Dämpfung, wurden Schwingungsmessungen
durchgeführt. Die erste Messung fand
nach Fertigstellung des Stahltragwerks
und dem Aufbringen des Gehbelags statt,
jedoch vor der Montage des Seilnetzgeländers und der Handläufe. Zur Systemidentifikation wurde die Brücke durch
eine Person angeregt, die Beurteilung
des dynamischen Verhaltens erfolgte
durch gezielt realisierte Lastszenarien
mit Gruppen bis zu sechs Personen. Die
ersten beiden gemessenen vertikalen
Eigenfrequenzen lagen bei 1,80 Hz bzw.
2,70 Hz. Im Vergleich mit den vorab berechneten Eigenfrequenzen von 1,76 Hz
bzw. 1,99 Hz zeigte sich, dass die erste
gemessene Eigenfrequenz sehr gut rechnerisch vorausgesagt werden konnte.
14 Gemessene Eigenfrequenzen am fertiggestellten Bauwerk
© Gerb Engineering GmbH
15 Beschleunigungszeitverläufe des angeregten Hauptfelds
16 Vergleich: aktivierter und deaktivierter Schwingungstilger
35
BRÜCKENBAUWERKE
17 Zentrales Element des Entwicklungsgebietes
Allerdings war das Tragwerk in der zweiten Eigenform steifer als rechnerisch
erwartet, und somit lag die zweite, also
die in weiterer Folge für das dynamische
Verhalten relevante Eigenfrequenz höher
als prognostiziert. Die über das Ausschwingverhalten rückgerechnete Dämpfung belief sich auf ca. 1,50 %. Lateral
bzw. in der ersten vertikalen Eigenfrequenz ließ sich das Tragwerk, sogar unter
Vorsatz, kaum anregen. Die Beschleunigungen bei einer mit der zweiten Eigenfrequenz synchronen Anregung überschritten allerdings die festgelegten
Grenzwerte zum Teil deutlich, wie auch
zuvor schon anhand der HiVoSS-konformen Berechnungen in der Entwurfsphase
vorhergesehen.
Die zwei von Gerb Engineering gelieferten Schwingungstilger wurden im Werk
auf die gemessenen Systemeigenschaften vorabgestimmt. Die Feineinstellung
erfolgte dann vor Ort, nachdem eine
zweite Messung mit vollständig eingebauten, aber blockierten Tilgern durchgeführt worden war. Zu diesem Zeitpunkt
waren Seilnetzgeländer und Handläufe
bereits montiert. Die bei gezielter Anregung auftretenden Beschleunigungen
konnten durch die exakt abgestimmten
Tilger von 2,50 m/s² auf 0,35 m/s²
reduziert werden.
36
4 Eröffnung
Im Mai 2015 wurde der Stahlsteg an die
erhaltende Stelle, die Abteilung Brückenbau und Grundbau der Stadt Wien, übergeben. Der gesamte Seepark in der Seestadt Aspern wurde schließlich Anfang
Juli feierlich eröffnet und erfreut sich,
gerade weil Baden im See explizit erlaubt
ist, großer Beliebtheit. Die Brücke wurde
bewusst als reduzierte Stahlkonstruktion
entworfen und durchgebildet und fügt
sich nun unaufdringlich, aber elegant in
den Park ein.
Autor:
Dipl.-Ing. Thomas Eschbacher
Werkraum Ingenieure ZT GmbH,
Wien
Bauherr
Wirtschaftsagentur Wien, Wien
Entwicklungsträger
Wien 3420 Aspern Development AG, Wien
Entwurf
Lavaland GmbH, Berlin
Werkraum Ingenieure ZT GmbH, Wien
Tragwerksplanung
Werkraum Ingenieure ZT GmbH, Wien
Örtliche Bauaufsicht
ISP Ziviltechniker GmbH, Wien
Generalunternehmer
Habau Hoch- und Tiefbaugesellschaft m.b.H., Perg
Stahlbau
Haslinger Stahlbau GmbH, Wien
Schwingungsmessung und Tilger
Gerb Engineering GmbH, Essen und Berlin
BRÜCKENBAUWERKE
Schwingungen sind beherrschbar
– wo immer sie auftreten
*
*
Infinity Footbridge, Stockton-on-Tees, GB
Schwingungsschutz durch passive Schwingungstilger
Unsere Leistungen :
GERB
Schwingungsisolierungen
GmbH & Co. KG
Berlin Tel. +49 (0)30 4191-0
Essen Tel. +49 (0)201 26604-0
info @ gerb.com
www.gerb.com
www.gerb.com
- Schwingungsmessungen
- Auslegung, Bau und Montage von
GERB-Schwingungstilgern für Brücken,
Tribünen, Stadien, Gebäude und
Gebäudedecken, Antennen, Schornsteine
- Auslegung, Bau und Montage von
GERB-Schwingungsisolierungen für
Maschinen, Anlagen und Gebäude
aller Art
37
15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU
Konzept und Untersuchungen
von Markus Hamme, Gerhard Hanswille
Die Bundesstraße B 480 führt zurzeit
mitten durch den Ort Bad Wünnenberg. Zur Entlastung der Kleinstadt
mit ca. 12.000 Einwohnern vom
Durchgangsverkehr und zur Erhöhung des Verkehrswertes der B 480
ist eine Ortsumgehung als B 480 n
geplant. Wesentlicher Bestandteil
der 6,75 km langen Ausbaustrecke
ist die Aftetalbrücke, die als StahlBeton-Verbundkonstruktion im
Taktschiebeverfahren montiert wird.
Das Einschieben der Brücke ohne
Hilfsstützen erforderte angesichts
der maximalen Einzelstützweite
von 119,50 m besondere aerodynamische Untersuchungen.
1 Ortsumgehung Bad Wünnenberg als B 480 n
© Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen
1Einleitung
Der Ort Bad Wünnenberg liegt am östlichen Rand Nordrhein-Westfalens und
gehört zum Landkreis Paderborn. Die
mitten durch den Ort führende B 480
bildet zusammen mit der B 7 den Lückenschluss im Autobahnnetz zwischen dem
Ausbauende der A 46 und dem Autobahnkreuz Wünnenberg-Haaren. Bei einer
Verkehrsbelastung von 9.200 Kfz/d mit
einem Schwerverkehrsanteil von ca. 20 %
2 3 Ansicht und Visualisierung der Aftetalbrücke
© HRA Ingenieurgesellschaft mbH
38
ergibt sich für die Bewohner von Bad
Wünnenberg eine ganz erhebliche Belastung. Die derzeitige Streckenführung ist
sehr kurvenreich und enthält gleichzeitig
starke Steigungen, was sich bei einer
Fahrbahnbreite von nur 5,50 m und dem
angewachsenen aktuellen Verkehrsaufkommen sehr nachteilig auf die Verkehrssicherheit auswirkt.
Die neue Ortsumgehung B 480 n kreuzt
westlich der Ortschaft das langgestreckte
Aftetal, welches nach dem durch das Tal
fließenden Flüsschen Afte benannt ist. Zur
Querung des Tals wird der Neubau der
785,50 m langen Aftetalbrücke erforderlich. Beim Bauwerksentwurf für die Brücke waren als wesentliche planerische
Randbedingungen die Lage in einem
Kreisbogen mit R = 1.450 m und der
Straßenquerschnitt RQ 15,5 vorgegeben.
Dieser erlaubt die Führung von drei Fahrstreifen, so dass dem Verkehr an stärkeren
Steigungen jeweils zwei Fahrstreifen zur
Verfügung stehen. Die Längsneigung
im Bereich des Bauwerks beträgt 1,12 %
und die Querneigung 3 %. Die unter der
Brücke gelegenen FFH-Gebiete waren so
weit wie möglich zu schonen. Insbesondere die im südlichen Hang vorhandenen
Kalktuffquellen gelten als besonders
schützenswert.
2Bauwerk
Der Entwurf sieht eine Balkenbrücke über
sieben Felder mit Einzelstützweiten von
94 m, 5 x 119,50 m und 94 m vor. Mit den
großen Stützweiten konnte der Naturschutz der sensiblen Bereiche unter der
Brücke weitestgehend berücksichtigt
werden. Durch die große Transparenz in
Kombination mit dem sehr schlanken
Überbau wird die Sicht in dem landschaftlich reizvollen Tal nur geringfügig
beeinträchtigt.
Neben der Afte werden außerdem der
Bach Mühlengraben, die Landstraße
L 549 sowie drei Wirtschaftswege überführt. Die Höhe der Brücke über dem
Gelände beträgt ca. 69 m. An den Bauwerksenden sind jeweils 4 m hohe
Irritationsschutzwände als Überflugschutz erforderlich.
3Überbau
Der einteilige Überbau der Aftetalbrücke
ist eine Stahl-Beton-Verbundkonstruktion. Er besteht aus einem Stahltrog, der
durch eine Stahlbetonfahrbahnplatte
ergänzt wird, so dass sich ein einzelliger
Hohlkastenquerschnitt mit seitlichen
Kragarmen ergibt. Die Nutzbreite von
16,85 m ist ausreichend zur Aufnahme
der drei Fahrstreifen. Im Rahmen des
Entwurfes erfolgte die Bemessung zunächst nach DIN-Fachbericht 101 für das
Lastmodell LM1. In einem zweiten Schritt
wurde dann die Bemessung auf das Lastmodell LMM1 [6] [7] umgestellt. Die
Gegenüberstellung der Schnittgrößen
und Massen erlaubt einen direkten Vergleich der beiden Lastmodelle, hierauf
wird in Kapitel 8 nochmals eingegangen.
4 Querschnittsausbildung
Die mittlere Konstruktionshöhe von
5,63 m bedeutet eine maximale Schlankheit L/h = 21,2. Der optisch schlanke
Eindruck wird durch die am Ober- und
Untergurt angeordneten Schrägbleche
zusätzlich betont. Der Hohlkasten wird
durch Querrahmen im Abstand von ca.
3,95 m ausgesteift. In jedem zweiten
Querrahmen wird zusätzlich ein Aussteifungsverband aus Rundhohlprofilen
angeordnet. In den Stützenachsen sind
massive Querrahmen vorgesehen. Die
Endquerträger an den Widerlagern werden als robuste Stahlbetonträger ausgeführt. Die Dicke der Fahrbahnplatte misst
am Kragarmanschnitt 60 cm und im Feld
40 cm. Durch die variable Dicke wird das
Eigengewicht des Überbaus minimiert.
Die Längsaussteifung der Stegbleche und
des Bodenblechs erfolgt durch Trapezhohlsteifen sowie am Ober- und Untergurt durch außerhalb des Kastens angefügte Schrägbleche, mit denen die Stege
und Gurte bei der Montage wirkungsvoll
ausgesteift werden können.
Die Entwässerung des Überbaus erfolgt
am westlichen Fahrbahnrand über Brückenabläufe im Abstand von 14–20 m.
Die Längsentwässerungsleitung wird im
Inneren des Hohlkastens geführt, so dass
sie für die Bauwerksprüfung gut zugänglich ist und das äußere Erscheinungsbild
nicht beeinträchtigt. Am südlichen Widerlager mündet die Brückenwässerung in
einen Schacht und geht in die Streckenentwässerung über.
Anstelle des üblichen Brückengeländers
wird eine 1,10 m hohe Stahlbetonbrüstung angeordnet, die gleichzeitig als
Spritzschutz dient. Als passive Schutzeinrichtung sind Rückhaltesysteme mit der
Schutzwirkung H 2 und der Aufhaltestufe
W 4 erforderlich.
Zur Bauwerksprüfung wird der Hohlkasten mit einem durchlaufenden Besichtigungssteg und einer entsprechenden
Elektroausstattung ausgerüstet. Wegen
der großen Konstruktionshöhe ist zusätzlich die Ausstattung mit einem Besichtigungswagen geplant, so dass sich auch
die obere Kastenhälfte handnah gut
prüfen lässt. Die Querrahmen und das
Querfachwerk wurden so konstruiert,
dass der Besichtigungswagen über die
gesamte Brückenlänge durchfahren kann.
Die Begehung des Hohlkastens ist von
beiden Widerlagern aus möglich. Die
Außenflächen des Hohlkastens sind vom
Brückenuntersichtgerät aus prüfbar.
Die Überbaugestaltung ist insbesondere
an den Außenseiten aufgrund der ausschließlich glatten Flächen und der konsequenten Vermeidung von Bereichen, in
denen Wasser- oder Schmutzablagerung
auftreten können, äußerst korrosionsschutzgerecht. Der Korrosionsschutz
erfolgt durch Beschichtungssysteme
gemäß ZTV-ING. Als äußere Beschichtung
ist das übliche vierschichtige Korrosionsschutzsystem nach Blatt 87 der TL/TPKOR-Stahlbauten mit einer Gesamtschichtdicke von 310 µm vorgesehen.
Die Deckbeschichtung wird auf der Baustelle, die Grund- und Zwischenbeschichtungen werden bereits im Werk appliziert. Im Inneren des Kastens wird als
Korrosionsschutz wegen der geringeren
Beanspruchung ein dreischichtiges
Schutzsystem (230 µm) ebenfalls nach
Blatt 87 appliziert.
39
4 Unterbauten und Gründung
Die Widerlager sind als konventionelle
begehbare Kastenwiderlager aus Stahlbeton C30/37 konzipiert. Zum Ausgleich
der Längenänderungen des Überbaus
werden an beiden Widerlagern lärmgeminderte Fahrbahnübergänge mit
einem zulässigen Dehnweg von mehr
als 810 mm angeordnet.
Die Pfeiler werden als Stahlbetonvollquerschnitte gemäß Bild 5 mit über die
Höhe veränderlichen Abmessungen ausgeführt. Ihr Querschnitt verjüngt sich
nach oben in Brückenlängsrichtung mit
einer Neigung von 55:1 und in -querrichtung mit einer Neigung von 50:1. Die
breiten Pfeilerseiten werden durch eine
Nut mit variabler Breite aufgelockert.
Unterhalb des jeweils 6,60 m hohen
Pfeilerkopfs betragen die Abmessungen
jeweils 6,00 m x 4,04 m. Am Pfeilerfuß
sind die Abmessungen aufgrund der
unterschiedlichen Pfeilerhöhen von
36,33–64,85 m unterschiedlich. Die
Pfeilerköpfe weiten sich zur Aufnahme
der unter den Stegen des Hohlkastens
befindlichen Lager auf jeweils 9,25 m
auf.
Als tragfähiger Baugrund liegen in den
Pfeilerachsen in unterschiedlichen Tiefen
von 4,30–12,30 m Tonschiefer und Grauwacke aus dem Oberkarbon vor. An den
Widerlagern wird der tragfähige Baugrund erst in einer Tiefe von 23,00 m am
südlichen und 32,00 m am nördlichen
Widerlager erreicht. Insbesondere im
südlichen Hang sind in dem darüberliegenden Mergelkalkstein größere
Karsterscheinungen vorhanden, in die
hangendes Material einbrechen kann,
40
5 Konzeption der Brückenpfeiler
was an der Erdoberfläche zu Dolinen
führt. Injektionen des Karstbereichs sind
jedoch nicht zulässig, da dies ein Versiegen der Kalktuffquellen bewirken
könnte. Entsprechend den Baugrundverhältnissen erfolgt die Gründung der
Pfeiler auf Bohrpfählen, während die
Widerlager eine Flachgründung erhalten.
Am Widerlager in Achse 10 wird wegen
der Karsterscheinung zusätzlich eine
Baugrundverbesserung mittels schottergefüllter Rüttelstopfsäulen realisiert.
6 Vorgesehenes Lagerungssystem
Diese Gründungsart wird auch dem
Schutz der ökologisch sensiblen Quellen
gerecht.
Bild 6 zeigt das Lagerungssystem des
Bauwerks. Auf den Pfeilern 3 und 4 befinden sich jeweils Festlager, die für die
Abtragung der Kräfte in Brückenlängsrichtung eine Festpfeilergruppe bilden.
Sie sind so ausgelegt, dass im Falle eines
erforderlichen Lagerwechsels auch alle
Längskräfte von einem Festlager
aufgenommen werden können.
7 Kastenträger mit und ohne Querträger
5Überlegungen
zur Querschnittswahl
Bei Kastenträgern mit größeren Stützweiten und geneigten Stegen werden die
Stahlmassen signifikant durch das Eigengewicht der Fahrbahnplatte bestimmt.
Dies gilt insbesondere dann, wenn die
Träger ohne bzw. mit teilweisem Eigengewichtsverbund, wie bei abschnittsweiser Betonierung der Fahrbahnplatte,
hergestellt werden. Im Rahmen der
Bearbeitung des Entwurfes wurde daher
auch der Frage nachgegangen, ob im
vorliegenden Fall gegebenenfalls eine
Querschnittsvariante mit engliegenden
Querträgern nach Bild 7 sinnvoll wäre.
Bei einer solchen Lösung können die
Fahrbahnplatten deutlich dünner realisiert werden, was zu einer nennenswerten Reduzierung der Baustahlmassen
der Hauptträger führt. Jener Vorteil wird
jedoch durch die Vielzahl der Querträger
und die konstruktiv aufwendigere Herstellung des Stahlkastens deutlich abgemindert. Der wesentliche Grund für die
Wahl des klassischen Kastenquerschnitts
war schließlich wegen des relativ großen
Schwerverkehrsanteils auf dieser Strecke
die Forderung nach einer robusten Ausbildung der Fahrbahnplatte. Die Variante
mit engliegenden Querträgern wirft
nämlich bezüglich der Dauerhaftigkeit
Fragen auf, die heute noch nicht abschließend geklärt sind. Während bei der klassischen Lösung die Beanspruchungen
aus lokaler Plattentragwirkung primär in
Brückenquerrichtung abgetragen werden
und in Brückenlängsrichtung überwiegend Druck- und Zugbeanspruchungen
aus Haupttragwerkswirkung entstehen,
treten die Beanspruchungen bei der
Lösung mit Querträgern sowohl aus
Haupttragwerkswirkung als auch lokaler
Plattentragwirkung primär in Brückenlängsrichtung auf. Derartige Strukturen
sind hinsichtlich der Ermüdung und der
Tragfähigkeit im Grenzzustand der Tragfähigkeit ungünstiger zu bewerten.
Während die Feldbereiche mit hohen
Druckbeanspruchungen nach den derzeitigen Regelwerken [1]–[4] bemessen
werden können, liegen für die Stützbereiche mit hohen Zugnormalkräften aus
Haupttragwerkswirkung für die Bemessung auf Biegung und Normalkraft sowie
für die Querkraftbemessung keine abgesicherten Konzepte vor. Für Fahrbahnplatten von Verbundbrücken mit lokaler
Lastabtragung in Richtung des Haupttragwerks gibt es in DIN EN 1994-2 [3]
bisher nur Regelungen für Betonzugglieder, bei denen die Beanspruchungen
nicht über das Erstrissniveau der Fahrbahnplatte hinausgehen. Dies ist in der
Regel bei Stabbogenbrücken in Verbundbauweise der Fall. Für diesen Brückentyp
wurden wegen fehlender Erfahrungen im
Hinblick auf die Ermüdung unter Querkraftbeanspruchung zudem verschärfte
Regelungen zur Rissbreitenbeschränkung
in den Eurocode 4 aufgenommen. Bei
Kastenträgern mit Querträgern liegt im
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
sowie im Grenzzustand der Tragfähigkeit
über den Innenstützen stets der Zustand
der abgeschlossenen Rissbildung vor:
eine Beanspruchung, für die bisher keine
Untersuchungen bezüglich der Ermüdung infolge lokaler Radlasten existieren.
Dies gilt vor allem für Bereiche, in denen
infolge lokaler Beanspruchungen auch
größere Wechselbeanspruchungen
auftreten.
Die in [5] veröffentlichten Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit von gezogenen Balken gelten ebenfalls nicht für
den Zustand der abgeschlossenen Rissbildung. Da derzeit insbesondere keine
abgesicherten Erkenntnisse zur Frage der
Ermüdungssicherheit bei Querkraftbeanspruchung von gezogenen Platten ohne
Schubbewehrung vorliegen (Bild 8), wird
bei Brücken mit engliegenden Querträgern in der Regel eine Schubbewehrung
in allen gezogenen Bereichen der Fahrbahnplatte erforderlich. Dies bereitet in
der Praxis in der Regel erhebliche Probleme bei der Bewehrungsführung der
Fahrbahnplatte sowie beim fachgerechten Einbau des Betons.
Bei der Entwurfsbearbeitung der Aftetalbrücke hat man sich daher für die klassische Variante des Kastenträgers entschieden, mit der eine hohe Dauerhaftigkeit
der Fahrbahnplatte auch bei einem
hohen Anteil des Schwerverkehrs
sichergestellt ist.
8 Regelwerke für die Bemessung von Fahrbahnplatten für Biegung und Normalkraft
41
6 Zur Systemidealisierung
und Montage des
Ausschreibungsentwurfes
Das Tragwerk ist im Grundriss gekrümmt,
so dass bereits beim Einschub und beim
abschnittsweisen Betonieren planmäßige
Torsionsbeanspruchungen entstehen. Im
Hinblick auf eine realistische Abschätzung der Verformungen wurde der Überbau als Dreistabsystem idealisiert, wobei
die Nachgiebigkeit der Pfahlgründungen
bei dieser Systemidealisierung durch
entsprechende Weg- und Drehfedern
erfasst wurde.
Die Montage des Stahlüberbaus erfolgt
mittels Einschub von der Achse 20 aus,
dafür kommt ein ca. 30 m langer Vorbauschnabel zum Einsatz. Insgesamt sind
sieben Verschubphasen vorgesehen, die
in Bild 10 dargestellt sind. Die Länge der
Montageabschnitte sowie die maximalen
Kragarmlängen in den Ruhephasen wurden so gewählt, dass sich keine nachteiligen aerodynamischen Beanspruchungen
ergeben. Die Beulsicherheit der Stege
wurde bereits im Entwurfsstadium auf
der Grundlage des erst im Jahre 2015
veröffentlichten Rundschreibens des Verkehrsministeriums [8] [9] nachgewiesen.
Für die Herstellung der Fahrbahnplatte
sind insgesamt 35 Betonierabschnitte mit
Längen zwischen 16,00 m und 20,00 m
vorgesehen. Zur Minimierung der Zugbeanspruchungen in den Stützbereichen
wird ein feldweises Rückwärtsbetonieren
entsprechend Bild 11 erfolgen.
7 Einwirkungen aus Wind und
aerodynamische Untersuchungen
In den letzten Jahren wurden zunehmend
Verbundbrücken mit großen Stützweiten
von mehr als 100 m im Taktschiebeverfahren montiert. Bei einer Bemessung
auf der Grundlage der Eurocodes wird in
vielen Fällen im Einschubzustand eine
genauere Untersuchung von aerodynamischen Effekten, wirbelerregten Querschwingungen sowie Biege- und Torsionsgalloping, erforderlich. Der schlanke
Stahlüberbau der Aftetalbrücke ist während des Verschubes und in den Haltephasen ebenfalls anfällig gegenüber
aerodynamischen Effekten. Die Anwendung der Regelungen in DIN EN 1991-1-4
[10] [11] zeigt, dass bei den hier vorliegenden Randbedingungen stets genauere Untersuchungen erforderlich werden.
Ein wesentliches Problem bei der Beurteilung der aerodynamischen Phänomene
mit Hilfe der Norm besteht darin, dass die
Regelwerke im Allgemeinen von einer
laminaren Strömung ausgehen und die
günstigen Einflüsse aus der Windturbulenz nicht realistisch berücksichtigt
werden.
42
9 Systemidealisierung des Überbaus
10 Montage des Stahlüberbaus mittels Einschub
11 Herstellung der Fahrbahnplatte
In letzter Zeit durchgeführte Untersuchungen für mehrere Großbrücken
veranschaulichen, dass die normativen
Regelungen zu teilweise weit auf der
sicheren Seite liegenden Ergebnissen
führen können. Hieraus resultieren dann
erhebliche Konsequenzen bis hin zur
Verstärkung von Verschublagern, zusätzlichen Verbänden und durch den Beulnachweis bedingten Verstärkungen von
Stegen für den Einschubzustand. Zusätzlich war es im vorliegenden Fall ange-
12 Windeinwirkungen und aerodynamische Kraftbeiwerte für unterschiedliche Verkleidungsmaßnahmen
zeigt, die Windlasten im Hinblick auf den
Verschub und ein mögliches Abheben
von den Lagern genauer zu untersuchen
und bei der Festlegung der Einwirkungen
aus Wind gleichzeitig die günstig wirkenden Einflüsse aus aerodynamischen
Stabilisierungsmaßnahmen zu berücksichtigen.
Bild 12 dokumentiert die aus den Windkanalversuchen ermittelten aerodynamischen Kraftbeiwerte für drei untersuchte
Varianten: Querschnitt ohne Anbauteile,
Querschnitt mit Vorsatzkeilen sowie
Querschnitt mit Vorsatzkeilen und oberer
Abdeckung. Die Vorsatzkeile führen zu
einer signifikanten Reduzierung der
horizontalen Windeinwirkungen.
Gleichzeitig werden jedoch die vertikal
gerichteten Windkräfte deutlich vergrößert. Der Einfluss der Verkleidungen auf
die Torsionsmomente ist von untergeordneter Bedeutung.
13 Maßgebende Eigenfrequenzen während der Montage des Stahlüberbaus
14 Einwirkungen aus Wind während des Verschubes
Bild 13 zeigt zunächst die maßgebenden
Eigenfrequenzen in den Montagezuständen. Die Ergebnisse verdeutlichen in
Verbindung mit Bild 14, dass insbesondere zur Vermeidung von ungünstigen
Auswirkungen aus Torsionsschwingungen
im Verschubzustand ein oberer Montageverband erforderlich ist. In Bild 14 sind
die für den Verschub maßgebenden
Einwirkungen aus Wind dargestellt.
Bei den Untersuchungen bezüglich
möglicher aeroelastischer Instabilitäten
wurden auch die Einflüsse eines als Fachwerkträger ausgebildeten Vorbauschnabels detailliert betrachtet [12]. Aus ihnen
resultierte, dass in solchen Fällen bei der
Ermittlung des Wirklängenfaktors zur
Berechnung der maximalen Schwingwegamplitude infolge Wirbelerregung keine
Erregung im Bereich des Vorbauschnabels berücksichtigt werden muss. Die
ursprünglich vermutete Störung der
Wirbelablösung auch über eine größere
Länge an der Überbauspitze hat sich bei
den Versuchen nicht bestätigt. Die Windkanalversuche verdeutlichten aber, dass
zur Sicherstellung einer ausreichenden
aerodynamischen Stabilität zusätzliche
Maßnahmen erforderlich sind. Hierzu
wurden verschiedene Veränderungen der
Querschnittsform miteinander verglichen.
Als wirkungsvollste Maßnahme stellte
sich die Anordnung von Vorsatzkeilen am
Überbau im Bereich des Kragarms heraus
(Bild 12), mit der das Biege- und Torsionsgalloping nahezu unterdrückt und die
wirbelerregten Querschwingungen auf
ein erträgliches Maß reduziert werden.
Ohne zusätzliche Stabilisierungsmaßnahmen ergaben sich die kritischen
Windgeschwindigkeiten für das Biegegalloping zu 5,60 m/s sowie für das Torsionsgalloping zu 8,40 m/s. Das System
ist somit für diese aeroelastischen Instabilitäten hoch gefährdet. Aus Wirbelerregung wurden bei Verzicht auf weitere
Maßnahmen Querschwingamplituden
von ca. 0,70 m erzeugt.
15 Aerodynamische Kennwerte bei unterschiedlichen Verkleidungsmaßnahmen
43
Bild 15 zeigt eine Zusammenstellung
der aerodynamischen Kenngrößen zur
Ermittlung der kritischen Windgeschwindigkeiten für Wirbelerregung sowie für
Biege- und Torsionsgalloping (Strouhalzahl St, aerodynamischer Kraftbeiwert
clat,0 Stabilitätsbeiwerte aG für Biegeund Torsionsgalloping). Bei der Wirbelerregung sind der Erregerkraftbeiwert
clat,0 und die Strouhalzahl St querschnittsabhängige Größen, die aus einer Spektralanalyse des Schwankungsanteils der
Querkraft hergeleitet wurden. In den
Fällen mit Vorsatzkeil ergaben sich dabei
zwei unterschiedliche Erregerbereiche
mit unterschiedlichen Beiwerten.
Hinsichtlich des Torsionsgallopings ist vor
allem die Lage des Schubmittelpunktes
des Gesamtquerschnitts von Bedeutung.
Ohne oberen Verband liegt die Schubmittelpunktsachse außerhalb des Querschnitts, was sich nachteilig auswirkt. Bei
der Aftetalbrücke wird zur Verbesserung
des Verhaltens für die Montage ein oberer
Horizontalverband angeordnet. In Bild 15
sind daher für den Stabilitätsbeiwert aG,T
zum Vergleich die Werte aG,T,1 für den
Querschnitt ohne oberen Verband sowie
die Werte aG,T,2 für den Querschnitt mit
oberem Verband angegeben. Die Berechnungen zeigen, dass für die Aftetalbrücke
der Stabilitätsbeiwert aG,b für Biegegalloping kleiner als 0,42 und für Torsionsgalloping (aG,T) für den Querschnitt ohne
Horizontalverband kleiner als 0,18 sowie
für den Querschnitt mit Horizontalverband kleiner als 0,36 sein muss.
Aus den Untersuchungen zu den wirbelerregten Querschwingungen resultierten
folgende maßgebende Erkenntnisse:
– Die Kragarmlängen wurden mit 60 m
für Haltephasen so festgelegt, dass sich
keine Zusatzbeanspruchungen aus
Wirbelerregung ergeben.
– Für Verschubzustände ist die Windgeschwindigkeit vref auf 18 m/s
beschränkt. Hieraus ergeben sich bei
maximalen Kragarmlängen Schwingbeschleunigungen bis zu 0,20 g. Die
hieraus resultierenden Zusatzbeanspruchungen wurden im Entwurf
bereits berücksichtigt.
– Die aeroelastischen Stabilisierungsmaßnahmen im Kragarmbereich in
Form von Vorsatzkeilen sind über eine
Länge von ca. 65 m erforderlich.
44
16 Vergleich der Massen der Entwurfsberechnung mit den Untersuchungen nach [13]
8 Stahltonnage
Wie bereits zuvor erläutert, wurde der
Bauwerksentwurf zunächst für das Lastmodell LM1 ausgearbeitet. Als eine zeitnahe Einführung der Eurocodes absehbar
war, wurde er auf das aktuelle Lastmodell
LMM1 umgestellt. Bild 16 zeigt bezüglich
der Massen und der Einflüsse aus dem
Verkehrslastmodell die Ergebnisse aus
[13] sowie die im Rahmen des Entwurfes
ermittelten Massen. Bezüglich des
Einflusses aus dem Lastmodell wurden
die Ergebnisse aus [13] bestätigt. Bei den
hier vorliegenden Stützweiten ergeben
sich für den Baustahl Mehrmassen in der
Größenordnung von 10 %. Einen wesentlichen Einfluss auf die Massen hat zusätzlich die Montage. Wenn, wie im vorliegenden Fall, beim Einschub noch zusätzliche Beschleunigungskräfte aus Wirbelerregung berücksichtigt werden müssen,
können bei Montage im Taktschiebeverfahren in den Kragarmbereichen
nennenswerte Mehrmassen notwendig
werden.
Autoren:
Dr.-Ing. Markus Hamme
Landesbetrieb Straßenbau NRW,
Betriebssitz Gelsenkirchen
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille
HRA Ingenieurgesellschaft,
Bochum
Bergische Universität Wuppertal
Lehrstuhl für Stahlbau und Verbundkonstruktionen
Literatur
[1] DIN EN 1992-2, Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken; Teil 2: Betonbrücken. Bemessungs- und
Konstruktionsregeln; Deutsche Fassung EN 19922, 2005, und AC, 2008.
[2] DIN EN 1992-2, Nationaler Anhang, National
festgelegte Parameter, Eurocode 2: Bemessung
und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken; Teil 2: Betonbrücken. Bemessungsund Konstruktionsregeln, Fassung April 2013.
[3] DIN EN 1994-2, Eurocode 4: Bemessung und
Konstruktion von Verbundtragwerken aus Stahl
und Beton; Teil 2: Allgemeine Bemessungsregeln
und Anwendungsregeln für Brücken; Deutsche
Fassung EN 1994-2, 2005, und AC, 2008.
festgelegte Parameter, Eurocode 4: Bemessung
und Konstruktion von Verbundtragwerken aus
Stahl und Beton; Teil 2: Allgemeine Bemessungsregeln und Anwendungsregeln für Brücken,
Fassung Dezember 2010.
[5] Ehmann, J.: Querkrafttragfähigkeit zugbeanspruchter Platten in Verbundbrücken. Dissertation
Nr. 2003-3, Institut für Konstruktionen und Entwurf, Universität Stuttgart, 2003.
[6] DIN EN 1991-2, Eurocode 1: Einwirkungen auf
Tragwerke; Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken;
Deutsche Fassung EN 1991-2, 2003, und AC, 2010.
festgelegte Parameter, Eurocode 1: Einwirkungen
auf Tragwerke; Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken,
Fassung August 2012.
[8] Braun, B.: Stability of steel plates under combined
loading. Dissertation Nr. 2010-3, Institut für Konstruktionen und Entwurf, Universität Stuttgart,
2010.
[9] Rundschreiben des Bundesministeriums für
Verkehr und digitale Infrastruktur vom 7.1.2015:
Stahl- und Verbundbrückenbau. Interaktion von
Längs- und Querdruck beim Beulnachweis nach
DIN EN 1993-1-5, Gleichung 10.5, Bonn 2015.
[10] DIN EN 1991-1-4, Eurocode 1: Einwirkungen auf
Tragwerke; Teile 1–4: Allgemeine Einwirkungen.
Windlasten; Dezember 2010.
[11] DIN EN 1994-1-4, Nationaler Anhang, National
festgelegte Parameter, Eurocode 1: Einwirkungen
auf Tragwerke; Teile 1–4: Allgemeine Einwirkungen. Windlasten, Fassung Dezember 2010.
[12] Niemann, H.-J.; Hölscher, N.: Neubau B 480, OU
Bad Wünnenberg, Entwurfsplanung Aftetalbrücke. Windtechnologisches Gutachten, Bochum,
Dezember 2013.
[13] Hanswille, G.; Brauer, A.; Bergmann, M.: Anpassung
von DIN-Fachberichten Brücken an Eurocodes.
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen,
Heft B 77, Teil 4: DIN Fachbericht 104 »Verbundbrücken« (2011).
Bauherr
Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch den
Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen,
Regionalniederlassung Sauerland-Hochstift, Meschede
Bauwerksentwurf
HRA Ingenieurgesellschaft mbH, Beratende Ingenieure
im Bauwesen, Bochum und Mainz
Windgutachten
Ingenieurgesellschaft Niemann & Partner GbR, Bochum
BRÜCKENBAU
CONSTRUCTION & ENGINEERING
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45
SPECIAL
Voruntersuchungen, Konzept, Ausführung, Nachuntersuchungen
von Helge Beyer, Jens Rohmann
Im Bereich von wenig tragfähigen
und setzungsempfindlichen Untergründen werden die Brücken über
Gewässer oder Straßen tief gegründet. Entweder geschieht dies über
die Mantelreibung von Spundbohlen, oder es werden Pfähle bis in die
tragfähigen Schichten getrieben.
Die zugehörigen Straßenrampen
von Brücken werden jedoch meistens konventionell errichtet. Die
Folge ist ihr Absacken, so dass sie
dann standardmäßig immer wieder
mit Asphalt ausgeglichen werden,
was aufgrund des höheren Gewichts zu gleichen Setzungsdifferenzen in einem noch kürzeren
Zeitraum führt. In diesem Artikel
wird nun ein Verfahren vorgestellt,
dessen Anwendung der Landkreis
Cuxhaven, basierend auf Voruntersuchungen, im Rahmen eines
Pilotprojektes finanziert hat. Nach
zehn Jahren Bewährung in der
Praxis wird hier zudem erläutert,
wo und in welchem Zustand das
damals injizierte Expansionsharz
im Straßenaufbau bzw. im Boden
anzutreffen ist und wie sich die
zunächst theoretisch erarbeitete
Gewichtsentlastung hinsichtlich
der Setzungsminderung realiter
ausgewirkt hat.
2 3 Brückenbauwerk im Herbst 2002
© Helge Beyer
46
1 Lageplan
© Landkreis Cuxhaven
1 Aufbau und Zustand im Jahr 2004
1.1 Örtliche Gegebenheiten
Das Brückenbauwerk führt die Kreisstraße
K 50 über den Indiekkanal, der zwischen
den Ortschaften Sandstedt und Offenwarden in die Weser mündet.
Die Straßenrampen wurden mit Asphalt
angeglichen, der Anstrich der Brücke
zeigt ihre ursprüngliche Höhe und die
des umgebenden Bodens im Zustand des
Neubaus. Die Schadensursache ist der
setzungsempfindliche Untergrund, der
ein Absacken der Rampen bedingt. Dieser
Prozess wird durch das erneute Aufbringen von Asphalt, um die Setzungsunterschiede auszugleichen, durch die
Erhöhung der Auflast beschleunigt.
SPECIAL
4 5 Bohrprofile der Erkundungen von 2004 einschließlich Lageplan
© ELH Ingenieure GmbH
1.2Erkundungen
Zur näheren Erkundung des Straßenaufbaus und der bis zum Klei- bzw. TorfHorizont unterlagernden Schichten wurden im April 2004 zur Vorbereitung der
Injektionsarbeiten im Bereich der Rampen zehn Kernbohrungen in Verbindung
mit Kleinrammbohrungen bis in eine
Tiefe von t = 3–5,00 m unter Fahrbahn-
oberkante niedergebracht. Zusätzlich
steht noch das Ergebnis einer alten
Erkundung aus der Zeit des Baus der
Brücke zur Verfügung.
47
SPECIAL
6 Bohrprofil vor dem Bau der Brücke
Aus den Profilen ist zu erkennen, dass
unter den bis zu mehr als 80 cm dicken
Asphaltschichten ungebundene Tragschichten anstehen, die in einer Tiefe
von 0,60–1,90 m unter Gelände von
aufgefülltem Sand unterlagert werden.
Darunter liegt, mit der Oberfläche auf ca.
1,70–3,50 m unter Fahrbahnoberkante in
den Bohrungen B 1, B 2, B 3, B 5, B 6, B 8
und B 10 Klei und in den Bohrungen B 4,
B 7 und B 9 Torf. Der Klei und der Torf
wurden bis zur Endtiefe dieser Aufschlüsse nicht durchörtert. Im Klei sind
in unterschiedlichen Mächtigkeiten und
Tiefen Torfstreifen eingelagert.
Nach der alten Bohrung (B 11) steht der
Klei mit Torfschichten bis in eine Tiefe von
11,20 m unter Gelände an und wird dort
von Kies-Sand unterlagert.
48
2 Erneuerungskonzept von 2004
Der Asphalt wies nach den Ergebnissen
der Bohrungen Dicken von 50–82 cm auf.
Dieser Fahrbahnaufbau hatte ein relativ
hohes Gewicht, das durch die ständige
Praxis des Profilausgleichs mit Asphalt
immer weiter steigen würde und damit
zwangsläufig weiter zunehmende Setzungen im Untergrund hervorriefe. Bereits an anderer Stelle war nach Ideen des
Verfassers versuchsweise mit Blähton als
Bodenmaterial erfolgreich zum Aufbau
einer Rampe gearbeitet worden.
Setzungsmessungen zeigten die gute
Wirkung des Verfahrens, das allerdings
den Nachteil hatte, dass zum Einbringen
des Blähtons der gesamte Straßenaufbau
und -unterbau sowie ein Teil des Erdkörpers entfernt werden mussten.
Die Überlegungen des Verfassers führten
im Zusammenhang mit der vielfach angewendeten Injektionstechnik der Uretek
Deutschland GmbH dazu, das sehr leichte
Expansionsharz zu nutzen, um den Straßenaufbau anzuheben. Der Gewichtsabbau sollte dann durch das Abfräsen des
angehobenen Asphalts an der Oberfläche
und ohne umfangreiche Erdarbeiten erfolgen. Dadurch wurden im Wesentlichen
die »neuen« Asphaltschichten abgefräst,
während die ganz alten, zum Teil auf
Teerbasis hergestellten als gebundener
Aufbau verbleiben konnten und nicht
zu entsorgen waren.
Um die ursprüngliche, zum Befahren optimale Gradiente wieder zu erreichen, war
zu berücksichtigen, dass bereichsweise
ein zusätzlicher Asphaltauftrag erforderlich war. Es wurde folgendes Erneuerungskonzept erarbeitet:
– Anheben der Fahrbahnrampen durch
Injektionen des ZweikomponentenExpansionsharzes auf ein Niveau, das
ein Abfräsen bis zu 35 cm Asphalt erlaubt. Die abgefrästen Flächen sollten
nach dem Fräsen 4 cm unterhalb des
zukünftigen Fahrbahnniveaus liegen.
7 Prinzip des Erneuerungskonzeptes
© Ingenieurbüro für Verkehrswegebau Dr.-Ing. Helge Beyer
Die Verringerung der Asphaltdicke um
insgesamt ca. 31 cm entlastet den
Untergrund um mehr als 700 kg/m2,
was einer Reduzierung des Gewichts
des Gesamtaufbaus auf die Klei- und
Torfschichten um mehr als 20 % entspricht. In den Bereichen mit großen
Asphaltdicken ist die Fahrbahn stärker
zu heben, um durch das Abfräsen eine
größere Entlastung zu erzielen. Die
Oberfläche der Fahrbahn im gehobenen Zustand kann ungleichmäßig sein,
da die endgültige Gradiente durch das
Fräsen bestimmt wird.
– Anspritzen der gefrästen Fahrbahn mit
einer Bitumenemulsion U 70 K PmB,
Verlegen eines Verbundstoffes (Vliesstoff mit Glasgitter) in die teilgebrochene Bitumenemulsion und Einbau
einer 4 cm dicken Asphaltdeckschicht
0/11. Der Verbundstoff verhindert bzw.
verzögert das Durchschlagen von
Rissen an die Fahrbahnoberfläche,
gewährleistet die Abdichtung und
verlängert dadurch die Lebensdauer
der Straße.
– Es sollte nur so viel gehoben werden,
dass nach dem Abfräsen des Asphalts
ein mindestens 10 cm dickes Asphaltpaket als Widerlager für den Einbau
und die Verdichtung der neuen Deckschicht verbleibt. Unter dieser Voraussetzung wird auch die 1971 eingebaute
erste Asphalttragschicht, die sicherlich
beim Kontakt mit den Fräsköpfen auseinanderbrechen würde, nicht angetastet.
Das Expansionsharz ist umwelttechnisch
bedenkenlos und beim Ausbau als Hausmüll zu behandeln. Es kann aber auch
in geringem Umfang in ungebundenen
Schichten wiederverwendet werden.
SPECIAL
8 Beginnende Injektion im Bereich der Südrampe
© Helge Beyer
9 Austritt des Expansionsharzes
© Helge Beyer
3 Bauausführung im Jahr 2004
Die Bauausführung erfolgte wie nachstehend beschrieben:
– Schneiden und bereichsweise Fräsen
des Asphalts im Übergang zwischen
Brücke und Straßenrampe in Querrichtung und zwischen dem Asphalt und
den Flügelwänden der Brücke sowie
am Erneuerungsanfang und -ende.
– Injektion der Straßenrampen; aufgrund
des hohen Gewichts wurden die vorhandenen Asphaltschichten erst
gefräst und konnten dann langsam
gehoben werden.
– Fräsen des Asphalts und Injektion der
Asphaltunterlage im Wechsel; tagsüber
wurde injiziert und abends die Fläche
gefräst. Die Oberfläche wurde nach
dem Fräsen und parallel zum Injizieren
nivelliert.
12 Hebung der Nordrampe in cm
ca. 500 kg/m2 Untergrundentlastung i. M.
Nordrampe = Rampe Richtung Sandstedt
10 Gehobener und gefräster Asphalt zwischen Brücke und Rampe
© Helge Beyer
ca. 320 kg/m2 Untergrundentlastung i. M.
Südrampe = Rampe Richtung Offenwarden
11 Aktivitäten und Ergebnisse der Baumaßnahme
13 Nordrampe nach Erneuerung
© Helge Beyer
49
SPECIAL
– Fräsen auf das endgültige Niveau, 4 cm
unterhalb der späteren Oberfläche
entsprechend einer fahrdynamisch
einwandfreien Fahrbahnoberfläche.
– Vorbereitung der Unterlagen, grobe
Unebenheiten mit Asphalt ausgleichen, Risse verschließen, Anspritzen
mit Bitumenemulsion und Verlegen
der Asphalteinlage.
– Überbauen der Asphalteinlage mit
einer Asphaltdeckschicht.
50
4 Nachuntersuchungen im Jahr 2014
4.1 Zustand der Rampen
Die Brücke und die Rampen sind im Jahr
2014 einer Oberflächenbehandlung (OB)
unterzogen worden, so dass sich der
Fahrbahnzustand visuell nicht eindeutig
beurteilen lässt. Ortsbesichtigungen in
den vergangenen Jahren belegen jedoch,
dass die Oberfläche keine Schäden aufwies: Am nördlichen Übergang der Fahrbahn zur Brücke gibt es aktuell keinen
Höhenunterschied, am südlichen Anschluss der Rampe findet sich zurzeit ein
»Absatz« von 1 cm.
Im September 2014 wurden zwölf Kernbohrungen, zum Teil in Verbindung mit
Kleinrammbohrungen bis in eine maximale Tiefe von 3,00 m, auf der Fläche
der beiden Rampen Richtung Sandstedt
14 Bohrprofile des Rampenaufbaus mit Baugrund und Lageplan
(Nord) und Richtung Offenwarden (Süd)
durchgeführt, um die Verteilung und den
Zustand des Harzes zu überprüfen und
die erforderlichen Proben zu entnehmen.
Aus den Profilen ist zu erkennen, dass
die Asphaltschichten Dicken von unter
22–76 cm aufweisen. In und unterhalb
von ihnen ebenso wie in den »Schottertragschichten« und im Füllsand wurden
Expansionsharzschichten in unterschiedlichen Dicken mit und ohne Beimengungen angetroffen. Ab einer Tiefe von
1,90–2,50 m steht Klei bzw. Torf an. Nicht
in jedem Fall sind ausgeprägte Harzschichten festzustellen, zu großen Teilen
ist das Harz diffus im Boden verteilt.
SPECIAL
15 16 Bohrprofile des Straßenaufbaus mit Lageplan
51
SPECIAL
Die Kernbohrungen wurden durch den
Asphalt und, soweit möglich, in das Harz
geführt. In der idealen Form, als praktisch
fremdbestandteilfreier Körper, konnten
nur wenige Kerne entnommen werden.
Zum Teil ergeben die Dicken der erbohrten Harzschichten durchaus in ihrer Summe ein der Hebung entsprechendes Maß.
Zum Teil sind aber solche Harzschichten
in den Bohrungen nicht zu finden. Es
kam dort zu Durchmischungen mit dem
anstehenden Sand, die einwandfreie
Trennungen von Sand und Harz vermissen lassen.
In der Regel war das Harz in dünneren
Schichten im Straßenaufbau enthalten
und teilweise nur mit der Kleinrammsonde zu gewinnen. Dabei ist an den Proben
häufig eine Durchmischung mit den
Tragschichten und dem umgebenden
Füllboden zu beobachten. Die verschiedenen Arten von Expansionsharzkörpern,
der reine Körper aus Expansionsharz in
mehreren Lagen und das mit Tragschicht,
Füllboden bzw. Asphalt durchmischte
Gebilde, sind häufig auch in einem
Bohrkern enthalten.
17 Harz in der ungebundenen Tragschicht und darunter
4.2Dichtebestimmungen
Die »durchmischten Proben« bestehen
aus relativ dünnen Harzlamellen innerhalb des Bodens, die für Raumgewichtsbestimmungen (Dichte) nicht geeignet
sind. Da nur wenige Kerne mit Harz ohne
Fremdbestandteile entnommen werden
konnten, waren nicht aus jeder Bohrung
Kerne bzw. Probekörper für die Dichtebestimmung verfügbar.
Es ergaben sich für die »Mischproben« aus
Expansionsharz und Sand oder Brechkorn
Trockendichten von 0,986–1,408 g/cm3.
Die Bestimmung der Trockendichte der
Harzproben mit wenig bzw. ohne erkennbare Fremdbestandsteile lieferte Werte
von 0,112–0,356 g/cm3.
18 Harz zwischen den Asphaltschichten
5Zusammenfassung
Im Rampenbereich der 1971 auf Spundbohlen gegründeten Brücke der Kreisstraße 50 über den Indiekkanal waren
Absenkungen der Fahrbahn aufgetreten,
deren Ursache die große Kompressibilität
der im Untergrund anstehenden organischen Böden war.
Ziel des Erneuerungskonzepts, das im
Herbst 2004 realisiert wurde, war eine
Auflastverminderung, um die Geschwindigkeit der Setzungen erheblich zu verringern, im optimalen Fall sogar zu stoppen. Es zeigte sich, dass in den seither
vergangenen zehn Jahren eine Höhenkorrektur der Rampen nicht erforderlich
war: Am nördlichen Übergang zwischen
Brücke und Rampe ergaben sich keine
Höhendifferenzen und am südlichen nur
1 cm.
Probennummer
1
2
3
4
5
6 A
6 B*
6 C**
7
8
9
Probenbezeichnung
B 1
B 2
B 3
B 4
B 5
B 6
B 6
B 6
B 10
B 11
B 12
Probennahmetiefe [m]0,54–0,63 0,63–0,740,60–0,680,66–0,800,55–0,75 0,30–0,330,30–0,330,30–0,33 0,22–0,250,30–0,32 0,40–0,44
* Probe zur Tauchwägung umwickelt mit Alufolie
** Probe zur Tauchwägung umwickelt mit Frischhaltefolie
52
19 Untersuchte Proben
SPECIAL
Die entnommenen Proben verdeutlichten, dass dort, wo sich dicke Harzschichten ausbilden konnten, das Harz ohne
Verlust an Festigkeit vorhanden ist.
Bedingt durch dessen Einbringung mit
relativ geringen Mengen je Zeiteinheit
entstanden nicht immer kompakte, reine
Harzschichten beim Heben. Insbesondere in nichtbindigen Bodenschichten
wurden dünne horizontale Lamellen angetroffen, die sich im Randbereich mit
dem aufgebrachten Füllsand bzw. Brechkornmaterial des Straßenaufbaus vermischten. Diese Tatsache hat aber augenscheinlich keinen negativen Einfluss auf
die Wirksamkeit des Verfahrens. Außerdem zeigte sich, dass das Harz auch in
die vorhandenen Hohlräume im Asphalt
eingedrungen ist und die Schichten
verklebte.
Nach den Feststellungen vor Ort ist das
Verfahren der Injektion von Expansionsharz und der damit verbundenen Gewichtsminderung durch Anheben mit
dem Harz und Abfräsen des schweren
Asphalts bis zur gewünschten Gradiente
in Verbindung mit dem Einbau einer
Asphalteinlage und der neuen -deckschicht eine gut geeignete Methode, um
Fahrbahnrampen in ähnlichen Situationen, also mit großen Setzungsdifferenzen
relativ zum Brückenbauwerk, nachhaltig
zu erneuern.
Die hier realisierte Maßnahme kann hinsichtlich der beabsichtigten Wirkung als
»Setzungsbremse« für Fahrbahnrampen
von Brücken auf »Weichböden« als voller
Erfolg gewertet werden.
Autoren:
Dr.-Ing. Helge Beyer
Ingenieurbüro für Verkehrswegebau,
Hannover
Dipl.-Ing. Jens Rohmann
ELH Erdbaulabor Hannover Ingenieure GmbH,
Hannover
Literatur
[1] Untersuchung des Elutionsverhaltens eines
Injektionsharzes auf Polyurethanbasis der MFPA
Leipzig, Prüfbericht Nr. PB 5.1-15-015.
[2] Deutsches Institut für Bautechnik (Hrsg.): Auswirkungen des Produkts Uretek Resin 2409/Hardener
10 auf Boden und Grundwasser. Berlin, 2014.
[3] HuK-Umweltlabor (Hrsg.): Untersuchungen von
Zweikomponenten-PU-Systemen aus umwelttechnischer Sicht. Wenden, 2011.
[4] ELH Erdbaulabor Hannover Ingenieure GmbH
(Hrsg.): Vor- und Nachuntersuchungen, Baudurchführung Indiekkanalbrücke; nicht veröffentlicht.
Bauherr
Landkreis Cuxhaven
Vor- und Nachuntersuchungen
ELH Erdbaulabor Hannover Ingenieure GmbH, Hannover
Erneuerungskonzept und Planung
Dr.-Ing. Helge Beyer, Ingenieurbüro für
Verkehrswegebau, Hannover
Bauausführung
Georg Mehrtens Ingenieurbau GmbH, Bramstedt
Uretek Deutschland GmbH, Mülheim an der Ruhr
Innovative Brückenabläufe
Um Aquaplaning oder Glatteisbildung auf Brücken zu vermeiden, muss Oberflächenwasser schnell und wirkungsvoll abgeführt werden. Dafür sorgen Brückenablaufsysteme von ACO Tiefbau – nicht nur auf der Köhlbrandbrücke in Hamburg.
ACO Tiefbau Vertrieb GmbH, Am Ahlmannkai, 24782 Büdelsdorf, www.aco-tiefbau.de
Unbenannt-1 1
ACO. Die Zukunft
der Entwässerung.
03.06.2015 14:54:43
53
PRODUKTE UND PROJEKTE
Öffenbare Fahrbahnübergänge und abhebende Lager von Maurer
Europas größte Hebebrücke in Rotterdam
Rotterdam hat den größten Hafen Europas, entsprechend groß für und vielfrequentiert durch Übersee-Containerschiffe
ist dessen Einfahrt. Diese Einfahrt erhält
nun derzeit die größte Hebebrücke Europas: die Botlekbrug. Das Öffnen und
Schließen eines Bauwerks von solchen
Dimensionen ist Neuland und erfordert
deshalb auch besondere Lager und
Übergangskonstruktionen, die Maurer
eigens dafür entwickelt hat und inzwischen patentiert sind.
Die neue Botlekbrug gehört zu einem
insgesamt 37 km langen Autobahnabschnitt, der die A 15 quer durch den Hafen
Rotterdam führt, und besteht aus zwei
direkt aufeinanderfolgenden Hubbrücken
mit drei Autobahnspuren in jede Richtung und bis zu zwei Eisenbahntrassen.
Jede Brücke ist etwa 100 m lang und 50 m
breit, die Pylone sind ca. 60 m hoch. Und:
Die Brücken klappen nicht auf, was kaum
machbar wäre, sondern fahren bis zu 40 m
hoch. Rein rechnerisch sind sie auf sechs
Öffnungen pro Stunde ausgelegt.
An jeder von ihnen befinden sich am
äußeren und inneren Übergang jeweils
eine Maurer-Schwenktraversen-Dehnfuge. Schwenktraverse bedeutet, dass
die einzelnen Lamellen unten mit einem
auf- und zuscherenden Stahlträger gelenkig verbunden sind, damit sich die
Abstände zwischen den Lamellen gleichmäßig öffnen. Normalerweise an beiden
Ufern fest verbunden, müssen sie sich
hier aber lösen lassen. Und so wurde der
Schwenktraverse auf der Widerlagerseite
jeweils eine einprofilige Fuge vorgebaut.
Die Schwenktraverse hängt also am
Stahlüberbau und fährt mit der Brücke
hoch. Um zu verhindern, dass sie dabei
herunterfällt, haben die patentierten
Horizontalkraftlager mit liegendem Vertikal-Pin
© Maurer AG
54
Faszinierendes Bauwerk: Botlekbrug bei Nacht
© A-Lanes A 15
Übergangskonstruktionen als zweite
Besonderheit extra Hebeträger neben
den normalen Traversen, die doppelt so
lang wie Letztere sind, zudem nicht starr
sein dürfen und eingebunden werden
müssen: eine Summe von Rahmenbedingungen, die den Stahlbau deutlich verdichtet und verkompliziert.
Hürde Nummer drei war das Herunterfahren, speziell, wenn die Brücke länger
geöffnet war und sich aufgrund von
Hitze, Kälte oder Wind verändert hatte.
Übergangskonstruktion mit Pins
© Maurer AG
Das erforderte eine Finderkonstruktion,
die in Form von Trichtern in den Widerlagern sowie Pins realisiert wurde: Die
vertikalen, 1,50 m langen Pins sind unten
montiert, greifen beim Herabfahren in
die Trichter und ziehen bzw. schieben die
Übergangskonstruktionen in die richtige
Position. Unten an den Pins sind überdies
Gleitrollen angebracht, damit sie in die
Trichter gleiten und sich zentrieren.
Während bei einer normalen Brücke üblicherweise Anstrengungen unternommen
werden, um das Abheben in den Lagern
zu verhindern, muss die Botlekbrug abheben. Doch die Norm EN 1337 verbietet ein Öffnen der Gleitebene. Als Lösung wurde bei allen 16 Kalottenlagern
über der Gleitebene eine zweite Ebene
Horizontalkraftlager- und Übergangskonstruktion-Pins
© Maurer AG
angeordnet, die zu öffnen ist. Die Gleitlager verbleiben folglich auf den Widerlagern, und nur die zweite Ebene fährt
nach oben. Die Kalottenlager sind ca.
1.200 mm x 1.100 mm groß und wiegen
über 4 t, die Auflast beträgt 21.000 kN
bzw. 29.000 kN. Selbstredend brauchen
alle Lager beim Schließen wieder Zentriervorrichtungen, die auf dem TrichterPin-Prinzip basieren. Die Pins bei den
Kalottenlagern sind 30 cm lang und
ebenfalls mit einer Gleitvorrichtung
ausgestattet. 30 cm sind deshalb ausreichend, weil die Lagerzentrierung
hauptsächlich von den Horizontallagern
geleistet wird.
Ein weiteres Charakteristikum der Botlekbrug sind die sehr hohen Längs- und
Querlasten, so dass zusätzliche Horizontalkraftlager notwendig wurden. Und so
kamen auf jeder Widerlagerbank zwischen den Kalottenlagern noch drei
weitere Lager zur Ausführung: eines für
die Quer-, zwei für die Längslasten.
Gleichzeitig übernehmen diese Horizontallager die Lagerzentrierung für die
Brücke. Anstelle eines Trichters handelt es
sich hier jedoch um eine riesige U-Klammer, die sich nach oben weitet. Beim
Schließen fährt der vertikale Pin von
oben in die Klammer und zentriert die
Brücke auf die Lager. Eine Klammer ist bis
zu 1 m breit, 3 m lang und 1,80 m hoch.
Sie wiegt bis zu 15 t und ist massiv aus
Stahl. Gegossen wurden sie in China, weil
das in Europa nicht möglich war. Pin und
Stahlwange bilden zugleich das Horizontalkraftlager. Der Pin trägt an den beiden
Seiten zur Stahlwange hin vertikale
Kalottenlager.
Allein die technische Bearbeitung für
diese Maurer-Innovationen lief über zweieinhalb Jahre. Bei einen Projekt mit derartigen Herausforderungen geht es auch
nicht mehr um das übliche Ausschreibungs-Procedere, sondern darum, wer
überhaupt eine technische Lösung findet.
Alles, was in Rotterdam eingebaut wurde,
sind dementsprechend Prototypen.
In Rotterdam werden 120 Sensoren und
mehrere Mitarbeiter rund um die Uhr den
Betrieb der Botlekbrug überwachen – in
einem riesigen Maschinenhaus, das wie
andere Zentralen mit einer Galerie von
Bildschirmen ausgestattet ist. Für Maurer
liefen die Einbauarbeiten von Ende 2014
bis Frühsommer 2015. Eröffnet wurde die
2-Milliarden-Euro-Brücke im Juli 2015.
www.maurer.eu
SUNDSVALL BRIDGE
REALISIERUNG: 2011 - 2015
BESCHICHTUNGSSYSTEM BRÜCKENKONSTRUKTION:
HEMPADUR PRO ZINC 1738G
HEMPADUR MASTIC 4588F
HEMPADUR MASTIC 4588W
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BEWÄHRTE
BESCHICHTUNGSSYSTEME
FÜR BRÜCKENBAUPROJEKTE
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nach TL/TP KOR (BASt)
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nach BAW
www.hempel.de
55
Präzise Kabelklemmenvorspannung dank ITH
Bosporus-Brücken in Istanbul
Bei den beiden einzigen Istanbuler Autobahnbrücken über den Bosporus, der
Bogazi- und der Fatih-Sultan-MehmetBrücke, handelt es sich um sogenannte
Suspension Bridges, die eine Verkehrsbelastung von über 400.000 Kfz/d aufweisen. Beide verfügen über je zwei
Pylone mit einer Höhe von 165 m, die in
einer Distanz von 1.074 m bzw. 1.090 m
auf der europäischen und asiatischen
Seite der Stadt angeordnet sind. Die jeweils zwei Tragkabel dieser Hängebrücken haben eine Länge von über 1.400 m
und einen Durchmesser von mehr als
2,50 m, bestehend aus zahlreichen hochfesten Drahtseilen, die durch insgesamt
84 Kabelklemmen zusammengepresst
werden, wobei Letztere auch als Anschlagpunkte zur Fahrbahndecke
dienen.
Die ca. 700 Schraubenverbindungen
wurden nun während einer großangelegten Wartungsmaßnahme präzise und
sicher verschraubt. ITH lieferte dazu
fundiertes Fachwissen, Werkzeuge sowie
professionelles Projektmanagement und
erfüllte derart alle Anforderungen des
internationalen Großvorhabens.
An den Bosporus-Brücken kamen die
Kabelklemmen letztlich in zwei Ausführungen zum Einsatz:
– zweischalig, Innenradius r > 280 mm
mit zehn Dehnschaftschrauben
M 36 x 734 und kardanischen
Scheiben;
– zweischalig, Innenradius r > 290 mm
mit vier Dehnschaftschrauben
M 36 x 734 und kardanischen
Scheiben.
Im Vergleich zu Maschinenbaukomponenten sind die Toleranzen im Stahlbau
und die der Kabelklemmen aus Betonverbundstoff relativ hoch. Das heißt, die
Auflageflächen werden nicht mechanisch
nachgearbeitet, was wiederum bedeutet,
dass die Schraubenverbindung eine gewisse Schiefstellung erhält und zu deren
Ausgleich kardanische Scheiben zwischen
Mutter und Auflagefläche integriert
werden mussten.
Der Ablauf gestaltete sich wie folgt: Vor
der Montage der Kabelklemmen wurden
die einzelnen Stahldrähte hydraulisch
zusammengepresst und erst danach die
jeweiligen Schraubenverbindungen
vorgespannt, und zwar mittels des Systems ITH Multi Tensioning, bei dem alle
verwendeten Schraubenspannzylinder
in einem Hydraulikkreislauf zusammengeschlossen sind. Damit wurden die
Vorspannkräfte bei einer sehr hohen
Genauigkeit von ± 2,00 % exakt, gleichmäßig und parallel eingebracht.
Für die Wartung der Brückenbauwerke
hatte das türkische Verkehrsministerium
ein japanisches Unternehmen beauftragt,
das ITH aus Deutschland als anerkannten
und weltweit tätigen Experten heranzog,
zumal hier neben dem termingerechten
Projektmanagement die größtmögliche
technische Expertise bei Verbindungselementen und Schraubwerkzeugen sowie
die Gewährleistung der Arbeitssicherheit
nach internationalen Standards gefragt
waren.
56
Kabelklemmen im Brückenbau: Vorspannen der Schraubenverbindungen
© ITH GmbH & Co. KG
Einsatz von zehn Schraubenspannzylindern
Vorspannen der Kabelklemmen
Vorspannen der Dehnschaftschrauben
www.ith.de
Grobbleche aus Stahl von ArcelorMittal
Uyllanderbrug in Amsterdam
Die Uyllanderbrug, Amsterdams größte
Brücke, stellt ein wichtiges Infrastrukturprojekt für die Öffnung der Stadt in Richtung Osten dar, dient sie doch der Anbindung an das nationale Straßennetz und
die Autobahnen A 1 und A 9.
Entworfen von Quist Wintermans Architecten, basiert ihr Design auf der modernen Interpretation einer herkömmlichen
Bogenbrücke, indem sich in ihrer Formgebung der Verlauf von Zugkräften und
Lastveränderungen ausdrückt. Sie hat
eine Gesamtlänge von 350 m, wobei die
Stahlbogenkonstruktion zwischen den
Auflagern an beiden Ufern über eine freie
Spannweite von 150 m verfügt, da die
Anordnung von Stützen im AmsterdamRhein-Kanal die Schifffahrt behindert
hätte. Ihre Durchfahrtshöhe misst 9,30 m,
der Bogen hat eine maximale Höhe 24 m,
und der Überbau weist eine Breite von
30,50 m auf, was bedeutet, dass auf der
Brücke vier Fahrspuren und eine 3,50 m
breite Radspur zu finden sind.
Hergestellt wurde sie von Victor Buyck
Steel Construction in Eeklo, Belgien. Das
heißt, die 2.672 t schwere Stahlstruktur
wurde im Werk vorgefertigt, dann an
ihren zukünftigen Standort transportiert
und dort montiert mittels Pontons eingehoben. ArcelorMittal lieferte dazu 750 t
Grobblech in Stahlgüte S460ML: Dieser
hochfeste Stahl aus der ArcelorMittalFabrik in Gijón, Spanien, bietet größere
Festigkeit und ermöglicht derart die
Reduktion von Wanddicken – und inso-
Brückenbauwerk aus hochfestem Stahl
© Quist Wintermans Architecten BV
Vorfertigung im Werk
© ArcelorMittal Germany Holding GmbH
Einschwimmen der Bogenkonstruktion
© ArcelorMittal Germany Holding GmbH
fern eine Gewichtseinsparung, die sich
hier bei allen Brückenelementen wie der
Gesamtkonstruktion vorteilhaft bemerkbar machte.
www.arcelormittal.com
WIRTSCHAFTLICHER KORROSIONSSCHUTZ FÜR
JAHRZEHNTE – SEIT JAHRZEHNTEN
Unsere 1K feuchtigkeitshärtenden Beschichtungen
überzeugen weltweit mit unschlagbaren Vorteilen:
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langlebig, höchstbelastbar und elastisch, erfüllen
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57
Wirkungsvolle Portfolioerweiterung bei Huesker
Asphaltbewehrung mit Glasfaserprodukt
Die dauerhaft wachsende Belastung von
Straßen und Verkehrsflächen verursacht
mehr und mehr Reflexionsrissbildungen.
Asphaltbewehrungen verzögern diesen
Prozess nachhaltig, indem sie die Spannung aus der Asphalt- bzw. Betonschicht
aufnehmen – und derart für eine Verlängerung von Sanierungsintervallen und
Nutzungsdauer sorgen, was wiederum
hilft, Kosten zu sparen.
Huesker hat sich der Rissbildungsproblematik jetzt erneut angenommen und
führt mit HaTelit® G nun erstmalig ein
Glasfaserprodukt in die HaTelit®-Familie
ein, die sich schon seit vielen Jahren in
unzähligen Projekten weltweit bewährt
hat: Bei HaTelit® G ist es den Ingenieuren
von Huesker gelungen, die hervorragende Beschichtung von HaTelit® mit 60 %
Bitumenanteil auf Glasfaser als Rohstoff
zu transferieren. Dies ermöglicht eine
einfache Installation des Produktes sowie
einen guten Haftverbund und zudem
einen hervorragenden Widerstand gegen
Einbaubeschädigungen.
Das heißt, Huesker bietet ab sofort mit
der erweiterten HaTelit®-Familie für alle
Einsatzgebiete und Kundenwünsche in
der Asphaltbewehrung die passende
Alternative an, wobei sämtliche Produkte
Neuentwicklung der Reparatur- und Sanierungstechnik Mitte
Fahrbahnübergang aus Hochleistungspolymer
Wenn es darum geht, Fahrbahnübergänge zu schaffen, die beim Überrollen möglichst wenig Lärm erzeugen, zeigt sich die
wahre Kunst des Straßenbaus: Die großen
Bewegungskräfte, die durch unterschiedliche Ausdehnungsverhalten bei Temperaturschwankungen zwischen verschiedenen Baukörpern entstehen, stellen
dann besonders hohe Ansprüche an
Konstruktion und Verarbeitung.
Und so war es ein wichtiger Meilenstein
in der Erfolgsgeschichte des Schweizer
Unternehmens Reparatur- und Sanierungstechnik Mitte AG (RSAG), dass es
vor kurzem einen Lizenzvertrag mit Nexo
abschließen konnte – und damit einer
führenden Straßenbaufirma in Japan, der
das Management von 4.000 km Schnellstraße obliegt und die nun auf die innovativen RSAG-Fahrbahnübergänge aus
Hochleistungspolymer setzen will.
Diese Neuentwicklung ist das Resultat
einer mehrjährigen Forschungsarbeit,
die dem Ziel diente, statt des bisher
verwendeten Polymerbitumens ein
anderes und vor allem besseres Bindemittel zu finden, um zu erreichen, dass
ein jeder Fahrbahnübergang sämtliche
Anforderungen erfüllt, er also auch bei
60 °C und in erdbebengefährdeten
Gebieten zum Einsatz kommen kann –
wie es eben in Japan der Fall ist.
www.rsag-schweiz.ch
58
Aufbau und Struktur
© Reparatur- und Sanierungstechnik Mitte AG
Kenndaten und Kennwerte
© Reparatur- und Sanierungstechnik Mitte AG
HaTelit® G als vorteilhafte Alternative
© Huesker Synthetic GmbH
auf eine einzigartige Beschichtung mit
einem Bitumenanteil von 60 % für
höchste Qualität und beste Wirksamkeit
setzen.
www.huesker.com
P R O D U K T E UANDDV EPA
RRTO
RE IKEATLLEL
KOTJU
Hocheffiziente Neuentwicklung von Trilux
Flexible Außenbeleuchtung mit Köpfchen
Die neue Lumega IQ LED macht dem
»IQ« in ihrem Namen alle Ehre: Verschiedene, teilweise zum Patent angemeldete
Features erleichtern die Installation und
Wartung enorm. Die Leuchte ist in zwei
Baugrößen erhältlich, bietet einen modularen Aufbau und diverse Optiken, so
dass sie sich für nahezu alle Situationen
eignet. Ihre hervorragende Energieeffizienz garantiert zudem niedrige Betriebskosten, wobei sich auf Wunsch der Energieverbrauch mit Lichtmanagementsystemen weiter senken lässt.
Eine Straße, ein Parkplatz und der Außenbereich eines Industriekomplexes haben
eines gemeinsam: Sie sind das optimale
Einsatzgebiet für die neue Lumega IQ
LED. Dank ihrer Modularität lässt sich die
Außenleuchte perfekt den jeweiligen
lichttechnischen Anforderungen anpassen. Die Lumega-IQ-LED-Familie ist in zwei
Baugrößen erhältlich, und zwar wahlweise als Lumega IQ LED 70 mit einem
Leuchtenlichtstrom von 3.200–12.000 lm
oder als Lumega IQ LED 90 mit 13.500–
22.000 lm – und überdies mit einer Energieeffizienz bis zu 125 lm/W. Sie kann
auch mit verschiedenen, neuentwickelten
MLT-Linsen mit beeindruckenden optischen Eigenschaften ausgestattet werden. So entstehen maßgeschneiderte
Außenbeleuchtungslösungen, die über
100.000 Betriebsstunden lang für beste
Sichtverhältnisse und maximale Sicherheit sorgen. Darüber hinaus fügt sich ihr
attraktives Design mit der fast vollständig
geschlossenen Seitenansicht harmonisch
in jede Umgebung ein. Und während
solch ein offenes Design normalerweise
für Schmutzansammlungen anfällig ist,
trotzt die Lumega IQ LED mit der Schutzart IP 66 jeder Belastung durch Schmutz,
Staub und Wasser.
Attraktives Design mit Schutzart IP 66
© Trilux GmbH & Co. KG
Zwei Baugrößen für alle Anforderungen
Fixierung des Neigungswinkels von außen
Schraubendreh: Aufsatz- oder
Ansatzleuchte
E-Block-Tausch ohne Werkzeuge
Je einfacher und schneller die Installation
und Wartung, desto geringer die damit
verbundenen Kosten. Hier überzeugt die
Lumega IQ LED gleich in mehrfacher Hinsicht, reicht doch eine einzige Schraube,
um den Neigungswinkel in 5°-Schritten
von außen zu justieren und die Leuchte
von einer Aufsatz- in eine Ansatzleuchte
zu verwandeln.
Die Neigungsverstellung und der einfache Umbau sind so innovativ, dass
Trilux dafür ein Patent angemeldet
hat. Viele Wartungsarbeiten sind sogar
ganz ohne Werkzeug durchführbar: Die
Leuchte ist werkzeuglos zu öffnen, die
Abdeckscheibe werkzeuglos zu entnehmen, und für die Entnahme des ElektroBlocks reichen ebenfalls die Hände aus.
www.trilux.com
59
S O F T WA R E U N D I T
Durchgängiger Workflow mit SOFiSTiK
Tragwerksplanung und BIM
Mit Autodesk Revit 2016 und verschiedenen darauf aufbauenden Modulen der
SOFiSTiK AG konnten die letzten Lücken
im BIM-basierten Workflow in der Tragwerksplanung geschlossen werden. Es
ist nun für Projekte des Hoch- und Ingenieurbaus erstmals möglich, alle notwendigen Schritte von der Modellierung
bis zur Bewehrungsplanableitung in
einem Datenmodell durchzuführen. Diese
Vorgehensweise ist nicht nur außerordentlich effizient, sondern bedeutet
ganz nebenbei auch eine spürbare
Erhöhung der Planungsqualität.
Der entsprechende Ablauf wird nachfolgend beschrieben.
Modellieren in Revit: Das
geometrische Modell wird
vom Planer entweder direkt
in Revit erzeugt oder über
die IFC-Schnittstelle in Revit eingelesen.
Dieses 3-D-Modell ist einerseits objektorientiert und enthält zudem alle baurelevanten Informationen. Alle Daten
werden von Revit in einer zentral koordinierten Datenbank gespeichert.
Positions- und Schalplanerstellung: Aus dem vorhandenen Modell können bereits
Positions- bzw. Schalpläne
erzeugt werden. Die SOFiSTiK-BIM-Tools
beinhalten dazu verschiedene allgemeine
Werkzeuge, wie zum Beispiel eine automatische Bemaßung, so dass sich unter
ihrer Zuhilfenahme eine Effizienzsteigerung bis zu 50 % in der Planerstellung in
Revit erreichen lässt. Diese Tools werden
kostenlos in Autodesk Exchange Apps zur
Verfügung gestellt.
60
Workflow in der Tragwerksplanung
© SOFiSTiK AG
Anpassung des Berechnungsmodells: Bei der Erstellung
des (geometrischen) Modells
in Revit wird automatisch
auch ein Berechnungsmodell generiert.
Dieses Berechnungsmodell ist ein erster
Vorschlag für den Tragwerksplaner und
kann selbstverständlich innerhalb definierbarer Toleranzen beliebig angepasst
werden, wobei das geometrische Modell
nicht geändert wird.
Berechnung und Bemessung:
Die SOFiSTiK FEA Extension
erzeugt direkt aus dem Revit
Berechnungsmodell ein
3-D-FE-System oder 2-D-FE-Subsysteme
mit allen Lasten und Auflagerbedingungen. Im SOFiSTiK Structural Desktop
werden nun die Berechnung, Überlagerung und Bemessung für die Finite-Elemente-(FE-)Systeme nach verschiedenen
länderspezifischen Normen vorgenommen. Mit der Version 2016 können in
Gegenüberstellung von erforderlicher und eingelegter Bewehrung
© SOFiSTiK AG
Revit auch FE-relevante Eigenschaften
wie Liniengelenke an Deckenkanten oder
alle Arten von Kopplungsbedingungen
eingegeben werden – auch wenn sie
nicht in Revit vorgesehen sind. So werden Auflager als Fundamente erkannt
und mit den SOFiSTiK-Programmen bemessen, wobei ähnliche Fundamente
gruppiert werden können. In den nächsten Schritten erhalten sie dann die
gleiche Geometrie und Bewehrung.
Bewehrungsplanerstellung:
Als letzter Schritt werden
mit SOFiSTiK Reinforcement
Detailing (RCD) 2-D-Bewehrungspläne erzeugt. Das heißt, bewehrungsplanspezifische Details wie eine
Positionsnummernvergabe, Bewehrungsauszüge, symbolische Darstellungen
von Aufbiegungen nach verschiedenen
landestypischen Spezifikationen können
ebenfalls mit RCD vorgenommen werden.
Biege- und Mattenlisten lassen sich
zudem im pdf-Format erzeugen, an
Biegemaschinen übergeben oder am
Plan platzieren. Wichtigste Neuerungen
der Version 2016 sind variable Verlegungen, Verbindungsmittel sowie Bügelund Zeichnungsmatten.
Ausschnitt aus einem Bewehrungsplan
© SOFiSTiK AG
3-D-Bewehrung generieren:
Mit SOFiSTiK Reinforcement
Generation (RCG) wird zurück
in Revit aus den SOFiSTiKBemessungsergebnissen ein 3-D-Bewehrungsmodell erzeugt. Über Regeldateien
kann der Benutzer auf verschiedene
Faktoren, wie zum Beispiel Verankerungslänge, Stababstufung oder Durchmesserwahl, Einfluss nehmen. Eine Änderung
dieses Bewehrungsvorschlages bzw. die
Ergänzung der konstruktiven Bewehrung
erfolgt manuell in Revit, wobei eine visuelle Gegenüberstellung der erforderlichen mit der tatsächlich eingelegten
Bewehrung jederzeit möglich ist. Mit der
Version 2016 lassen sich also nun auch
mit SOFiSTiK bemessene Fundamente in
Revit an Auflagerpunkten erzeugen und
bewehren.
Die SOFiSTiK-Tochter BiMOTiON als autorisiertes Trainingscenter berät gerne bei
allen Fragen rund um das Building Information Modeling (BIM) – bis hin zur
Unterstützung bei der Implementierung
eines BIM-Workflows in Unternehmen
jeder Größe. Zahlreiche Referenzprojekte
sprechen hier für sich.
www.sofistik.de
Professionelles Büro- und Projektcontrolling von visuplus
Ganzheitliche Lösung mit HOAI-Abbildung und Dokumentenmanagement
Nach dem Kauf oder der Erneuerung von
CAD- und AVA-Programmen nimmt die
Bereitschaft, in Büromanagementsoftware (ERP) zu investieren, deutlich zu.
Wobei es nicht unbedingt immer um
die Beschleunigung von oder eben eine
Alternative für zeitraubende Tabellenkalkulationen, sondern oftmals auch um
die Ablöse von branchenfremden oder
Altsystemen geht. Die verfügbare Auswahl erscheint unübersichtlich. Sowie
jedoch nach einer Abbildung der HOAI in
Kombination mit einem professionellen
Dokumentenmanagementsystem (DMS)
und unter Anbindung der vorhandenen
Office-Umgebungen gesucht wird, finden
sich nicht mehr viele ganzheitliche
Anbieter.
Die visuplus gmbh spricht mit ihrer Büromanagementsoftware für Planen (BMSP)
namens »visuplus® professional« speziell
Ingenieurdienstleister und Architekten
an. Ob 4 oder 400 Mitarbeiter, an einem
oder mehreren Standorten: Die Anforderungen wurden mehrfach abgebildet
und unter anderem nach den branchenüblichen Controlling-Kennzahlen PeP-7
zertifiziert. Im Bereich der Fotodokumentation beschreitet die mit Hauptsitz in
Gräfenhainichen ansässige visuplus gmbh
darüber hinaus einen sehr innovativen
Weg. So können zukünftig Informationen
von mobilen Geräten sofort dokumentiert
werden, ohne dass diese nochmals im
Büro verarbeitet werden müssen. Durch
eine ausgeklügelte Wiedervorlagefunktion ist zudem, neben vielen weiteren
Möglichkeiten, eine Mängelnachverfolgung jederzeit durchführbar.
Angebot für Ingenieure und Architekten
© visuplus gmbH
www.visuplus.com
61
BIM
Vereinfachung des Datenaustauschs durch Orca
AVA mit IFC-Mengenübernahme
Building Information Modeling (BIM)
basiert auf der aktiven Vernetzung aller
am Bau Beteiligten, was bedingt, den
Datenaustausch zwischen ihnen zu
standardisieren. Ein offener Standard
für die Übergabe von 2-D- und 3-D-CADDaten in AVA-Lösungen sind die Industry
Foundation Classes (IFC).
Mit der Orca-IFC-Mengenübernahme
existiert nun die Grundlage für die
Datenübernahme aus allen Anwendungen, die IFC-Dateien erzeugen, denn die
Struktur des IFC-Formats wird bei Orca
entsprechend interpretiert: Die Bauteile
sind die Elemente aus den 3-D-CADModellen, wobei in den Raumlisten
gleiche Bauteile zusammengefasst und
ihrer Position im Projekt zugeordnet
werden, zum Beispiel alle Türen im
Erdgeschoß. Weitere Unterteilungen
entstehen durch abweichende Parameter
gleichartiger Bauteile, wie etwa Außenoder Innentüren. Die eigentlichen Mengendaten werden dann aus dem einzelnen Bauteil gewonnen, und in einer
weiteren Ansicht erfolgt ihre Zuordnung
nach den Kategorien der IFC-Systematik,
wie unter anderem Türen, Treppen, Wände etc. Gleichartige Bauteile werden
dabei zu einer Position mit Teilmengen
gebündelt und jede örtliche Zuweisung
als Information zur Menge interpretiert.
Übernommen werden können sowohl
Raumlisten und Kategorien als auch einzelne Bauteile, entweder als neue Position oder als neue Menge einer vorhandenen Position. Im Programmteil »Aufträge« neueingefügte Positionen aus
IFC-Dateien werden zudem automatisch
als Nachtragspositionen gekennzeichnet
sowie nachträglich in eine bereits beauftragte Position eingefügte Teilmengen
ebenfalls automatisch als Nachtrag
ausgewiesen. Das heißt, sie lassen sich
über die Nachtragsnummer zuordnen
und fließen so in Auswertungen und
Nachtragslisten ein.
Vor der Übernahme der Daten aus einer
IFC-Datei in Orca AVA hat der Anwender
die Möglichkeit, diverse Optionen festzulegen. Das beinhaltet beispielsweise,
aus Raumlisten für jeden Gliederungspunkt Positionen ohne Teilmengen anzulegen oder eben Positionen mit Teilmengen nach der räumlichen Zuordnung oder
gleichartigen Bauteilen zu bilden. Die
IFC-Spezifikationen werden hier wahlweise ganz oder nur zum Teil mit übergeben und dienen gegebenenfalls als
Grundlage für die Leistungsbeschreibung.
62
IFC
►
TGA-Planer Landschafts- Kalkulator Umweltarchitektin
ingenieurin
►
Bauingenieur GeneralSubunternehmer usw...
unternehmer
Architekt
Vernetzung aller Beteiligten
©denkt
Orca Software
GmbH
CAD
räumlich
AVA denkt in Gewerken
Haustüren
Einheit = Stück
Bauteil Haustür
Geschoss EG
Gebäude
LV FensterAußentüren
Grundstück
GEWERK 26
Fußblech für Haustüren:
Einheit = m
LV Spenglerarbeiten
GEWERK 22
Zuordnung: CAD und AVA
© Orca Software GmbH
So übernehmen Sie IFC Daten in ORCA AVA
optional
Ziel festlegen in
Auffinden in der
Übernahmeoptionen festlegen in
Einheit festlegen / wechseln in
ORCA IFC Mengenübernahme
Vier Schritte zur Datenübernahme
IFC-Klassen-Struktur
IFC-Klassen-Struktur
wird zur
wird zur
Struktur in der
Struktur in der
ORCA IFC-Mengenübernahme
ORCA IFC-Mengenübernahme
Interpretation der Klassenstrukturen
Darüber hinaus bringt ein Bauteil aus
einer IFC-Datei eine Vielzahl von Maßen
und Einheiten mit: Je nachdem, was
ausgeschrieben oder beauftragt werden
soll, sind entsprechende Daten auszusuchen, wie zum Beispiel die Stückzahl
der Türen oder deren Fläche für den
Anstrich. Dazu gehört, dass in Orca die
Mengen immer automatisch als Teilmenge auf der Registerkarte »Menge« eingetragen werden, auch wenn aus den
IFC-Daten eine neue Position erzeugt
wird. Die Herkunft jeder Teilmenge ist
derart stets ersichtlich und auf Dauer
nachvollziehbar.
Fazit: Mit der Orca-AVA-IFC-Mengenübernahme bleibt der Anwender durchgängig
im digitalen Arbeitsprozess, wobei ihn
Orca, wie gewohnt, durch vordefinierte
Routinen unterstützt und ihm darüber
hinaus den Raum zur individuellen
Arbeitsweise lässt.
www.orca-software.com
www.ausschreiben.de
NACHRICHTEN UND TERMINE
Wettbewerbsgewinn für Leonhardt, Andrä und Partner
Neubau der Danjiang-Brücke im Norden Taiwans
Den internationalen Wettbewerb zum
Neubau der Danjiang-Brücke in Taipeh
hat eine deutsch-taiwanesische Planungsgemeinschaft gewonnen, die sich
aus den beiden Büros Leonhardt, Andrä
und Partner, Beratende Ingenieure VBI
AG, Deutschland, und Sinotech Engineering Consultants Ltd., Taiwan, zusammensetzt. Für baugestalterische Fragen haben
ferner Zaha Hadid Architects, England,
mitgewirkt.
Der Errichtung dieser Brücke samt ihren
Zufahrten ist das derzeit wichtigste Verkehrsprojekt im Norden Taiwans. So wird
sie als Wahrzeichen vor der Kulisse des
berühmten Sonnenuntergangs künftig
die Orte Tamsui und Bali über die Mündung des Tamsui verbinden – und mit
einer Gesamtlänge von 920 m die längste
sowie die erste Brücke in Taiwan sein, die
sowohl Straßen- als auch Schienenverkehr überführt. Und: Nach ihrer Fertigstellung wird sie die größte einhüftige
Schrägseilbrücke der Welt sein.
Das Mündungsgebiet des Tamsui bietet
landschaftlich wie städtebaulich außergewöhnliche Impressionen, die bloß sanft
berührt werden sollten: Der Anblick ist
von solcher Schönheit, dass die Menschen hier zusammenkommen, um den
Sonnenuntergang über der Meerenge
von Taiwan zu bewundern. Und genau
aus dem Grund haben die Ingenieure
eine Struktur entworfen, die einen nur
geringen optischen Einfluss ausübt – mit
dem Resultat einer einhüftigen Schräg-
Überführung von Straßen- und Schienenverkehr
© Leonhardt, Andrä und Partner AG/
Sinotech Engineering Consultants Ltd./Zaha Hadid Architects
Künftige Kulisse: Sonnenuntergang über Meerenge und Bauwerk
© Leonhardt, Andrä und Partner AG/Sinotech Engineering Consultants Ltd./Zaha Hadid Architects
seilbrücke, die lediglich minimale Eingriffe in das sensible Ökosystem des
Tamsui an der Küste Balis bedingt, indem
sie freie Spannweiten von 450 m im
Hauptfeld und 175 m auf der Ostseite
aufweist.
Neben dem landschaftlichen Umfeld
wurde zudem der kulturelle Einfluss der
Universitäten von Tamkan, St. John und
Aletheia bei der Gestaltung berücksichtigt. Sie sind fest mit der Region Tamsui
verwurzelt und spielen eine bedeutende
Rolle in der taiwanesischen Kultur. Eine
Kultur, die mit der Qualität und der Eleganz der Danjiang-Brücke erzählt und
betont werden soll.
Der 175 m hohe Pylon wurde in dem
Zusammenhang mit besonderer Sorgfalt
konzipiert. Das heißt, er sollte so schlank
wie machbar ausgebildet werden und so
angeordnet sein, dass er den statischen
Erfordernissen entspricht und die Schiffbarkeit des Flusses gewährleistet ist,
gleichzeitig aber der Blick auf den Sonnenuntergang möglichst wenig beeinträchtig wird.
Tamsui ist ein wichtiges Erholungsgebiet
im Norden Taiwans, das in den letzten
Jahren einen rasanten Besucheranstieg
verzeichnet, und zwar von Einheimischen wie ausländischen Touristen. Die
Danjiang-Brücke wird die einzelnen
Stadtteile nun näher zusammenbringen,
die Schnellstraßen 2, 15 und 61 an der
sogenannten West Coast sowie 64 Bali–
Xindian verknüpfen und derart das Verkehrssystem der Nordküste wesentlich
verbessern. Das Hinterland wird damit
leichter zugänglich und die Entwicklung
der gesamten Region generell gefördert.
Darüber hinaus erfolgt ihre Herstellung
in Abstimmung auf und mit dem Ausbau
und Betrieb des Hafens von Taipeih, um
zu gewährleisten, dass seine etwaige
Erweiterung nicht eingeschränkt wird
und er mit anderen weltweit bedeutenden Häfen konkurrenzfähig bleibt.
www.lap-consult.com
www.djcomp.com.tw
Einhüftige Schrägseilbrücke mit schlankem Pylon und weitgespanntem Hauptfeld
© Leonhardt, Andrä und Partner AG/Sinotech Engineering Consultants Ltd./Zaha Hadid Architects
63
N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E
Ingenieurbauwerk-Auszeichnung für Schaffitzel
Holzbaupreis Baden-Württemberg 2015
Ende Juli wurde in Kressbronn der Holzbaupreis Baden-Württemberg 2015
verliehen – und in dem Rahmen die
Bahnhof- und Rokokobrücke in Schwäbisch Gmünd mit dem Sonderpreis
»Ingenieurbauwerk« ausgezeichnet.
Die beiden für die Landesgartenschau
2014 errichteten Fußgängerstege sind
Vorreiter für Holz-Beton-Verbundbrücken
in integraler Bauweise, indem sie aus
einer Fahrbahnplatte aus Stahlbeton
und einem untenliegenden Fichte-Brettschichtholzträger bestehen und zudem
als integrales Rahmentragwerk ohne
Fugen und Lager realisiert wurden.
Planer war Prof. Dr.-Ing. Jürgen Graf,
graf ingenieure, die Projektbetreuung
erfolgte durch Schaffitzel + Miebach
Faszination Brücken GmbH, und die
Ausführung oblag Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG.
Bahnhof- und Rokokobrücke in Schwäbisch Gmünd
© Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG
www.schaffitzel.de
Besonderer Technologiepreis für Strabag
Polens Brückenbauwerk des Jahres
Die neue Weichselbrücke in Toruń, Polen,
die von der Strabag AG als Generalübernehmerin erstellt wurde, ist vom Verein
der Brückenbauer der Republik Polen
zum »Brückenbauwerk des Jahres 2013«
gekürt worden. Die nunmehr größte
derartige Bogenstruktur des Landes,
die mit zwei Feldern à 270 m Länge eine
Rekordspannweite aufweist, gewann den
Preis für »innovative Lösungen in Konstruktion und Technologie, die sich gut in
die Umgebung einfügen«: ein Erfolg, der
sich auch auf die Planung, die Montage
und das neue Abdichtungssystem des
Fahrbahnbelags zurückführen lässt. Letzteres wurde vor allem von den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der StrabagGussasphalteinheiten in Bad Hersfeld und
Erfurt entwickelt und in der Kategorie
»Eigene Rezepturen und Technologien
der Produktion« ausgezeichnet.
Insgesamt wurden hier mehrere Ingenieurbauwerke von insgesamt 4 km Fahrbahnlänge mit 50.000 m² Gussasphalt
belegt, wobei eine neue fugenlose Lösung mit fugenlosem Gussasphalt mit
gleichzeitig abgesandeter Muldenrinne
64
zur Anwendung kam. Die für die Produktion des Mischguts gewählten Komponenten sowie dessen nahtloser Einbau
einschließlich Rinne verbessern die Fahrsicherheit und den -komfort und verlängern zudem die Betriebsdauer der Fahrbahn. Basierend auf dem großen Erfolg
Ausgezeichnete Weichselquerung (im Hintergrund)
© Strabag AG
in Polen soll das Abdichtungssystem nun
optimiert und auch bei anderen Pilotprojekten realisiert werden, ein europaweites Patent für das System wurde
bereits beantragt.
www.strabag.com
FachtagBrückenbau
Großbrücken-Innovationenund
Wettbewerb
29. September 2015 | Mainz
Auszeichnung für Ingenieurbau-Masterarbeit
Verleihung des SOFiSTiK-Preises
Der Bausoftwarehersteller SOFiSTiK hat zum vierten Mal
den von ihm ausgeschriebenen Preis verliehen. Mit 2.500 €
dotiert und jährlich für herausragende Promotionen und
Masterarbeiten im Bereich numerische Methoden und
Datenmodelle im Ingenieurbau vergeben, ging er 2015
an Nicholas Schramm, dessen Masterarbeit »Beitrag zur
wirklichkeitsnahen Ermittlung von Schienenspannungen
im Übergangsbereich zu Brückentragwerken« die Jury
überzeugte. Die Arbeit wurde am Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München erstellt, die
Preisverleihung erfolgte im Rahmen der Absolventenfeier am »Tag der Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt«.
Sundsvall Brücke
© Max Bögl Stahl- und Anlagenbau
Im Rahmen des Fachtages Brückenbau 2015 werden
die neuen Entwicklungen bei Ausschreibung und
Vergabe von Großbrücken in Form einer Expertenrunde diskutiert, das Thema Nachhaltigkeit wird ebenso
behandelt wie die Entwicklung der Großbrücken bis
zum heutigen Stand und die Besonderheiten des am
Tagungsort zu besichtigenden Bauwerkes, der Schiersteiner Brücke.
Übergabe der Urkunde durch Stefan Maly (rechts)
© Andreas Heddergott/SOFiSTiK AG
Schramms Arbeit setzte sich beim Preisgericht gegen
zahlreiche weitere Einreichungen durch. Besonders ihre
Eigenständigkeit und die anspruchsvolle Behandlung
der verschiedenen, stark vernetzten Probleme bei der
passenden numerischen Modellierung beeindruckten
Prof. Dr. Casimir Katz, CTO der SOFiSTiK AG. »Nicht nur
wurden Stab-, Schalen- und Volumenelemente benutzt
und deren Ergebnisse verglichen, sondern auch Fragestellungen der Statik, Bruchmechanik, Werkstoffkunde
und auch Dynamik umfassend behandelt. Die vorgelegte
Arbeit zeigt, wie wichtig eine solide Grundlagenausbildung ist, um Ergebnisse numerischer Berechnungen
in der Praxis bewerten zu können.«
www.sofistik.de
Die Veranstaltung richtet sich an ein breites Fachpublikum
der öffentlichen Hand, der Investoren, der Architekten,
der Tragwerksplaner und der Prüfingenieure, d.h. an
diejenigen, die in der Planung und Gestaltung sowie in
der Genehmigung und der Überwachung von Brücken
tagtäglich aktiv tätig sind. Ausgewiesene Experten aus
dem Bereich der Brückenbauverwaltung, der Gestaltung
und der Tragwerksplaner sowie der international tätigen
Stahlbauunternehmen gehören zu den Vortragenden.
Termin:
Tagungsort:
Teilnahme:
29. September 2015
Atrium Hotel Mainz
Mitglieder bauforumstahl und
Behördenvertreter kostenfrei
Informationen: www.bauforumstahl.de/veranstaltung/442
Organisation:
Veranstalter:
bauforumstahl e.V.
Stahlbau Verlags- und Service GmbH
www.bauforumstahl.de www.deutscherstahlbau.de
In Zusammenarbeit mit der
Fachgemeinschaft Brückenbau
65
Würdigung von Studienleistungen
Schüßler-Preis 2015
Im August fand in Aachen die 21. Verleihung des Schüßler-Preises statt, der
jährlich von Schüßler-Plan in Kooperation mit der RWTH Aachen ausgelobt
wird, um exzellente Studienleistungen zu
würdigen und durch die Vergabe eines
Auslandsstipendiums den angehenden
(Ingenieur-)Nachwuchs in seiner Persönlichkeitsentwicklung zu fördern. 2015
erhielten die Auszeichnung Laura Föhrenbach (23), Sebastian Felder (25) und
Maximilian Schröder (21), allesamt Studierende des Studiengangs Bauingenieurwesen der RWTH Aachen.
Die Verleihung erfolgte im Rahmen eines
Festaktes und entsprach damit einer großen Tradition: Der mit je 5.000 € dotierte
Preis wurde 1995 von Willi Schüßler,
Gründer des Ingenieurunternehmens
Schüßler-Plan, ins Leben gerufen, wobei
Auslober, Preisträger und Professoren
die zu Ehrenden stets von einer Jury im
Rahmen eines mehrstufigen Bewerbungsverfahrens ausgewählt werden. »Persönliche interkulturelle Studienerfahrungen
stehen auch im Zeitalter der Digitalisierung hoch im Kurs der Studierenden«, so
Norbert Schüßler. »Es freut mich, dass der
Schüßler-Preis im Sinne unserer Unter-
nehmensphilosophie ›Fordern und Fördern‹ auch nach mittlerweile 20 Jahren
eine hohe Aktualität besitzt und wir damit einen Beitrag zur weiteren Qualifizierung von inzwischen 49 talentierten
Jungingenieuren leisten konnten.«
www.schuessler-plan.de
Größtes Interesse am Feuerverzinken im Brückenbau
Innovationstag Mittelstand in Berlin
Mit einer Leistungsschau »im Grünen«
präsentierten sich im Juni ca. 300 Aussteller unterschiedlichster Branchen auf
dem 22. Innovationstag Mittelstand des
Bundesministeriums für Wirtschaft und
Energie (BMWi) in Berlin. Die Stahlindustrie und die Verzinkungsindustrie verdeutlichten hier ihre innovativen Forschungsergebnisse zum Einsatz der
Feuerverzinkung im Stahl- und Verbundbrückenbau anhand von Großexponaten
und umfangreichem Informationsmaterial: Den Besuchern aus Politik, Wirtschaft
und Wissenschaft konnten derart die
Vorzüge jener nachhaltigen Bauweise
praxisnah bewusst gemacht werden.
So diskutierte zum Beispiel Matthias
Machnig, Staatssekretär im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, mit
den Forschern und Industrievertretern
über die Feuerverzinkung als Lösung
für die aktuellen Herausforderungen im
Brückenbau, wobei er sich beeindruckt
zeigte von den wirtschaftlichen Vorteilen
ebenjenes Verfahrens. Neben der Tatsache, dass die verzinkte Ausführung
von Brücken bereits bei den Erstkosten
wirtschaftlicher als herkömmliche Beschichtungen ist, wurde in dem Zusammenhang auch betont, dass die Lebenszykluskosten solcher Tragstrukturen sich
auf dem Weg zusätzlich um 10 % senken
und die externen Kosten, etwa aufgrund
von Staus durch Wartungsarbeiten, sich
sogar um 20 % reduzieren lassen. Im
Vergleich zu konventionellen Bauweisen
ist bei Anwendung der Feuerverzinkung
überdies eine Einsparung von 20 % bei
den CO2-Emissionen zu erreichen.
Neben dem Staatssekretär informierten
sich in Berlin zudem eine Vielzahl weiterer Mitglieder des Bundestages über
die Eigenschaften von feuerverzinkten
Stahl- und Verbundbrücken und deren
zukunftsweisendes Potential für eine
Vielzahl der an deutschen Bundesautobahnen, Land- und kommunalen Straßen
stehenden 120.000 Brückenbauwerke,
von denen ein Großteil kurz- bis mittelfristig sanierungsbedürftig ist. Die Ausstellung wurde gemeinschaftlich durch
die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA) und den Gemeinschaftsausschuss Verzinken e.V. (GAV)
ausgerichtet.
www.feuerverzinken.com
66
Ausgezeichnetes Forschungsprojekt
© Industrieverband Feuerverzinken e.V.
Staatssekretär Machnig (2.v.l.)
am Ausstellungsstand und in der Diskussion
© Industrieverband Feuerverzinken e.V.
Berufsbegleitendes Studium in Weimar
Fachingenieur für Brückenbau
Im Studium des Bauingenieurwesens
wird meist nur Basiswissen im Bereich des
Brückenbaus vermittelt. Die Praxis verlangt hier jedoch vertiefte Kenntnisse.
Die siebenmonatige Weiterbildung an der
Bauhaus-Universität Weimar gewährt nun
Einblicke in die neuesten Entwicklungen
der »Königsdisziplin« Brückenbau auf
nationaler und internationaler Ebene.
Das thematische Spektrum reicht dabei
von Planungsgrundlagen über spezielle
Ausführungsprobleme und -lösungen
sowie Finanzierungsmöglichkeiten bis
hin zu juristischen Fragen der Abrechnung und des Nachtragsmanagements.
An neun Themenwochenenden, die
jeweils Freitagnachmittag und Samstag
stattfinden, stehen folgende inhaltliche
Schwerpunkte im Mittelpunkt:
– Grundlagen und Entwurfsrandbedingungen
– Tragsysteme und Entwurf
– Modellbildung und Analyse
– Standsicherheitsnachweise und
konstruktive Durchbildung
– Herstellverfahren und Montageplanung
– Spezialkonstruktionen und Sonderthemen
– Unterhaltung und Bauwerksmanagement
– Projektmanagement und Ausführung.
Zusätzlich Fachexkursionen, die ein breites Spektrum an realisierten und geplanten Brückenbauwerken vorstellen, runden
diese Weiterbildung der Bauhaus Weiterbildungsakademie Weimar e. V. und der
Bauhaus Akademie Schloss Ettersburg
gGmbH inhaltlich ab.
Nächster Studienstart ist am 13. November 2015. Nach erfolgreicher Teilnahme
erwerben die Absolventen den Titel
»Fachingenieur/in für Brückenbau«
(Bauhaus Universität Weimar).
Weitere Informationen zu den einzelnen
Modulen, den Terminen und finanziellen
Fördermöglichkeiten erhalten Interessenten im Internet unter nachstehender
Adresse oder unter der Telefonnummer
03643/584221.
www.wba-weimar.de
Referenzareal der Bundesanstalt für Straßenwesen
Baubeginn am Autobahnkreuz Köln-Ost
Im Rahmen des Forschungsprogramms
»Die Straße im 21. Jahrhundert« des
Bundesministeriums für Verkehr und
digitale Infrastruktur (BMVI) und der
Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
wurde vor kurzem mit der Realisierung
des neuen Demonstrations-, Untersuchungs- und Referenzareals der Bundesanstalt für Straßenwesen (duraBASt) im
Bereich des Autobahnkreuzes Köln-Ost
begonnen. Bauherr dieses Testgeländes
ist der Landesbetrieb Straßenbau
Nordrhein-Westfalen.
Der stetig steigende Personen- und
Güterverkehr belastet die (Straßen-)
Infrastruktur in Deutschland immer
stärker, gleichzeitig werden wachsende
Anforderungen an einen ökologisch verträglichen und ökonomischen, nachhaltigen Bau und Betrieb von Verkehrswegen
gestellt, wobei auch die Ansprüche des
technologischen Wandels und der klima-
tischen Veränderungen berücksichtigt
werden müssen. Eine wesentliche Aufgabe der BASt ist es nun, die Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass die
Straßen in Deutschland zukunftsfähig
bleiben oder eben erst werden. Und so
erarbeitet sie in zahlreichen Forschungsprojekten innovative Lösungen für Baustoffe und Bauverfahren, deren Entwicklung zunächst in kleinmaßstäblichen
Laborversuchen erfolgt – und danach
realitätsnahe großmaßstäbliche Überprüfungen bedingt. Derartige Teststrecken
sind aber nicht überall im gewünschten
Umfang verfügbar, weshalb duraBASt
diese Möglichkeit jetzt für die BASt und
deren Partner aus Industrie und Forschung schaffen wird.
Das Areal entsteht im bisher ungenutzten östlichen Bereich des Autobahnkreuzes Köln-Ost, weist eine Grundfläche von
ca. 200.000 m² auf und hat eine Länge
Spatenstich im Frühsommer
© Bundesanstalt für Straßenwesen
von 1.100 m, die in unterschiedliche
Demonstrations- und Untersuchungssowie mehrere Referenzabschnitte
unterteilt wird. Die Kosten der Baumaßnahme belaufen sich auf 6,80 Mio. €, die
Fertigstellung ist für das Frühjahr 2016
geplant.
www.durabast.de
67
Einschätzungen von Bundesrechnungshof und Land Baden-Württemberg
Perspektiven einer (geplanten) Rheinquerung bei Karlsruhe
Das vor kurzem vom Bundesrechnungshof veröffentlichte Prüfergebnis zu einer
zweiten Rheinquerung bei Karlsruhe
kommt zu einem klaren Ergebnis: Die
bestehende Brücke Maxau ist ausreichend leistungsfähig, eine zweite würde
die Stausituation sogar noch weiter verschärfen – wie sich in dessen »Bemerkungen 2014 zur Haushalts- und Wirtschaftsführung des Bundes« nachlesen lässt.
Staatssekretärin Gisela Splett, Ministerium für Verkehr und Infrastruktur des
Landes Baden-Württemberg, äußerte sich
dazu folgendermaßen: »Wir nehmen das
Prüfungsergebnis des Bundesrechnungshofs zur Kenntnis. Es ist zunächst Sache
des Bundes, sich damit auseinanderzusetzen. Wir werden aber das Gespräch mit
dem Bundesverkehrsministerium und
Rheinland-Pfalz hierzu suchen. Wir haben,
nicht zuletzt im Rahmen des Faktenchecks, auf Probleme und offene Fragen
der vorliegenden Planungen für die
zweite Rheinbrücke hingewiesen. Der
Bundesrechnungshof hat diese Fragen
nun aus seiner Sicht eindeutig beantwortet.«
Die Rheinbrücke Maxau verbindet an der
Bundesstraße B 10 Wörth in RheinlandPfalz und Karlsruhe in Baden-Württemberg. Wegen Staus im morgendlichen
Berufsverkehr in Richtung Karlsruhe auf
der B 10 wurde als Lösung die Errichtung
einer zweiten Rheinquerung nördlich der
existierenden vorgeschlagen, die in der
Raumschaft Karlsruhe als äußerst umstritten gilt. Ein Faktencheck während des
laufenden Planfeststellungsverfahrens
Ende des Jahres 2011 und die anschließende Einsetzung einer länderübergreifenden Arbeitsgruppe »Leistungsfähige
Rheinquerung« hatten zum Ziel, die
Notwendigkeit und Wirksamkeit dieser
Lösung zu prüfen.
www.mvi.baden-wuerttemberg.de
Behördenverlagerung im Freistaat Bayern
Neue Dienststellen der Autobahndirektion
Bayerns Innenminister Joachim Herrmann
hat das Konzept »Regionalisierung von
Verwaltung – Behördenverlagerung
2015« von Heimat- und Finanzminister
Dr. Markus Söder als »eine sehr überzeugende Stärkung des ländlichen Raums«
bezeichnet, zu dem auch das Innenministerium mit dem Bereich der Staatsverwaltung einen erheblichen Beitrag leiste.
So werden beispielsweise im Bereich des
Straßenbaus die drei Dienststellen der
Autobahndirektion Südbayern in München, Regensburg und Kempten zu zwei
starken Standorten in Deggendorf und
Kempten zusammengefasst. Herrmann:
»In Deggendorf entsteht eine neue
Dienststelle mit 160 Mitarbeitern, in der
zusätzlich zu den Aufgaben der Dienststellen München und Regensburg auch
Aufgaben von 20 Mitarbeitern aus der
Autobahndirektion Südbayern erledigt
werden sollen. Die Aufgaben der Dienststelle Kempten werden sich durch die
Umstrukturierungen erweitern, was zu
einer Stärkung der Dienststelle Kempten
um 20 Mitarbeiter auf dann knapp 100
Mitarbeiter führen wird.«
Die Staatlichen Bauämter hätten durch
die Verwaltungsreform in den letzten
Jahren bereits umfangreiche Umstruktu-
rierungen erfahren und würden deshalb
von neuerlichen Behördenverlagerungen
überwiegend ausgenommen. Um den
ländlichen Raum zu stärken, könnten
aber die Servicestellen Kronach, Weiden
und Pfarrkirchen dauerhaft eingerichtet
werden. »Dieser Bestandschutz ist ein
wichtiges Signal an alle Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter.« Die Servicestelle Deggendorf des Staatlichen Bauamtes Passau
wird im Übrigen nach Vilshofen verlagert
und dort ebenfalls dauerhaft erhalten.
www.stmi.bayern.de
Kostenfreies Tool von ÖPP Deutschland
Rechenmodell für Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen (WU)
sind für die öffentliche Hand in der Regel
die maßgebliche Grundlage für den Vergleich von mehreren Beschaffungsmöglichkeiten. Die ÖPP Deutschland AG hat
nun im Auftrag des Bundesministeriums
der Finanzen das WU-Rechenmodell 2.0
entwickelt, mit dem sich die Varianten
Miete, Kauf, Leasing, Mietkauf mit der
ÖPP-Alternative und der Eigenrealisierung einander gegenüberstellen lassen.
Das erstmals 2012 erschienene Standard-
68
modell umfasst in der jetzt aktualisierten
Version eine Betrachtung der gesamten
Beschaffungsrealität der öffentlichen
Hand, wobei es mit noch mehr Transparenz aufwartet: Nachvollziehbare Rechenwege und offene Verformelungen erlauben die Ermittlung der effizientesten
Lösung und damit einen ökonomischen
Einsatz staatlicher Gelder.
Das Excel-basierte WU-Tool 2.0 steht allen
potentiellen Nutzern in der (Bau-)Verwaltung, der der Privatwirtschaft und
wissenschaftlichen Einrichtungen zur
Verfügung. Die Vorlage für die hierfür
notwendige Lizenzvereinbarung ist auf
der entsprechenden Internetseite zu
finden, Mitarbeiter der öffentlichen Hand
können darüber hinaus an kostenfreien
Einführungsworkshops teilnehmen.
www.partnerschaften-deutschland.de
BRANCHENREGISTER
AUTOMATISCHE SYSTEME
Alpin Technik und Ingenieurservice GmbH
Plautstraße 80
04179 Leipzig
Tel.: +49/341/22 573 10
www.seilroboter.de
www.alpintechnik.de
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Biegen - Profile + Rohre
Neue Biegewerkzeuge für
Rundrohre: D=610-711-813
Kuhnle GmbH
D-75417 Mühlacker
Tel: +49(0)7041-2657 [email protected]
www.kuhnlegmbh.de
Bürosoftware für
ARCHITEKTEN UND INGENIEURE
CPIC Bridge & Steel Constructions GmbH
Fanny-Zobel-Straße 9
12435 Berlin
Tel.: +49 30 552 46 035
Fax: +49 30 915 73 479
[email protected]
www.cpic.de
visuplus GmbH Vertriebsbüro
Gadewitzer Weg 10
06773 Gräfenhainichen
0 800-visuplus (84 78 75 8)
[email protected]
www.visuplus.com
Maurer AG
Frankfurter Ring 193
D-80807 München
Tel.: +498932394-0
Fax: +498932394-329
www.maurer.eu
BOLZENSCHWEISSGERÄTE
Maurer AG
D-80807 München
Tel.: +498932394-0
Fax: +498932394-329
www.maurer.eu
Köster & Co. GmbH
Spreeler Weg 32
58256 Ennepetal
Tel.: +49/23 33/83 06-0
Fax: +49/23 33/83 06-38
Mail: [email protected]
www.koeco.net
Maurer AG
D-80807 München
Tel.: +498932394-0
Fax: +498932394-329
www.maurer.eu
KOPFBOLZEN
BRÜCKENVERMIETUNG
Köster & Co. GmbH
Spreeler Weg 32
58256 Ennepetal
Tel.: +49/23 33/83 06-0
Fax: +49/23 33/83 06-38
Mail: [email protected]
www.koeco.net
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69
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Tel.: 0 72 25/97 57-0 Fax: 0 72 25/97 57-26
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www.kohlhauer.com
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Getzner Werkstoffe GmbH
Herrenau 5
6706 Bürs, Österreich
Tel.: +435552 201 0 Fax:+435552 201 1899
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70
IMPRESSUM
BRÜCKENBAU
ISSN 1867-643X
7. Jahrgang
Ausgabe 4 . 2015
www.zeitschrift-brueckenbau.de
Herausgeber und Chefredakteur
Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn
[email protected]
Verlag
VERLAGSGRUPPE
P A Konzepts
HN
D-65187 Wiesbaden
Tel.: +49 (0)6 11/84 65 15
Fax: +49 (0)6 11/80 12 52
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Ulla Leitner
Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste vom Januar 2015.
Satz und Layout
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Bild Titel und Inhaltsverzeichnis
Franjo Tudjman Brücke in Dubrovnik
© Maurer AG
Druck
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Beilage
Die Gesamtauflage von Ausgabe 4∙ 2015 enthält eine Beilage
der Orca Software GmbH.
Bauwerkschutzsysteme
© by DC Towers Donau City
© KSP Jürgen Engel Archtitekten, Krebs & Kiefer International
BAUWERKSLAGER | DEHNFUGEN | ERDBEBENVORRICHTUNGEN | SCHWINGUNGSDÄMPFER | MONITORING
SIGNATURE BRIDGE,
INDIEN
Aufgabenstellung: Bauwerkschutz
am neuen Wahrzeichen in Delhi
mit über 150 m hohem geneigtem
Pylon mit asymmetrischen Seilen.
MOSCHEE ALGIERS,
ALGERIEN
Aufgabenstellung: Die drittgrößte Moschee der Welt braucht einen innovativen Erdbebenschutz,
für eine Dauer von 500 Jahren.
Projektumfang: 38 MAURER
MSM® Kalottenlager, davon 2
Pylonlager, welche je 23.000 t Auflast tragen. Dies entspricht dem
Gewicht von ca. 15.000 Mittelklasse PKW‘s. Als Sonderbauteil
leiten 8 Pendellager je 17.500 kN
Kräfte aus den Rückspann-Seilen
in die Fundamente ab.
Projektumfang: 246 Gleitpendel- Projektumfang: 2 MAURER ad- Projektumfang: 1 MAURER Maslager mit Rotationsgelenk (Vor- aptive Hydraulikdämpfer für senpendeldämpfer MTMD mit
gabe 3 % dynamische Reibung bis zu 80 kN Dämpfkraft und 450 t Pendelmasse und Hydraulikund 2.400 mm effektiver Radius), +/–700 mm Bewegung, bedämp- dämpfer MHD bedämpft 0,32 Hz
80 MAURER Hydraulikdämpfer fen das 300-t-Masse-Pendel. und +/–400 mm Bewegung; MoMHD für 2.500 kN Dämpfkraft.
Monitoringsystem für Bewegung, nitoringsystem für Bewegung
Kraft und Beschleunigung.
und Beschleunigung.
MAURER AG | Frankfurter Ring 193 | 80807 München
Telefon +49.89.323 94-0 | Fax +49.89.323 94-306 | www.maurer.eu
DONAU CITY TOWER,
SOCAR TOWER,
ÖSTERREICH
ASERBAIDSCHAN
Aufgabenstellung: Reduzierung Aufgabenstellung: Vermeidung
der Bauwerksbeschleunigungen von Bauwerksbeschleunigungen
aus Wind und Erdbeben am des flammenförmigen, 200 m ho220 m hohen Gebäude, um aus- hen Bauwerks bei Wind und Erdreichenden Komfort zu schaffen.
beben.
forces in motion

brückenbauwerke - zeitschrift-brueckenbau Construction und

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