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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.

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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 kontakt@verlagsgruppewiederspahn.de www.verlagsgruppewiederspahn.de www.mixedmedia-konzepts.de

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I N H A LT

Editorial

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Werthaltigkeit als (eine) Verpflichtung

Michael Wiederspahn

Brückenbauwerke

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Eine neue Schrägseilbrücke für Raunheim

Ingo Weißer

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Ersatzneubau der Straßenbrückenanlage Horsterdamm

Stefan Lühr

20

Zwei Brücken über die Bundesautobahn A 70

Daniel Schäfer, Bernhard Schäpertöns

30

Fußgängersteg Aspern Seestadt in Wien

Thomas Eschbacher

15. Symposium Brückenbau in Leipzig

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Entwurf der Aftetalbrücke

Markus Hamme, Gerhard Hanswille

Special

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Rampenerneuerung der Indiekkanalbrücke bei Brake

Helge Beyer, Jens Rohmann

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Produkte und Projekte

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Software und IT

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Nachrichten und Termine

69

Branchenregister

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Impressum

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BRÜCKENBAUWERKE Straßenüberführung zur Anbindung an die Autobahn

Eine neue Schrägseilbrücke für Raunheim 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.

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1 Einleitung 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.

2 Standort 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. 3 Brückenbauwerk 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

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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 © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

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

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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 © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

9 10 Seilverankerung am Widerlager Süd © Jörg Hempel/Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

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BRÜCKENBAUWERKE

11 Außenwände in Form einer Sinuswelle © Jörg Hempel

4 Gestaltungskonzept 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.

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– 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. 5 Bauablauf 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 © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH


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 © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

7 Eröffnung 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

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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. 1 Allgemeines 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).

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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 © Timo Jan/Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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BRÜCKENBAUWERKE

7 Herstellung eines Wellstahldurchlasses © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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8 Behelfsbrücke vor der Verkehrsfreigabe © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg


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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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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13 Brückenbauwerk im schematischen Baugrundlängsschnitt © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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.

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14 Widerlager West mit angehängter Uferwand © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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15 Ansicht des neuen Brückenbauwerks © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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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. 5 Fazit 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 © Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg


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20 Neue Brücke nach ihrer Fertigstellung © Timo Jan/Wasser- und Schifffahrtsamt Lauenburg

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

(Deutscher Brückenbaupreis 2012)

(Deutscher Brückenbaupreis 2014)

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 · info@sofistik.de 4 . 2015 | BRÜCKENBAU

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BRÜCKENBAUWERKE Randbedingungen, Gestaltungswille und Entwürfe

Zwei Brücken über die Bundesautobahn A 70 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.

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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

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1 Autobahnnetz in Nordbayern © Autobahndirektion 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.


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3 4 Abbruch des Bestandsbauwerks © Autobahndirektion Nordbayern

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.

2.2 Bauwerksentwurf 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.

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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-

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6 Längsschnitt © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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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.


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10 Überführungsbauwerk nach Fertigstellung © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

11 Längsträger mit Voutung © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

7 8 9 Statisches System © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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 © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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13 14 Untersuchte Varianten: Fachwerkkonstruktion und Schrägstilrahmen © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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 3.2.1 Vorplanung 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

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15 Studie zur Diagonalen-Neigung © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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.


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16 17 18 Grundriss, Längsschnitt, Ansicht © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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.

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19 Statisches System © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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.

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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 © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG


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21 22 Detailschnitte © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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 © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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24 Sondergeländer und Gesimsbalken © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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 © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

26 Erscheinungsbild bei einsetzender Dunkelheit © BPR Dr. Schäpertöns Consult GmbH & Co. KG

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)

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BPR

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BRÜCKENBAUWERKE Integrale Stahlkonstruktion über zwei Felder

Fußgängersteg Aspern Seestadt in Wien 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.

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1 Ausgangssituation 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.


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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 © Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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5 V-Stütze und Mittelauflager © Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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-

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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 © Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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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.


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7 Integrale Tragstruktur als Konzept © Thomas Eschbacher/Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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 © Thomas Eschbacher/Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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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.

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9 10 Widerlager Ost: Anbindung und Verankerung © Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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 © Thomas Eschbacher/Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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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 © Thomas Eschbacher/Werkraum Ingenieure ZT GmbH


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13 Montage im Trockenen © Thomas Eschbacher/Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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 © Gerb Engineering GmbH

16 Vergleich: aktivierter und deaktivierter Schwingungstilger © Gerb Engineering GmbH

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17 Zentrales Element des Entwicklungsgebietes © Thomas Eschbacher/Werkraum Ingenieure ZT GmbH

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.

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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


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Schwingungen sind beherrschbar – wo immer sie auftreten

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15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Konzept und Untersuchungen

Entwurf der Aftetalbrücke 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

1 Einleitung 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

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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.


15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

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. 2 Bauwerk 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. 3 Überbau 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 © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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.

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15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

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,

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5 Konzeption der Brückenpfeiler © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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 © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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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.


15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

7 Kastenträger mit und ohne Querträger © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

5 Überlegungen 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 © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU 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.

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9 Systemidealisierung des Überbaus © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

10 Montage des Stahlüberbaus mittels Einschub © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

11 Herstellung der Fahrbahnplatte © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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-


15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

12 Windeinwirkungen und aerodynamische Kraftbeiwerte für unterschiedliche Verkleidungsmaßnahmen © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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 © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

14 Einwirkungen aus Wind während des Verschubes © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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 © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU 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.

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16 Vergleich der Massen der Entwurfsberechnung mit den Untersuchungen nach [13] © HRA Ingenieurgesellschaft mbH

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.

[4] DIN EN 1994-2, Nationaler Anhang, National 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. [7] DIN EN 1991-2, Nationaler Anhang, National 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


15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

BRÜCKENBAU

CONSTRUCTION & ENGINEERING

Bereits heute laden wir Auftraggeber, Architekten und Ingenieure ebenso wie ausführende Bauunternehmen sowie Hochschulen zum

16. Symposium Brückenbau nach Leipzig ein. Wir starten am 15. Februar 2016 mit der Begrüßung der angereisten Referenten und Teilnehmer beim gemütlichen Abendessen und beginnen dann am 16. Februar 2016 in gewohnter Weise mit den Vorträgen. Wie immer stehen neue spannende und viel diskutierte Bauvorhaben sowie Wettbewerbe auf dem Programm – ebenso wie Projekte, die von unseren europäischen Nachbarn realisiert wurden und werden. Last but not least wird das große Thema Erhalt durch Ertüchtigung oder Abriss und Neubau bei einigen der vorgestellten Bauwerke näher beleuchtet. Wir freuen uns, wenn Sie den Termin »Leipzig 2016« (16. bis 17. Februar 2016) schon jetzt einplanen.

Weitere Informationen und Anmeldung

VERLAGSGRUPPE W I E D E R Smit MixedMedia P A Konzepts HN Biebricher Allee 11 b 65187 Wiesbaden Tel.: 0611/98 12 920 Fax: 0611/80 12 52 kontakt@verlagsgruppewiederspahn.de www.verlagsgruppewiederspahn.de www.mixedmedia-konzepts.de 4 . 2015 | BRÜCKENBAU

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SPECIAL Voruntersuchungen, Konzept, Ausführung, Nachuntersuchungen

Rampenerneuerung der Indiekkanalbrücke bei Brake 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

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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

1.2 Erkundungen 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.

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SPECIAL

6 Bohrprofil vor dem Bau der Brücke © ELH Ingenieure GmbH

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.

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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

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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 © Ingenieurbüro für Verkehrswegebau Dr.-Ing. Helge Beyer

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 © Ingenieurbüro für Verkehrswegebau Dr.-Ing. Helge Beyer

13 Nordrampe nach Erneuerung © Helge Beyer

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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.

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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 © ELH Ingenieure GmbH

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(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 © ELH Ingenieure GmbH

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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 © ELH Ingenieure GmbH

4.2 Dichtebestimmungen 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 © ELH Ingenieure GmbH

5 Zusammenfassung 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 0,63–0,74 0,60–0,68 0,66–0,80 0,55–0,75 0,30–0,33 0,30–0,33 0,30–0,33 0,22–0,25 0,30–0,32 0,40–0,44 * Probe zur Tauchwägung umwickelt mit Alufolie ** Probe zur Tauchwägung umwickelt mit Frischhaltefolie

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19 Untersuchte Proben © ELH Ingenieure GmbH

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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.

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ACO. Die Zukunft der Entwässerung.

03.06.2015 14:54:43

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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

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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


PRODUKTE UND PROJEKTE

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 HEMPATHANE 55610 BAD OEYNHAUSEN

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PRODUKTE UND PROJEKTE 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.

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Kabelklemmen im Brückenbau: Vorspannen der Schraubenverbindungen © ITH GmbH & Co. KG

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Einsatz von zehn Schraubenspannzylindern © ITH GmbH & Co. KG

Vorspannen der Kabelklemmen © ITH GmbH & Co. KG

Vorspannen der Dehnschaftschrauben © ITH GmbH & Co. KG

www.ith.de


PRODUKTE UND PROJEKTE 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: Applikation von -5 bis + 60 °C und bis 99 % Luftfeuchtigkeit, auch auf feuchten Oberflächen, extrem langlebig, höchstbelastbar und elastisch, erfüllen selbstverständlich C5-M/I. Kontaktieren Sie uns gerne für ein Angebot: SISTEC Coatings GmbH Mauserstraße 6/1 71640 Ludwigsburg

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PRODUKTE UND PROJEKTE 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

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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


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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 © Trilux GmbH & Co. KG

Fixierung des Neigungswinkels von außen © Trilux GmbH & Co. KG

Schraubendreh: Aufsatz- oder Ansatzleuchte © Trilux GmbH & Co. KG

E-Block-Tausch ohne Werkzeuge © Trilux GmbH & Co. KG

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

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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.

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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

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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.


S O F T WA R E U N D I T

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

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S O F T WA R E U N D I T

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.

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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 © Orca Software GmbH

IFC-Klassen-Struktur IFC-Klassen-Struktur

wird zur wird zur

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ORCA IFC-Mengenübernahme ORCA IFC-Mengenübernahme

Interpretation der Klassenstrukturen © Orca Software GmbH

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

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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

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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


NACHRICHTEN UND TERMINE

Fachtag Brückenbau Großbrücken - Innovationen und 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

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N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E 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 © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

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

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Ausgezeichnetes Forschungsprojekt © Industrieverband Feuerverzinken e.V.

Staatssekretär Machnig (2.v.l.) am Ausstellungsstand und in der Diskussion © Industrieverband Feuerverzinken e.V.


NACHRICHTEN UND TERMINE 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 Entwurfsrand bedingungen – Tragsysteme und Entwurf – Modellbildung und Analyse – Standsicherheitsnachweise und konstruktive Durchbildung – Herstellverfahren und Montageplanung – Spezialkonstruktionen und Sonder themen – Unterhaltung und Bauwerks management – 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

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N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E 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-

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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


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IMPRESSUM

BRÜCKENBAU ISSN 1867-643X 7. Jahrgang Ausgabe 4 . 2015 www.zeitschrift-brueckenbau.de Herausgeber und Chefredakteur Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn mwiederspahn@verlagsgruppewiederspahn.de Verlag

VERLAGSGRUPPE W I E D E R Smit MixedMedia P A Konzepts HN

Biebricher Allee 11 b D-65187 Wiesbaden Tel.: +49 (0)6 11/84 65 15 Fax: +49 (0)6 11/80 12 52 www.verlagsgruppewiederspahn.de Anzeigen Ulla Leitner Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste vom Januar 2015. Satz und Layout Christina Neuner Bild Titel und Inhaltsverzeichnis Franjo Tudjman Brücke in Dubrovnik © Maurer AG Druck Schmidt printmedien GmbH Haagweg 44, 65462 Ginsheim-Gustavsburg Erscheinungsweise und Bezugspreise Einzelheft: 14 Euro Doppelheft: 28 Euro Abonnement: Inland (4 Ausgaben) 56 Euro Ausland (4 Ausgaben) 58 Euro Der Bezugszeitraum eines Abonnement beträgt mindestens ein Jahr. Das Abonnement verlängert sich um ein weiteres Jahr, wenn nicht sechs Wochen vor Ablauf des berechneten Bezugszeitraums schriftlich gekündigt wird. Copyright Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlags in irgendeiner Form reproduziert oder in eine von Maschinen verwendbare Sprache übertragen werden. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlags strafbar. Beilage Die Gesamtauflage von Ausgabe 4∙ 2015 enthält eine Beilage der Orca Software GmbH.


Bauwerkschutzsysteme

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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.

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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


Brückenbau 4/2015