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INTAB+: Erfahrungsaustausch über Verbundbrücken mit integralen Widerlagern

Posted on 25. May, 2010 by Harald Link in Bauwesen

Europaweites Forschungsvorhaben INTAB+ / Seminare in Breslau und München

München – Als Nachfolgeprojekt des Europäischen Forschungsvorhabens INTAB (2005 – 2008) widmet sich das Projekt INTAB+ seit Juli 2009 dem Thema „Verbundbrücken mit integralen Widerlagern“. Ein internationales Team sammelt Grundlagen und Daten über bestehende Brücken und fördert den Austausch über Materialien, Berechnungen und Konstruktionsdetails. Als Ergebnis dieser Zusammenarbeit der RWTH Aachen University, der Luleå University of Technology, von ArcelorMittal sowie SSF Ingenieure, unterstützt von der FOSTA Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., wurde nun ein Design Guide entwickelt, der Ingenieuren eine Hilfestellung bei der Bemessung und Konstruktion dieser besonders sicheren, dauerhaften und wirtschaftlichen Brücken liefert. Die Inhalte des Handbuchs sowie weitere Erkenntnisse aus dem durch die Europäische Kommission geförderten Forschungsvorhaben wurden bei zwei Workshops in Breslau und München vorgestellt.

Zu Beginn des INTAB+-Seminars in der BWM Welt München skizzierte Victor Schmitt, geschäftsführender Gesellschafter von SSF Ingenieure, kurz die Entwicklung des Brückenbaus und die heutigen Rahmenbedingungen für die Konstruktion neuer Brücken: Neben den Aspekten der Sicherheit spielten Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit eine immer größere Rolle. Auch aus diesem Grund sei das Interesse an Verbundbrücken mit integralen Widerlagern stark gewachsen. Schmitt: „Es ist Bewegung in die Landschaft gekommen.“

Prof. Markus Feldmann vom Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau der RWTH Aachen gab den rund 180 Gästen anschließend einen Überblick über die Vorzüge und Nachteile unterschiedlicher Brücken-Konstruktionsarten. Bereits seit den 30er Jahren seien Rahmenbauwerke in den Vereinigten Staaten und in Großbritannien stark verbreitet. Die dort und bei bestehenden Bauwerken in Europa gesammelten Erfahrungen seien nun im Rahmen von INTAB+ gebündelt und so aufbereitet worden, dass europaweit auf einen einheitlichen Stand der Technik zurückgegriffen werden könne. Vier Punkte seien dabei von besonderem Interesse: die Entwicklung und der Test von Detaillierungen, die Beschaffenheit der Widerlager, die Ausbildung des Fahrbahn-Bauwerk-Übergangs sowie die Aufarbeitung des bereits bestehenden Wissens sowie das Monitoring von Brücken. Die Vorteile der Rahmenkonstruktionen, so Feldmann, lägen klar auf der Hand: Die Vermeidung anfälliger Fugen helfe, die Problematik eindringenden Wassers zu vermeiden. Und der Verzicht auf Mittelstützen trage beispielsweise bei Autobahnüberführungen erheblich zur Sicherheit und zum wirtschaftlichen Unterhalt von Brückenbauwerken bei.

Über die Erfahrungen mit integralen und semi-integralen Verbundbrücken in der Schweiz berichtete Dr. Walter Kaufmann, dsp Ingenieure & Planer AG, Greifensee: „Wir gehen in der Schweiz etwas forscher mit der monolithischen Bauweise um.“ Rund 40 Prozent der rund 4000 Schweizer Brücken seien als „integral“ oder „semi-integral“ zu bezeichnen. Die Motivation der Ingenieure und Bauherren, verstärkt auf diese Bauweise zu setzen, liegt im wirtschaftlichen Unterhalt sowie im Fahrkomfort und in der Vermeidung von Lärm. Da die Erfahrungen in der Schweiz überwiegend positiv seien, forderte Kaufmann eine Beweisumkehr. Zukünftig ist es der Fall, dass begründet werden müsse, weshalb man bei Brücken unter 60m Lager einsetzt und nicht integral bauen würde.

Eindeutige Vorteile in der Bauwerkserhaltung sprechen auch nach Ansicht von Dr. Roman Geier, Schimetta Consult, Wien, für Verbundbrücken mit integralen Widerlagern. Zudem ermögliche die Konstruktion eine schlankere und damit deutlich ästhetischere Bauweise. Geier wies darauf hin, dass die Eingriffe in den fließenden Verkehr durch den relativ zügigen Einhub der Brückenträger deutlich minimiert werden können. Dies und die Tatsache, dass die Erhaltungskosten um rund zwölf Prozent jährlich reduziert werden können, spricht nach seiner Ansicht eindeutig für integrale Verbundbrücken. Geier stellte die Richtlinie „Integrale Brücken“ vor, die derzeit in Österreich erarbeitet wird und die insbesondere die Themen Fundierung und Untergrund, Ausbildung des Überbaus, Konstruktion der Schleppplatten sowie die Umrüstung bestehender Brücken beinhalten wird.

Den Aspekt der steigenden Verkehrssicherheit beim Wegfall der Mittelstützen betonte Winfried Glitsch von der DEGES, Berlin. Neben den übrigen Vorteilen der fugenlosen Bauweise habe insbesondere dies dazu beigetragen, dass sich eine Arbeitsgruppe des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung intensiv mit den Vorzügen von Verbundbrücken mit integralen Widerlagern befasst und eine Erhebung in einigen Bundesländern durchgeführt habe. Sein Fazit: „Andere Staaten sind viel weiter als Deutschland. In Großbritannien beispielsweise ist diese Bauweise bei Brücken bis zu 60 m Spannweite seit Jahren bereits Regelbauweise.“ Die Arbeitsgruppe des BMVBS habe Vergleichsrechnungen für Einfeldrahmen erstellen lassen mit dem Ziel, Bewertungsgrößen zu ermitteln und dadurch die Grundlage für die Einteilung in vier Schwierigkeitsklassen zu schaffen, die jeweils abhängig von der Bauweise und der Gesamtstützweite sind. Diese Klassifizierung, so Glitsch, könne nach ihrer Veröffentlichung als Arbeits- und Entwurfshilfe dienen. Und dies sei wichtig, denn die Planung sei sehr anspruchsvoll: „Fehler in der Planung sind bei dieser Bauweise irreversibel. Man muss also am Anfang wesentlich mehr Ingenieursachverstand ‚reinstecken‘“, so Glitsch.

Die integralen Brückenbauwerke in Bayern stellte Dr. Michael Fuchs von der Autobahndirektion Nordbayern vor. Wichtige Kriterien seien neben den Unterhaltskosten die Sicherheit durch den Wegfall von Mittelstützen sowie Fahrkomfort und Fahrdynamik. Intensiv diskutierten die Seminarteilnehmer in diesem Zusammenhang den Einsatz und die Ausbildung von Schleppplatten. Fuchs sprach sich eindeutig für deren Verwendung in tiefer Lage aus, da dadurch Setzungen im Hinterfüllbereich, die für das unangenehme Aufschaukeln von Fahrzeugen verantwortlich seien, effektiv verhindert werden könnten.

Dr. Günter Seidl, SSF Ingenieure, beleuchtete anschließend die technischen Details von Verbundbrücken mit integralen Widerlagern mit besonderem Fokus auf den Eisenbahnbau. So sei die erste VFT-Brücke der Deutschen Bahn 2004 über den Teltowkanal in Berlin entstanden. Die Bauweise sei ideal für den Einsatz bei Bahnstrecken, da die Beeinträchtigung des Bahnverkehrs durch vergleichsweise kurze Einhubzeiten stark minimiert werden könne. Ausführlich stellte Seidl zahlreiche Brückenbauwerke vor, an deren Realisierung SSF in den vergangenen Jahren beteiligt war.

Sein Kollege Peter Radl erläuterte anschließend die Entwurfsgrundsätze von Rahmenbauwerken im direkten Vergleich mit abgefugten Bauwerken. Besonderes Augenmerk widmete er der Ausbildung von Stütz- und Flügelwänden und den konstruktiven Details der Widerlager. Radl schilderte insbesondere auch die konstruktiven Details der ersten vollverschweißten Verbundbrücke aus Stahlrohren großer Abmessung mit integralen Widerlagern, die im Zuge des Neubaus der BAB A73 realisiert wurde und für die SSF Ingenieure mit dem Stahl-Innovationspreis 2009 ausgezeichnet wurde.

Auf die Besonderheiten der Zusammenarbeit mit den bauausführenden Firmen ging Anton Braun, SSF Ingenieure, ein. Er schilderte am Beispiel der Neckarkanalbrücke in Ilvesheim, auf welche Details bei der konstruktiven Durchbildung insbesondere hinsichtlich Produktion, Transport und Einhub zu achten ist. Darüber hinaus beleuchtete er die Details der Zeitplanung eines solchen Bauvorhabens, beispielsweise beim Betonieren der Rahmenecken.

Der Koordinator des Projekts INTAB, Daniel Pak von der RWTH Aachen, referierte anschließend über die Besonderheiten der Boden-Bauwerks-Interaktion bei integralen Brückenbauwerken. Die Ergebnisse der von ihm durchgeführten ausgiebigen Messreihen und intensiven Bauwerksuntersuchungen sind direkt in den Design Guide eingeflossen, der unter seiner Federführung entstanden ist und der den Teilnehmern des Seminars zur Verfügung gestellt wurde. Dieser Design Guide – ein wesentliches Ergebnis des Forschungsvorhabens INTAB+ –, wird in Kürze auch in deutscher Übersetzung auf der Internetseite www.bridgedesign.de als Download zur Verfügung stehen.

Dr. Oliver Hechler von ArcelorMittal stellte die „Richtlinie zur Bemessung von Verbundrahmen (INTAB+)“ vor. Sie spiegelt sich im Design Guide wider und stelle eine Bemessungshilfe für Ingenieure, Bauausführende, Behörden und Baustoffhersteller dar. Daniel Pak präsentierte abschließend eine von ihm entwickelte Software, die als Ergänzungsmodul zur Software ACOBRI der Vorbemessung von Verbundbrücken dient. Dieses Modul wird ebenfalls in einigen Wochen als Download verfügbar sein.

Verbundbrücken mit integralen Widerlagern, da waren sich Referenten und Seminarteilnehmer abschließend einig, stellen eine anspruchsvolle Herausforderung für Ingenieure und ausführende Firmen dar. Doch der Einsatz lohnt sich: Sicherheit, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit sind herausragende Argumente für eine Brückenkonstruktion, deren klar ersichtlichen Vorteile dazu beitragen werden, dass sie künftig eine noch größere Verbreitung findet, als dies bislang bereits der Fall ist.

Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite www.bridgedesign.de.
Dort sind nach Abschluss des Forschungsvorhabens auch der Design Guide in englischer und deutscher Sprache sowie das Ergänzungsmodul zur Software ACOBRi erhältlich.

Tags: Bau, Ingenieure, SSF