Planung und Herstellung eines Prototyps für eine integrale Brücke mit Bogen ‐ Zugband - Tragwirkung

Abstract

Integrale Brücken haben aufgrund der Schlankheit der einzelnen Bauteile ein optisch sehr ansprechendes Erscheinungsbild. Das statische System solcher Tragwerke ist meist mehrfach statisch unbestimmt. Durch die statische Unbestimmtheit des Systems entstehen im Tragwerk Zwangsschnittgrößen, aufgrund der behinderten Verformungsmöglichkeiten. Verformungen von Betonbrücken werden, abgesehen von Verkehrsbeanspruchungen vor allem durch Temperaturverän-derungen, aber auch durch das zeitabhängige Verhalten des Betons verursacht. Bei langen integralen Brücken kann das zu hohen Zwangsbeanspruchungen und zu erheblichen Problemen der Bauteile führen. Integrale Bogenbrücken hingegen zeichnen sich dadurch aus, dass sich Zwangsspannungen im Tragwerk infolge Temperaturveränderungen durch das Verformen der Bogenscheitel in vertikaler Richtung abbauen. Somit bringen lange integrale Bogenbrücken einen großen Vorteil gegenüber integralen Brücken in Rahmenbauweise. Nachteilig bei mehrfeldrigen Bogenbrücken sind jedoch die erforderlichen Maßnahmen zur Aufnahme des Bogenschubes während der Herstellung. Im Endzustand stützen sich die einzelnen Bögen gegenseitig ab und die Kräfte heben sich über den Pfeilern auf. Während des Bauzustandes können die meist recht schlanken Pfeiler den einseitigen Bogenschub nicht aufnehmen. An der TU Wien am Institut für Tragkonstruktionen im Forschungsbereich für Stahlbetonund Massivbau wurde jedoch eine Technologie entwickelt, um diese und weitere Problemstellungen zu beheben. Die neu entwickelte Baumethode sieht vor, die Bögen an ihren Fußpunkten mit Zugbändern auszustatten. Dadurch werden die horizontalen Auflagerkräfte im Bauzustand aufgenommen, und die Bögen können feldweise hergestellt werden. Zusätzlich verbessert sich die Tragwirkung bei feldweiser Verkehrsbelastung. Beim Ausfall eines Bogens, zum Beispiel durch einen terroristischen Akt, wird durch die Zugbänder ein fortschreitendes Versagen verhindert und dadurch ein Totaleinsturz der Konstruktion abgewendet. Um das Tragverhalten einer mit der neuen Technologie errichteten Brücke zu untersuchen, wurde in Gars am Kamp am Lagerplatz der Firma Franz Oberndorfer GmbH & Co KG ein circa 28 m langer dreifeldriger Prototyp hergestellt, welcher als Ausschnitt aus einer langen integralen Brücke angesehen werden kann. Das installierte Messystem soll Daten über einen Zeitraum von circa einem Jahr aufzeichnen, die vor allem für die Kalibrierung von numerischen Berechnungsmodellen dienen sollen.

Integral bridges have an optically very appealing appearance due to the slimness of the individual components. The static system of such structures is usually several times statically indeterminate. Due to the static indeterminacy of the system, forced internal forces occur in the supporting struc-ture due to the impeded deformation possibilities. Deformations of concrete bridges are, apart from traffic loads, mainly caused by temperature changes, but also by the time-dependent behav-iour of the concrete. In the case of long integral bridges, this can lead to high constraint loads and considerable problems for the structural components. Integral arched bridges, on the other hand, are characterized by the fact that the forced stresses in the structure are relieved as a result of temperature changes due to the deformation of the arch apexes in the vertical direction. Thus, long integral arch bridges have a great advantage over inte-gral bridges in frame construction. A disadvantage of multi-span arch bridges, however, are the measures required to absorb the arch thrust during manufacture. In the final state, the arches support each other and the forces cancel out over the piers. During the construction phase, the usually quite slender piers cannot accommodate the one-sided arch thrust. However, a technology was developed at the Vienna University of Technology at the Institute of Structural Engineering, Department for Structural Concrete to solve these and other problems. The newly developed construction method envisages equipping the arches with tension ties at their base points. In this way, the horizontal support forces are absorbed during construction and the arches can be produced span by span. In addition, the load-bearing effect is improved with span-wise traffic loads. If an arch fails, for example due to a terrorist act, the tension ties prevent a progressive failure and thus prevent a total collapse of the structure. In order to investigate the load-bearing behaviour of a bridge constructed with the new technology, an approximately 28 m long three-span prototype was produced in Gars am Kamp on the Franz Oberndorfer GmbH & Co KG storage site. The installed measuring system will record data over a period of approximately one year, which will be used primarily for the calibration of numerical calculation models.