Entwicklung eines Brückenträgers mit dünnwandigen Halbfertigteilen für das Freivorbauverfahren

Abstract

Im aktuellen Forschungsprojekt Brückenbau mit dünnwandigen Segmenten aus vorgefertigten Elementenam Institut für Tragkonstruktionen im Forschungsbereich für Stahlbeton- und Massivbau an der Technischen Universität Wien wird die Anwendung von dünnwandigen Halbfertigteilen in der Segmentbauweise erforscht. Die einzelnen Segmente werden dabei in Form von einem Hohlkastenquerschnitt zusammengeführt. Zur Herstellung dieser Hohlkastensegmente werden dünnwandige Halbfertigteile verwendet. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Ausarbeitung von Halbfertigteilen mit einer Betonrippe als tragendes Element und einer einfachen Schraubverbindung, mit welcher die einzelnen dünnwandigen Halbfertigteile zu einem Hohlkastensegment verbunden werden können.Im ersten Schritt wurde auf die bisherige Entwicklung und Anwendung von dünnwandigen Halbfertigteilen im Brückenbau im Rahmen von Forschungsprojekten des Forschungsbereichs für Stahlbeton und Massivbau der Technischen Universität Wien eingegangen. Dabei wurden bisher ausgeführte Prototypen beschrieben.Um zunächst ein besseres Verständnis für die Segmentbauweise zur erlangen, wurde eine Literaturrecherche durchgeführt. Dabei wurde eine allgemeine Beschreibung mitsamt den wesentlichen Aspekten erarbeitet. Anschließend wurde im Speziellen auf die Herstellung einer Segmentbrücke im Freivorbau eingegangen. Aufbauend auf dieses Herstellungsverfahren wurden die dafür üblichen verwendeten Querschnitte und Vorspannkonzepte erarbeitet.Aus diesen Erkenntnissen konnte ein Querschnitt mit den entsprechenden Erfordernissen für die Segmentbauweise im maschinellen Freivorbau entwickelt werden. Für die noch offene Problematik der Schraubverbindung konnte die Lösung bei Fertigteilstützen, wie sie aus dem Hochbau bekannt sind, gefunden werden.Anhand dieser Überlegungen wurden die Bauteile und Verbindungsmitteln entsprechend ihrer Lastabtragung unterteilt (B-Bereiche und D-Bereiche) und mittels Stabwerkmodellen und FE-Berechnugen modelliert. Daraus ergaben sich die statisch notwendigen Dimensionen der einzelnen Komponenten, welche planlich festgehalten wurden und für die Herstellung eines Prototypen Verwendung fanden. Die Konstruktion der dünnwandigen Halbfertigteile mitsamt ihrer Schraubverbindungen konnte bei der Beprobung überzeugen.

In the current research project Bridge Construction with Thin-Walled Segments made of Prefabricated Elements at the Institute of Structual Engineering in the Research Department for Reinforced Concrete and Solid Construction at TU Wien, the application of thin-walled semiprefabricated elements in the segmental construction method is being researched. The individual segments are designed in the form of a box girder cross-section. Thin-walled semi-finished partsare used to manufacture these box girder segments.The aim of this work is the development and elaboration of a simple bolted connection with which the individual thin-walled semi-finished parts can be joined to form a hollow box segment.In the first step, the previous development and application of thin-walled semi-finished parts inbridge construction within the framework of research projects of the Research Department for Reinforced Concrete and Solid Structures of the Vienna University of Technology was discussed.Prototypes executed so far were described.In order to gain a better understanding of the segmental construction method, a literaturere search was carried out. A general description including the essential aspects was compiled.Subsequently, the production of a segmental bridge using the cantilever method was discussed in detail. Based on this manufacturing process, the cross-sections and prestressing concepts commonly used for this purpose were developed.From these findings, it was possible to develop a cross-section with the corresponding requirements for the segmental construction method in cantilever construction. In regard to the unsolved problem of the bolted connection, the solution could be found with precast columns, asthey are known from building construction.Based on these considerations, the components and connecting means were divided accordingto their load transfer (B-areas and D-areas) and modeled by means of framework modelsand FE calculations. This resulted in the statically necessary dimensions of the individual components, which were recorded in plans and used for the production of a prototype. The design of the thin-walled semi-finished parts together with their bolted connections was convincing during the sampling.