Entwurf von integralen Betonbrücken aus dünnwandigen Halbfertigteilen

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines Entwurfs einer integralen Betonbrücke aus dünnwandigen Halbfertigteilen als Alternativentwurf für eine bereits bestehende Brücke. In der folgenden Diplomarbeit wird zu Beginn erläutert, was integrale Brücken sind, welche Vor- und Nachteile sie besitzen und welche Eigenschaften ausschlaggebend sind. Danach wird erklärt, welche Idee hinter dem Bauen mit Halbfertigteilen steckt, wie diese hergestellt werden und wie daraus ein Brückenträger entsteht. Im Anschluss wird die bestehende Brücke über die Süd-Autobahn A2 bei der Anschlussstelle Bad Vöslau aus Stahl und Stahlbeton näher beschrieben. Darauf aufbauend wird ein Alternativentwurf entwickelt und beschrieben. Die Halbfertigteile als Besonderheit der Konstruktion werden näher erläutert. Danach werden die Bauphasen zur Erstellung des Überbaus beschrieben und die verwendeten Baustoffe für den Alternativentwurf erklärt. Dabei werden auch zeitabhängige Kennwerte berechnet. Ebenso wird die Betondeckung als Parameter für die Dauerhaftigkeit ermittelt. Anschließend werden die Einwirkungen auf den Alternativentwurf den Bauphasen zugeordnet und die Größen der Einwirkungen berechnet. Aus den Belastungen im Endzustand werden Lastkombinationen für die Nachweise gebildet. Im Anschluss wird aus den Einwirkungen die benötigte Vorspannkraft berechnet. Dabei wird zum einen ein Entwurf nur gering vorgespannt und schlaff bewehrt. Zum anderen wird ein Entwurf entwickelt, der hoch vorgespannt ist. Die berechneten Schnittgrößen und Spannungen der einzelnen Bauphasen und der Lastfallkombinationen werden anschließend in Diagrammen dargestellt und erläutert. Danach werden mit den Schnittgrößen und Spannungen die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit geführt. Abschließend werden die Anschlussbereiche und Knoten konstruktiv durchgebildet und in Details dargestellt.

In the following thesis there will be an explanation, what integral bridges are, what advantages and disadvantages they have and which characteristics are crucial. Then the idea of building with precast elements will be specified. The production of precast elements and the construction of a deck will be defined. Following the existing bridge made of steel and reinforced concrete is described in detail. Afterwards an alternative draft will be developed and declared. The precast elements as a special feature of the construction will be explained. Then the construction phases for building the deck are clarified and the building materials used for the alternative draft are defined. The time-related parameters are calculated. The concrete cover is determined as a parameter for durability. Subsequently, the loads of the construction phases of the alternative design are calculated. The single loads of the final state are combined to load combinations for the evidence to be formed. Following the required pre-stressing force is calculated from the loads. On the one hand, a design is only slightly pre-stressed and reinforced. On the other hand, a design is developed, which is highly pre-stressed. The calculated force resultants and stresses of the individual phases and the load combinations are diagrammed and explained. Subsequently, with the force resultants and stresses the evidences in the border state of bearing capacity and serviceability are provided. Finally, the connection areas and nodes are constructively formed and shown in details.