Verankerung von Zuggliedern in Brücken aus dünnwandigen Plattenelementen

Abstract

Am Institut für Tragkonstruktionen der Technischen Universität Wien wurde ein neues Brückenbauverfahren entwickelt. Durch den Einsatz von dünnwandigen Halbfertigteilen können kurze Bauzeiten, Kosteneffizienz und Dauerhaftigkeit vereint werden. Die Halbfertigteile werden zu Segmenten zusammengesetzt und das Brückentragwerk wird ähnlich wie bei der klassischen Segmentbauweise mittels Bauverfahren wie Taktschieben oder Freivorbau hergestellt. Sobald die zusammengesetzten Segmente das statische System des fertigen Brückentragwerks ergeben, können sie das Gewicht des noch fehlenden Ortbetons abtragen und ergeben in Kombination mit diesem die fertige Brücke. In einem aktuellen Forschungsprojekt des Instituts für Tragkonstruktionen der Technischen Universität Wien wird das Bauverfahren erneut aufgegriffen und weiterentwickelt. Die vorliegende Arbeit ist einem der noch offenen Detailpunkte des Brückenbauverfahrens gewidmet. Es handelt sich dabei um die Verankerung der im Bauzustand erforderlichen externen Spannglieder. Um eine Konstruktion zur Verankerung der externen Spannglieder zu entwickeln, war es zunächst erforderlich ein besseres Verständnis für die Kraftabtragung und Wirkungsweise konventioneller Verankerungspunkte für Spannglieder zu erhalten. Dazu wurde eine Literaturstudie durchgeführt, in welcher relevante Grundlagen, bereits vorhandene Bemessungsmodelle und Ausführungsvarianten zusammengefasst werden. Mit Hilfe der gewonnenen Erkenntnisse konnte eine Ecklisene für den Einsatz in Hohlkästen aus dünnwandigen Halbfertigteilen entworfen werden. Dabei wurden die eingeschränkten Lastabtragungsmechanismen der dünnen Halbfertigteile sowie die Verbindung der Lisene mit den vorgefertigten Elementen berücksichtigt. Das erwartete Modellverhalten wurde anschließend im Zuge einer linear elastischen FE-Berechnung überprüft. Darauf aufbauend wurden Stabwerkmodelle für die Bemessung der Lisene entwickelt. Zusätzlich wurde die Ausbreitung der Spannkraft im Querschnitt untersucht. Da jedoch zum Zeitpunkt des Verfassens der Arbeit keine Informationen über die Eigenschaften der Verbindung zwischen den Halbfertigteilen vorlagen, konnten die Untersuchungen bezüglich der Ausbreitung nicht weiter vertieft werden. Abschließend wurde die entworfene Konstruktion unter Verwendung einer Software zur nichtlinearen Analyse von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen untersucht. Die Auswertung der Berechnungsergebnisse konnten von der entworfenen Konstruktion überzeugen.

At the Institute for Structural Design of the Vienna University of Technology, a new bridge construction method was developed. By using prefabricated thin-walled elements, short construction times, cost-efficiency and durability can be combined. The prefabricated elements are assembled to segments and the bridge structure is manufactured similarly to the classic segment construction method, such as incremental launching or balanced cantilever construction. Once the composite segments provide the static system of the finished bridge structure, they are able to carry the weight of the still missing in-situ concrete and combine to form the finished bridge. In a current research project of the Institute for Structural Design of the Vienna University of Technology, this construction method is being revisted and is getting further developed. The present work is dedicated to an unresearched detail point of the bridge construction process. This concerns the anchorage of external tendons which are required in the construction phase. In order to develop a design for anchoring the external tension members, it was first necessary to gain a better understanding of the load transfer behavior and operation of conventional tendon anchoring points. For this purpose, a literature study was conducted in which relevant basics, already existing design models and design variants are summarized. With the use of the acquired knowledge, a corner blister was developed for use in hollow boxes made of prefabricated thin-walled elements. The limited load transfer mechanisms of the thin-walled elements as well as the connection of the blister with the prefabricated elements were considered. The expected model behavior was subsequently verified through a linear elastic finite element calculation. On this basis, strut-and-tie models for the design of the blister were developed. Additionally, the spreading of the point force in the cross section was examined. However, as there was no information about the properties of the connection between the prefabricated elements in the course of writing this diploma thesis, the investigations concerning the propagation could not be further elaborated. Finally, the designed construction was studied using nonlinear analysis software for concrete and reinforced concrete structures. The evaluation of the calculation results could convince of the designed construction.