Herstellung von zweifeldrigen Brücken mit dem Brückenklappverfahren

Abstract

Das Brückenklappverfahren, bei dem die Brückenträger und die Druckstreben mit dem Pfeiler senkrecht in die Höhe gebaut werden, um anschließend in ihre horizontale Lage zu rotieren, wurde am Institut für Tragkonstruktionen, Fachbereich Stahlbeton- und Massivbau, unter der Leitung von Prof. Johann Kollegger entwickelt. Im Rahmen der Forschungsarbeiten um das neuartige Brückenbauverfahren, wurde diese Masterarbeit zum Zwecke einer Machbarkeitsstudie in Auftrag gegeben. Mit der bestehenden San Leonardo-Brücke in Sizilien, die mit der Freien Vorbaumethode in einem tiefen steilflankigem Tal errichtet wurde, wird ein neuer Entwurf mit derselben Topographie und den gleichen Randbedingungen geplant. Inhalt der Machbarkeitsstudie ist nicht nur der Beweis der Realisierbarkeit des Bauvorhabens mit dem Brückenklappverfahren, sondern es wird auch ein Vergleich mit der bereits bestehenden Brücke gezogen, um die Vorteile der neuen Bauweise zu untermauern. Die Berechnungen wurden mit dem Detailierungsgrad einer Machbarkeitsstudie und unter vereinfachten Nachweisverfahren durchgeführt. So wurde ausschließlich der Gebrauchstauglichkeitszustand betrachtet und für Knotenbemessungen die charakteristische Einwirkungskombination herangezogen. Das Brückenklappverfahren wird v.a. als Alternative zu den bereits etablierten Taktschiebeverfahren und Freivorbauverfahren gesehen, wobei die Vorteile des Brückenklappverfahrens bei zweifeldrigen Brücken mit zentralem Pfeiler voll zur Geltung kommen. Das Verfahren verspricht eine höhere Wirtschaftlichkeit aufgrund kürzerer Bauzeiten und zufolge Masseneinsparungen. Bewerkstelligt wird dies durch: - den Einsatz von reduzierten Querschnitten aus hochfestem Beton während der Bauphasen, - das schnelle Herstellen der Brückenträger und Druckstreben in der Vertikalen, - den Klappvorgang, der mit konventionellen und erprobten Maschinen erfolgt und die Bauteile nur leicht belastet, - die Wahl einer Konstruktion, die bei geringen Materialeinsatz genügen Steifigkeit und Tragfähigkeit bietet, um die entstehenden Einwirkungen sicher abzuleiten. Die Materialeinsparungen, die in diesem Fall bei ca. 30% liegen, sind nicht nur ein starkes Argument bei Entscheidungen zur Wirtschaftlichkeit, sondern spielen auch in Zeiten des übermäßigen Ressourcenverbrauchs und bei der Suche nach nachhaltigen Lösungen zur Reduzierung der Umweltbelastung, wie z.B. den steigenden CO2-Ausstoß, eine wichtige Rolle.

The new balanced lift method (BLM) of putting up bridges was invented at the Institute of Structural Engineering of the Vienna University of Technology by Prof. Kollegger. Its novelty is the vertical construction of the pier, the struts and the bridge girders, particularly the additional rotation to get the bridge girder into a horizontal position. This master's thesis is a feasibility study of a bridge project using the BLM and its comparison to the existing San Leonardo-Bridge in Sicily which was built using the balanced cantilever method (BCM). The feasibility study verifies the hypothetical realization of the designed bridge and contrasts the difference between those two construction methods by discussing advantages and disadvantages during implementation, also confronting the materials used, such as concrete and steel. The ancillary conditions are the same as for the existing bridge. The verification is done using simplified conditions with a level of detail, which is sufficient in the scope of a feasibility study. Therefore, only the serviceablility limit state as well as only the characteristic combination of loads for the design of connections have been considered. BLM is mainly an alternative construction method for bridges to BCM and to the incremental launching method. The preferred typology for the BLM is a symmetric bridge with two spans and one high central pier. With this new method, it is possible to reduce the amount of required building material while also the time of completion. This is possible because of: - the usage of reduced cross sections made of high-strength concrete during the construction phase, - the vertical construction of the compression struts and the bridge girders, which can be managed very fast, - the usage of conventional and well-tried building machines during the rotation process, - the light strain on the construction elements during the rotation process, - the intelligent construction, which despite the use of less material has enough stiffness and carrying capacity to lead the actions into the ground. The savings of material in this project are about 30%, which influences the economical feasibility, but also environmental aspects. The construction industry knows about its role in environmental protection and the result of high consumption of resources like climate change, trying to waste less material. BLM is a part of the solution to reach this goal.