Innovative Lösung für den Ersatzneubau einer Straßenbrücke als Gesamtmodell

Keine leichte Aufgabe für das Team um Dipl.-Ing. Stefan Kleffel: „Teilbauwerke der Brücke werden in einzelnen Bauphasen, die nur für einen bestimmten Zeitraum vorhanden sind, extremen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies betrifft insbesondere die Bohrpfähle“, erklärt Bauingenieur Kleffel. Durch den Erddruck auf die in den Bauabschnitten teilweise freistehenden Widerlagerwände werden einzelne Bohrpfahlgruppen stark exzentrisch beansprucht. Aus diesen Gründen müssen die Beanspruchungen aus jeder Bauphase berücksichtigt werden. Die hohe Belastung in den Bauzuständen führt in diesem Fall zu besonders hohen Bewehrungsgraden, wenn in der Bemessung die Biegetragfähigkeit (GZT) und die abgeschlossene Rissbildung (GZG) berücksichtigt wird.

Bild 5: Bauphasen mit Verkehrssituation und Bauzuständen

Und damit nicht genug: „Kriechen und Schwinden sind im Verbundfertigteilträger stets zu berücksichtigen, weil dadurch der Nachweis der Tragfähigkeit und auch der Gebrauchstauglichkeit beeinflusst wird. D.h., dass sämtliche System- und Laständerungen über die gesamte Bauzeit im FE-Modell genau abgebildet werden müssen“, erläutert Stefan Kleffel seine Vorgehensweise in der Berechnung. Durch eine geeignete Unterteilung der beiden weitgehend unabhängigen Teilbauwerke konnte der Modellierungsaufwand deutlich reduziert und die Bearbeitung der statischen Berechnung überschaubar und effizient gehalten werden. Bei dieser Brücke spielt insbesondere das Systemkriechen zwischen den Bauabschnitten eine wichtige Rolle. Durch Zeitunterschiede von bis zu 150 Tagen bauen sich große Zwängungen in der Ortbetonplatte auf, welche die Bemessung der Träger maßgeblich beeinflussen. Ohne die Berücksichtigung dieser zeitabhängigen Effekte kann eine integrale Bauweise dieses Brückentyps nicht realisiert werden“, meint Stefan Kleffel abschließend.

Bild 6: Trägerbemessung und Schnittgrößen aus Vorspannung bzw. Eigengewicht

Für die anspruchsvollen Berechnungen und die relativ komplexe Bemessung der Pfahlgründung und der Fertigteilträger in Betonverbundbauweise setzten die Ingenieure aus Thüringen auf die Softwareprogramme PONTI und TRIMAS von RIB. Das Softwaresystem PONTIbetonverbund unterstützte bei dieser Aufgabe bei der Berechnung des Gesamtsystems und ermöglichte außerdem die Führung sämtlicher erforderlicher Detailnachweise. Im vorgestellten Beispiel wird der Ersatzneubau einer relativ einfachen Autobahnüberführung beschrieben. Dennoch zeigt sich in diesem Fall eindrücklich, welche besonderen ingenieurtechnischen Überlegungen notwendig sind, um den Neubau der Straßenbrücke unter laufendem Verkehr sicher, effizient und wirtschaftlich zu erstellen.

Bild 7: Ersatzneubau mit Bauphasen und Bewehrungsführung der Einspannung in die Widerlagerwand