1 Fertigteilbauweisen im Massivbrückenbau Dr.-Ing ... - VSVI Hessen

Allgemeines
VSVI Seminar "Rationelle Bauverfahren im Brückenbau" am 07. Mai 2008 in Friedberg/Hessen
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Fertigteilbauweisen im Massivbrückenbau
Dr.-Ing. Uwe Willberg
Beim Neu- bzw. Ausbau von Straßen müssen immer wieder andere stark belastete
Verkehrswege (Straßen, Eisenbahn) gekreuzt werden. Kennzeichnend für diese
Baustellen ist, dass die Bauzeiten generell möglichst kurz und die Verkehrsbeein-
trächtigungen möglichst gering gehalten werden sollen. Für die Herstellung dieser
Kreuzungsbauwerke hat sich in mittleren Stützweitenbereich in den letzten 4 Jahr-
zehnten die Fertigteilbauweise als die am meisten verbreitete Bauweise durchge-
setzt. Bis Mitte der 90er Jahre wurden dafür überwiegend Spannbetonfertigteile ver-
wendet.
Spannbetonfertigteile in Bayern bis 1993
Die Ausbildung von Brücken mit Spannbetonfertigteilen in Bayern unterscheidet sich
von den übrigen Bundesländern. Während in den anderen Bundesländern die
Fertigteile in den Auflagerachsen in Querträger integriert und Mehrfeldbauwerke als
Durchlaufträger mit oder ohne Kontinuitätsvorspannung ausgeführt wurden, sollten
nach den bayerischen Überlegungen keine Spannstahl- oder Verpressarbeiten mehr
auf der Baustelle stattfinden, um eine möglichst hohe Qualität der Spannstahlarbe-
iten zu erreichen. Somit waren alle Spannbetonfertigteile im Werk vollständig vorzu-
spannen und zu verpressen. Außerdem mussten pro Fertigteil mindestens 3 Spann-
glieder verwendet werden.
Für Mehrfeldbauwerke kam aus o.g. Grund eine Kette von Einzelfeldträgern zum
Einsatz. Jedes Fertigteil wurde direkt auf Elastomerlager abgesetzt, Hilfsunterstüt-
zungen im Bauzustand waren nicht erforderlich. Die Fuge zwischen den Fertigteilen
über der Stütze wurde durch die Ausbildung einer Federplatte geschlossen [1] . Die
Federplatte hatte die

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Bild 1: Ausbildung der Federplatte
Aufgabe, die Verdrehung der Fertigteile untereinander zu ermöglichen und eine Fuge
in der Ortbetonplatte zu vermeiden. Dazu wurde der Verbund zu den darunter lie-
genden Trägern auf eine Gesamtlänge von 1,50 m durch eine Hartschaum- (2,0 cm)
und eine Hartfaserplatte (0,5 cm) getrennt. Die Ortbetonplatte wurde im Normalfall
fugenlos auf die gesamte Länge hergestellt und musste im Bereich der Federplatte
mindestens 20 cm stark sein. Die entsprechenden Regelungen zu den Spannbeton-
fertigteilen wurden in einer Ergänzung zur ZTV-K der EZTV-K Bayern [2] zusammen-
gefasst. Durch die direkte Lagerung ergaben sich erhebliche Vorteile beim Bau und
bei den Verkehrsführungen. Nach dem Auflegen der Fertigteile war keine Verkehrs-
führung mehr an den Mittelpfeilern erforderlich, da weder eine Hilfsabstützung, noch
Schal- und Bewehrungsarbeiten an den Querträgern erforderlich waren.

Bild 2: Querschnitt Fertigteile mit Federplatte
Die Bauart Spannbetonfertigteilträger mit Federplatte war in den 70er und 80er
Jahren die Regelbauweise in Bayern für Überführungen über die Autobahn und
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dominierte auch bei den Talbrücken mit 30 m bis zu ca. 40 m Einzelstützweite, sofern
eine Zugänglichkeit unter der Brücke vorhanden war. Die längste Talbrücke ist die
Hangbrücke Kinding mit ca. 630 m Länge.
Diese Bauweise hat sich in Bayern bis heute bestens bewährt [1] . Lediglich in den
Kappen wurden in den Anfangsjahren dieser Bauweise über der Stütze Kappenfugen
(Raumfugen) ausgebildet. Diese Fugen erwiesen sich generell als schadensanfällig
und wurden durch eine fugenlose Bauweise ersetzt.
Einzige Nachteile dieser Bauart waren, dass die Brücken gestalterisch oft unbe-
friedigend und die Bauwerksoberfläche größer als bei Ortbetonüberbauten waren.
Die Vielzahl der kleinen Elastomerlager (meistens ohne Ankerplatte) war effektiv kein
Nachteil, da dort bisher keine Schäden entstanden sind. Bei längeren Brücken mit
Verformungsgleitlagern gab es aufgrund von Einbaufehlern vereinzelt Schäden.
Regelungen des ARS 23/1993
Im Juli 1993 veröffentlichte das Bundesverkehrsministerium ein Allgemeines
Rundschreiben zur Verwendung von Spannbeton-Fertigteilträgern für Brücken der

Bundesfernstraßen [3] . Die Regelungen waren insbesondere für Bayern gravierend.
Wesentliche Änderungen waren
1. keine Spannbetonfertigteilträger mehr für Großbrücken,
2. Einzelstützweite < 35 m und Brückenschiefe > 60 gon,
3. Querträger über den Auflagerlinien der Pfeiler und Widerlager,
4. Beschränkung der Lager auf ein Minimum.
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Damit konnte die bewährte Federplattenbauweise im Bereich der Bundesfernstraßen
nicht mehr eingesetzt werden. Lediglich im Bereich der Staats-, Kreis- und Gemein-
destraßen findet diese Bauart in Bayern heute noch Anwendung.
Die Nachteile „Bauwerksgestaltung“ und „Bauwerksoberfläche der Überbauten“
werden damit nicht gelöst, da die Gestaltung die Aufgabe des planenden Ingenieurs
ist und die Bauwerksoberfläche durch die zusätzlichen Querträger noch mehr ver-
größert wird. Das Verbot der Fertigteile für Großbrücken hat zwar gestalterisch
gewisse Vorteile gebracht, aber zu einer Kostensteigerung geführt.
Einsatz von Fertigteilen seit 1993
Seit Anfang der 90er Jahre wird auch bei Bauwerken kleinerer und mittlerer
Stützweite, somit auch für die Fertigteilträgerbrücken, deutlich mehr Wert auf die
Gestaltung gelegt, was dem Brückenbau insgesamt zu Gute kommt. Diese Ent-
wicklung ist unabhängig vom ARS 23/1993 zu sehen. Auch Fertigteilbrücken
profitieren von den Anstrengungen der Ingenieure. Gute Beispiele hierfür sind u.a.
auf der Autobahn A 9 von Nürnberg nach Berlin im bayerischen Teil zu finden [4] .
Bild 3: Ansicht einer Überführung auf der A 9 [4]

Durch die Anwendungsgrenzen des ARS fehlt im Stützweitenbereich von 35 m bis
ca. 50 m eine Bauweise, die die Vorteile von Fertigteilen (kurze Bauzeit, geringe
Verkehrsbeeinträchtigungen, Wirtschaftlichkeit) beinhaltet.
Diese „Marktlücke“ schließen u.a. die Verbundfertigteilträger (VFT), die von der
Ingenieurgemeinschaft Schmitt, Stumpf, Frühauf und Partner aus München ent-
wickelt werden. Der Verbundfertigteilträger besteht aus einem Stahlräger mit einem
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im Werk aufbetonierten Stahlbetonflansch. Diese Bauweise verbreitet sich seit Ende
der 90er Jahre zunehmend auf dem Markt [5] .
Die VFT-Bauart kann wirtschaftlich auch unter bestimmten Randbedingungen mit
den Spannbetonfertigteilträgern konkurieren. So wurde bei der Erneuerung des BW 5
auf der A 8 Ost bei München aus einem 2-Feld-Bauwerk mit Spannbetonfertigteil-
trägern ein 1-Feld-Bauwerk mit VFT-Trägern [6] , siehe Bild 4.
Bild 4: Querschnitt VFT-Rahmen [6]
Eine weitere Randbedingung beeinflusst seit 2000 sehr stark den Einsatz von
Fertigteilbrücken. Immer mehr Überführungen über die Autobahn werden ohne
Mittelstütze hergestellt. Diese Entwicklung schafft ein neues Anwendungsgebiet für
Fertigteilbrücken, die einfeldrigen Stahlverbundrahmen. Eine große Anzahl davon
sind auf der A 73 zwischen Suhl und Lichtenfels zu finden [7] .
Allerdings wird die Wirtschaftlichkeit beim Bau sehr stark vom aktuellen Stahlpreis
beeinflusst.

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Aber auch mit Spannbetonfertigteilen lassen sich Überführungen über die Autobahn
ohne Unterstützungen im Mittelstreifen wirtschaftlich herstellen, wie die Erneuerung
der Überführung der Gemeindeverbindungssstraße Katzwang – Neuses bei
Nürnberg zeigt [7] .
Bild 5: Rahmenbrücke mit Spannbetonfertigteilen
Verwendung von Stahlbeton-Fertigteilen für Unterführungen mit kleinen Stützweiten
Ein Anwendungsgebiet für Stahlbetonfertigteile sind kleinere Bachunterführungen bis
ca. 5 m Stützweite und geringer lichter Höhe, um sich aufwändige Gerüste, vor allem
den Ausbau dieser Gerüste unter beengten Platzverhältnissen, zu ersparen. Die ca.
20 cm starken Plattenstreifen werden mit mindestens 20 cm Aufbeton zum Gesamt-
querschnitt ergänzt.

Bild 6: Längsschnitt Bachunterführung
Zusammenfassung:
Die Bauweise mit Fertigteilen im Brückenbau zeichnet sich neben den Vorteilen
kurze Bauzeit und geringe Verkehrsbeeinträchtigungen vor allem durch ihre
Wirtschaftlichkeit aus. Auch mit Fertigteilen lassen sich gestalterisch gute Brücken
realisieren. Die Anwendungsgrenzen des ARS 23/1993 schließen eine in Bayern
bewährte Bauweise aus und sollten überarbeitet werden.
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Literatur
[1] Wagner, Büchting: Die Federplattenbauweise bei mehrfeldrigen Fertigträger-
brücken aus Beton, Bauingenieur 1981, S. 131 – 137
[2] Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern, EZTV-K
Bayern, Ausgabe 1990, Bremberger Verlag, München
[3] Bundesministerium für Verkehr, Abteilung Straßenbau, ARS Nr. 23/1993, Ver-
wendung von Spannbeton-Fertigteilträgern für Brücken der Bundesfernstraßen
vom 23. Juli 1993, Sammlung Brücken- und Ingenieurbau, Reg-Nr. 05.42
[4] Bundesministerium für Verkehr, Abteilung Straßenbau, Sammlung Straßenbrü-
cken, Dokumentation 1997, Seite 113 – 115, Verkehrsblatt-Verlag, Dortmund
[5] VFSVI-Seminar 229 in Bayern am 27. Januar 1999 in Würzburg
Schmitt, Victor: Verbundfertigteilträger (VFT-Bauweise)
Schwemmer, Martin: Erneuerung der Brücken Bw 179a über die Bundes-
autobahn A 72 mit Fertigteilverbundträgern
[6] Doss, Gebeshuber, Friedrich, Schmitt, Seidl, Weizenegger, VFT-Bauweise
Beton- und Stahlbetonbau, 2001, Heft 4, S. 171 – 180
[7] Schiefer, Stefan: Überführungen in Fertigteil-Bauweise
4. Symposium Brückenbau in Leipzig, 17. + 18. Februar 2004
Veröffentlichung im Tagungsband, Verlagsgruppe Wiederspahn, Wiesbaden