SYMPOSIUM - MixedMedia-Konzepts

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Von Anfängen in Japan bis zur Gegenwart in der Slowakei
Ausgewählte Beispiele für Extradosed Bridges
� � � von Christian Gläser
Extradosed Bridges stellen eine
wirtschaftliche Möglichkeit dar, für
Spannbetonbrücken einen größeren
Hebelarm der Vorspannkraft nutzbar
zu machen. Die Anforderungen
an die verwendeten Spannglieder
liegen zwischen denen von Schrägseilen
und externen Spanngliedern.
In Japan wurden zahlreiche Brücken
unter Verwendung von externen
Spanngliedern mit verschiedenen
Litzentypen ausgeführt, bei einem
Projekt in der Slowakei bei Považská
Bystrica kommen Litzenbündelseile
Typ Dyna Grip® als Spannglieder
zum Einsatz.
1 Einführung
Seit der Einführung der »Richtlinie für Betonbrücken
mit externen Spanngliedern«
[1] in Deutschland müssen alle bisher
im Steg von Brücken mit Kastenquerschnitten
angeordneten Spannglieder als
externe Spannglieder ausgeführt werden,
deren vorrangige Vorteile im werkmäßig
hergestellten Korrosionsschutz sowie der
Kontrollier-, Nachspann- und Auswechselbarkeit
bestehen. [2] Bei Hohlkastenbrücken,
in denen ausschließlich externe
Spannglieder zum Einsatz kommen, ist
ein Verlust von innerem Hebelarm unumgänglich.
Zur Reduzierung des Überbaueigengewichts
und zur Erzielung eines größeren
inneren Hebelarms durch externe Vorspannung
regte der französische Ingenieur
Mathivat bereits 1988 in einem Sondervorschlag
zu einem Brückenbauwerk
an, auf eine Voutung des Querschnitts
zu verzichten und die Exzentrizität der
Spannglieder über dem Aufl ager durch
einen sogenannten Deviator zu erhöhen.
Diese neue Bauweise bezeichnete er als
»extradosed prestress«. [3]
In den letzten Jahren wurden in Japan,
aber auch in Frankreich sowie vermehrt in
Osteuropa »extradosed« Brücken gebaut.
Die Baukosten lagen dabei zwar über
denen einer Spannbetonbrücke, jedoch
niedriger als bei einer Schrägseilbrücke.
Eine Übersetzung des Begriffes »extradosed«
ins Deutsche ist schwierig und
könnte am ehesten mit dem Wort »überspannt«
geschehen.
2 Abgrenzung und Charakteristika
»Extradosed« Brücken stellen eine Mischform
zwischen Schrägseilbrücken und
extern vorgespannten Brücken dar. Bei
diesen Bauwerken verlaufen die Spannglieder
nicht innerhalb, sondern (auch)
außerhalb des Hohlkastens, wobei die
Tragprinzipien von Spannbetonbalken
und Schrägseilbrücken miteinander
verbunden werden.
Im Vergleich zur Schrägseilbrücke ist der
Überbau wesentlich steifer, und der Pylon
hat, bezogen auf die Spannweite, eine
geringe Bauhöhe (nur ca. 1/15–1/10 der
Spannweite). Durch die fl ache Seilneigung
erhält der Überbau aus der Seilkraft
eine erhebliche Normalkraftkomponente
und trägt die Lasten in erster Linie als
vorgespannter Biegeträger ab. Dadurch
fallen die möglichen Spannweiten kleiner
aus, so dass gegebenenfalls mehr Pylonen
erforderlich werden.
Im Vergleich zur Spannbetonbrücke kann
die Bauhöhe, insbesondere über den
Pfeilern, aber niedriger gehalten werden,
und es lassen sich größere Spannweiten
bewältigen.
3 Anforderungen an die Spannglieder
Im Vergleich zu externen Spanngliedern
sind vor allem zusätzliche Anforderungen
an den Korrosionsschutz in der freien Länge
zu stellen, da die Spannglieder ständig
der Bewitterung ausgesetzt bleiben. Die
Anforderungen an den Ermüdungswiderstand
sind ebenfalls höher als beim externen
Spannglied, aber niedriger als beim
Schrägseil. Es kann davon ausgegangen
werden, dass sämtliche Schrägseilsysteme
auch die Anforderungen für Spannglieder
von extradosed Brücken erfüllen.
Für externe Spannglieder sind bei der Verwendung
in extradosed Brücken jedoch
zusätzliche Nachweise zu erbringen.
S Y M P O S I U M
Werden Spannglieder mit Umlenksattel
am Pylonen ausgeführt, ist konstruktiv zu
gewährleisten, dass Biegespannungen in
den Spanngliedern an den Übergängen
der Umlenksättel minimiert werden, und
es ist nachzuweisen, dass ein Verschleiß
durch Reibung verhindert wird. Falls die
Auswechselbarkeit gefordert ist, muss
diese ebenfalls nachgewiesen werden.
4 Schwingbreiten und Seilkräfte
Externe Spannglieder in Deutschland
werden bei den üblichen Spannstahlfestigkeiten,
wie auch im Verbund liegende
Spannglieder, mit 72–76 % der charakteristischen
Zugfestigkeit vorgespannt.
Im Zulassungsverfahren werden diese
Spannglieder mit einer Schwingbreite
von 80 N/mm² bei 2 ·10 6 Lastwechseln
geprüft.
Bei Litzenbündelseilen wird im Gebrauchszustand
üblicherweise eine
Seilkraft entsprechend 45 % der charakteristischen
Zugfestigkeit der Einzellitze
verwendet. Zum Nachweis der hohen
Ermüdungsbeanspruchung werden diese
Litzenbündelseile mit einer Schwingbreite
von 200 N/mm 2 bei 2 ·10 6 Lastwechseln
geprüft.
Da insbesondere aufgrund der größeren
Überbausteifi gkeiten kleinere
Schwingbreiten in den Spanngliedern
der extradosed Brücken auftreten, wird
in [4] empfohlen, dass die zulässige Kraft
60 % der charakteristischen Zugfestigkeit
entsprechen kann.
5 Beispiele aus Japan
Seit 1994 werden in Japan extradosed
Brücken errichtet und haben sich als
wirtschaftliche Lösung bewährt. Bei
diesen Projekten kamen Spannglieder mit
bis zu 48 Litzen zum Einsatz, die entweder
aus nackten oder doppelt korrosionsgeschützten
epoxidbeschichteten Litzen
in HDPE-Hüllrohren, die in beiden Fällen
nach der Montage mit Zementmörtel
injiziert wurden, bestehen.
BRÜCKENBAU | Februar 2010