11. Symposium Brückenbau in Leipzig - zeitschrift-brueckenbau ...

3 Vor- und Nachteile
der integralen Bauweise
Integrale Bauwerke und zum Teil mit
Einschränkungen auch semiintegrale
Bauwerke bieten hinsichtlich der Gestal-
tung, Wirtschaftlichkeit, Nutzung und
Unterhaltung Vorteile gegenüber Brü-
cken mit Lagern und Dilatationsfugen.
Die wesentlichen Vorteile sind nach
[5] [6]:
– der Entfall von Verschleißbauteilen
(Fahrbahnübergänge, Lager) und
damit die Verminderung der Instandhaltungskosten,
– ein höherer Fahrkomfort und die Reduzierung
der Lärmemissionen durch
den Entfall der Fahrbahnübergangskonstruktionen,
– die Vermeidung von direktem Taumittelzutritt
wegen des Verzichts auf
Fugen,
– schlanke und ästhetische Bauwerke
wegen geringerer Bauteilabmes-
sungen,
– eine größere Freiheit bei der Wahl der
Stützweiten (auch kleine Randfelder
ohne abhebende Kräfte sind möglich),
– der Ansatz der aussteifenden Wirkung
der Widerlagerhinterfüllung, zum
Beispiel für die Lastfälle Wind und
Bremsen,
– größere Traglastreserven im Grenzzustand
der Tragfähigkeit.
Dem stehen folgende Nachteile gegen-
über:
– Es sind erhöhte Anforderungen an das
geotechnische Entwurfsgutachten zu
stellen, da obere und untere Grenzwerte
der Bodenkennwerte benötigt
werden.
– Die Berechnung ist aufwendiger, da
die Interaktion von Bauwerk und
Boden zu berücksichtigen ist.
– Die realistische Erfassung der bemessungsrelevanten
Parameter ist schwie-
riger (Boden, Steifigkeiten, E-Modul).
– Es sind planmäßig Zwangskräfte vorhanden.
– Der Baugrund muss setzungsunempfindlich,
zugleich aber horizontal
nachgiebig sein.
– Planungs- und Baufehler sind nur sehr
schwer zu korrigieren.
– Zyklische Temperaturverformungen
können Setzungen in der Hinterfüllung
hervorrufen.
1 1 . SYM P O S I U M L E I PZ I G
3 Aquädukt von Segovia
© Manuel Gonzáles Olaechea y Franco/www.wikipedia.de
4 Historie
Vom Beginn des Massivbrückenbaus im
Altertum bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts
war die fugenlose Bauweise
die gängige Bauweise. Wie robust und
dauerhaft solche Konstruktionen sind,
zeigen Zeugnisse aus der Römerzeit,
wie unter anderem das Aquädukt von
Segovia mit einer Länge von 814 m, das
heute noch als Wasserleitung dient.
Aber auch aus den Gründerjahren des
Eisenbahnbaues um 1850 und der ersten
Zeit des Autobahnbaues um 1930 existieren
Zeugnisse dieser langlebigen Bau-
weise, wie zum Beispiel die 1851 fertiggestellte
574 m lange Göltzschtalbrücke,
die als größte Ziegelsteinbrücke der Welt
bekannt ist.
Doch nicht nur im Mauerwerksbau kam
die integrale Bauweise zum Einsatz,
Stahlbeton- und Spannbetonbauwerke
wurden zunächst ebenfalls weitgehend
lager- und fugenlos errichtet. So gibt es
zahlreiche Rahmenbauwerke und sogar
größere Talbrücken, die integral bzw.
semiintegral ausgeführt wurden. Mit
dem stetigen Anwachsen der Bauwerkslängen,
dem Siegeszug des Spannbetons
und der starken Verbreitung des Takt-
schiebeverfahrens, das eine monolithische
Verbindung quasi ausschließt,
wurde die integrale bzw. semiintegrale
Bauweise zurückgedrängt. Zur sicheren
Beherrschung der Zwängungen aus
Vorspannung, Schwinden, Kriechen,
Stützensenkung und vor allem Temperatur
sowie zur Vermeidung von Rissen
wurden zunehmend zwängungsarme
bzw. -freie Systeme durch die gezielte
Anordnung von Lagern und Fahrbahnübergängen
gewählt. Lager und Fugen-
übergangskonstruktionen entwickelten
sich zu Standardelementen im Brücken-
bau und waren selbstverständlicher
Bestandteil jeder Brücke. Erste gegen-
läufige Tendenzen waren in den 1980er
Jahren bei der Umsetzung kleinerer Rah-
menbrücken erkennbar. Bei längeren
Talquerungen deutete sich durch die
Konzeption von Festpfeilergruppen oder
einer »schwimmenden Lagerung« eine
Tendenz zur semiintegralen Bauweise an.
5 Besonderheiten
der integralen Bauweise
Bei integralen Bauwerken bilden die
Widerlager und der Überbau eine mono-
lithische Struktur. Demzufolge ist der
Baugrund nicht nur als Einwirkung auf
das Tragwerk zu berücksichtigen, son-
dern ist Systembestandteil und fließt
mit seinen Baustoffeigenschaften als
integraler Bestandteil in das statische
Gesamtmodell ein.
Aus Temperatur und damit verbundener
Längenänderung entstehen Zwangs-
beanspruchungen im Bauwerk. Die Ver-
schiebungen und Verdrehungen wirken
aber auch auf den Baugrund, in den die
Brücke eingebettet ist. Im Jahresverlauf
mit Sommer- und Winterstellung treten
zudem zahlreiche Zyklen mit kleineren
Temperaturschwankungen auf. [4]
Die Zwangsschnittgrößen im Bauwerk
sind im Wesentlichen abhängig von der
Steifigkeit des Bauwerks, des Baugrunds
und der Hinterfüllung. Der Erddruck
hinter der Widerlagerwand ist wiederum
abhängig von der jeweiligen Wandverformung:
Er kann rechnerisch zwischen
dem halben aktiven und dem mobilisierten
passiven Erddruck nach Vogt [7] [8]
[9] variieren.
1 . 2011 | BRÜCKENBAU
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