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

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11. SYMPOSI UM LEI PZIG 3.2.2.5 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Querkraft und Torsion, Überbau Nord Bei interner Vorspannung ohne Verbund liegt aufgrund der unverpressten Hüll- rohre eine ausgeprägtere Querschnittsschwächung vor. Die Stegbreite muss daher gemäß [4] rechnerisch um das 1,30-fache der um die von in einer Lage liegenden Spanngliedern eingenommene Gesamtbreite abgemindert werden. Zudem sind an den betroffenen Stellen die durch die untenliegenden Spanngliedverankerungen erzeugten Stegschwächungen rechnerisch zu berücksichtigen. Günstig wirkt jedoch, dass durch die im auflagernahen Bereich stei- lere Neigung der dort zu verankernden Längsspannglieder in den maßgeblichen Bemessungsschnitten der aus der geneig- ten Vorspannkraft zu berücksichtigende Querkraftanteil größer ist als bei der konventionellen Bauweise. Es wurde festgestellt, dass sich bezüglich der er- forderlichen Schubbewehrung insgesamt gesehen aber keine kostenrelevanten Unterschiede ergaben. 3.2.2.6 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Ermüdung, Überbau Süd Die Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Ermüdung erfolgte beim Südüberbau sowohl für den Beton- stahl als auch für den Spannstahl entsprechend den gültigen Regeln in [4]. 3.2.2.7 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Ermüdung, Überbau Nord Aufgrund des fehlenden Verbundes ent- stehen keine wesentlichen Zusatzbeanspruchungen für den Spannstahl infolge Lasteinwirkung. Für den Überbau Nord waren daher gemäß [4] lediglich der Betonstahl und der Beton hinsichtlich der ertragbaren Spannungsschwingbreite nachzuweisen. 3.2.2.8 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit, Dekom- pression Die Nachweise erfolgten analog Kapitel 3.2.1 (Festlegung der Vorspannkraft). 3.2.2.9 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zur Rissbreitenbeschränkung und zur Begrenzung der Spannungen im Beton, Überbau Nord und Überbau Süd längs Der Nachweis zur Rissbreitenbeschränkung aus Last in Längsrichtung ist bei beiden Überbauten trotz der unterschied- lichen Anforderungsklassen gemäß [4] 60 BRÜCKENBAU | 1 . 2011 jeweils unter der häufigen Einwirkungskombination zu führen. Aus den Nach- weisen zur Begrenzung der Spannungen im Beton zeigt sich, dass sich bei der Alternative mit internen Längsspanngliedern ohne Verbund über das gesamte Bauwerk ein niedrigeres Längsdruckspannungsniveau einstellt. Dies ist auf eine harmonischere Verteilbarkeit der Vorspannung, den niedrigeren Vorspanngrad und die nach [4] wesentlich geringere Streuung der Vorspannkraft zurück- zuführen. Letzteres wirkt sich günstig auf die Verluste aus Kriechen aus, zumal bei interner verbundloser Vorspannung für die Bestimmung der Kriechverluste das über die gesamte Spanngliedlänge gemittelte Spannungsniveau und nicht die im jeweiligen Bemessungsschnitt in Höhe des betrachteten Spanngliedes vorherrschende Betondruckspannung maßgeblich ist. 3.2.2.10 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zur Rissbreitenbeschränkung und zur Begrenzung der Spannun- gen im Beton, Überbau Nord und Überbau Süd quer In Querrichtung werden beim Überbau Süd durch die höheren Korrosionsschutzanforderungen für die Längsspannglieder auch höhere Anforderungen an die Beschränkung der Rissbreite gestellt. Der entsprechende Nachweis ist gemäß [4] wegen der vorliegenden Anforderungsklasse B unter der nicht-häufigen Ein- wirkungskombination zu führen. Für den verbundlos vorgespannten Überbau Nord gilt ebenso in Querrichtung die Anforderungsklasse D, so dass lediglich die häufige Einwirkungskombination zu- grunde zu legen ist. Trotz des im Zuge des Nachweises zur Beschränkung der Rissbreite niedrigeren Lastgrades ergibt sich infolge des niedrigeren Quervorspanngrades aber kein wesentlicher Unterschied im Hinblick auf die nach dem Rissbreitennachweis erforderliche Betonstahlbewehrung in Querrichtung. 3.2.2.11 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit in den Bauzuständen, Überbau Süd Für die Beschränkung der Betonzugspannungen in den Bauzuständen des Überbaues Süd sind die Nachweis- bedingungen in [4], Abschnitt 4.4.2.1 (107)P maßgeblich. Die Betonlängszugspannungen sind demnach auf der Querschnittsseite, die den Spanngliedern am nächsten liegt, auf 85 % des 5%-Fraktilwertes der Betonzugfestigkeit (0,85 f ctk0,05)zu beschränken. 3.2.2.12 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit in den Bauzuständen, Überbau Nord Zur Beschränkung der Längsbiegezugspannungen in den Bauzuständen wurde beim Überbau Nord der Nachweis entsprechend [3] in Verbindung mit [4] für extern vorgespannte Brücken mit Kastenquerschnitt geführt. Die quasi-ständige Einwirkungskombination ist hierbei mit einem Kombinationsbeiwert 2 = 0,30 für alle Einwirkungen aus Verkehr im Bauzustand zu bilden, wobei Temperaturschwankungen und Setzungsdifferenzen unberücksichtigt bleiben können. Unter den Beanspruchungen aus dieser Einwirkungskombination dürfen die Betonrandzugspannungen im Bauzustand einen Wert von 85 % des 95%-Fraktilwertes der Betonzugfestigkeit (0,85 fctk0,95 ) nicht überschreiten. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass die diesbezügliche Anforderung nach [4], Abschnitt 4.4.2.1 (107)P bezüglich der Beschränkung der Längsbiegezugspannungen in den Bauzuständen ebenfalls erfüllt ist. 3.2.2.13 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zur Begrenzung der Verformungen Im vorliegenden Fall zeigte sich bereits aus den Voruntersuchungen, dass die Übernahme der für extern vorgespannte Kastenquerschnitte geltenden Regel zur Bestimmung des Vorspanngrades auch für den vorliegenden, mit internen Längs- spanngliedern ohne Verbund vorgespannten Plattenbalkenquerschnitt sehr gut geeignet ist, um die Durchbiegungen konstruktiv sinnvoll zu beschränken. 3.3 Bauausführung 3.3.1 Allgemeines Wie bereits in [17] erwähnt, ergeben sich allgemein mehrere ausführungstechnische Vorteile bei Anwendung der internen Längsvorspannung ohne Verbund. Das sind – eine flexiblere Wahl der Arbeitsfugen bei abschnittsweiser Herstellung, – eine niedrigere Anzahl an zu verlegenden Spanngliedern, – der Entfall der Verpressarbeiten auf der Baustelle, dadurch geringere Anforderungen an das Baustellenpersonal sowie beschleunigter Bauablauf bei Winterbaustellen.
3.3.2 Projektspezifische Erfahrungen 3.3.2.1 Überbau Nord Aus Sicht der ausführenden Firma waren im Hinblick auf die Realisierung des Überbaues Nord generell folgende Erschwernisse gegenüber der konventionellen Bauart festzustellen: – Die Verankerung der Spannglieder im Bereich der Stegunterseite erforderte einen höheren Einbauaufwand für die Längsspannglieder, der in Form eines erhöhten Einheitspreises für die Spannglieder berücksichtigt wurde. – Die Biegesteifigkeit der Kunststoffhüllrohre der verbundlosen Längsspannglieder erschwerte insbesondere bei niedrigen Lufttemperaturen deren Verlegung im Querschnitt. – Es zeigten sich Erschwernisse beim Betonieren der Verankerungsbereiche der Längsspannglieder aufgrund hoher Bewehrungskonzentrationen: Dies ist jedoch im Wesentlichen dadurch begründet, dass wegen der Weiternutzung der bestehenden Unterbauten bei beiden Überbauten die Querschnittsabmessungen entsprechend begrenzt werden mussten. 3.3.2.2 Überbau Süd Beim südlichen Überbau ergaben sich nach Auskunft der ausführenden Firma bei der Bauweise mit Längsspanngliedern mit nachträglichem Verbund folgende Erschwernisse gegenüber der neuen Bauart: – Dazu gehörte aufgrund der größeren Spanngliedanzahl die unvermeidbare vertikale Verschwenkung der Längsspannglieder. – Die Baustelleneinrichtung musste auf die in der Regel längeren und schwere- ren Spannglieder abgestimmt werden (höhere Hublasten für Kräne etc.). Zusammenfassend kann nach Auffassung des Unternehmens festgestellt werden, dass sich, abgesehen von dem zusätzlichen Aufwand für die Herstellung der Stegaussparungen für die Spanngliedverankerung, die Vor- und Nachteile beider Verfahren in etwa ausgleichen und daher mit der neuen Bauweise keine ausführungstechnischen Erschwernisse verbunden sind. 3.4 Herstellungskosten Bislang konnten die aus der Bauweise mit internen Längsspanngliedern ohne Verbund resultierenden Mehrkosten mangels direkter Vergleichswerte lediglich auf der Basis fiktiver Analogien abgeschätzt werden. Die dabei ermittelten Mehrkosten wurden im Rahmen bisheriger Pilotprojekte [9] [10] [11] [12] [13] [20] [21] meist nur in einer Größenordnung von ca. 5 % der Herstellungskosten für ein entsprechendes Brückenbauwerk in konventioneller Bauweise taxiert. Im vorliegenden Fall konnten die Bau- weisen jedoch erstmals unter Wettbewerbsbedingungen bei im Wesentlichen gleichen konstruktiven Randbedingungen unmittelbar gegenübergestellt werden. Wie in [17] bereits aufgezeigt, ergaben sich im Zuge der Planung und Ausführung für die Bauweise mit internen Längsspanngliedern ohne Verbund Mehrkosten infolge – eines höheren Einheitspreises für die Längsspannglieder unter zusätzlicher Berücksichtigung des Aufwandes für die Stegaussparungen, – eines erhöhten Betonstahlbedarfes in Längs- und in diesem besonderen Falle wegen des Vorhandenseins einer Quervorspannung auch in Querrichtung. Die erheblichen Mindermengen im er- forderlichen Spannstahlbedarf sowohl in Längs- als auch in Querrichtung wirken der obigen Kostenerhöhung jedoch *aufgrund unterschiedlicher geometrischer Verhältnisse auf die Randbedingungen am Überbau Nord umgerechnet 1 1 . SYM P O S I U M L E I PZ I G entscheidend entgegen. Aufgrund des gezeigten Sachverhaltes, wonach neben den Kosten für den Beton- und den Spannstahl keine bauartspezifischen Mehraufwendungen existieren, lässt sich der Herstellungskostenvergleich also allein auf einen Vergleich der Kosten für die Spann- und Betonstahlbewehrung unter Einbeziehung der entsprechenden Einheitspreise – darin sind die individu- ellen Mehraufwendungen für die ver- schließbaren Stegaussparungen be- rücksichtigt – reduzieren. In einer Tabelle sind hier die entsprechenden Mengen sowie die jeweils zugehörigen Einheitspreise gegenübergestellt. Bei dem Pilotprojekt Talbrücke(n) Schal- lermühle entstanden neben den Kosten für die neuen Überbauten auch Auf- wendungen für den Rückbau und die Sanierung der verbleibenden Unterbauten, so dass diese Gesamtsummen für die Angabe von Relativkosten nicht zielführend sind. Zu Vergleichszwecken eignen sich vielmehr Kosten für Neu- bauten, bei denen auch die Unterbauten miterrichtet werden. Für die Betrachtungen der nachfolgend genannten prozentualen Mehrkosten der neuen gegenüber der herkömmlichen Bauweise wird daher vorausgesetzt, dass die Kosten für den Überbau eines neuen Brückenbauwerkes etwa 60 % und die für neue Unterbauten etwa 40 % der gesamten Herstellungssumme betragen. Überbau Nord Überbau Süd Menge Spannstahl absolut [t] Längsspannglieder 70,10 111,00 Querspannglieder 26,70 29,00 * Spannstahlgehalt je m 3 Überbaubeton [kg/m 3 ] Längsspannglieder 27,90 44,00 Querspannglieder 10,60 11,50 * Menge Betonstahl absolut [t 416,80 370,90 Betonstahlgehalt je m 3 Überbaubeton [kg/m 3 ] 166,10 146,90 Einheitspreis netto [x/t] Längsspannglieder 5.200,00 2.800,00 Querspannglieder 6.500,00 6.500,00 Betonstahl 1.100,00 1.100,00 6 Gegenüberstellung der Mengen und Einheitspreise © bulicek + ingenieure 1 . 2011 | BRÜCKENBAU 61
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www.verlagsgruppewiederspahn.de Aus
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