Fahrbahnwannen auf Gewölbebrücken
Inhaltsverzeichnis
Projektdaten
| Titel | Title Fahrbahnwannen auf Gewölbebrücken | Trough constructions on arch bridges Förderer | Funding DB InfraGO AG, Frankfurt am Main Zeitraum | Period Seit | since 01/2020 Leiter | Project manager Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx Bearbeiter | Contributor Conrad Pelka, M.Sc. |
Bericht aus dem Jahrbuch 2023
Erweiterung des Regelwerks der Deutschen Bahn für Gewölbebrücken
Verbundprüfkörper aus einer Mauerwerksgewölbebücke im Versuchsstand
Nach über drei Jahren Forschung zu Gewölbebrücken im Netz der Deutschen Bahn wurde im Dezember 2023 ein zusätzliches Regelwerksmodul für bestehende Eisenbahngewölbebrücken an die Bauartenverantwortung übergeben. Die hohe Dauerhaftigkeit, das damit einhergehende CO2-Einsparpotential, die Kostenreduktion gegenüber einem Neubau sowie der baukulturelle Wert waren entscheidende Kriterien, diese Bauweise in eine einheitliche Regulierung zu überführen.
Der Umgang mit Gewölbebrücken bezieht sich auf die reale Erfassung des Bestands und dessen Zustandes. Vorgestellte Schwerpunkte sind die baustoffliche Kennwertermittlung, die statische Nachweisführung sowie mögliche Instandsetzungsmaßnahmen. In einem allgemeinen ersten Grundlagenabschnitt werden der Geltungsbereich definiert, die notwendigen Vorschriften aufgelistet und bautechnische Begriffe genannt. Im zweiten Abschnitt werden relevante geometrische Parameter definiert, die im Zuge einer Weiternutzung von Bedeutung sind. Im dritten Abschnitt wird auf die Vorgehensweise der Bestandsbewertung und der Bauwerksdiagnostik eingegangen. Das zweistufige Vorgehen der Untersuchungsplanung mit Schadenskartierung und anschließender Bohrkernentnahme sowie Probenaufbereitung wird mit der Einführung eines Protokolls für die Erfassung des inneren Bauwerksgefüges abgeschlossen. Im vierten Abschnitt wird auf die Baustofftechnologie und die statische Nachweisführung eingegangen. Es wird vor allem auf die Mauerwerksuntersuchungen für getrennte und zusammenhängende Prüfkörper hingewiesen, die u. a. in Abhängigkeit zu den Bewertungsstufen der statischen Nachweisführung der RIL 805 stehen.
Im abschließenden fünften Abschnitt werden die Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen beschrieben. Es wird dabei auf die Bauverfahren, die Gefügeverbesserungen der Bestandskonstruktion sowie die Verbesserung der Auf- und Hinterfüllbereiche eingegangen. Weiterhin sind Fahrbahnplattenkonstruktionen als mögliches Teilerneuerungskonzept auf Gewölberücken mit und ohne Fugenausbildung sowie die dazugehörigen Abdichtungsmaßnahmen dargestellt. Somit wird erreicht, dass aus der Vielzahl der Schadensbilder ein jeweilig zutreffendes Sanierungskonzept für Erhalt und Weiternutzung abgeleitet werden kann.
Bericht aus dem Jahrbuch 2022
Sanierungsmöglichkeiten von Eisenbahn-Gewölberücken
Eisenbahnüberführung Tälesbach in der Nähe von Stuttgart
Eisenbahn-Gewölbebrücken im Bestandsnetz der Deutschen Bahn haben in vereinzelten Fällen eine Laufzeit von über 150 Jahren. Um die Betriebssicherheit auch für zukünftige Anforderungen hinsichtlich Laststeigerung und Verkehrsdichte sicherzustellen, muss zwischen Bauwerksdiagnostik und Schadensbild der jeweiligen Eisenbahnbrücke ein zielgerichtetes Sanierungskonzept abgeleitet werden. Grundlage ist eine meist bauteilscharfe Schadenskartierung z. B. am Gewölbebogen und an aufgehenden Bauteilen wie dem Widerlagerbereich oder den Flügel- und Stirnwänden sowie die Kenntnis des Gefügeaufbaus, um passend zu den historischen Bestandsbaustoffen ein sowohl chemisch als auch statisch verträgliches Bauprodukt wählen zu können.
Die Einwirkung mit dem größten Schadenspotential ist die Feuchtigkeit. Diese kann als drückendes oder nicht drückendes Wasser auf Gewölberücken und Widerlagerbereiche einwirken. Drückende Feuchte ist als horizontale und vertikale Last zu berücksichtigen und wirkt mit der Hinterfüllung als horizontal abtreibende Kraft, was häufig zur Längsrissbildung in diesem Bereich führt. Durch die Feuchte und die fehlende Quertragwirkung kommt es zu immer größer werdenden Schäden. Durch eine Generalsanierung kann z. B. über eine Querverspannung das historische Bauwerk in dem Gewölbebereich stabilisiert werden. Des Weiteren können Hohl- und Fehlstellen mit einer Tiefenverfugung bzw. einem Ersatz durch Mauerwerksbereiche wieder kraftschlüssig geschlossen werden. Um eindringende Feuchte fernzuhalten, sind der Gewölberücken freizulegen sowie Hinterfüllung und Auffüllung durch schubfeste Produkte auszutauschen, um auf diesem Planum die Fahrbahnplatte auszubilden. An deren Ende sind Entwässerungspunkte zu definieren, um die Oberflächen- und Sickerfeuchte über ein Filtersteinsystem abzuführen.
Mit einer entsprechenden Schwarzabdichtung und einer Schutzbetonebene auf der Fahrbahnplatte sowie aufgesetzten Kappen ist die Gewölbebrücke gleichzeitig mit einem neuen Schutz- und Sicherheitsraum ausgestattet. Mit diesem umfänglichen Sanierungskonzept kann eine so sanierte Gewölbebrücke mindestens weitere 50 Jahre im Netz der Deutschen Bahn betrieben werden.
Bericht aus dem Jahrbuch 2021
Diagnostik an Gewölbebrücken
Entnommener Bohrkern aus einer Gewölbebrücke
Gewölbebrücken, bei denen Feuchteschäden auftreten, sich Längsrisse in der Gewölbelaibung gebildet haben oder Fugenmörtel gar auf die darunter führende Straße fällt, sind in der Regel für einen vollständigen Rückbau und Ersatz durch Neubau vorgesehen. Diese Anzeichen können erfasst werden und sind kein Grund des ersatzlosen Rückbaus. In den kommenden zehn Jahren stehen bei der Deutschen Bahn die ältesten Gewölbebauwerke der Unternehmensgeschichte, mit Laufzeiten von über 150 Jahren, zur Ertüchtigung an. Aus diesem Grund wird die zweistufige Bauwerksdiagnostik ein zunehmend wichtiger Aspekt im Rahmen einer möglichen Teilerneuerung sein.
Zweistufige Bauwerksdiagnostik bedeutet, dass in einer ersten Stufe das Bauwerk anhand von historischen Unterlagen für zukünftige Untersuchungen aufbereitet wird. Es wird eine visuelle Begutachtung durchgeführt. Dabei werden z. B. Entnahmepunkte für Bohrkerne anhand des Schadensbildes in Bereichen des vollen Steinquerschnitts, mit Lager- und Stoßfugen unterschiedlichen Bohrkerndurchmessers festgelegt. Hierzu ist eine Schadenskartierung anzufertigen. Bei der Erstbegutachtung sollte die zuständige Denkmalbehörde eingeschaltet werden, damit deren Forderungen bereits frühzeitig kommuniziert werden. Entsprechende Kontaktformulare wurden bereits mit der Arbeitshilfe für historische Eisenbahnbrücken geschaffen.
In Stufe 2 erfolgen Probenentnahme und -bewertung. Hierbei spielen nicht nur die Ermittlung von Baustoffparameter wie Feuchtegehalt, Druckfestigkeit, Spaltzugfestigkeit und Elastizitätsmodul für das Gestein und die Bindemittel, sondern auch im Stein-Mörtel-Verbund eine wichtige Rolle. Es sollte das äußere und innere Gefüge der Haupttragelemente und der Hinterfüllbereiche erfasst werden. Die Bohrkerne werden in transportsicheren Bohrkisten ausgelegt, dokumentiert, digitalisiert und dem Labor zur Auswertung übergeben. Sie können auch zum Teil einen unmittelbaren Aufschluss über bereits durchgeführte Ertüchtigungsmaßnahmen geben z. B. bereits durchgeführte Hohlrauminjektionen.
Eine solche zweistufige Diagnostik kann durch Bereitstellung von statistisch gesicherten Baustoffkennwerten für eine erfolgreiche Nachrechnung und zu einem Erhalt des Bestandsgewölbes im Rahmen der Teilerneuerung beitragen.
Bericht aus dem Jahrbuch 2020
Fahrbahnwannen auf Gewölbebrücken
3D-Visualisierung den prinzipiellen Oberbauaufbau einer mittels Fahrbahnwanne sanierten Gewölbebrücke
Die Gewölbebrücken der Bahn sind sowohl wichtige Infrastrukturobjekte als auch prägende Kulturgüter. Viele dieser Brücken befinden sich alterungsbedingt in einem schlechten Zustand und die DB AG plant, diese Brücken in den nächsten Jahren zu erneuern. Als Alternative zu Abbruch und Neubau soll im Rahmen eines Forschungsprojekts die Ertüchtigung der bestehenden Brücken mit einer Fahrbahnwanne weiterentwickelt werden. Die grundlegende Technologie dazu ist bereits seit vielen Jahren bekannt, jedoch existiert derzeit eine Vielzahl von unterschiedlichsten Lösungen. Innerhalb der realisierten Projekte sind die aufgetretenen Fehler weder analysiert noch beseitigt worden.
Eine vereinheitlichte Sanierungsrichtlinie ist auf den Weg zu bringen. Hierbei sind die signifikanten Fehler in Form von undichten Fugen bzw. Abdichtungen und die Alterung von Baustoffen eine häufige Ursache für eine Tragfähigkeitsreduzierung sowie Einschränkungen in der Gebrauchstauglichkeit. Dabei sollen effektive bautechnische Konzepte entwickelt werden, die unter Berücksichtigung von denkmalpflegerischen Aspekten Anwendung finden. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts sollen in ein Modul zur RIL 804 einfließen und somit unmittelbar in der Praxis umgesetzt werden.
Im Projekt werden in Zusammenarbeit mit der DB Netz AG Gewölbebrücken mit oder ohne Fahrbahnwanne möglichst vollständig und systematisch erfasst. In das o. g. Ergänzungsmodul sollen auch Hinweise der im Vorfeld durchzuführenden Betrachtungen, wie z. B. Schadenserfassung, Baugrundaufschlüsse und Baustoffuntersuchungen etc., aufgenommen werden. Die CO2-Bilanz, der Denkmalschutz sowie das sich stets aktualisierende Planungsrecht rücken immer stärker in den Fokus unserer Bauwerksgestaltung und fordern nachdrücklich die Nutzung von vorhandenen Ressourcen respektive das Erhalten alter Bauwerke oder Bauwerksteile.
Neben den vorgenannten Anforderungen gilt es, gemeinsam mit der DB Netz AG Bedingungen für die bilanzseitige Aktivierung und Finanzierung der Baumaßnahmen explizit herauszustellen, um ebenfalls eine möglichst vereinheitlichte Bewertungsgrundlage gegenüber Abriss und Neubau von alten Gewölbebrücken zu erhalten. Die gutachterliche Projektbegleitung von ausgewählten Gewölbebrückeninstandsetzungsmaßnahmen hat das Ziel, die hieraus gezogenen Erkenntnisse in das o. g. Modul ergänzend einfließen zu lassen.