Dünne Betondecken auf Brücken mit Übergangskon­struktionen

Inhaltsverzeichnis

1. 1. 1. Projektdaten
      2. Bericht aus dem Jahrbuch 2010
      3. Bericht aus dem Jahrbuch 2009

Projektdaten

Titel | Title Dünne Betondecken auf Brücken mit Übergangskonstruktionen | Thin concrete layers on long bridges Förderer | Funding Bundesanstalt für Straßenbau BASt Zeitraum | Period 01.2007 – 12.2010 Leiter | Project Manager Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach Bearbeiter | Contributor Dr.-Ing. Harald Michler

Bericht aus dem Jahrbuch 2010

Dünne Betondecken auf langen Brücken

In einem von der Bundesanstalt für Straßenbau BASt finanzierten Forschungsprojekt wurde ein Brückenbelagsystem aus einer ca. 8 cm dünnen fugenlosen Betondecke auf einer Dichtungsschicht aus Flüssigkunststoff gemäß ZTV-ING untersucht. Die Betonplatte soll eine hohe Standfestigkeit gewährleisten, die Flüssigkunststoffdichtschicht die sichere Abdichtung der darunter liegenden Brückenkonstruktion. Diese wirtschaftliche Betonbauweise würde eine dauerhafte Sanierung bestehender Asphalt-Brückenbeläge ohne eine Steigerung des Eigengewichts ermöglichen. Reserven für Verkehrslasterhöhungen bei der Sanierung wären ebenso vorhanden wie bei herkömmlichen Fahrbahnaufbauten.

Großversuch. Zuerst wurden die Materialparameter an einer Referenzdichtschicht untersucht und das Verhalten des Systems mit FEM simuliert. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wurde ein Großversuch an einem 13,5 m langen Träger durchgeführt, um das Materialverhalten in einem wirklichkeitsgetreuen Maßstab verifizieren zu können. Der Fokus lag vor allem auf den Eigenschaften der Dichtschicht, die von Belastungszeit und -geschwindigkeit abhängen, z. B. die Relaxation.

Bei einem realen Brückenbauwerk werden die größten Beanspruchungen in der Dichtschicht durch die wechselnden Temperaturen erzeugt. Deshalb sollten im Versuch möglichst große Verschiebungen zwischen Aufbetonplatte und Träger erzielt werden, um diesen Lastfall zu simulieren. Daher wurde der Träger im Vergleich zur Baupraxis sehr biegeweich ausgelegt. Die Belastung erfolgte einmal im Feld und einmal auf dem Kragarm. Außer den Kräften wurden die Verformungen und die Rissbildung beobachtet.

Fazit. Mit dem durchgeführten Großversuch wurde nachgewiesen, dass die in der Realität erwarteten Beanspruchungen des Brückenbelagssystems schadlos aufgenommen werden können. Außerdem war es möglich, mit der Simulation die tatsächlich auftretenden Beanspruchungen vorherzusagen. Damit können nun Eignungsnachweise für verschiedene Materialkombinationen aus Flüssigkunststoffdichtschicht und unterschiedlichen Haftbrücken im kleinmaßstäblichen Versuch erbracht werden. Somit können in einfacher Art und Weise geeignete Materialverbünde für spezielle Anforderungen spezifiziert und die Konstruktion entsprechend ausgelegt werden.

Die am Referenzsystem (kleinmaßstäbliche Versuche) und im Großversuch gewonnenen Daten lassen den Einsatz derartiger Systeme günstig und praktikabel erscheinen.

Bericht aus dem Jahrbuch 2009

Dünne Betondecken auf langen Brücken

Im Auftrag der BASt wird ein neuartiges Brückenbelag­system, bestehend aus einer dünnen, fugenlosen Betondecke auf einer Dichtungsschicht aus Flüssigkunststoff untersucht. Mit der ca. 8 cm dünnen Betonplatte wird eine hohe Standfestigkeit angestrebt. Die Flüssigkunststoffdichtschicht gewährleistet eine sichere Abdichtung der Brücken­konstruktion. Diese Betonbauweise soll eine dauerhafte Sanierung bestehender Asphalt-Brückenbeläge unter Beibehaltung der regulären Dicken ermöglichen. Kein Mehreinbau von Massen, und damit keine Erhöhung der Eigengewichtslasten, im Bereich des Fahrbahnbelages bedeutet Wirtschaftlichkeit beim Neubau und Beibehaltung der Reserven für Verkehrslast­erhöhungen bei der Sanierung.

Erkundung der Materialparameter. Obgleich Flüssigkunststoffdichtschichten schon seit Längerem erfolgreich in der Kombination mit bituminösem Belag eingesetzt werden, muss der Materialverbund mit einer Fahrbahndecke aus Beton erst erkundet werden. Hierzu werden kleinteilige Proben (20 cm x 10 cm) eines Referenzsystems einer Schubbeanspruchung ausgesetzt. Im Gegensatz zum Standardversuch wird hier die Normalspannungsbeanspruchung in der Dichtschicht signifikant reduziert und die Beanspruchung variiert. Besonderes Augenmerk gilt folgenden Parametern:

• Temperatureinfluss (-40 °C bis +50 °C)
• Belastungsgeschwindigkeit (0,250 mm/s bis 0,003 mm/s)
• Relaxation
• Zyklenfestigkeit (Schubverformung ±1, ±2 und ±3 mm bei bis zu 100 Zyklen)
• Schubbruchfestigkeit
• Parameter zum Wärmetransport

Simulation. Mit den gewonnenen Parametern wird das System dünne Fahrbahnplatte auf Dichtschicht numerisch simuliert. Mit klimatischen Modellrechnungen und Jahreszeitzyklen können verhältnismäßig weit gestreute Szenarien der auftretenden Beanspruchung der dünnen Fahrbahndecke simuliert und deren Beanspruchung im Bauwerk abgeschätzt werden. Die Ergebnisse der Simula­tion soll anhand eines Großversuchs mit einem ca. 14 m weit gespannten Biegebauteil verifiziert werden.

Eignung. Mit der durchgeführten Materialerkundung und den Simulationen können die zu erwartenden statischen Beanspruchungen der dünnen Fahrbahnplatte auf Dichtschicht realitätsnah ermittelt werden. Diese Daten münden dann, zusammen mit den Anforderungen des Betreibers, in die Spezifizierung für die Auslegung der Konstruktion und Betonqualität. Die am Referenzsystem gewonnenen Daten lassen den Einsatz derartiger Systeme günstig und machbar erscheinen.