Messtechnische Überwachung der Herstellung von Fertigteilfugen im Verbundbrückenbau (D839)
Allgemeine Angaben:
- Diplomarbeit Nr. D839
- Bearbeiter: Johannes Beckert
- Verantwortl. Hochschullehrer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach
- Betreuer: Steffen Marx, Jochen Rodemann (GMG-Ingenieurgesellschaft mbH)
- Bearbeitungszeitraum: 06/2008 - 09/2008
Thesen
- Es kam im jungen Betonalter zum spannungslosen öffnen der Fertigteilfugen Infolge von Hydratationserscheinungen. Diese Fugen sind keine Risse im ursprünglichen Sinne, sondern vielmehr die schwächsten Stellen in der Betonplatte.
- Durch diese Fugenöffnung wurde im Verlauf der Baugeschichte die Bewehrung in der Fuge verstärkt beansprucht. Die Bewehrungsspannungen haben sich aber erst nach Erhärten des Betons aufgebaut, so dass diese während des Erstrisses kaum Spannungen aufwiesen. Deswegen hätte eine verstärkte Einlage von Bewehrung in den Fugen die Öff-nung weder begrenzen, noch verhindern können. Mit der üblichen Begrenzung der Riss-breite können somit die Bewehrungsspannungen nicht berechnet werden.
- Rechnerisch konnten die Bewehrungsspannungen über Gleichgewichtsbedingungen durch Umlagerung von Spannungen aus Betonflächen, im ungerissenen Zustand neben der Fuge liegend, ermittelt werden.
- Aus der Messung einer definierten Verkehrsbelastung ist herausgefunden worden, dass sich die Betonplatte, außer in den Fugen, komplett im Zustand I befindet. In einer Prognose der noch zu erwartenden Lasten werden die mittleren Zugfestigkeiten in der Betonplatte auch nicht überschritten. Da sind aber noch Einwirkungen aus dem Schwindvorgang abzuwarten.
- Die Rissentwicklung, bzw. eher die Entwicklung der Fugenbreite ist bis zu dem ausgewerteten Zustand unbedenklich, sollte aber in folgenden Messungen weiter verfolgt werden.
- Wenn sich nach längerer Verkehrsbelastung doch Lastrisse in der Betonplatte bilden, würde sich die Lage in den Fugen entspannen und die Bewehrungsspannungen absinken. Damit würden sich die vorhandenen Spannung besser über die Betonplatte verteilen.
- Da die Fugen unterhalb vom Obergurt des Hohlkastens bedeckt sind und von oben her verfüllt worden, sind keine Probleme im Bezug auf die Dauerhaftigkeit der Konstruktion zu erwarten.
Zielstellung
Ein entscheidender Punkt beim Entwurf einer Brücke ist die Wirtschaftlichkeit der Ausführung. Für eine optimierte Gesamtlösung spielen nicht nur die Stahltonnagen, sondern auch die Kosten für den Betonüberbau eine wesentliche Rolle. Verbundüberbauten mit Fertigteilen und Ortbetonergänzungen erweisen sich als wirtschaftlichste Methode. Durch die auftretenden Schwierigkeiten an den Schnittstellen der Gewerke des Beton- und Stahlbaus gab es anfangs viele Skeptiker bezüglich dieser Bauweise.
Ein Projekt, die diese neue Bautechnologie in der Praxis zeigt, ist die Brücke über das Bahretal bei Ottendorf, bei der eine Verbundbauweise mit Betonfertigteilen die Bauzeit enorm verkürzen und damit Baukosten eingespart werden sollen.
Ziel der Arbeit ist es, mit Hilfe von geeigneten Messmethoden das Verhalten des Verbundquerschnitts am Beispiel der Bahretalbrücke zu untersuchen. Danach folgt eine Auswertung der Messergebnisse und der anschließende Vergleich mit ingenieurtechnischen Modellen.
Besonders wird in der Diplomarbeit auf die Erklärung von aufgetretenen Effekten und der Ursachenanalyse eingegangen. Die Ergebnisse sind zu bewerten und einzuschätzen. Außerdem sollten messtechnische Besonderheiten ebenfalls näher analysiert werden.
Durchführung
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden in Zusammenarbeit mit der GMG Ingenieurgesellschaft mbH Dresden baubegleitende Messungen an der Bahretalbrücke durchgeführt, denen ein vorbereitendes Praktikum vorausging. Dabei wurden erste Messungen durchgeführt und erste Aufnehmer installiert. Daraus konnte man auf den Ausgangszustand , den Bauablauf und der spezifischen Bauweise schließen.
Ergebnisse
Die erwartete messtechnische Erfassung der Beanspruchung des Verbundquerschnittes und speziell der Verbundfuge wurde mit ausreichend Messwerten und Erklärungen erfolgreich unterlegt. Weiterhin wurde auf die aufgetretene Rissbildung näher eingegangen und diese durch Rechnungen mit Strukturmodellen verglichen werden.
Allerdings sei zu beachten, dass eine abschließende Bewertung der Rissentwicklung in den Fertigteilfugen bzw. an anderen Stellen der Betonplatte erst nach weiteren Messungen möglich wird, welche durch die zeitliche Bergrenzung der Diplomarbeit nicht mehr realisierbar waren.
Weitergeführt und abgeschlossen werden die Untersuchungen im baubegleitenden Messprojekt der GMG Ingenieurgesellschaft mbH.