Entwurf eines Betonhalbfertigteils zur Herstellung der Fahrbahnplatte einer Stahl-Stahlbeton-Verbundbrücke

Diplomarbeit von Ayk Schmorde

Problemstellung:

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Bau von Brücken in Stahl-Stahlbeton-Verbundbauweise. Ausgehend von dem, sich aktuell in der Ausführung befindenden Bauwerk 1, einer Straßenbrücke über die Dahme, wird untersucht, ob die im Amtsentwurf vorgesehene Ortbetonfahrbahnplatte nicht sinnvoller durch Betonhalbfertigteile in Kombination mit einer Ortbetonergänzung herzustellen ist. Der Grundgedanke dieses Bemühens ist die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit dieser Bauweise durch eine Beschleunigung des Bauablaufes, eine Steigerung des Vorfertigungsgrades und einer damit verbundenen Reduzierung der Tätigkeiten auf der Baustelle.

Der durch die Firma Schmitt Stumpf Frühauf (SSF) eingebrachte Nebenentwurf sieht an Stelle eines einzelligen, trapezförmigen Stahlhohlkastens zwei luftdicht verschweißte Hohlkästen vor. In der äußeren Kontur des Querschnittes ergeben sich keine Änderungen, da sich das Bauwerk am Überbau der benachbarten Autobahnbrücke orientieren soll. Die leicht erhöhte Konstruktionsstahlmenge wird zu Gunsten des reduzierten Schweißnahtvolumens auf der Baustelle und des verringerten Korrosionsschutzaufwandes in Kauf genommen. Diese Variante mit den zwei Hohlkästen stellt den Ausgangspunkt für alle weiteren Betrachtungen dar.

Die Arbeit gliedert sich grob in drei Abschnitte. Teil I dient der Darstellung des exemplarisch betrachteten Bauwerkes in Form des Extraktes einer Vorstatik des Brückenüberbaues. Hierbei werden im Wesentlichen die Beanspruchungen der Fahrbahnplatte und der Verbundfuge herausgearbeitet. Im Anhang A dieser Diplomarbeit finden sich ergänzende Angaben zu dieser Vorstatik.

Teil II widmet sich dem Entwurf eines Betonhalbfertigteils und den diesbezüglichen Besonderheiten der Herstellung der Fahrbahnplatte. Dabei werden ausgehend von der Geometrie, normativen Grundlagen und bisher gesammelten Erfahrungen mit dieser Bauweise verschiedene Überlegungsansätze gezeigt. Einer dieser Ansätze wird anschließend für genauere Untersuchungen weiterentwickelt. Die technische Machbarkeit wird nachgewiesen und der sich ergebende Bauablauf mit den unterschiedlichen statischen Teilsystemen dargestellt. Besonderes Augenmerk wird auf die Qualität und die Robustheit der gefundenen Lösung gerichtet.

Im Teil III werden schließlich die reine Ortbetonplatte des Amtsentwurfes und die Überbauherstellung durch Betonhalbfertigteile miteinander verglichen. In den Vergleich gehen Überlegungen zu Bauabläufen und Baukosten ein. Weiterhin wird versucht, die Qualität und die Dauerhaftigkeit der Fahrbahnplatte im Endzustand zu bewerten. Letztendlich werden mögliche sinnvolle Einsatzbereiche beider Bauweisen ergründet und ein Ausblick in die Zukunft gegeben.

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