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Talbrücke Döggingen (Brücken über das Gauchachtal)

Verfasst von: K. Bahm
Veröffentlicht am: 17. Jan. 2002
Kategorie:

# 21.01.2002

Dieser Beitrag beschreibt die Variantenuntersuchung und Vorplanung sowie letzendlich die Gewählte und ausgeschriebenen Lösung der Talbrücke Döggingen im Zuge der Ortsumgehung der B31 zwischen Bräunlingen und Löffingen

Varianten Spannbeton

Bild 3 und 4 - Spannbeton mit interner / externer Vorspannung, parallelgurtig oder gevoutet
Bild 3 und 4 - Spannbeton mit interner / externer Vorspannung, parallelgurtig oder gevoutet

Der herkömmliche Spannbetonhohlkasten ist ein vielfach bewährtes und ausgereiftes System. Er hat jedoch bis heute einige Nachteile:
Die Stege sind häufig mit vielen Hüllrohren durchsetzt. Dies hat in vielen Fällen zu Schwierigkeiten beim Betonieren und damit zu entsprechenden Schwachstellen geführt. Um diese Probleme zu vermeiden, müssen die Stege relativ breit ausgeführt werden, was zu einem erhöhten Eigengewicht und damit auch zu nachteiligen Auswirkungen auf Gründung und Herstellung führt (Bild 3).

Der parallelgurte Hohlkasten hat in der Regel den Vorteil, daß er mittels des Taktschiebeverfahrens hergestellt werden kann. Dieser Vorteil entfällt hier wegen der Trassenführung mit gegenläufigen Klothoiden. Die Herstellung auf einem Lehrgerüst ist wegen des schlechten Baugrund und des vorhanden Dammes wahrscheinlich unwirtschaftlich (Bild 4).

Info: Die externe Vorspannung (ohne Verbund)
Der Hohlkasten mit externer Vorspannung hat wegen der dünneren Stege ein um ca 20 % reduziertes Eigengewicht, was auch Vorteile für die Gründung bringt. Aufgrund der Entwicklung neuer Spannverfahren und besserer Möglichkeiten des Korrosionsschutzes (Fett, Wachs und Ähnliches) ist dieses Verfahren heute wieder aktuell und wird immer häufiger eingesetzt.

Die externe Vorspannung bietet folgende Vorteile:

  • Die Spannglieder können jederzeit reguliert, kontrolliert, repariert und ausgewechselt werden, sie können durch feste Meßeinrichtungen auch ständig überwacht werden. Daraus ergibt sich eine Erhöhung der Dauerhaftigkeit.
  • Einfachere Handhabung in Ausführung und Konstruktion, die Betonierprobleme entfallen, die Stege können dünner und damit der Überbau leichter gemacht werden.
  • Die Stahlspannungen dürfen höher ausgenutzt werden und die großen Reibungsverluste bei langen Feldern entfallen.
  • Die Wechselbeanspruchungen aus Verkehr haben keinen Einfluß auf die Betriebsfestigkeit der Spannglieder.
  • Der Korrosionsschutz ist unabhängig vom Konstruktionsbeton.
  • Die Lage und Anzahl der Spannglieder können für die Bauzustände und für den Endzustand variiert werden. Dadurch kann vermieden werden, daß die Schlankheit des Überbaus nur aus Zwängen der Herstellung unnötig niedrig ist.


  • Als Nachteile werden angesehen:
  • Die Spannglieder leisten keinen Beitrag zur Rissebegrenzung, was zu einer höheren schlaffen Bewehrung führt.
  • Zur Verankerung und wegen erforderlicher Umlenkung sind relativ viele steife Querscheiben notwendig.

  • Fachwerkverbundträger mit 2 vertikalen Fachwerkbindern

    Bild 5, 6 und 7 - Fachwerkverbundträger mit 2 vertikalen Fachwerkbindern und dessen Visualisierung
    Bild 5, 6 und 7 - Fachwerkverbundträger mit 2 vertikalen Fachwerkbindern und dessen Visualisierung

    Der Stahlverbundquerschnitt wird seit vielen Jahren erfolgreich im Brückenbau eingesetzt. Insbesondere die Deutsche Bundesbahn hat viele ihrer Talbrücken mit diesem System errichtet. Dieser Querschnitt ist erheblich leichter als der Betonhohlkasten und bringt damit erhebliche Vorteile bezüglich der Gründung. Aus gestalterischer Sicht kann der Querschnitt überzeugen, da die Transparenz erhöht wird und die Träger durch entsprechende Farbauswahl an das umgebende Tal angepaßt werden können (Bild 5).

    In der Schrägansicht von unten wirkt allerdings störend, daß durch den in der Untergurtebene liegenden horizontalen Verband ein relativ dichtes "Stabgewirr" entsteht. Bezüglich der Brückengeometrie hat dieser Querschnitt Nachteile. Um das stark wechselnde Quergefälle aufzunehmen, müssen die Fachwerkbinder in ihrer Höhe veränderlich sein, was die Herstellung äußerst kompliziert macht (Bild 6).

    Fachwerkverbundträger in Dreiecksform
    Die gestalterischen Probleme der Variante 3 sind hier jedoch befriedigend gelöst, da aus der Untersicht lediglich 2 statt 4 Zuggurte vorhanden sind und die horizontalen und vertikalen Verbändeganz entfallen. Das Problem der Aufnahme des Brückenquergefälles kann hier befriedigend gelöst werden, indem der Dreiecksquerschnitt konstant gehalten wird und entsprechend der Querneigung gedreht wird (Bild 7).


    Verbundvollwandträger

    Bild 8 und 9 - Verbundvollwandträger und Computervisualisierung durch Prof. Rudloff
    Bild 8 und 9 - Verbundvollwandträger und Computervisualisierung durch Prof. Rudloff

    (Bild 8) Dieser Querschnitt wird ebenfalls erfolgreich eingesetzt und wird besonders bei der Deutschen Bundesbahn häufig verwendet.
    Ein Problem entsteht durch das stark wechselnde Quergefälle der Fahrbahn. Dieses kann beim "Dreiecksbinder" durch Verdrehen des Querschnitts aufgenommen werden, was beim Vollwandträger einer (nicht möglichen) Verwindung der Stegflächen entspricht.Das Quergefälle kann nur durch vertikale, in der Höhe veränderliche Stege aufgenommen werden.

    Gewählte und ausgeschriebene Lösung
    Als Ergebnis dieser Untersuchungen wurde schließlich die zuletzt vorgestellte Variante, also ein Stahlhohlkasten mit Betonfahrbahnplatte (Stahlverbundträger) gewählt. Der Stahlhohlkasten hat gegenüber einem Betonhohlkasten ein deutlich kleineres Eigengewicht und somit Vorteile bei der Gründung in den vorliegenden, sehr schwierigen Baugrundverhältnissen.

    Wegen der großen Spannweiten von 100 m wurde ein Voutenträger gewählt. Der Voutenträger hat eine gute Bauform für große Spannweiten, weil er seine Hauptmassen da hat, wo sie wenig Biegemomente erzeugen. Er kann deshalb sehr schlank gebaut werden. Seine Form bewirkt außerdem eine günstige Verteilung und Aufnahme der Schubkräfte (Bild 9).

    Die Stützweiten wurden über den flachen Talflanken gegenüber den Stützweiten in Talmitte entsprechend verkürzt, so daß ein harmonisches Verhältnis zwischen Bauwerkshöhe über Gelände und Überbauspannweiten gewährleistet ist. Außerdem kann auf diese Weise die Konstruktionshöhe des Überbauquerschnitts verringert und somit mehr Transparenz in den flachen Talseiten erreicht werden.



    QUELLEN UND VERWEISE:

    Harrer Ingenieure VBI mbH