G konstruktive Hinweise und Lastangaben für Massivbrücken

Allgemeines

mehrfeldriger Hohlkasten in einer Klothoide

Hier trage ich die konstruktiven Hinweise und Lastangaben zum Massivbrückenbau zusammen...das ist also mein Massivbrückensammelsorium! 😂

schlaffe Bewehrung

Entsprechend DIN EN 1992-2/NA NCI zu 3.2.2 (3)P darf für Brückenüberbauten ausschließlich Betonstahl B500B (hochduktiler Stahl) verwendet werden. Für Massivbrücken der DB AG beinhaltet die RiL 804.4201 gesonderte Regeln.

Hohlkastenquerschnitte

typischer Hohlkastenquerschnitt

Vorgespannte Hohlkästen sind entsprechend Handbuch Eurocode 2 - Betonbau - Band 2: Brücken, Anhang NA.TT zu planen. Demnach sollte der Anteil der externen Spannglider etwa 20% der Gesamtvorspannung betragen. Außerdem sollten die externen Spannglieder auf eine Vorspannkraft von 3 MN begrenzt bleiben. Für die nachträgliche Verstärkung sollten schon beim Neubau zwei weitere Spannglieder vorgesehen werden.Der maximale Abstand der Spanngliedumlenkstellen beträgt 35m.

Die internen Spannglieder haben keine Begrenzung der maximalen Vorspannkraft.

In den Stegen sind keine Spannglieder zu verlegen!

Für die Durchgangshöhe gelten mindestens 1,9m.

Literatur:

• Prof. Geißler; Handbuch... S. 400
• Prof. Rombach; Anwendung der FEM... S. 78

Lasten und Schnittgrößen

mitwirkende Breiten

Bei der Berechnung von Stabtragwerken ergibt sich seit jeher die Frage nach der mitwirkenden Breite. Neu ist im EC, dass in der Überschrift (s. Handbuch Eurocode 2 Betonbau Band 2: Brücken S. 72) auf alle Grenzzustände verwiesen wird. Dann wird aber ausgeführt, dass die mitwirkende Breite doch von einigen nicht ganz trivialen Einflüssen abhängt. Vor allem die Art der Belastung (einschl. Zwängungen) ist im Brückenbau doch etwas komplizierter. Ein Höhepunkt unserer neuen Normen findet sich aber im Abschnitt danach: Ist für die Schnittgrößenermittlung keine besondere Genauigkeit erforderlich, darf ein konstante Gurtbreite über die gesamte Stützweite angenommen werden. ...🤣

Zwangssschnittgrößen im GZT

s. E DIN EN 1992-2/NA:2012-04

• NCI Zu 2.3.1.2 (3) für die Temperatur und
• NCI Zu 2.3.1.3 (3) für die Stützensenkung

Demnach genügt es, im GZT für die Schnittgrößen aus den Zwangsbeanspruchungen 60% der Steifigkeit im Zustand I anzusetzen.

Bremsen und Anfahren

Da alle Kombinationsbeiwerte für das Bremsen zu Null festgelegt wurden (DIN EN 1990+A1 Tab. A2.1 gr2; DIN FB 101) hat zur Folge, dass in der Lastgruppe 2 (s. DIN EN 1991-2 Tab. 4.4.a gr2) das Bremsen entweder Leiteinwirkung ist, oder überhaupt nicht berücksichtigt wird. In der Lastgruppe 1 wird das Bremsen ohnehin nicht angesetzt. Außerdem werden deshalb die Bremslasten von allen Gebrauchstauglichkeitsnachweisen (Massivbrückenbau) ausgeschlossen.

Die Bremslast ist im (jeweiligen) Fahrstreifen 1 anzusetzen.

Der aktuelle Eurocode regelt die Brems- bzw. Anfahrlasten bei Straßenbrücken in:

• DIN EN 1991-2 Abschn. 4.4.1 und
• E DIN 1991-2/NA NDP zu 4.4.1 (2) Anmerkung 2

Temperatureinwirkungen auf Unterbauten

Der Eurocode (DIN 1991-1-5 Abschn. 6) beinhaltet nur allgemeine Aussagen zu den Temperatureinwirkungen auf Unterbauten, Rahmen, etc. Genauere Angaben findet man in der:

   ZTV-ING Teil 5 Abschnitt 2 Kapitel 3.2.6. Bild 5.2.2

Es empfiehlt sich, diese mit dem Prüfingenieur abzustimmen.

Verkehrslasten auf der Hinterfüllung

Die Verkehrslasten auf Hinterfüllungen sind in der:

• DIN EN 1991-2, Abschn. 4.9
• DIN EN 1991-2/NA, NCI zu 4.9.1 (1) Anmerkung 2

sowie

• ARS 22/2012 Anlage 2 B) (5)

geregelt. Insbesonders ist zu beachten, dass der Teilsicherheitswert wieder mit 1,5 statt 1,35 festgelegt wurde. Dadurch entstehen recht komplizierte Überlagerungsregeln.

Mehreinbau

Der Mehreinbau (Straßenbelag) von 0,5kN/m² ist nunmehr im ARS 22/2012 Anlage 3 geregelt.

Fertigteilbrücken

Ich bin kein Freund von Fertigteilen! 😫

s. Prof. Geißler; "Handbuch..." S. 474 ff.

Verformungen der Fertigteile

Die Ortbetonplatte bei Fertigteilbrücken soll mindestens 20cm dick sein. Die Fertigteile kommen aber nicht vollkommen eben auf der Baustelle an. Sind sie sehr schlank, haben sie einen "Buckel", oft treten aber auch Durchbiegungen nach unten auf. Weiterhin ist zu bedenken, dass die nebeneinanderliegenden Fertigteile unterschiedliche Ausgangsverformungen haben.

Zum Ausgleich dieser Streuungen bieten sich drei Möglichkeiten an:

• Vorverformung im Fertigteilwerk
• entsprechend dickere Ortbetonplatte
• unterschiedlich hohe Lagersockel

Diese Verformungen sind natürlich unter Berücksichtigung der Rissbildung und der vorhandenen Bewehrung zu ermitteln.

vorgespannte Fertigteile

Grundsätzlich sind bei vorgespannten Konstruktionen die nachstehenden Nachweise zu führen:

   Grenzzustand der Tragfähigkeit
   Dekompressionsnachweis (besonders für die Vorbemessung)
   Rissbreitennachweis (Mindestbewehrung)
   Nachweis der Betondruckspannungen 2x!!
   Nachweis der Spannstahlspannungen
   Nachweis der Schlaffstahlspannungen
   Nachweis der Ermüdung 2x!!
   "Berechnung" der Durchbiegungen (Zustand II)

Für die Gebrauchstauglichkeit sind zudem die Schwankungen der Vorspannung zu untersuchen.

Entscheident ist natürlich die Wahl des Spanngliedverlaufs. Bei durchlaufenden Systemen mit ungünstigen Stützweitenverhältnissen ist das doch recht schwierig.

kombinierte Vorspannung

Monolitzen und Bündelspannglieder

Das kombinierte Vorspannen ist zulässig; man darf sofortigen und nachträglichen Verbund in einem Fertigteil ausführen.

Mit der nachstehend skizzierten Spanngliedanordnung kann man recht gut den schmalen Pfad zwischen den Nachweisen finden. Die "Stellschrauben" sind:

• Vorspannkraft (rot bzw. grün)
• Stich (grün)
• Anfang- und/oder Endhöhe (rot)
• Anzahl der Spannglieder

durchlaufend gerade und girlandenförmige Spannglieder

Die untere Spanngliedlage kann man auch im sofortigen Verbund einbauen. Das spart Platz für die Endverankerung und man kann auch noch schön die Spannlitzen in die Querträger einbinden lassen. Dann können sich die beiden Lagen aber nicht mehr kreuzen.

untere Lage im sorfortigen Verbung

Die bekannten Hersteller unserer Bündelspannglieder haben oftmals keine Zulassung für ihre Monolitzen im Brückenbau. Die Hersteller der Monolitzen kann aber das anvisierte Fertigteilwerk benennen (hier ein Hersteller aus Portugal).

Zulassung Z-12.3-107

Längsbewehrung am Querträger

An den Querträgern können ggf. auch positive Stützmomente auftreten. 🤣

eine Möglichkeit

biegesteife Rahmenecken

Bei Rahmen werden die Ecken biegesteif ausgebildet (sonst sind es ja keine "echten" Rahmen). Diese Biegesteifigkeit kann mit der Software unterschiedlich steif ausgebildet werden. Prof. Rombach hat dies in seinem Fachbuch erläutert.

In der Sofistik kann man die Kopplungen (etwas aufwendigere Generierung) unterschiedlichen Gruppen zuweisen.

Durch die Gruppensteuerung in ASE können dann beispielsweise mit einer sehr steifen Rahmenecke die äußeren Lasten berechnet werden. In einem weiteren ASE - Lauf stellt man die Ecke weicher ein, und berechnet somit die Temperaturlastfälle.

Das spart Bewehrung und vor allem Bewehrungskonzentrationen.

Schlagwörter

Hohlkasten, Klothoide, Fertigteilbrücken, Zwangsschnittgrößen, Temperaturbelastung, Lasten auf Hinterfüllung, kombinierte Vorspannung, Monolitzen, biegesteife Rahmenecke