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Brückenkonstruktion ohne Dehnfugen

Integrale Brücken erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Durch die direkte, monolithische Verbindung der einzelnen Bauteile Überbau, Pfeiler, Unterbauten und Widerlager, können integrale Brückenkonstruktionen zum einem filigraner werden, zum anderen sind sie weniger Wartungsaufwendig als herkömmliche Konstruktionen. Da es keine getrennten Teile gibt, die sich gegeneinander verschieben könnten, liegt das Einsatzgebiet bislang meist bei Tragwerken im Spannweitenbereich unter 20 m Länge. Beton, der sich abhängig von der Temperatur ausdehnt oder zusammenzieht, bewegt sich zwischen Sommer und Winter um einige Zentimeter, wodurch schwere Schäden in der Asphaltfahrbahn entstehen. Die Lösung lag bisher in Dehnfugen. »Die Brücke besteht dann aus mehreren Teilen, die sich in einem gewissen Ausmaß frei gegeneinander verschieben können – doch diese Dehnfugen sind ein typischer Schwachpunkt moderner Brückenbauten. Sie brauchen immer wieder Wartung, müssen manchmal ausgetauscht werden, und sind die Ursache für etwa 20 % der Brücken-Instandhaltungskosten«, erläutert Johann Kollegger vom Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien

Wie Perlen an einer Schnur
»Das grundlegende Funktionsprinzip der neuen Konstruktion basiert darauf, dass die Verformungen, welche durch Temperaturänderungen, Schwinden, Kriechen und äußere Belastung am Widerlager entstehen, nicht punktuell am Brückenende durch eine Dehnfuge in der Fahrbahn aufgenommen, sondern über einen längeren Bereich hinter dem Widerlager verteilt werden.« erklärt Bernhard Eichwalder. Dazu werden 20 bis 30 Betonelemente hintereinander – wie an einer Kette – aufgereiht und mit Seilen aus einem speziellen Glasfaser-Werkstoff miteinander verbunden. Wird an den Seilen gezogen, erhöht sich der Abstand zwischen den Betonelementen gleichmäßig. Die entstehenden Spalten bewegen sind im Millimeterbereich, sodass diese keine Gefahr für die Asphaltfahrbahn darstellen. Trotzdem musste eine passende Asphaltmischung entwickelt werden, die flexibel genug ist, um die millimeterkleinen Bewegungen aufzunehmen, ohne dabei rissig zu werden. Diese Aufgabe übernahm das Team von Ronald Blab vom Institut für Verkehrswissenschaften der TU Wien.

Erfolgreiches Pilotprojekt
Die neue Brückentechnologie wurde zunächst an einem Modell im Maßstab 1:1 umgehend getestet und im Anschluss durch den Projektpartner Autobahnen- und Schnellstraßen-Finanzierungs-AG ASFINAG in einem ersten Prototypen, der Satzengrabenbrücke an der Nordautobahn A5 zwischen Schrick und Poysbrunn in Niederösterreichs, realisiert. Es handelt sich dabei um die längste integrale Brücke Österreichs. Die 112 Meter lange Brücke und hat nun ihren ersten Winter überstanden. Die Messergebnisse im Rahmen eines umfangreiches Monitoringprogramms zeigen, dass die entwickelte Technik der dehnfugenlosen Brücke funktioniert. »Die theoretischen Berechnungen zur Aufteilung der Verformungen auf die einzelnen Betonelemente konnten durch die Messungen bestätigt werden«, berichtet Michael Kleiser, der zuständige Experte für Brückenbau bei der ASFINAG. Dem Einsatz der neuen Technik steht für weitere Brückenbauten nun nichts mehr im Weg.

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