Experimentelle Validierung einer Plattenbalken‐Bahnbrücke aus bewehrtem UHFB

Abstract

Experimentelle Validierung einer Plattenbalken-Bahnbrücke aus bewehrtem UHFB1 Einleitung Im Rahmen des geplanten Ersatzneubaus einer doppelspurigen Bahnbrücke kurzer Spannweite aus Walzträgerin-Beton (WiB) der Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) im Kanton Luzern/Schweiz ist eine neue Brückenkonstruktion aus bewehrtem UHFB (zementgebundener Ultra-Hochleistungs-Faserverbund-Baustoff) vorgesehen. Die Gründe für die Wahl dieses Werkstoffs sind eine möglichst geringe Trägerhöhe, da unterhalb der Brücke eine Mindestdurchfahrtshöhe zu gewährleisten ist und die Gleishebung aus wirtschaftlichen und geometrischen Gründen so gering wie möglich sein soll. Des Weiteren sollte die neue Konstruktion in Fertigteilbauweise herstellbar sein, um die Sperrzeiten der Strecke zu minimieren und die neue Konstruktion als gesamtes Element einzubauen. Es ist lediglich eine Längsfuge zwischen den beiden Gleisen erforderlich, die nachträglich mit UHFB geschlossen wird. Nachdem bisher bei den SBB bei einigen Brückenplatten aus Stahlbeton die Abdichtung aus UHFB hergestellt wurde, soll nun als nächster Schritt eine Brückenplatte vollständig mit dem neuen Baustoff UHFB erstellt werden. Dadurch können die oben genannten Randbedingungen eingehalten werden und es ist keine zusätzliche separate Brückenabdichtung erforderlich. Ferner können wichtige Erfahrungen bei der Bemessung und Herstellung mit diesem innovativen Baustoff für zukünftige Anwendungen gemacht werden. Bevor die SBB das Projekt bei der Aufsichtsbehörde BAV (Bundesamt für Verkehr) zur Genehmigung einreichte, wurde im Rahmen der internen technischen Vorprüfung entschieden, Vorversuche an Prüfkörpern mit der geplanten Spannweite und Trägerhöhe durchzuführen. Ausgehend von diesen Randbedingungen wurde die in Bild 1 dargestellte Trägergeometrie gewählt: eine 50 mm starke Platte mit vertikal gevouteten Stegen (von 100 auf 80 mm). Als Biegebewehrung wurden zwei Betonstahlstäbe mit einem Durchmesser von 26 mm je Steg eingelegt; in die Querscheiben an den Enden des Trägers wurde zusätzlich konstruktive Bewehrung in Form eines Bewehrungskorbs eingebaut (Bild 2); vertikal angeordnete Betonstahlstäbe als Querkraftbewehrung sind nicht vorgesehen. Der Werkstoff UHFB gehört im Brückenbau heutzutage noch nicht zu den Werkstoffen, die gewöhnlicherweise zum Einsatz kommen. Die Gründe hierfür sind fehlende Normen und zu geringe Anreize zur Innovation im Bauwesen. Dennoch bietet UHFB viele Vorteile, die im Rahmen des Ersatzes einer Bahnbrücke in der Schweiz gegenüber dem Betonbau überwogen. Dieser Aufsatz dokumentiert Versuche an zwei Plattenbalken aus bewehrtem UHFB, die im Rahmen der Bemessung und Herstellung dieser Bahnbrücke durchgeführt wurden: ein Biege-und ein Querkraftversuch. Es werden die Gründe für die Wahl von bewehrtem UHFB aufgezeigt, die gewählte Geometrie erläutert sowie die durchgeführten Versuche vorgestellt. Im Rahmen der Versuche wurden ebenfalls umfangreichen Materialversuche an UHFB durchgeführt, die im Weiteren vorgestellt werden. Schließlich werden die experimentell ermittelten T...

A Review of the Use of UHPFRC in Bridge Rehabilitation and New Construction in Switzerland

“…The serviceability limit state and the fatigue safety were the two critical requirements for dimensioning. The structural design was verified using two full-scale tests on girders with T crosssection at the Luzern University of Applied Sciences and Art (Switzerland) (Borkowski et al, 2017).…”

Statistische Bewertung der Druckfestigkeit von ultrahochfestem Beton (UHFB)

“…Zur Beurteilung der Streuung der Druckfestigkeit von UHFB wurden Prüfergebnisse am iBMB, Fachgebiet Massivbau, TU Braunschweig und Prüfergebnisse aus der nationalen und internationalen Fachliteratur [14–25] in einer Datenbank gesammelt, wobei neben faserlosen, ultrahochfesten Betonen auch faserbewehrte, ultrahochfeste Betone berücksichtigt wurden. In die Datenbank wurden Zylinder und Würfel aufgenommen, die einen Mindestdurchmesser oder eine Mindestkantenlänge von dem Dreifachen des Größtkorndurchmessers oder der zweieinhalbfachen Faserlänge aufweisen.…”

Bau einer Bahnbrücke aus bewehrtem UHFB

“…Dazu wurden zwei identische Π‐Träger (Plattenstreifen mit zwei Rippen) gemäß den Ergebnissen der Bemessung und mit gleichen Abmessungen wie die geplante Brückenplatte hergestellt. Die Vorversuche bestätigten die Bemessung, indem höhere Tragwiderstände gemessen wurden als die mit den Widerstandsmodellen gemäß vorhergesagten Tragwiderstände .…”