Bachelorarbeit Marius Weber (Auszeichnung)

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Diplomand
Marius Weber
Dozent
Hartwig Stempfle, Prof. Dr. Dipl. Ing. SIA
Experte
Walter Müller, Dipl. Bauing. HTL
Disziplin
Stahlbetonbau/Brückenbau
Jahr
2010
Viadukt am Urner Seebecken verstärken
Instandsetzung Viadukt Bolzbach Süd/A2 Erhaltungsabschnitt Beckenried–Seedorf
Der Viadukt Bolzbach Süd der A2 aus den 1970er-Jahren entspricht aus statischer Sicht nicht mehr den aktuellen SIA-Normen. Zudem ist die Strasse stärker frequentiert. Der Viadukt soll deshalb ausgehend von der statischen Überprüfung verstärkt werden.

Diese Arbeit hat die Erarbeitung eines Verstärkungskonzepts für den Viadukt Bolzbach Süd der A2 im Erhaltungsabschnitt Beckenried–Seedorf am Westufer des Urnersees zum Ziel. Die ermittelten Strassenlasten basieren auf der SIA-Norm 261 und der Astra-Dokumentation «Überprüfung bestehender Strassenbrücken Ausgabe 2006». Dabei werden mithilfe von plastischen Umlagerungen alle Tragreserven in Längsrichtung ausgenutzt. Das Instandsetzungskonzept beinhaltet eine Variante ohne Verbreiterung und eine mit Verbreiterung des Brückenquerschnittes.

Modellbildung und Auswirkungen

Die Eigengewichte werden mit der SIA-Norm 261 und unter Berücksichtigung des Merkblattes der SIA-Norm 269 ermittelt und aktualisiert (für den Lastbeiwert wurde yG =1.2 anstatt 1.35 eingesetzt). Der Unterschied zwischen dem berücksichtigten Lastmodell 1 der SIA-Norm 261 und dem Lastmodell 3 der Astra besteht in den α-Beiwerten.
Für die Nachweisführung wird das plastische Widerstandsmoment über den Stützen voll ausgenutzt. Das dabei massgebende Randfeld wird als Einfeldträgerrost mit der Software Cedrus 6 modelliert, und die errechneten Widerstände werden überlagert.

Nachweis mit verschiedenen Lastfällen
Die Lasten können von der Fahrbahnplatte auf die Längsträger abgetragen werden. Diese Längsträger erfüllen zwar den Querkraftnachweis, allerdings sind sie auf Biegung zu verstärken, da die Ausnützungsziffer mEd/mRd zu klein ist. Falls der Wert für mEd/mRd grösser ist als 0.95 (weisse Felder in den Tabellen auf Seite 79), werden keine Verstärkungen an den betroffenen Bauteilen der Tragkonstruktion vorgesehen.

Verstärkungsmassnahmen
Das Verstärkungskonzept sieht in einem ersten Schritt Betonquerträger in der Feldmitte vor, die die Lasten in Querrichtung besser verteilen. Wenn die Brücke nicht verbreitert wird, kann die Tragsicherheit nach Lastmodell 3 der Astra ausschliesslich mit einbetonierten Querträgern in Trägermitte erfüllt werden. Wenn eine Verbreiterung von 0.5 m vorgesehen ist, sind zusätzliche Verstärkungen mit CFK-Lamellen notwendig.
Beim Lastmodell 1 nach der SIA-Norm 261 sind die Längsträger mit jeweils zwei externen Vorspannkabeln vorzuspannen. Diese werden auf die Tragsicherheit bei voller Nutzlast dimensioniert. Unter dem Lastfall «Vorspannung mit Eigengewicht» muss die Oberseite der Fahrbahnplatte mit zusätzlicher Bewehrung verstärkt werden.
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