Innovative Tragwerkskonzepte für Autobahnüberführungen
Autor: Louis Bauer
Sprache: Englisch
Kurzfassung
In dieser Arbeit werden innovative Konzepte für Autobahnüberführungen in der Schweiz untersucht und bewertet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf einer wirtschaftlicheren, wartungsärmeren und nachhaltigeren Bauweise bei gleichzeitiger Minimierung von Verkehrsbehinderungen während der Bauzeit. Die Studie konzentriert sich auf die Optimierung von Materialien, statischen Systemen und Bauverfahren, um diese Ziele zu erreichen.
Die Verwendung von Stahl-Beton-Verbundträger trägt zur Verbesserung der strukturellen Effizienz bei. Das System hat ein geringes Gewicht und ist mit der Vorfabrikation kompatibel. Dadurch entfällt der Bedarf an Lehrgerüsten und ermöglicht eine effiziente Konstruktion innerhalb enger Lichtraumprofile. Darüber hinaus ermöglichen Verbundträger die Verwendung von vorgefertigten Trägern, die an Ort und Stelle gehoben werden können, wodurch Verkehrsbehinderungen auf ein absolutes Minimum reduziert werden.
Die Studie nutzt die Finite-Elemente-Analyse (FEM), um das Biegeverhalten von Verbundquerschnitten aus verschiedenen Materialien zu analysieren. Die wichtigsten Ergebnisse zeigen, dass die Stahlsorte S355 das optimale Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Steifigkeit und Duktilität für Verbundträger bietet. Ultrahochfester Beton (UHPC) verbessert das Biegeverhalten erheblich und reduziert das Eigengewicht. Allerdings überwiegen die Kosten und Umweltauswirkungen von UHPC die Vorteile der Gewichtsreduzierung, so dass er als primäres Material für den Überführungsbau nicht zu rechtfertigen ist. Die Studie hebt die Herausforderungen hervor, die sich aus den strengen Höhenbeschränkungen ergeben, die das Erreichen einer angemessenen Biegesteifigkeit erschweren. Ausserdem bieten höherwertige Stähle wie S460 in dem untersuchten Konstruktionsszenario keine nennenswerten Vorteile.
Das vorgeschlagene Brückenkonzept verwendet Rahmenecken aus Ortbeton, um die Steifigkeit zu erhöhen und eine effiziente Lastübertragung zu ermöglichen. Der leichte Verbundträger überspannt das Feld und reduziert so das Eigengewicht bei gleichbleibender Festigkeit und Steifigkeit. Dieser Ansatz optimiert die Kraftverteilung, reduziert die Spannungen in der Mitte der Brücke und verbessert die Effizienz der Gesamtkonstruktion
