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Die
Erfindung betrifft einen Stahl-Beton-Verbundtrog für einen
Brückenüberbau mit einer Betonplatte als Bodenplatte,
mit quer zur Längsrichtung der Brücke verlaufenden
Walzträgern in Beton (WiB) als externer Querbewehrung und
mit einer internen Querbewehrung der Betonplatte, mit Hauptträgern
im Wesentlichen aus Stahl in Längsrichtung der Brücke und
mit einem Kopplungsabschnitt, an dem eine Stirnseite der Betonplatte
an einer Innenseite eines der Hauptträger befestigt ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Bodenplatte für
einen Stahl-Beton-Verbundtrog nach obiger Art sowie ein Verfahren zur
Herstellung eines Stahl-Beton-Verbundtrogs als Brückenüberbau
mit Wangen als Hauptträger in Längsrichtung der
Brücke und einer daran befestigten Bodenplatte aus Beton.
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Bei
Brückenüberbauten ist es im Allgemeinen wünschenswert,
dass sie eine möglichst geringe Konstruktionshöhe
aufweisen, dabei aber dennoch robust, dauerhaft und einfach herzustellen
sind. Die Konstruktionshöhe eines Brückenüberbaus
wird im Wesentlichen von den Lasten bestimmt, die er zu tragen hat.
Das Bemühen und die Kunst der mit derartigen Bauwerken
befassten Bauingenieure richtet sich also in der Regel darauf, bei
möglichst großen Tragfähigkeiten eine
möglichst geringe Überbauhöhe mit geringem
Materialeinsatz und bei einer einfachen Herstellungsweise zu erzielen.
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In
der Fachzeitschrift „Stahlbau 71", Jahrgang
2002, Heft 6, Seiten 452 ff. ist eine Eisenbahnbrücke
für kurze Stützweiten mit extrem gedrückter Konstruktionshöhe
beschrieben. Aus zwei Hauptträgern, die in Brückenlängsrichtung
verlaufen und einen Doppel-T-Querschnitt aufweisen, und einer dazwischen
quergespannten, in Brückenlängsrichtung mitwirkenden
Fahrbahnplatte wird ein niedriger Trogquerschnitt gebildet. Als
Längsträger dienen schwere Walzprofile der Größe
W920 × 420 × 967 in der Materialqualität
S355M. Als Fahrbahnplatte wird unter anderem eine in Querrichtung
gespannte Verbundplatte in WiB-Bauweise vorgeschlagen. Diese Fahrbahnplatte
wird mit ihren Rändern beidseits jeweils auf dem unteren
Flansch eines Hauptträgers abgelegt. Sie umfasst in ihrer
Längsrichtung und damit in Brückenquerrichtung
verlaufende Stahlträger HE-B260 im Feldbereich und HE-M240
im Auflagebereich. An den Stahlträgern werden Kopfplatten
angeschweißt, die in einem unteren Stegbereich des Hauptträgers
mit diesem verschraubt oder verschweißt werden. Die Fahrbahnplatte
verfügt außerdem über eine zusätzliche
Querbewehrung und eine Längsbewehrung, die sowohl über
den oberen als auch über den unteren Flanschen der Stahlträger verlaufen.
Die untere Längsbewehrung verläuft durch Öffnungen
in den Stegen der Stahlträger.
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Zur
Herstellung der Brücke können die Vorarbeiten
an den Stahlkomponenten sowohl des Hauptträgers als auch
der Fahrbahnplatte im Werk vorgenommen werden. Wenn möglich,
kann ein Gerippe aus den Stahlkomponenten der Fahrbahnplatte insgesamt
vorgefertigt und einstückig auf die Baustelle transportiert
werden. Dort wird es mit den Hauptträgern verschweißt
bzw. verschraubt. Anschließend wird die gesamte Stahlkonstruktion
der Brücke in die Endlage gehoben. Daraufhin wird die Schalung
für die Fahrbahnplatte angebracht, indem der Zwischenraum
zwischen zwei benachbarten Stahlträgern durch eine verlorene
Schalung auf den unteren Flanschen geschlossen wird. Anschließend wird
die Platte in der Endlage der Brücke betoniert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Stahl-Beton-Verbundtrog anzugeben, dessen
Aufbau und Herstellung einfacher und damit wirtschaftlicher ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Stahl-Beton-Verbundtrog der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass im Kopplungsabschnitt im Wesentlichen
die interne Querbewehrung der Bodenplatte an den Hauptträgern
zugfest angeschlossen ist. Die Erfindung wendet sich also davon
ab, die in Querrichtung zur Brückenlängsrichtung
verlaufenden Stahlträger am Hauptträger zu befestigen.
Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, die Bodenplatte nicht über die
externe, sondern über die interne Querbewehrung zugfest
mit dem Hauptträger zu koppeln. Durch die in aller Regel
filigranere Ausgestaltung der internen Querbewehrung bieten sich
damit einfachere und flexiblere Anschlussmöglichkeiten
der Querbewehrung der Bodenplatte an den Hauptträger. Dies ermöglicht
einen einfacheren Ausgleich von Toleranzen zwischen Hauptträger
und Bodenplatte auf der Baustelle. Außerdem sind damit
die Funktionen der internen und der externen Querbewehrung gleichmäßig
verteilt. Neben der jeweiligen Kraftübertragung in Querrichtung
dient die externe Querbewehrung im Wesentlichen noch als Auflager
der Betonplatte auf dem Hauptträger. Die interne Querbewehrung
dagegen übernimmt von der herkömmlichen externen Querbewehrung
die Aufgabe, die Schubkräfte aus der Betonplatte in die
Hauptträger einzuleiten. Entsprechend geringer kann die
externe und größer muss die interne Querbewehrung
gemäß der Erfindung dimensioniert werden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Stahl-Beton-Verbundtrogs besteht
darin, dass die interne Querbewehrung eine schlaufenförmige
Anschlussbewehrung umfasst, die im Kopplungsabschnitt mittels Ortbetonverguss
am Hauptträger befestigbar ist. Damit bietet sich eine
Befestigungsmethode, die auf der Baustelle mit dort üblicherweise vorhandenen
Mitteln einfach hergestellt werden kann und die eine schnelle Montage über
große Längen ermöglicht. Sowohl die einfache
Herstellung als auch die Schnelligkeit der Montage machen das Herstellungsverfahren
und damit das Bauwerk kostengünstiger. Sofern nur der Kopplungsabschnitt
betoniert werden muss, sind dafür nur geringe, auf jeder
Baustelle leicht zu handhabende Betonmengen erforderlich. Die Kopplung
mittels Ortbeton ist umso überraschender, als mit dem Hauptträger
einerseits und der internen Querbewehrung andererseits zwei Stahlkomponenten
gekoppelt werden, was üblicherweise mittels Schrauben oder
Schweißen geschieht.
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Die
Qualität des Verbunds der Stahl- mit dem Ortbeton im Kopplungsabschnitt
kann durch den Einsatz von Verbundmitteln noch verbessert werden.
Sie vergrößern die Kontakt- bzw. Haftfläche
zwischen Beton und Stahl und damit die Schubtragfähigkeit des
Stahl-Ortbeton-Verbunds. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
des Verbundtrogs trägt der Hauptträger auf seiner
Innenseite zumindest im Kopplungsabschnitt Verbunddübel.
Sie ermöglichen eine ideale Schubübertragung zwischen
dem Ortbeton des Kopplungsabschnitts und dem Stahl des Hauptträgers.
Dieser Verbund stellt damit eine zuverlässige Verbindung
zwischen Hauptträger und Bodenplatte über deren
interne Querbewehrung her.
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Alternativ
kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
die interne Querbewehrung durch Verschweißen oder Verschrauben mit
dem Hauptträger gekoppelt werden. Die Kopplung kann zusätzlich
durch Ortbeton vergossen werden. Auch diese an sich bekannte und übliche
Kopplungsmethode lässt sich bei der Erfindung anwenden,
womit sie eine große Flexibilität bietet. In Sonderfällen,
in denen eine Kopplung mittels Ortbeton allein nicht ausreichend
oder möglich ist, kann also auch auf diese Kopplungstechnologie
zurückgegriffen werden.
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Da
die Bodenplatte erfindungsgemäß über die
interne Querbewehrung mit dem Hauptträger verbunden ist,
also den durch sie übertragenen Belastungen entsprechend
belastbar dimensioniert sein muss, kann die externe Querbewehrung
geringere Dimensionen aufweisen. Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung besteht daher die externe Querbewehrung
aus halbierten Stahlträgern (Halbträgern). Durch
ihren Einsatz als externe Querbewehrung bleiben der Bodenplatte
sowohl eine tragfähige Bewehrung in Querrichtung als auch
definierte Auflagerpunkte auf dem unteren Flansch des Hauptträgers
erhalten, die hohe Flächenpressungen abtragen können.
Außerdem lässt sich die externe Querbewehrung
aus Halbträgern einfach und kostengünstig ohne
Verschnitt herstellen. Der halbierte Träger bindet mit
dem Steg in die Betonplatte ein. Der Flansch verläuft sichtbar
auf der Unterseite der Betonplatte, also in deren Zugzone. Die Halbträger
bilden damit unverändert sowohl eine externe Querbewehrung
als auch eine verlorene Schalung auf der Unterseite der Betonplatte.
Durch die geringere Konstruktionshöhe der halbierten Stahlträger
gegenüber den Doppel-T-Trägern im Stand der Technik
bieten sie zudem größere Freiheiten für
die Anordnung der übrigen, insbesondere der Längsbewehrung
der Bodenplatte.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen
die halbierten Stahlträger in ihrem Stegbereich Verbunddübel
auf. Sie bewirken neben einer Vergrößerung der
Kontakt- bzw. Haftfläche eine besonders belastbare Verzahnung
zwischen Beton und Stahl. Der Stegbereich der halbierten Walzträger
kann zudem derart ausgeschnitten sein, dass sich an beiden Schnitthälften
dieselbe Kontur ergibt, die als Verbunddübel des halbierten Stahlträgers
im Beton wirkt. Der gegenüber einem Doppel-T-Träger
aufgrund seiner geringeren Oberfläche verringerte Haftverbund
des halbierten Walzträgers wird somit durch die Anordnung
von Verbunddübeln im Stegbereich wieder wettgemacht. Durch
die Zwischenräume zwischen den Verbunddübeln lässt sich
außerdem die untere Längsbewehrung der Betonplatte
durchführen, so dass ein aufwändiges Durchbohren
der Walzträger im Stegbereich entfällt. Der halbierte
Walzträger mit Verbunddübeln bietet also größtmögliche
Konstruktionsfreiheit für die übrige Bewehrung
und erleichtert ihre Montage.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die
Betonplatte zumindest in Längsrichtung vorgespannt sein.
Die Betonplatte kann vorteilhaft bereits im Werk vorgespannt und
erst auf der Baustelle mit dem Längstragsystem verbunden
werden. Infolge der Vorspannung bleibt die Platte auch zum Beispiel
bei Biegebeanspruchungen unter Eigenlast dauerhaft über
ihre gesamte Dicke unter einer Druckbelastung in Plattenebene, so
dass die Platte keine Steifigkeit durch Rissbildung verliert. Damit
bleibt das Gesamttragwerk ausreichend steif. Die Betonplatte muss
insbesondere unter der Verkehrslast der zukünftigen Brücke
auf ihrer Unterseite Zugbelastungen infolge Durchbiegung aufnehmen.
Die Vorspannung kann daher so groß ausgelegt werden, dass
auch unter voller Verkehrslast keine Zugspannungen im Beton auftreten.
Die Vorspannung kann also die im Beton unerwünschten Zugkräfte
auf der Unterseite der Betonplatte überdrücken,
um eine steifigkeitsmindernde Rissbildung zu vermeiden.
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Eine
weitere Reduzierung der Bauhöhe der Plattendicke kann dadurch
erzielt werden, dass die Bodenplatte auch in Querrichtung vorgespannt
ist. Eine innere Vorspannung, also eine solche mit Verbund, ermöglicht
eine kontinuierliche Lasteinleitung aus der Vorspannung in die Brückentafel.
Die dafür erforderlichen Spannglieder beanspruchen wegen
ihrer direkten Einbettung in den Beton nur geringen Konstruktionsraum
und sind kostengünstiger. Alternativ oder auch zusätzlich
kann eine äußere Vorspannung sowohl in Längs-
als auch in Querrichtung aufgebracht werden. Sie bietet den Vorteil,
dass sie auch nachträglich noch an gegebene Belastungsfälle angepasst
werden kann.
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Eine
geringe Konstruktionshöhe des Brückenoberbaus
kann nicht nur konstruktiv, sondern auch betontechnologisch erzielt
werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann
die Betonplatte aus ultrahochfestem Beton ausgebildet sein. Wegen
der höhere Steifigkeit und Tragfähigkeit dieses
Betons kann die Platte noch dünner ausgebildet werden,
wodurch der Brückenoberbau eine schlankere Erscheinung
erhält.
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Der
Hauptträger besteht im Allgemeinen aus einem geschweißten
Stahlträger mit Doppel-T-Profil und unterschiedlichen Blechdicken
von Ober- bzw. Untergurt einerseits und dem Steg andererseits. Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der
Obergurt des Hauptträgers aus Beton bestehen. Er wird dann
als Betonbalken ausgebildet, der bei als Einfeldträgern
ausgeführten Verbundtrögen in der Druckzone liegt.
Um den Betonbalken besonders schlank zu gestalten, kann auch er aus
ultrahochfestem Beton bestehen. Auch dadurch kann die Konstruktionshöhe
des Brückenoberbaus reduziert und die Optik der Brücke
in Seitenansicht variiert bzw. positiv beeinflusst werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der
Steg des Hauptträgers in der Brückenquerrichtung
geneigt konstruiert sein. Der Stahl-Beton-Verbundtrog erhält
damit einen sich nach oben erweiternden Querschnitt. Bei gleicher Konstruktionshöhe
erscheint der Brückenoberbau dadurch schlanker als bei
senkrecht stehenden Stegen des Hauptträgers.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst
der Hauptträger Versteifungselemente zwischen dem Ober-
und Untergurt einerseits und dem Steg andererseits. Die Versteifungselemente
können entweder als Querschotte bzw. Steifen aus Stahl
oder auch als Betonausfachung ausgebildet sein. Sie verleihen dem
Hauptträger eine höhere Stabilität gegen
Durchbiegung und Ausbauchen unter Last und gegen Zuganprall. Der Hauptträger
selbst kann damit schlanker dimensioniert werden. Durch eine Betonausfachung
anstelle von Stahlschotten kann auf Schweißnähte
am Steg und an den Stahlflanschen verzichtet werden, die sich auf
das Ermüdungsverhalten des Hauptträgers ungünstig
auswirken können. Zudem kann die Bewehrung einer Betonausfachung
in den Kopplungsabschnitt hineinragen und dort zu einer verbesserten Verbindung
der Anschlussbewehrung der Bodenplatte mit dem Hauptträger
beitragen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine Bodenplatte
aus Beton für einen Stahl-Beton-Verbundtrog nach einem
der obigen Ansprüche gelöst, die als Fertigteil
hergestellt ist. Sie kann dadurch in einer besonders hohen Qualität
produziert werden, was einerseits bei der Verwendung von ultrahochfestem
Beton und beim Aufbringen einer internen Vorspannung erforderlich
und für eine externe Vorspannung günstig ist.
Als Fertigteil lassen sich sowohl der Hauptträger als auch
die Betonplatte auf der Baustelle, insbesondere bei einer Koppelung
durch Ortbeton, leicht montieren, so dass der Fertigungsaufwand
auf der Baustelle minimiert ist. Insbesondere die Bodenplatte lässt
sich zudem in Abmessungen vorfertigen, die keinen unerschwinglichen
Transportaufwand verursachen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird schließlich durch ein Verfahren
zur Herstellung eines Stahl-Beton-Verbundtrogs als Brückenüberbau
mit Wangen als Hauptträger in Längsrichtung der
Brücke und einer daran befestigten Bodenplatte aus Beton
gelöst, das in den folgenden Schritten abläuft:
- a) Betonieren der Bodenplatte,
- b) Herstellen der Hauptträger,
- c) Koppeln der Hauptträger mit der Betonplatte durch
Ortbetonverguss zu einem Trog,
- d) Aushärtenlassen des Vergusses, und
- e) Einheben des Trogs in seine Einbaulage
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Die
Herstellung der Bodenplatte in Schritt a) und der Hauptträger
in Schritt b) kann grundsätzlich unabhängig voneinander
ablaufen. Sie ist also weder räumlich noch zeitlich zwingend
miteinander verknüpft. Damit gewinnt das Herstellungsverfahren
an Flexibilität, die eine insbesondere organisatorische Anpassung
an unter Umständen weniger günstige Gegebenheiten
eines Bauvorhabens erleichtern. Es eignet sich zum Beispiel auch
für Herstellungsbetriebe mit geringeren Kapazitäten.
So können die Bestandteile des Brückentrogs, also
die Bodenplatte und die Hauptträger, beispielsweise von
unterschiedlichen kleineren Betrieben erstellt werden, die mit der Gesamterstellung
des Brückentrogs überfordert wären. Alternativ
kann ein kleinerer Betrieb auch nacheinander zum Beispiel zuerst
die Platte und erst anschließend die Hauptträger
fertigen.
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Grundsätzlich
lässt sich der Brückentrog auch direkt in seiner
Endlage fertigen. Dazu können nach dem Schritt b) die Hauptträger
in ihre Endlage gebracht und dort gemäß Schritt
c) mit der Betonplatte gekoppelt werden, woran sich das Aushärtenlassen
des Schritt d) anschließen kann. Bei diesem Vorgehen ist
jedoch der Fahrweg über die Brücke zumindest für
die Zeitspanne vom Einheben der Hauptträger bis zum Aushärten
des Vergussbetons nach der Kopplung der Trogbestandteile blockiert.
Dies kann bei Brückenneubauten hingenommen werden. Bei
einem Austausch eines alten Brückenoberbaus gegen einen
neuen ermöglicht das erfindungsgemäße
Verfahren dagegen kürzestmögliche Sperrpausen,
in denen lediglich ein alter gegen einen neuen, in unmittelbarer
Nähe liegenden Überbau ausgetauscht werden muss.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens
wird die Betonplatte in Schritt a) mit einer Vorspannung vorzugsweise
in Längsrichtung hergestellt. Durch das Aufbringen von Vorspannung
in Schritt a), egal ob mit oder ohne Verbund, wird die Brücke
in Längsrichtung wesentlich steifer. Denn die Vorspannung überdrückt
auftretende Zugkräfte und vermeidet, dass die Betonplatte
in den so genannten Zustand II übergeht, also Risse in der
Platte entstehen, die die Steifigkeit des Tragwerks reduzieren.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens
kann die Betonplatte in Schritt a) mit Wärme behandelt
werden. Dadurch lassen sich die Schwind- und Kriechverformungen
beim Abbinden des Betons unter Vorspannung zu einem großen
Teil vorwegnehmen, so dass die Platte eine bessere Maßhaltigkeit
erhält. Bei diesem Verfahren kann zunächst nur
ein Vorspannanteil von beispielsweise 50% aufgebracht werden. Die
volle Vorspannung erhält die Platte dann erst nach Abschluss
ihrer Wärmebehandlung.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann die Betonplatte in Schritt a) als Fertigteil und
damit im Werk hergestellt werden und anschließend zum Einbauort
bzw. zum Vormontageplatz des Stahl-Beton-Verbundtrogs gefahren werden.
Dadurch lässt sich eine bei weitem höhere Qualität
der Betonplatte erzielen. Insbesondere das Aufbringen einer Vorspannung
ist werkseitig einfacher und mit höherer Qualität
zu bewerkstelligen als bauseits. Die Verwendung von ultrahochfestem
Beton, durch die die Betonplatte eine besonders hohe Schlankheit
erhalten kann, ist schließlich auf eine Fertigung im Werk
angewiesen.
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Auch
der Hauptträger kann als Fertigteil auf der Baustelle angeliefert
werden. Als herkömmlicher Doppel-T-Träger dürfte
das der Normalfall sein. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Hauptträger nach
seiner Herstellung in Schritt b) an seinem Steg über seinen
ganzen Bereich mit Stahlschotten oder einer Betonausfachung versehen
werden. Die Stahlschotte werden am Steg senkrecht zwischen Ober- und
Untergurt eingeschweißt. Die Betonausfachung kann auf den
seitlich liegenden Hauptträger im Stegbereich aufbetoniert
werden und über Dübelleisten und Bewehrung den
Verbund zum Steg erhalten. insbesondere eine Ausbildung einer Betonausfachung aus
ultrahochfestem Beton kann eine Herstellung im Werk erfordern.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens
kann vor der Kopplung in Schritt c) eine Querbewehrung der Betonplatte
mittels Schrauben oder Schweißen an dem Hauptträger
befestigt werden. Die Befestigung der Querbewehrung am Hauptträger
kann einerseits der Lagesicherung der Betonplatte gegenüber
dem Hauptträger dienen, also als Montagefixierung. Andererseits
kann sie aber auch einen wesentlichen Bestandteil der Kraftübertragung
zwischen Betonplatte zum Hauptträger darstellen, der durch
den anschließenden Ortbetonverguss noch verbessert wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann bei Brückenneubauten
zu einer schnellen und kostengünstigen Erstellung des Überbaus
führen. Dieser Vorteil wirkt sich noch positiver bei dem
Ersatz eines vorhandenen Brückenüberbaus aus,
weil zur Montage des neuen Überbaus nur kurze Sperrpausen
erforderlich sind. Daher kann der erfindungsgemäße Stahlbetonverbundtrog
auch sehr vorteilhaft als Behelfsbrücke verwendet werden.
Ihre schnelle Montage kann für eine schnelle Wiederherstellung
eines Fahrwegs von Vorteil sein.
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Das
Prinzip der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung eines
Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1:
einen Querschnitt des Stahl-Beton-Verbundtrogs,
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2:
eine Detailansicht aus 1,
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3:
eine Schnittansicht durch die Betonplatte in Brückenlängsrichtung,
und
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4:
einen Schnitt durch den Steg des Hauptträgers in Brückenlängsrichtung.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Stahl-Beton-Verbundtrog 10 eines
Brückenüberbaus in einem Schnitt quer zu seiner
und der Brückenlängsrichtung. Er setzt sich zusammen
aus einem Hauptträger 12 und einer Betonplatte 14,
die in einem Kopplungsabschnitt 16 miteinander verbunden
sind.
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Der
Hauptträger 12 umfasst einen Obergurt 18,
einen Steg 20 und einen Untergurt 22. Der Obergut 18 weist
einen Querschnitt von 700 × 100 mm auf, der Untergurt besteht
aus einem Blech mit den Maßen 500 × 30 mm. Der
Steg 20 ist auf der Unterseite des Obergurts 18 in
etwa mittig angeschweißt und verläuft abwärts
geneigt zum Untergurt 22, mit dem er an dessen äußeren
Rand verschweißt ist. Auf seiner Innenseite 24,
also auf der einem Schotterbett 26 zugewandten Seite des
Hauptträgers 12 sind auf dem Steg 20 drei
Verbunddübelleisten 28 aufgeschweißt.
Zwei weitere Verbunddübelleisten 30 sind auf der
Oberseite des Untergurt 22 befestigt. Sie und die untere
Leiste 28 am Steg 20 liegen in dem Kopplungsabschnitt 16 zwischen
dem Hauptträger 12 und der Betonplatte 14.
Von der Unterseite des Obergurts 18 bis hin zum Kopplungsabschnitt 16 trägt
der Hauptträger 12 auf seiner Innenseite 24 eine
etwa 15 cm dicke Betonausfachung 32.
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Zwischen
den Hauptträgern 12 spannt sich die Betonplatte 14 in
Brückenquerrichtung. Sie liegt an ihren Stirnseiten 34 auf
dem inneren Rand des Untergurts 22 auf. Sie umfasst einen
halbierten WiB-Träger 36 mit einem Stegabschnitt
mit Verbunddübeln 38 und einem Untergurt 40 als
externe Bewehrung. Der WiB-Träger 36 ist aus einem
Doppel-T-Profil eines Walzträgers HEM 200 hergestellt, indem
es im Steg in etwa mittig geteilt ist. Im Stegbereich bildet der
WiB-Träger 36 Verbunddübel 38 aus, mit
denen der WiB-Träger 36 in der Betonplatte 14 schubfest
verankert ist. Sein Untergurt 40 ragt aus der Betonplatte 14 heraus
und unterteilt ihre Unteransicht in Querrichtung. An den Stirnseiten 34 liegt
die Betonplatte 14 daher mit dem Untergurt 40 der WiB-Träger 36 auf
dem Untergurt 22 des Hauptträgers 12 auf.
Weil die Betonplatte 14 nur eine geringe Auflagefläche
auf dem Untergurt 22 hat, entstehen hier hohe Flächenpressungen,
die aber der Untergurt 40 gut übernehmen kann.
Die Oberseite 42 der Betonplatte 14 ist zur Mitte
hin mit einem Gefälle von etwa 2% versehen, da sie an ihren
Stirnseiten 34 etwa 20 cm und in Brückenmitte
15 cm dick ist. Niederschlagswasser wird im Schotterbett 26 zur
Brückenmitte hin geleitet.
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Im
Kopplungsabschnitt 16 stoßen die Betonplatte 14 mit
ihrer Stirnseite 34 und der Hauptträger mit dem
Untergurt 22, dem Steg 20 und der Betonausfachung 32 aneinander.
Sie werden mit einem ergänzten Ortbeton 44 miteinander
gekoppelt.
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Eine
vergrößerte Ansicht des linken Kopplungsabschnitts 16 in 1 zeigt 2.
Vom Hauptträger 12 sind ein unterer Abschnitt
des Stegs 20 und der Untergurt 22 zu sehen. Auf
seinem rechten Rand lagert die Betonplatte 14 mit dem Untergurt 40 ihres WiB-Trägers 36 auf.
Neben der externen Querbewehrung durch den WiB-Träger 36 umfasst
die Betonplatte 14 eine interne Querbewehrung 46.
Sie ragt über die Stirnseite 34 der Betonplatte 14 heraus
und bildet eine schlaufenförmige Anschlussbewehrung 48.
Sie läuft sowohl zwischen den Verbunddübeln der beiden
Dübelleisten 30 auf dem Untergurt 22 als auch
zwischen den Verbunddübeln der untersten Verbunddübelleiste 28 am
Steg 20 hindurch. In diesem Bereich überlappt
sie mit einer Querbewehrung 50 aus der Betonausfachung 32 des
Hauptträgers 12. Auch sie bildet eine schlaufenförmige
Anschlussbewehrung 52, die bis zur untersten Verbunddübelleiste 28 am
Steg 20 reicht. Der Kopplungsabschnitt 16 weist
außerdem noch eine Bewehrungsschlinge 54 auf,
die parallel zu den schlaufenförmigen Anschlussbewehrungen 48, 52 angeordnet
ist. In Längsrichtung der Brücke sind die Anschlussbewehrungen 48, 52 und
die Bewehrungsschlinge 54 über eine Längsbewehrung 56 miteinander
gekoppelt.
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Auch
die Betonplatte 14 verfügt über eine Längsbewehrung.
In den Zwischenräumen zwischen den Verbunddübeln 38 verläuft
eine untere Lage von Spannlitzen 58 und über den
Verbunddübeln 38 eine obere Lage. Die Betonplatte 14 ist
also in Längsrichtung vorgespannt. Durch den inneren Verbund
der Spannlitzen 58 mit der Betonplatte 14 erfordern
sie keinen großen Konstruktionsraum und können
so gut in der relativ schlanken Platte 14 untergebracht
werden. Die ohnehin schon geringe Konstruktionshöhe der
Betonplatte 14 infolge des niedrigen WiB-Trägers 36 wird
noch verringert, wenn sie aus ultrahochfestem Beton hergestellt
wird. Auch die Betonausfachung 32 des Hauptträgers 12 kann
daraus bestehen. Lediglich im Kopplungsabschnitt 16 wird
herkömmlicher Ortbeton verwendet, weil er bauseits eingebracht
wird.
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3 zeigt
eine Schnittansicht im Bereich der Stirnfläche 34 der
Betonplatte 14 mit Blick in den Kopplungsabschnitt 16.
Dort liegen die Bewehrungsschlinge 54, die Anschlussbewehrung 52 aus
der Betonausfachung 32 und die Anschlussbewehrung 48 aus
der Betonplatte 14 in Dreierbündeln nebeneinander.
Sie bilden zusammen mit der quer dazu verlaufenden Längsbewehrung 56 einen
Bewehrungskorb, der in die Zwischenräume zwischen den Verbunddübeln 30 am
Untergurt 22 und den Verbunddübeln 28 am
Steg 20 eingreift. In der Achse der Verbunddübel 28, 30 liegen
auch die gestrichelt angedeuteten Verbunddübel 38 der
WiB-Träger 36.
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Den
gleichen Ausschnitt zeigt die 4 in einer
Draufsicht. Die Betonplatte 14 weist ein Gerüst aus
WiB-Trägern 36 auf, die in einem Abstand von 50 cm
parallel nebeneinander angeordnet sind. Sie ragen aus der Betonplatte 14 geringfügig über
deren Stirnseite 34 hinaus. Parallel dazu verläuft
die interne Querbewehrung 46, die jenseits der Stirnfläche 34 in die
schlaufenförmige Anschlussbewehrung 48 übergeht.
Sie überlappt mit der Anschlussbewehrung 52 aus
der Betonausfachung 32. Beide Anschlussbewehrungen 48, 52 werden
ergänzt durch die Bewehrungsschlinge 54, die den
Querschnitt des Kopplungsabschnitts 16 im Wesentlichen
ausfüllt. Die Anschlussbewehrungen 48, 52 und
die Bewehrungsschlinge 54 werden durch die Längsbewehrung 56, die
parallel zu den Dübelleisten 28, 30 verläuft,
zu einem Bewehrungskorb ergänzt.
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Der
erfindungsgemäße Stahl-Beton-Verbundtrog eignet
sich sehr gut für eine weitgehende Vorfertigung seiner
Einzelteile im Werk. So wird die Betonplatte 14 komplett
als Fertigteil vorgefertigt. Sie wird in voller Länge im
Spannbett mit einem Vorspannanteil von ca. 50% in Längsrichtung
hergestellt. Dazu werden die WiB-Träger 36 als
externe Bewehrung und die interne Querbewehrung in das Spannbett
eingelegt. Die Stirnflächen 34 werden rau oder profiliert
abgeschafft. Quer zur Querbewehrung 36, 46 werden
die in Längsrichtung verlaufenden Spannlitzen 58 eingelegt.
Sie erhalten einen Vorspannanteil von ca. 50%, mit dem sie in den
Beton der Betonplatte 14 einbetoniert werden. Die Platte 14 erhält
eine sehr schlanke Gestaltung, indem sie an ihren Seitenflächen 34 etwa
20 cm stark und in Brückenmitte ca. 15 cm dick ausgebildet
wird. Dadurch erhält die Oberseite 42 der Betonplatte 14 eine
Neigung von Stirnseiten 34 zur Brückenmitte hin
von ca. 2%. Nach dem Einbringen des Betons wird die Betonplatte 14 mit
Wärme behandelt, um Schwind- und Kriechverformungen vorwegzunehmen.
Anschließend wird die volle Vorspannung auf die Spannlitzen 58 aufgebracht.
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Auch
der Stahlträger kann weitestgehend vorgefertigt werden.
Sein Obergurt 18 mit einem Querschnitt von 700 × 100
mm wird über Halskehlnähte an den Steg 20 angeschlossen,
der eine Dicke von 20 mm aufweist. Der Untergurt 22 hat
die Abmessungen 500 × 30 mm und wird an seinem einen Rand
mit dem Steg 20 verschweißt. In seinem mittleren
Bereich trägt er die Dübelleisten 30.
Sein dem Steg 20 gegenüberliegender Rand dient
als Auflagerfläche für die Betonplatte 14.
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Nach
dem Verschweißen des Obergurts 18, des Stegs 20 und
des Untergurts 22 zum Hauptträger 12 und
Aufbringen seines Korrosionsschutzes erhält der Hauptträger 12 auf
einem oberen Bereich seines Stegs 20 auf einer Länge
von etwa zwei Dritteln die Betonausfachung 32 in einer
Dicke von ca. 15 cm. Sie erhält die Querbewehrung 50,
die in zwei Dübelleisten 28 auf dem Steg 20 eingreift.
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Die
Betonplatte 14 und der vorbereitete Hauptträger 12 werden
in diesem Zustand am Einbauort angeliefert. Die Hauptträger 12 erhalten
durch ihre Betonausfachung 32 bei einer Länge
von ca. 18 m ein Gesamtgewicht von ca. 17 t, die Verbundplatte in
einer Breite von 4 m in etwa 31 t. Die Hauptträger 12 und
die Betonplatte 14 werden an einem Montageplatz in eine
der Einbaulage entsprechend relative Lage zueinander gebracht. Dazu
wird die Betonplatte 14 auf dem Untergurt 22 jedes
Hauptträgers 12 abgelegt. In den Eckbereichen über
den Untergurten 22 erhebt sich nun der Kopplungsabschnitt 16,
der vom Untergurt 22, dem Steg 20, der Betonausfachung 32 und
der Betonplatte 14 begrenzt ist. In den Kopplungsabschnitt 16 ragen
bereits die Anschlussbewehrungen 48 der Betonplatte 14 und
die Anschlussbewehrung 52 aus der Betonausfachung 32 hinein. Sie
werden noch ergänzt durch die Bewehrungsschlinge 54 und
die in Längsrichtung der Brücke verlaufenden Längsbewehrungen 56.
Anschließend wird der Kopplungsbereich 16 mit
Ortbetonverguss gefüllt und damit jeder Hauptträger 12 mit
der Betonplatte 14 verbunden. Nach einer Abbindezeit von
ca. zwei bis drei Tagen kann der gesamte Brückentrog 10 vom
Montageplatz aus in seine Endlage eingehoben werden. Sein Verlegegewicht
beträgt jetzt ca. 70 t.
-
- 10
- Stahl-Beton-Verbundtrog
- 12
- Hauptträger
- 14
- Bodenplatte,
Betonplatte
- 16
- Kopplungsabschnitt
- 18
- Obergurt
- 20
- Steg
- 22
- Untergurt
- 24
- Innenseite
des Hauptträgers 12
- 26
- Schotterbett
- 28
- Verbunddübelleiste
am Steg 20
- 30
- Verbunddübelleiste
am Untergurt 22
- 32
- Betonausfachung
- 34
- Stirnseite
der Betonplatte 14
- 36
- halbierter
WiB-Träger
- 38
- Verbunddübel
- 40
- Untergurt
des WiB-Trägers 36
- 42
- Oberseite
der Betonplatte 14
- 44
- Ortbeton
- 46
- Interne
Querbewehrung
- 48
- Anschlussbewehrung
- 50
- Querbewehrung
der Betonausfachung 32
- 52
- Anschlussbewehrung
der Betonausfachung 32
- 54
- Bewehrungsschlinge
- 56
- Längsbewehrung
- 58
- Spannlitzen,
Spanndrähte
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Fachzeitschrift „Stahlbau
71”, Jahrgang 2002, Heft 6, Seiten 452 ff. [0003]