Brückenplattenverstärkung mit Verbundkrafterhöhung - Wiesenbrücke Schlechtnau - Todtnau, Deutschland
Um den gestiegenen Anforderungen an die Tragfähigkeit gerecht zu werden, musste die Wiesenbrücke in Schlechtnau verstärkt werden. Die Brücke der Brückenklasse 16/16, sollte nach Möglichkeit in eine Brückenklasse SLW 30 eingeteilt werden. Aufgrund der schnellen Verarbeitung und Aushärtung, entschied man sich für eine Verstärkung mit geklebten CFK-Lamellen.
Projekt-Beschreibung
Situation
Bei extern aufgeklebten CFK-Lamellen sind, bei Bauteilen unter nicht vorwiegend ruhender Belastung und entsprechender Restnutzungsdauer, zusätzliche Nachweise für die Verbundermüdung erforderlich. Um die maßgebenden Laststellungen und Zwischenrisselemte zu beurteilen, wurde die Brückenplatte zunächst für zwei unterschiedliche Laststellungen nachgewiesen.
Aufgrund der Nachweise am Zwischenrisselement betrachteten die Ingenieure die Kombination mit dem maximalen Moment, sowie die Kombination mit dem steilsten Momentenverlauf am Auflager. Zunächst bemaßen sie die CFK-Lamellen für die ruhende Belastung. Anschließend erfolgte die Bemessung für die Ermüdungsnachweise der Lamellenkraftdifferenz unter der zyklischen Einwirkungskombination. Die Nachweise gegen Ermüdung erfolgten am maßgebenden Zwischenrisselement und für die Endverankerung.
Endverankerung erhöht die Wirtschaftlichkeit
Die Verbundkraft wird dabei gemäß Richtlinie (RV 6.8.8) um den Faktor 0,348*fctm,surf0,25 abgemindert. Bei der vorliegenden Haftzugfestigkeit von 2 N/mm² ergab sich der Faktor zu 0,414. Jedoch konnten die Nachweise gegen Ermüdung zunächst nicht erbracht werden, die Überschreitung lag in etwa im Bereich der Aufbiegung der Stahlbewehrung. Außerdem ließ sich die Endverankerung der CFK Lamellen aufgrund der deutlich geringeren Bewehrung am Auflager nicht nachweisen. Damit man die Lamellenquerschnitte nicht deutlich erhöhen musste, wurde eine Verbundkrafterhöhung durch Bügelumschließung angesetzt (DAfStb-Richtlinie RV 6.1.1.4.2.2). Die Umschließung erfolgte bei der vorliegenden Platte durch quer aufgeklebten Flachstahl, welcher durch Klebeanker in der Platte verankert ist. Durch diesen selbstindizierten Anpressdruck steigt die Verbundkraft deutlich an.
Im Vorliegenden Fall waren pro Lamelle vier zusätzliche Verbundkrafterhöhungen, jeweils am Lamellenende zur Endverankerung sowie am maßgebenden Zwischenrisselement, erforderlich. Die Verankerung der Stahllaschen zur Verbundkrafterhöhung erfolgte durch fischer Injektionsanker mit einer Verankerungstiefe von ca. 100 mm.
Dieses Vorgehen der Verbundkrafterhöhung bei einer Platte wurde zum Beispiel auch bei einer Ertüchtigung eines Treppenlaufs im hessischen Kirchheim angewendet.
Lösung
Neben dem zeitlichen Aspekt und der entsprechend schnellen Ausführung, war auch der wirtschaftliche Aspekt ausschlaggebend für die Verstärkung mit einer Klebebewehrung. Die Verbundkrafterhöhung bei Platten für die Endverankerung und vor allem bei einzelnen Zwischenrisselementen, stellt nicht die Regel dar. Hierzu sind Ersatzquerschnitte im Bemessungsprogramm und entsprechende Erläuterungen erforderlich.
Gleichzeitig musste die Bemessung und Ausführung zügig erfolgen, da sich die Brücke auf ca. 650 m über NN befindet und entsprechende Anforderungen an den Klebstoff hinsichtlich der Verarbeitungs- und Untergrundtemperatur bestehen. Durch eine enge Abstimmung zwischen Planer, Prüfer, Verarbeiter und S&P-Experten konnte die Verstärkung zügig und im geplanten Zeitraum durchgeführt werden.
Material
110m Sto S&P CFK Lamelle 120/1,4mm
