Archivnummer
BAS 7627
Wirrbachtalbrücke
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Fluss/Tal:
Verkehrsweg:
Brückentyp:
Material:
Baujahr:
Spannweite:
Gesamtlänge:
Breite:
Brückenfläche:
Fahrbahnhöhe:
Pfeilerhöhe:
Status:
Details:
Länge 235 m
Breite zw. Geländern 11,5 m
Baubeginn: Jan. 2001
Verkehrsfreigabe 5. Juli 2003
Baukosetn Brutto 3,6 Mill €
Verpresspfähle 3.600 m
Beton Unterbauten 2.920 m³
Betonstahl Unterbauten 327 t
Ortbeton Überbau 1.740 m³
Betonstahl Überbau 212 t
Spannstahl Überbau 73 t
Entwurf:
Die Bundesstraße ist im Bauwerksbereich in einer Kurve mit einem Radius von R - 540 m trassiert. Im Aufriss liegt die Gradiente in einer Wanne mit einem Ausrundungshalbmesser von 6.100 m. Die Längsneigung ist variabel und nimmt vom südlichen Widerlage von 1,1 % bis zum nördlichen auf 4,9 % zu. Zur Überbrückung des tief eingeschnittenen Tals mit dicht bewaldeten Talflanken wurde ein Betonbogenbrücke mit aufgeständerter Fahrbahn als Vorzugsvariante gewählt. Deamit wird die topografische Lage und die unmittelbare Nachbarschaft zur Ortsbebauung von Geschwenda durch eine große Hauptstützweite sowie durch Transparenz und Leichtigkeit der Konstrukton am besten berücksichtigt. Der Baugrund mit wenig tragfähigen Auffüllungen im Talgrund und gut tragfähigem Fels an den Talfalnken unterstützt die gewählte Vorzugsvariante.
Besonderheiten:
Der im Grundriss mit einem Radius von 540 m gekrümmte Bogen stellt eine zusätzliche Herausforderung für den Entwursing. dar. Dieses Problem wurde für kleinere Stützweiten von Robert Maillart mit der Schwandbachbrücke in der Schweiz 1933 eindrucksvoll gelöst. bei der Wirrbachtalbrücke mit einer Bogenspannweite von 100 m wurde ebenfalls eine im Grundrisss asymmetrische Bogenform gewählt. Die Bogeninnenseite folgt einem konkaven Radius von 399 m - also kleiner als die Fahrbahnkrümmung mit R - 540 m. Die Bogenaußenseite verläuft mit einem der Fahrbahn gegengekrümmten, ebenfalls konkaven Radius von 3.00 m. Die ungewöhnliche, asymmetrische Bogenform verringert die Exzentrizität des Bogens im Grundriss und somit auch die Torsion infolge Eigengewicht. Die Bogenbreite am Scheitel beträgt lediglich 5,60 m. Sie vergrößert sich bis zum Kämpfer auf 9 m. Die doppelt gekrümmten Bogen kanten stehen in einem räumlichen Spannungsverhältnis zur Kurve der Fahrbahnplatte. In der Ansicht folgt der stetig gekrümmten Bogen der Form einer Parabel zweiten Grades. Durch die Längsneigung der Fahrbahn von i.M. 3 % ist es gestalterisch zwingend erforderlich die Bogenkämpfer ebenfalls in unterschiedlichen Höhen, d.h. auf einer Parallelen zur Fahrbahn anzuordnen. Die Bogenkämpfer wurden entsprechend ihrer statischen Funktion zur Ableitung der großen Schubkräfte betont massiv entworfen. Im mittleren Feld verschmilzt der Bogen mit dem Überbau, wobei durch einen ausgeprägten, 30 cm tiefen Rücksprung eine klare optische Trennung zw. Bogen und Überbau erreicht wird. Die einzelnen Bauteilkanten des Überbaus und des Bogesn verlaufen so ungestört und getrennt voneinander. Die Konstruktonshöhen von Bogen - 0,9 am Schitel - und Überbau - 1,4 m sind betont unterschiedlich, um in der Gesamtansicht Spannung zu erzeugen. Zur Steigerung der Transparenz in der Schrägansicht wurden die Aufstnäderungen auf dem Bogen als Rundstützen ausgeführt. Die Rundstützen, Pfeilerscheiben und Widerlager sind im Grundriß konsequent senkrecht zur Bauwerksachse angeordnet.
Konstruktion und Tragsystem:
Die Talbrücke über den Wirrbach weist Stützweiten zw. 14 m und 24 m auf. Die Fahrbahnbreite beträgt 8 m bei einer Gesamtbreite zw. den Geländern von 11,5 m. Der Überbau ist ein zweistegiger Plattenbalken aus Spannbeton B 45 mit einer konstanten Konstruktionshöe von 1,40 m. Der Überbau ist im Bogenscheitel auf 14,50 m Länge mit dem Bogen über einem massiven Block monolithisch verbunden. Somit stellt sich der Festpunkt der Brücke in Bogenmitte ein.
Die Pfeiler auf dem Bogen sind schlanke Rundstützen mit einem Durchmesser von 80 cm. Die übrigen Pfeiler sind als schlanke Scheiben mit einer Dicke von 60 cm für die Normalpfeiler und 80 cm für die Kämpferpfeiler ausgeführt. Diese schlanken Abmessungen konnten nur realisiert werden, da sämtliche Pfeiler bzw. Rundstützen ohne Lager und Fugen fest mit dem Überbau verbunden sind.
Die 100 m weit gespannte Bogen ist als massiver Rechteckquerschnitt in Beton B 45 mit einer Bauhöhe von 1,30 m am Kämpfer und 90 cm im Scheitel ausgeführt. Dies ergibt Schlankheiten von I/h = 111 im Scheitel. Der Bogenstich beträgt 25,30 m, was einem Verhältnis f/I = 1/4 entspricht.
Bauherr ist die Bundesrepublik Deutschland , Freistaat Thüringen vertreten durch die DEGES
Entwurf, Genehmigungs- und Ausführungsplanung: Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ing. VBI, GmbH, Erfurt Dresden
Auftragnehmer: Ing.- und Tiefbau Stetzler
Prüfing. Dr.-Ing. Zichner, Berlin
Bauüberwachung, Bauoberleitung: Köhler und Seitz Nürnberg
Besonderheiten des Tragsystems:
Beim Entwurf und der Ausbildung solcher fugenloser Brücken ist besonders darauf zu achten, dass die Verschiebungen und Verdrehungen des Überbaus infolge Tempeeraturänderungen, Kriechen und Schwinden, Bremsen und Anfahren sowie Baugrundbewegungen vom Bauwerk schadlos aufgenommen werden können. Die einhzelnen Bauteile sollten zur Reduzierung der Zwangsschnittgrößen schlang gewählt werden. Weiterhin muss der Baugrund eine gute Tragfähigkeit mit geringen Setzungen garantieren, wie es bei dem hier vorliegenden Bauwerk der Fall ist. Wegen ihrer großen Schlankheit und der Nähe zum Festpunkt können die Pfeilerscheiben in den Achsen 30, 40, 110 und 120 vollständig in den Überbau eingespannt werden. Aufgrund der größeren Dehnwege werden die Pfeiler 20 und 130 über Betongelenke fest mit dem Überbau verbunden. Die Rundstützen auf dem Bogen werden ebenfalls über Betongelenke migt dem Überbau verbunden, da die Einspannmomente aus der Verdrehung des Üb erbaus nicht vernünftig in diesen schlanken Rundstützen abgetragen werden können. Die Brücke ist nach dem Prinzip des versteiften Stabbogens konzipiert, bei dem "Tragen" und "Ausstreifen" der einzelnen Bauteile geschickt miteinander kombiniert werden.Die Fahrbahn trägt über Biegung die Lasten aus Eigengewicht und Verkehr über die Ständer in den Bogen ab, der diese als Druckkräfte zu den Kämpfern weieterleitet. Gleichzeitig steift der Fahrbahnträger den schlanken Bogen gegen Ausknicken aus.
Berechnung und Bemessung:
Die Brücke ist für zivile Verkehrslasten der Brückenklasse 60/30 nach DIN 1072 bemessen, für Militärlasen nach STANAG 2021, im Einbahnverkehr für MLC 100 und im Zweibahnverkehr für MLC 50/50.
Bauausführung:
Nach der Herstellung der Kämpfer wurde das flach gegründete Traggerüst, bestehend aus insgesamt fünf symmetrisch angeordneten Gerüsttürmen, aufgebaut. Die Türme waren untereinander mit jeweils vier Rüstbindern, die gleichzeitig die Schalung aufnehmen, am Kopf verbunden. Zum Ausgleich von Baugrundsetzungen wurden die Gerüsttürme auf Stellringpressen gelagert. Der Bogen wurde in fünf Bauabschnitten ohne Konterschalung symmetrisch von den Kämpfern her betoniert. Vor der Betonage des Bogenscheitels wurden die aufgetretenen Setzungen druch Hochfahren der Pressen unter den Gerüsttürmen so ausgegliechen, dass keine Zusatzmoment im Bogen infolge der herstellung an den Kämpfern auftragen.
Nach dem Erreichen der Mind.-druckfestigkeit des Betons von 35 MN/m2 wurde zur Reduzierung der Gesamtverformungen das Bogentraggerüst synchron in 5 mm bzw. 10 mm-Schritten bis zum Freiwerden der Schalung abgesenkt, so dass der Bogen selbsttragend wirkte.
Anschließend wurde eine Kontrollvermessung durchgeführt und der Lastfall Bogen unter Eigengewicht mit den berechneten Werten verglichen. Hier waren die möglichen Bewegungen an den Kämpfern von besonderem INteresse. Nach Herstellung der Rundstützen und Pfeilerscheiben wurde der Überbau geginnend von Achse 140 in insgesamt 10 Bauabschnitten mit Abschnittslängen zw. 16 m und 29 m auf einer selbstfahrenden Vorschubrüstung errichtet. Durch die asymmetrische Betonierfolge des Überbaus im Bogenbereich musste zur temporären Aussteifung des Bogens das Traggerüst wieder an den Bogen kraftschlüssig angedrückt werden.
Baulastträger:
Baulastnummer:
