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VFT Bauweise
VFT Bauweise
Verbund-Fertigteil-Bauweise
- 1 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VFT Bauweise
Aufbeton-Ergänzung
• Ca. 20-30cm Konstruktionsbeton
Fertigteilbeton
• Ca 10-12cm Beton
• Tragfähigkeit für den Endzustand
Ca. 10 12cm Beton
• Sicherstellung der Tragfähigkeit
für den Bauzustand
Verdübelung
• Kopfbolzendübel gestaffelt für die
unterschiedlichen Betonierzustände
Typischer VFT-Querschnitt
Stahlträger
• Üblicherweise geschweißte QS
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VFT Bauweise
Stahlbau
• Einsatz geschweißter Stahlhauptträger
• Kopfbolzendübel zur SchubsicherungKopfbolzendübel zur Schubsicherung
• Werkseitiger Korrosionsschutz
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Fachmesse Bau 2011
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VFT Bauweise
Transport
• Schwertransport der VFT-Träger über die StraßeSchwertransport der VFT Träger über die Straße
• (Torsions)-Abstrebungen für den Transport
• Fertigteillängen bis ca. 50-60 m möglich
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VFT Bauweise
Einhub
• Fertigteilgewichte bis ca. 80to
• Mobilkräne ausreichend für Einhub
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18.01.2011
VFT Bauweise
VFT – Rahmenbrücke über 6-streifige Autobahn
VFT in Rahmenbauweise
• Realisierung sehr schlanker Querschnittsabmessungen in Feldmitte
• Wegfall einer Mittelstütze z B für Überquerung einer 6 streifigen Autobahn• Wegfall einer Mittelstütze z.B. für Überquerung einer 6-streifigen Autobahn
• Reduktion der Unterhaltungskosten durch Integralbauweise
• Robuste und langlebige Bauweise
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VFT Bauweise
Pilotprojekt
Eisenbahnbrücke über den Lech bei Schongau
Notwendigkeit der Instandsetzung des Bestandsbauwerks
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VFT Bauweise
- 8 -
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VFT Bauweise
Einhub des VFT-Trägers mit Mobilkrang
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VFT Bauweise
Innenansicht / Untersicht zwischen den Stahlhuptträgern
Konstruktion
• Druckplatte über der Stütze zur Realisierung der DurchlaufwirkungBauzustand über dem Strompfeiler
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p
VFT Bauweise
- 11 -
Fachmesse Bau 2011
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18.01.2011
VFT Bauweise
Pilotprojekt
Eisenbahnbrücke über den Teltow-Kanal
42.50 m
- 12 -
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VFTBauweise
107510.75
Querschnitts-Skizze
-13-
FachmesseBau2011
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VFT Bauweise
Überquerung Teltow-Kanal
• Schwertransport der VFT-Träger über die Straße
• (Torsions)-Abstrebungen für den Transport
• Fertigteillängen bis ca. 50-60 m möglich
• Beträchtliche Reduktion der erf. Querschnittshöhe
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VFT Bauweise
VFT-WIB
Einsatz innovativer Verdübelungselemente
VFT-WIB
• Einsatz sog. Verbunddübel zur Übertragung der Längsschubkräfte
• Wegfall des stählernen Obergurts (Anordnung der Kopfbolzendübel)• Wegfall des stählernen Obergurts (Anordnung der Kopfbolzendübel)
• Realisierung einer externen Bewehrung mit günstigem / vergrößertem inneren Hebelarm
• Wirtschaftliche / materialsparende Bauweise durch mittige Teilung von Walzprofilen
• Optimierte Schnittlinie (herkömmlicher Brennschnitt) im Steg erzeugt Verbunddübel
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VFT Bauweise
Pilotprojekt
Pöcking / Deutschland
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VFT Bauweise
Wesentliche Systemparamter
• Zweifeldträger mit Mittelstütze
• Spannweite 2x 16,60m
• Gesamtlänge 33,20m
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VFT Bauweise
• VFT– Träger
• Breite ca. 3,20m (Transport)
• Aufbeton-Ergänzung
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VFT Bauweise
Element 1
Verbundsicherung
Element 2
Verbunddübel (Puzzle) im Detail
Verbundsicherung
• Einsatz von Verbunddübeln an Stelle herkömmlicher Kopfbolzendübel
• Hier Verwendung der sog. Puzzleleiste
• Durch optimierte Schnittführung im Steg werden zwei externe Bewehrungselemente generiertp g g g g
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VFT Bauweise
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VFT Bauweise
Bewehrungsführung im Bereich des Dübelgrunds
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VFT Bauweise
Transport der VFT-Träger vom Fertigteilwerk zur Baustelle
- 22 -
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VFT Bauweise
Ausbildung des Fertigteils auf
kompletter Brückenlänge
Nächtlicher Einhub der VFT-Träger
Einhub der Fertigteileg
• Durchgängige Ausbildung der Fertigteile über beide Felder mit l=33,20m
• Dadurch wesentlich beschleunigter Bauablauf (Nachtsperrpause ohne Betriebsunterbrechung)
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VFT Bauweise
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VFT Bauweise
Pilotprojekt
Kratzerau / Österreich
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VFT Bauweise
- 26 -
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VFT Bauweise
- 27 -
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VFT Bauweise
Verbundsicherung
Halbiertes Walzprofil mit Verbunddübeln (Finnengeometrie)
Verbundsicherung
• Verwendung der sog. Finnengeometrie
• Vorteil dieser Geometrie ist eine hohe statische Tragfähigkeit
• Bedingt durch den engen Schnittradius wird eine Kerbe am Dübelgrundg g g
erzeugt (Klothoidengeometrie ist für dynamische Beanspruchungen
besser geeignet)
Walzprofile während des Schnittprozesses
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VFT Bauweise
Pilotprojekt
Vigaun / Österreich
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VFT Bauweise
VFT-Träger
Aufbeton-Ergänzung
Externe Bewehrung des VFT-Trägers
mit sehr günstigem inneren Hebelarm
VFT-Träger
Querschittsgeometrie
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VFT Bauweise
Brennschnitt am Dübel Getrennte Trägerhälften
Walzprofil während des Schnittes Geschnittene Stahlprofile mit Korrosionsschutz
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Walzprofil während des Schnittes Geschnittene Stahlprofile mit Korrosionsschutz
VFT Bauweise
Trägerenden mit Druckplatte
Bewehrte Träger im Fertigteilwerk
Trägerenden mit Druckplatte
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Geschnittene / halbierte Stahlträger
Bewehrungsskizze
VFT Bauweise
Träger mit Bewehrung in der SchalungVerschwenken der bewehrten Träger
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BetoniervorgangBewehrung wurde außerhalb der Schalung montiert
VFT Bauweise
• Festgelegte Unterstützung des Trägers
während der Lagerung
• Geometrie und Verformungen werden
über ein umfangreiches Mess- und
Qualitätsicherungsprogramm dokumentiert
Ausgeschalte Träger
- 34 -
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VFT Bauweise
Anlieferung an der Baustelle Träger nach Einhub in der EndpositionAnlieferung an der Baustelle
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Einbau der am Trägerende (mit Druckplatte)Einhub des ersten Fertigteils
VFT Bauweise
Einhub des ersten FertigteilsAnlieferung der VFT-Träger
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Auflagerung am Trägerende mit DruckplatteWeiterbetrieb des Bahnverkehrs nach Trägereinhub
VFT Bauweise
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VFT Bauweise
Pilotprojekt
BW 16-Ü2 ; Deges
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VFT Bauweise
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VFT Bauweise
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VFT Bauweise
ForschungsprojekteForschungsprojekte
„ Neue System für Stahlverbundbrücken –
Verbundfertigteilträger aus hochfesten Werkstoffen undVerbundfertigteilträger aus hochfesten Werkstoffen und
innovativen Verbundmitteln „
F h i i St hl d VForschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.
Sohnstraße 65
40039 Düsseldorf
SSF Ingenieure
Bereich Anwendungsentwicklung
Leopoldstraße 208
80804 München
RWTH A h RWTH AachenRWTH Aachen
Prof. Dr. Markus Feldmann
Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau
Mies-van-der-Rohe-Straße 1
RWTH Aachen
Prof. Dr. Josef Hegger
Lehrstuhl und Institut für Massivbau
Mies-van-der-Rohe-Straße 1
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52074 Aachen 52074 Aachen
VFT Bauweise
ForschungsprojekteForschungsprojekte
„ Stahlleichtverbund-Bauweise
Entwicklung Optimierung und wirtschaftlicher Einsatz im BauwesenEntwicklung, Optimierung und wirtschaftlicher Einsatz im Bauwesen „
F h i i St hl d VForschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.
Sohnstraße 65
40039 Düsseldorf
SSF Ingenieure
Bereich Anwendungsentwicklung
Leopoldstraße 208
80804 München
T h i h U i ität D t dTechnische Universität Dortmund
Prof. Dr. Dieter Ungermann
Lehrstuhl für Stahlbau
August-Schmidt-Straße 6
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44227 Dortmund
VFT-Rail
FachmesseBau2011
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VFT-Rail
BrückenbestandDB
Ausgangsbasis für Entwicklungsansätze
AltersstrukturBrückenDB
500
600
700
n
Brückenbestand DB
Anzahl 
Brückenneubauten
500
600
700
Altersstruktur Brücken DB
Brückenalter
Instandsetzungen
300
400
500
nzahl Neubauten
300
400
500
Bestand
0
100
200
1850 1900 1950 2000
An
0
100
200
175 123 73 231850 1900 1950 2000
Jahr
Analyse der Bestandssituation
175 123 73 23
Alter
Hohes Bauvolumen
bis ca. 1915
• Große Anzahl Brücken >100 Jahre
• Großer Sanierungs- und Instandsetzungsbedarf in
den kommenden Jahren / Jahrzehnten
2. Weltkrieg
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VFT-Rail
12.000
Stahl
Brückentypen über Spannweite
6 000
8.000
10.000
rücken[St.]
Gewölbe
Walzträger in Beton
Rahmen
Stahlbeton
2.000
4.000
6.000
B
Spannbeton
0
2.000
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Spannweite [m]
Analyse der Bestandssituation
Dominanz kleiner /
mittlerer Spannweiten
• Kleine / mittlere Spannweiten dominieren
(z.B. innerstädtische Überführungen)
• Größere (Tal)Brücken ab 30-35m sind Ausnahme
• Investitionsbedarf mit großem Bauvolumen besteht
p
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für Brücken kleiner / mittlerer Stützweite
VFT-Rail
Randbedingungen : Anwendungsbereich:
Allgemeine Projektbeschreibung und Zielsetzung
Randbedingungen :
• Ca. 26000 Brücken im Verkehrsnetz der DB
• Notwendigkeit von Wartung, Reparatur ,
Anwendungsbereich:
• Brücken im Spannweitensegment bis 17,50m
• Anwendung für Provisorien und Baubehelfe
Instandsetzung und ggf. Neubau
Zielsetzung
K t l i h lb i ll tä di• Kostenanalyse innerhalb eines vollständigen
Lebenszyklus
• Ganzheitliche Produkt- und Kostenbetrachtung
Lösungsansatz
• Reduzierung der Herstellkosten
Konstruktion
• Verbund-Konstruktiong
• Betriebsunterbrechungen auf Minimum reduziert
• Ausreichende Robustheit der Konstruktion
(Redundanz)
• Reduzierung der Prüfungs / Wartungsintervalle
Verbund Konstruktion
• Einsatz innovativer Verbundmittel
• Höchstmöglicher Vorfertigungsgrad
der Einzelelemente
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• Reduzierung der Prüfungs- / Wartungsintervalle
VFT-Rail
Konstruktion
• Verbundkonstruktion mit externer Bewehrung
• Verwendung von Verbunddübel zur Übertragung der
Längsschubkräfte
• Verwendung vorgefertigter Einzelelemente
• Hochleistungsbeton C70/85
• (Externe) Druckbewehrung (hohe Querschnittsauslastung)
Ö tli h V i Ei l t Ursprünglicher Entwurfsansatz• Örtlicher Verguss von zwei Einzelsegmenten
• Aufnahme von Radien bis R=300m
Entwicklungsschritte SchwerpunktEntwicklungsschritte
• Theoretisch:Entwurf, Bemessung + Optimerung
• Zyklischer Pilot-Versuch (l=12m!)
Schwerpunkt
• Globale Optimierung der Konstruktion (GZT und GZG)
• Ausreichende Ermüdungsfestigkeit der Dübel
• 6 zyklische Trägerversuche l=5m (2 x 3) ;Ermüdungsanalyse
• 6 statische Push-Outs (2x 3) ; Längsschubtragfähigkeit
• Optimierung des Querschnitts und der Konstruktion
E t il i Z ti i Ei lf ll
o Angestrebte Kerbklasse 140 (EC-3)
o Überlagerung lokaler Dübeltragwirkungen und
globaler Biege(zug)spannungen
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• Erteilung einer Zustimmung im Einzelfall
VFT-Rail
Optimierte Querschnittsgeometrie
• HD 400x347 / HEM-320 (S-355) als externe Bewehrung
• Verbunddübel (Klothoiden) für Längsschubtragfähigkeit
• Sehr hohe Ausführungsqualität infolge VorfertigungSehr hohe Ausführungsqualität infolge Vorfertigung
• Kürzeste Betriebsunterbrechung (Wochenend-Sperrpause)
• Keine zusätzliche Unterstützung im Baubetrieb notwendig
• Hohe Ermüdungssicherheit durch Detailoptimierung
• Kopplung der Einzelsegmente über Verguss (Gewi-Muffen)
HEM-320 ; 275
Externe Bewehrung
Optimierter Entwurfsansatz
2,5%
660
Klothoidengeometrie
Verbunddübel
C 70/85
BetonquerschnittKopplung:
Gewinde-Muffen
309 452 309 4040
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1150[ mm ]
VFT-Rail
Vorteile der Vorfertigung Schnittführung
• Sehr hohe Ausführungsqualität der Brückensegmente
• Keine Unterstützung auch bei schwierigem Baugrund
• Verbunddübel zur Übertragung der Längsschubkräfte
• Klothoidengeometrie optimal für Ermüdungssicherheit
• Günstige Produktion bei voller Kostenkontrolle
• Betriebsunterbrechung auf Minimum reduziert
• Einhalten der Zeitplanungen
Klothoidengeometrie optimal für Ermüdungssicherheit
• Klothoidengeometrie aus prozesstechnischer Sicht optimal,
da Verwerfungen durch Verschnitt keine Probleme bereiten
• Schnitt mit CNC-gesteuerter Brennschneidemaschine
Bedeutende Betriebskosten !
HEM 320 ; S275
Schnittprozess mit CNC-gesteuerter
Acetylen-Brennschneidemaschine Detail Schnittführung
12375
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VFT-Rail
Ermüdungsrelevanter Bereich:
• graduelle Steifigkeitsänderungen
• Überlagerung lokaler Dübeltragwirkungen
globaler Biege(zug)spannungenglobaler Biege(zug)spannungen
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VFT-Rail
Schneiden der Stahlprofile
Experimentelle Versuchsreihen
• Durchführung von Arcelor-Mittal
• Ausschleifen des hochbelasteten Dübelanschnittes
E tf d W l h t itt l S d t hl• Entfernen der Walzhaut mittels Sandstrahlen
• Gewährleistung präziser Schnittführung über hohe
Prozesssicherheit
Getrennte Stahlprofile nach Schnittprozess
Verschnittelemente
Nach dem SchnittprozessBrennschneideprozess Geteiltes Profil vor der Trennung Getrennte Profilhälften
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VFT-Rail
Herstell-Prozess
Konventionelle
Dübelquerbewehrung
Zusätzliche Bewehrung :
Erhöhung der Sicherheit
• Herstellung durch Max-Bögl
• C 70/85
Erhöhung der Sicherheit
gegen Betonaufspalten
• Ecm = 35000N/mm² ; fck (28d) = 100N/mm²
• Applikation von Dehnungs-Messtreifen
• Erhöhung der Dübeltragfähigkeit durch
zusätzliche Rückhängebewehrung (ca. 25%) Bewehrung Probekörperg g ( %)
Schalung Probekörper
Probekörper
Zu betonierenderRichtung beim
Betoneinbau
g p
DMS am Dübelgrundg
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Bewehrungsführung der Probekörper ; DMS an Stahlprofilen und Bewehrungseisen
VFT-Rail
Gefertigter Probekörper
Radius R=300m
• Hohe Qualität im Produktionsablauf sichergestellt
• Problemlose Ausführbarkeit der Schienenmontage
• Maßhaltigkeit in der Fertigung gewährleistetMaßhaltigkeit in der Fertigung gewährleistet
Luftblasen infolge der
spezifischen Betonbedingungen
Geometrie Probekörper
S hi l t f P b kö ti t
Gesamtlänge l 12,38
Gesamtbreite b 1,2
Bauteilhöhe h 0,66
Gesamtgewicht [ to ] 24,0
[ m ]
Q lität d B t b flä h Schienenelement auf Probekörper montiertQualität der Betonoberfläche Geometrie des Probekörpers
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VFT-Rail
Versuchsaufbau und Messtechnik
F = 600 (100) KN
Pressenkraft
• Spannweite l = 12m
• Max F=600 KN
• Tlk (F=600KN) = 141 25 KN/ Dübel ; 565 KN/m 12,0
4,5 7,5
[ m ]
Tlk (F 600KN) 141,25 KN/ Dübel ; 565 KN/m
• Durchführung statischeVersuche mit Messaufzeichung
für Lastwechsel : (0, 180, 360, 540, 720, 898)x1000
• Keine Messaufzeichnung für den zyklischen Versuch Q [ KN ]
+
-
375 (62,5)
M [ KNm ]
+
225 (37,5)
1687,5 (281,25)
• Der höchstbelastete Trägerbereich wurde nach
Versuchsabschluss freigelegt / geöffnet
Pilotträger an der MPA – TU-München
• Durchführung MT + VT
 Keine Hinweise auf Risse !
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VFT-RailKapitel 2:
Experimentelle Versuchsreihen
Versuchsdurchführung
• Oberlast F= 600KN ; Unterlast F=100 KN
• Durchführung von 898034 Lastwechseln ( Tastversuch )
Versuchsbeginn ‐ 22.09.2009 Versuchsbeginn ‐ 28.10.2009
Frequenz  [ HZ ] 0,5
Zusammenstellung Kennwerte zyklischer Versuch
Schienenstützpunkt
Externe Bewehrung
1/2 HEM-320 ; S275
Krafteinleitung
Unterlast Fu 100 Unterspannung  u 26
Oberlast Fo 600 Oberspannung o 156
Mittelwert FMW 350 Mittelspannung MW 91
Pressenkraft F [ KN ] Spannungen  [ N/mm² ]
Schienenstützpunkt
160 x 370 mm ; Rastermaß = 60cm
Krafteinleitung Pressenlasten
Durchmesser d = 250mm ; h = 6mmc
60,00
25,00
Amplitude Am 250 Spannungsamplitude A 65
Schwingbreite S 500 Spannungsschwingbreite  130
Spannungsverhältnis  [ ‐ ] 0,2
Wesentliche Eckdaten zur Versuchsdurchführung
[ cm ]
115,00
30,90 53,20 30,90
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,
Krafteinleitung in den Probekörper
VFT-Rail
Statische Versuchskörper für Obergurt
F
1/2HEM 320
1/2HEM 320
Material
Konstruktionsstahl: S355 M
Beton: C 50/60
Bewehrung: BSt 500S
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VFT-Rail
Statische Versuchskörper für Untergurt
F
1/2 HD400x347
1/2 HD400x347
Material
Konstruktionsstahl: S355 M
Beton: C 50/60
Bewehrung: BSt 500S
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- 15 -
VFT-Rail
FachmesseBau2011
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-16-
VFT-Rail
Untersuchung der Versuchskörper nach dem Versuch
Aufspalten des Betons senkrecht zur LasteinleitungSchubrisse zwischen den Stahlprofilen
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p gp
VFT-Rail
Freigelegte Stahlträger nach Versuchsende
Versuchskörper Obergurt (HEM 320): Versuchskörper Untergurt (HD 400x347):Versuchskörper Obergurt (HEM 320): Versuchskörper Untergurt (HD 400x347):
Geringe Verformung am HEM 320 Keine sichtbaren Verformungen am HD 400x347
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- 18 -
VFT-Rail
Bestandsplan von 1931
Pilotprojekt
Simmerbach in Rheinland-Pfalz
p
Zu erneuernde Überbauten
12,40m 12,40m
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- 19 -
VFT-Rail
Erneuerung des Überbaus
neuer Überbau bestehender Überbau
Instandsetzung der Widerlager:
Kopfbalken aus Stb
Begleitwege aus Fertigteilen
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- 20 -
VFT-Rail
Übersicht der Bausituation
Bausituation
• Eingeschränkte Erreichbarkeit der Baustelle
• Umleiten des Baches im Bauzustand
Ei h b d F ti t il Gl i• Einheben der Fertigteile vom Gleis
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- 21 -
VFT-Rail
Ersatzneubau
• Ersatz des ca 100 Jahre alten Überbaus
Bestandsüberbau
• Überbau bleibt erhalten
(Austausch ca 1960) • Ersatz des ca. 100 Jahre alten Überbaus(Austausch ca. 1960)
Fachmesse Bau 2011
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- 22 -
VFT-Rail
Unterbauten
Ersatz des ca. 100 Jahre alten Überbaus
Teilrückbau des Widerlagers und
Errichtung eines Stb-Kopfbalkens
Sanierung des Kolkschutzes
Bestand
• Bleibt erhalten (Instandgesetzt ca. 1960)
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- 23 -
VFT-Rail
Unterbauten
Neubau
Bestand
• Bleibt erhalten (ersetzt 1960)
• Erneuerung des Überbaus und
Instandsetzung der Widerlager
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VFT-Rail
Querschnitt des neuen Überbaus
Wesentliche Querschnittsparameter
S it l 12 40• Spannweite l = 12,40m
• Querschnittshöhe h=70cm
• 1,35 to Baustahl / Gleis-m
• 200 - 350 kg Bewehrungsstahl / Gleis-m
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g g
VFT-Rail
Wesentliche Systemparameter
• Spannweite l = 12,40mSpannweite l 12,40m
• Gelenkige gelagerte Einfeldträger ohne
Durchlaufwirkung
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VFT-Rail
Ertüchtigung der Unterbauten
VFT-Rail Ersatzneubau
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
- 27 -
VFT-Rail
Pilotprojekt
Tschechien
Wesentliche Entwurfsparameter
S it l 8 00 l ki l t• Spannweite l = 8,00m , gelenkig gelagert
• Konstruktionshöhe h=41,5cm
• 1,1 to Baustahl / Gleis-m
• 250 kg Bewehrungsstahl / Gleis-m
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
- 28 -
g g
VTR
Verbund-Träger-Rost
VTR
Verbund-Träger-Rost
- 1 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Projektüberblick
Systematische Anordnung
von Fertigteilelementen
• „VTR“ bietet effiziente Möglichkeit Verbundbrücken mit höchstem Vorfertigungsgrad zu errichten
• Einsatz von Kopfbolzendübeln zur Übertragung der Längsschubkräfte
• Verwendung normalfester Betone als Konstruktionsbeton• Verwendung normalfester Betone als Konstruktionsbeton
• Bewehrung wird in vorgefertigten (modularen) Einheiten ergänzt (schneller Baufortschritt)
• Verbindung zwischen vorgefertigen Einzelelementen erfolgt über Verguss
• Sehr hohe Anforderungen an Passgenauigkeit, Maßhaltigkeit und Toleranzen
- 2 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
1 Stahlbau
• Einsatz von Kopfbolzendübeln zur
Übertragung der Schubkräfte
• Aussparung für Querträger
• Kopfbolzendübel werden auf
Aussparungsraster abgestimmt
• Stahlhauptträger (Kasten- / I-QS)
wird werksseitig vorgefertigt
- 3 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
2 Anordnung von Abschalementen
• Dichtleisten und Schalung werden
seitlich angeordnetseitlich angeordnet
• Werkseitige Ausführung
• Schalung wird im Bereich der
Querträger ausgespart
- 4 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
3 Einhub Querträger
• Anschlussbewehrung für
Aufbeton auf der Baustelle
• Bewehrung in den Aussparungen
abgestimmt auf Kopfbolzenraster
• Vorgefertigte Querträger werdenVorgefertigte Querträger werden
in die Aussparungen eingesetzt
• Anschlussbewehrung in
Längsrichtung
- 5 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
• Schneller und effizienter Einbau
f ti t B h d l
4 Bewehrungseinbau
vorgefertigter Bewehrungsmodule
V f ti t B h d l i• Vorgefertigte Bewehrungsmodule in
Brückenlängsrichtung
• Hohe Passgenauigkeit der Bewehrung
für Kopfbolzenraster erforderlich
- 6 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
5 Betonieren / Verguss der Anschlussbereiche
• Verbundwirkung wird bereits für
den Bauzustand nach Betonierenden Bauzustand nach Betonieren
der Vergussbereiche erreicht
• Verguss der Aussparungen mit
schwindarmem Spezialmörtel
• Verguss der Regelbereiche mit
konventionellem Beton C 30/37
- 7 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
6 Verlegen der (Beton)Deckelemente
• Querbewehrung in vorgefertigten
Elementen teilweise vorhanden
• Innere vorgefertigte
(Beton)Deckelemente
Elementen teilweise vorhanden
• Äußere vorgefertigte
(Beton)Deckelemente
• Anschlussbewehrung für
Kappenkonstruktion
- 8 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
7 Einbau noch fehlender Bewehrung
• Zusätzliche Bewehrung wird in
Quer- und Längsrichtung
angeordnet
• Hoher VorfertigungsgradHoher Vorfertigungsgrad
einzelner Bewehrungsmodule
(erhebliche Zeitersparnis)
- 9 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
8 Betonieren der Vergussbereiche
• Brückendeck wird überBrückendeck wird über
Ausbetonieren der verbleibenden
Vergussbereiche fertiggestellt
• Verbundwirkung für gesamte
Konstruktion (Endzustand)
- 10 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
9 Abschlussarbeiten
• Einbau der Nutzschicht (Asphalt)
• Montage der Geländer
• Betonieren der seitlichenBetonieren der seitlichen
Kappenkonstruktion
- 11 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
10 Finaler Brückenquerschnitt
• Randkappenkonstruktion
• Erster Betonierabschnitt
• Zweiter Betonierabschnitt
• Vorgefertigte Querträger
• Vorgefertigte Deckelemente
• Stahlhohlkasten
- 12 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Schema der Bau- und Errichtungszustände
Baufortschritt
- 13 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
- 14 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Bewehrungsführung Querträger
Verbindung zu Deckelementen /
bzw. Aufbetonergänzung
• Anschlussbewehrung in
Längsrichtung vorhanden
• Anschlussbewehrung der
Querträger zum Betondeck
- 15 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Auflagerung und Anschluss der Querträger
• Aussparungen werden auf
Kopfbolzenraster und
Bewehrungsführung abgestimmt
Hö h t A f d• Höchste Anforderungen an
Passgenauigkeit und Toleranzen
- 16 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Anschlussbewehrung der Querträger
• Sehr hohe Anforderungen an
Passgenauigkeit und Abstimmung
zwischen Kopfbolzendübeln und
BewehrungsrasterBewehrungsraster
• Aussparungen werden mit
schwindarmem hochfestem
Mörtel vergossen
- 17 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Dichtungsleisten auf Stahlträger
• Dichtungsleisten werden werkseitig
auf Stahlträger vorgesehen
- 18 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
„VTR“ Construction Technique
VTR
Verbund-Träger-Rost
Dichtungsleisten zwischen 1. Betonierabschnitt und Betondeck
• Vorgefertigte Querträger
• Verguss der Aussparungen mitVerguss der Aussparungen mit
schwindarmem Spezialmörtel
• Verguss in Brückenlängsrichtung
erfolgt über konventionelleng
Normalbeton C 30/37
• Dichtungsleisten werden
umlaufend angeordnet
- 19 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
g
VTR
Verbund-Träger-Rost
Anschlussbewehrung an Betondeckelemente
• Erster Betonierabschnitt stellt
Verbundwirkung bereits für den
Bauzustand her (Aussparungen)
• Kopfbolzendübel innerhalb derKopfbolzendübel innerhalb der
Konstruktionshöhe der Quer-
träger (Eigengewichtsverbund)
Bewehrungsführung für unterschiedliche
Querschnitts-Segmente
• Zweiter Betonierabschnitt vervoll-
ständigt das Brückendeck
- 20 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Support and Adjustment of Prefabricated Deck-Elements
• 2x U60 Stahlprofile integriert in
die vorgefertigten Deck-Elemente
• Gewindestangen für eine genaue• Gewindestangen für eine genaue
Justierung der Deckelemente
- 21 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
VTR
Pilotprojekt Polen
315 m
28 m 28 m37 m 37 m 37 m 37 m 37 m 37 m 37 m
315 m
- 22 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
ÜÜberblick
• Verbundbrücke für 6-spurige Autobahn
• Verbindung zwischen Olsztyn – Warschau
• Gesamtlänge 315mGesamtlänge 315m
• Maximale Spannweite 37m
• Longitudinal-Section
- 23 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Längsschnitt
- 24 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Längsschnitt
• Verlege-Schema
der Elemente
- 25 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Querschnitt
- 26 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Querschnitte Stahl-Hauptträger • Aussparungen für Querträger
- 27 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Querträger
• Aussparungen werden mit schwindarmem,
hochfestem Spezialmörtel vergossen
- 28 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Verlegeschema der Querträger und Deckelemente
- 29 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011
VTR
Verbund-Träger-Rost
Zusammenfassung
Derzeit laufende Arbeiten:
• Errichtung der Gründungsbauteile
• Fertigung und Anarbeitung des gesamten
Stahlbaus
• Optimierung und Abstimmung der einzelnen
Verschub- und Einhubvorgänge
- 30 -
Fachmesse Bau 2011
München
18.01.2011

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  • 2. VFT Bauweise Aufbeton-Ergänzung • Ca. 20-30cm Konstruktionsbeton Fertigteilbeton • Ca 10-12cm Beton • Tragfähigkeit für den Endzustand Ca. 10 12cm Beton • Sicherstellung der Tragfähigkeit für den Bauzustand Verdübelung • Kopfbolzendübel gestaffelt für die unterschiedlichen Betonierzustände Typischer VFT-Querschnitt Stahlträger • Üblicherweise geschweißte QS - 2 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 3. VFT Bauweise Stahlbau • Einsatz geschweißter Stahlhauptträger • Kopfbolzendübel zur SchubsicherungKopfbolzendübel zur Schubsicherung • Werkseitiger Korrosionsschutz - 3 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 4. VFT Bauweise Transport • Schwertransport der VFT-Träger über die StraßeSchwertransport der VFT Träger über die Straße • (Torsions)-Abstrebungen für den Transport • Fertigteillängen bis ca. 50-60 m möglich - 4 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 5. VFT Bauweise Einhub • Fertigteilgewichte bis ca. 80to • Mobilkräne ausreichend für Einhub - 5 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 6. VFT Bauweise VFT – Rahmenbrücke über 6-streifige Autobahn VFT in Rahmenbauweise • Realisierung sehr schlanker Querschnittsabmessungen in Feldmitte • Wegfall einer Mittelstütze z B für Überquerung einer 6 streifigen Autobahn• Wegfall einer Mittelstütze z.B. für Überquerung einer 6-streifigen Autobahn • Reduktion der Unterhaltungskosten durch Integralbauweise • Robuste und langlebige Bauweise - 6 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 7. VFT Bauweise Pilotprojekt Eisenbahnbrücke über den Lech bei Schongau Notwendigkeit der Instandsetzung des Bestandsbauwerks - 7 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 8. VFT Bauweise - 8 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 9. VFT Bauweise Einhub des VFT-Trägers mit Mobilkrang - 9 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 10. VFT Bauweise Innenansicht / Untersicht zwischen den Stahlhuptträgern Konstruktion • Druckplatte über der Stütze zur Realisierung der DurchlaufwirkungBauzustand über dem Strompfeiler - 10 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 p
  • 11. VFT Bauweise - 11 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 12. VFT Bauweise Pilotprojekt Eisenbahnbrücke über den Teltow-Kanal 42.50 m - 12 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 14. VFT Bauweise Überquerung Teltow-Kanal • Schwertransport der VFT-Träger über die Straße • (Torsions)-Abstrebungen für den Transport • Fertigteillängen bis ca. 50-60 m möglich • Beträchtliche Reduktion der erf. Querschnittshöhe - 14 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 15. VFT Bauweise VFT-WIB Einsatz innovativer Verdübelungselemente VFT-WIB • Einsatz sog. Verbunddübel zur Übertragung der Längsschubkräfte • Wegfall des stählernen Obergurts (Anordnung der Kopfbolzendübel)• Wegfall des stählernen Obergurts (Anordnung der Kopfbolzendübel) • Realisierung einer externen Bewehrung mit günstigem / vergrößertem inneren Hebelarm • Wirtschaftliche / materialsparende Bauweise durch mittige Teilung von Walzprofilen • Optimierte Schnittlinie (herkömmlicher Brennschnitt) im Steg erzeugt Verbunddübel - 15 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 16. VFT Bauweise Pilotprojekt Pöcking / Deutschland - 16 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 17. VFT Bauweise Wesentliche Systemparamter • Zweifeldträger mit Mittelstütze • Spannweite 2x 16,60m • Gesamtlänge 33,20m - 17 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 18. VFT Bauweise • VFT– Träger • Breite ca. 3,20m (Transport) • Aufbeton-Ergänzung - 18 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 19. VFT Bauweise Element 1 Verbundsicherung Element 2 Verbunddübel (Puzzle) im Detail Verbundsicherung • Einsatz von Verbunddübeln an Stelle herkömmlicher Kopfbolzendübel • Hier Verwendung der sog. Puzzleleiste • Durch optimierte Schnittführung im Steg werden zwei externe Bewehrungselemente generiertp g g g g - 19 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 20. VFT Bauweise - 20 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 21. VFT Bauweise Bewehrungsführung im Bereich des Dübelgrunds - 21 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 22. VFT Bauweise Transport der VFT-Träger vom Fertigteilwerk zur Baustelle - 22 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 23. VFT Bauweise Ausbildung des Fertigteils auf kompletter Brückenlänge Nächtlicher Einhub der VFT-Träger Einhub der Fertigteileg • Durchgängige Ausbildung der Fertigteile über beide Felder mit l=33,20m • Dadurch wesentlich beschleunigter Bauablauf (Nachtsperrpause ohne Betriebsunterbrechung) - 23 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 24. VFT Bauweise - 24 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 25. VFT Bauweise Pilotprojekt Kratzerau / Österreich - 25 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 26. VFT Bauweise - 26 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 27. VFT Bauweise - 27 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 28. VFT Bauweise Verbundsicherung Halbiertes Walzprofil mit Verbunddübeln (Finnengeometrie) Verbundsicherung • Verwendung der sog. Finnengeometrie • Vorteil dieser Geometrie ist eine hohe statische Tragfähigkeit • Bedingt durch den engen Schnittradius wird eine Kerbe am Dübelgrundg g g erzeugt (Klothoidengeometrie ist für dynamische Beanspruchungen besser geeignet) Walzprofile während des Schnittprozesses - 28 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 29. VFT Bauweise Pilotprojekt Vigaun / Österreich - 29 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 30. VFT Bauweise VFT-Träger Aufbeton-Ergänzung Externe Bewehrung des VFT-Trägers mit sehr günstigem inneren Hebelarm VFT-Träger Querschittsgeometrie - 30 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 31. VFT Bauweise Brennschnitt am Dübel Getrennte Trägerhälften Walzprofil während des Schnittes Geschnittene Stahlprofile mit Korrosionsschutz - 31 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 Walzprofil während des Schnittes Geschnittene Stahlprofile mit Korrosionsschutz
  • 32. VFT Bauweise Trägerenden mit Druckplatte Bewehrte Träger im Fertigteilwerk Trägerenden mit Druckplatte - 32 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 Geschnittene / halbierte Stahlträger Bewehrungsskizze
  • 33. VFT Bauweise Träger mit Bewehrung in der SchalungVerschwenken der bewehrten Träger - 33 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 BetoniervorgangBewehrung wurde außerhalb der Schalung montiert
  • 34. VFT Bauweise • Festgelegte Unterstützung des Trägers während der Lagerung • Geometrie und Verformungen werden über ein umfangreiches Mess- und Qualitätsicherungsprogramm dokumentiert Ausgeschalte Träger - 34 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 35. VFT Bauweise Anlieferung an der Baustelle Träger nach Einhub in der EndpositionAnlieferung an der Baustelle - 35 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 Einbau der am Trägerende (mit Druckplatte)Einhub des ersten Fertigteils
  • 36. VFT Bauweise Einhub des ersten FertigteilsAnlieferung der VFT-Träger - 36 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 Auflagerung am Trägerende mit DruckplatteWeiterbetrieb des Bahnverkehrs nach Trägereinhub
  • 37. VFT Bauweise - 37 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 38. VFT Bauweise Pilotprojekt BW 16-Ü2 ; Deges - 38 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 39. VFT Bauweise - 41 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 40. VFT Bauweise - 42 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 41. VFT Bauweise ForschungsprojekteForschungsprojekte „ Neue System für Stahlverbundbrücken – Verbundfertigteilträger aus hochfesten Werkstoffen undVerbundfertigteilträger aus hochfesten Werkstoffen und innovativen Verbundmitteln „ F h i i St hl d VForschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. Sohnstraße 65 40039 Düsseldorf SSF Ingenieure Bereich Anwendungsentwicklung Leopoldstraße 208 80804 München RWTH A h RWTH AachenRWTH Aachen Prof. Dr. Markus Feldmann Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau Mies-van-der-Rohe-Straße 1 RWTH Aachen Prof. Dr. Josef Hegger Lehrstuhl und Institut für Massivbau Mies-van-der-Rohe-Straße 1 - 43 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 52074 Aachen 52074 Aachen
  • 42. VFT Bauweise ForschungsprojekteForschungsprojekte „ Stahlleichtverbund-Bauweise Entwicklung Optimierung und wirtschaftlicher Einsatz im BauwesenEntwicklung, Optimierung und wirtschaftlicher Einsatz im Bauwesen „ F h i i St hl d VForschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. Sohnstraße 65 40039 Düsseldorf SSF Ingenieure Bereich Anwendungsentwicklung Leopoldstraße 208 80804 München T h i h U i ität D t dTechnische Universität Dortmund Prof. Dr. Dieter Ungermann Lehrstuhl für Stahlbau August-Schmidt-Straße 6 - 44 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 44227 Dortmund
  • 44. VFT-Rail BrückenbestandDB Ausgangsbasis für Entwicklungsansätze AltersstrukturBrückenDB 500 600 700 n Brückenbestand DB Anzahl  Brückenneubauten 500 600 700 Altersstruktur Brücken DB Brückenalter Instandsetzungen 300 400 500 nzahl Neubauten 300 400 500 Bestand 0 100 200 1850 1900 1950 2000 An 0 100 200 175 123 73 231850 1900 1950 2000 Jahr Analyse der Bestandssituation 175 123 73 23 Alter Hohes Bauvolumen bis ca. 1915 • Große Anzahl Brücken >100 Jahre • Großer Sanierungs- und Instandsetzungsbedarf in den kommenden Jahren / Jahrzehnten 2. Weltkrieg Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 2 -
  • 45. VFT-Rail 12.000 Stahl Brückentypen über Spannweite 6 000 8.000 10.000 rücken[St.] Gewölbe Walzträger in Beton Rahmen Stahlbeton 2.000 4.000 6.000 B Spannbeton 0 2.000 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Spannweite [m] Analyse der Bestandssituation Dominanz kleiner / mittlerer Spannweiten • Kleine / mittlere Spannweiten dominieren (z.B. innerstädtische Überführungen) • Größere (Tal)Brücken ab 30-35m sind Ausnahme • Investitionsbedarf mit großem Bauvolumen besteht p Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 3 - für Brücken kleiner / mittlerer Stützweite
  • 46. VFT-Rail Randbedingungen : Anwendungsbereich: Allgemeine Projektbeschreibung und Zielsetzung Randbedingungen : • Ca. 26000 Brücken im Verkehrsnetz der DB • Notwendigkeit von Wartung, Reparatur , Anwendungsbereich: • Brücken im Spannweitensegment bis 17,50m • Anwendung für Provisorien und Baubehelfe Instandsetzung und ggf. Neubau Zielsetzung K t l i h lb i ll tä di• Kostenanalyse innerhalb eines vollständigen Lebenszyklus • Ganzheitliche Produkt- und Kostenbetrachtung Lösungsansatz • Reduzierung der Herstellkosten Konstruktion • Verbund-Konstruktiong • Betriebsunterbrechungen auf Minimum reduziert • Ausreichende Robustheit der Konstruktion (Redundanz) • Reduzierung der Prüfungs / Wartungsintervalle Verbund Konstruktion • Einsatz innovativer Verbundmittel • Höchstmöglicher Vorfertigungsgrad der Einzelelemente Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 4 - • Reduzierung der Prüfungs- / Wartungsintervalle
  • 47. VFT-Rail Konstruktion • Verbundkonstruktion mit externer Bewehrung • Verwendung von Verbunddübel zur Übertragung der Längsschubkräfte • Verwendung vorgefertigter Einzelelemente • Hochleistungsbeton C70/85 • (Externe) Druckbewehrung (hohe Querschnittsauslastung) Ö tli h V i Ei l t Ursprünglicher Entwurfsansatz• Örtlicher Verguss von zwei Einzelsegmenten • Aufnahme von Radien bis R=300m Entwicklungsschritte SchwerpunktEntwicklungsschritte • Theoretisch:Entwurf, Bemessung + Optimerung • Zyklischer Pilot-Versuch (l=12m!) Schwerpunkt • Globale Optimierung der Konstruktion (GZT und GZG) • Ausreichende Ermüdungsfestigkeit der Dübel • 6 zyklische Trägerversuche l=5m (2 x 3) ;Ermüdungsanalyse • 6 statische Push-Outs (2x 3) ; Längsschubtragfähigkeit • Optimierung des Querschnitts und der Konstruktion E t il i Z ti i Ei lf ll o Angestrebte Kerbklasse 140 (EC-3) o Überlagerung lokaler Dübeltragwirkungen und globaler Biege(zug)spannungen Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 5 - • Erteilung einer Zustimmung im Einzelfall
  • 48. VFT-Rail Optimierte Querschnittsgeometrie • HD 400x347 / HEM-320 (S-355) als externe Bewehrung • Verbunddübel (Klothoiden) für Längsschubtragfähigkeit • Sehr hohe Ausführungsqualität infolge VorfertigungSehr hohe Ausführungsqualität infolge Vorfertigung • Kürzeste Betriebsunterbrechung (Wochenend-Sperrpause) • Keine zusätzliche Unterstützung im Baubetrieb notwendig • Hohe Ermüdungssicherheit durch Detailoptimierung • Kopplung der Einzelsegmente über Verguss (Gewi-Muffen) HEM-320 ; 275 Externe Bewehrung Optimierter Entwurfsansatz 2,5% 660 Klothoidengeometrie Verbunddübel C 70/85 BetonquerschnittKopplung: Gewinde-Muffen 309 452 309 4040 Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 6 - 1150[ mm ]
  • 49. VFT-Rail Vorteile der Vorfertigung Schnittführung • Sehr hohe Ausführungsqualität der Brückensegmente • Keine Unterstützung auch bei schwierigem Baugrund • Verbunddübel zur Übertragung der Längsschubkräfte • Klothoidengeometrie optimal für Ermüdungssicherheit • Günstige Produktion bei voller Kostenkontrolle • Betriebsunterbrechung auf Minimum reduziert • Einhalten der Zeitplanungen Klothoidengeometrie optimal für Ermüdungssicherheit • Klothoidengeometrie aus prozesstechnischer Sicht optimal, da Verwerfungen durch Verschnitt keine Probleme bereiten • Schnitt mit CNC-gesteuerter Brennschneidemaschine Bedeutende Betriebskosten ! HEM 320 ; S275 Schnittprozess mit CNC-gesteuerter Acetylen-Brennschneidemaschine Detail Schnittführung 12375 Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 7 -
  • 50. VFT-Rail Ermüdungsrelevanter Bereich: • graduelle Steifigkeitsänderungen • Überlagerung lokaler Dübeltragwirkungen globaler Biege(zug)spannungenglobaler Biege(zug)spannungen Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 8 -
  • 51. VFT-Rail Schneiden der Stahlprofile Experimentelle Versuchsreihen • Durchführung von Arcelor-Mittal • Ausschleifen des hochbelasteten Dübelanschnittes E tf d W l h t itt l S d t hl• Entfernen der Walzhaut mittels Sandstrahlen • Gewährleistung präziser Schnittführung über hohe Prozesssicherheit Getrennte Stahlprofile nach Schnittprozess Verschnittelemente Nach dem SchnittprozessBrennschneideprozess Geteiltes Profil vor der Trennung Getrennte Profilhälften Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 9 -
  • 52. VFT-Rail Herstell-Prozess Konventionelle Dübelquerbewehrung Zusätzliche Bewehrung : Erhöhung der Sicherheit • Herstellung durch Max-Bögl • C 70/85 Erhöhung der Sicherheit gegen Betonaufspalten • Ecm = 35000N/mm² ; fck (28d) = 100N/mm² • Applikation von Dehnungs-Messtreifen • Erhöhung der Dübeltragfähigkeit durch zusätzliche Rückhängebewehrung (ca. 25%) Bewehrung Probekörperg g ( %) Schalung Probekörper Probekörper Zu betonierenderRichtung beim Betoneinbau g p DMS am Dübelgrundg Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 10 - Bewehrungsführung der Probekörper ; DMS an Stahlprofilen und Bewehrungseisen
  • 53. VFT-Rail Gefertigter Probekörper Radius R=300m • Hohe Qualität im Produktionsablauf sichergestellt • Problemlose Ausführbarkeit der Schienenmontage • Maßhaltigkeit in der Fertigung gewährleistetMaßhaltigkeit in der Fertigung gewährleistet Luftblasen infolge der spezifischen Betonbedingungen Geometrie Probekörper S hi l t f P b kö ti t Gesamtlänge l 12,38 Gesamtbreite b 1,2 Bauteilhöhe h 0,66 Gesamtgewicht [ to ] 24,0 [ m ] Q lität d B t b flä h Schienenelement auf Probekörper montiertQualität der Betonoberfläche Geometrie des Probekörpers Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 11 -
  • 54. VFT-Rail Versuchsaufbau und Messtechnik F = 600 (100) KN Pressenkraft • Spannweite l = 12m • Max F=600 KN • Tlk (F=600KN) = 141 25 KN/ Dübel ; 565 KN/m 12,0 4,5 7,5 [ m ] Tlk (F 600KN) 141,25 KN/ Dübel ; 565 KN/m • Durchführung statischeVersuche mit Messaufzeichung für Lastwechsel : (0, 180, 360, 540, 720, 898)x1000 • Keine Messaufzeichnung für den zyklischen Versuch Q [ KN ] + - 375 (62,5) M [ KNm ] + 225 (37,5) 1687,5 (281,25) • Der höchstbelastete Trägerbereich wurde nach Versuchsabschluss freigelegt / geöffnet Pilotträger an der MPA – TU-München • Durchführung MT + VT  Keine Hinweise auf Risse ! Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 12 -
  • 55. VFT-RailKapitel 2: Experimentelle Versuchsreihen Versuchsdurchführung • Oberlast F= 600KN ; Unterlast F=100 KN • Durchführung von 898034 Lastwechseln ( Tastversuch ) Versuchsbeginn ‐ 22.09.2009 Versuchsbeginn ‐ 28.10.2009 Frequenz  [ HZ ] 0,5 Zusammenstellung Kennwerte zyklischer Versuch Schienenstützpunkt Externe Bewehrung 1/2 HEM-320 ; S275 Krafteinleitung Unterlast Fu 100 Unterspannung  u 26 Oberlast Fo 600 Oberspannung o 156 Mittelwert FMW 350 Mittelspannung MW 91 Pressenkraft F [ KN ] Spannungen  [ N/mm² ] Schienenstützpunkt 160 x 370 mm ; Rastermaß = 60cm Krafteinleitung Pressenlasten Durchmesser d = 250mm ; h = 6mmc 60,00 25,00 Amplitude Am 250 Spannungsamplitude A 65 Schwingbreite S 500 Spannungsschwingbreite  130 Spannungsverhältnis  [ ‐ ] 0,2 Wesentliche Eckdaten zur Versuchsdurchführung [ cm ] 115,00 30,90 53,20 30,90 Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 13 - , Krafteinleitung in den Probekörper
  • 56. VFT-Rail Statische Versuchskörper für Obergurt F 1/2HEM 320 1/2HEM 320 Material Konstruktionsstahl: S355 M Beton: C 50/60 Bewehrung: BSt 500S Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 14 -
  • 57. VFT-Rail Statische Versuchskörper für Untergurt F 1/2 HD400x347 1/2 HD400x347 Material Konstruktionsstahl: S355 M Beton: C 50/60 Bewehrung: BSt 500S Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 15 -
  • 59. VFT-Rail Untersuchung der Versuchskörper nach dem Versuch Aufspalten des Betons senkrecht zur LasteinleitungSchubrisse zwischen den Stahlprofilen Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 17 - p gp
  • 60. VFT-Rail Freigelegte Stahlträger nach Versuchsende Versuchskörper Obergurt (HEM 320): Versuchskörper Untergurt (HD 400x347):Versuchskörper Obergurt (HEM 320): Versuchskörper Untergurt (HD 400x347): Geringe Verformung am HEM 320 Keine sichtbaren Verformungen am HD 400x347 Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 18 -
  • 61. VFT-Rail Bestandsplan von 1931 Pilotprojekt Simmerbach in Rheinland-Pfalz p Zu erneuernde Überbauten 12,40m 12,40m Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 19 -
  • 62. VFT-Rail Erneuerung des Überbaus neuer Überbau bestehender Überbau Instandsetzung der Widerlager: Kopfbalken aus Stb Begleitwege aus Fertigteilen Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 20 -
  • 63. VFT-Rail Übersicht der Bausituation Bausituation • Eingeschränkte Erreichbarkeit der Baustelle • Umleiten des Baches im Bauzustand Ei h b d F ti t il Gl i• Einheben der Fertigteile vom Gleis Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 21 -
  • 64. VFT-Rail Ersatzneubau • Ersatz des ca 100 Jahre alten Überbaus Bestandsüberbau • Überbau bleibt erhalten (Austausch ca 1960) • Ersatz des ca. 100 Jahre alten Überbaus(Austausch ca. 1960) Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 22 -
  • 65. VFT-Rail Unterbauten Ersatz des ca. 100 Jahre alten Überbaus Teilrückbau des Widerlagers und Errichtung eines Stb-Kopfbalkens Sanierung des Kolkschutzes Bestand • Bleibt erhalten (Instandgesetzt ca. 1960) Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 23 -
  • 66. VFT-Rail Unterbauten Neubau Bestand • Bleibt erhalten (ersetzt 1960) • Erneuerung des Überbaus und Instandsetzung der Widerlager Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 24 -
  • 67. VFT-Rail Querschnitt des neuen Überbaus Wesentliche Querschnittsparameter S it l 12 40• Spannweite l = 12,40m • Querschnittshöhe h=70cm • 1,35 to Baustahl / Gleis-m • 200 - 350 kg Bewehrungsstahl / Gleis-m Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 25 - g g
  • 68. VFT-Rail Wesentliche Systemparameter • Spannweite l = 12,40mSpannweite l 12,40m • Gelenkige gelagerte Einfeldträger ohne Durchlaufwirkung Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 26 -
  • 69. VFT-Rail Ertüchtigung der Unterbauten VFT-Rail Ersatzneubau Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 27 -
  • 70. VFT-Rail Pilotprojekt Tschechien Wesentliche Entwurfsparameter S it l 8 00 l ki l t• Spannweite l = 8,00m , gelenkig gelagert • Konstruktionshöhe h=41,5cm • 1,1 to Baustahl / Gleis-m • 250 kg Bewehrungsstahl / Gleis-m Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 - 28 - g g
  • 72. VTR Verbund-Träger-Rost Projektüberblick Systematische Anordnung von Fertigteilelementen • „VTR“ bietet effiziente Möglichkeit Verbundbrücken mit höchstem Vorfertigungsgrad zu errichten • Einsatz von Kopfbolzendübeln zur Übertragung der Längsschubkräfte • Verwendung normalfester Betone als Konstruktionsbeton• Verwendung normalfester Betone als Konstruktionsbeton • Bewehrung wird in vorgefertigten (modularen) Einheiten ergänzt (schneller Baufortschritt) • Verbindung zwischen vorgefertigen Einzelelementen erfolgt über Verguss • Sehr hohe Anforderungen an Passgenauigkeit, Maßhaltigkeit und Toleranzen - 2 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 73. VTR Verbund-Träger-Rost 1 Stahlbau • Einsatz von Kopfbolzendübeln zur Übertragung der Schubkräfte • Aussparung für Querträger • Kopfbolzendübel werden auf Aussparungsraster abgestimmt • Stahlhauptträger (Kasten- / I-QS) wird werksseitig vorgefertigt - 3 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 74. VTR Verbund-Träger-Rost 2 Anordnung von Abschalementen • Dichtleisten und Schalung werden seitlich angeordnetseitlich angeordnet • Werkseitige Ausführung • Schalung wird im Bereich der Querträger ausgespart - 4 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 75. VTR Verbund-Träger-Rost 3 Einhub Querträger • Anschlussbewehrung für Aufbeton auf der Baustelle • Bewehrung in den Aussparungen abgestimmt auf Kopfbolzenraster • Vorgefertigte Querträger werdenVorgefertigte Querträger werden in die Aussparungen eingesetzt • Anschlussbewehrung in Längsrichtung - 5 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 76. VTR Verbund-Träger-Rost • Schneller und effizienter Einbau f ti t B h d l 4 Bewehrungseinbau vorgefertigter Bewehrungsmodule V f ti t B h d l i• Vorgefertigte Bewehrungsmodule in Brückenlängsrichtung • Hohe Passgenauigkeit der Bewehrung für Kopfbolzenraster erforderlich - 6 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 77. VTR Verbund-Träger-Rost 5 Betonieren / Verguss der Anschlussbereiche • Verbundwirkung wird bereits für den Bauzustand nach Betonierenden Bauzustand nach Betonieren der Vergussbereiche erreicht • Verguss der Aussparungen mit schwindarmem Spezialmörtel • Verguss der Regelbereiche mit konventionellem Beton C 30/37 - 7 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 78. VTR Verbund-Träger-Rost 6 Verlegen der (Beton)Deckelemente • Querbewehrung in vorgefertigten Elementen teilweise vorhanden • Innere vorgefertigte (Beton)Deckelemente Elementen teilweise vorhanden • Äußere vorgefertigte (Beton)Deckelemente • Anschlussbewehrung für Kappenkonstruktion - 8 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 79. VTR Verbund-Träger-Rost 7 Einbau noch fehlender Bewehrung • Zusätzliche Bewehrung wird in Quer- und Längsrichtung angeordnet • Hoher VorfertigungsgradHoher Vorfertigungsgrad einzelner Bewehrungsmodule (erhebliche Zeitersparnis) - 9 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 80. VTR Verbund-Träger-Rost 8 Betonieren der Vergussbereiche • Brückendeck wird überBrückendeck wird über Ausbetonieren der verbleibenden Vergussbereiche fertiggestellt • Verbundwirkung für gesamte Konstruktion (Endzustand) - 10 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 81. VTR Verbund-Träger-Rost 9 Abschlussarbeiten • Einbau der Nutzschicht (Asphalt) • Montage der Geländer • Betonieren der seitlichenBetonieren der seitlichen Kappenkonstruktion - 11 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 82. VTR Verbund-Träger-Rost 10 Finaler Brückenquerschnitt • Randkappenkonstruktion • Erster Betonierabschnitt • Zweiter Betonierabschnitt • Vorgefertigte Querträger • Vorgefertigte Deckelemente • Stahlhohlkasten - 12 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 83. VTR Verbund-Träger-Rost Schema der Bau- und Errichtungszustände Baufortschritt - 13 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 84. VTR Verbund-Träger-Rost - 14 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 85. VTR Verbund-Träger-Rost Bewehrungsführung Querträger Verbindung zu Deckelementen / bzw. Aufbetonergänzung • Anschlussbewehrung in Längsrichtung vorhanden • Anschlussbewehrung der Querträger zum Betondeck - 15 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 86. VTR Verbund-Träger-Rost Auflagerung und Anschluss der Querträger • Aussparungen werden auf Kopfbolzenraster und Bewehrungsführung abgestimmt Hö h t A f d• Höchste Anforderungen an Passgenauigkeit und Toleranzen - 16 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 87. VTR Verbund-Träger-Rost Anschlussbewehrung der Querträger • Sehr hohe Anforderungen an Passgenauigkeit und Abstimmung zwischen Kopfbolzendübeln und BewehrungsrasterBewehrungsraster • Aussparungen werden mit schwindarmem hochfestem Mörtel vergossen - 17 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 88. VTR Verbund-Träger-Rost Dichtungsleisten auf Stahlträger • Dichtungsleisten werden werkseitig auf Stahlträger vorgesehen - 18 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 „VTR“ Construction Technique
  • 89. VTR Verbund-Träger-Rost Dichtungsleisten zwischen 1. Betonierabschnitt und Betondeck • Vorgefertigte Querträger • Verguss der Aussparungen mitVerguss der Aussparungen mit schwindarmem Spezialmörtel • Verguss in Brückenlängsrichtung erfolgt über konventionelleng Normalbeton C 30/37 • Dichtungsleisten werden umlaufend angeordnet - 19 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011 g
  • 90. VTR Verbund-Träger-Rost Anschlussbewehrung an Betondeckelemente • Erster Betonierabschnitt stellt Verbundwirkung bereits für den Bauzustand her (Aussparungen) • Kopfbolzendübel innerhalb derKopfbolzendübel innerhalb der Konstruktionshöhe der Quer- träger (Eigengewichtsverbund) Bewehrungsführung für unterschiedliche Querschnitts-Segmente • Zweiter Betonierabschnitt vervoll- ständigt das Brückendeck - 20 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 91. VTR Verbund-Träger-Rost Support and Adjustment of Prefabricated Deck-Elements • 2x U60 Stahlprofile integriert in die vorgefertigten Deck-Elemente • Gewindestangen für eine genaue• Gewindestangen für eine genaue Justierung der Deckelemente - 21 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 92. VTR Verbund-Träger-Rost VTR Pilotprojekt Polen 315 m 28 m 28 m37 m 37 m 37 m 37 m 37 m 37 m 37 m 315 m - 22 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 93. VTR Verbund-Träger-Rost ÜÜberblick • Verbundbrücke für 6-spurige Autobahn • Verbindung zwischen Olsztyn – Warschau • Gesamtlänge 315mGesamtlänge 315m • Maximale Spannweite 37m • Longitudinal-Section - 23 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 97. VTR Verbund-Träger-Rost Querschnitte Stahl-Hauptträger • Aussparungen für Querträger - 27 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 98. VTR Verbund-Träger-Rost Querträger • Aussparungen werden mit schwindarmem, hochfestem Spezialmörtel vergossen - 28 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 99. VTR Verbund-Träger-Rost Verlegeschema der Querträger und Deckelemente - 29 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011
  • 100. VTR Verbund-Träger-Rost Zusammenfassung Derzeit laufende Arbeiten: • Errichtung der Gründungsbauteile • Fertigung und Anarbeitung des gesamten Stahlbaus • Optimierung und Abstimmung der einzelnen Verschub- und Einhubvorgänge - 30 - Fachmesse Bau 2011 München 18.01.2011