Entwurf und Konstruktion der Egg‐Graben Brücke

Aufgrund der hohen Erhaltungskosten von Brücken gibt es mittlerweile unterschiedliche Ansätze, um die Dauerhaftigkeit zu erhöhen. Vorgespannte Brücken ohne Betonstahl stellen hierfür einen neuen Ansatz dar. Zur Erforschung des Tragverhaltens solcher Strukturen wurde ein Forschungsprojekt gestartet und Großversuche durchgeführt. Die Landesbaudirektion Salzburg war von dieser innovativen Idee überzeugt und hat deshalb die Technologie beim Bau der Egg‐Graben Brücke ausgeschrieben. Die Egg‐Graben Brücke ist eine im Grundriss gekrümmte Bogenbrücke mit einer Länge von 50 m. Nach einer Bauzeit von 18 Monaten erfolgte im November 2009 die Freigabe für den Verkehr. Der vorliegende Aufsatz beschreibt die Technologie, den Entwurf sowie die beim Bau der Brücke gesammelte Erfahrung. Design and Construction of the Egg‐Graben Bridge Due to the high maintenance costs of bridges, there are now various approaches to enhance the durability. Post tensioned bridges without steel reinforcement represent one of these approaches. To investigate the structural behaviour of such constructions, a research project was started and large‐scale tests were carried out. The government of the province of Salzburg could be convinced of this innovative technology and tendered out the method for the construction of the Egg‐Graben Bridge. For the arch bridge, which is curved in plan, the superstructure is prestressed without using further steel reinforcement. After a construction period of 18 months the bridge was opened to traffic in November 2009. The paper describes the technology, the design and the experience gained from the construction of the bridge.     

Heidebroek‐Bau der Technischen Universität Dresden – Ertüchtigung und Instandsetzung des vorgespannten Faltwerkdachs

Die Dachkonstruktion des als Experimentalbau errichteten Heidebroek‐Baus ist ein Faltwerk, das aus zusammengespannten Stahlbetonfertigteilsegmenten besteht. Aufgrund von Unzulänglichkeiten in der konstruktiven Durchbildung und jahrelanger, durch eine desolate Abdichtung verursachte Durchfeuchtung des Faltwerks musste von einer bereits eingetretenen Korrosion der Spannglieder ausgegangen werden, so dass die Standsicherheit des Dachs in Frage stand. Zunächst durch temporäre Gerüsttürme als Hilfsunterstützung gesichert, wurde die Dachkonstruktion schließlich ertüchtigt und instandgesetzt. Dabei erfolgten die Baumaßnahmen bei laufendem Betrieb in der von der TU Dresden genutzten Versuchshalle. Zur Sicherstellung der ausreichenden Tragfähigkeit im Fall des Versagens einzelner Spannglieder sowie zur Verhinderung eines plötzlichen Gesamtversagens des Faltwerks durch progressiven Kollaps wurden Stahllamellen auf der Dachinnenfläche aufgeklebt und an den Stirnseiten der Falten endverankert. Die Bemessung der Lamellen einschließlich ihrer Verankerung und der Nachweis der vorhandenen Dachkonstruktion erfolgten unter Berücksichtigung der gemäß den gültigen Normen anzusetzenden Einwirkungen. Dieser Beitrag geht auf die Konzeption der Tragwerksertüchtigung sowie auf die diesbezüglichen, nach vier hauptsächlichen Grenzzuständen differenzierten Standsicherheitsnachweise ein und fasst die wesentlichen Aspekte der Ausschreibung, Vergabe und Ausführung der Sanierungsarbeiten sowie der Überwachung der Ertüchtigungs‐ und Instandsetzungsmaßnahmen zusammen. Heidebroek‐Bau at the Dresden University of Technology – Improvement and repair of the prestressed folded‐plate roof. The roof construction of the Heidebroek‐Bau, erected as an experimental building, is a folded‐plate construction comprising tied precast segments of reinforced concrete. Given the inadequacies in the design and the dampness which had penetrated the structure over a period of many years as a result of the desolate condition of the seals, it was to be assumed that the prestressing members already displayed corrosion and that the structural safety of the roof was thus to be questioned. Initially secured by way of temporary staging towers as auxiliary support, the roof construction was subsequently strengthened and repaired. The building work was accomplished without interrupting the use of the research hall by the Dresden University of Technology. To ensure a sufficient load‐bearing strength should individual prestressing members fail, and to eliminate the risk of a sudden total failure with progressive collapse of the folded‐plate construction, steel lamellae were attached to the inner surface of the roof and anchored at the ends of the folds. The dimensioning of the lamellae, including their anchoring and verification of the existing roof construction, took into account all potential influences specified by the applicable technical standards. This paper discusses the concept for improvement of the supporting structure and the corresponding differentiated verification of stability on the basis of four essential critical states, and provides an overview of key aspects of the tender process, execution of the improvement work and monitoring of the implemented strengthening and repair measures.     

Instandsetzung der Druckrohrleitung des Kraftwerks Cleuson‐Dixence,Schweiz — Eine Herausforderung an den Stahlbau

Das Kraftwerk Cleuson‐Dixence in der Schweiz mit 1269 MW Nennleistung zählt zu den eindrucksvollsten Wasserkraftanlagen Europas. Die technischen Leistungen vereinigen einige Weltrekorde: Die größte Leistung pro Pelton‐Turbine mit 423 MW, die größte Pol‐Leistung je Wechselstromgenerator und die größte Fallhöhe von 1883 m — aus welcher eine Druckrohrleitung mit dem bisher höchsten Innendruck von 2070 m Wasserhöhe resultiert. Ein Schadensfall an der bestehenden Druckrohrleitung im Jahre 2000 setzte das gesamte Krafthaus Bieudron für fast ein Jahrzehnt außer Betrieb. Der Schaden wurde offenbar durch einen Kaltriss in einer mangelhaft geschweißten Werksschweißnaht ausgelöst, welcher auch bei der original durchgeführten zerstörungsfreien Werkstoffprüfung nicht ausreichend detektiert werden konnte. Basierend auf den Ergebnissen der eingehenden Untersuchungen wurde beschlossen, dass der gesamte Druckschacht mit einer Länge von über 4 km erneuert werden musste. Diese Rehabilitation sah vor, dass in dem bestehenden Druckschacht eine zusätzliche Stahlpanzerung (= Druckrohrleitung) eingebaut werden muss. Der Nominal‐Ringraum zwischen der bestehenden und der neuen Stahlpanzerung wurde so klein wie möglich mit 130 mm definiert. Dieser Ringraum muss nach der Montage sukzessive mit Beton hinterfüllt werden. Dieses Konzept war Grundlage für die Auftragserteilung im Jahre 2006. Die Auswahl der Fertigungs‐ und Montageverfahren stellte aufgrund der Geschichte dieses Superlativ‐Projektes eine Herausforderung dar. Rehabilitation of the penstock of the power plant Cleuson‐Dixence, Swiss — Challenges for the steel constructor. The power plant Cleuson‐Dixence in Swiss with its 1269 MW nominal capacity is one of the most impressive hydroelectric power plants all over Europe. Three world records are held of this plant: the highest output per Pelton‐turbine with 423 MW, the highest pole‐output of each AC generator and the highest head of 1883 m — resulting in a penstock of a designed internal pressure of 2070 m water column. An accident on the existing penstock in the year 2000 has led to a stop of operations for almost a decade. The damage was apparently caused by a cold crack in a shop weld seam, which couldn’t be detected properly during the originally performed NDT. Based on the results of detailed investigations it had been decided, that the entire penstock over its more than 4 km length had to be renewed completely. The concept of the rehabilitation was the construction of an additional penstock, inserted in the existing one. The nominal gap between the existing and the new penstock should be as small as possible and was defined with 130 mm. The gap shall be backfilled with concrete continuously after installation. This concept was the basis for the award of the construction contract in the year 2006. The selection of the most proper fabrication‐ and installation procedures was a challenge in this project of superlatives.     

Traunbrücke Steyrermühl — Sprengungsüberwachung mit BRIMOS® Structural Health Monitoring

Die Traunbrücke Steyrermühl ist Teil der A1 Westautobahn und wurde in den Jahren 1959 und 1960 errichtet. Die 18‐feldrige Stahlbetonbrücke besteht aus zwei Richtungstragwerken und weist eine Gesamtlänge von 240,45 m auf. Im Hinblick auf die Gewährleistung der Tragsicherheit und Funktionsfähigkeit der Brücke wurden während der Sprengung des Richtungstragwerks Salzburg im August 2010 das unmittelbar benachbarte, zunächst bestehen bleibende Richtungstragwerk Wien überwacht und die Auswirkungen der Sprengung bewertet, wobei besonderes Augenmerk auf die primäre Tragstruktur (Bogen) gelegt wurde. Da am Tragwerk bereits im Jahr 2005 eine dynamische Referenzmessung mit BRIMOS® durchgeführt wurde, konnte die aktuelle Untersuchung (Messung 2010) dadurch entsprechend effizienter gestaltet werden. Mit Hilfe ausgewählter Einzelpunkte am Brückentragwerk (HOT SPOTS) konnten das maßgebliche Tragverhalten der Brücke und etwaige Veränderungen umfassend beschrieben und quantifiziert werden. Ein direkter Vergleich im Abstand von fünf Jahren zeigt den Verlauf der gemessenen Tragfähigkeit über die Zeit (Brückendeck unter dem Einfluss der Verkehrsbelastung bzw. der Sprengung). Blast of the Westbound Bridge Structure and Evaluation of its Affection on the remaining Eastbound Bridge Structure with BRIMOS® Structural Health Monitoring. The bridge object is part of the A1 highway and was constructed in 1959. It is composed of 18‐spans (reinforced concrete) and has a total length of 240,45 m. While the bridge structure — related with the driving direction Salzburg — was removed (blown) in August 2010, the remaining structure (driving direction Vienna) was monitored in order to evaluate the impact of the blasting with regard to its structural safety and operability. The investigation was focused on the primary load‐bearing structure (arch). Due to the fact that an initial dynamic measurement with BRIMOS® has been conducted already in 2005, the prevailing investigation (measurement 2010) could be configured more efficiently. Measurements at selected single bridge locations (HOT SPOTS) enabled a comprehensive documentation and quantification of the bridge’s decisive structural behaviour and possible changes respectively. A direct comparison after 5 years of structural service life shows the progression of the measured structural resistance over time (bridge deck under the influence of traffic load and the bridge blasting).     

Beurteilung von Korrosionsschutzsystemen für Offshore‐Windenergietürme – Teil 2: Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Im Rahmen von Auslagerungs‐ und Laborprüfungen wurde die Korrosionsschutzwirkung verschiedener, für den Schutz von Offshore‐Windenergietürmen geeigneter Systeme untersucht. Zu den untersuchten Systemen gehörten Duplexsysteme mit Zn/Al‐Metallisierung, mehrschichtige organische Systeme, ein einschichtiges organisches System, eine Zn/Mg‐Metallisierung sowie unbeschichtete Bereiche mit kathodischem Korrosionsschutz. Alle Systeme wurden an speziell gefertigten Auslagerungsprobekörpern sowie an Laborprobekörpern geprüft. Die im Labormaßstab durchgeführten Prüfungen umfassten Tauchversuche, Alterungsversuche, Versuche zur kathodischen Verträglichkeit und Messungen mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie. Im Teil 1 des Beitrages, veröffentlicht im Heft 4/2009, wurden Konzeption und Durchführung der Prüfungen sowie die verwendeten Probekörper und Korrosionsschutzsysteme detailliert beschrieben. Über die Ergebnisse der Prüfungen wird im Teil 2 berichtet. Assessment of corrosion protection systems for offshore wind energy towers – part 2: Results and conclusions. Based on field and on laboratory tests, the corrosion protective performance of different corrosion protection systems for offshore wind energy towers was investigated. The systems under investigation included duplex systems with Zn/Al metallization, multi‐layered organic systems, a single‐layer thick organic system, Zn/Mg metallization and cathodic protection of uncoated sections. Special field specimens and laboratory specimens were utilized in order to investigate the systems. Laboratory tests included immersion tests, ageing tests, test on cathodic compatibility and electro‐chemical impedance spectroscopy. Part 1 of the paper (Stahlbau, No. 4/2009) covererd the general experimental design and details of the experimental procedures, whereas Part 2 deals with the results of the test programme.     

Biegetragfähigkeit von textilbetonverstärkten Stahlbetonplatten

Textilbeton (TRC) ist eine sehr effektive Methode zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen. An der TU Dresden wurden im Rahmen des SFB 528 umfangreiche Forschungen zum Einsatz von Textilbeton zur nachträglichen Biegeverstärkung bestehender Beton‐ und Stahlbetonbauteile durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen erfolgten im Regelfall an textilbetonverstärkten kleinformatigen Stahlbetonplatten mit Spannweiten von 1,60 m und Plattendicken von 0,10 m. Parallel zu diesen Versuchen erfolgte die Entwicklung von Berechnungsmodellen, mit denen unter anderem die maximale Biegetragfähigkeit der verstärkten Bauteile vorhergesagt werden kann. Der vorliegende Aufsatz beschreibt experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Überprüfung der Übertragbarkeit der bisher gewonnenen Ergebnisse auf großformatige Stahlbetonplatten mit Spannweiten von 6,75 m und Plattendicken von 0,23 m. Durch die Verwendung textiler Hochleistungsbewehrungen aus Carbon auf Basis von so genannten Heavy‐Tow‐Garnen wurden sehr hohe Verstärkungsgrade realisiert. Die Ergebnisse zeigen signifikante Steigerungen der Tragfähigkeiten im Vergleich zu unverstärkten Referenzplatten. Dadurch konnte die sichere Anwendung von Biegeverstärkungen aus Textilbeton auch für Bauteile mit großen Spannweiten und großen Verstärkungsgraden gezeigt werden. Gleichzeitig wurde bei vergleichbarem Lastniveau mit zunehmendem Verstärkungsgrad eine deutliche Verringerung der Durchbiegungen nachgewiesen. Die experimentell ermittelten Tragfähigkeiten sind mit dem vorgestellten Berehnungsansatz zur überschläglichen Biegebemessung textilbetonverstärkter Stahlbetonplatten gut nachvollziehbar. Bending Capacity of Reinforced Concrete Slabs Strengthened with Textile Reinforced Concrete Textile Reinforced Concrete (TRC) is a very effective method to strengthen reinforced concrete constructions. The SFB 528 of the TU Dresden has been carrying out vast research concerning the use of TRC for a subsequent bending strengthening of existing concrete and reinforced concrete components. As a rule the experiments TRC strengthened small format reinforced concrete slabs with span widths of 1.60 m and thicknesses of 0.10 m were used. Parallel to these tests calculation models were developed enabling a prediction of the maximum bending load carrying capacity of the strengthened units among others. The paper describes the experimental and theoretical research for checking the transferability of the results gained until now onto large‐size reinforced concrete slabs with span widths of 6.75 m and thicknesses of 0.23 m. Through the use of high performance textile reinforcements based on carbon Heavy‐Tow‐Yarns very high reinforcement degrees were realized. The results show significant increases of the load carrying capacity compared to the unstrengthened reference slabs. Thus the safe use of bending strengthening out of TRC for components with large span widths and high reinforcement degrees could be proven. At the same time we were able to demonstrate considerably lower deflection with growing reinforcement degrees. The experimentally determined load bearing capacity can be well comprehended with the introduced calculation models of the bending measurement of TRC strengthened reinforced concrete slabs.     

Ganzfertigteile bei der Verbundfahrbahnplatte der Bahretalbrücke – Eine Revision nach Ausführung und baubegleitender messtechnischer Überwachung

Fertigteilbauweisen für die Herstellung der Fahrbahnplatten von Verbundbrücken konnten sich bei kleineren Brücken bereits durchsetzen. Verschiedene Bautypen wurden entwickelt: die VFT‐Bauweise, die Halbfertigteilbauweise, die Ganzfertigteilbauweise. Im Großbrückenbau ist die Anwendung, zumindest in Deutschland, bisher auf einzelne Fälle beschränkt geblieben und eine abgeschlossene Stufe der Entwicklung noch nicht erreicht. Die Ganzfertigteilbauweise, wie sie bei der Bahretalbrücke eingesetzt wurde, stellt eine Möglichkeit dar, die Vorteile der deutlich schnelleren Herstellung der Fahrbahnplatte im Großbrückenverbundbau effektiv zu realisieren. Besonderes Augenmerk ist bei der Bemessung und Konstruktion auf die Rissproblematik zu legen. Die hier aufgetretenen Rissbildungen begründen sich durch die unterschiedlichen Materialeigenschaften und Herstellungszeitpunkte der Fertigteile und der Ortbetonergänzungen. Mit Hilfe des baubegleitenden Messprogramms für die Bahretalbrücke konnten die Rissbildungen sowie insbesondere die Spannungen in den Anschlussbewehrungen der Fertigteile gut nachvollzogen werden. Letztere liegen aufgrund des “Sammelrisseffektes” deutlich über den Spannungen der Ortbetonbewehrung und können nicht einfach am Zustand II‐Querschnitt berechnet werden. Zusammenfassend kann für die Bahretalbrücke eine gute Beurteilung der Bauweise gegeben werden. Prefabricated elements for the floor system of Bahretalbridge. The construction of floor systems of composite bridges, using prefabricated elements in concrete, could already achieve acceptance for smaller bridges. Different types were developed: VFT‐types, semi‐precast construction, precast construction. So far there are only a few cases of prefabricated elements in concrete for bigger bridges in Germany. Using the precast construction presents a possibility to produce floor systems faster and more effective, as done with the Bahretalbridge. Special attention is to be turned to the calculation and construction of the crack formations. The crack formations seen in this particular construction happened because of the different material property and the production time of the prefabricated elements as well as the addition of floor systems. During the construction progress several measurements helped to understand the appearance of the crack formations. The stresses of the reinforcement between prefabricated elements and the in‐situ concrete are much higher due to the effect of accumulated cracks. Summarizing the construction of the Bahretalbridge was done in a decent way and deserves a positive evaluation.     

Brücken mit Fahrbahnen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) – Neue Straßenbrücke in Friedberg (Hessen)

In Friedberg (Hessen) wurde im Juli 2008 erstmals in Deutschland eine Straßenbrücke unter Verwendung von glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) fertig gestellt. Das Bauwerk überspannt mit 27 m die Bundesstraße B 3a bei der Stadt Friedberg (Hessen) und wurde in Stahl‐GFK‐Verbundbauweise realisiert. Die hohe Dauerhaftigkeit des neuen Werkstoffs und die zügige Montage der Brücke waren die entscheidenden Gründe pro GFK. In den letzten Jahren wurden in den USA, Japan und auch in Europa einige Leichtbaubrücken mit faserverstärkten Kunststoffen realisiert. Dabei konnten wertvolle Erfahrungen zum Bau und Betrieb gesammelt und die Leistungsfähigkeit von Verbundwerkstoffen unter Beweis gestellt werden. Die Brücke in Friedberg geht über diese Vorbilder hinaus, indem hier erstmals die Verbundwirkung zwischen der GFK‐Fahrbahn und dem Haupttragwerk aus Stahl berücksichtigt wird. Außerdem wurde konsequent der Ansatz eines wartungsarmen und langlebigen Bauwerks verfolgt, indem auf Lager und Fahrbahnübergänge verzichtet wurde. Bridges with Glass Fibre Reinforced Polymers (GFRP) decks – The new Road Bridge in Friedberg (Hessen, Germany). In July 2008 the first road bridge in Germany using glass fibre reinforced polymers (GFRP) was finished in Friedberg (Hessen). The structure has a span of 27 m and acts as overfly of the federal road B 3 near Friedberg (Hessen). The high durability of the new construction material and the fast assembly of the bridge were decisive factors in favour of GFRP. Within the last years several light weight bridges using FRP were realised in USA, Japan and also in Europe. Through this valuable experiences could be gathered regarding construction, the use and performance of composites could be demonstrated. The bridge in Friedberg extends this experience with the approach of considering the composite action of the FRP deck and the steel girders. It also follows consequently the approach of durable bridge construction by omitting any bearings or expansion joints.     

Neubau der ÖBB‐Donaubrücke Tulln – ein innovatives Brückentragwerk

104 Jahre nach ihrer Erbauung wurde die Eisenbahnbrücke der Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) über die Donau in Tulln einer Generalsanierung unterzogen. Als Tragsystem der neuen Brücke wurde eine Fachwerkverbundkonstruktion mit untenliegender Fahrbahn gewählt. Nach nur 16 Monaten Bauzeit konnte mit der Inbetriebnahme im Oktober 2009 ein Stück europäische Brückenbaugeschichte geschrieben werden. Für die Demontage der bestehenden Tragwerke und die Montage des neuen Tragwerks inklusive der Ausrüstung für den Bahnbetrieb stand eine 7‐monatige Streckensperre zur Verfügung. Die Herstellung des Ersatzneubaus des 440 m langen Brückentragwerks unter möglichst geringer Beeinträchtigung des Straßen‐, Bahn‐ und Schiffsverkehrs stellte höchste Anforderungen an den Bauherrn, die Planer und die ARGE Donaubrücke Tulln. Errection of the ÖBB‐Donaubrücke Tulln – an innovative bridge construction. 104 years after being built, the railway bridge of the Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) across the Danube at Tulln, Austria, has been completely refurbished. The new bridge is based on a composite over‐deck truss construction. After a construction time of only 16 months, commissioning in October 2009 was the last step in a project that will make European bridge construction history. For the dismantling of the existing supporting structure and the assembly of the new one incl. the railway facilities, the railway line was blocked for 7 months. Replacing the 400‐m long supporting structure while keeping the effects on road, rail and shipping traffic to the lowest possible level put highest demands on owner, planners and ARGE Donaubrücke Tulln.     

Neue Wege zur seismischen Ertüchtigung von Weltkulturerbe im Lehmbau: Das Beispiel der Zitadelle von Bam,Iran

Im Dezember 2003 zerstörte ein schweres Erdbeben die Stadt Bam in Südostiran. Opfer der verheerenden Zerstörung wurde nicht nur die bewohnte Neustadt, sondern auch die historische Zitadellenanlage aus Lehm. Sie ist eines der größten Komplexe, die komplett aus Lehmwerkstoffen errichtet worden sind. Die sofort im Anschluss ergriffenen Restaurierungs‐ und Rekonstruktionsbemühungen sind auf Grund des extremen Ausmaßes der Zerstörungen stark durch den Wunsch geprägt sowohl die geretteten Reste, als auch rekonstruierte Bauteile gegen seismische Einwirkungen zu ertüchtigen. In diesem Zusammenhang sind auch die Arbeiten des Lehrstuhls für Tragwerksplanung der TU Dresden (Inhaber Prof. W. Jäger) in Bam zu betrachten. Um dieser Aufgabenstellung in einer Weltkulturerbestätte gerecht zu werden, mussten neue Technologien entwickelt und in die Praxis umgesetzt werden. Diesen neuen Technologien widmet sich dieser Beitrag. New approaches for seismic retrofitting of world heritage: The Citadel of Bam, Iran. In December 2003 a heavy earthquake destroyed the city of Bam in southeast Iran. The destructions affected not only the new town of Bam but also the historical Citadel constructed entirely with earthen materials. The rehabilitation measures commenced immediately and are characterized by the desire of defining methods that strengthen the preserved rests against future seismic activity. The projects of the Dresden University of Technology, department of structural design (Head: Prof. Dr.‐Ing. W. Jaeger) presented here, are to be seen as a part of these efforts. In order to meet the demands of heritage conservation within a world heritage site (listed in 2004), new methods and technologies had to be developed and applied. The presented article intends to give a figure of these works.     

Die neue Ruhrbrücke in Wetter – Eine Stahlverbundbrücke mit luftdicht verschweißten Kästen

Von Mai 2008 bis Dezember 2010 wurde in Wetter eine neue Ruhrbrücke gebaut. Die exponierte Lage des Bauwerkes im Ruhrtal mit der Nähe zur Stadt Wetter begründete entsprechende Ansprüche an eine ausgewogene Gestaltung. Im Rahmen der Vorplanung wurden unter Beteiligung eines Architekturbüros zunächst umfangreiche Studien zur Auswahl eines geeigneten Brückensystems entwickelt. Der weiteren Planung und der Bauausführung zugrunde gelegt wurde eine etwa 361 m lange Deckbrücke in Stahlverbundbauweise mit luftdicht verschweißten Stahlkästen, mit einer maximalen Stützweite von fast 84 m und einer etwa 9 m hohen Voute über dem Pfeiler am Ruhrufer. Die Voute wurde durch Druckstreben aufgelöst und die Konstruktion dadurch gegliedert. Im Bereich der durch eine senkrechte Strukturschalung gestalteten Pfeiler wurde der Brückenüberbau parallelgurtig ausgebildet. The new Ruhr Bridge in Wetter, Germany – An air‐proof welded steel box girders. From May 2008 to December 2010 a new bridge over the Ruhr River was built in Wetter in Germany. The exposed location of the bridge over the Ruhr valley close to the city of Wetter requires a deliberate designed structure. Within the preliminary plannings, comprehensive studies about reasonable bridge construction systems were carried out, supported by an architecture office. Planned and realised has been a 361 m long bridge with air‐proof welded steel box girders and a concrete deck. The maximum span is nearly 84 m and the inclined haunch above the pier is about 9 m high. The inclined haunch has been formed with two diagonal struts to dissolve the construction. In the area of the vertical structured piers outside the Ruhr the bridge superstructure has been constructed with parallel chords.     

Grundlagen und Entwicklung von stochastischen Modellen zur Beurteilung der Schädigung von Massivbrücken auf der Grundlage der Ergebnisse von Bauwerksüberprüfungen

In zwei Beiträgen wird ein auf der Zuverlässigkeitstheorie basierendes probabilistisches Verfahren für eine schnelle Bewertung der Tragfähigkeit eines geschädigten Stahlbetonbrückenbauwerks vorgestellt. Es ersetzt keine statische Nachberechnung, unterstützt jedoch den Bauwerksprüfer noch während der Prüfung gemäß DIN 1076 und lässt eine schnelle Entscheidung über die Art und Weise einer ggf. erforderlichen Nutzungseinschränkung noch vor einer Nachberechnung zu. Mit dem Verfahren ist es möglich, eine verbesserte Bewertung über die Auswirkung von Schäden und Mängeln an Stahlbetonbrücken auf deren Tragfähigkeit im Rahmen einer handnahen visuellen Bauwerksprüfung zu erreichen. Teil 1 behandelt die Grundlagen des Verfahrens sowie die Entwicklung der veränderten stochastischen Material‐ und Geometrieparameter infolge Schädigung. In Teil 2 wird die Modellunsicherheit “Bauwerksprüfer” sowie das baupraktische Näherungsverfahren für eine Anwendung im Rahmen der RI‐EBW‐PRÜF vorgestellt. Basics and Development of Stochastic Models for a Structural Reliability Assessment of Reinforced Concrete Bridges on the Basis of the Results from Bridge Inspection A probabilistic method based on the reliability theory allows a quick assessment of the load bearing capacity of damaged reinforced concrete bridges. The aim is to support the bridge inspection engineer during the bridge inspection according to DIN 1076 and not to replace a static recalculation. It should allow a quick decision as to whether or not a restriction of the crossing traffic is necessary. With this method it is possible to achieve a better assessment of the influence of damages on reinforced concrete bridges which are seen in a visual bridge inspection. Part 1 of the two papers describes the basics of the methodology and shows the development of the stochastic models for the material and geometry parameters which have changed as a result of damage. In Part 2 the model uncertainty for the bridge inspector and the practical use in accordance with the RI‐EBW‐PRÜF are shown.     

UNIQA PS1 – Ein Hochhaus aus Stahl

In Wien wurde von September 2008 bis Juli 2009 die Stahltragkonstruktion eines Hochhauses errichtet. Über einem 30 m hohen und 27 m breiten Luftraum war schwebend ein 13‐geschossiger Turm zu errichten. Als Haupttragsystem wurden in die Wände integrierte Stahlfachwerke gewählt. Die Verbindung der Stahlkonstruktion mit den Betontragkonstruktionen und deren unterschiedliche Steifigkeiten stellten hohe Ansprüche an das Planungsteam des Bauherren UNIQA, bestehend aus Werner Consult Ziviltechniker GesmbH und dem Zivilingenieurbüro Roller. Detailplanung, Fertigung und Montage der Konstruktion erfolgten durch die ARGE Stahlbau PS1, bestehend aus Zeman und Strabag. Der Auftrag konnte unter anderem aufgrund eines innovativen Montagekonzeptes gewonnen werden. Die untersten Geschosse wurden mit ihren Decken auf Erdgeschossniveau zusammengebaut und die rund 1600 t schwere Konstruktion auf 30 m Höhe gehoben. Der Rohbau konnte nur auf Grundlage einer sehr intensiven Zusammenarbeit zwischen den ARGE‐Partnern aus dem Stahl‐ und Stahlbetonbau termingerecht und im Kostenrahmen abgeschlossen werden. UNIQA PS1 a high rise building made from steel. From September 2008 to July 2009 the steel construction of a high rise building was erected in Vienna. A 13‐storey tower floats above an air‐space with 30 m height and 27 m width. The main carrying structure consists of a latticed framework which is integrated into the walls. The connection between the steel construction and the concrete structure was an ambitions task for the structural team of the client UNIQA, consisting of Werner Consult Ziviltechniker GesmbH and Zivilingenieurbüro Roller. Detail engineering, fabrication and erection was executed by ARGE Stahlbau PS1 consisting of Zeman and Strabag. The order was won amongst other reasons because of an innovative erection procedure. The two lowest floors were pre erected on the ground floor and the approximately 1600 tons lifted into the final position on 30 m afterwards. It was only possible to complete this task on time and in budget due to the intensive cooperation between the partners from the steelworks and the concrete works.     

Die Scherkondetalbrücke,die erste semi‐integrale Talbrücke der DB AG auf der Neubaustrecke Erfurt – Leipzig/Halle VDE 8.2

Auf der Neubaustrecke Erfurt – Leipzig/Halle werden zurzeit einige Talbrücken realisiert, die einen neuen, ganzheitlich orientierten Entwurfsansatz verfolgen. Bei diesen integralen bzw. semi‐integralen Bauwerken sind die Überbauten monolithisch mit den Pfeilern und teilweise mit den Widerlagern verbunden. Sie können deshalb schlanker und mit stetigen Übergängen zwischen den Bauteilen ausgeführt werden. Durch den weitgehenden Verzicht auf Lager und Fugen und durch die robuste Bauweise besitzen integrale Bauwerke eine wesentlich längere Lebenserwartung als herkömmliche Talbrücken. Am Beispiel der Scherkondetalbrücke werden in diesem Beitrag die Unterschiede zwischen den konventionellen und den semi‐integralen Tragwerken erläutert sowie die Voraussetzungen und die Vorteile der Anwendung von integralen Bauwerken für die DB AG herausgearbeitet. Bridge over Scherkonde Valley – the First Large Semi‐Integral Bridge on High‐Speed Railway Route Erfurt – Leipzig/Halle Currently some large valley bridges are under construction on high‐speed railway route Erfurt‐Leipzig/Halle. These bridges follow a new holistic design philosophy. The superstructure of those integral or semi‐integral bridges is rigidly connected to the abutments and the columns. Therefore they are more slender than conventional bridges, and the bridges are very robust and durable because of the omitting of bearings and dilatation joints. The bridge over the Scherkonde valley is taken as an example for explaining the differences between conventional and semi‐integral bridges in this paper. This example shows the advantages and the requirements of integral buildings for high‐speed railway bridges.     

Keynotes on bridges in Spain since the mid‐1980's

Spanish bridge engineering has developed creative and efficient answers to the challenges set by the extraordinary development of road and railway infrastructure during the last 25 years. This process provides continuity to the great tradition of good bridge engineering practice based on the ambition of overcoming such engineering challenges. These efforts also resulted in the exploration of new fields: typology, by generating new ideas to improve structural behavior; construction methods, by using new technologies (many of them perfected for other fields of activity) and by innovations using new specific methods for particular cases; structural materials by exploring the benefits of their new possibilities, deepening in the use of traditional composite steel‐concrete structures and starting a very interesting process of using composite materials. Consistent with the old aphorism “learning by doing” the lessons learnt from these daring tasks and experiences will remain in the back of these engineers' minds which will ensure continuity for future developments. At the present and in the near future, Spanish bridge engineering must face new challenges in design and construction in foreign countries, taking advantage of the experience gained during the past 25 years. Erfahrungen im Brückenbau in Spanien seit 1985 Brückenbauingenieure in Spanien haben sich mit ihren kreativen und wirtschaftlichen Lösungen den Herausforderungen der letzten 25 Jahre beim Ausbau der dortigen Straßenund Eisenbahnnetze gestellt. Diese Entwicklung steht in der langen und großen Tradition hervorragenden Brückenbaus, um solche Aufgaben zu meistern. In dieser Zeit wurde viel Neues entwickelt: Neue Typologien wurden erarbeitet, um die Tragwirkung zu verbessern; neue Technologien (viele davon für andere Aufgaben geschaffen) wurden adaptiert oder neue innovative Bauverfahren für spezifische Projekte kreiert; die Anwendung von Baustoffen wurde weiterentwickelt, resultierend z. B. in der verstärkten Nutzung von Stahl‐Verbundkonstruktionen, oder neue Verbundwerkstoffe wurden erstmals im Brückenbau eingesetzt. Im Sinne von “learning by doing” werden die Lehren und Erfahrungen dieser Aufgaben im Hinterkopf der Ingenieure bleiben und damit die Kontinuität für zukünftige Entwicklungen garantieren. Im Moment und in naher Zukunft müssen sich spanische Brückenbauingenieure den neuen Herausforderungen beim Entwurf und Bau von Brücken vor allem im Ausland stellen, wobei sie die Erfahrung der letzten 25 Jahren nutzen werden.     

“Die Raupe” – eine bewegliche Brückenkonstruktion

Für einen Brückenwettbewerb in Wien wurde ein Konzept einer beweglichen Brücke in Form eines Fischbauchträgers entwickelt, das neben seiner strengen Funktionalität und der materiellen Effizienz über einen innovativen Hebemechanismus verfügt. Die Idee des Hebevorgangs basiert auf einer Verkürzung des Trägeruntergurts durch Seile und zwei zwischengeschalteten hydraulischen Zylindern. Die Anhebung der Brücke zur Freihaltung des geforderten Lichtraumprofils erfolgt asymmetrisch, was ein raupenähnliches Verkrümmen zur Folge hat. Des Weiteren wurde die Deckplatte dahingehend optimiert, dass unter Verwendung hochfester Stähle die große Verformung über das elastische Werkstoffverhalten aufgenommen und so auf wartungsintensive Gelenke verzichtet werden kann. Durch das gewählte statische System mit dem applizierten Hebemechanismus kann die Einleitung großer Horizontalkräfte in den Boden vermieden und dadurch die Kosten deutlich gesenkt werden. Das Konzept wurde für eine Spannweite von ca. 60 m entwickelt, kann jedoch auch für andere Spannweiten adaptiert und so vielerorts eingesetzt werden. “The Caterpillar” – A moving bridge structure. For a design competition for a bridge in Vienna, a concept for a moving bridge in the form of a lenticular girder was developed which, in addition to its strict functionality and material efficiency, features an innovative lifting mechanism. The lifting principle is based on shortening the lower chord of the girder with the help of cables and two intermediate hydraulic cylinders. In order to create the required clearance profile, the bridge is lifted asymmetrically, which results in a deformation of the shape which is reminiscent of a caterpillar. In addition, the upper deck was designed using hightensile steel so that the considerable deformation could be absorbed by the elasticity of the material, which means that maintenance‐intensive hinges could be omitted. This structural system with its lifting mechanism makes it possible to significantly lower costs as there are no large horizontal forces to be transferred to the ground. The concept was developed for a span of approx. 60 m but can also be adapted to spans of different sizes and is therefore suitable for many situations.     

Verbreiterung und Sanierung der Kennedybrücke in Bonn

Die Kennedybrücke liegt im Zentrum der Stadt Bonn und überspannt den Rhein im Zuge der Bundesstraße B 56. Von Anfang 2007 bis Herbst 2010 wurde die Rheinbrücke von 18 m auf 26,80 m verbreitert und umfassend saniert. Hierzu erfolgte eine Erweiterung der Nietkonstruktion aus dem Jahr 1949 durch beidseitigen formgleichen Anbau von jeweils einem zusätzlichen geschweißten Brückenträger mit Stützweiten von 99,22 m – 195,86 m – 99,22 m. Die Bauhöhe beträgt 11,50 m über den beiden Strompfeilern und 3,40 m in der Hauptöffnung. Die vorhandene Fahrbahn aus Tonnenblechen und Aufbeton wurde durch Längsrippen und Querträger ausgesteift und durch Anbau einer orthotropen Platte verbreitert. Es erfolgte eine aufwändige Verstärkung der Altkonstruktion mit dem Ziel, die Anforderungen der gültigen Normen zu erfüllen. Die Kennedybrücke ist die einzige innerstädtische Rheinbrücke in Bonn, so dass der Stadtbahn‐ und Straßenverkehr während der Bauzeit aufrecht erhalten werden mussten. Widening and reconstruction of the Kennedy‐Bridge in Bonn, Germany. The Kennedy‐Bridge is situated in the centre of the city of Bonn and spans the river Rhine in the course of the federal road B 56. The Rhine‐Bridge has been made wider from 18 m to 26.80 m and has been completely reconstructed from the beginning of the year 2007 till autumn 2010. For this a broadening of the rivet‐construction of the year 1949 resulted in two identical extensions of an extra welded girder with a length of span of 99.22 m – 195.86 m – 99.22 m. The hight of the construction comes to 11.50 m over the two current piers and 3.40 m over the main opening. The existing roadway made of barrel‐metal sheets and topping slabs has been reinforced by longitudinal ribs and cross girders and widened by the extension of an orthotropical plate. The old construction has been stiffened by big expenses with the aim of fulfilling the demands of the current standardizations. The Kennedy‐Bridge is the only Rhine‐Bridge in the City of Bonn; therefore the traffic and the tramways have had to be maintained during the construction period.     

Ultraschallangeregte Thermografie zur Risserkennung im Stahlbau — Ein Verfahren auf dem Prüfstand

Die ultraschallangeregte Infrarotthermografie stellt ein innovatives Verfahren zur Erkennung von rissartigen Fehlstellen in metallischen Bauteilen dar. Zu Schwingungen angeregte Rissufer reiben und schlagen gegeneinander. Die lokal dissipierte Energie erwärmt den Riss und macht ihn thermografisch sichtbar. Obwohl die Methode seit einigen Jahren Forschungsgegenstand im Bereich der Zerstörungsfreien Prüfung ist, wurde sie noch nicht im Bauwesen verwendet. Dieser Beitrag stellt das Prinzip des Prüfverfahrens vor und zeigt anhand ausgewählter Forschungsergebnisse die Besonderheiten und Probleme auf, die bei der Bauteilprüfung zu beachten sind. Neben den Einflüssen der Anregungsfrequenz und des Vorspannzustandes wird untersucht, inwieweit eine wiederholte Ultraschallanregung schädigend wirkt. Da die Zusammenhänge der involvierten dissipativen Effekte, welche die Risserkennung erst ermöglichen, noch nicht im Detail geklärt sind, wird ein vereinfachter Ansatz für die numerische Simulation des Prüfverfahrens vorgestellt, mit dem bisher gute Ergebnisse erzielt wurden. Ultrasound excited thermography applied to constructional steelwork — An emerging crack detection methodology. Ultrasound excited thermography is an innovative method for the detection of crack‐like flaws in metal components. When crack faces rub and clap against each other due to vibrational excitation the dissipated energy leads to a local heating of the crack. This way the defect can be detected by means of an infrared camera. Despite of being a research topic in the field of nondestructive testing for several years, the technique has not been transferred to civil engineering, yet. This article presents the NDT method and discusses the essential characteristics and problems which are of concern when testing steel members. The influences of the excitation frequency and the prestressing conditions on the crack detectability as well as possible damaging effects due to repeated insonification are investigated. Since the physical effects involved in the energy dissipation at the crack region are not understood in detail, a simplified numerical simulation approach is presented that leads to good agreement of experimental and numerical results.     

WM 2010: Stadiondach für die “Windy City” Port Elizabeth

Begeistert haben wir die Herausforderung angenommen, das Stadiondach für das neue Nelson‐Mandela‐Bay‐Stadion in Port Elizabeth zu planen. Wir haben es als Ehre empfunden, einen Beitrag zur Baukultur in Südafrika zu leisten. Der Entwurf eines markanten, als zukünftiges Wahrzeichen der Stadt tauglichen Daches und die Umsetzung in ein konstruktiv sinnfälliges und effizientes Tragwerk werden im Folgenden näher beschrieben. Häufige Winde in der “windy city” und extrem korrosives Klima sind Teil der Randbedingungen, auf die vom Entwurf über die Planung bis zur Fertigstellung individuell eingegangen werden musste. WM 2010: Roofing the stadium of the “windy city” Port Elizabeth. Designing the roof of the new Nelson Mandela Bay Stadium in Port Elizabeth and thus contributing to the South African building culture is challenge and honor at the same time. The following article covers the design of the roof shape as a signature landmark and its implementation in an economic and structurally meaningful solution. Frequent wind in the “windy city” and an extreme corrosive environment are part of the boundary conditions that required individual solutions from initial design until final completion.