Lebenszyklusbetrachtungen als Grundlage für die Nachhaltigkeitsbewertung von Straßenbrücken

Lebenszyklusbetrachtungen spielen bei der Bewertung der Nachhaltigkeit von Bauwerken eine besondere Rolle. Sie fokussieren nicht nur auf die einmaligen Umweltwirkungen und die Investitionskosten bei der Herstellung von Bauwerken, sondern ermöglichen die ganzheitliche Beurteilung der fortlaufend anfallenden ökologischen und ökonomischen Wirkungen. Mit der Untersuchung von zwei Autobahnbrücken und zwei Überführungsbauwerken wird das Ziel verfolgt, einen einheitlichen Durchschnittswert für die ökologischen und die ökonomischen Wirkungen von Brückenbauwerken zu definieren. Der Beitrag befasst sich mit der Festlegung derartiger Referenzwerte und stellt erste Lösungsansätze zur Berücksichtigung des Recyclingpotentials von Materialien vor. Life cycle considerations as a base for assessment of the sustainability of road bridges. Life cycle considerations are important for the assessment of the sustainability of constructions. Taking the life cycle into account it is not only possible to determine single environmental impacts and investment costs arising during the construction of buildings, but also to assess the consecutive ecological and economical impacts. The aim of this study was to define a consistent average value for ecological as well as economical impacts of road bridges by evaluating two viaducts and two overcrossings. This article deals with the determination of those reference values and presents an approach how to deal with the recycling potential of materials within the life cycle assessment.     

Die neue Landecker Eisenbahnbrücke über den Inn

Eisenbahntragwerke aus Stahl, wie die alte Landecker Fachwerkbrücke über den Inn, hatten Tradition und sind nur mehr selten anzutreffen. Die vor 105 Jahren errichtete Landecker Innbrücke der Arlbergstrecke war für einen modernen Eisenbahnbetrieb mit den höheren Lasten und Geschwindigkeiten nicht mehr geeignet und aus der Sicht der Erhaltung zu erneuern. Der Brückenneubau und die Revitalisierung des alten Steinviaduktes stellten für die Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) als Bauherr eine besondere Herausforderung dar, da die Brücke mit dem Viadukt an zentraler Stelle in der Stadt steht und damit ein regionales Wahrzeichen ist. Durch die intensive und gute Zusammenarbeit der Bürger mit der Projektleitung der Bahn, den Planern mit den ausführenden Firmen sowie den Architekten mit den Fachleuten der ÖBB Brückenbau ist dennoch ein neues Wahrzeichen für die Stadt Landeck entstanden. The new Landecker railway bridge across the Inn. Railway structures of steel had been tradition like the old Landecker Innbrücke – a lattic bridge across the Austrian river Inn. Nowadays these bridges are still rarely to found. The Landecker Bridge of the Arlberg Passage has been erected 105 years ago. Today the bridge is no longer suitable for modern railway traffic with higher loads and higher speeds and has to be rehabilitated. The new building of the bridge and the restoration of the old stone viaduct is an exceptional challenge for the ÖBB (Österreichische Bundesbahnen) group how is the building owner. Because the bridge with its viaduct is centrally located in the city of Landeck and thus it represents a regional landmark. As a result of the intensive and good cooperation between the inhabitants and the project management of the railway corporation, between the planners and the building contractors as well as the cooperation between architects and experts of the ÖBB Brückenbau, a new landmark of the city of Landeck is still created.     

Neubau einer einspurigen Straßenbrücke über den Neckar in der Gemeinde Zwingenberg

Mit der Neckarbrücke baut Zwingenberg seine Infrastruktur aus und stärkt den Tourismus in der Region. Der Bau der feingliedrigen Neckarbrücke anstelle des unsicheren, unwirtschaftlichen, zeitlich durch Nachtfahrverbot und hochwasserbedingt stark eingeschränkten Fährbetriebs gewährleistet der Gemeinde Zwingenberg zukünftig einen sicheren Zugang zum linken Neckarufer. Die zweihüftige Schrägseilbrücke mit einem auf das Minimum reduzierten Streckträger fügt sich harmonisch in das Landschaftsbild des reizvollen Neckartals ein. Mit der Gesamtfertigstellung des Projektes im Juni 2011 ist die Gemeinde Zwingenberg nicht nur um ein Ingenieurbauwerk, sondern um ein Wahrzeichen reicher. New building of a single‐lane road bridge across the River Neckar near Zwingenberg, Germany. The community of Zwingenberg is strengthening its infrastructure and tourism by the construction of the new Neckar Bridge. The slight bridge instead of the risky, uneconomic ferry with reduced operating hours due to high water level and poor visibility at night allows the town a save access to the left side of the Neckar. The cable stayed bridge with two pylons and a minimalistic longitudinal beam adds an extra touch to the touristic surroundings. By the time of completion of the project in June 2011 the town of Zwingenberg has added not only an additional civil engineering structure but also a landmark to its cultural heritage.     

Zur plastischen Tragfähigkeit von Straßenbrücken in Verbundbauweise mit längsausgesteiften Stegen

Mit der Einführung der Eurocodes ist nunmehr auch bei Verbundbrücken eine gewisse Ausnutzung plastischer Querschnittstragfähigkeiten sowie plastischer Systemreserven bei mehrfeldrigen Tragwerken möglich. Dies erlaubt eine höhere Wirtschaftlichkeit gegenüber der bisher üblichen weitgehend elastischen Auslegung. Insbesondere bei bestehenden Brückentragwerken könnte damit bei Ansatz der aktuellen höheren Verkehrslasten nach Eurocode oder aber bei Brückenverbreiterungen mitunter eine aufwändige Tragwerksverstärkung entfallen oder zumindest reduziert werden. Während bei Brücken mit kürzerer Stützweite und damit meist kompakten Querschnitten die plastischen Tragreserven gut einschätzbar sind, wird in diesem Beitrag der Fokus auf mehrfeldrige Brücken mit größerer Stützweite gelegt, deren Querschnitte zusätzliche Längssteifen aufweisen und damit – unter Voraussetzung elastischer Spannungsverteilung – beulgefährdet sind. Zuerst wird die alleinige Querschnittstragfähigkeit betrachtet. Dies erfolgt unter Voraussetzung hoher Beanspruchungsanteile vor Verbund, wie sie infolge der üblichen Montage ohne Rüstung und Hilfsjoche vielfach vorliegt. Nachfolgend wird auf die Auswirkungen bei Ausnutzung der plastischen Querschnittstragfähigkeit eingegangen, welche sich in Form der Umlagerung der elastisch ermittelten Schnittkräfte bei Durchlaufträgern ergeben. Aus den Berechnungsergebnissen für ein genauer untersuchtes, bestehendes Verbundtragwerk sind gewisse Einschränkungen bei der Ausnutzung der plastischen Querschnittstragfähigkeit erkennbar. Weiterhin werden mitunter zusätzliche, über die elastische Schnittkraftberechnung hinausgehende Berechnungsschritte erforderlich. Die diesbezüglichen Hinweise für eine praktische Vorgehensweise werden dargestellt. Plastic load bearing capacity of composite highway bridges with stiffened webs. The introduction of the Eurocodes made plastic design criteria available also for composite bridges, leading to more economical solutions compared with the previously elastic design rules. Particularly for old bridges with higher actual traffic loads, strengthening should therefore be avoidable or at least be necessary to a minor extent. For bridges with smaller spans and compact cross sections, the plastic load bearing capacity is clearly identified. In this paper the focus is placed on longer bridges with higher, stiffened girders, susceptible to local buckling. In a first step, the cross section capacity in bending is studied as an isolated case, based on high preloads acting on the steel girder only, due to the common assembling procedure without framework. In a second step, the effects on the whole structure are studied, because utilising the plastic section capacity leads to a redistribution of internal forces. Based on the comprehensive study of an old, actual strengthened composite bridge, some limitations for plastic design are noticed. Moreover, plastic design sometimes needs additional global analysis. Details of practical recommendations are given.     

Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbrücken mit Kategorie‐2‐Schäden

Refurbishment of orthotropic steel bridge decks with damages of the category 2. Many of the steel bridges built in the 1960s to 1980s, which are still located within the network of German highways and federal roads, show severe damages often induced by the considerable increase of freight traffic in the last few years. In addition, the forecasts predict a further increase of the heavy‐load traffic. Furthermore and especially in the case of many orthotropic steel bridge decks, several details were realized being no longer state of the art. This paper focuses on the so‐called category 2 damages, which comprise all damages at the longitudinal stiffeners. For this type of damage, different examples of bridges and their solutions of refurbishment are presented. Above all, one possibility of a renovation by means of mechanical fasteners, like blind‐rivets, is considered in detail. This detail is also focused by the current research project ”Refurbishment of fatigue‐stressed longitudinal stiffeners of orthotropic steel bridge decks by means of screwed solutions“ conducted at the University of Stuttgart.     

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.     

Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbrücken mit Kategorie‐1‐Schäden

Retrofitting methods for orthotropic steel deck plates with category‐1‐damages. Due to a high increase of traffic load during the last decades orthotropic steel deck plates show more and more fatigue damages in the welded connection between longitudinal stiffeners and steel deck plate (category‐1‐damages). This contribution gives an overview about existing retrofitting methods which have already been applied in pilot projects and currently investigates renovation techniques for retrofitting category‐1‐damages.