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Leonhard Weiss

Bilder: Leonhard Weiss
Verlegter 12mm Stabstahl mit einer Maschenweite von 75 x 75 mm

Pilotprojekt Stahlbrücke Beimerstetten

In Zusammenarbeit mit der Bauunternehmung LEONHARD WEISS aus Göppingen/Satteldorf, dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), dem Ministerium für Verkehr und Infrastruktur Baden- Württemberg (MVI), der Bundesanstalt für Straßenwesen (BAST), dem Regierungspräsidium Karlsruhe (RP Karlsruhe) sowie dem Regierungspräsidium Tübingen (RP Tübingen) erfolgte die Sanierung einer orthotropen Fahrbahnplatte auf einer Stahlbrücke

Der Überbau der Brücke bei Beimerstetten besteht aus einer orthotropen Fahrbahnplatte, die mit der an der Rheinbrücke Maxau vergleichbar ist.

Die Beimerstettener Brücke wurde als Pilotprojekt zur Erprobung der geplanten Verstärkungsmaßnahme an der Rheinbrücke ausgewählt.

Die Rheinbrücke in Karlsruhe Maxau weist seit einiger Zeit erhebliche Ermüdungsprobleme im Bereich der stählernen Fahrbahnplatte auf.
Entsprechend steht hier eine wirtschaftliche Lösung zur Ertüchtigung an.

Hierbei fiel die Entscheidung auf der Grundlage der vorab durchgeführten Machbarkeitsstudie auf das HFB-Verfahren.
Der Einbau des hochfesten Betons FERROPLAN® der Firma Contec erzielt nicht nur eine verstärkende Wirkung der Fahrbahnplatte sondern zeichnet sich zusätzlich, so die Herstellerinformation, durch seine abdichtende Funktion und seine Dauerhaftigkeit als Fahrbahnbelag aus.

Das nun eingesetzte System wird bisher nicht nur für die Sanierung von Stahlbrücken in Holland verwendet sondern findet auch in LAU-Anlagen oder im Straßenbau seine Anwendung.
Ebenso wurden auch bereits Fertigteile für den Brücken- u. Hochbau daraus hergestellt.

Durch seine hohe Druckfestigkeit ist es auch als Verschleißschicht für spezielle Industriebodenanwendungen geeignet.

Doch bevor mit den Arbeiten an der Rheinbrücke in Karlsruhe Maxau begonnen werden konnte, wurde beschlossen, das HFB-Verfahren erstmalig in Deutschland mit einem Pilotprojekt an der Brücke in Beimerstetten zu erproben.

Diese Brücke qualifizierte sich unter anderem dadurch, dass deren orthotrope Stahlfahrbahnplatte ein ähnliches System wie die Rheinbrücke in Karlsruhe Maxau aufweist.

Die Ausführung der „Pilotarbeiten“ erfolgte zusammen mit der Ertüchtigung und Verbreiterung des Gehweges zu einem Geh- und Radweg und weiterer Arbeiten an der Brücke in Beimerstetten, an der L1239 über die DB- Strecke Stuttgart – München.

Dieses Pilotprojekt dient daher auch der Erarbeitung einer zugelassenen Bauweise des Gesamtsystems in Deutschland.

Für dieses Projekt wurde die Zulassung im Einzelfall (ZiE) für den hochfesten Beton für Brückenbauwerke dieser Bauart erarbeitet und erwirkt.
Bedingt durch die immer höher werdenden Verkehrs- und Radlasten auf unseren Straßen, werden die „Probleme“ nicht nur an Beton-, sondern auch an Stahlbrücken immer deutlicher.

Die auftretenden Lasten der Fahrzeuge können schon jetzt von den Bauwerken nicht mehr schadlos aufgenommen werden.
Seit mehreren Jahren untersucht man in Deutschland verschiedene Systeme um eine Verstärkung der orthotropen Platten und somit eine Gesamtverstärkung und Erhöhung der Lebensdauer an Stahlbrücken zu erreichen.

Im BMVI sieht man diese Bauweise des HFB Verfahrens auch aus den positiven Erfahrungen unserer holländischen Nachbarn als geeignet an, und möchte die gesammelten Erfahrungen als Einstieg bei weiteren vergleichbaren Maßnahmen im Bundesfernstraßenbereich nutzen.

Es ist daher vorgesehen, das BMVI und die BAST in weiteren Verfahren vertieft einzubinden.

Für das Pilotprojekt in Beimerstetten wurde u.a. folgendes festgelegt:
• Der Aufbau im Fahrbahnbereich soll aus einem ca. 65 mm starken, hochfesten Beton
und einem 8 mm dicken Dünnschichtbelag bestehen.
• Der Einbau des hochfesten Betons soll in zwei Abschnitten erfolgen, so dass eine
Längsfuge entsteht. Je Abschnitt werden etwa 150 m² Beton eingebaut.
• Der Einbau des hochfesten Betons hat unter einem Schutzzelt sowie unter
Vollsperrung des Bauwerks zu erfolgen.

Die Arbeiten wurden entsprechend ausgeschrieben und im Mai 2014 an die Firma LEONHARD WEISS vergeben, denn diese war in der Lage alle ausgeschriebenen Arbeiten komplett auszuführen.

Die Arbeiten begannen mit dem Entfernen der bestehenden Deck-u. Schutzschicht.

Anschließend wurde das Schutzzelt aufgebaut, und das Deckblech in zwei Abschnitten kugelgestrahlt, mit einem Reinheitsgrad Sa 2 ½ und einer Rautiefe von 50-100 mym.

Das gestrahlte Deckblech wurde anschließend grundbeschichtet mit Hempadur 15570 zwischen 100 und 200 mym.
Die anschließende Epoxydharzbeschichtung in einer Stärke von 2,5 – 3 mm wurde im frischen Zustand mit 4-6 mm kalzinierten Bauxitsplitt abgestreut.
Vorab wurden die Niederhalter aufgeklebt sowie die Randbleche eingeschweißt, auf denen die vorgesehene Armierung kreuzweise mit 12 mm Stabstahl (inklusive Abstandshalter) mit einer Maschenweite von 75 × 75 mm verlegt wurde.

Für die Verbindung der FERROPLAN® Schicht zum Stahldeckblech wurde eine Haftzugfestigkeit von ≥ 3,0 N/mm² vorgegeben.
Diese Werte wurden nach 7 Tagen geprüft und erreicht.
Für die Vorbereitung des HFB Einbaus erfolgte eine theoretische und praktische Schulung der Einbaukolonne durch den Systemanbieter.

Danach wurden mehrere Probeplatten mit dem FERROPLAN® System betoniert, wobei verschiedene Einbaugeräte und Einbautechniken probeweise durch die Firma LEONHARD WEISS zum Einsatz kamen.

Leonhard Weiss

Man entschied sich danach für den Einsatz von zwei 800 ltr. Zwangsmischer für die Herstellung des HFB, sowie den Einsatz einer pneumatischen Hochfrequenz Rüttelbohle für den optimalen Einbau des HFB Contec FERROPLAN®.

Die Herstellung des Frischbetons wurde im Auftrag des RP Karlsruhe durch das KIT Karlsruhe überwacht.

Von Seiten der Bauunternehmen LEONHARD WEISS wurde die Überwachung Herstellung des Frischbetons von der öffentlichen Baustoffprüfstelle (ÖBP) Stuttgart durchgeführt.

Speziell auf die konstante Wassertemperatur des Anmachwassers, sowie die Einhaltung der Rezeptur bei der Herstellung des Frischbetons und das optimale Verdichten des HFB beim Einbau wurde geachtet.

Zudem wurde das Glätten der Oberfläche sowie die optimale Nachbehandlung mit Contec AC Curing kontrolliert, denn nur so war ein optimales Einbauergebnis zu erzielen.

Hier konnte das Bauunternehmen LEONHARD WEISS seine hohe Leistungsfähigkeit auch im Umgang mit neuen Technologien unter Beweis stellen.

Das System hochfester Beton FERROPLAN® besteht aus Bindemittel, Sand, Granit, Stahlfasern und Wasser.

Die Zusammensetzung des feinkörnigen Betons (Sand/Splitt-Gemisch 0/5 mm) wurde von der Fa. Contec im Rahmen der langjährigen Forschungsarbeiten so optimiert, dass die Biegezugfestigkeit von ≥ 9,0 N/mm² und die Druckfestigkeit von ≥ 95,0 N/mm² bestimmt nach DIN EN 196-1 unter Baustellenbedingungen sicher erzielt werden konnte.

Die hohe Betonfestigkeit wird hauptsächlich durch die Verwendung eines im Labor des Anbieters entwickelten Kompositzementes „Binder N“ erreicht.

Die Eigenschaften des verwendeten Betons wurden durch die Öffentliche Baustoffprüfstelle an der Hochschule für Technik Stuttgart (ÖBP) im Rahmen der Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung nach einem Prüfprogramm des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) in Jahren 2001-2003 untersucht.

Die Produktion des eingesetzten Kompositzements unterliegt ständiger werkseigener Produktionskontrolle und wird durch die ÖBP überwacht.

Vor Beginn der Betonierarbeiten in Beimerstetten wurden die Betoneigenschaften im Labor der ÖBP nach dem Prüfplan des RP Karlsruhe detailliert untersucht.
Danach erfolgten zahlreiche Feldversuche in kleinem Maßstab.
Anhand dieser unter Baustellenbedingungen gesammelten Erfahrungen wurde durch das ausführende Bauunternehmen ein Qualitätssicherungsplan für die geplanten zwei Betoniertermine in Beimerstetten zusammengestellt.

Bei den Betonierarbeiten an beiden Bauabschnitten wurden folgende Frischbetoneigenschaften untersucht: – Konsistenz (Verdichtungsmaß) – Luftporengehalt – Rohdichten
und Festbetoneigenschaften: – Druckfestigkeit an Würfeln 150 × 150 × 150 mm – Biegezugfestigkeit an Balken 150 × 150 × 700 mm

Die vom Regierungspräsidum Karlsruhe vorgeschriebenen Kriterien für die mittlere Druckfestigkeit im Alter von 28 Tagen von ≥ 105 N/mm² und Biegezugfestigkeit ≥ 10 N/mm² wurden unter Baustellenbedingungen sicher erzielt.

Das System FERROPLAN® als Verstärkung für ein Bauwerk aus Stahl erfüllt nach der Fertigstellung zunächst den vertraglich geforderten Eigenschaften.

Damit die in Holland bereits bewährte Bauweise auch auf deutschen Stahlbauwerken angewandt werden kann, soll dies durch die bevorstehende Nutzung und weiteren laufenden Untersuchungen nachgewiesen werden.

Mit dieser Bauweise könnten dann weitere vergleichbare Stahlbrücken mit geringeren Kosten ertüchtigt werden, anstatt einen Rückbau und Wiederaufbau durchführen zu müssen.

Dezember 2014