Haitsma Beton liefert längste Kastenträger für Brücke in Zuidhorn
Um die Hubbrücke über dem Van-Starkenborgh-Kanal im niederländischen Zuidhorn zu entlasten und um Staus aufzulösen, hat die Stadt eine neue 152 Meter lange Spannbetonträger-Brücke geplant. Die N355 besteht aus zwei 40 und 44 Meter langen Endüberspannungen sowie einer Hauptüberspannung von 68 Metern Länge. Haitsma Beton mit Hauptsitz in Kootstertille lieferte dafür die bisher längsten vorgespannten Kastenträger der Welt mit einem Gewicht von 240 Tonnen. Die 68 Meter langen Träger dienen zur Überspannung des Hauptfelds der neuen Brücke.
Die Brücke N355 im niederländischen Zuidhorn über dem Van-Starkenborgh-Kanal wurde mit Haistma Beton-Fertigteilen gebaut.
Die Spannbetonträger von Haitsma Beton bieten neue Perspektiven für Verkehrs- und Wasserstraßen. Durch die hohe Spannweite werden weniger Zwischenpfeiler benötigt. Dies verkürzt die Bauzeit und schafft mehr Platz für den Straßen- bzw. Schiffsverkehr. So können in Zuidhorn nun auch große Containerschiffe den Kanal passieren.
Robuste Konstruktion
Vor Baubeginn musste zunächst die technische Durchführbarkeit der Arbeiten mit den großen Kastenträgern nachgewiesen werden. Nach der Freigabe wurde das Konzept außerdem nach Robustheit, Ästhetik, Fugenübergängen und Preis beurteilt. Die Bauherren entschieden sich für eine Variante mit integriertem Randelement im Randträger.
Die Träger haben eine Rekord-Länge von 68 Metern.
Damit die Träger trotz der begrenzten Abmessungen ausreichend stark ausgeführt werden konnten, entschieden sich die Planer für die Betonfestigkeitsklasse C90/105. Die Vorspannlitzen wurden jeweils mit 210 kN gespannt. Insgesamt beträgt die Vorspannkraft also 25.620 kN. Dies erforderte eine Spannstärke des Betons von C50/60. Um sicherzustellen, dass die Träger in der Schlussphase die Belastung untereinander verteilen und die Verkehrsbelastung gemeinsam tragen, spannten die Verarbeiter sie in Querrichtung.
Aufbau des Riesen
Nachdem zwischen den Trägern eine Schalungsplatte angebracht worden war füllten die Verarbeiter die Fugen in den oberen 300 Millimetern mit Mörtel. Nach ausreichendem Aushärten wurden Vorspannkabel mit sieben Litzen und einem Durchmesser von 15,7 Millimetern sowie einem Abstand von 1,2 Metern durch die Oberflansche und Fugen verlegt und gespannt. Für die Träger geht bei dieser Überspannung die höchste Belastung vom Eigengewicht aus. Auf das Eigengewicht entfallen 62 % der Belastung, die durch die Vorspannung aufgenommen werden muss.
Dank der fertigen Kastenträger konnte die Bauzeit reduziert werden. Außerdem entsteht so mehr Platz für Straßen- und Schiffsverkehr, da weniger Pfeiler benötigt werden.
Die übrige statische (16 %) und dynamische (22 %) Belastung spielt im Vergleich zur Situation bei herkömmlichen Brückendecken eine untergeordnete Rolle. Bei den Pfeilern wurden biegeschlaffe Fugen eingebaut. Diese Art von Fugen sorgt dafür, dass die Horizontalkräfte gleichmäßig über die Stützpunkte verteilt werden. Das war notwendig, um die Bremskräfte gut über den Unterbau zu verteilen und um die begrenzte Tragfähigkeit des Untergrunds auszugleichen. Die Fugen wurden mit zwei Schichten (Ø12 - 75 mm) armiert, wie es die oberste niederländische Straßen- und Wasserbaubehörde Rijkswaterstaat in ihren Standards vorschreibt. Dabei gelten unter anderem Beschränkungen für das Verhältnis zwischen den Überspannungen. Diese dürfen nicht mehr als 20 % voneinander abweichen.
Genau berechnet
Bei der Berechnung des Projekts gingen die Planer von der Hauptüberspannung und der größten der beiden Endüberspannungen aus. Beide Decken wurden als orthotrope Platten schematisiert und anschließend mithilfe eines EEM-Programms berechnet. Bei der Feststellung der Parameter für die Orthotropie wurden die Steifigkeiten und Torsionssteifigkeiten in Längs- und Querrichtung benötigt, ebenso wie ein Teil der Fläche der Querschnitte, die für die Querkraft relevant sind. Die EEM-Modelle wurden den Belastungen ausgesetzt, die sich ergeben, wenn alle Träger infolge der Quervorspannung (Hauptüberspannung) oder der Druckschicht (Endüberspannung) zusammenwirken.
Der Transport der langen Beton-Fertigteile von Haitsma über das Wasser stellte eine Herausforderung dar.
Für die Belastungen wurden folgende Kriterien festgelegt:
- Entwurfslebensdauer 100 Jahre, Schadensfolgeklasse CC2
- die Ruhebelastung geht von dem Asphalt, den Leiträndern und den Randbelastungen durch Geländer, Zierrand und Leitplanke aus
- Fahrbahnbreite 8,51 Meter, wodurch zwei Fahrbahnen durch Tandemlastsysteme belastet werden können
- Für die Ermüdung gilt Kategorie 2 für Schnellstraßen oder eine Zahl von 0,5 x 106 Lkws über die maßgebende Fahrbahn pro Jahr
- Die Mittelüberspannung der Brücke kann außerdem durch Kollision belastet werden. Dies wurde als Belastung von 1000 kN schematisiert, die auf eine Fläche von 0,25 x 3,0 m² einwirkt
Die Grafik zeigt den Verlauf der Längsmomente infolge der dynamischen Belastung der Hauptüberspannung der Brücke N355.
Anhand dieser Belastungen wurden die Momente, Querkräfte und Torsionsmomente der Träger bestimmt. Zusammen mit den Kräften aus der Vorspannung, dem Eigengewicht der Träger und der Fuge wurden die Träger entsprechend dimensioniert. Mithilfe der Quermomente aus den EEM Modellen haben die Planer die Quervorspannung bzw. die Armierung der Druckschicht berechnet. Die Reaktionskräfte aus den Modellen wurden zur Bemessung der Widerlageblöcke verwendet.
Nach einer Bauzeit von etwa 9 Monaten wurde die neue Brücke über dem Van-Starkenborgh-Kanal fertiggestellt. Nun haben auch große Schiffe die Möglichkeit, die Brücke zu passieren. Außerdem konnte die Verkehrssituation verbessert und die Hubbrücke entlastet werden.
Der Querschnitt zeigt die Hauptüberspannung der niederländischen Brücke.
Fotos: Haitsma Beton B.V. |
