Brückenbau, Bauprozess und Straßenbau
In der Oktoberausgabe beschäftigen sich die im Peer-review-Verfahren begutachteten Artikel mit der Integrierten Projektabwicklung (IPA) und wie sich Bauunternehmen für IPA-Projekte verändern müssen, mit der Kerbtiefe bei Querscheinfugen in Betonfahrbahnen und mit dem stochastischen Ansatz zur Modellierung der langfristigen Entwicklung von Fahrbahnunebenheiten unter Berücksichtigung räumlich variierender Bodeneigenschaften. Zudem wird die die CarboLight Bridge im Deutschen Museum vorgestellt, die ein Beispiel für hybride Betonbauweise ist.
Einbringen des Carbongitters während der Herstellung eines Halbfertigteils.
Foto: Ansgar Pudenz
Hier die Übersicht der wissenschaftlich begutachteten und freigegebenen Fachaufsätze („reviewed papers“) aus dem Bauingenieur 10|2023, jeweils mit einer Zusammenfassung und Stichworten sowie DOI-Link.
Übrigens finden Sie eine Liste mit zahlreichen nützlichen Abkürzungen aus der Baubranche (samt Erklärungen) zum Nachschlagen und Ausdrucken in unserer Online-Rubrik Wissen.
Carbonbeton
M. Koschemann, I. Vakaliuk, M. Curbach (TU Dresden)
Die CarboLight Bridge im Deutschen Museum – Ein Beispiel für hybride Betonbauweise
Die CarboLight Bridge ist Teil der modernisierten Ausstellung im Deutschen Museums in München hin zu zukunftsweisenden Innovationen. Mit einer Länge von 9,5 m ist die Brücke als filigrane Konstruktion aus zwei leicht geneigten V-förmigen Stützen, einem dreiteiligen Überbau und einem Konstruktionsgewicht von nur 2,1 t konzipiert. Dabei spielen die kraftflussoptimierte Form und der Sandwichaufbau des Überbaus eine große Rolle. Der dreischichtige Aufbau variiert in der Höhe zwischen 60 und 160 mm. Die biaxial gekrümmte Unterseite und die flache Deckschicht bestehen aus Carbonbeton. Die Schicht dazwischen ist aus Infraleichtbeton mit einer Trockenrohdichte von weniger als 800 kg/m³ hergestellt. Die Kombination aus Form und hybrider Bauweise bewirkt eine signifikante Ressourceneinsparung und hohe Trageffizienz gegenüber einer vergleichbaren Stahlbetonkonstruktion.
In diesem Beitrag wird der Entstehungsprozess, beginnend mit der Motivation und den Entwurfsansätzen, bis zur Fertigstellung der Ausstellungsbrücke im Deutschen Museum aufgezeigt. Dabei wird verstärkt auf die parametrisierte 3D-Modellierung und Berechnung der hybriden Betonkonstruktion eingegangen und die experimentellen Untersuchungen vorgestellt.
Carbonbeton, Hochleistungsbeton, Brückenbau
doi.org/10.37544/0005-6650-2023-10-31
Bauprozess
G. Etterer (W. Markgraf GmbH & Co KG), J. Hennrich (Fraunhofer FIT), S. König (W. Markgraf GmbH & Co KG), C. Buck (Fraunhofer FIT)
Integrierte Projektabwicklung (IPA) – Wie sich Bauunternehmen für IPA-Projekte verändern müssen
In Deutschland werden Großbauprojekte selten innerhalb der vorgesehenen Zeit und Budgets abgeschlossen. Ein vielversprechender Lösungsansatz stellt dabei die Integrierte Projektabwicklung (IPA), als Modell zur Abwicklung von Großprojekten, dar. IPA ist eine neue Art der Zusammenarbeit und bietet viele Vorteile für die verschiedenen Beteiligten eines Bauprojekts. Dazu gehören größeres Vertrauen durch erhöhte Transparenz, gemeinsame Projektkontrolle durch einen Mehrparteienvertrag und Anreize zum Erreichen eines gemeinsamen Ziels durch das gemeinschaftliche Tragen von Erfolg und Misserfolg des Projekts. Damit jedoch die Vorteile von IPA ausgeschöpft werden können, müssen jedoch alle Projektbeteiligten bereit sein, die erforderlichen Veränderungen anzunehmen. Der Beitrag fokussiert auf die Perspektive der Bauunternehmen (BU) und bietet für diese in der Vorbereitung und Implementierung von IPA eine Orientierungshilfe mit fünf Handlungsfeldern: (1) Ist-Analyse des Unternehmens, (2) Prozessanalyse, (3) Schnittstellen-Definition, (4) Ausbau BIM-Kompetenzen und (5) Integration der Mitarbeitenden. Die Handlungsfelder gehen auf Herausforderungen ein und zeigen Veränderungsbedarfe auf die innerhalb des eigenen Unternehmens zu identifizieren und umzusetzen sind.
Forschung und Entwicklung, Bauprozess, Projektmanagement
doi.org/10.37544/0005-6650-2023-10-40
Betonfahrbahnen
M. Witt (Die Autobahn GmbH), S. Freudenstein (Technische Universität München)
Ein Beitrag zur Kerbtiefe bei Querscheinfugen in Betonfahrbahnen
Die Kerbtiefe bei Querscheinfugen in unbewehrten Betonfahrbahnen beeinflusst die Rissinduktion im jungen Beton und die Spannungszustände im Querscheinfugenbereich bei Temperaturbelastung im Betriebszustand. Die instationären Temperaturverhältnisse in jungen Betonfahrbahnen werden maßgeblich durch die Witterungsverhältnisse beeinflusst. Mit den Ergebnissen von Temperaturmessungen in Betonfahrbahnen während der Zementhydratation, den aus Laborversuchen resultierenden Entwicklungsfunktionen für den Elastizitätsmodul, die Grundkriechzahl und die zentrische Zugfestigkeit eines jungen Straßenbetons wurden in numerischen Modellrechnungen die instationären Nullspannungstemperaturverhältnisse und mittels semiprobabilistischer Betrachtung das Reißverhalten bei Variation der Kerbtiefe untersucht. Eine Reduktion der Kerbtiefe von 25 % bis 30 % (Regellösung nach aktuellem Regelwerk) auf 10 % der Deckendicke beeinflusst die Erstrissbildung unter der Voraussetzung geringer Streuungen der Stoffparameter und großer Maßhaltigkeit beim Einbau der Betonfahrbahn nicht negativ. Im Betriebszustand weist eine Querscheinfugengeometrie mit auf 10 % der Deckendicke reduzierter Kerbtiefe unter großer Temperaturbelastung eines heißen Sommertages nach den durchgeführten numerischen Modellrechnungen mit Auswertung unter Verwendung eines dreidimensionalen Versagensmodells und semiprobabilistischer Betrachtung eine um bis zu 50-fach verminderte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Hitzeschadens auf.
Betonfahrbahnen, Querscheinfugen, Kerbtiefe
doi.org/10.37544/0005-6650-2023-10-47
Straßenbau
A. Hagemann, J. Grabe (Technische Universität Hamburg)
A stochastic approach on modeling the long-term unevenness of pavements considering spatially varying soil properties
Even within nominally homogenous soil layers, spatial variations of soil properties occur. Current design methods simplify varying soil properties by applying constant values. In order to achieve a reliable geotechnical design, the local variance of soil properties needs to be considered with respect to the long-term development of road unevenness. Hence, a variation of soil stiffness leads to spatially varying settlements and increasing dynamic forces on passing vehicles as time increases. This process continues steadily resulting in a noticeable reduction of driving comfort until a repair of the pavement is required. In this paper, a numerical model is applied to determine the long-term unevenness of pavements considering the spatial variation of soil properties. Thereby, the asphalt pavement, the subbase, and the subgrade are modeled by a set of coupled spring elements representing the soil behaviour of the respective layer. A stochastic distribution of soil properties based on a random walk is assumed to account for the spatial variation of the subsoil stiffness. The long-term unevenness development due to passing vehicles is extensively evaluated with respect to resulting dynamic forces and the impact of a deviating soil stiffness in individual soil layers. Finally, conclusions with respect to driving comfort are drawn.
Forschung und Entwicklung, Straßenbau, Geotechnik, Dynamik
doi.org/10.37544/0005-6650-2023-10-54
