HOCHWASSERRÜCKHALTEBECKEN STRAßBERG/SELKE

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1 HOCHWASSERRÜCKHALTEBECKEN STRAßBERG/SELKE Entwurfs- und Genehmigungsplanung Heft 5.2: Vorstatik für Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Erläuterungsbericht September 2013 RT/

2 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Seite 2 Inhaltsverzeichnis Position Beschreibung Seite PS-TB Titelblatt 1 PS-Vorb Vorbemerkungen 3 PS-Pos Übersicht der betrachteten Positionen 6 PS-1 PS-2 Aufgehende Stahlbetonwand Stahlbeton-Kopfbalken 7 13 PS-3 Bohrpfahl 34

3 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-Vorb Seite 3 Vorbemerkungen Das Hochwasserrückhaltebecken (HRB) Straßberg/Selke dient dem Zweck der Verbesserung des Hochwasserschutzes im Selketal. Durch den wurde Björnsen Beratende Ingenieure Erfurt GmbH mit Vertrag vom mit der Vor-, Entwurfs- und Genehmigungsplanung für das Hochwasserrückhaltebecken Straßberg im Selketal oberhalb der Ortslage Straßberg beauftragt. Das Absperrbauwerk dieses Hochwasserrückhaltebeckens besteht aus einem ca. 200 m langen Erddamm mit schrägliegender Innendichtung und einem 70 m langen Massivbauwerk, als Gewichtsmauer, in dem Gewässer-, Bahn- und Betriebsdurchlässe sowie die Hochwasserentlastung vereinigt sind. Ein separates Betriebsgebäude ist nicht vorgesehen. Ein Betriebsraum mit Steuertechnik wird in das Massivbauwerk integriert und kann über Treppen und einen Lastbalkon erreicht werden. Die statische Vorbemessung der wesentlichen Massivbauteile wird hiermit vorgelegt. Die Selketalbahn und die Selke werden im Bereich des Massivbauwerks durch das Absperrbauwerk geführt. Beide Durchlässe haben eine Länge von ca m. Die Bahntrasse wird im Bereich der Staumauer als feste Fahrbahn auf einem Betondamm ausgeführt. Beide Durchlässe werden im Einstaufall mit Hilfe von Stahlrollschützen, die in einem Schachtbauwerk unmittelbar vor der Staumauer untergebracht sind, verschlossen. Die Hochwasserentlastung erfolgt über die als Überfallwehr ausgebildete Mauerkrone in vier, 5.00 m breiten Feldern und eine sechsstufige Kaskade am luftseitigen Mauerfuß. Im Bereich der beiden Betriebsauslässe wird ein Tosbecken vorgesehen, in das auch die Hochwasserentlastung einmündet. Die Entwässerung des Tosbeckens erfolgt über einen rechteckigen Durchlass im Bahndamm. Die Lasten aus dem Erddamm werden durch eine Flügelwand aus Stahlbeton aufgenommen. Die Wand hat eine Kronenbreite von 2.00 m und wird dammseitig mit einer Neigung von 10:1 hergestellt, um Wasserwegsamkeiten bei einer Setzung des Dammes zu vermeiden. Die Flügelwand gründet auf einer Sohlplatte, die Sowohl ober- als auch unterwasserseitig mit einer dicke von ca m und einer Gesamtlänge von ca m vorgesehen wird. Senkrecht zur Flügelmauer endet die Sohlplatte unter dem Bahndamm. Vor dem Betriebsdruchlass wird eine ca m dicke Sohlplatte, die auf Füllbeton aufgesetzt ist, vorgesehen. An das unterwasserseitige Ende der Sohlplatte und der Flügelwände schließt sich unmittelbar eine ca. 20 m lange Pegelstrecke an. In diesem Bereich soll der Bahndamm nicht mehr als feste Fahrbahn auf einem Betondamm sondern vielmehr im Schotterbett auf dem gewachsenen Boden ausgeführt werden. Der entstehende Geländesprung zur Pegelstrecke hin soll durch eine ca m hohe Stahlbetonwand, die über einen Kopfbalken auf Bohrpfählen gegründet wird, abgestützt werden. Diese Stützwand einschließlich der Bohrpfähle wird im Folgenden statisch vorbemessen. Das Dammbauwerk wird aus gebrochenem und verdichtetem Tonschiefer als hohlraumfreie Schüttung hergestellt. Es werden im Rahmen dieser Vorstatik die im geotechnischen Gutachten angegebenen Mindestwerte angesetzt. Es wird dabei von einem Mindestreibungswinkle ϕ = 30 ausgegangen. Die Bodenkennwerte des Tonschiefers können ebenfalls dem geotechnischen Gutachten entnommen werden, vgl. hierzu auch Auflistung der Bodenkennwerte weiter unten.

4 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-Vorb Seite 4 Bodenkennwerte Gemäß geotechnischem Gutachten können folgende Bodenkennwerte angesetzt werden: Dammschüttmaterial: γ/γ = 21/11 kn/m³ ϕk = 30 c k = 4-15 kn/m² Tonschiefer (VA): Tonschiefer (VU): γ/γ = 23/13 kn/m³ ϕk = 25 ck = 100 kn/m² Es = 500 MN/m² γ/γ = 23.5/16.5 kn/m³ ϕk = 27.5 c k = 100 kn/m² = 1500 kn/m² E s Quartäre Talfüllung: γ/γ = 20/10 kn/m³ ϕk = 25 c k = 10 kn/m² = 750 kn/m² E s Auffüllung: γ/γ = 21/11 kn/m³ ϕk = 30 ck = 0 kn/m² Gem. DIN 4085 kommt bei Berücksichtigung des Erdruhedrucks keine Kohäsion zum Ansatz. Die Kohäsion für das Dammschüttmaterial ist somit nicht anzusetzen. Baustoffe Entsprechen Heft 329, DAfStb ist für Massenbeton ein Beton der Überwachungsklasse 2 zu verwenden. Gemäß DIN wird daher für alle Bauteile ein Beton der Festigkeitsklasse C 30/37 gewählt. Die Zuordnung der Bauteile zu Expositionsklassen gemäß DIN erfolgt im Rahmen dieser Vorstatik einheitlich wie folgt: - Karbonatisierung: wechselnd nass und trocken => XC 4 - Chloridangriff: kein Chloridangriff - Frostangriff: mäßige Wassersättigung ohne Taumittel=> XF 1 hohe Wassersättigung ohne Taumittel => XF 3 - Chemischer Angriff: kein chemischer Angriff des Betons - Verschleiß: mäßige Verschleißbeanspruchung => XM 1 Die Expositionsklasse XF 3 fordert nach DIN als Mindestfestigkeitsklass C 35/45. Diese darf beim Einsatz langsam bzw. sehr langsam erhärtender Betone nach DIN EN auf C 30/37 herabgesetzt werden. Im Rahmen dieser Vorstatik wird daher für alle Bauteile folgende Betonfestigkeitsklasse gewählt: C 30/37 [r < 0,3 nach DIN EN 206-1] XC4, XF1/XF3, XM 1

5 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-Vorb Seite 5 Betondeckung Im Rahmen dieser Vorstatik wird für alle Bauteile mit einer einheitlichen Betondeckung nach ZTV-W LB 215 gerechnet. Es folgt: c min = 50 mm c = 10 mm c nom = 60 mm Im Rahmen der Ausführungsstatik ist hier jedoch eine genauere Einordnung gemäß DIN , DIN 19702, DIN-FB 102, ZTV-Ing bzw. ZTV-W vorzunehmen. Rissbreitenbeschränkung Im Rahmen dieser Vorstatik wird auf einen Nachweis der Rissbreitenbeschränkung verzichtet. Für die Ausführungsstatik sind folgende Punkte zu beachten: Die Rissbreitenbeschränkung des Auslassbauwerkes erfolgt abweichend von DIN nach ZTV-W LB 215. Demnach werden die Nachweise für die quasiständige Kombination mi ψ2,i = 0.0 geführt und die rechnerische Rissbreite auf w cal = 0.25 mm beschränkt. Eine Ausnahme bildet hierbei die Brücke über die Hochwasserentlastung, bei der der Nachweis der Rissbreitenbeschränkung gem. DIN bzw. gem. DIN-FB 102 erfolgt.

6 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-Pos Seite 6 Pos. PS-Pos Übersicht der betrachteten Positionen

7 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-1 Seite 7 Pos. PS-1 Aufgehende Stahlbetonwand Vorbemerkungen Nachfolgend wird die aufgehende Stützwand neben dem Bahndamm überschlägig bemessen. Nachgewiesen wird ein Schnitt im Bereich der zukünftigen Pegelbrücke. Die überschlägige Bemessung erfolgt im Rahmen dieser Vorstatik an einer b = 1.00 m breiten Kragplatte. Auf einen Ansatz des Eigengewichts der aufgehenden Wand wird, auf der sicheren Seite liegend verzichtet. Es werden folgende Lasten betrachtet: - ständige Lasten: - Erddruck infolge Bodeneigengewicht - Erddruck infolge Eigengewicht Schotterbett - veränderliche Lasten: - Erddruck infolge Verkehrslast aus Bahnverkehr Auf den Nachweis der Rissbreitenbeschränkung wird im Rahmen dieser Vorstatik verzichtet. Es wird lediglich die statisch erforderliche Bewehrung ermittelt. Zur Größe der angesetzten Lasten wird auf die Lastzusammenstellung weiter unten verwiesen. Für die Verkehrslast infolge Bahnverkehr wird, auf der sicheren Seite leigend, das Lastmodell SW/0 des DIN-FB Einwirkungen auf Brücken angesetzt. System Rechtsseitiger Kragarm M 1: Abmessungen Feld l x b h b/h I [m] [m] [cm] [cm] [-] [cm4/m] Kr.re Auflager Aufl. C [kn/m²] t [cm] Art A starr Einwirkungen Ständig Bahn Erläuterungen ständige Einwirkung Verkehrslast auf Bahndamm sonst. veränderl. Einw. feldweise (fw) Die Lasten der Einwirkung werden als feldweise wirkend aufgeteilt. fw

8 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-1 Seite 8 Belastung Einw. Ständig M 1: Gleichlasten Nr. Feld q[kn/m] 1 Kr.re 5.50 Zusammenstellungen: Gleichlast 1 Erdruhedruck infolge Eigengewicht Schotterbett 0.55*20*(1-sin(30)) = 5.50 kn/m² Trapezlasten Nr. Feld a[m] s[m] ql[kn/m] qr[kn/m] 1* Kr.re * Es werden nur die Lastanteile innerhalb des Systems berücksichtigt. Zusammenstellungen: Trapezlast 1 Erdruhedruck infolge Bodeneigengewicht 21.0*1.60*(1-sin(30)) = kn/m² Einw. Bahn Verkehrslast auf Bahndamm M 1: Trapezlasten Nr. Feld a[m] s[m] ql[kn/m] qr[kn/m] 1 Kr.re Kr.re Zusammenstellungen: Trapezlast 1 Erdruhedruck infolge Linienlast gem. DIN-FB 101 Lastmodell SW/0 auf Bahndamm 2*55.05/1.25*(1-sin(30))/0.28 = kn/m²

9 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-1 Seite 9 Trapezlast 2 Erdruhedruck infolge Linienlast gem. DIN-FB 101 Lastmodell SW/0 auf Bahndamm * = Erdruhedruck infolge Linienlast gem. DIN-FB 101 Lastmodell SW/0 auf Bahndamm 2*55.05/2.00*0.50/0.28 = kn/m² Schnittgrößen charakteristische Auflagerkräfte charakteristische Stabmomente nach der linearen Elastizitätstheorie Einwirkung Aufl. max min [kn/m] [kn/m] Ständig Bahn A A Einwirk. Aufl. max mo min mo max mu min mu [knm/m] [knm/m] [knm/m] [knm/m] Ständig A Bahn A Kombinationen gemäß DIN und DIN Grundkombination Ed DIN ,(14) Ek Σ (γ *ψ * EW (Felder: 1,..,n)) *Ständig *Ständig +1.50*Bahn Grundkombination x max med Ek min med Ek max ved Ek min ved Ek [m] [knm/m] [knm/m] [kn/m] [kn/m] Kragarm rechts, L = Bemessung gemäß DIN (07.01), (3) Material Beton C 30/37 Betonstahl BSt 500SA Elastizitätsmodul Ecm = N/mm² Betondeckung Feld cmin,o c,o d'o [mm] [mm] [cm] cmin,u c,u d'u [mm] [mm] [cm] Kr.re Grundkombination Moment me d [knm/m] M 1:

10 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-1 Seite 10 Grundkombination Querkraft ve d [kn/m] M 1: Bem.-schnittgrößen (Grundkombination) x max med Ek min med Ek max ved Ek min ved Ek [m] [knm/m] [knm/m] [kn/m] [kn/m] Kragarm rechts, L = Biegebemessung x med,o Ek x/do zo aso aso,k erf.aso med,u x/du zu asu asu,k erf asu [m] [knm/m] [-] [cm] [cm²/m] [cm²/m] [cm²/m][cm²/m] Feld Kr, l = 1.30 m 0.00a M M Querkraftbemessung x ved Ek θ vrd,max [m] [kn/m] [ ] [kn/m] vrd,ct erfasw [kn/m][cm²/m²] Feld Kr, l = 1.30 m 0.00a M Bewehrungswahl Mindeststabanzahl gemäß (4) : 4 [pro m] obere Längsbewehrung ds sw as a l lb,l lb,r La Aufl.[mm] [cm] [cm²/m] [m] [m] [m] [m] ge A ø14/ mh 0.73mh 1 (Längen inkl. Verankerungslängen, ohne Stöße)

11 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-1 Seite 11 Längsbewehrung as [cm²/m] M 1:15 oben Lage 1: 5ø erf. Längsbewehrung / Zugkraftdeckungslinie verl. Feldbewehrung gemäß DIN , (1) vorhandene Längsbewehrung Für die obere Bewehrung ist nach DIN , eine Querbewehrung von mindestens 20% der vorhandenen Zugbewehrung anzuordnen. Querkraftbewehrung Feld xa xe ds sl sq asw [m] [m] [mm] [cm] [cm] [cm²/m²] K.re ø Querkraftbewehrung asw M 1:15 [cm²/m²] erforderliche Querkraftbewehrung Mindestgehalt gemäß DIN , (4) vorhandene Querkraftbewehrung Die erforderliche Biegebewehrung ist bei den gewählten Abmessungen gut einbaubar. Im Anschlussbereich der aufgehenden Wand an den Kopfbalken wird gemäß dieser Vorstatik eine Querkraftbewehrung erforderliche. Hier sind im Rahmen der Ausführungsstatik weitergehende Betrachtungen erforderlich. Insbesondere durch einen genauere Berücksichtigung der Lasten aus Bahnverkehr mit den tatsächlich auftretenden Lasten der Schmalspurbahn gemäß Angaben des Betreibers kann die hier erforderliche Querkraftmb-Viewer Version Copyright mb AEC Software GmbH Tabellensymbole Fazit * - maximales Feldmoment a - Auflagerrand d - Abstand d vom Auflagerrand h - gesonderte Verankerungsform erforderlich m - mäßige Verbundbedingungen M - Mindestbewehrung (DIN , , )

12 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-1 Seite 12 bewehrung u.u. vermieden werden.

13 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 13 Pos. PS-2 Stahlbeton-Kopfbalken Vorbemerkungen Nachfolgend wird der Stahlbeton-Kopfbalken, der zur Gründung der aufgehenden Stützwand (Pos. PS-1) dient, überschlägig bemessen. Bei dem Kopfbalken handelt es sich um einen Durchlaufträger über vier Felder mit Einzelstützweiten von ca m. Dieser Durchlaufträger wird auf einzelnen Bohrpfählen gegründet. Im Rahmen dieser Vorstatik werden folgende Lasten berücksichtigt: - ständige Lasten: - Erddruck infolge Bodeneigengewicht - Eigengewicht aufgehende Wand - veränderliche Lasten: - Erddruck infolge Verkehrslast aus Bahnverkehr Auf den Nachweis der Rissbreitenbeschränkung wird im Rahmen dieser Vorstatik verzichtet. Es wird lediglich die statisch erforderliche Bewehrung ermittelt. Für die Verkehrslast infolge Bahnverkehr wird, auf der sicheren Seite liegend, das Lastmodell SW/0 des DIN-FB Einwirkungen auf Brücken angesetzt. Auf Grund seiner Lage im Bauwerk wird der Stahlbeton-Kopfbalken auf Biegung um beide Achsen und auf Torsion beansprucht. Die angesetzten Lasten ergeben sich aus den Auflagerkräfte der Pos. PS-1 sowie dem Eigengewicht der Pos. PS-1. Es folgt: - Vertikallasten: Eigengewicht Pos. PS-1: gv =0.60*1.30*25 = kn/m - Horizontallasten: aus Pos. PS-1-A-V-ständig-max: g h = kn/m aus Pos. PS-1-A-V-Bahn-max: q h = kn/m - Torsionsmoment: aus Pos. PS-1-ständig:mt,g = *0.60/2 = knm/m aus Pos. PS-1-bah: mt,q = *0.60/2 = knm/m

14 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 14 Positionsplan Pos. PURB-1 - Punktlager System x = 0.00 m y = 0.00 m z = 0.00 m Lagerung Druck-/Zugfeder Transl. in r-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in s-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in t-richtung = 0.00e+000 kn/m Rotation um s-achse = 0.00e+000 knm/rad Pos. PURB-2 - Punktlager System x = 0.00 m y = 3.60 m z = 0.00 m Lagerung Druck-/Zugfeder Transl. in r-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in s-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in t-richtung = 0.00e+000 kn/m Rotation um s-achse = 0.00e+000 knm/rad Pos. PURB-3 - Punktlager System x = 0.00 m y = 7.20 m z = 0.00 m Lagerung Druck-/Zugfeder Transl. in r-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in s-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in t-richtung = 0.00e+000 kn/m Rotation um s-achse = 0.00e+000 knm/rad Pos. PURB-4 - Punktlager System x = 0.00 m y = m z = 0.00 m Lagerung Druck-/Zugfeder Transl. in r-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in s-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in t-richtung = 0.00e+000 kn/m Rotation um s-achse = 0.00e+000 knm/rad Pos. PURB-5 - Punktlager System x = 0.00 m y = m z = 0.00 m Lagerung Druck-/Zugfeder Transl. in r-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in s-richtung = 0.00e+000 kn/m Druck-/Zugfeder Transl. in t-richtung = 0.00e+000 kn/m Rotation um s-achse = 0.00e+000 knm/rad

15 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 15 Pos. S-1 - Stabposition System x = m y = m z = m Material E-Mod = 2.83e+007 kn/m², G-Mod = 1.18e+007 kn/m² Wichte = kn/m³, Eigengewicht aktiv! Querschnitt Rechteck: B(s) = 1.20 m D(t) = 0.60 m, Winkel = 0 Grad Koor.System alpha = 90.0, beta = -0.0, gamma = 0.0 Grad Pos. S-2 - Stabposition System x = m y = m z = m Material E-Mod = 2.83e+007 kn/m², G-Mod = 1.18e+007 kn/m² Wichte = kn/m³, Eigengewicht aktiv! Querschnitt Rechteck: B(s) = 1.20 m D(t) = 0.60 m, Winkel = 0 Grad Koor.System alpha = 90.0, beta = -0.0, gamma = 0.0 Grad Pos. S-3 - Stabposition System x = m y = m z = m Material E-Mod = 2.83e+007 kn/m², G-Mod = 1.18e+007 kn/m² Wichte = kn/m³, Eigengewicht aktiv! Querschnitt Rechteck: B(s) = 1.20 m D(t) = 0.60 m, Winkel = 0 Grad Koor.System alpha = 90.0, beta = -0.0, gamma = 0.0 Grad Pos. S-4 - Stabposition System x = m y = m z = m Material E-Mod = 2.83e+007 kn/m², G-Mod = 1.18e+007 kn/m² Wichte = kn/m³, Eigengewicht aktiv! Querschnitt Rechteck: B(s) = 1.20 m D(t) = 0.60 m, Winkel = 0 Grad Koor.System alpha = 90.0, beta = -0.0, gamma = 0.0 Grad

16 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 16 3D-Lastplan (lastfallweise) Lastfall 1 ( Ständige Lasten) Positionsbezogene Lasten Eigengewicht 3D-Stäbe Stab Typ Länge Fläche rho Last [m] [cm²] [t/m³] [kn/m] S-1 Rechteck S-2 Rechteck S-3 Rechteck S-4 Rechteck Linienlasten - Lastfall 1 Last Art Last x y z Beschreibung [.../m] [m] [m] [m] LILA-1 pt /l Linienlast LILA-1 ps /l Linienlast LILA-1 mr /l Linienlast Art l: Lastrichtung lokal, Lastspur entspr. r-achse des Last-KS g: Lastrichtung global p: Lastrichtung global projiziert Last [.../m]: Linienlasten (p) -> [kn/m] Linienmomente (m) -> [knm/m]

17 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 17 Lastfall 2 ( Verkehrslasten infolge Bahnverkehr) Linienlasten - Lastfall 2 Last Art Last [.../m] x [m] y [m] z [m] Beschreibung LILA-2 ps /l Linienlast LILA-2 mr /l Linienlast Art l: Lastrichtung lokal, Lastspur entspr. r-achse des Last-KS g: Lastrichtung global p: Lastrichtung global projiziert Last [.../m]: Linienlasten (p) -> [kn/m] Linienmomente (m) -> [knm/m]

18 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 18 Einwirkungen nach DIN Tabelle Typ Beschreibung Einwirkungen ständige Einwirkung: g1 EW ständige Einwirkung: g Vorspannung Nutzlast 3 - Kategorie A, B: Wohn-, Büroräume 4 - Kategorie C : Versammlungsräume 5 - Kategorie D : Verkaufsräume 6 - Kategorie E : Lagerräume Verkehrslast 7 - Kategorie F: Gewicht F <= 30 kn 8 - Kategorie G: 30 kn < F <= 160 kn 9 - Kategorie H: Dächer Schneelast 10 - Orte bis zu NN Orte bis zu NN im Nordd.Tfld 12 - Orte über NN Windlast Temperaturlast Baugrundsetzung sonstige veränderliche Einwirkung EW Erdbeben außergewöhnliche Einwirkung Beaufschlagung für Dichtheitsnachweis Komponenten der Einwirkungen EW-1 = LF-1 EW-2 = LF-2 Lastkombinationen für lineare Berechnung Auswertung mit MIN/MAX-Überlagerung über Lfn und Lkn Lf = Lastfall Lfn = Lastfallnummer Erläuterung: 'automat.' Der Lastfall wird für ein Lastfeld benötigt und bekommt eine freie Lfn. automatisch zugewiesen. 'auto. 17' Der Lastfall erhielt automatisch die Lfn 17. Lk = Lastkombination

19 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 19 Lf LF-1 LF-2 Lfn 1 2 S-2(LK-1) S-2(LK-2) S-2(LK-3) S-2(LK-4) Lastfallübersicht Lastfall Lfn Typ Lastfallbeschreibung LF-1 1 ständig Ständige Lasten LF-2 2 veränderlich Verkehrslasten infolge Bahnverkehr

20 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 20 Schnittgrößen der Stützen und 3D-Stäbe Normalkraft Nr Schnittgrößen mit MIN/MAX Überlagerung Position min Nr Qs Qt Mr Ms Mt max Nr Qs Qt Mr Ms Mt S S S S

21 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 21 Querkraft Qs Schnittgrößen mit MIN/MAX Überlagerung Position Nr min Qs Qt Mr Ms Mt Nr max Qs Qt Mr Ms Mt S S S S

22 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 22 Querkraft Qt Schnittgrößen mit MIN/MAX Überlagerung Position Nr Qs min Qt Mr Ms Mt Nr Qs max Qt Mr Ms Mt S S S S

23 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 23 Moment Mr Schnittgrößen mit MIN/MAX Überlagerung Position Nr Qs Qt min Mr Ms Mt Nr Qs Qt max Mr Ms Mt S S S S

24 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 24 Moment Ms Schnittgrößen mit MIN/MAX Überlagerung Position Nr Nr Qs Qs Qt Qt Mr min Ms Mr max Ms Mt Mt S S S S

25 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 25 Moment Mt Schnittgrößen mit MIN/MAX Überlagerung Position Nr Qs Qt Mr Ms min Mt Nr Qs Qt Mr Ms max Mt S S S S

26 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 26 Es wurde keine MicroFe-Lastübergabe durchgeführt, denn es liegt keine Freigabe des Moduls M161 vor. Lastfallübersicht Lastfall Lfn Typ Lastfallbeschreibung LF-1 1 ständig Ständige Lasten LF-2 2 veränderlich Verkehrslasten infolge Bahnverkehr Protokoll der Lastübergabe für BauStatik Punktlager Die Auflagerreaktionen einer Punktlagerposition werden als Zahlenwerte für die Übernahme in der BauStatik zur Verfügung gestellt. Pro Position werden folgende Ergebnisse übergeben: - charakteristische Punktlagerkraft aus MIN/MAX-Überlagerung der Lastfälle: g = Volllast aller ständigen Lasten p = maximale Verkehrslast min = minimale Auflagerkraft max = maximale Auflagerkraft PURB-1 x/y/z = 0.00/0.00/0.00 [m], lokale Definition Fr Fs Ft Mr Ms Mt g p min max PURB-2 x/y/z = 0.00/3.60/0.00 [m], lokale Definition Fr Fs Ft Mr Ms Mt g p min max PURB-3 x/y/z = 0.00/7.20/0.00 [m], lokale Definition Fr Fs Ft Mr Ms Mt g p min max PURB-4 x/y/z = 0.00/10.80/0.00 [m], lokale Definition Fr Fs Ft Mr Ms Mt g p min max

27 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 27 PURB-5 x/y/z = 0.00/14.40/0.00 [m], lokale Definition Fr Fs Ft Mr Ms Mt g p min max charakteristische Punktlagerkraft je Einwirkung: g = ständige Einwirkung PURB-1 x/y/z = 0.00/0.00/0.00 [m], lokale Definition EW Fr Fs Ft Mr Ms Mt 1 g 2 min max PURB-2 x/y/z = 0.00/3.60/0.00 [m], lokale Definition EW Fr Fs Ft Mr Ms Mt 1 g min max PURB-3 x/y/z = 0.00/7.20/0.00 [m], lokale Definition EW Fr Fs Ft Mr Ms Mt 1 g min max PURB-4 x/y/z = 0.00/10.80/0.00 [m], lokale Definition EW Fr Fs Ft Mr Ms Mt 1 g min max PURB-5 x/y/z = 0.00/14.40/0.00 [m], lokale Definition EW Fr Fs Ft Mr Ms Mt 1 g min max charakteristische Punktlagerkraft je Lastfall: PURB-1 x/y/z = 0.00/0.00/0.00 [m], lokale Definition Lfn Fr Fs Ft Mr Ms Mt PURB-2 x/y/z = 0.00/3.60/0.00 [m], lokale Definition Lfn Fr Fs Ft Mr Ms Mt

28 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 28 PURB-3 x/y/z = 0.00/7.20/0.00 [m], lokale Definition Lfn Fr Fs Ft Mr Ms Mt PURB-4 Lfn x/y/z = 0.00/10.80/0.00 [m], lokale Definition Fr Fs Ft Mr Ms Mt PURB-5 x/y/z = 0.00/14.40/0.00 [m], lokale Definition Lfn Fr Fs Ft Mr Ms Mt

29 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 29 Bemessungsparameter - 3D-Stab Pos. S-1 Bemessung nach DIN Beton: C 30/37 Betonstahl: Längs: BSt 500SA, Bügel: BSt 500SA Rechteckquerschnitt: s-richtung: h/d' = / 7.60 cm t-richtung: h/d' = / 7.60 cm Bewehrungsanordnung: 1/4 je Seite A=B=C=D Mindestlängsbewehrung (13.1.1) berücksichtigt. Mindestquerkraftbewehrung (13.2.3) berücksichtigt. Druckstrebenneigung wurde vom Programm optimiert. ACHTUNG: Es erfolgt kein Stabilitätsnachweis. Dieser ist separat zu führen. Pos. S-2 Bemessung nach DIN Beton: C 30/37 Betonstahl: Längs: BSt 500SA, Bügel: BSt 500SA Rechteckquerschnitt: s-richtung: h/d' = / 7.60 cm t-richtung: h/d' = / 7.60 cm Bewehrungsanordnung: 1/4 je Seite A=B=C=D Mindestlängsbewehrung (13.1.1) berücksichtigt. Mindestquerkraftbewehrung (13.2.3) berücksichtigt. Druckstrebenneigung wurde vom Programm optimiert. ACHTUNG: Es erfolgt kein Stabilitätsnachweis. Dieser ist separat zu führen. Pos. S-3 Bemessung nach DIN Beton: C 30/37 Betonstahl: Längs: BSt 500SA, Bügel: BSt 500SA Rechteckquerschnitt: s-richtung: h/d' = / 7.60 cm t-richtung: h/d' = / 7.60 cm Bewehrungsanordnung: 1/4 je Seite A=B=C=D Mindestlängsbewehrung (13.1.1) berücksichtigt. Mindestquerkraftbewehrung (13.2.3) berücksichtigt. Druckstrebenneigung wurde vom Programm optimiert. ACHTUNG: Es erfolgt kein Stabilitätsnachweis. Dieser ist separat zu führen. Pos. S-4 Bemessung nach DIN Beton: C 30/37 Betonstahl: Längs: BSt 500SA, Bügel: BSt 500SA Rechteckquerschnitt: s-richtung: h/d' = / 7.60 cm t-richtung: h/d' = / 7.60 cm Bewehrungsanordnung: 1/4 je Seite A=B=C=D Mindestlängsbewehrung (13.1.1) berücksichtigt. Mindestquerkraftbewehrung (13.2.3) berücksichtigt. Druckstrebenneigung wurde vom Programm optimiert. ACHTUNG: Es erfolgt kein Stabilitätsnachweis. Dieser ist separat zu führen.

30 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 30 Bemessung der Stützen und 3D-Stäbe Maßgebende Kombinationen Zur Bemessung wurden folgende Kombinationen untersucht: - Grundkombination Lfn = Lastfallnummer Ewn = Einwirkungsnummer Typ = Einwirkungstyp Lgn = Lastgruppennummer Lkn = Lastkombinationsnummer G = Grundkombination A = Außergewöhnliche Kombination E = Kombination infolge Erdbeben S = Seltene Kombination H = Häufige Kombination Q = Quasi-ständige Kombination s = Seltene Kombination aus Dichtheitsnachweis q = Quasi-ständige Kombination aus Dichtheitsnachweis! = vorherrschende veränderliche Einwirkung Lfn 1 2 Ewn 1 2 Typ 0 16 Lgn.. Lkn 1 G Summe der Längsbewehrung Stützen- und 3D-Stabbemessung nach DIN : ACHTUNG: Es erfolgt kein Stabilitätsnachweis. Dieser ist separat zu führen. r = Abstand der Auswertungsstelle vom Stützenfuß bzw. Stabanfang AsTot = Längsbewehrung aus Biegebemessung AslT = Längsbewehrung aus Torsionsbemessung AslS = AsTot + AslT *** bedeutet Querschnittsversagen Summe der Längsbewehrung Position h(s) h(t) d'(s) d'(t) r AsTot AslT AslS [cm] [m] [cm²] S S

31 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 31 Summe der Längsbewehrung Position h(s) h(t) d'(s) d'(t) r AsTot AslT AslS [cm] [m] [cm²] S S

32 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 32 Summe der Bügelbewehrung Stützen- und 3D-Stabbemessung nach DIN : r = Abstand der Auswertungsstelle vom Stützenfuß bzw. Stabanfang AswV = Bügelbewehrung infolge Querkraft AswT = Bügelbewehrung infolge Torsion je Seite AswS = AswV + 2 * AswT *** bedeutet Querschnittsversagen Summe der Bügelbewehrung Position h(s) h(t) d'(s) d'(t) r AswV AswT AswS Lkn [cm] [m] [cm²/m] S S S S

33 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-2 Seite 33 Bewehrungswahl - Längsbewehrung: erf. As = cm² je Seite gew.: 14Ø28 je Seite vorh. As = cm² > erf. As = cm² - Querkraftbewehrung: erf. asw = cm²/m gew.: Ø16-20 als 4-schnittiger Bügel vorh. asw = cm²/m > erf. asw = cm²/m Fazit: Die erforderliche Bewehrung kann bei den gewählten Abmessungen gut eingebaut werden.

34 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-3 Seite 34 Pos. PS-3 Bohrpfahl Vorbemerkungen Nachfolgend werden die Bohrpfähle, die der Gründung der Stützmauer dienen überschlägig bemessen. Nachgewiesen wird der Bohrpfahl, an dem die größten Auflagerkräfte des Stahlbeton-Kopfbalkens wirken, vgl. hierzu Pos. PS-1. Im Rahmen dier Vorstatik werden folgende Lasten angesetzt: - ständige Lasten: - Erddruck infolge Bodeneigengewicht - Eigengewicht aufgehende Wand - Eigengewicht Bohrpfahl - veränderliche Lasten: - Erddruck infolge Verkehrslast aus Bahnverkehr Alle Laste, die auf die aufgehende Wand wirken, werden als am Bohrpfahlkopf wirkende Einzellasten eingegeben. Die unterhalb des Pfahlkopfes wirkenden Lasten werden von der verwendeten Software automatisch angesetzt. Ein Teil des Erddruckes infolge Bahnverkehr wird hierbei als horizontaler Zusatzdruck eingegeben, der bis in eine Tiefe von ca m unterhalb des Pfahlkopfes wirkt. Zur Größe dieses Zusatzdruckes in höhe des Pfahlkopfes wird auf Pos. PS-1 verwiesen, zu Größe der Einzellasten auf Pos. PS-2, Auflager PURB-2. Auf einen Nachweis der Rissbreiten sowie einen eventuell erforderliche Ermüdungsnachweis wird im Rahmen dieser Vorstatik verzichtet. Es wird lediglich die statisch erforderliche Bewehrung ermittelt. Wie bei den Pos. PS-1 und PS-2 wird für die Verkehrslast infolge Bahnverkehr auf der sicheren Seite liegend das Lastmodell SW/0 des DIN-FB Einwirkungen auf Brücken angesetzt.

35 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-3 Seite 35

36 HRB Straßberg/Selke - Vorstatik Bauwerke im Zuge der Bahntrasse Pos PS-3 Seite 36 Bewehrungswahl - Längsbewehrung: erf. Asl = cm² gew.: 35Ø28 vorh. Asl = cm² > erf. Asl = cm² - Querkraftbewehrung: erf. asw = 13.0 cm²/m gew.: Ø12-15, als Wendelbewehrung vorh. asw = cm²/m > erf. asw = 13.0 cm²/m Fazit Die erforderliche Bewehrung ist bei dem gewählten Bohrpfahldurchmesser nur in zwei Lagen einbaubar. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Lasten insbesondere infolge Bahnverkehr im Rahmen dieser Vorstatik sehr auf der sicheren Seite liegend angesetzt wurden. Im Rahmen der Ausführungsstatik sind hier nähere Betrachtungen unter Ansatz der vom Bahnbetreiber zur Verfügungestellten Lasten der Schmalspurbahn erforderlich. Eine zweilagige Bohrpfahlbewehrung kann dann u.u. bei gleichbleibendem Bohrpfahldurchmesser und -abstand vermieden werden. Eventuell wird es im Rahmen der Ausführungsstatik aber auch notwendig, entweder den Durchmesser oder den Achsabstand der Bohrpfähle zu verändern, um eine zweilagge Längsbewehrung in den Bohrpfählen zu vermeiden.