Fahrbahnübergangskonstruktionen der Art und Größe der aufzunehmenden

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1 Herstellen einer gleichmäßigen Höhe der Fugenmulde durch Aufbringen eines Polymerbetons. Standfest und geräuscharm Für Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan liegen nun erste Erfahrungen vor. Die Autoren von der BASt wissen, unter welchen Voraussetzungen sie eingebaut werden können. DIPL.-ING. MANFRED EILERS, TRHS MICHAEL STAECK Aufgrund der temperaturbedingten Bewegungen von Brückenbauwerken, aber auch wegen der Bewegungen aus Kriechen und Schwinden müssen zwischen Bauwerken und den angrenzenden Streckenbelägen Fugen angeordnet werden. Zur Überbrückung und zum Abdichten dieser Fugen sind unterschiedliche Fahrbahnübergangskonstruktionen möglich. Die Aus - wahl der Fahrbahnübergangskonstruktion ist abhängig von der Art und Größe der aufzunehmenden Bewegungen, den direkten und indirekten Beanspruchungen aus Verkehr sowie den konstruktiven Bedingungen des Bauteils bzw. Bauwerks und der erwarteten Lebensdauer der Fahrbahnübergangskonstruktion. Während bei Brücken mit großen Spannweiten und daraus resultierenden großen Bewegungen ausschließlich Fahrbahnübergangskonstruktionen aus Stahl zur Anwendung kommen, können für Brücken mit Dehnlängen bis ca. 50 m seit den 1980ern auch Fahrbahnübergänge aus Asphalt eingesetzt werden, die seit 1998 in den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauwerke (ZTV-ING) im Teil 8, Abschnitt 2 geregelt sind. Neben den geringen Kosten liegen die Vorteile dieser Bauweise vor allen Dingen in der Schnelligkeit beim Einbau, der Möglichkeit des fahrstreifenweisen Einbaus sowie in der geringen Geräuschentwicklung und dem Fahrkomfort bei den Überrollungen durch die Kraftfahrzeuge. Bei ordnungsgemäßem Einbau wird der Fahrbahnübergang in der Regel nicht als solcher wahrgenommen. Nachteilig ist die begrenzte Standfestigkeit des Fahrbahnübergangssys- 46 Straßen- & Tiefbau 02/2017

2 tems, weshalb diese Fahrbahnübergänge nur in Grenzen für Lkw-Fahrspuren in hoch belasteten Strecken geeignet sind. Um diesen Nachteil auszugleichen wurden daher in den letzten Jahren Fahrbahnübergänge in der Bauart aus Polyurea oder Polyurethan entwickelt. Bei Fahrbahnübergängen aus Polyurea oder Polyurethan handelt es sich um elastische Belagsfugen, die in ihrer Funktionsweise weitgehend den in den ZTV-ING Teil 8 Abschnitt 2 geregelten Fahrbahnübergängen aus Asphalt entsprechen. Anstatt bitumenhaltiger Massen werden jedoch elastische Polymere auf der Basis von Polyurea oder Polyurethan verwendet. Auf diese Weise wird bei einer hohen Elastizität eine gute Standfestigkeit erreicht, die, im Gegensatz zu Fahrbahnübergängen aus Asphalt, weitgehend unabhängig von der Temperatur ist. Systemaufbau und Einbau Wie bei den Fahrbahnübergängen aus Asphalt wird zunächst der Asphaltbelag in einem Zuge über die Fuge hinweg Feuchtigkeitsaustritt aus einer Walzasphaltschicht. eingebaut. Im Vergleich zu Fahrbahnübergängen aus Stahl sind also keine Ansätze notwendig, und somit können die Ebenheitsanforderungen für Asphaltdeckschichten eingehalten werden. Im Bereich des späteren Fahrbahnübergangs wird unter dem Asphaltbelag eine Trennlage eingelegt, um das Entfernen des Belages zur Herstellung der Fugenmulde durch Schneiden und Herausbrechen zu erleichtern. Nach dem Herstellen der Fugenmulde (die Breite der Fugenmulde hängt von dem jeweils verwendeten System ab) muss diese sorgfältig gereinigt und getrocknet werden. In Abhängigkeit von der systemspezifischen Einbaudicke ist gegebenenfalls ein Höhenausgleich.

3 Ausbrüche an den Fugenflanken. der Betonunterlage mittels eines Betonersatzsys tems herzustellen (in der Re - gel mit Polymerbeton). Die notwendige Einbauhöhe ergibt sich aus dem individuellen Aufbau entsprechend der Ausführungsanweisung. In den meisten Fällen ist es sinnvoll, auch im Kappenbereich eine gleichmäßige Einbaudicke sicherzustellen, hierzu muss die Unterlage mittels Polymerbeton angepasst werden. Die Fuge wird provisorisch abgedichtet, um eine Ablaufen der Muldenfüllung in den Fugenspalt während des Einbaus zu verhindern. Das Abdeckblech wird mit den systembedingten Zusatzteilen (z.b. Elastomerstreifen, Gleitelemente, Trennlagen) über dem Fugenspalt eingebaut. Auf ein gleichmäßiges Aufliegen des Abdeckblechs ist dabei besonders zu achten. Das Abdeckblech muss durch Zentriereinrichtungen oder Anschrauben überbauseitig lagegesichert angebracht werden. In der Regel werden die Kontaktflächen der Fugenmulde mit einem Haftvermittler grundiert, um den Haftverbund zwischen der Muldenfüllung und dem Beton bzw. dem Asphalt zu verbessern. Anschließend wird die Muldenfüllung aus Polyurea oder Polyurethan sorgfältig gemischt und, eventuell mehrlagig, in die Fugenmulde eingebracht. Bei den meisten Anwendungen werden systembedingt parallel zu den Muldenflanken der vorhandenen Asphaltschichten gelochte Stahlwinkel eingebaut, die bei dem Einbau der Muldenfüllung in das System eingebettet werden. Durch diese Stahlwinkel werden die Flanken des Fahrbahnübergangs zum anschließenden Belag weitgehend von Rückstellkräften entlastet und somit die Gefahr der Flankenablösung minimiert. Im Gegensatz zu Fahrbahnübergängen aus Asphalt erfolgt bei Fahrbahnübergängen aus Polyurea oder Polyurethan kein Spannungsabbau im Material, daher sind bei diesen Systemen bei großer Fugenöffnung aufgrund einer niedrigen Bauwerkstemperatur hohe Rückstellkräfte zu erwarten, die zum überwiegenden Teil durch die Stahlwinkel aufgenommen werden müssen. Trotzdem hat sich im Rahmen der u.a. Erfahrungssammlung der Übergang zwischen dem Fahrbahnübergang und den

4 haltung der notwendigen Einbaubedingungen, insbesondere hinsichtlich der Einbautemperatur und der Luftfeuchte, zu achten. Feuchtigkeit auf der Unterlage, auch durch Taupunktunterschreitungen bzw. Feuchtigkeitsbelastung während des Einbaus, ist auf jeden Fall zu vermeiden. Außerdem muss auf eine gute Vorbereitung und Sauberkeit der Muldenflanken sowie der Unterlage geachtet werden. Je nach Aufbau und Einbaubreite sind Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan theoretisch für nominelle Dehnwege zwischen 15 mm und 135 mm geeignet, in der Regel beschränkt sich aber zurzeit die Anwendung noch auf Brücken mit einer wirksamen Dehnlänge von bis zu 50 m. Bei Brücken mit großen Dehnwegen kann es notwendig werden, zwischen den Stahlwinkeln längsverschieblich angeordnete Stabilisatoren einzubauen, um ein Aufwölben der elastischen Muldenfüllung zu verhindern. In Einzelfällen werden auch Federsysteme eingespannt, um eine gleichmäßige Spannungsverteilung in der Muldenfüllung sicherzustellen. Über eine endgültige Erweiterung des Anwendungsbereiches sollte aber erst nach Vorliegen weiterer Erfahrungen entschieden werden. Vermeiden von Spurrinnen durch den Einbau von Verstärkungsrippen im Bereich des Fahrbahnübergangs. angrenzenden Asphaltbelägen, insbesondere bei Belägen aus Walzasphalt, als grundsätzlich kritischer Punkt herausgestellt. Mit großer Wahrscheinlichkeit spielt dabei auch eine nicht ausreichende Festigkeit der vorhandenen Asphaltbeläge eine entscheidende Rolle. Der Anbau des Fahrbahnübergangs sollte daher nur an einen neuen Belag aus Gussasphalt erfolgen. Ist im Streckenbereich oder auf der Brücke keine Belagserneuerung geplant, sollte zumindest im Bereich neben dem Fahrbahnübergang ein mindestens 1 m breiter Streifen des vorhandenen Belags durch Gussasphalt ersetzt werden. Bei hohen Verkehrsbelastungen ist es eventuell sinnvoll, in die angrenzenden Belagsflächen Stützrippen einzulassen, um Spurrinnen zu vermeiden. Die Erfahrungen mit den Baustoffen Polyurea oder Polyurethan, auch im Rahmen anderer Anwendungsbereiche, haben gezeigt, dass diese empfindlich auf die teilweise ungünstigen Einbaubedingungen auf Brückenbaustellen reagieren können. Bei der Durchführung der Baumaßnahmen ist daher besondere Sorgfalt auf die Ein- Erfahrungssammlung Da die Verwendung von Fahrbahnübergängen auf der Basis von Polyurea oder Polyurethan in Deutschland noch nicht geregelt ist, kommen diese zurzeit nur mit Zustimmung im Einzelfall zur Anwendung. Seit 2012 wurden auf einer Reihe von Brücken solche Fahrbahnübergänge, hauptsächlich aus Polyurethan, im Rahmen von Pilotprojekten eingebaut, die teilweise von der BASt im Rahmen des Projektes F Die Autoren DIPL.-ING. MANFRED EILERS Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Referat B2 Stahlbau und Korrosionsschutz Tel.: 02204/ eilers@bast.de Straßen- & Tiefbau 02/

5 Maschineller Einbau der Muldenfüllung. Fahrbahnübergang bei schwierigen geometrischen Verhältnissen. Fahrbahnübergänge aus Polyurethan begleitet wurden. Zu den begangenen Brückenbauwerken gehören u.a. folgende Bauwerke: Grüne Brücke in Hamburg. An der Brücke über die Bille wurden im Jahr 2013 vier Fahrbahnübergänge aus Polyurethan eingebaut, bei einem Fahrbahnübergang wurde der Asphaltbelag durch Stützrippen verstärkt. Die Fahrbahnübergänge weisen trotz des hohen Anteils an Lkw-Verkehr keinerlei Beschädigungen auf. Die Überführung einer Bahnstrecke bei Kulmbach in Bayern. Während der Erneuerung eines 7,6 km langen Abschnittes der A 70 kamen im Jahr 2013/2014 Fahrbahnübergänge aus Polyurethan zum Einsatz. Diese wurden abschnittsweise eingebaut und der angrenzende Asphaltbelag mit Stützrippen verstärkt. Nach Ausbrüchen im angrenzenden Asphaltbelag wurden nachträglich Stützbalken eingebaut. Infolge weiterer Schäden (u.a. Klappern der Abdeckbleche) wurden im Jahr 2016 die Fahrbahnübergänge in Fahrt richtung Bamberg erneuert. Die Fahrbahnübergänge in Fahrtrichtung Hof wurden provisorisch mittels Epoxid verpresst und sollen in 2017 erneuert werden. Straßenbahnüberführung im Zuge der Rudolf-Diesel- Straße in Schwerin. Hier wurden in 2014 Fahrbahnübergänge aus Polyurethan eingebaut, die bis heute schadensfrei sind. Dilltalbrücke im Zuge der A 45 in Hessen. Bei dem Brückenabschnitt über die Bahngleise in Fahrtrichtung Gießen wurden im Jahr 2012 Fahrbahnübergänge aus Polyurethan über drei Fahrstreifen ohne Stützrippen oder Stützbalken Hochziehen des Fahrbahnübergangs im Schrammbordbereich, Vorbereitung der Unterlage. 50 Straßen- & Tiefbau 02/2017

6 Systemskizze für Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan. Grafik: BASt Die Autoren eingebaut. Der vorherige Fahrbahnübergang aus Stahl war defekt und musste ersetzt werden. Auch bei dieser Maßnahme kam es zu Schäden in Form von Ausbrüchen zwischen Fahrbahnübergang und Straßenbelag, die instandgesetzt werden mussten. Eine komplette Erneuerung des Fahrbahnübergangs ist für 2017 vorgesehen. Brücke über die Ohm im Zuge der A 5 in Hessen. Auf der Brücke über die Ohm wurde eine defekte Stahl-Übergangskonstruktion in 2015 durch einen Fahrbahnübergang aus Polyurethan ersetzt. Ausschlaggebend für die Auswahl war die wesentlich schnellere Bauzeit von drei Tagen je Bauabschnitt bei Aufrechterhaltung des Verkehrsflusses anstatt einer 14-tägigen Vollsperrung. Zwischenzeitlich sind im Bereich der Anschlussnähte zwischen den Bauabschnitten Schäden aufgetreten, und es ist, wie bei der Brücke bei Kulmbach, ein Klappern der Abdeckbleche wahrzunehmen, so dass hier eine Erneuerung der Fahrbahnübergänge im April 2017 vorgesehen ist. Hattenbacher Dreieck in Hessen. Das Hattenbacher Dreieck verbindet die A 7, A 5 und A 4. Besonders auffällig sind hier die ungewöhnlichen Fugenverläufe mit einer Vielzahl von Abzweigungen sowie die senkrechte Ausführung an den Schrammborden. Die Fahrbahnübergänge aus Polyurethan aus dem Jahr 2015 zeigen hier Poren an der Oberfläche, die weiter beobachtet werden. Ansonsten sind die Fahrbahnübergänge bisher schadensfrei trotz höchster Verkehrsbelastung. Moorbrücke Waren Müritz im Zuge der B 192. Im Jahr 2012 wurden die vorhandenen Stahl-Übergangskonstruktionen durch Fahrbahnübergänge aus Asphalt ersetzt. Da diese nach kurzer Zeit Schäden aufwiesen, wurden dort in 2014 Fahrbahnübergänge aus Polyurethan eingebaut. Von diesen vier Fahrbahnübergängen weist zwischenzeitlich einer Ausbrüche zwischen Muldenfüllung und Asphaltbelag auf. Ursächlich ist vermutlich der Verbleib des alten vorgeschädigten Belages, der nicht in der Lage ist, die Rückstellkräfte der Muldenfüllung aufzunehmen. In Freiburg kamen an der innerstädtischen Schwalbentorgarage und der Rad- und Fußgängerbrücke am Untereren Mühlenweg Fahrbahnübergänge aus Polyurethan zum Einsatz. Bisher sind keine Schäden zu verzeichnen. Brücke im Zuge der B 27 in Neckarsulm, Baden-Württemberg. Hier musste die vorhandene Stahl-Übergangskonstruktion erneuert werden, welche innerhalb. TRHS MICHAEL STAECK BUNDESANSTALT für Straßenwesen (BASt) REFERAT B2 Stahlbau und Korrosionsschutz TEL.: 02204/ staeck@bast.de Straßen- & Tiefbau 02/

7 Einbau der Muldenfüllung: Einbau in senkrechter Fläche: von wenigen Jahren bereits drei Mal gebrochen war. Da die Instandsetzung in einem engen zeitlichen Rahmen vollzogen werden musste, um die Behinderung der ansässigen Industrie zu minimieren, war der Einsatz einer herkömmlichen Stahl-Übergangskonstruktion nicht möglich. Der Fahrbahnübergang aus Polyurethan liegt seit 2014 schadensfrei. Erneuerung des Friedrich-Engels-Ringes in Neubrandenburg. Da es sich um einen Straßenring um die historische Altstadt handelt, ist eine Minimierung der Lärmbelastung durch einen leisen Fahrbahnübergang erstrebenswert. Im September 2015 erfolgte der Einbau von fünf Fahrbahnübergängen aus Polyurethan mit Stützbalken aus Polymerbeton. Im Jahr 2016 wurde die entgegengesetzte Fahrtrichtung ebenfalls mit Fahrbahnübergängen aus Polyurethan fertiggestellt, bisher ohne Schadensmeldung. Es ist vorgesehen, die benannten Brücken im Laufe dieses Jahres abschließend zu begehen und die Ergebnisse zusammen mit den Erfahrungen aus anderen Baumaßnahmen in einem Bericht zusammenzufassen. Die Erfahrungen aus den Pilotprojekten wurden kontinuierlich in den Entwurf des u.a. Regelwerkes eingearbeitet und sollten bei weiteren Pilotprojekten berücksichtigt werden. Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan können eine vielversprechende Alternative zu den bisher verwendeten Fahrbahnübergangssystemen darstellen, wenn eine anwendungsgerechte Ausführung unter Baustellenbedingungen sichergestellt wird. Regelwerk Die Verwendung von Fahrbahnübergängen auf der Basis von Polyurea oder Polyurethan ist in Deutschland bisher noch nicht geregelt. Der Arbeitskreis Fahrbahnübergänge aus Asphalt der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) erarbeitet jedoch zurzeit einen Entwurf für ein Regelwerk Hinweise für die Herstellung von Fahrbahnübergängen aus Polyurea oder Polyurethan für Ingenieurbauten (H FÜPP). Die Einführung des Regelwerkes wird in Abhängigkeit von den endgültigen Ergebnissen der o.a. Erfahrungssammlung erfolgen. Fazit Die Vorteile von Fahrbahnübergängen aus Polyurea oder Polyurethan gegenüber herkömmlichen Stahl-Übergangskonstruktionen liegen bei den geringeren Kosten sowie einer wesentlich kürzeren Einbauzeit. Je nach Größe und Randbedingungen kann der Fahrbahnübergang aus Polyurea oder Polyurethan bei kleinen Brücken theoretisch innerhalb eines Wochenendes eingebaut werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, den Fahrbahnübergang fahrstreifenweise einzubauen. Somit kann der Verkehr während des Einbaus aufrechterhalten werden. Der Anschluss erfolgt in der Regel durch Ausarbeitung eines Schwalbenschwanzes an der späteren Anschlussstelle oder mittels eines Aktivators. Mit Fahrbahnübergängen aus Polyurea oder Polyure than lassen sich außerdem auch außergewöhnliche Geometrien wie z.b. schräge bzw. spitzwinklige Fugenverläufe realisieren. Die sich daraus ergebenden größeren Überrolllängen haben aufgrund der Materialeigenschaften keinen relevanten Einfluss auf die Standfestigkeit der Systeme. Selbst eine senkrechte Ausbildung des Fahrbahnübergangs im Bereich des Schrammbordes ist

8 Einbau der Stabilisatoren zur Verhinderung von Aufwölbungen. ohne Schrammbordersatzbleche möglich. Es ist lediglich eine temporäre Einschalung für den Einbau notwendig. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Minimierung von Überfahrgeräuschen, wie sie bei herkömmlichen Stahl-Übergangskonstruktionen auftreten. Diese Geräusche werden von Anwohnern als besonders störend empfunden. Im Vergleich zu Fahrbahnübergängen aus Asphalt sind Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan standfester und unterliegen so gut wie keiner plastischen Verformung. Dem stehen allerdings deutlich höhere Kosten und ein deutlich höherer Aufwand beim Einbau gegenüber. Anhand der Ergebnisse der Erfahrungssammlung lassen sich für Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan drei wesentliche Anwendungsbereiche kennzeichnen: 1 als Alternative für Fahrbahnübergänge aus Asphalt bei Brücken mit hoher Verkehrsbelastung bzw. ruhendem Verkehr, 2 als schnelles Ersatzsystem für kleine, nicht mehr funktionstüchtige Stahl-Übergangskonstruktionen, 3 bei Brücken in Bereichen, in denen eine Lärmminderung gefordert ist. Jede der drei Ausführungsarten von Fahrbahnübergängen (Stahl, Asphalt und Polyurea oder Polyurethan) zeichnet sich durch Vor- und Nachteile aus. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Bauwerk und den örtlichen Randbedingungen sowie unter Berücksichtigung der entstehenden Kosten für den Einbau und die Instandhaltung muss daher das jeweils am besten geeignete System ausgewählt werden. Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan können dabei aufgrund ihrer hohen Standfestigkeit und der relativ kurzen Einbauzeiten eine Lücke zwischen den Anwendungsbereichen der Fahrbahnübergänge aus Stahl und der Fahrbahnübergänge aus Asphalt schließen, wenn durch die fachkundige Planung, einen baustellengerechten Systemaufbau sowie eine detaillierte Ausführungsanweisung auch unter Baustellenbedingungen ein zielsicherer Einbau gewährleistet werden kann. W Web-Wegweiser Zusammenfassung Gestiegene Anforderungen aus den zunehmenden Verkehrsbelastungen aber auch aus dem Umweltschutz Stichwort Lärmminderung fordern neue, innovative Bauweisen. Fahrbahnübergänge stellen einen besonders stark beanspruchten Bereich auf unseren Brücken dar. Hier kann eine neue Entwicklung, die Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan, eine Lücke zwischen den Einsatzbereichen der Fahrbahnübergänge aus Asphalt und den Fahrbahnübergängen aus Stahl schließen. Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan sind standfest, lärmmindernd und lassen kurze Einbauzeiten zu. Die grundsätzliche Funktionsfähigkeit dieser Fahrbahnübergänge wurde anhand einer Grundprüfung (ETA) nachgewiesen und durch Pilotprojekte bestätigt. Nun gilt es, die Regelungen für einen zielsicheren und baustellengerechten Einbau zu optimieren. Straßen- & Tiefbau 02/