Brückeninstandsetzung am Projektbeispiel und Aufgabenstellungen für die Forschung

Transkript

1 Brückeninstandsetzung am Projektbeispiel und Aufgabenstellungen für die Forschung Dr.-Ing. Dirk Sperling beratende Ingenieure für Bauwesen GmbH 4. Jahrestagung mit 57. Forschungskolloquium des DAfStb, 16. und 17. November 2016, Braunschweig

2 Hallertorbrücke Nürnberg

3 Bauaufgaben 1 2 (1) Grundinstandsetzung der Brücke und Ertüchtigung für höhere Lasten aus Verkehr und Straßenbahn (2) Neubau Fußgängerunterführung Süd

4 Historie 1567 zweibogige Holzbrücke mit gemauertem Mittelpfeiler 1595 Zerstörung durch ein Hochwasser

5 Historie 1567 zweibogige Holzbrücke mit gemauertem Mittelpfeiler 1595 Zerstörung durch ein Hochwasser 1697 Errichtung einer Sandsteinbrücke (TBW 1) 1881 Verbreiterung mit angehängten Stahlkonsolen für Gehwege

6 Historie 1567 zweibogige Holzbrücke mit gemauertem Mittelpfeiler 1595 Zerstörung durch ein Hochwasser 1697 Errichtung einer Sandsteinbrücke (TBW 1) 1881 Verbreiterung mit angehängten Stahlkonsolen für Gehwege 1936/37 Verbreiterung beidseitig als Stahlbetonbogenbrücke mit aufgeständerter Fahrbahn (TBW 2 und 3), Umbenennung in Wilhelm Gustloff Brücke

7 Historie 1567 zweibogige Holzbrücke mit gemauertem Mittelpfeiler 1595 Zerstörung durch ein Hochwasser 1697 Errichtung einer Sandsteinbrücke (TBW 1) 1881 Verbreiterung mit angehängten Stahlkonsolen für Gehwege 1936/37 Verbreiterung beidseitig als Stahlbetonbogenbrücke mit aufgeständerter Fahrbahn (TBW 2 und 3), Umbenennung in Wilhelm Gustloff Brücke

8 Historie 1567 zweibogige Holzbrücke mit gemauertem Mittelpfeiler 1595 Zerstörung durch ein Hochwasser 1697 Errichtung einer Sandsteinbrücke (TBW 1) 1881 Verbreiterung mit angehängten Stahlkonsolen für Gehwege 1936/37 Verbreiterung beidseitig auf Ost- und Westseite als Stahlbetonbogenbrücke mit aufgeständerter Fahrbahn (TBW 2 und 3), Umbenennung in Wilhelm Gustloff Brücke bis 1955 Reparatur von Kriegsschäden aus Fliegerbomben

9 Historie 1567 zweibogige Holzbrücke mit gemauertem Mittelpfeiler 1595 Zerstörung durch ein Hochwasser 1697 Errichtung einer Sandsteinbrücke (TBW 1) 1881 Verbreiterung mit angehängten Stahlkonsolen für Gehwege 1936/37 Verbreiterung beidseitig auf Ost- und Westseite als Stahlbetonbogenbrücke mit aufgeständerter Fahrbahn (TBW 2 und 3), Umbenennung in Wilhelm Gustloff Brücke bis 1955 Reparatur von Kriegsschäden aus Fliegerbomben 1963/64 Verbreiterung auf Westseite (TBW 4) Konstruktion analog Verbreiterung 1936/37, Bau einer Fußgängerunterführung unmittelbar nördlich der Brücke

10 Bauwerk

11 Bauwerk TBW 4 (1963) TBW 1 (1697)

12 Bauwerk Die Stirnwände der nebeneinander errichteten Teilbauwerke und die Querschotte zur Aufständerung der Fahrbahn unterteilen den Innenraum in insgesamt 54 Hohlkammern. TBW TBW TBW TBW

13 Bauwerk

14 Bauwerk

15 Schadensaufnahme und Schadensanalyse

16 Bestandsaufnahme 3D-Laserscanning

17 Bestandsaufnahme 3D-Laserscanning Denkmalgerechte Aufnahme der Ansichtsflächen (Fugentreu)

18 Bestandsaufnahme 3D-Laserscanning Detaillierte Aufnahme der Geometrie des Bauwerks und des Umfelds (Vorplanung, Ausschreibung, Beweissicherung)

19 Bestandsaufnahme 3D-Laserscanning Erzeugung von Geometriemodellen in 3D Erzeugung von Berechnungsmodellen für Tragwerksanalyse (FEM)

20 Bestandsaufnahme Bohrkernanalysen Schichtenaufbau, Bauteildicke Feststellung Material (Stein, Mörtel, Beton) Festigkeitseigenschaften (Druckfestigkeit, E-Modul) Carbonatisierung, Chloride Abfalltechnische Untersuchungen

21 Nachrechnung / Ertüchtigungskonzept Zusätzliche lastverteilende Fahrbahnplatte, selbsttragend ohne Verbund zum Bestand Nachrechnung am Gesamtmodell Berücksichtigung von Lastumlagerungen bei Rissbildung Nachweise unter Berücksichtigung einer bauzeitlichen Verminderung der Tragbewehrung (Freilegung und Sanierung der Bewehrung )

22 Instandsetzungskonzept 1 (1) Oberseite durchgehende Aufbetonplatte, bewehrt, tragend Gleis als feste Fahrbahn, Entwässerung Erneuerung Abdichtung, Belag, Kappen, Entwässerung

23 Instandsetzungskonzept (2) Innenräume (Hohlkammern) Einbau von Besichtigungseinrichtungen (Leitern, Bühnen) Schaffung neuer Zugangsmöglichkeiten, Vergrößerung der Durchstiege Betoninstandsetzung

24 Instandsetzungskonzept

25 Instandsetzungskonzept (3) Seitenflächen, Brüstungen, Geländer Natursteininstandsetzung Denkmalgerechte Erneuerung der Geländer

26 Instandsetzungskonzept (4) Unterseite Abschnittsweise Freilegung und Verstärkung der Tragbewehrung Betoninstandsetzung Erneuerung Spritzbetonschale Öffnungen für Entlüftung

27 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite 1. Bauabschnitt (Westseite) August 2015 bis März Bauabschnitt (Ostseite) April 2016 bis Dezember 2016

28 Ausführung

29 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite

30 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite

31 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite

32 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite

33 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite

34 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite

35 Ausführung: Instandsetzung Brückenoberseite

36 Ausführung: Instandsetzung Hohlkammern

37 Ausführung: Instandsetzung Hohlkammern

38 Ausführung: Instandsetzung Naturstein

39 Ausführung: Instandsetzung Naturstein

40 Ausführung: Instandsetzung Unterseite

41 Ausführung: Instandsetzung Unterseite

42 Ausführung: Fußgängerunterführung

43 Ausführung: Fußgängerunterführung

44 Ausführung: Fußgängerunterführung

45 Ausführung: Fußgängerunterführung

46 Ausführung: Fußgängerunterführung

47 Projekt: Projektaufgaben und Randbedingungen Logistik Termine Genehmigungsverfahren Verkehr Aufrechterhaltung des Verkehrs während gesamter Bauzeit Planungs-und Bauzeit insgesamt 30 Monate, mit festen Terminen für Verkehrsphasen (Schienenersatzverkehr) Denkmalrecht (Naturstein, Geländer) Enges Baufeld (wenig Platz für Baustelleneinrichtung, keine Lagerflächen) Zugänglichkeit Hohlkammern (Arbeitsschutz) Projektaufgaben: 1) Bauwerksinstandsetzung und Ertüchtigung für höhere Lasten 2) Neubau Fußgängerunterführung Wasserrecht (Regenwasserbehandlungsanlagen im Hinterfüllbereich) Prüfstatiker (Abweichungen vom techn. Regelwerk) Anzahl Gewerke (Beton, Stahl, Gleisbau, Naturstein, Abdichtung, Gerüste, Asphalt) Leitungsträger (Energie, Wasser, Gas, Daten) Umwelt (Biber, Fledermäuse, Hochwasser)

48 Projekt: Besonderheiten und Herausforderungen Herausforderung: Erkennen und Beherrschen der Komplexität!

49 Aufgabenstellung: Verbesserung der Planungswerkzeuge Erst virtuell planen, dann real bauen! Building Information Management (5-D-Planung)

50 5-D-Planung in der Brückeninstandsetzung Erstellung Geometriemodell aus 3D- Laserscan Erfassung des gesamten Bauwerks (auch Leitungen, Schichtenaufbau) Erfassung des Bauumfeldes (BE, Zuwegung, Verkehrsflächen) Forschungsbedarf: Bewehrungsscan in 3D! Simulation Bauablauf Simulation Baulogistik Transparent der räumlichen und zeitlichen Abhängigkeiten für alle Beteiligte Verknüpfung mit Kosten Erfassung aller Kostenträger zur Gesamtkostenoptimierung (z.b. Kosten für Verkehrs-und Leitungsumverlegungen)

51 5-D-Planung in der Brückeninstandsetzung Da bei der 5-D-Planung eine Vielzahl relevanter Informationen im Modell verknüpft werden müssen, wird dieses bereits in der frühen Planungsphase sehr komplex. Dennoch muss es für alle Beteiligten handhabbar bleiben. Die Schaffung geeigneter Werkzeuge zur Erstellung, Anpassung und Fortschreibung solcher 5-D-Modelle ist eine der größten Herausforderungen an die Forschung und Entwicklung im Bauingenieurwesen in den kommenden Jahren.

52 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Auftraggeber: SÖR: Servicebetrieb öffentlicher Raum Nürnberg / VAG Verkehrsbetriebe Nürnberg AG Ausführung: Gesamtplanung und BOL / BÜ: Prüfingenieur: BACKER-BAU GmbH beratende Ingenieure für Bauwesen Dr. Kreutz, Nürnberg