Theorertische und experimentelle Untersuchungen zur Ergänzung von Halbfertigteilen mit Ortbeton

Autor: Stoiber, Michael
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2020
Předmět:
DOI: 10.34726/hss.2020.76340
Popis: Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, für ein neuartiges Bauverfahren zur Herstellung von hohlkastenförmigen Spannbetonbrücken aus Halbfertigteilen, die Ortbetonergänzung zu untersuchen. Dabei sollen primär die Herstellung der vertikalen offenen Steginnenflächen eines Hohlkastenquerschnitts, theoretisch und experimentell, untersucht werden. Im FFG1 Forschungsvorhaben „Brückenbau mit dünnwandigen Segmenten aus vorgefertigten Elementen“ [1] wurde ein Segment aus vorgefertigten Betonelementen zu einem Hohlkasten mit Kragplatten verbunden [2]. Für ausreichend Stabilität und um eine Verbindung zwischen den einzelnen Fertigteilen herzustellen, sind Stahlträger in Brückenquerrichtung im Beton eingebettet. Diese Stahlträger werden mit Öffnungen im Steg verbaut, um Hüllrohre in Längsrichtung für die spätere Vorspannung zu verlegen. Der Grundgedanke ist, eine Herstellungsmethode zu entwickeln, welche zu einer Gewichtsreduktion während des Bauzustandes beiträgt. Die Verwendung von Halbfertigteilen kann, im Vergleich zum Endzustand, das Eigengewicht vom Brückenüberbau auf unter 25% vom Gewicht des fertigen Tragwerks reduzieren und somit den Ressourceneinsatz beim Einheben oder -schieben an den Bestimmungsort deutlich senken. Zusätzlich werden dabei Beton-, Bewehrungs- und Hüllrohrmengen reduziert [3].Es sollen unterschiedliche Lösungsvorschläge zur Herstellung der wandartigen Elemente entworfen, weiterentwickelt und versuchstechnisch untersucht werden. Dafür bedient man sich an verschiedenen Technologien wie Spritzbeton, lageweisem Trans- portbeton mit konventioneller Schalung und verlorenen Schalungselementen. Es sollen Vor- und Nachteile, die Aufwände und mögliche Vorfertigungsgrade aufgezeigt und verglichen werden. Zusätzlich gibt die Arbeit im Vorfeld einen Einblick in theoretische Untersuchungen, vor allem zum Stand der Technik beim Einsatz von Halbfertigteilen mit Ortbetonergänzung und Spritzbeton, sowie Überlegungen zu möglichen Wechselwirkungen bei Kombination ebendieser. Nach entsprechender Aushärtezeit der Beton- wände betrachtet und analysiert man die entstandene Qualität und deren Materialparameter im Labor. Ein besonderes Augenmerk wird auf den Einsatz und die Interaktion von Hüllrohren und unterschiedlichen Mengen an Bewehrung, in Kombination mit Spritzbeton, gelegt. In einem Fazit am Ende der Arbeit sollen die gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst, sowie ein Ausblick zu weiteren Untersuchungen gegeben werden. Die Betonergänzung der verschiedenen vertikalen Elemente zeigt deutlich, dass die Verwendung von Schalungselementen oder Doppelwänden in Kombination mit Lieferbeton, einer Anwendung von Spritzbeton, aufgrund der Spritzschatten und Fehlstehlen hinter den diversen Einbauten, vorzuziehen ist. Zusätzlich konnte durch Frischbetondruckmessungen während der Wandherstellung gezeigt werden, dass der Druck auf eine vertikale Holzschalung schnell abnimmt.
The goal of this thesis is to investigate the adding of in-situ concrete to prefabricated elements for the construction of prestressed concrete bridges. The main theoretical and experimental focus lies on the construction of the vertical inner open web surfaces of a box-shaped bridge girder. This is necessary for a new method of building post- tensioned concrete bridges, which is part of the research project „Brückenbau mit dünnwandigen Segmenten aus vorgefertigten Elementen“ [1] („Bridge construction with thin-walled segments of prefabricated elements“) of the Austrian Research Pro- motion Agency FFG. The idea is to bring thin-walled prefabricated concrete elements to the construction site, connect them afterwards to box-girder segments and add in- situ concrete to them at their final place. By doing so, the weight when moving the segments to their final position, is reduced to a minimum.The prefabricated elements have steel cross beams which provide stability of the cross section for later transportation and for the loads of the in-situ concrete. After the con- struction of a few segments, they can be connected to a bridge girder by using post tensioning tendons. The main reason for developing such bridge girders and adding pumped in-situ concrete after moving the girder to its end position, is the potential for lowering the bridge’s superstructure weight during construction to less than 25% of thefinal state. This results in the reduction of required construction material and necessi-tates smaller lifting equipment [3].The expected output of this study are different proposed solutions for adding concrete to vertical semi-precast slabs, both theoretical research and field tests on this topic are part of the thesis. Different technologies such as shotcrete and pumped concrete in conventional formwork or in lost formwork, like double walls, can be applied for this construction method. This thesis provides pros and cons of several versions using these technologies, as well as an evaluation of expenses and possible levels of pre- fabrication at the plant. Furthermore, it focuses on the state of the art of using shotcrete and precast concrete parts, as well as theoretical considerations of interactions when combining those two technologies. After respective curing times of the concrete, drilling cores are taken out to study the effect of spray shadows and the resulting quality behind components. Special attention is paid to post-tensioning ducts and different amounts of reinforcement in combination with shotcrete. At the end, a conclusion of the most appropriate version of adding concrete to vertical precast parts, as well as a forecast to further research on this topic, are presented. Using different technologies of adding concrete to precast elements shows, that conventional formwork or double walls are better than using shotcrete, which causes spray shadows and poor material quality behind reinforcement, ducts and steel beams. Further research in measuring fresh concrete pressure of walls have shown, that the pressure on conventional form- work is decreasing fast.
Databáze: OpenAIRE
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