Verstärken einer Beton-platte über AASHTON-Träger

Verstärken einer Beton-platte über AASHTON-Träger

 

Erkennung und Lage

Zu meinen Aufgaben in Quebec als Struktur-Designer zum Dienste der Straßenwerke gehören auch Soforthilfemaßnahmen, deren Hauptzweck es ist, die Funktionen einer Brücke zu gewährleisten bis eine größere Reparatur mit geplantem Budget fällig werden kann.

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Lage der Autobahnbrücken

Es handelt sich hier um zwei Brücken, eine für jede Fahrrichtung, auf der Autobahn “Félix Leclec” (A-40) in Quebec (QC, Kanada), über die Boulevards Masson und L’Ormière. Die Brücke ist vom Typ Stahlbeton mit AASHTO Spannbetonträgern die sich leicht zwischen den Auflagen spreizen (variable Achsen-Abstände).

 

 

 

 

 

 

Auflistung der Schäden

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Delaminierter Beton sichtbar unter des Decke

Die Schaden-Auflistung ausgeführt im September 2014 ergab Abplatzungen und Betonzerfall sichtbar unter der Decke.

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Eine reihe von Fotos ermöglicht die Lokalisierung der Einsätze.

Um den Vehkehr nicht zu behindern wird der Maßvorgang von der Vorderwand aus durchgeführt mit Hilfe eines Lasermessgerätes (Leica Disto 8), wobei der Adstand zum Anfang und Ende jedes Bereiches aufgenommen wird.

 

Bei Verwendung einer Tabellenkalkulation ist es möglich, mit ausreichender Genauigkeit die Länge und Fläche jeder Interventionsbereiche zu bestimmen.

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Tabelle : Ungefähre Bestimmung der zu reparierenden Längen

 

Designen der Reparatur

Ursprünglich waren geplant, um den Verkehr auf der Autobahn teilweise aufrecht zu erhalten, sukzessive Schließungen einer Fahrspur für Nacht-Baustellen und nutzen von Latex-Beton mit ultra-schneller Reifung.

Aber hingesichst der fortgeschrittenen Jahreszeit, der kommenden Kälteperiode (-8 ° C bis -25 ° C) und dem unberechenbaren Schneefall, haben wir uns für eine Eingriff von unten beschlossen, mit dem Ziel, die Platte durch eine Tragkonstruktion aus Stahl zu unterstützen.

Dieser Ansatz hat den Vorteil keine Hindernisse auf der Autobahn zu bilden und so die Benutzer von Belästigungen und Gefahren zu schonen. Darüber hinaus können die installierten Komponenten als Schalung für künftige Beton-Reparaturen an der Platte verwendet werden, fals eine längere Erhaltung der Struktur gewünscht wird.

So habe ich eine tragende Anlage konzipiert, die zwischen den AASHTO-Träger angebracht werden und sich an den unterschiedlichen Achsentfernungen anpassen kann. Hier die Skizzen zur Ausschreibung angehängt wurden..

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Draufsicht mit den Fahrbahnen

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Prinzip der Montage und der Installation – Abmessungen – Teileliste


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Montage der Stahlträger – Schweißungen in der Werkstatt und vor Ort

 

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Stahl Unterstützung für einen Randträger

 

Herstellung der Elementen

Die Firma, die die Ausschreibung gewonnen hat führt die Herstellung der Deckenstützen durch. Während dieses Prozesses erfolgen unterschiedliche Prüfungen, wie der Ursprung der Profile, deren Charakteristika des verwendeten Stahls und die Qualität der Schweißnähte.

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Zuschnitt der Teile

 

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Montage der Querbalken mit den Stützen (Festteile)

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Erstellung der Mobil ärmel

 

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Auflage-Stütze zur Montage an der Vorderwand

 

Umsetzung auf der Baustelle

Vor dem eigentlichen Einsatzt wurde vom Auftragnehmer gefordert, eine genaue Bemessung durchführen, um zu überprüfen, ob die tatsächlichen Maße der Achsenabstände der AASHTO-Träger und die Höhen innerhalb der Toleranzen liegen, auf denen sich die Festigkeitsberechnungen beruhen.
Auf der Baustelle wird die Umsetzung der Plattenträger mit Hilfe einer motorisierten Plattform durchgeführt. Die Stützen sind an ihrer Basis verankert und unter Last mit Hilfe eines Hydraulikzylinders vor dem Schweißen plaziert.

Mise en place des supports à l'aide d'un équipement mobile

Platzieren der Traganlage durch Verwendung einer mobilen Plattform

 

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Blick auf einem konsolidierten Bereich

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Detail über einer Verstrebung

 

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Die Auflagestütze vorläufig mit Montageanker fixiert

Entwurf einer Radführung

Entwurf : Auflage einer Holz-Radführung aus Stahl

Erkenntnis

Das Verkehrs-und Infrastrukturministerium von Quebec hat unter anderer Mission die Aufrechterhaltung der mehr als 8000 Brücken verteilt über ein Gebiet in der Größe Frankreichs, darunter eine Menge von Stahl-Holz-Brücken. Unter ihnen sind einige mit einfachen Stahlprofilen gebaut, überzogen mit Querbalken und Belagbohlen, während andere mehr wie Meisterwerke aussehen, bestehen aus Metallgewebe. Diese Hinterlassenschaften sind ein historisches Erbe Québecs und deren Einzigartigkeit verdient alle Schutzbemühungen des Ministerium.

Einige Beispiele von historischen Brücken :

  • Die Clark-Brücke in Valcartier, Quebec
  • Eine Brücke in Shannon, Québec.
    Es handelt sich um eine alte Eisenbahnbrücke gebaut 1893 mit “Phenix” -Elementen stammend aus einem gleichnamigen Schmiedewerk in den USA. Dies ist eines der letzen solcher Bauwerke auf der Welt.
  • Eine Brücke in St-Raymond,Québec
  • Eine Brücke in St-Casimir, Québec
  • Die Hängebrücke zur “Île d’Orleans” (Quebec City)

Allerdings ist es notwendig, bei den Reparaturen der Straßenwerke möglichst die heutigen Vekehrszustände zu berücksichtigen, und das in Vereinbarkeit mit der Architektur, den erwarteten Funktionen und der Wirtschaftlichkeit der Sanierung, in der ein daraus resultierenden Anstieg der Nachhaltigkeit im Mittelpunkt stehen sollte.

Welche Lösung ?

Im Allgemeinen besteht die Fahrfläche dieser Bauwerke aus Bohlen und die Radführungen aus Holzbalken die über Holzstützblöcke an der Fahrfläche verbolzt werden.
Bei einer Sanierung einer solchen Brücke vor zwei Jahren habe ich feststellen müssen, dass genau diese Holzteile den wiederholten Angriffen langer Fahrzeuge oder Schneeräumgeräte nicht standhalten. Die meisten sind schon nach einem Winter der Länge aufgespalten.
Ihren Funktionen, die Tragelemente der Brücke zu schützen oder den Schäden beim Aufprall von Benutzern zu vermindern, dienen sie daher nur noch ungefähr.
Die Lösung muss diese Schwachstelle, die auf Grund der in seiner Natur liegenden Spalt Eigenschaft des Holzes zurückzuführen ist , beheben und gleichzeitig die Sicherheit beim möglichen einsetzen von bewährten Standardelementen erhöhen.

Das Konzept

Durch Ersetzen der empfindlichsten Teile, beziehungsweise des Tragblocks der Radführung, durch eine angemessene Stahlhalterung und ein angepasstes Befestigungssystem, habe ich die Hoffnung dieses Ziel zu erreichen.

Folgender Plan zeigt das Konzept. Es verbleibt noch durch Berechnungen oder Crashtests seine Wirksamkeit zu überprüfen und die dadurch entstehenden unvermeidlichen Verbesserungen durchzuführen. Ich hätte da schon einige im Sinne, und Ihr ?

Réalisé avec AutoCad Map 3D

Sanierung einer Portalbrücke

Sanierung einer Portalbrücke

 

Ortung und Geometriedaten

Dieser Abschnitt wird später abgeschlossen werden.

Schadenauflistung


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Dieses Projekt ist eine Gelegenheit, eine Reihe von geltenden Reparaturen an einer Stahlbetonkonstruktion zu zeigen. Das in Frage kommende Bauwerk weisst an dessen Außenseiten erhebliche Rissbildung auf, erfolgt durch AAR (alkalino körnige Reaktion) was die Fotos nachweisen. Die Rissbildung ist also nicht auf eine strukturelle Schwäche zurück zu führen, jedoch ist ein Eingrifft notwendig um die Funktion der Brücke länger zu bewahren und um durch feuchtigkeit verursachten Degradierungen zu verhindern.
 

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Zusätzlich weisen die Ecken der vier Flügelwände einen vertikalen Riss auf, der mit der Position einer Bewehrungsstange einstimmt. Feuchtigkeit hat schließlich diese erreicht und Korrosion verursacht, was Abplatzungen des Betons wegen das Anschwellen durch Rost zu Folge hat.
 
 
 

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Entwurf der Reparaturen

Der beton wird an der gesammten Außenseite auf einer Breite von einem Meter duch einem 20 mm tiefen Schnitt getrennt und abgerissen, sowie die oberen Teilen der Flügelwänden. Weiter wird auf einer Breite von 400 mm der Beton an deren Ecken abgenommen.
Dazu soll die Schalung den auf der Bewehrung aufgetragenen Beton um 25 mm erhöhen.
 
Das Video unten zeigt die halbe Portalbrücke in 3D mit dem geplanten Abriss.

  • Die Querbewehrung wird beibehalten und vom Rost gereinigt. Falls erforderlich, im Falle einer fortgeschrittenen Korrosion, werden sie durch galvanisierten und mit, im gesundten Beton verankerten Bewehrung, verstärkt.
  • Längsbewehrung die beim Abbruch sich dissoziert wird duch neuer galvanisierten mit gleichem Durchschnitt ersetzt.

 


 
 
 
Die folgenden Bilder erstellt mit AutoCAD Map 3D zeigen das Prinzip der geplanten Reparaturen.
Nord-Ost Ansicht

Nord-Ost Ansicht (halbes Portal) : Prinzip der Sanierung.


Einige Details über den Wiederaufbau der Flügelwände und deren Ecken.
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Rückansicht der Verbindung der Flügelwand zur Krücke


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Détail einer Wandecke


Lage der neuen Bewehrung für die Außenseiten, inklussiv der Vertikalen Regenentwässerung.
Disposition des armatures de la dalle et du chasse-roues.

Lage der neuen Bewehrung.


 

Einige Berechnungen

 
 

Gesammt Plan

Baustellenaufsicht

Baustellenaufsicht

Notreparaturen – Herbst 2013

Zu meinen Aufgaben im Ministerium für Verkehr und Infrastruktur von Quebec gehören die so genannten Soforthilfemaßnahmen für StraßenWerke, deren Verschlechterungen folgendes gefährden :

  • Die Sicherheit der Straßenbenutzer
  • Die Funktionen der Struktur
  • Deren Nachhaltigkeit

Auf jedem Fall sollte die Reaktionsplanung den allgemeinen Wartungsplan berücksichtigen und einen Eingriff kurzfristig ermöglichen.
Der folgende Bericht handelt um Notreparaturen an drei Brücken die Ende 2013 durchgeführt wurden.

1. P-06043 in Clermont (Canada, QC)

Nachdem ich die Planung der Reparaturen an dieser Brücke abgeschlossen hatte, gab sich die Möglichkeit einen großen Teil der Arbeiten auf der Baustelle zu beaufsichtigen.

Reparatur in Tiefen Bereichen der Tragplatte mit Verstärkung durch zusätzliche Bewehrung um die wegen Korrosion verlorenen Stahl-Quehrschnitte auszugleichen. Die Eingriffsbereiche wurden mit Hilfe einer Fahrzeugplattform bei der Schadenauflistung am 30-08-2013 von Jean Vandal, ing. und sein Team (darunter Ich) ausgemacht und abgegrenzt.
Wärend der Baustelle vom 16.10.2013 bis 26.11.2013 ergab ein prospektiver Abriss einen genaueren Umriss der Reparaturen.


Weil der Beton der Platte örtlich vollkommen aufgelößt war, musste die Reparatur über die volle Dicke der Platte ausgeführt werden. Dafür wurde auch zusätzliche galvanisierte Bewehrung eingesetzt und mit zementären Ankermörtel befestigt.

Vor seinem Einsatz wird die Betonqualität sorgfältig von einem Labortechniker überprüft auf :

  • Dem Einbruch im Abrams Kegel (Setzversuch)
  • Die eingetriebene Luft (Verdichtungsversuch zwischen 4% und 6%)
  • Die Druckfestigkeit aufgrund der Herstellung von drei zylindrische Proben “geknackt” bei 7, 15 und 21 Tagen.

Um das Aushärten des Betons zu gewährleisten, wird er bewässert und mit einer Kunststoff-Folie abgedeckt, um die Feuchtigkeit zu erhalten. Danach wird er regelmäßig gegossen. Außerdem, weil in Quebec um diese Jahreszeit die Nacht-Temperaturen bis -12°C fallen können, wurde ein Unterstand unter den Reparaturen angebracht um die Temperatur während der Erhartung mit einer Propan-Gaz-Heizung sieben Tage lang über +10°C zu halten. Die obere Fläche wurde zusätzlich mit einer Wärmedämmenden Membrane abgedeckt.

Die vorhandene Pflasterabdichtung besteht duch eine bituminierte Stoffmembrane die ihre Funktion nicht mehr ausfüllt. Weil das Pflaster örtlich weniger als 25 mm dick ist, wurde beschlossen nur Bitumenanstriche anzuwenden, was auch die Haft am Untergrund verstärken soll.

Das Pflaster wurde auf die drei fertigen Reparaturen an der Stromabseite am 29.10.2013 aufgetragen.


Auf meine Anforderung wurden auch ein nebenliegender Ablauf behandelt.
VORHER
BEHANDLUNG
DANACH

Eine vierte Reparatur wurde in einer zweiten Phase auf dem gleichen Prinzip durchgeführt. Jedoch führt die Nichtverfügbarkeit von Asphalt zu dieser Jahreszeit zum betonieren bis an der Straßen-Oberfläche.

Auf meiner Bitte war auch eine Reparatur am Bürgersteig durchgeführt worden, um das Risiko einer Autorad-Panne oder eines Kindersturz zu vermindern.

Der Pilaster an dem Sud-westlichen Ende, der nur noch durch eine einzige Bewehrung festhielt, wurde durch eine galvanisierte Stahlbrüstung
erstetzt.

Bald danach fiel der Schnee, und das für Monate !

Die Arbeiten gingen unter der Brücke weiter mit dem konsolidieren von drei Träger-Auflager dur fünf zusätzlichen Stahlstützen.
Ich habe persönlich diese Stützen mit AutoCad Map 3D entworfen damit sie in der Höhe und Ankerungstiefe zur Kammerwand verstellbar bleiben.

2. P-05208 in Château-Richer (Canada, QC)


Die Kammerwände erfüllen nicht mehr ihren Zweck. Die Reparatur besteht darin, deren Oberteil mit neuem Bewehrten Beton zu ersetzen und dies bis an der Pflasteroberfläche.

Um dies ausführen zu können müssen zwei Versteifungen zwischen Stahlträger abgebaut werden. Diese werden durch zwei neuen aus galvanisiertem Stahl ersetzt.

Um die Unterstützung einiger Schwellen an der Süd-Seite zu gewährleisten war die Hinzufügung von Holzstützen eine beruhigende Lösung.

Die Gelegenheit wurde auch genutzt um die beschädigte Leitplanke zu erstetzen und alle deren Befestigungen mit entsprechenden neuen Stahl-Elementen anzubringen.

Ein ersetzen von verschieden Holzteilen an der Fahrfläche half auch die Sicherheit der Benutzer zu verbessern.

Ergebnisse :

Funktionnelle Brüstungswände !

Und eine wiedergefundene Gelassenheit …

3. P-01672 In St-Irénée (Canada, QC)

Schadenauflistung :

Der äußere Stahlträger weist auf größere Abscnitte starke Korrosionschäden auf und an einem Trägersitzt Perforationen und eine Abnahme des Kerns und des Sole bis 50 %.

Um die Wasserdichte zwischen der neuen Stahlplatten und des Trägerkerns zu gewährleisten wird eine bitumenmasse aufgetragen.

An den Stellen wo der Trägerkern perforiert ist werden bei der Montage Stahlplätchen zur Dickekompensierung hinzugefügt.

 

Zusätzliche Unterstützung

Zusätzliche Unterstützung

Beim auflisten der Schäden an der Brücke P-01643 in Clermont (Québec, Canada) haben wir Zerdrükungen an der Unterstützung, bestehend aus einem Stahlpendel, von mehreren Betonträgern festgestellt.

Das folgende Foto zeigt das erkannte Problem :

P1030472.resized

Um die Unterstützung vorübergehend bis zum kompletten Ersatz des Tragwerkes zu verstärken, haben wir uns entschlossen zusätzliche Stützen beidseitig der Trägersitzen anzubringen.

Also habe ich eine Stahlstütze entworfen, die sich an den verschiedenen Höhen und Wand-Fernen anpassen kann. Die Tragfähigkeit wurde durch statische Berechnung überprüft.

 
 

Entwurf der Zusatztstütze

Folgender film zeigt das Konzept in einer 3D Animation.

Die zur Verfügung gestellte Skizze

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Ausführung der Arbeiten

Bei der Einrichtung der zusätzlichen Unterstützung wird mit zwei hydraulische Heber ein Druck von 1,5 bis 2 Tonnen das Oberteil, ausgerüstet mit einer elastomeren Scheibenlage, gegen die Beton-Membrane gepresst. Danach wird es mit dem Unterteil verschweisst und an der Frontwand verankert.

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Das Ergebnis ist eine erhöhte Sicherheit für die Nutzer …

 

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