Arbeit in luftiger Höhe

Arbeit in luftiger Höhe

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Teaserbild-Quelle: Eric Kocher
Unweit von Pruntrut JU ragen eindrückliche Pfeiler und Brückenteile ins Leere. Wenn sie dereinst miteinander verbunden sind, bilden sie eine über 500 Meter lange, auf zwei Via-dukten verlaufende Autobahnbrücke.
 
 
Dreiundsiebzig Millionen Franken kostet ein Kilometer der Autobahn A16 – besser bekannt als Transjurane (siehe Kasten auf Seite 20). Eines der vielen Objekte, die den hohen Kilometerpreis dieses Autobahnabschnitts quer durch den Jura ausmachen, ist die Brücke über das Tal des Creugenat westlich von Pruntrut. Genau genommen sind es zwei parallel verlaufende Viadukte, an denen seit gut einem Jahr gleichzeitig gebaut wird.Dass die vierspurige Autobahn das Tal des Creugenat auf zwei separaten Brücken überquert, hat vor allem zwei Gründe: Die Anforderungen des Bundes an die Betriebssicherheit von Nationalstrassen schreiben in einer vergleichbaren Situation zwei separate Fahrbahnplatten praktisch vor. Zudem münden die beiden Viadukte auf der südöstlichen Seite in zwei relativ weit auseinander liegende Tunnelröhren. Der Abstand der beiden Fahrbahnplatten vergrössert sich also in deren Verlauf über das Tal. Das bedeutet auch, dass die beiden Viadukte zwei Kurven mit verschiedenen Radien beschreiben (siehe Kasten Seite 22). Von den zwei Projekten, die in eine engere Wahl kamen, wurde die Variante aus reinem Stahl-beton einer Mischvariante aus Stahl und Beton vorgezogen, nicht zuletzt aus finanziellen Gründen. Doch auch die jetzt im Bau befindliche Stahlbetonkonstruktion ist gewissermassen eine Billigvariante – insofern als das ganze Tragwerk aufgrund der finanziellen Vorgaben ausgesprochen knapp dimensioniert worden ist.
 
Preiswerte Kletterschalung
 
Man nimmt damit eine Einbusse von Sicherheitsreserven auf mehreren Ebenen in Kauf. Zudem muss mit einer Beeinträchtigung der Lebensdauer des Objekts gerechnet werden. Der Preis hat auch in die Formgebung der einzelnen Elemente hineingespielt und beispielsweise den gleichbleibenden achteckigen Querschnitt aller Pfeiler bewirkt: Dies ermöglicht die Anwendung einer relativ einfachen und günstigen Kletterschalung.Die beiden Viadukte sollen aber nicht nur günstig sein, sie sollen sich auch harmonisch in die intakte Naturkulisse einfügen. Das neutrale Hellgrau des Betons und die schlichte, schlanke Form der zweiteiligen Brücke erfüllen diesen Anspruch zweifellos. Aus der naturgeschützten Umgebung sind nebst ästhetischen Ansprüchen aber auch Auflagen hervorgegangen, die den Bauprozess selbst mitbestimmten. Die Brücke überquert ein Karsthöhlengebiet, durch welches das unterirdische Gewässer der Ajoulotte fliesst. Eine 15 Meter tiefe Doline, die sich mehrmals jährlich mit Wasser füllt und die Talebene teilweise überflutet, ist eine Naturerscheinung, die durch den Bau und später durch die Lastabtragung der fertigen Brücke nicht beeinträchtigt werden durfte.Das machte einerseits die grosse Spannweite des mittleren Feldes (Brückenabschnitts) von 104 Metern nötig und schloss die Option eines Lehrgerüsts von vornherein aus. Die beiden Viadukte liegen auf je sieben Pfeilern. Das ergibt insgesamt acht Felder, von denen die drei westlichsten mittels eines Lehrgerüsts erstellt werden. Die fünf anderen, deutlich höheren Abschnitte werden im Freivorbau erstellt, da das Gelände nicht mit einem Lehrgerüst belastet werden durfte.
 
Einkalkulierte Absenkung
 
Die Freivorbautechnik ist eine seit vielen Jahren erprobte Bauweise – trotzdem bleibt sie sowohl für die Ingenieure als auch für die Handwerker eine Herausforderung. Pfeiler und Tragarme sind während der Bauphase anderen Beanspruchungen ausgesetzt als beim Betrieb des fertigen Objekts. So müssen beispielsweise die Kragarme im Freivorbau mit einer leichten Überhöhung gebaut werden, da sie sich während der Herstellung verformen beziehungsweise durch ihr wachsendes Eigengewicht leicht biegen. Eugen Brühwiler und Christian Menn nennen in ihrem Buch «Stahlbetonbrücken» die Faktoren, die berücksichtigt werden müssen:
 
  • Einsenkung des Vorbaugerüsts beim Betonieren der Vorbauetappen
  • Verformung des Systems im Bauzustand (Kragträger) infolge der im Freivorbau hergestellten Trägeretappen, des Vorbaugerüsts und des Fugenschlusses
  • Verformung des Systems im Endzustand infolge der Feld - und Kontinuitätsvorspannung, des Belags und allenfalls eines kleinen Anteils an Verkehrslast und gleichmässiger Temperaturänderung
  • Senkung der Trägerauflager infolge der Verformung der Stützen und Senkung des Baugrundes
Das erfordert nicht nur komplexe Bemessungen, sondern eine ebenso aufwendige Überwachung und Kontrolle des Verhaltens des im Bau befindlichen Objekts.
 
Verschiedene Vorspanntypen
 
Drei Arten der Vorspannung kommen bei den beiden Viadukten zur Anwendung: Eine in der Fahrplatte verlaufende Kragarmvorspannung, eine Feldvorspannung in der unteren Kastenplatte und eine in den Stegen (Kastenwänden) verlaufende Kontinuitätsvorspannung.Die Kragarmvorspannung dient der Aufnahme der Zugkräfte, die während des Freivorbaus in den bis zu 50 Metern auskragenden Tragarmen entstehen. Jedes der im Wochenrhythmus angefügten Kragarm-Elemente von vier oder fünf Metern Länge wird mit je vier Spanngliedern versehen und ein paar Tage nach dem Betonieren gespannt. Zur Anwendung kommt eine Vorspannung mit nachträglichem Verbund: Die Spannstähle verlaufen durch einbetonierte Rohre und werden, nachdem sie gespannt worden sind, mit einem Einpressmörtel zu einem kraftschlüssigen Verbund mit dem Beton zusammengepresst. Die Feldvorspannung verläuft durch die unteren Platten des Kastenprofils und stabilisiert den Zusammenschluss zweier Kragarme. Sie nimmt auch einen Teil der positiven Biegemomente (Druckspannung im oberen und Zugspannung im unteren Bereich des Tragarms) beim fertiggestellten Objekt auf. Auch sie wird mit nachträglichem Verbund erstellt. Die Kontinuitätsvorspannung besteht aus je zwei in die Stege (die Seitenwände des Kastenprofils) verlegte, sich jeweils um eine Feldlänge überschneidende Spannglieder. Sie dient zur Stabilisierung des ganzen Systems. Die Spannglieder der Kontinuitätsvorspannung bleiben ohne Verbund, das heisst, sie bleiben in den Rohren beweglich und könnten auch am fertigen Objekt später nachgespannt werden. Um die in gespanntem Zustand besonders korrosionsanfälligen Stähle zu schützen, wird das Rohr, in dem sie verlaufen, mit einem speziellen Fett gefüllt.Bernard Houriet, Mitinhaber des Ingenieurbüro GVH in Tramelan, bezeichnet die drei Vorspannungsarten als Standardlösung bei vergleichbaren Stahlbetonbrücken. (Valentin Rabitsch)

Die Viaducs de Creugenat in Zahlen

Länge: 545 und 559 m
Horizontaler Kurvenradius: 869 275 m und 912 875 m
Höchster Pfeiler: 52 m
Grösste Spannweite: 104 m
Fahrbahnplattenbreite: je 11,55 m
Bauzeit: März 2008 bis Dezember 2010
Kosten: 31,56 Millionen Franken