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Mühlaubrücke
Lütisburg - Bazenheid
|Bauherr
|Politische Gemeinde Lütisburg
Politische Gemeinde Kirchberg
|Planung
|2021 - 2022
|Honorar
|CHF 32'000
|Projektleitung
|Schällibaum AG - Andreas Rhyner
|Sachbearbeitung
|Schällibaum AG - Melanie Rutz
|Leistungen
|Ingenieurleistungen Brückenbau
Expertise
Die Mühlaubrücke befindet sich zwischen den beiden Gemeinden Lütisburg und Kirchberg (Bazenheid). Sie führt mit einer Spannweite von rund 42 m über die Thur. Die beiden Gemeinden beauftragten die Firma Schällibaum mit der statischen Überprüfung des Bauwerks. Ziel dieser Überprüfung war es, die Tragfähigkeit der bestehenden Brücke basierend auf den aktuellen Normen zu erfassen sowie allfällige Beschränkungen und / oder weitere Schritte zu definieren.
Die Mühlaubrücke wurde im Jahr 1952 erbaut. Es handelt sich um einen einfachen Balken mit einer Spannweite von 42 m. Die Fahrbahnbreite beträgt 6.0 m und beidseitig ist ein Gehweg von je 1.2 m vorhanden. In Längsrichtung wirken zwei Längsträger mit einer Höhe von 1.9 m und einer Breite von je 50 cm. Die Mühlaubrücke ist mit dem Vorspannsystem „Baur-Leonhardt“ versehen, welches aus endlosen Litzen-Schleifen besteht, die an den Endauflagern um halbkreisförmige Umlenkblöcke geführt werden. Dieses System war eines der ersten Vorspannsysteme, welches im Brückenbau insbesondere in Deutschland und auch in der Schweiz eingesetzt wurde. Die endlosen Litzenschleifen wurden dabei vielfach (im vorliegenden Fall 225 mal) um die gesamte Brücke - von Auflager zu Auflager - gewickelt. Anschliessend wurden auf einer Widerlagerseite die Litzen einbetoniert und durch das Zurückpressen des Spannblockes auf der anderen Seite die Vorspannkraft auf die Brücke aufgebracht. Die sehr stark mit Litzen gefüllten quadratischen Blechkästen wurden ausinjiziert. Das System „Baur-Leonhardt“ geht in die Pionierzeit der Spannbetonbauweise zurück und wurde in der Schweiz nur bei einigen wenigen Brücken eingesetzt. Heute sind in der Schweiz noch drei Brücken mit diesem System bekannt.
Im Rahmen einer Expertise zur Tragsicherheit wurde aufgrund der speziellen Spanngliedverankerung des Spannsystems, aufgrund des geringen schlaffen Bewehrungsgehaltes sowie aufgrund von Unsicherheiten bezüglich Verbundwirkung der Vorspannung eine unzureichende normative Tragsicherheit festgestellt.
In einem ersten Schritt erfolgte die statische Nachrechnung anhand klassischer Berechnungen am Stabmodell nach der Erhaltungsnorm SIA 269ff. Die Einwirkungen wurden nach SIA 269/1 „Erhaltung von Tragwerken - Einwirkungen“ eingeführt, die Baustoffkennwerte nach SIA 269/2 „Erhaltung von Tragwerken - Betonbau“ berücksichtigt. Der Erfüllungsgrad der Brücke hinsichtlich Tragsicherheit lag nach Erhaltungsnorm SIA 269ff weit unter 1.0. Die Berechnungen zeigten, dass das vorhandene Tragkonzept ein quasi sprödes Bauwerksverhalten aufweist und somit ein mögliches Versagen ohne Ankündigung erfolgen könnte.
In einem zweiten Schritt wurde die maximal mögliche Traglast anhand eines deterministischen Einwirkungsmodells am Stabmodell ermittelt. Hierbei wurde ersichtlich, dass das Brückenbauwerk sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung max. ein 18-to Lastmodell aufzunehmen vermag, wobei der Nachweis für die Schubtragsicherheit des Längsträgers nicht erbracht werden konnte. Anhand der klassischen Berechnungsmethode wurden auch beim 18-to Lastmodell Defizite sowohl bei der Schubbewehrung als auch bei der Aufnahme des Längszuges festgestellt.
In einem dritten Schritt wurden die Resultate der klassischen Berechnungsmethode mittels nichtlinearen FE-Analysen auf Basis elastisch-plastischer Spannungsfelder verifiziert. Anhand der Detailanalyse CSFM (Compatible Stress Field Method), welche mittels verfeinertem Fachwerkmodell durchgeführt wurde, konnte die Tragsicherheit schliesslich für sämtliche Elemente des Bauwerks für ein 18-to Modell nachgewiesen werden.
Aufgrund der Expertise wurde eine sofortige Lastbeschränkung von 18to eingeführt. Da der Zustand der Kabel nicht abschliessend beurteilt werden kann, wurde der Gemeinde zudem eine Verstärkung und Überwachung der bestehenden Brücke oder ein Neubau empfohlen.