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26.06.2019

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Schwerlastbrücken … in Holz?

0Prof. Dr.-Ing. Antje Simon

Schwerlastbrücken aus Beton –oder geht das auch in Holz?

KWF-Thementage 2019, Richberg/Hessen, 26.-27.06.2019

Prof. Dr.-Ing. Antje Simon

Dr.-Ing. Markus Jahreis

Fachhochschule Erfurt - Ingenieurholzbau



Bauen mit Holz ist international und national verpflichtend!

UN: Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung,Klimaschutzabkommen von Paris (2015)

Klimakonferenz in Kattowitz (2018)

Deutschland (2016): Klimaschutzplan 2050

Bauen mit Holz in Stadt und Land

Substitution und Speicher von CO2

Charta für Holz 2.0

Stopp für Klimawandel (Anstieg T < 2oC) durch weitgehende Treibhausgasneutralität

[charta für holz 2.0, Smileus, Fotalia]

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HOLZ im Hochbau in Deutschland

2Prof. Dr.-Ing. Antje Simon [BDZ über Statistisches Bundesamt]

Stand 05/2018

Nichtwohngebäude ca. 17%Wohngebäude ca. 18%

Wann beginnt der Infrastrukturbau damit, seinen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten?

Der Forst sollte hier eine Vorreiterrolle einnehmen!


Zum Stand des Holzbrückenbaus in Deutschland


0,04 %* im Bereich der Bundesfernstraßen (bast, 01.03.2017)

* Anteil Verkehrsfläche auf Brücken

8 %* in Kommunen (2018)

* Bauwerksanzahl

Zahlen aus dem forstlichen Wegebau?

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Schwerlastbrücken aus Holz



Analyse Brückenbestand im forstlichen Wegebau

• Fuß- und Radwegbrücken oft aus Holz

• Straßenbrücken meist einfache Stahlbetonrahmen- vorwiegend kurze Spannweiten (2 – 15 m)- meist einspurig, wenig frequentiert, geringe Geschwindigkeiten- aber: hohe Verkehrslasten (Holztransporte)- anschließende Wege meist unbefestigt- Lage: viel Vegetation unmittelbar angrenzend, häufig verschattet,hohe Luftfeuchtigkeit,

- Wartung und Pflege?

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Probleme hölzerner Straßenbrücken- konstruktiver Holzschutz - Abtragung von Punktlasten und Horizontallasten- konstruktive Anschlüsse (Schrammborde, Leitplanken,

Fahrbahnübergänge, Fahrbahnbelag)

70055 55



Vorschlag: Holz-Beton-Verbund Konstruktionen

Betonplatte = idealer konstruktiver HolzschutzMaterialkombination = Nutzung der Vorteile

Holzträger – Einordnung in NKL 2 / GK 1 (ggf. GK 0) Verdopplung … Verdreifachung der Lebensdauer im Vergleich zu reinen Holzbrücken

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Zweck und Aufbau hybrider Konstruktionen

• Positive Materialeigenschaften ausnutzen (Betonplatte: Druck; Holzbalken: Zug)

• Ungünstige Eigenschaften eliminieren

Betonbauteil Holzbauteil

Hybridbauteil (Plattenbalken)

Höhere Tragfähigkeit und verbesserte Gebrauchstauglichkeit

konstruktiver Holzschutz



Zweck und Aufbau hybrider Konstruktionen

Normalbeton (C25/30-35/45): Druckfestigkeit fck = 25–35 N/mm²

(Zugfestigkeit: fctm = 2,6–3,2 N/mm²)

Holz (C24 – GL32h): Zugfestigkeit ft,0,k = 14–22 N/mm²

(Druckfestigkeit: fc,0,k = 21–29 N/mm²)

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Vorteile: Holz-Beton-Verbundkonstruktion

Vorteile gegenüber reinen Holzbrücken:

+ hervorragender konstruktiver Holzschutz

+ hohe Steifigkeit, höhere Tragfähigkeit

+ Anwendung bewährter Konstruktionsdetails des Massivbrückenbaus

+ einfache Abtragung von Punkt- und Horizontallasten

+ hoher Vorfertigungsgrad, kurze Montagezeiten



Vorteile: Holz-Beton-Verbundkonstruktion

Vorteile gegenüber reinen Betonbrücken:

+ Gewichtsreduzierung

+ verbesserte Ökobilanz

+ Einsparung an Zement und Betonstahl

+ Speicherung (Senke) CO2

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Die erste HBV-Straßenbrücke in Deutschland:

Birkbergbrücke über die Wipper bei Wippra

LandesforstbetriebForstamt Oberharz



Regelquerschnitt Birkbergbrücke

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Welche Grundlagen fehlen,

damit wieder mehr Holzbrücken (auch im Forst)

gebaut werden?

Es fehlen Regeldetails und Richtlinien für Entwurf, Ausführung Wartung und Prüfung.


Entwicklung einheitlicher Richtlinien für den Entwurf, den Bau, die Überwachung und

Prüfung geschützter Holzbrücken


Forschungsprojekt Fachhochschule Erfurt, Professur Ingenieurholzbau mit Partnern aus erfahrenen Brückenbauern und Brückenplanern und

Qualitätsgemeinschaft Holzbrückenbau:

ProTimBProtected Timber Bridges

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Ziel: Ästhetische neue Holzbrücken

dauerhaft durch konstruktiven Holzschutz

16Prof. Dr.-Ing. Antje Simon [DIN EN 1995-2/NA]

≥ 30°

Bewitterungsschutz durch Überstand

Dauerhaftigkeit durch konstruktiven Holzschutz


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Bewitterungsschutz durch Verschalung

Dauerhaftigkeit durch konstruktiven Holzschutz



19Prof. Dr.-Ing. Antje Simon [bast]

Übersicht der Regelwerke für den Brücken- und Ingenieurbau der Bundesfernstraßen in Deutschland

Entwurf Baudurchführung Erhaltung

RE-ING/RAB-ING ZTV-ING RI-ERH-ING

BEM-ING TL/TP-ING ASB-ING

RiZ-ING MBÜ-ING

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20Prof. Dr.-Ing. Antje Simon [bast] [www.holzistgenial.at]

Welche Regelwerke des Bundes gelten für Holzbrücken?


RE-ING/RAB-ING ZTV-ING RI-ERH-ING

BEM-ING TL/TP-ING ASB-ING

RiZ-ING MBÜ-ING

Holz?Fehlt

ErgänzungOK



Inhalt ProTimB

Rili Entwurf

Musterstatik


MuZ

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36 neue Musterzeichnungen


MuZ InhaltH-Belag Belagsvarianten und deren Befestigung (offener Bohlenbelag,

geschlossene Beläge aus Asphalt, Beton, Naturstein)

H-Dicht Ausbildung der Dichtschichten auf der Oberseite des Überbaus

H-Gel Geländervarianten und deren Befestigung

H-Kap Anschlüsse von Stahlbetonkappen an den Holzüberbau

H-Lag Ausbildung der Lager

H-Schutz Konstruktiver Holzschutz (Schutzdach, Verschalungen, Überstände, Abstände)

H-Trog Ausbildung der Querrahmen und Aussteifungskonstruktion bei Trogbrücken

H-Übe Übergangskonstruktionen

H-Was Brückenabläufe, Tropftüllen und Entwässerung

H-Zug Zugänglichkeit der Widerlager



Neue Musterzeichnungen - Beispiele

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Inhalt ProTimB

ETV-HolzBr


Empfehlungen für Technische Vertragsbedingungenfür Holzbrücken – ETV-HolzBr



ETV-HolzBrEmpfehlungen für Technische Vertragsbedingungenfür Holzbrücken – ETV-HolzBr

1 Holz Holzarten, Holzwerkstoffe, Klebstoffe, Mindestabmessungen,Oberflächenbeschaffenheit, Begrenzung von Formänderungen

2 Holzschutz Konstruktiv, Holzart, chemischer Holzschutz

3 Metallene Verbindungsmittel und Stahlteile

Korrosionsschutz (Einflüsse aus Umwelt und Holz)

4 Holz-Beton-Verbund

5 Grünbrücken

6 Bauausführung Qualitätssicherung bei Herstellung, Transport, Lagerung, Montage; Holzfeuchte, Risse und Toleranzen bei Lieferung und Einbau

7 Technische Unterlagen (Ausführungs- und Bestandsunterlagen)

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ETV-HolzBr

Konstruktiver Holzschutz



Inhalt ProTimB

RI-ERH-ING

ASB-ING


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Erhaltung

RI-ERH-ING

ASB-INGHinweise zum Holzbrückentool für SIB-Bauwerke

Wartungs- und Prüfhandbücher(RI-EBW-PRÜF)

Weiterbildung des Bauwerksprüfpersonals (vfib)

Holzfeuchtemonitorings(Entschärfung RI-EBW-PRÜF)

Erhaltung


Neu: Wartungs- und Prüfhandbücher


Inhalt des Wartungshandbuchs

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Inhalt des Wartungshandbuchs

Was? Womit? Wie oft?

Reinigung Auflagerbank

Entfernung Laub, Schmutz, Splitt;Reinigung Entwässerungsrinne und -rohre

Besen, Schaufel, ggf. Hochdruck-reiniger

Leiter

1x/a

(sinnvoll im Frühjahr)




Inhalt des Prüfhandbuchs

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Inhalt des Prüfhandbuchs

Was? Womit? Wann?

Holzfeuchte-messungnach der elektrischen Widerstands-methode

Feuchte-mess-gerät

B/E: Leiter

H: Unter-sicht-gerät

LB: -B: bei AnzeichenE/H: bei Anzeichen und Stichproben


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Neu: Holzfeuchtemonitoring


Übersicht

- 3 Trogbrücken

- 3 (4) HBV Brücken

- 1 Bogenbrücke

- 1 Deckbrücke

- 1 Fachwerkbrücke

- 5 Bundesländer

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Mittelwert: u = 17,0 M%

Brücke HF Vorland [M%]

HF Gewässer [M%]

Höngesberg 17,9 17,4Schiffarth 16,0 15,9Wippra 18,1 17,7Schwäbisch Gmünd 15,7 16,1Breitungen 15,8 15,9Sigmaringen 16,6 15,9Lörrach 20,3 21,4Werdau 16,0 15,7Frankenroda 16,5 16,7

Durchschnittliche Messwerte der Holzfeuchte (HF) überdem Vorland und über dem Gewässer (10/2016 – 04/2019)

u <

20M

% -

un

krit

isch

!

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Holzfeuchtemonitoring

Brücke Wippra



Holzfeuchtemonitoring

Detektion Abdichtungs-Fehler an einer Brücke in NRW

Defekter Fahrbahnübergang

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Fazit

Schwerlastbrücken in Holz sind

• DIE ökologische Alternative,

• besonders sinnvoll als HBV-Brücken,

• gerade für den forstlichen Wegebau empfehlenswert(Erzeuger Holz = Nutzer Holz),

• dauerhaft bei durchdachter Planung, sorgfältiger Ausführungund regelmäßiger Wartung (aktuelle Regelwerke!)



Weitere Förderung durch:

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Fachhochschule Erfurt - IngenieurholzbauProf. Dr.-Ing. Antje Simon

Fragen / Hinweise an

[email protected]

Die Ergebnisse von ProTimB werden veröffentlicht über:

www.fh-erfurt.de/bau/forschung/protimb/projektergebnisse/www.holzbrueckenbau.com

www.bast.de (Prüfhandbuch,…)

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