26.06.2019
1
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
Schwerlastbrücken … in Holz?
1Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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]
26.06.2019
2
Schwerlastbrücken … in Holz?
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!
Schwerlastbrücken … in Holz?
Zum Stand des Holzbrückenbaus in Deutschland
3Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
0,04 %* im Bereich der Bundesfernstraßen (bast, 01.03.2017)
* Anteil Verkehrsfläche auf Brücken
8 %* in Kommunen (2018)
* Bauwerksanzahl
Zahlen aus dem forstlichen Wegebau?
26.06.2019
3
Schwerlastbrücken … in Holz?
4Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Schwerlastbrücken aus Holz
Schwerlastbrücken … in Holz?
5Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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?
26.06.2019
4
Schwerlastbrücken … in Holz?
6Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Probleme hölzerner Straßenbrücken- konstruktiver Holzschutz - Abtragung von Punktlasten und Horizontallasten- konstruktive Anschlüsse (Schrammborde, Leitplanken,
Fahrbahnübergänge, Fahrbahnbelag)
70055 55
Schwerlastbrücken … in Holz?
7Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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
26.06.2019
5
Schwerlastbrücken … in Holz?
8Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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
Schwerlastbrücken … in Holz?
9Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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)
26.06.2019
6
Schwerlastbrücken … in Holz?
10Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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
Schwerlastbrücken … in Holz?
11Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Vorteile: Holz-Beton-Verbundkonstruktion
Vorteile gegenüber reinen Betonbrücken:
+ Gewichtsreduzierung
+ verbesserte Ökobilanz
+ Einsparung an Zement und Betonstahl
+ Speicherung (Senke) CO2
26.06.2019
7
Schwerlastbrücken … in Holz?
12Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Die erste HBV-Straßenbrücke in Deutschland:
Birkbergbrücke über die Wipper bei Wippra
LandesforstbetriebForstamt Oberharz
Schwerlastbrücken … in Holz?
13Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Regelquerschnitt Birkbergbrücke
26.06.2019
8
Schwerlastbrücken … in Holz?
14Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Welche Grundlagen fehlen,
damit wieder mehr Holzbrücken (auch im Forst)
gebaut werden?
Es fehlen Regeldetails und Richtlinien für Entwurf, Ausführung Wartung und Prüfung.
Schwerlastbrücken … in Holz?
Entwicklung einheitlicher Richtlinien für den Entwurf, den Bau, die Überwachung und
Prüfung geschützter Holzbrücken
15Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Forschungsprojekt Fachhochschule Erfurt, Professur Ingenieurholzbau mit Partnern aus erfahrenen Brückenbauern und Brückenplanern und
Qualitätsgemeinschaft Holzbrückenbau:
ProTimBProtected Timber Bridges
26.06.2019
9
Schwerlastbrücken … in Holz?
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
17Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
26.06.2019
10
Bewitterungsschutz durch Verschalung
Dauerhaftigkeit durch konstruktiven Holzschutz
18Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Schwerlastbrücken … in Holz?
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
26.06.2019
11
Schwerlastbrücken … in Holz?
20Prof. Dr.-Ing. Antje Simon [bast] [www.holzistgenial.at]
Welche Regelwerke des Bundes gelten für Holzbrücken?
Entwurf Baudurchführung Erhaltung
RE-ING/RAB-ING ZTV-ING RI-ERH-ING
BEM-ING TL/TP-ING ASB-ING
RiZ-ING MBÜ-ING
Holz?Fehlt
ErgänzungOK
Schwerlastbrücken … in Holz?
21Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Inhalt ProTimB
Rili Entwurf
Musterstatik
Entwurf Baudurchführung Erhaltung
MuZ
26.06.2019
12
Schwerlastbrücken … in Holz?
36 neue Musterzeichnungen
22Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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
Schwerlastbrücken … in Holz?
23Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Neue Musterzeichnungen - Beispiele
26.06.2019
13
Schwerlastbrücken … in Holz?
24Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Neue Musterzeichnungen - Beispiele
Schwerlastbrücken … in Holz?
25Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Neue Musterzeichnungen - Beispiele
26.06.2019
14
Schwerlastbrücken … in Holz?
26Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Inhalt ProTimB
ETV-HolzBr
Entwurf Baudurchführung Erhaltung
Empfehlungen für Technische Vertragsbedingungenfür Holzbrücken – ETV-HolzBr
Schwerlastbrücken … in Holz?
27Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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)
26.06.2019
15
Schwerlastbrücken … in Holz?
28Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
ETV-HolzBr
Konstruktiver Holzschutz
Schwerlastbrücken … in Holz?
29Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Inhalt ProTimB
RI-ERH-ING
ASB-ING
Entwurf Baudurchführung Erhaltung
26.06.2019
16
Schwerlastbrücken … in Holz?
30Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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
Schwerlastbrücken … in Holz?
Neu: Wartungs- und Prüfhandbücher
31Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Inhalt des Wartungshandbuchs
26.06.2019
17
Schwerlastbrücken … in Holz?
Neu: Wartungs- und Prüfhandbücher
32Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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)
Schwerlastbrücken … in Holz?
Neu: Wartungs- und Prüfhandbücher
33Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Inhalt des Prüfhandbuchs
26.06.2019
18
Schwerlastbrücken … in Holz?
Neu: Wartungs- und Prüfhandbücher
34Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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
Schwerlastbrücken … in Holz?
35
Neu: Holzfeuchtemonitoring
Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Übersicht
- 3 Trogbrücken
- 3 (4) HBV Brücken
- 1 Bogenbrücke
- 1 Deckbrücke
- 1 Fachwerkbrücke
- 5 Bundesländer
26.06.2019
19
Schwerlastbrücken … in Holz?
36
Neu: Holzfeuchtemonitoring
Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Schwerlastbrücken … in Holz?
37Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Neu: Holzfeuchtemonitoring
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
!
26.06.2019
20
Schwerlastbrücken … in Holz?
38Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Holzfeuchtemonitoring
Brücke Wippra
Schwerlastbrücken … in Holz?
39Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Holzfeuchtemonitoring
Detektion Abdichtungs-Fehler an einer Brücke in NRW
Defekter Fahrbahnübergang
26.06.2019
21
Schwerlastbrücken … in Holz?
40Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
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!)
Schwerlastbrücken … in Holz?
41Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Weitere Förderung durch:
26.06.2019
22
Schwerlastbrücken … in Holz?
42Prof. Dr.-Ing. Antje Simon
Fachhochschule Erfurt - IngenieurholzbauProf. Dr.-Ing. Antje Simon
Fragen / Hinweise an
Die Ergebnisse von ProTimB werden veröffentlicht über:
www.fh-erfurt.de/bau/forschung/protimb/projektergebnisse/www.holzbrueckenbau.com
www.bast.de (Prüfhandbuch,…)