Entwurf, Geometrieoptimierung und Bemessung der Wildbrücke AM2 hergestellt mit PFHC

Herrn Professor Dr.-Ing. Jürgen Schnell zu seinem 65. Geburtstag gewidmet
Im Rahmen des Forschungsprojekts “Freiformflächen aus Beton” wurde von den Autoren das neue Betonschalenbauverfahren Pneumatic Forming of Hardened Concrete (PFHC) entwickelt. Der Ansatz zur Reduktion des Herstellungsaufwands für die Schalung von Betonschalen ist dabei, eine ursprünglich ebene, bewehrte Betonplatte aushärten zu lassen und diese nachträglich zu einer zweifach gekrümmten Betonschale zu verformen. Die ebene Platte wird dabei mithilfe eines darunter angeordneten Pneus angehoben und dieser Prozess wird zusätzlich durch das Vorspannen von am Umfang verlegten Spanngliedern unterstützt. Der nächste Entwicklungsschritt war nun die praktische Anwendung des Verfahrens. Im Auftrag der Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) werden zwei Betonschalen, eine Veranstaltungsüberdachung als Probeobjekt und die Wildbrücke AM2, eine Betonschalenbrücke über die zweigleisige Neubaustrecke der Koralmbahn im Süden Kärntens, errichtet. Betonschalen zeichnen sich durch ein günstiges Tragverhalten aus, wenn die Geometrie entsprechend den einwirkenden Lasten optimiert wird. Der aktuelle Beitrag beschreibt den Entwurf, die computergestützte Geometrieoptimierung und die Bemessung der innovativen Betonschalenbrücke unter Berücksichtigung der Randbedingungen, die für die Anwendbarkeit von PFHC notwendig sind.

Conceptual design, geometry optimization and calculation of the concrete shell bridge AM2 built with PFHC
The authors developed a new shell construction method, called Pneumatic Forming of Hardened Concrete (PFHC), in the past years within the research project “Free formed surfaces out of concrete”. A simple air cushion and additional post-tensioning tendons transform a flat concrete plate into a double curved shell. Thus, the complicated spatially curved formwork and the falsework are not required any more. The next development step was to use the construction method for a first practical application. On behalf of the Austrian Railways (ÖBB) two concrete shells, an event canopy and a concrete shell bridge serving as deer pass over the new two rail track Koralmbahn were built in Carinthia in Austria. If the geometry of a concrete shell is optimized according to the impacting loads, concrete shells can be characterized by an efficient load bearing behavior. The present contribution describes the conceptual design, the computer-aided geometry optimization and the calculation of the two concrete shells by considering the boundary conditions needed for the applicability of PFHC.