Rekonstruktion der Göltzschtalbrücke für die ...€¦ · „Monteurgerüst“ auf Trägern der Kranbahn 21.02.2013 | VSVI MV Linstow | Göltzschtalbrücke. 1851 -2009 Ereignisse

Rekonstruktion der Göltzschtalbrücke für die Streckenelektrifizierung

Ingenieurbüro Grassl GreifswaldDr.-Ing. Klaus Baumann

VSVI Mecklenburg-Vorpommern, Linstow 21.02.2013

Inhalt

1846 - 1851 Vorgeschichte und Bau

1851 - 2009 Ereignisse und Umbauten

2010 - 2011 ElektrifizierungMesswertgestützte NachrechnungNeue FahrbahnwanneSchutz- und Arbeitsgerüst

Bildquelle: www.wikipedia.de

21.02.2013 | VSVI MV Linstow | Göltzschtalbrücke 2

Bau 1846 - 1851

Baubeginn 11 Jahre nach der ersten Eisenbahnfahrt in DeutschlandGesamtvolumen 135.676 m³ - 26 Mio. Ziegelsteine

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Gesamtlänge / Max. Spannweite 574 m / 30,9 m Maximale Höhe / Breite zwi.Brüstungen 78 m / 7,90 mFeldanzahl 29 BögenBaukosten 6,6 Mio Goldmark (ca. 1.500 Goldmark/m²)

Vergleich: Jahresgehälter Lokführer Wilson (Adler) 2.250 Mark Leiter der Bahngesellschaft 1.360 Mark

Quelle: [1] Artur Fürst, Die Welt auf Schienen

21.02.2013 | VSVI MV Linstow | Göltzschtalbrücke

Deutsche Kleinstaaterei steht im Widerspruch zu industrieller Entwicklungz.B. unterschiedliche Maße und Gewichte sowie Zeitsysteme in den einzelnen Fürstentümern - eigene „Eisenbahnzeit“ Änderung der sozialen Verhältnisse, erwerbslose „Heimweber“ arbeiten beim Brückenbau

Politisch-wirtschaftliche Bedingungen

Datenquelle: [3] Jürgen Kyczynski

Konzept für Deutsches Eisenbahnnetz von Friedrich List (1789-1846)


Vorgeschichte des Brückenbaus 1

1841 Staatsvertrag zwischen den Kgr. Bayern, Sachsen und Herzogtum Sachsen-Anhalt über den Bau der Eisenbahn Leipzig –Nürnberg, Baubeginn 1. Juli1844 Entscheidung für Linienführung mit Göltzschtal – und Elstertalbrücke nach Vorschlägen von Oberingenieur WilkeJanuar 1845, Wilke schlägt dreistöckigen Viadukt mit117 Pfeilern vor

Örtliche RohstoffsituationTraditionelle bewährte Bauweise(Vergleich USA, 1848 Roeblings Delaware Aqueduct, Lackawaxen

Kabelhängebrücke, Stützweiten ca. 30 m)


Vorgeschichte des Brückenbaus 2

Januar 1845 Ausschreibung eines Wettbewerbs Preisgeld 1.000 Reichstaler81 Entwürfe, Preisgeld auf mehrere Entwürfe aufgeteilt

64 Vorschläge für gemauerte Pfeiler oder/und Bögen52 Vorschläge für gemauerte Pfeiler und Überbauten aus Holz oder EisenSondervorschläge

Sechsköpfige Prüfungskommission, u.a. Gottfried Semper Vorsitzender Johann Andreas Schubert, Professor an der Technischen Bildungsanstalt (TU) Dresden

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Ergebnis: kein Entwurf ausführbar, aus 4 Vorschlägen kann eine umsetzbare Lösung geschaffen werden


Vorgeschichte des Brückenbaus 3 - Sondervorschläge

Erddamm mit 255 m langem TunnelRöhrenkonstruktionNutzung der Brückenbögen als GefängniszellenHolzkonstruktionen und eine reine Eisenkonstruktion

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Bildquelle: 2 x : http://de.wikipedia.org/wiki/G%C3%B6ltzschtalbr%C3%BCcke


Umsetzung des Wettbewerbsergebnisses

Andreas Schubert entwickelt aus 4 Wettbewerbsvorschlägen die Ausführungslösung


23.12.1845 Beschluss des Ausführungsentwurfes 31.05.1846 Grundsteinlegung, bereits 14 Baugruben fast vollendet

Sonderzug mit 28 Wagen und 1000 Ehrengästen

Der Brückenbau 1846 -1851 - 1

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Bildquelle: [2] Peter Beyer, 150 Jahre Göltzschtal- und Elstertalbrücke im Sächsischen Vogtland



August 1846 Bei einem der mittleren Pfeiler wird auch in einer Tiefe von 15 m kein

tragfähiger Baugrund gefunden

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Auszug aus Vortrag Schuberts:.. Am meisten ist Vorsicht für die wagerechte Thalsohle zu empfehlen, wo allerdings eine

Grube von 4-6 Ellen Tiefe zur Untersuchung des Grundes niedergebracht war, aber bis zur Sohle

n u r sandige Schlamm- und Lehmschichten zeigte. Ist jedoch …

1 Elle = 0,5664 m Grubentiefe 2,3 … 3,4 m

Weitere technische Probleme führten zu finanziellen Schwierigkeiten



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Ab Januar 1847 - Außerordentliche Landratssitzungen führen zur Gründung der „Königlich Sächsich-Bayerischen Staatseisenbahn“Einschaltung von Gutachtern, Diskussionen zur Umplanung



Frühjahr 1848 Fortsetzung der Bauarbeiten 14.09.1850 Schlussstein am letzten oberen Bogen15.07.1851 Eröffnung

Sonderzug mit Lokomotive „Göltzschtal“ aus den Chemnitzer Hartmann-WerkenTeilnahme Schuberts ist unklar – Haltung in Revolution 1848Oberbauleiter Robert WilkeIngenieur Ferdinand Dost

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Der Brückenbau 1846 -1851 - 6Ziegel als Hauptbaustoff „Rahmenverträge“ mit 6 Ziegeleien, strenge Qualitätsvorgaben

Ziegelei Klemm bis 50.000 Ziegel pro Tag maschinell( 1853/54 Durchschnitt Sächsischer Ziegeleien ca. 130.000 pro Jahr)Handstrichziegel oft noch von besserer Festigkeit

Naturstein Hauptbogen Granit, andere Tragbögen auch Sandstein und PorphyrUntere Pfeilerbereiche Naturstein-Quadermauerwerk

Mörtel – örtlich produzierter „Cementkalk“Kostengünstiger als englischer PortlandzementVersuche des Chemikers Carl von Reichenbach Verwendung des Ziegelmehls der Ausschussziegel

Rüstholz ca. 23.000 Baumstämme


Der Brückenbau 1846 -1851 - 7Personal

Im Mittel ca. 770 Arbeiter auf der Baustelle, maximal 1.770Baujahr ca. 8 Monate von April bis November, täglich bis 12 Stunden57 % Bauhandwerker, „Handlanger“ oft ungelernte Weber Akkordarbeit31 Todesfälle

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TechnikBaugleise, Spurweite 1 Elle (0,5664m), auch auf der BrückePortalkrane mit Winden2 Dampfmaschinen mit 10 PS

Als Wasserpumpen und zum Betrieb eines SchrägaufzugesGerüst mit Standardmaßen, Belastung bis 300 kg/m²

Mehrfachverwendung in verschiedenen Etagen

Mädchen heirate keinen Maurer,Da hast Du Deine Not!Im Sommer keinen MannUnd im Winter kein Brot. Quelle: [5] Beyer/Stritzke


1851 -2009 Ereignisse und Umbauten - 1

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1866 LokomotivfluchtWährend eines Krieges retten die Sachsen 140 Lokomotiven und Tausende Waggons vor den anrückenden Preußen nach Eger (damals zu Österreich gehörig)

1835 -1920Anstieg der Loklasten von ca. 10 t auf bis zu 175 t Ansteige der Streckenlasten von 2,5 t/m auf bis zu ca.14 t/m

1929 Beschädigung der Befahranlage; Umbau zu Reparaturgerüst mit Auslegern 1930 Umbau der Fahrbahnwanne

Vergrößerung des Gleisabstandes von 3,5 m auf 4,0 mVergrößerung des Abstandes zwischen den Brüstungen von 7,90 m auf 9,0 m



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Querschnitt 1851 Querschnitt 1930



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1945 Verhinderung der SprengungDie Elstertalbrücke („Kleine Schwester“) wird stark zerstört

1945-46 Abbau des 2.Gleises

1955-58 neue Stahlbetonabdeckungen in den Mitteletagen und großflächige Erneuerungen der Gewölbe

1978 Erneuter Umbau der Fahrbahnwanne für Wiederaufbau des 2.Gleises

Beibehaltung des Gleisabstandes von 4,0 mVergrößerung des Abstandes zwischen den Brüstungen von 9,0 m auf 9,30 mAußerhalb der Podeste Ersatz der massiven Brüstungen durch Sprossengeländer „Monteurgerüst“ auf Trägern der Kranbahn



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(2500)

Fertigteile sind ohne Verankerungkippsicher

Bildquelle: [7] Kertscher u.a, Rekonstruktion von Brüstung und Geländer…


2010 – 2011 Elektrifizierung

Elektrifizierung Streckenabschnitt Reichenbach – Hof

Bauzeit Juli 2010 – November 2011

Bauen bei halbseitiger Sperrung

Beibehaltung der Gleisgradienten

Keine Traggerüste für die neuen Kappen

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Kartenquelle:http://www.deutschebahn.com/file/2187458/data/konzernbroschuere_zukunft_bewegen_2010.pdf


Messwertgestütze Nachrechnung - 1

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Leipzig

Hof



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MaterialeigenschaftenStein-Druckfestigkeiten 1848:

1.391 ..3.716 Pfund/Quadratzoll

entspricht 12,5 … 33 N/mm²

Zulässig nach Schubert:

100 Pfund/Quadratzoll (0,9 N/mm²)

Baustoffuntersuchungen und Sicherheitsbeiwerte nach Ril 805Zulässig 1,4 N/mm²

NatursteineSandstein/Porphyrbögen 2,0 N/mm²Granitbogen XVII 3,5 N/mm²Bruchsteinmauerwerk Pfeiler 0,3 N/mm²



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GeometrieansätzeTragbögen als Kreisbögen

Angaben zu Bogen XVII widersprüchlich

Bogen Lichte Weite Dicke

I – IV 11,33 m 0,8 m

V –XV 14,16 m 1,0 m

XVI, XVIII 7,36 m 0,57 m

XVII 30,90 m 1,13 m

XIX-XXIX 14,16 m 1,0 m

Bogen XVII



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Messungen 2009Dehnungs- und Verschiebungsmessungen am Bogen XVII

Steifigkeiten der Bogenhintermauerung, Mitwirken und Lastverteilung durch Fahrbahnplatte

Kalibrierung des Rechenmodells

Messpunkte6 x Verschiebung am Bogen, Lasermessung

8 x Dehnung in ¼-Punkten oben und unten

Dehnungen an Spandrillmauerwerk

Druckmessdosen an Schienen

BelastungLokomotiven der BR 232

Jeweils 2 gekoppelte Loks je Gleis

Züge aus normalen Betrieb21.02.2013 | VSVI MV Linstow | Göltzschtalbrücke


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Bildquelle: [9] DB Zentrale Fahrwegmessung

Hauptbogen, Ansicht mit Messpunkten


Messwertgestütze Nachrechnung – 6

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Ergebnisse der Messungen 2009Beispiel Verschiebungen

Scheitel 0,8 mm vertikal (entspricht l/38.000)

¼-Punkt 0,7 mm vertikal

Kämpfer 0,4 mm horizontal

Mitwirkung Spanndrillmauerwerk

Ansatz von Zugfestigkeiten

Ansätze für Querverteilung


Bildquelle: [10] GMG,Globalstatik



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Vergleichsrechnung PrüfingenieurNichtlineares ModellScheibenmodell als Diskontinuum mit realen Stein- und Modelleigenschaften

ErgebnisseβUIC = 0,92 (Bei geringen Überschreitungen bis 1,0)

ZusatzberechnungenErgänzung Gradientenanhebung 15 cm1. NT Spannbögen mit Gerüstlasten2. NT Bogen XVII mit Gerüstlasten3. NT Pfeilervorsprünge mit Gerüstlasten

2 xBildquelle: [10] GMG,Globalstatik



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Vergleichsrechnung Prüfingenieur„Freigeschnittene“ Untermodelle

Stein Mörtel

- Nichtlineare Materialeigenschaften - „Klaffende Fugen“ und

Umlagerungen quasi automatisch- Superpositionsgesetz nicht

anwendbar


Neubau der Fahrbahnwanne 1

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Breiten zwischen Brüstungen1850 2,20 – 3,50 – 2,00 7,90 m1930 2,50 – 4,00 – 2,50 9,00 m1978 2,65 – 4,00 – 2,65 9,30 m2011 3,38 – 4,00 – 3,38 10,76 m Regelquerschnitt

Bildquelle: [11] DB Netze Ausschreibung



31Bildquelle: [11] DB Netze Ausschreibung

Fertigteile nicht kippsicher Verankerung

Zusammenwirken mit Ortbetonergänzung

Weitere Sonderquerschnitte bei Pfeilervorlagen

Längen i.A. 1,5 … 2,5 m



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Bildquelle: [12] Ausführungsplanung ARGE

Die Tragwirkung der freiliegenden Zugstäbe Ist durch den gestreckten und maßhaltigen Einbau (Toleranz 5 mm) sicherzustellen.

Farbig ergänzen



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Technologie2 Bauzustände mit jeweils einem gesperrten GleisArbeits- und Schutzgerüst, kein TraggerüstKragarme als Fertigteile mit OrtbetonergänzungSonderlösungen im Bereich der Oberleitungsmaste und Brüstungen

BauzuständeUnsymmetrisch wegen Einstiegen in Spanndrillräume

Entwässerung über LängsgefälleBeheizte Ablaufstutzen für Freifallentwässerung

Ersatz der Füllstabgeländer durch GitterosteDenkmalschutz einverstanden



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Bauzustand 2




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Entwässerung


Entwässerungsstutzen mit Temperaturfühler

Ausgebohrter alter Entwässerungsstutzen



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Geländer


Geländer

Brüstung bei Kanzel


Schutz- und Arbeitsgerüst 1

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Funktionale Ausschreibung der GerüstarbeitenGerüst ab MitteletageSchutz- und Arbeitsgerüst (Ausnahme 15 m Seite Leipzig)

Laufebene oberhalb KranbahnträgerNutzbare Breite minimal 1,5 m2 nacheinanderliegende BauzuständeVollflächige seitliche Schutzwand mit 2 m Höhe

LastannahmenAusgeführt für 6 kN/m² (Absturzlasten bei Abbruch)

BesonderheitenVerschließbare Zugänge (Suizidgefahr)Nachrüstung Lastenaufzug



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Wesentliche PlanungsabschnitteRegelbögenHauptbogen (Bogen XVII)Hohe Bögen I – IV Seite Leipzig (Gründung im Gelände)Widerlager Leipzig und Hof (tw. Gründung im Gelände, Stahlträger)Bereiche auf Stahlträgern

KonstruktionAllround-Gerüstsystem, Stahlrohre 48,3 x 3,20 mmGrundraster 2,07 m , Ergänzung 0,73 m ca. 18.000 m² je Bauabschnittca. 10.000 Verankerungen

Termin laut AusschreibungBA 1 bahnlinks bis März 2011BA 2 bahnrechts April bis Dezember 2011



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RegelbögenAuflagerung in 2 Ebenen

Mittelbogen (Bogen XVII)Auflagerung in 1 Ebene

Querschnitt Regelbogen Querschnitt HauptbogenBildquelle: [13] Ausführungsplanung Gerüst, Büro Krüger



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VerankerungenAuszugsversuche mit verschiedenen AnkernAusführung bei der 30 % der AnkerVerschiedene Bereiche (Randabstand)Berücksichtigung der KraftrichtungVerankerung nur im intakten Mauerwerk

Ansicht Regelbogen Bildquelle: [13] Ausführungsplanung Gerüst, Büro Krüger



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Detail Schiene BesichtigungswagenFoto: Krüger Gerüstmontage Regelbogenbereich



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1.BA, Zwischenauflagerung



Widerlager LeipzigGerüsttürme und StahlträgerSteile Böschung (zulässige Bodenspannungen ca. 30 …50 kN/m²)



MitteletageGesamtansicht


Literatur[1] Artur Fürst; Die Welt auf Schienen auf Schienen,

Weltbild-Verlag[2] Peter Beyer, 150 Jahre Göltzschtal- und

Elstertalbrücke, Vogtland-Verlag[3] Jürgen Kuczynski, Was wird aus unserer Welt,

Schwarzkopf und Schwarzkopf[4] D. B. Steinmann, Brücken für die Ewigkeit, Werner-

Verlag[5] Peter Beyer, Jürgen Stritzke; Die Göltzschtalbrücke,

Bundesingenieurkammer[6] J.B. Schubert, Die Überbrückung des Göltzsch-und

Elstertals auf der Sächsisch-bayerischen Eisenbahn, Allgemeine Bauzeitung, Wien 1846

[7] Kertscher u.a.; Rekonstruktion von Brüstung und Geländer am größten Ziegelviadukt der Deutschen Reichsbahn, Signal und Schiene 03/1980

[8] Statische Nachrechnung nach Ril 805 Stufe 2; GMG Dresden 2008

[9] Bericht 09/33 Dehnungs- und Verschiebungs-messungen, DB Zentrale Fahrwegmessung Magdeburg, 13.10.2009 mit Anlage „Zielstellung“ ARGE GMG-Curbach Bösche – Brandt

[10] Standsicherheitsnachweis Projektteil B-Global-statik, GMG Dresden 2009

[11] DB Netze EÜ km 94,889 Göltzschtabrücke, Ausschreibung der Gerüststatik 2009

[12] Ausführungsplanung ARGE GMG-Curbach Bösche-Brandt

[13] Statische Berechnung/ Nachweis der Stand-sicherheit, Arbeits- und Schutzgerüste, Ingenieurbüro Krüger, Leipzig


Schlussbemerkung

Selbst unbeweglich möge sie nützliche Bewegungen beschleunigen


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