in dieser beeindruckenden Überführung befinden sich einige hochgespannte stahlspannlitzen die in hüllrohren geschützt sind leider korrodieren sie könnt ihr euch vorstellen welche Auswirkungen das nach dre bis 4 Monaten auf die Überführung haben wird warum ist das so kaum zu glauben aber bei modernen Überführungen kommen solche hohlen kastenträger zum Einsatz interessanterweise ermöglicht die intelligente Konstruktion dieser Träger das Ineinandergreifen vieler solcher Segmente führen wir nun eine stahlspannlitze durch die Löcher in diesen kastenträgern ein angenommen man zieht das Kabel an wie werden sich die gespannten Kabel auf die Tragfähigkeit der Überführung auswirken um diese Frage zu beantworten müssen wir zunächst verstehen wie eine Überführung Lasten überträgt das Gewicht des gesamten Überbaus einschließlich des Fahrzeugs wird zunächst auf das Brückenlager dann auf den Pfeiler von dort auf die pfalkopfbalken und schließlich auf die Pfähle übertragen in der ersten Phase des überführungsbaus suchen die Ingenieure nach einer harten Erdschicht wenn das gesamte Gewicht der Fahrzeuge und der Überführung von der harten Schicht getragen wird ist ein solches Bauwerk äußerst stabil sobald sie die harte Schicht gefunden haben beginnen die Arbeiter mit dem Einbringen der bewährungsstäbe und gießen dann den Beton nach einer 14-tägigen Aushärtungszeit ist das pfalfundament fertig auf diese Pfähle kann eine enorme Kraft übertragen werden und die stabile Gesteinsschicht sorgt dafür dass die pfallkonstruktion stabil ist ihr könnt euch leicht ausmalen was mit der Überführung passiert wenn die Pfähle die harten Schichten nicht erreichen aus diesem Grund sind die Pfähle bei einer Überführung so wichtig all diese pfäle sind mit einer einzigen Betonstruktur verbunden die als pfalkopfbalken bezeichnet wird nun beginnt der Bau der Pfeiler die Pfeiler Enden mit dem Bau dieser schön geschwungenen pfeilerkappen um den Beton in diese Höhe zu pumpen braucht man natürlich leistungsstarke Betonpumpen es ist ein beeindruckender Anblick all diese gut ausgerichteten und schönen Pfeiler stehen zu sehen die darauf warten verbunden zu werden mit den Helden des Bauprojekts den kastenträgern die kastenträger werden vorabgefertigt willkommen bei der Fertigung von kastenträgern diese bodenschalung und die Innenschalung sind die Schlüsselkomponenten bei der Herstellung von K äG schaut euch an wie sie sich mit Hilfe von hydraulikkraft bewegen können die Stahlkonstruktion wird zunächst in die Schalung eingesetzt der Beton wird gegossen und muss Aushärten zuerst wird die Innenschalung entfernt jetzt ist es an der Zeit die untere Schalung zu entfernen hier könnt ihr eine Menge hervorstehender Formen und Löcher im kastenträger sehen später werden wir herausfinden wofür sie benötigt werden die segmentale vorschubrüstung ist die größte Maschine in diesem Projekt und fast ein Roboter ein Roboter mit vier Beinen ja diese Maschine kann sich zum nächsten Segment bewegen sobald sie mit der Montage eines Segments fertig ist und so funktioniert das Ganze zunächst wird die vorschubrüstung auf stützhalterungen aufgesetzt nun beginnt sie die kastenträger anzuheben und zu montieren [Musik] der trägerabschnitt zwischen einem pfeilerpaar ist nun komplett um die Montage des nächsten Abschnitts vorzunehmen muss ich die vorschuhbrüstung in diese Position bewegen dafür nutzt die vorschubrüstung all ihre vier [Musik] Beine das hintere Bein wird auf das Brückendeck abgestützt auch wenn das hintere mittlere Bein entfernt wird bleibt die Konstruktion stabil das hintere mittlere Bein wird nun auf dem Fahrbahnträger abgestützt jetzt kann sich die vorschubrüstung vorwärts bewegen das vordere Bein wird auf dem nächsten pfeilerkopfbalken abgestützt das hintere mittlere Bein bewegt sich nun nach vorne und stützt sich auf die Front des Decks die stützhalterung wird weiter nach vorne verschoben und auf den nächsten Pfeiler abgestützt das hintere Bein wird eingezogen und die gesamte vorschubrüstung rückt erneut nach vorne vor wenn ihr die Position der vorschubrüstung jetzt beobachtet entspricht sie exakt der Position in der sie sich vor der Montage des vorherigen Segments befand die hauptstützbeine sind zentral ausgerichtet und die vorschubrüstung ist genau zentriert von dieser Position aus kann der nächste Montageschritt starten und dieser Zyklus wiederholt sich nun sehen wir uns einige Details der kastenträgermontage an Arbeiter tragen epoxidhartz auf die fugenflächen der Träger auf ihr seht wie die männlichen und Weib Verbindungselemente perfekt ineinandergreifen nach der Montage eines Segments bleibt eine kleine Lücke zwischen ihnen absichtlich hätten die Ingenieure die Segmente ohne diese Lücke geplant wäre es unmöglich das letzte Segment einzupassen diese Lücke wird später mit bewährungsstäben und Beton geschlossen nun folgt der entscheidende Schritt das Einziehen hochfester stahlspannlitzen durch die Öffnungen der kastenträger diese Kabel werden anschließend gespannt in diesem Stadium bleibt das Segment selbst dann stabil wenn die kranstützen entfernt werden es kann sogar das Gewicht von mindestens 20 Autos tragen aber stellt euch die große Frage sind die gespannten stahllitzen nur dazu da die kastenträger miteinander zu verbinden nein ohne diese Litzen würden die Träger zunächst stabil bleiben doch nach wenigen Monaten zögen sich bereits Risse an der Unterseite entlang was schließlich zu einer Katastrophe führen würde hier kommt die brillante Ingenieurstechnik des nachspannverfahrens auf den Plan hier sind die betonüberführungsmodelle die wir gebaut haben lasst uns diese Endkappen anbringen und Stahlbewehrungen in sie [Musik] einsetzen in einem der träer Spanne ich die Stahlstäbe und halte sie unter extrem der andere Träger enthält ebenfalls schlestäbe jedoch ohne jegliche Vorspannung nun testen wir die Tragfähigkeit dieser bikenüberführungen mit einem richtigen Auto dies ist der Träger ohne nachteigliches vorspannmen als das Auto eine gewisse Last übertrug erlittte einen trittlichen Bruch der Träger mit bingelpanten Stahlstäben kann mehr Gewicht aushalten auch er bricht letztenendes jedoch erfolgte das Versagen allmählicher und bei höherer [Musik] Tragfähigkeit das ist der Vorteil des vann wenn die stahlspannlitzen unter Spannung gehalten und nicht auf ihre ursprüngliche Länge zurückkehren können wird der Beton komprimiert welchen Vorteil hat das wenn ein betonsegment an beiden Enden abgestüt wird biegt es sich wie hierzeigt durch Gerät der untere Bereich des Segments in Zugspannung während der obere bereichckspannung erfährt Beton ist gut in der Druckaufnahme aber schlecht in der zugaufnahme das bedeutet dass der untere Bereich der Zugkräften ausgesetzt ist leicht Risse entwickeln kann die Lösung hierfür besteht darin den gesamten Betonblock bereits vor Abschluss der Brückenkonstruktion unter eine ausreichende Druckspannung zu setzen dadurch entstehen zwar durch die Verkehrslast gewisse Zugspannungen im unteren Bereich aber sie bleiben deutlich geringer als ohne Vorspannung auf diese Weise stellen Ingenieure sicher dass die Brücke über Jahrzehnte hinweg hält ne Risse zu entwickeln diese hochdruckhydraulikpressen übernehmen die komplexe Aufgabe die stahlspannlitzen zu spannen die Hochdruckflüssigkeit bewegt den Kolben wodurch die Kabel gespannt werden nach dem Spannen der Kabel lassen die Arbeiter den Druck ab entfernen die Maschine und schneiden das überschüssige Drahtende ab aber warum ziehen sich diese Kabel unter Hochspannung nicht wieder in ihre ursprüngliche Länge zurück um dies logisch zu verstehen haben wir ein 3D gedrucktes Modell des hydraulischen
pressensystems und des gesamten nachspannmechanismus erstellt ihr werdet es kaum glauben diese einfachen Keile übernehmen die schwierige Aufgabe die gespannten Kabel an Ort und Stelle zu halten selbst nachdem die hydraulische Presse entfernt wurde das geniale Konstruktionsprinzip dieser keilanker sorgt dafür dass das Kabel zwar nach außen gespannt werden kann sich aber nach der Spannung nicht mehr zurückzieht selbst wenn alle anderen Bauteile entf werden so funktioniert es eine wichtige Sache die wir beachten sollten ist dass die Keile nicht stark mit den Spannlitzen verbunden sind was wird passieren wenn sich der Block der die Keile umgibt so bewegt der Block wird die Lücken in den Keilen schließen und die Keile werden eine starke Verbindung mit der spannlitze bilden offensichtlich wird das Kabel nach rechts gespannt was wäre wenn jemand das Kabel von rechts ziehen würde in diesem Fall werden die Keile keine starke Verbindung mit der spannlitze eingehen und die spannlitze wird sich frei nach rechts drehen merkt euch diese beiden kniffligen Konzepte wir werden nun die clevere Ingenieurskunst des nachspannens erkunden wenn der Presskolben sich von links nach rechts bewegt werden die äußeren Keile festgezogen und das Kabel bewegt sich von links nach rechts es wird einer spannoperation unterzogen die inneren Keile können diese kabelbewegung nicht blockieren da sie sich nicht fest mit dem Kabel verbinden nachdem die gewünschte Spannung im Kabel erreicht ist lassen die Ingenieure den Druck auf den Kolben ab hier möchte sich das Kabel offensichtlich wieder zurückziehen doch sobald es sich ein wenig bewegt verkeilen sich die inneren Keile fest mit dem Kabel und jede weitere Bewegung des Kabels wird gestoppt kurz gesagt diese Keile sorgen dafür dass die Kabel dauerhaft unter Spannung bleiben was für eine clevere ingenieurtechnische Lösung um um die Kabel dauerhaft gespannt zu halten einfach aber effektiv nun können die Zubehörteile entfernt und das überstehende Kabel hier abgeschnitten werden das Kabel im Inneren der Überführung bleibt weiterhin unter Spannung in der Realität kann eine hydraulische Presse mehr als ein Dutzend Spannlitzen auf einmal dehnen ursprünglich hatten wir geplant drei Kabel gleichzeitig zu spannen da unsere Kunststoffkomponenten dieser Belastung jedoch nicht standhalten konnten hab wir uns auf das Spannen eines einzelnen Kabels beschränkt es ist bemerkenswert wie nur wenige hochgespannte Stahlkabel die Festigkeit einer betonüberführung erheblich erhöhen können die Struktur die den Boden und das überführungsdeck verbindet wird als Widerlager bezeichnet der Winkel des Widerlagers ist entscheidend für die reibungslose Auffahrt der Fahrzeuge auf die Überführung die Widerlager werden mit Erde aufgefüllt jetzt können die Fahrzeuge eine sanfte Fahrt über die Überführung genießen habt ihr euch je gefragt wie Ingenieure auf diese cleveren und komplizierten autobahnkreuzungen kommen lasst uns einen Überblick über die Grundlagen des Designs von autobahnkreuzungen verschaffen das dreiwege Autobahnkreuz wird häufig verwendet wenn eine Straße an einer anderen endet um die ein und Ausfahrt in eine durchgehende Strecke zu erleichtern dieses Design minimiert den Flächenbedarf und die Baukosten und reduziert vor allem die notwendig von Spurwechseln es ist häufig an den Enden von Schnellstraßen oder als Übergang zu finden das kleblattkreuz ist möglicherweise eine der beeindruckendsten Innovationen im Bauingenieurwesen dieses Design das einem Kleeblatt ähnelt wird verwendet wenn sich zwei Autobahnen kreuzen es ermöglicht einen freien Verkehrsfluss ohne das Ampeln erforderlich sind in einem kleeblattdesign kann jeder problemlos auf jede Straße wechseln beobachte einfach diese verkehrsanimation um zu verstehen wie dieses Design das ermöglicht jedoch benötigt das klebblattdesign eine große Fläche zudem verursacht es spurwechselprobleme da Fahrzeuge beim ein und ausfahren in die Schleifen aufeinander treffen das diamantkreuz ist eine beliebte Lösung wenn eine Autobahn eine Nebenstraße kreuzt sein Design besteht aus vier Rampen die eine bautenförmige Anordnung bilden daher der Name diese Art der Kreuzung ist effizient in Gebieten mit mittlerem Verkehrsaufkommen und ermöglicht einen einfachen und direkten Zugang zwischen den Straßen bei minimalem Flächenverbrauch es unterstützt hohe Verkehrsaufkommen und Geschwindigkeiten kann jedoch durch Ampeln begrenzt sein die während der Hauptverkehrszeiten zu Verzögerungen führen können eine Abwandlung des vollständigen kleblattkreuzes das teilkleblattkreuz entfernt einige der Schif um den Platzbedarf zu reduzieren der wichtigste Vorteil besteht darin dass es die spurwechselprobleme minimiert die in traditionellen kleeblattdesigns auftreten diese Art der Kreuzung kombiniert die Merkmale eines Kleeblatts und eines diamantkreuzes teilkleblattkreuze sind besonders effektiv im vorstadtverkehr Ingenieure Verpressen entweder die nachspannkabel mit Mörtel oder führen sie durch ein Leerrohr im ersten Fall sind die nachspannkabel mit dem Mörtel verbunden im zweiten Fall sind sie nicht verbunden beim ungebundenen nachspannen muss Fett in das Leerrohr gegeben werden um Korrosion zu vermeiden das gebundene nachspannen bietet einen besseren Korrosionsschutz allerdings erfordert das gebundene nachspannen mehr Kabel um das gleiche druckspannungsniveau wie die ungebundene Methode zu erreichen euch sind vielleicht diese Arten von Lücken und ungewöhnlichen Anordnungen bei Überführungen aufgefallen wenn ihr euch mit den Details beschäftigt werd ihr von der Komplexität der Ingenieurskunst fasziniert sein diese Lücken sind Dehnungsfugen im Bauwesen ist es eine gängige Praxis Lücken in langen Betonstrukturen zu belassen Materialien dehnen sich bei Temperaturschwankungen aus oder ziehen sich zusammen und diese Fugen ermöglichen diese Bewegung wenn die Struktur zu stark eingeschränkt wird entstehen bei Temperaturveränderungen Risse allerdings kann man in der Straße nicht einfach eine Lücke lassen Dehnungsfugen ermöglichen die Bewegung des fahrbahnträgers während sie gleichzeitig verhindern dass eine offene Lücke entsteht dieses grüne Bauteil ist die Hauptstütze der Dehnungsfuge interessanterweise ist dieses Bauteil nicht fest mit der Straße verbunden sondern es schwimmt auf zwei Lagern das bedeutet dass dieses Stützelement die Bewegung der Fahrbahnplatten in keiner Weise blockiert die stützkästen der Dehnungsfuge können sich entlang des grünen Bauteils frei bewegen der Teil den ihr auf der Überführung seht besteht aus einer Anordnung von Lamellen mit Gummistreifen dazwischen jetzt könnt ihr diese Animation beobachten und das gesamte Funktionsprinzip der Dehnungsfugen verstehen lasass uns die Funktionsweise der Dehnungsfuge noch einmal aus der Perspektive eines Fußgängers betrachten das bedeutet auch dass der Fahrbahnträger auf Lagern ruhen muss Lager und Dehnungsfugen ermöglichen es Überführungen solche Temperaturschwankungen problemlos aus auszugleichen die Überführung die wir bisher besprochen haben ist eine betonmasierte Überführung die die am häufigsten gewählte Bauweise darstellt wenn ihr jedoch die Überführungen in San Antonio Texas betrachtet werdet ihr viele Stahlträger darunter sehen diese gehören zu den stahlbasierten Überführungen die Details solcher Stahlkonstruktionen sind in dieser Visualisierung dargestellt sie werden hauptsächlich eingesetzt wenn eine kürzere Bauzeit erforderlich ist im Vergleich zu betonüberführungen sind sie leichter und gleichzeitig stabiler der größte Nachteil von stahlüberführungen ist jedoch dass sie teurer sind als ihre betonpondans.

