Lösung einer komplexen Lärmschutzwand-Autobahnverankerung in Ungarn
Um diese Einschränkungen zu überwinden, entwickelte der Tragwerksplaner Tamás Hornyák von Unique-Plan Kft. in Zusammenarbeit mit dem Hilti-Verankerungsspezialisten Gábor Hanzel einen validierten Workflow, der konventionelle Ankerbemessungstools mit nichtlinearer Betonanalyse kombiniert, um unter extremen Belastungsbedingungen baubare, normkonforme Lösungen zu liefern.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vertical section of the bridge parapet}}}\]
Über das Projekt
Im Rahmen einer umfangreichen Autobahnaufrüstung mussten Lärmschutzwände auf Brückengeländern installiert werden, um verkehrsbedingten Schallschutz zu gewährleisten. Die Wände, hoch und stark durch Wind belastet, wurden auf Betonstrukturen mit begrenzten Abmessungen und Bewehrung positioniert. Das Hauptplanungsbüro des Projekts, CÉH+, lieferte das grundlegende Layout, einschließlich der Wandhöhen, des Stützenabstands (alle 2 Meter) und der relevanten Lastkombinationen.
Ingenieurtechnische Herausforderungen
Die größte Schwierigkeit bestand darin, nachträglich eingebrachte Anker, die nahe der Kante von bestehendem Beton unter hohen Querkräften platziert wurden, zu verifizieren. Obwohl die Geländer Bewehrung enthielten, schränkt der Eurocode ein, wie Bewehrungsstäbe in solchen Bemessungen berücksichtigt werden können. Infolgedessen lieferte Hilti Profis Engineering häufig Versagensmeldungen, selbst wenn die Ingenieure der Meinung waren, dass die reale Struktur ausreichend leistungsfähig sein sollte.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Anchoring near the edge calculated in Hilti Profis}}}\]
Versuche, durch Vergrößerung der Plattenabmessungen oder Erhöhung der Ankeranzahl überzudimensionieren, wirkten übertrieben und unbefriedigend. Eingegossene Alternativen waren besser berechenbar, aber schwierig vor Ort umzusetzen. Der Bedarf war klar: eine zuverlässige Methode, um vorhandene Bewehrung in die Nachweisführung einzubeziehen, ohne die Norm zu verletzen oder die Ausführbarkeit zu beeinträchtigen.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Anchoring modeled in IDEA StatiCa Connection}}}\]
Lösungen und Ergebnisse
In der Erkenntnis, dass Überdimensionierung oder Vergrößerung der Abmessungen keine nachhaltige Lösung darstellte, entwickelte Tamás Hornyák einen neuen Workflow, der die Lücken zwischen Softwaremöglichkeiten und ingenieurtechnischer Realität überbrückte. Der Prozess begann mit einer vorläufigen Ankerbemessung in Hilti Profis Engineering, das kritische Bedingungen nahe der Betonkanten anzeigte. Von dort wurde die Bemessung in IDEA StatiCa Connection exportiert, wo vollständige Tragwerksnachweise einschließlich der Steifigkeitsanalyse der Stahlstützen und Grundplatten durchgeführt wurden.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Results of the analysis in IDEA StatiCa Connection}}}\]
Als die Verankerung in dieser Konfiguration versagte, überführte Tamás die Bemessung in IDEA StatiCa Detail, was eine nichtlineare Finite-Elemente-Modellierung des gesamten Verankerungsbereichs ermöglichte. Hier wurde die vorhandene Betonbewehrung der Brückengeländer detailliert modelliert, wobei die tatsächlichen Bewehrungsanordnungen anhand der bereitgestellten Zeichnungen nachgebildet wurden. Dies ermöglichte die Erfassung sowohl des Betonzugversagens als auch des Verankerungsverhaltens der Bewehrung.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Anchoring modeled and reinforced in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Fazit
Die nichtlineare 3D-Analyse, die realistisches Materialverhalten, keine Zugfestigkeit im Beton und keine innere Reibung berücksichtigt, ermöglichte es dem Verankerungssystem, alle relevanten Normnachweise zu bestehen. Die Lösung erfüllte auch die Normanforderungen hinsichtlich der Windlasten. Das Ergebnis war eine robuste, sichere und realistische Verankerungsbemessung, die auch vom Hauptplanungsbüro CÉH+ validiert wurde, das den Ansatz später übernahm und unterstützte.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Deformation results in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Dieser praktische und dennoch rigorose Workflow wurde seitdem von Gábor Hanzel anderen Ingenieuren vorgestellt, die mit ähnlichen Herausforderungen bei nachträglich eingebrachten Ankern konfrontiert sind, insbesondere bei Infrastrukturprojekten in Osteuropa. Sein Erfolg unterstreicht die Leistungsfähigkeit nichtlinearer Analysetools, wenn konventionelle Methoden die realen Bedingungen nicht ausreichend abbilden.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Stress flow in concrete in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Über Unique-Plan Kft.
Unique-Plan Kft. wurde 2015 in Budapest gegründet, wobei einige Mitglieder des Unternehmens bereits seit 1993 zusammenarbeiten. Der Haupttätigkeitsbereich des Unternehmens umfasst: Bemessung von Brückentragwerken, Industrie- und Wohngebäuden, sowohl statische als auch fortgeschrittene dynamische Berechnungen (Erdbeben-, Fußgänger- und Winddynamik, Schwingungs- und Ermüdungsanalyse).
Sie verwenden ein breites Spektrum an Software für Berechnungen (ANSYS Discovery, AxisVM, ConSteel, IDEA StatiCa, Mathcad, SOFiSTiK) sowie für Modellierung und Zeichnungen (ALLPLAN, ANSYS SpaceClaim, AutoCAD, Tekla Structures). Mit ihren ausgebildeten und erfahrenen Ingenieuren sind sie bereit, Ingenieurbauwerke wirtschaftlich und ästhetisch zu bemessen. Das Motto des Unternehmens: Wo Gedanken zu Plänen werden!