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Archiv 14. März 2017

Erdbebensichere Gleitpendellager

Für eine neue Autobahnbrücke bei Parma hat Maurer ein maßgeschneidertes Konzept aus Gleitpendellagern, Bleikernlagern und Modulardehnfugen entwickelt. Die Lager übertragen Vertikallasten von bis zu 4.000 t, ermöglichen horizontale Bewegungen in alle Richtungen, dissipieren die Erdbebenenergie und zentrieren die Brücke nach einem Erdstoß zurück. Die Lager und Dehnfugen bleiben auch nach einem Erdbeben voll funktionsfähig.

Gleitpendellager im Teststand in Pavia. Sie bertragen Vertikallasten von bis zu 40 MN.
Gleitpendellager im Teststand in Pavia. Sie bertragen Vertikallasten von bis zu 40 MN.

Die neue Autobahn schafft eine Querverbindung von Nogarole Rocca bei Verona nach Fontevivo bei Parma, was einen erheblichen Umweg über Modena erspart. Das erste 9,5 km lange Teilstück wird jetzt bei Parma gebaut.

Herausforderung ist eine 2 km lange Brücke über den Taro mit diversen Auf- und Abfahrten, die erdbebensicher sein muss. Zudem verläuft sie kurvenförmig, was komplexe Bewegungen verursacht. Um dies aufzunehmen, baut Maurer allein an der Hauptbrücke 92 maßgeschneiderte Gleitpendellager und sechs Modulardehnfugen ein.

Maurer führte für diese komplexe Situation baudynamische Berechnungen durch und entwickelte das Konzept für den effektiven Erdbebenschutz der Taro-Brücke. Die Brücke ist zweigeteilt und auf den 21Achsen sowie den Widerlagern befinden sich je vier Lager.

Zur Erdbebensicherung wurden Gleitpendellager vom Typ SIP (Sliding Isolation Pendulum) eingebaut. SIP-Lager sind mit einem allseitig beweglichen Kalottengleitlager vergleichbar, doch bei ihnen ist die Hauptgleitfläche ebenfalls gekrümmt. SIP-Lager haben im Erdbebenfall vier Aufgaben:

• Die Lager tragen die Vertikallast ab. Besonderheit des SIP-Lagers ist, dass die Isolationswirkung nicht von der Auflast des Bauwerks abhängt und das Bauwerk sowohl für den beladenen als auch den unbeladenen Zustand optimal ausgelegt werden kann.

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• Die Gleitfläche (Sliding) nimmt horizontale Erdbebenbewegungen auf und wandelt mittels Reibung die Bewegungsenergie in Wärme um.

• Die Lager entkoppeln (Isolation) die Brücke vom Untergrund. Infolge ihrer Trägheit bleibt sie „ruhig“ liegen und nimmt keinen Schaden.

• Nach einem Erdstoß stellt sich das Lager dank des Brückengewichts von selbst in die Ausgangsposition zurück (Pendulum). Dies ist wichtig, wenn Erdbebenstöße mehrmals in dieselbe Richtung erfolgen.

Die Lager haben verschiedene Durchmesser bis zu 1.600 mm. Entsprechend italienischen Vorschriften müssen 20% davon getestet werden. Die Tests erfolgten Ende 2016 und im März 2017 im EUCENTRE (European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering) in Pavia und im Bochumer KIBKON (Konstruktionsteilprüfung des Instituts für konstruktiven Ingenieurbau an der Ruhr-Universität).

Der Einbau ist von März bis Mitte 2017 geplant.

Eine weitere Besonderheit sind die Modulardehnfugen zum Ausgleich der thermischen und der Erdbebenbewegungen an den Brückenenden. Sie leisten im Servicefall Bewegungen von bis ±280 mm, im Erdbebenfall bis ±450 mm und bleiben dabei voll funktionsfähig. Eingebaut werden bis Mitte 2018 insgesamt sechs Modulardehnfugen. Die beiden größeren mit je acht Profilen liegen in der Mitte der zweigeteilten Brücke.

Zur Taro-Hauptbrücke führen mehrere Zubringer mit insgesamt 14 kleineren Brücken. Auch hier hat Maurer eine Designoptimierung durchgeführt und die ursprünglich vorgesehenen Elastomerlager mit Bleikernen versehen. Der Bleikern dient ebenfalls der Dissipation im Erdbebenfall. An den Zubringern werden insgesamt 324 Elastomerlager mit Bleikern, 20 Kalottenlager und 36 ein- und zweiprofilige Dehnfugen eingebaut.

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