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Buch (Monographie) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2015/874/


Bewegungen von Randfugen auf Brücken

Movements of boundary joints on bridges

Eilers, Manfred ; Wruck, Rainer ; Quaas, Bert


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Belastung , Deutschland , Forschungsbericht , Fuge , Fugenfüllung , Lkw , Luft , Messung , Seite , Temperatur , Verfahren , Verkehr , Verschiebung
Freie Schlagwörter (Englisch): Air , Germany , Joint (structural) , Joint sealing , Load , Lorry , Measurement , Method , Movement , Research report , Side , Temperature , Traffic
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 24 Brückenentwurf
Institut: Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Buch (Monographie)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau
Bandnummer: 39
ISBN: 3-89701-926-4
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 24.02.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Das Merkblatt für die Fugenfüllungen in Verkehrsflächen aus Beton einschließlich der Lieferbedingungen für bituminöse Fugenvergussmassen (TL-bit Fug 82) aus dem Jahr 1982 wurde überarbeitet. Es entstanden die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Fugenfüllungen in Verkehrsflächen (ZTV Fug-StB 01) mit den Technischen Lieferbedingungen (TL Fug-StB 01) und den Technischen Prüfvorschriften (TP Fug-StB 01), die mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau Nr. 29/2001 vom 31. Juli 2001 für den Bereich der Bundesfernstraßen eingeführt wurden. Als Fugenfüllungen für die Fugen zwischen dem Asphaltbelag und dem Schrammbord auf Brücken werden in den ZTV Fug-StB 01 verarbeitbare elastische Fugenmassen vorgeschrieben. Diese elastischen Fugenmassen sind für Änderungen der Fugenspaltbreite bis 35 % ausgelegt. Bei Fugenspaltbreiten ab 15 mm sind zwischen der Fugenfüllung neben der Schutzschicht und der Fugenfüllung neben der Deckschicht als Unterfüllstoff rechteckige Profile oder Trennstreifen vorzusehen. Die Vergusstiefe muss mindestens das 1,5-fache der Fugenspaltbreite betragen. Der bei den Randfugen auf Beton- und Stahlbrücken zwischen dem Fugenverguss in der Schutzschicht und dem Fugenverguss in der Deckschicht eingelegte Unterfüllstoff oder Trennstreifen soll die Drei-Flanken-Haftung verhindern, da durch sie die Belastung der Fugenflanken vergrößert wuerde, was zu einem Ablösen der Fugenflanken führen könnte. Die Verwendung des Unterfüllstoffes ist aber auch mit Nachteilen verbunden. Wird die Fuge an irgendeiner Stelle undicht, so dringt Wasser, im Winter Salzwasser, in die Fuge ein und verteilt sich entlang des Trennstreifens. Der Schrammbord wird über große Längen geschädigt, wobei diese Schädigung lange Zeit nicht erkannt werden kann. In den Arbeitskreisen 7.10.1 "Beläge auf Betonbrücken" und 7.10.2 "Beläge auf Stahlbrücken" der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) wurde erwogen, den Unterfüllstoff oder Trennstreifen bei den Fugen vor Schrammborden oder Bordsteinen auf Brücken wegzulassen, um die Schädigung des Bauwerks bei einem örtlichen Versagen der Fugenfüllung zu minimieren. Dies würde jedoch voraussetzen, dass die Fugenbewegungen in diesen Bereichen ausreichend klein sind, damit die erhöhte Beanspruchung der Fugenflanken aufgrund der Drei-Flanken-Haftung keine Auswirkungen hat. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen dieses Projektes sowohl kurzfristige als auch langfristige Fugenbewegungen an 2 Beton- und 3 Stahlbrücken gemessen. Die Mindestbreite der Randfugen auf Brücken entlang der Schrammborde beträgt 2 cm. Daraus ergibt sich, dass bei Verwendung der elastischen Fugenmassen nach den ZTV Fug-StB 01 Änderungen der Fugenspaltbreite von mindestens 6,5 mm aufgenommen werden können. Die Messungen ergaben, dass die tatsächlich auftretenden Fugenbewegungen nur ca.10 % der theoretisch möglichen Fugenbewegung betragen. Ein Weglassen des Unterfüllstoffes bzw. des Trennstreifens bei Fugenfüllungen der Randfugen entlang des Schrammbordes sollte daher möglich sein. Es ist geplant, die Randfugen von etwa 10 Brücken ohne Unterfüllstoff auszuführen und die Bewährung dieser Randfugen über einen Zeitraum von 4 Jahren zu beobachten. Bei positivem Ergebnis dieses Bewährungsnachweises könnte dann die obligatorische Verwendung eines Unterfüllstoffes oder eines Trennstreifens bei Randfugen auf Brücken entfallen. Desweiteren kann aus den Messergebnissen ein praxisgerechtes Belastungskollektiv für Prüfungen oder Untersuchungen an Fugenfüllungen abgeleitet werden, welches sowohl die temperaturbedingten tages- oder jahreszyklischen Fugenbewegungen als auch die Fugenbewegungen aus Verkehr simuliert. Zur Vereinfachung des Kollektivs und da die jahreszyklischen Fugenbewegungen kleiner als die tageszyklischen Fugenbewegungen sind, reicht es aus, nur die tageszyklischen Fugenbewegungen zu simulieren. Die Frequenz muss unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften festgelegt werden. Die Amplitude der Fugenbewegung sollte 0,45 mm betragen. Die Fugenbewegungen aus Verkehr können praxisgerecht mit einer Frequenz von ca. 1 Hz bei einer Amplitude von 30 µm für den Lkw-Verkehr oder 0,50 µm für Schwerlasttransporte simuliert werden. Gegebenenfalls sollte zu den vorgenannten Amplituden noch ein Zuschlag für an den hier untersuchten Brücken nicht erfasste Effekte hinzugerechnet werden.
Kurzfassung auf Englisch: The instructions regarding joint fillings in concrete carriageways and the delivery conditions for bituminous sealing compounds (TL–bit Fug 82) from 1982 were revised. This gave rise to the additional technical contractual conditions and guidelines for joint fillings in concrete carriageways (ZTV Fug-StB 01) together with the technical delivery conditions (TL Fug-StB 01) and technical testing instructions (TP Fug-StB 01), which were introduced by general circular No. 29/2001 dated 31st July, 2001 and concerning the construction of interstate highways. Elastic sealing compounds capable of undergoing high-temperature processing are specified by ZTV Fug-StB 01 for joints between asphalt pavements and curbs on bridges. These elastic sealing compounds are designed to manage changes of up to 35% in joint width. In the case of joints wider than 15 mm, the fillings next to the protective and covering layers must be supplemented by an under-filling consisting of rectangular profiles or isolating strips. The depth of the sealing compound must be at least 1.5 times the joint width. The under-filling or isolating strips inserted between the sealing compound and the protective and covering layers of boundary joints on concrete and steel bridges are to prevent 3-face adhesion which would increase the load on the joint faces, thus possibly resulting in their detachment. However, under-fillings also have disadvantages. Any leaky spots arising on a joint allow water, including salt water in winter, to enter the joint and spread along the isolating strips. As a result, extended sections of the curb suffer damage which cannot be detected until long after its occurrence. The work groups of the society for research on roads and traffic (FGSV) designated 7.10.1 "Coverings on concrete bridges" and 7.10.2 "Coverings on steel bridges" considered omitting the under-filling or isolating strips from joints in front of curbs and curbstones on bridges in order to minimize structural damage resulting from local failures of the joint filling. However, a prerequisite for this would be sufficiently small joint movements in these areas to neutralize any increases in load on the joint faces resulting from 3-face adhesion. For this purpose, short-term as well as long-term joint movements on 2 concrete bridges and 3 steel bridges were measured as part of this project. Boundary joints along curbs on bridges have a minimum width of 2 cm. Consequently, the elastic sealing compounds in compliance with ZTV Fug-StB 01 able to manage changes of at least 6.5 mm in joint width. The measurements show that the actual joint movements only amount to about 10% of the theoretically possible values. Accordingly, it should be possible to omit under-filling or isolating strips from the fillings of boundary joints along curbs.rnPlans have been made to design the boundary joints of roughly 10 bridges without under-filling and observe the performance of these joints over a period of 4 years. If the performance turns out to be positive, use of an under-filling or isolating strips for boundary joints on bridges might no longer be mandatory. Furthermore, the measurement results allow a derivation of practically suitable collective loads for tests and investigations of joint fillings in order to simulate joint movements resulting from daily and annual temperature fluctuations as well as loads exerted by traffic. To simplify the collective loads and in view of the fact that annual joint movements are smaller than daily ones, it is sufficient to just simulate the daily joint movements. The frequency needs to be determined in accordance with the properties of the materials involved. The joint movements should have an amplitude of 0.45 mm. Joint movements resulting from traffic loads can be simulated practically at a frequency of approximately 1 Hz and amplitudes of 30 µm and 0,50 µm for trucks and transporters of heavy goods respectively. If necessary, these amplitudes should be increased by a factor taking into account effects not registered in the case of the bridges investigated here.