Eigentümer
Provías Nacional (Peru)
Design
CFC (Carlos Fernández Casado S.L.)
Fachliche Bauaufsicht
CFC (Carlos Fernández Casado S.L.) – Hualca Ingenieros S.A.C.
Die Puente Chamorro ist Teil des Vertrags „Rehabilitation of Bridges Package 2 – Ica and Piura (Chamorro Bridge and approaches and Salitral Bridge and approaches)“ von Provías Nacional in Peru. Sie gehört zum Projektportfolio der Maßnahmen zur Rehabilitation außergewöhnlichen Charakters gegen Katastrophen wie das El‑Niño‑Phänomen von 2017.
Dieser Beitrag beschreibt den Entwurf, die Berechnung und den Bau eines Zugbogens (Bowstring-Arch) mit Netzwerkhängern und einer Spannweite von 160 m, bestehend aus einem doppelt angeordneten, quer ausgesteiften Stahlbogen mit nach innen geneigter Bogenebene sowie einem Verbundfahrbahnträger aus zwei längs angeordneten Stahlträgern, die durch Querträger und eine Betonfahrbahnplatte verbunden sind.
Das mit SOFiSTiK erstellte Berechnungsmodell wurde zur vollständigen Ausarbeitung des Tragwerksentwurfs verwendet. Die Untersuchung des Gesamtverhaltens erfolgte mittels eines räumlichen 3D-Finite-Element-Modells, das lineare Stabelemente (verwendet für den Bogen sowie die längs- und querlaufenden Träger des Überbaus) mit Schalenelementen beziehungsweise Plattenelementen kombiniert, um das Verhalten der Fahrbahnplatte sowie den Bereich der Bogen-Überbau-Verbindung realitätsnah abzubilden.
Die Hänger wurden als Seilelemente modelliert, die an ihren Enden gelenkig gelagert und ausschließlich zugfähig sind (tension-only), also keine Druckkräfte aufnehmen können. Die seismischen Isolatoren wurden über lineare Federn abgebildet, deren dynamische Eigenschaften durch die Steifigkeit der Isolatoren entsprechend der jeweils betrachteten Bemessungshypothese definiert wurden – sei es im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (Service Limit State), im Grenzzustand der Tragfähigkeit (Strength Limit State) oder im Grenzzustand für außergewöhnliche Ereignisse (Extreme Event Limit State) für die Erdbebenbemessung.
Der verwendete Bemessungscode war AASHTO LRFD. Daher wurden alle Nachweise sowohl für den Überbau als auch für den Unterbau – wie üblich – nach dem Grenzzustandsprinzip geführt. Die Struktur weist unter Gebrauchslasten ein Stahl‑Beton‑Verbundverhalten auf. Im Gegensatz dazu werden die Eigenlasten während der Bauphase der oberen Fahrbahnplatte ausschließlich von der Stahlkonstruktion getragen. Das Modell aus Schalenelementen und Stabelementen ermöglichte eine präzise Beurteilung der Spannungsüberhöhungen in der Fahrbahnplatte im Bereich der Bogen‑Überbau‑Verbindung und damit eine angemessene Verteilung der Bewehrung.
Die Lasten in den Hängern wurden so festgelegt, dass sowohl das Eigengewicht als auch die ständigen Lasten im Gleichgewicht sind. Hierfür wurden zwei Laststufen definiert, sodass die Dauerlasten aktiv getragen werden. Die in SOFiSTiK durchgeführten Nachweise umfassten auch die Stabilitätsuntersuchung des Bogens unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte (Theorie II. Ordnung). Im Allgemeinen wird das Knicken des Bogens in der Bogenebene wirksam durch die gekreuzte Anordnung der Hänger kontrolliert. Dieses spezifische Merkmal erlaubt eine Reduzierung der erforderlichen Biegefestigkeit des Bogenquerschnitts.
In Querrichtung wird die Stabilität hauptsächlich durch die quer angeordneten, aussteifenden Querträger zwischen den Bögen gewährleistet. Die durchgeführte Stabilitätsanalyse basiert auf dem Nachweis des Bogens unter Gebrauchslasten (Verkehr, Wind, Eigengewicht usw.) durch die Berücksichtigung einer Anfangsimperfektion sowie einer nichtlinearen Berechnung zur Bewertung möglicher Instabilitäten. Dabei wird eine inkrementelle Analyse durchgeführt, bei der die Lasten auf den Bogen schrittweise erhöht werden. Ein Versagen der Struktur tritt ein, wenn einer der Querschnitte seine Grenzdehnung erreicht. Die Berechnung berücksichtigt sowohl geometrische Nichtlinearität als auch Materialnichtlinearität anhand der jeweiligen Materialkennlinien.
