Erdbebensicherungsmaßnahmen mit geotechnischen Systemen und Spannverfahren

Kontext

Baubeginn war der 5. Januar 1933, und am 28. Mai 1937 wurde die Golden Gate Brücke dem Verkehr übergeben.

Seit 1937 ist die Brücke eine wichtige Verbindung im Autobahnsystem des Staates Kalifornien, die jährlich von ca. 40 Millionen Fahrzeugen passiert wird. Gleichzeitig bildet sie mit jährlich über neun Millionen Besuchern ein Wahrzeichen der Stadt San Francisco

Die Golden Gate Bridge, Highway and Transportation Behörde ist die staatliche Stelle, die die Brücke betreibt. Ingenieurstudien ergaben, dass ein Erdbeben der Stärke 7 oder höher auf der Richter-Skala, dessen Epizentrum nahe der Brücke ist, schwere Schäden verursachen könnte, sofern nicht die Brücke einem umfangreichen Erdbebensicherungsprogramm unterzogen wird.

Der Distrikt, bestehend aus der Stadt San Francisco, dem Bezirk San Francisco, sowie den Bezirken Marin, Sonoma, Napa, Del Norte, und Mendocino, führte eine umfangreiche Gefährdungsstudie für die Brücke durch. Die Ingenieure ermittelten, dass die nördlichen und südlichen Vorlandbrücken sowie die Hauptbrücke bei einem größeren Erdbeben erheblich beschädigt werden würden. Es war daher notwendig, die Golden Gate Brücke für mögliche Erdbeben der Stärke 8,3 nachzurüsten.

Die Erdbebengefährdung resultiert aus der Reibung der amerikanischen mit der pazifischen Kontinentalplatte. Die amerikanische Platte, auf der sich San Francisco befindet, driftet nach Süden. Die pazifische Platte, auf der Los Angeles liegt, driftet nach Norden. Rund um die pazifische Platte befinden sich außerdem die aktivsten Vulkane der Welt, die man auch „Ring of Fire“ nennt.

Planung und Bau erfolgten in drei Abschnitten:

• Nördliche Vorlandbrücke: Wäre bei einem Erdbeben aufgrund der höheren Stütztürme, die zuerst einstürzen könnten, gefährdet.

• Südliche Vorlandbrücke und Fort Point Bogen: Diese Phase beinhaltete auch Arbeiten am südlichen Verankerungsgehäuse, am Pylon S1 und S2.

• Hängebrücke, nördliches Verankerungsgehäuse und Nord-Pylon: Die geplanten Verstärkungen betreffen Arbeiten an den Trägern, die das 1.280 m lange Hauptfeld und die zwei 343 m langen Nebenfelder stützen. Ergänzende Verstärkungsarbeiten werden an den oberen und unteren Verbindungen der zwei 227 m hohen Hauptpylone stattfinden.

Lösung

Das gesamte Erdbebensicherungsprojekt bewahrt die architektonische Schönheit der Brücke. Der Generalunternehmer, Balfour Beatty Construction, Inc. aus Vallejo, Kalifornien, führte die Bauarbeiten des ersten Bauabschnitts von Mitte 1996 bis Mitte 2001 aus.

Der Auftrag für Bauabschnitt 2 wurde an Shimmick Construction Company /Obayashi Corporation Joint Venture aus San Francisco, Kalifornien, vergeben, die mit den Bauarbeiten im Frühling 2001 begannen. Die Arbeiten sollen im Jahre 2005 abgeschlossen sein.

Lieferung und Einbau der DYWIDAG-Litzenspannglieder sowie der epoxy beschichteten Litzenzuganker erfolgte durch DYWIDAG.

Diese beiden Hauptelemente sind unverzichtbarer Bestandteil der Konstruktion und wurden eingebaut, um die Fundamente zu verstärken und geringfügige Aufwärtsbewegungen während seismischer Aktivitäten zu ermöglichen. Der Einbau wurde im Jahre 2004 abgeschlossen.

Die Gefährdungsstudie zeigte, dass der Fort Point Bogen, welcher ein historisches Gebäude aus dem Bürgerkrieg überspannt, während eines starken Erdbebens Hebungen ausgesetzt wäre. Die Auflager am Bogen werden dahingehend verändert, dass mögliche Hebungen des Bogens kontrolliert ablaufen. Eine Reihe Energie absorbierender Vorrichtungen wurde installiert, um mögliche Bewegungen zwischen den Pylonen und dem Bogen zu vermindern.

Die Pylone S1 und S2, die sich jeweils am anderen Ende des Bogens befinden, bestehen aus leicht bewehrtem Beton. Sie sind ca. 76 m hoch und benötigen eine umfangreiche Nachrüstung. Dicke Stahlplatten, welche die Betonwände der Pylone S1 und S2 umschnüren, werden mit bewehrtem Ortbeton umhüllt, der die Ästhetik des Originalbaus erhält.

Das Fundament der Stütze S1 wurde auf 16 m x 42 m x 7 m vergrößert und 90 DYWIDAG Litzenspannglieder 37 x 15,2 mm wurden in beiden Richtungen auf zwei Ebenen des Fundaments installiert. Verlegen, Spannen und Verpressen der vorgefertigten DYWIDAG-Litzenspannglieder mit Verbund-Fixverankerungen erfolgte reibungslos.

Weitere 32 vorgespannte Zuganker mit 45 x 15,2 mm epoxy beschichteten Litzen wurden ebenfalls eingebaut.

Das Fundament der S2 Stütze wird mit 24 Zugankern mit 45 x 15,2 mm epoxy beschichteten Litzen und mehreren passiven DYWIDAG-Stabspanngliedern
32 mm St 835/1030 verstärkt.

Auch das südliche Verankerungsgehäuse wurde entsprechend verstärkt. Der obere Abschnitt der Türme 2 und 3 wurde vertikal und horizontal mit hochfesten DYWIDAG-Stabspanngliedern St 835/1030 umschnürt. Windscheiben wurden zwischen den Türmen eingebaut. Ihre Fundamente werden mit Beton verfüllt und mit DYWIDAG-Litzenanker abgespannt, die aus 7-19 epoxybeschichteten Litzen
15,2 mm bestehen.

Das südliche Widerlager und die Fundamente der Pfeiler S6 bis S10 wurden mit Beton und mit DYWIDAG-Stabspanngliedern
36 mm in beiden Richtungen verstärkt.