Hydraulik beschleunigt die Produktivität

Bereits im Anfangsstadium der Entwicklung des Chicago Expressway Systems erkannten die Städteplaner diese Verbindung in Richtung Süden als bedeutende Komponente. Die Stadtväter beschlossen, eine Mautstraße zu bauen, stellten jedoch fest, dass sie nicht über die entsprechenden Befugnisse verfügten.

Da setzte sich die für Chicago typische “can-do”-Haltung durch. Man fand heraus, dass die Stadt sehr wohl über die Befugnisse verfügt um eine Mautbrücke zu bauen, und dass für deren Länge keine Beschränkungen gelten. Dies führte zum Bau des Chicago Skyway, einer 7,8 Meilen langen Hochstraße, die jedoch als Mautbrücke von einer halben Meile Länge mit Zufahrtsrampen von insgesamt 7,3 Meilen Länge gilt.

Der 1958 in Betrieb genommene Skyway war jedoch mittlerweile renovierungsbedürftig. Die Verkehrsbehörden von Chicago haben deshalb ein auf vier Jahre anberaumtes, $250 Mio. teures (das 2½fache der ursprünglichen Baukosten) Projekt in Angriff genommen, das die Wiederherstellung aller Überführungen und V iadukte, den Umbau der Mautstationen , den Wiederaufbau der südlichen Fahrbahn, eine neue Fahrbahndecke, neue Beleuchtung und den Ersatz der baufälligen Stahlkonstruktion umfasst.

Die Arbeiten an der Stahlkonstruktion sind nicht nur kosmetischer Natur; mehr als 500 Tonnen Stahlblech waren alleine für die Brücke erforderlich . Die Arbeiten umfassten das Entfernen und Ersetzen der Tragseile , Schrägseile, Bleiträger, Seitenversteifungen, Verstrebungen un d Bodenträger. Einen besonders heiklen Aspekt der Stahlarbeiten stellte die Forderung der Behörden dar, dass die Brücke während der Bautätigkeiten für den Verkehr geöffnet bleiben muss.

Hydraulik lässt den Verkehr rollen

Die Verkehrsbehörden von Chicago (CDOT) entwickelten ein auf Hydraulik-Technologie basierendes Stahlaustauschverfahren, das es ermöglicht, den Verkehr während der Bauarbeiten über die Brücke rollen zu lassen. “Der Verkehr durfte lediglich zwischen Mitternacht und 5 Uhr früh für 15 Minuten unterbrochen werden,” berichtet Ron Necco, Außendiensttechniker für Danny’s Construction Co., Inc. (DCCI), dem Bauunternehmen für die Stahlbauarbeiten.

Abbildung 1 zeigt das Auswechseln eines der unteren Tragseile. Dabei wird ein Sattel außen an beiden Enden des auszutauschenden Seilabschnitts befestigt.

Rich Hill, Projektmanager von DCCI erklärt, dass das Verfahren zwar von CDOT entwickelt wurde, DCCI dieses jedoch erst “unter Beweis stellen” musste. Deshalb musste für jede Art von Hydraulik-Arbeitsvorgang nur beim ersten Mal kurz abgesperrt werden. Rich Hill berichtet, “Die Hydrauliksysteme waren absolut zuverlässig; keine leckenden Hubzylinder, keinerlei Pumpenprobleme, keine Probleme mit Schläuchen oder Anschlüssen.”

Die Tragseilspannung wird dann mit Hilfe von acht 150 t doppeltwirkenden Hohlkolbenzylindern von Enerpac auf acht Williams-Zuganker (2½ Zoll, 50 kpsi) übertragen . Die Zylinder werden von einer durch Luftdruck betätigten 10.000 psi Pumpe versorgt, während Nadelventile die Lastkontrolle übernehmen.

“Die erforderliche Spannung für jedes dieser Stahlseile wurde auf Basis der Spannungsberechnungen auf den Originalzeichnungen ermittelt, und die erwiesen sich als ziemlich präzise ” erinnert sich Brian Santosuosso, Ingenieur für Wiss, Janney, Elstner Associates, Inc., (WJE) dem Konstruktionsbüro, das vom CDOT mit der Überwachung der Arbeiten beauftragt wurde. WJE installierte Druckmessdosen an den den Hydraulikzylindern gegenüberliegenden Enden der Zuganker, deren Daten in einem SensoTech-Anzeigegerät und einem Laptop-Computer erfasst wurden (Abbildung 2).

Rich Hill von DCCI fügt hinzu, die mehreren Dutzend zu ersetzenden 40 Fuß langen box member Seile werden dazu am oberen und unteren Ende aufgesplittet und jeweils zur Hälfte ersetzt, anschließend werden oben und unten Abdeckplatten installiert. Die durchschnittliche Bearbeitungszeit je Seil beträgt ca. 10 Tage, und “die Vorbereitung nimmt 90 Prozent der Zeit in Anspruch” . Schrägseile werden auf dieselbe Weise bearbeitet. Rich Hill, dessen Unternehmen in ganz Amerika tätig ist, war voll des Lobes über die Stahlbaumonteure von Chicago (Local #1), die diese Arbeiten ausführen.

Die zweistufige 10.000 psi Hydraulikluftpumpe mit der die Zylinder betrieben werden, verbraucht maximal 40 Normalkubikfuß/Minute einer standardmäßigen 60- 100 psi Luftzufuhr . Sie ist mit zwei Hydraulik-Überdruckventilen ausgestattet , eines davon werksseitig eingestellt, das andere vor Ort einstellbar, um den maximalen Systemdruck zu beschränken . Die Pumpe hat ein kompaktes Design und einen 38 Liter-Tank.

Die für die Schiebe-/Zug-Vorgänge verwendeten doppeltwirkenden Hohlkolbenzylinder sind jeweils mit einem Stecker und einer Steckbuchse ausgestattet, um sicher zu stellen, dass die Aus- und Einfahrverbindungen richtig angeschlossen sind. Jeder Zylinder enthält als zusätzlichen Schutz ein internes Überdruckventil und witterungsbeständige, nickelbeschichtete Kolben und Nocken.

Austausch der Brückenpfeiler

In einer weiteren Phase des Skyway-Projekts ersetzt DCCI gerade einige der Betonpfeiler und Stahlstützen durch Betonsäulen. Auch hier trägt Hydrauliktechnologie die Last. Vier doppeltwirkende 600 t Zylinder von Enerpac werden eingesetzt, um die Trägerenden um 10 mm anzuheben, damit die ursprüngliche Stützkonstruktion entfernt werden kann (Abbildung 3). Anschließend wird der ursprüngliche Pfeiler überholt und eine neue Stütze aus Beton errichtet.

Die durch dieselben 10.000 psi Pumpe angetriebenen Hubzylinder sind mit internen Anschlagringen ausgestattet, um ein Platzen der Leitungen zu verhindern, mit Lagern, um die seitliche Belastung auszugleichen sowie mit witterungs- und verschmutzungsbeständig beschichteten Kolben und Nocken. “Die Hubzylinder arbeiteten perfekt,” sagt Joe Hodum, Allgemeine Bauaufsicht von DCCI.