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Erste Strassenbrücke in Deutschland aus glasfaserverstärktem Kunststoff >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Schnell gebaut und ultraleicht

Bei Flugzeugen oder Roboterarmen sind Faserverbundwerkstoffe mittlerweile etablierte Materialien, und auch im Bausektor beschäftigen sich etliche Forschungs- und Pilotprojekte mit den äußerst leichten und variablen Strukturen. In Friedberg (Hessen) wurde im Juli die erste Straßenbrücke aus glasfaserverstärktem Kunststoff in Deutschland fertig gestellt. Die elegante Überführung über die Bundesstraße 455 ist das Ergebnis einer mehrjährigen Kooperation zwischen dem Hessischen Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen (HLSV) und dem Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Uni.

Leichtbaubrücke
Europas erste Straßenbrücke aus Glasfaser-Kunststoff (GFK).
(Foto: Hessische Straßen- und Verkehrsverwaltung (HSVV)

Robust und nachhaltig sollen sie sein, die Werkstoffe für die moderne Architektur, gute ökologische Kennwerte aufweisen und dabei auch noch viel gestalterischen Freiraum lassen. Glas- und kohlefaserverstärkte Kunststoffe kommen diesen Ansprüchen entgegen und erlauben die Verwirklichung besonders leichter und effizienter Strukturen. Zwar steht der vergleichsweise hohe Herstellungspreis einem breiten Einsatz im Bauwesen bisher noch entgegen, doch durch die Gewichtsersparnis rechnet sich das relativ teure Material auch hier zunehmend.

Im Brückenbau kommt zu der Dauerhaftigkeit der Konstruktion als weiterer Pluspunkt die einfache Montage aufgrund des geringen Eigengewichts von faserverstärktem Kunststoff hinzu. Während nämlich konventionelle Stahlbetonbrücken mit langen Bauzeiten und ebenso langen Verkehrsbehinderungen einhergehen, wurde bei der Brücke in Friedberg eine Konstruktion gefunden, die weitgehend vorgefertigt und dann als Ganzes zur Baustelle transportiert und eingehoben werden konnte. Auch die Folgekosten sprechen für den neuen Brückentyp. Denn bei konventionellen Brücken sind oft schon nach 15 bis 20 Jahren umfassende Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich. Die Kunststoffbrücke, so die Hoffnung der Wissenschaftler, soll bis zu 50 Jahre ohne Reparatur überstehen.

Um die 27 Meter lange und fünf Meter breite Straßenbrücke zu realisieren, wurde auf einen Überbau aus zwei Stahlträgern eine tragende Fahrbahnplatte aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) aufgeklebt. Auch die seitlichen Kappen für die Gehwege bestehen aus GFK. Die Oberfläche bildet eine circa vier Zentimeter starke Schicht Polymerbeton, einer Mischung aus Epoxidharz und Silikatstreuung. Die Bauteile wurden im so genannten „Pultrusionsverfahren“, einer Art Strangziehen hergestellt. Dabei entstehen längliche Balken, die zu einer flächigen Platte verklebt wurden. Die Geländer aus Edelstahl wurde am Ende seitlich an die Brücke geklebt.

Die Konstruktion des Überbaus ermöglicht es, vollständig auf Stahlbeton oder Asphalt zu verzichten. Der neuartige Fahrbahnbelag erfüllt alle Anforderungen an Oberflächenrauhigkeit und Abnutzungsfestigkeit, die von modernen Straßendecken erwartet werden. Die Bauzeit jedoch beschleunigte sich wesentlich und es konnte sogar eine höhere Dauerhaftigkeit erreicht werden.

Vom Sandstrahlen der Stahlträger über das Verkleben der GFK-Fahrbahn bis zur Montage der Geländer konnten alle Arbeiten an dem Überbau in einer Werkshalle stattfinden. Auf der eigentlichen Baustelle musste der Überbau lediglich eingehoben und mit den Betonwiderlagern vergossen werden. Unmittelbar danach ist die Brücke betriebsbereit, die notwendige Verkehrssperrung reduziert sich auf wenige Stunden in einer Nacht.

Die Verwendung einer GFK-Fahrbahn und statisch wirksame Verklebungen sind im deutschsprachigen Raum ein absolutes Novum. Um die geeignete Konstruktion zu finden beziehungsweise die Tragfähigkeit der Bauteile zu ermitteln, führten die Wissenschaftler am ITKE im Vorfeld Berechnungen mit einer speziellen Software sowie praktische Versuche durch. Einige großformatige Versuche wurden zudem an der Materialprüfungsanstalt der Universität Stuttgart durchgeführt.

Kunststoffbrücke
Vorfertigung des Überbaus in einer Fabrikhalle.
(Fotos: Institut)

Auch nach Abschluss des Baus werden die Stuttgarter Wissenschaftler die Brücke im Auge behalten. Geplant ist ein mehrjähriges Monitoring – Programm, bei dem die Tragwirkung unter realen Bedingungen getestet und das Bauwerk auf eventuelle Schäden hin untersucht werden soll. Bereits während der Montage wurden deshalb in die Klebefugen zwischen Stahlträger und GFK-Platte insgesamt 137, darunter 12 neuratige faseroptische Sensoren eingebaut, die der Messung von Dehnungen, Temperatur und von Feuchtigkeit dienen. amg

 

KONTAKT
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Prof. Jan Knippers
Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen
Tel. 0711/685-83280
e-mail: j.knippers@itke.uni-stuttgart.de

 

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