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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.
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. |
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
_________________________________________________
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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