Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zugkräftige Brückensanierung im Nu

22.09.2004


Mit Epoxidharz ausgegossener Keil.


Zu stark beanspruchte Kohlefaser-Kunststoff-Lamelle nach dem Prüfversuch


Ziehen und "besänftigen" lautet das neue Patentrezept der Technischen Universität Wien - wenn es nämlich darum geht, Brückensanierungen wesentlich günstiger als bisher und vor allem für die Ewigkeit zu ermöglichen.


Wien (TU) Haben Sie gewusst, dass Raumfahrt und Brückenbau miteinander verwandt sind? Ihr verwandtschaftliches Verhältnis ist zwar nicht offensichtlich, gründet sich aber darauf, dass man bei beiden die tollen Eigenschaften von Kohlefaser-Kunststoff zu schätzen weiß: temperaturbeständig, rostfrei, leicht und extrem zugfest. Während man die Qualitäten des Materials in der Raumfahrt für Space Shuttles bereits optimal einsetzt, war man an der Technischen Universität Wien überzeugt, daraus für den Brückenbau noch wesentlich mehr "herausholen" zu können. Die Entwicklung eines Verfahrens, das - unter anderem - Brückensanierungen dauerhaft ermöglicht und wesentlich kostengünstiger ist als bisherige, lässt Baufirmen jubeln. Ziehen und "besänftigen" lautet das Patentrezept. Erste InteressentInnen gibt es ebenfalls.

Österreich besitzt zahlreiche große Brücken, darunter die Europabrücke, die mit ihren 190 Metern die höchste Brücke Europas ist. Sie wurden teilweise vor mehr als 40 Jahren gebaut und sind jetzt oftmals sanierungsbedürftig. Aber auch Brücken, die sich noch in Top-Zustand befinden, müssen sich einer "Bau-Operation" unterziehen. Der ständig zunehmende Verkehr und erforderliche Fahrbahnverbreitungen belastet Brücken zusätzlich. Eine Verstärkung, um deren Traglast zu sichern, ist in diesen Fällen unerlässlich.


Herkömmliche Brückensanierung zu wenig effizient

Zur Verstärkung von Brücken hat man zwar schon bisher Kohlefaser-Kunststoff (CFK) verwendet, aber nach Ansicht von Stefan Burtscher vom Institut für Stahlbeton- und Massivbau an der TU Wien, nicht effizient genug.

Das für Brücken-Verstärkungen bereits eingesetzte CFK-Material kann man sich als Endlosband vorstellen, das in allen beliebigen Größen hergestellt wird. In diesem Band, das im Fachjargon als Lamelle bezeichnet wird, sind hochfeste Kohlenstoff-Fasern in einer Kunststoff-Matrix eingebettet. Das Tolle am CFK: im Vergleich zu Stahl, das früher zur Sanierung herangezogen wurde, weist es eine10 Mal so hohe Festigkeit auf, ist jedoch viel, viel leichter und das Wichtigste - es rostet nicht. Der einzige Wermutstropfen bei dem CFK sind die hohen Kosten - umgerechnet immerhin 17,- Euro pro Meter. Dafür hat Stefan Burtscher aber eine eigentlich simple Lösung gefunden.

Ziehen bedeutet extreme Kostenersparnis

"Bis dato wurde die Lamelle einfach an die Unterseite der Brücke über die gesamte Länge geklebt und fertig. Dabei treten zwei Nachteile auf: die Brückenunterscihten müssen über die gesamte Länge bearbeitet werden und die Lamellenfestigkeit wird nur teilweise ausgenutzt. Nachdem CFK extrem zugfest ist, d.h. in der Längsrichtung sehr stark beansprucht werden kann, ohne zu reißen, kann man daran ziehen. Bauingenieure sagen dazu ’vorspannen’. Nützt man diesen Material-Vorteil nicht, bedeutet das, dass viel mehr Material eingesetzt werden muss, als erforderlich. Wenn weniger CFK verwendet wird, bedeutet das logischerweise auch wesentlich niedrigere Kosten. Material-Einsparungen bis zu 80% sind durch mein Verfahren möglich", erklärt Stefan Burtscher. Positiver "Nebeneffekt": je mehr Dehnung, desto größer die Spannung.

Seine Erfindung erklärt, warum man bisher an CFK selten "gezogen" hat. Damit man die Kohlefaster-Kunststoff-Bahnen vorspannen kann, muss man sie verankern. Keil-Verankerungen wurden aber nur aus Stahl gefertigt, was dem CFK extrem zugesetzt und letztendlich zerstört hat. Warum, ist leicht erklärt. Kohlefaser-Kunststoff ist zwar in der Längsrichtung extrem zugfest -10 Mal so viel wie Stahl - aber in der Querrichtung sehr leicht zerstörbar. Beim "Anziehen" wurde auf das Material ein derart hoher Querdruck ausgeübt, dass es vor dem Erreichen der Traglast seitlich zerdrückt wurde und vorzeitig versagt. Was also tun, um den beabsichtigten Materialgewinn dennoch realisieren zu können, dachte sich Stefan Burtscher.

"Schaumgebremst" zum Erfolg

Nach langem Tüfteln ist er auf des Rätsels Lösung gestoßen. Burtscher hat die Verankerungskeile mit Epoxidharz ausgegossen und somit dem Stahl "schaumgebremst" dessen Schärfe entzogen. Mehrere am Institut für Stahlbeton- und Massivbau durchgeführte Belastungstests sind erfolgreich gelaufen, das System funktioniert.

Das Patent ist beantragt und wird in Kürze erteilt werden. Nun arbeitet der Wissenschafter daran, seine Idee zu optimieren und ein vollständig korrosionsfreies System entwickeln. Dafür müssen noch manche Teile der Keilverankerung in anderen Materialien ausgeführt werden.

Wer immer noch nicht überzeugt ist, muss auf Stefan Burtschers Versprechen trauen: "Wenn das Verfahren optimiert ist, können Brückensanierungen in einer Minute erfolgen. Und dabei meine ich keine sprichwörtliche!" Damit ist natürlich nur die Zeit gemeint, in der die CFK-Lamellen verankert werden.

Alles in allem ein Verfahren, das die Kosten bei Brückensanierungen, aber auch anderen Vorspannarbeiten wesentlich reduzieren kann. Ausschlaggebend dafür sind die ausgezeichneten Festigkeiten und die rasche und einfache Anwendung. Diese Eigenschaften und der Einsatz von ausschließlich korrosionsfreien Komponenten können auch bei anderen Anwendungen wie beispielsweise Fels- und Erdankern extreme Vorteile bringen. Mit einem Wort: ein unschlagbares Verfahren.

Mag. Karin Peter | idw
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at

Weitere Berichte zu: Brücke Brückensanierung Brückensanierungen CFK Stahl

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Bäume mit Grasflächen mildern Sommerhitze
23.04.2018 | Technische Universität München

nachricht Ökologischer Anbau: Tradition und Moderne perfekt vereint
28.03.2018 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics