Brückenbauwerke mit komplexer Geometrie durch facettierte Flächenelemente aus carbonbewehrtem Ultrahochleistungsbeton

Project: Research

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Description

Unabhängig von den gewählten Materialien (z.B. Stahl, Stahlverbund, Beton) sind Brückentrag-systeme derzeit meist dadurch gekennzeichnet, dass wesentliche Arbeiten auf der Baustelle er-folgen und das Bauwerk individuell geplant und hergestellt wird, entweder als Ganzes oder aus großformatigen anzuliefernden Einzelbauteilen, die vor Ort durch konventionelle Fügetechniken (u.a. Ortbetonergänzung, Schweißen) verbunden werden. Dabei ergeben sich vergleichsweise lange Bauzeiten, die Qualität des Bauwerks hängt maßgeblich von den Witterungsbedingungen und den spezifischen Fähigkeiten des eingesetzten Personals ab und eine spätere Anpassung, der Austausch einzelner Tragwerkskomponenten oder auch ein Rückbau sind nicht oder nur mit großem Aufwand möglich; zudem sind ausgetauschte oder rückgebaute Elemente der Verwer-tung zuzuführen und können nicht mehr an anderer Stelle genutzt werden. Auch beim Einsatz von Fertigteilen werden die Einzelkomponenten derzeit intuitiv als geradlinige orthogonale Ele-mente entsprechend verschiedener Funktionen und Tragwirkungen (z.B. Längsträger, Platten-fertigteile) meist bauwerksspezifisch festgelegt. Die großen Einzelgewichte, ein geringer Wie-derholungsgrad (Kleinserien) und die vergleichsweise hohen Fertigungstoleranzen ermöglichen keine tatsächliche Modulbauweise mit industrieller Fließfertigung. Zudem ist eine an der Belas-tung und dem Gesamtkraftfluss orientierte Geometrie entsprechend dem Prinzip „form follows force“) kaum möglich. Die genannten Aspekte gelten auch für die im „match-cast“ Verfahren hergestellten querschnittsbreiten Gesamtfertigteile der Segmentbauweise; insbesondere sind auch dort neben den hohen Gewichten der geometrischen Variabilität enge Grenzen gesetzt.
Wenn es durch den Einsatz von Hochleistungswerkstoffen und eine industrielle Fließfertigung kleiner, einfach transportierbarer Grundeinheiten mit hohem Wiederholungsgrad gelingt, geo-metrisch variable Brückensysteme durch geeignete (wieder lösbare) Fügeprinzipien zur Ge-samtstruktur zu assemblieren, so ergeben sich eine ganze Reihe wesentlicher Vorteilen in Be-zug auf die Ausführungsqualität und -genauigkeit, die Herstelldauer, die Dauerhaftigkeit und nicht zuletzt die Variabilität und einen späteren Rückbau. Zudem lassen sich z.B. durch den Einsatz eines hochdichten und ultrahochfesten Betonwerkstoffs mit entsprechender maschinel-ler Bearbeitung (z.B. Fräsen, Schleifen) äußerst präzise Grundelemente produzieren, die durch entsprechende Fügeprozesse zu leichten, langlebigen und ressourcenschonenden Brücken mit extrem geringem Wartungsaufwand verbunden werden. Da von den insgesamt etwa 130.000 Brücken in Deutschland in den kommenden Jahren eine Vielzahl ertüchtigt bzw. rückgebaut und ersetzt werden muss, kommt der Entwicklung modularer Brückenbauprinzipien mit automatisier-ter Fließfertigung hochleistungsfähiger Einzelmodule sowie effizienten Segmentierungsstrategien und Fügeprinzipien auch volkswirtschaftlich eine große Bedeutung zu.
AcronymBo 3575/10-1 SPP2187
StatusFinished
Effective start/end date1/04/2030/09/23

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