{"id":6896,"date":"2018-09-08T06:44:30","date_gmt":"2018-09-08T04:44:30","guid":{"rendered":"https:\/\/news.save.ch\/?p=6896"},"modified":"2018-09-08T06:44:30","modified_gmt":"2018-09-08T04:44:30","slug":"stuetzkorsett-fuer-historische-stahlbruecken","status":null,"type":"post","link":"https:\/\/news.save.ch\/de\/stuetzkorsett-fuer-historische-stahlbruecken\/","title":{"rendered":"St\u00fctzkorsett f\u00fcr historische Stahlbr\u00fccken"},"content":{"rendered":"
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Die 122 Jahre alte Diamond-Creek-Bridge nahe Melboune wurde 2018 mit CFK-Streifen verst\u00e4rkt und nach getaner Arbeit mit einem 42-Tonnen-Truck auf ihre Haltbarkeit getestet. Foto: zVg<\/figcaption><\/figure>\n

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Bewahren statt wegwerfen \u2013 das gilt nicht nur f\u00fcr Jugendstil-Villen, f\u00fcr Vorkriegs-Sportwagen oder Hammond-Orgeln aus den 1950ern; bewahren statt verschrotten ist auch f\u00fcr alte Eisenbahn- oder Strassenbr\u00fccken eine gute Idee. Die Industriedenkm\u00e4ler, oft erdacht und errechnet von Stahlbauingenieuren aus dem 19. Jahrhundert, rosten leise vor sich hin oder knirschen lautstark unter modernen Intercity-Z\u00fcgen und schweren Sattelschleppern.<\/p>\n

Die gute Nachricht: Man kann sie retten. Ein St\u00fctzkorsett aus CFK (Carbonfaser-verst\u00e4rkter Kunststoff), reversibel und denkmalschutzkonform an der Br\u00fccke fixiert, st\u00e4rkt die Widerstandskraft der alten Bauwerke, macht sie sicher und l\u00e4sst sie ihr Alltagsleben l\u00e4nger und besser \u00fcberstehen.<\/p>\n

Sanfte Methode f\u00fcr starke Strukturen <\/strong><\/p>\n

Masoud Motavalli und Elyas Ghafoori haben bereits zwei alte Br\u00fccken mit dieser \u00absanften\u00bb Methode gest\u00fctzt: die M\u00fcnchenstein-Eisenbahnbr\u00fccke bei Basel, Baujahr 1892, und die Diamond-Creek-Strassenbr\u00fccke in Australien, Baujahr 1896. Falls ihr System sich weltweit durchsetzt, g\u00e4be es genug zu tun: In Europa sind rund 30 Prozent aller Br\u00fccken \u00e4lter als 100 Jahre. Ganz \u00e4hnlich sieht es in den USA, Australien und Japan aus. Strassenbeh\u00f6rden und Eisenbahngesellschaften weltweit suchen nach Methoden, diese Bauwerke am Leben zu halten. M\u00f6glicherweise hat die Empa den Schl\u00fcssel dazu in der Hand. Forschungspartner ist Alain Nussbaumer, der an der EPFL<\/a> \u00fcber Erm\u00fcdung und Bruchmechanik von Stahlstrukturen forscht. Nussbaumer betreut auch die Dissertationen, die im Zuge dieser Forschungsprojekte an der Empa<\/a> laufen.<\/p>\n

CFK ist f\u00fcr Verst\u00e4rkungen von Bauwerken ideal: Es ist korrosionsbest\u00e4ndig und zeigt keine Materialerm\u00fcdung, ausserdem ist es leicht und belastet das Bauwerk nicht mit zus\u00e4tzlichem Gewicht, wie es eine Stahlverst\u00e4rkung tun w\u00fcrde.<\/p>\n

Ein Anker anstelle von Leim <\/strong><\/p>\n

Im Gegensatz zu Holz oder Beton, bei dem man die CFK-Verst\u00e4rkung einfach aufkleben kann, ist die Befestigung an alten Stahltr\u00e4gern jedoch deutlich komplizierter. Oft sind die Br\u00fcckentr\u00e4ger rostig oder mit dicken Schichten Farbe \u00fcberstrichen. Manchmal verhindern Nieten in den Stahltr\u00e4gern ein flaches Aufkleben der CFK-Pflaster. Ghafoori umgeht diese Probleme, indem er CFK nicht direkt auf die Br\u00fccke klebt, sondern die Platten mit Verankerungen an der Br\u00fccke befestigt. Das spart das Blankschleifen grosser Fl\u00e4chen. Zus\u00e4tzliches Plus: Die Br\u00fccke muss w\u00e4hrend der Montage des CFK-Streifen nicht f\u00fcr den Verkehr gesperrt werden. Auch das Einwickeln der Br\u00fccke mit Folie entf\u00e4llt \u2013 das wird oftmals n\u00f6tig, wenn alte Br\u00fccken \u00fcber Fl\u00fcsse f\u00fchren und keine schwermetallhaltigen Farbsplitter ins Gew\u00e4sser gelangen d\u00fcrfen.<\/p>\n

Die Verankerungen, mit denen Ghafoori seine CFK-Pflaster anbringt, sind nicht ganz einfach nachzubauen. \u00abEntscheidend ist, dass beim Festklemmen des CFK die Carbonfasern nicht zerbrechen\u00bb, sagt Ghafoori. Seit mehr als zehn Jahren besch\u00e4ftigt er sich an der Empa mit dieser Technik und n\u00fctzt die schweren Hydraulikpressen in der Bauhalle f\u00fcr seine Experimente. Das B\u00fcro, in dem er seine Publikationen verfasst, befindet sich direkt dar\u00fcber. \u00abDer Anfang war nicht einfach\u00bb, erinnert sich der Forscher. \u00abAls ich 2009 im Zuge meiner Masterarbeit die ersten Verankerungen in einem Zugversuch testete, fielen sie \u00fcber Nacht ab. Das hat mir nicht gerade Respekt bei meinen Kollegen verschafft. Ich erhielt sogar f\u00fcr einige Tage Besuchsverbot im Labor, meine Arbeit galt als zu gef\u00e4hrlich.\u00bb<\/p>\n

Inzwischen ist das an der Empa entwickelte Verankerungssystem mit einem Patent gesch\u00fctzt und hat seine Bew\u00e4hrungsprobe l\u00e4ngst bestanden: Seit 2015 ist die M\u00fcnchenstein-Br\u00fccke mit den vorgespannten CFK-Pflastern verst\u00e4rkt. T\u00e4glich rollen mehrere Dutzend Personen- und G\u00fcterz\u00fcge \u00fcber die historische Stahlkonstruktion. Ein Langzeit-\u00dcberwachungssystem bestehend aus einem drahtlosen Sensornetzwerk misst Belastung und Bewegungen der Br\u00fcckenteile und liefert die Daten in Echtzeit an die Empa.<\/p>\n

Ausgestattet f\u00fcr alle Eventualit\u00e4ten <\/strong><\/p>\n

Das Projekt, mit dem Ghafoori zugleich seine Dissertation bestritt, wurde rasch in der Fachwelt bekannt. So kam es, dass im Januar 2018 eine ganz \u00e4hnliche Br\u00fccke in Australien mit dem CFK-System verst\u00e4rkt werden konnte: die 122-j\u00e4hrige Diamond-Creek-Br\u00fccke in der N\u00e4he von Melbourne. \u00abWir haben seit M\u00fcnchenstein einiges dazugelernt\u00bb, betont Ghafoori. So konnten die Forscher die Form der Verankerungen verbessern und die ganze Konstruktion flacher machen. Das ist wichtig, weil unter vielen Br\u00fccken Lastwagen durchfahren. W\u00fcrde die Verspannung zu weit nach unten ragen, k\u00f6nnten besonders hohe Anh\u00e4nger mit der neuen Technik kollidieren. Zudem hat das Team die Temperaturschwankungen zwischen Sommer und Winter ins Kalk\u00fcl mit gezogen: Die Messungen an der M\u00fcnchenstein-Br\u00fccke hatten gezeigt, dass die CFK-Versteifung der Br\u00fccke an heissen Sommertagen wesentlich besser funktioniert als im Winter. Der Grund: In der Sommerhitze dehnt sich die Stahlbr\u00fccke aus, die L\u00e4nge der CFK-Verst\u00e4rkung bleibt jedoch fast gleich. So wird die Br\u00fccke im Sommer von ihrem St\u00fctzkorsett st\u00e4rker zusammengerafft als im Winter.<\/p>\n

Auch die Diamond-Creek-Br\u00fccke, verst\u00e4rkt im Januar 2018, tr\u00e4gt Sensoren und wird f\u00fcr mindestens anderthalb Jahre online Belastungsdaten an die Empa liefern. Um zu sehen, ob die Versteifung Wirkung zeigt, hatten die Forscher vor und nach dem Befestigen der CFK-Streifen einen 42-Tonnen-Sattelschlepper \u00fcber die Br\u00fccke rollen lassen. \u00abDie ersten Daten zeigen, dass die Kr\u00e4fte, die auf die Br\u00fccke wirken, um die H\u00e4lfte zur\u00fcckgehen\u00bb, sagt Ghafoori. \u00abDas k\u00f6nnte, vorsichtig gesch\u00e4tzt, dazu f\u00fchren, dass sich ihre Rest-Lebenszeit verdoppelt.\u00bb<\/p>\n

Br\u00fccken zukunftsfest machen <\/strong><\/p>\n

Inzwischen bekommen Ghafoori und Motavalli immer \u00f6fter Besuch aus dem Ausland. Das franz\u00f6sische Forschungsinstitut f\u00fcr Verkehr, das franz\u00f6sische Zentrum f\u00fcr Mobilit\u00e4t und eine chinesische Delegation haben sich angek\u00fcndigt, eine US-Delegation war ebenfalls schon zu Besuch an der Empa. Die Methode ist ohne grossen Aufwand weltweit einsetzbar. \u00abF\u00fcr Australien haben wir die Klammern mit den CFK-Streifen bei uns an der Empa vormontiert, getestet und dann einfach per Paketpost zur Baustelle geschickt\u00bb, sagt Ghafoori. \u00abWir mussten sp\u00e4ter nur hinfliegen und alles vor Ort montieren.\u00bb<\/p>\n

Nat\u00fcrlich wollen die Forscher nicht auf dem aktuellen Wissensstand stehen bleiben. Nach dem Verst\u00e4rken von geraden Stahltr\u00e4gern sollen nun auch die X-f\u00f6rmigen Verbindungsst\u00fccke zwischen den Tr\u00e4gern verst\u00e4rkt werden. Dort, an den Schweissn\u00e4hten und Verbindungsfugen, bl\u00fcht besonders gerne der Rost, und es zeigen sich Erm\u00fcdungsrisse, die die Br\u00fccke instabil machen k\u00f6nnen. Ein neu entwickeltes CFK-Streifen-System k\u00f6nnte das Problem bald l\u00f6sen. Mit dieser Art Unterst\u00fctzung k\u00f6nnten viele Stahlbr\u00fccken aus dem 19. Jahrhundert zukunftsfest gemacht werden \u2013 und so am Ende ihre j\u00fcngeren Geschwister aus Stahlbeton noch deutlich \u00fcberleben.<\/p>\n

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  Bewahren statt wegwerfen \u2013 das gilt nicht nur f\u00fcr Jugendstil-Villen, f\u00fcr Vorkriegs-Sportwagen oder Hammond-Orgeln aus den 1950ern; bewahren statt verschrotten ist auch f\u00fcr alte Eisenbahn- oder Strassenbr\u00fccken eine gute Idee. Die Industriedenkm\u00e4ler, oft erdacht und errechnet von Stahlbauingenieuren aus dem 19. 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