Einsatz von UHPC beim Bau der Gärtnerplatzbrücke in Kassel
Ein Blick in die Zukunft des Hightech-Bauens
Schmidt, Michael
Ultra-Hochfester Beton (UHPC) ist ein besonders gefügedichter und daher sehr korrosionswiderstandsfähiger Hochleistungsbeton mit einer Druckfestigkeit von 150 N/mm2 bis 200 N/mm2. Nun wurde in Deutschland die erste größere Brücke mit UHPC, die Gärtnerplatzbrücke über die Fulda in Kassel, nahezu fertig gestellt. Die trotz einer Bemessungslast von 50 kN minimal nur rd. 8,5 cm dicken Deckenplatten aus quer vorgespanntem UHPC werden mit den sehr filigranen, bis zu 36 m langen Obergurten mit einem Querschnitt von nur 30 cm x 40 cm dauerhaft tragend verklebt. Die Betonfertigteile der rd. 140 m langen Fußgänger- und Radbrücke wurden in einem Fertigteilwerk mit den dort vorhandenen Misch- und Betoniereinrichtungen hergestellt. Die parallel zur längeren Seite mit Litzen vorgespannten rd. 5,00 m x 2.20 m großen Platten wurden in einer aufrecht stehenden Schalung betoniert. Der sehr leicht verarbeitbare Beton wurde mit einem Schlauch in die Schalung eingebracht und mit Schalungsrüttlern praktisch vollständig entlüftet. Die Oberfläche war sehr homogen, dicht und glatt, der Beton praktisch frei von Verdichtungsporen. Die Mindestanforderungen an die Druckfestigkeit des bei rd. 80 °C wärmebehandelten Betons betrugen i.M. 165 N/mm2. Kein Einzelwert der an Prüfzylindern 150 mm/300 mm geprüften Festigkeit sollte unter 145 N/mm2 liegen. Die Biegezugfestigkeit des mit rd. 1 Vol.-% Stahlfasern hergestellten Betons wird zwar bei der gewählten vorgespannten Konstruktion der Platten rechnerisch nicht ausgenutzt, war aber dennoch mit mindestens 12 N/mm2 vorgegeben. Die Oberflächen(ab-)zugfestigkeit betrug 6 N/mm2 bis 8 N/mm2. Dies führte zu der Überlegung, die Fertigteilplatten des Brückendecks nicht mechanisch mit den Längsträgern zu verbinden, sondern vollflächig miteinander zu verkleben, ähnlich wie dies bei Flugzeugen oder Autoteilen längst üblich ist. Verwendet wird ein gefülltes Epoxidharz der Firma Sika, das seit vielen Jahren zum Kleben von Verstärkungslaschen und Kohlefaserlamellen auf Beton verwendet wird. Über die Fuge werden die Vorspannkräfte aus den Obergurten in die Deckenplatten übertragen, d.h. die ist Klebefuge ist dauerhaft mit einer Scherspannung von bis zu rd. 2 N/mm2 beansprucht. Umfangreiche Vorversuche an der Universität Kassel ergaben teilweise erstaunliche Ergebnisse. So war es bei sorgfältigem Vorgehen möglich, dass aus zwei Teilen mittig zusammengeklebte Biegebalken nicht wie bei Normalbeton üblich schlagartig in der Klebefuge versagten, sondern unter Aktivierung der Fasern sehr duktil im faserbewehrten Beton. Die Biegezugfestigkeit und die Schubfestigkeit erreichten dann bis zu rd. 15 N/mm2. Die Oberflächenzugfestigkeit der Klebeflächen durfte 6 N/mm2 nicht unterschreiten. Inzwischen wurden die Deckenplatten mit den Obergurten verklebt und die UHPC-Obergurte nachträglich vorgespannt. Die Klebeflächen wurden zuvor vor Ort mit einem Nadelgerät weiter aufgeraut und gesäubert. Die Kombination leichter, filigraner und dennoch hoch tragfähiger Fertigteile aus UHPC mit der für konstruktive Bauteile neuen Fügetechnik Kleben lässt die Verwirklichung einer Vision näher rücken: das automatisierte Fügen sehr passgenauer Betonbauteile, die just-in-time an die Baustelle geliefert und vor Ort mit geeigneten Montagegeräten computergesteuert versetzt werden etwas, was in allen anderen Industrien längst der Standard ist.
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beton 6/2007 ab Seite 252
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beton
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