Weltpremiere Brückenbau: Carbon ersetzt Hängeseile aus Stahl

News | Frank Kessler | 08.05.2020 Weltpremiere Brückenbau: Carbon ersetzt Hängeseile aus Stahl
Foto: L. Haspel, sbp Stuttgart

In Stuttgart fand letzten Sonntag ein spektakulärer Brückenschlag statt. Für die Verlängerung der Stadtbahn ist eine Brücke erforderlich, die über die Autobahn führt. Nun wurde die weltweit erste Hängebrücke aufgebaut, die vollständig an Hängeseilen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) hängt. Durch die im Vergleich zu Stahlseilen um drei Viertel reduzierten Querschnittsflächen können nicht nur Kosten eingespart sondern auch die Umwelt geschont werden.

Es ist ein Meilenstein mit Schweizer Wurzeln. Eine 127 Meter lange Eisenbahnbrücke wird über die A8 bei Stuttgart geschoben. Die Hängeseile bestehen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dieser Werkstoff ist extrem leicht und dennoch stabil. In der Vergangenheit kam dieser Werkstoff immer wieder zum Einsatz. Das Projekt existiert bereits seit dem Jahr 2012, das seinen Anfang mit dem Ingenieurbüro Schlaich Bergermann Partner (sbp) aus Stuttgart nahm. Im Gegensatz zu einer klassischen Stabbogenbrücke mit vertikalen Hängern überkreuzen sich die schräg angeordneten Hänger, und es entsteht der Eindruck eines feinen Seilnetzes.Eine solche Netzwerkbogenbrücke ist steifer, womit ein Durchbiegen unter Verkehrslast verhindert wird. Besonders bei Eisenbahnbrücken ist das wichtig, denn wenn die Last eines Zuges zu groß ist, können sich die Schienen verkrümmen und die Züge entgleisen. Trotzdem wurden nur wenige Brücken dieser Art realisiert. Der Grund war die Materialermüdung und die hohen Kosten.

Carbonhänger aus CFK sind die Lösung

Es war die Idee von Lorenz Haspel aus dem sbp-Team, die Stahlseile durch vorgespannte Carbon-Hänger zu ersetzen. Das Erstaunliche war, dass die Kosten mit dieser Lösung sogar gesenkt wurden. Denn die Querschnittsfläche der CFK‐Hänger beträgt nur ein Viertel
dessen, was für Hänger aus Stahl nötig gewesen wäre. Doch neben der Wirtschaftlichkeit spricht auch die Nachhaltigkeit für den neuen Werkstoff. Die Stahlseile hätten dreimal so hohe CO2-Emmissionen verursachen und mehr als doppelt so viel Energie verbraucht.

Spezielle Hängeseile von EMPA

Doch CFK-Hänger waren noch kein Massenprodukt. Es stellte sich daher die Frage, wer die 72 Hänger liefern könne. Den Forschern der EMPA, dem interdisziplinären Forschungsinstitut des Bereichs für Materialwissenschaften und Technologie an der ETH Zürich, war dieses Brückensystem nicht fremd und es wurde ein Gutachten erstellt. Die Aufgabe der EMPA-Gutachter Urs Meier - ein Pionier der CFK-Forschung - und Peter Richner, der heutige stellvertretende Direktor der EMPA, bestand nun darin, die umfangreichen Daten zu analysieren und zu bewerten. Bereits am 17. Mai 2017 wurde das Gutachten nach Stuttgart geschickt. Doch erst am 10. April 2018 kam ein Schreiben von der baden-württembergischen Zulassungsbehörde, das die Verwendung von CFK-Hängern unter Berücksichtigung von Auflagen erlaubte. Zunächst drohte das Projekt jedoch aus Kostengründen zu scheitern. Doch letztendlich entschied man sich für die Variante mit der zukunftweisenden Technologie und dem Einsatz der Carbonseile.

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