Cobrae-Tagung

Starke und elegante Brücken dank Faserverbundwerkstoffen

Apr 26, 2005 | REMIGIUS NIDERÖST

110 IngenieurInnen und MaterialwissenschafterInnen aus 19 Ländern fanden sich vom 30. März bis 1. April in der Empa-Akademie ein. Sie nahmen an der dritten internationalen Konferenz zum Thema Brückenbau mit faserverstärkten Kunststoffen teil. Eingeladen hatte der stellvertretende Direktor der Empa, Prof. Urs Meier, seines Zeichens auch amtierender Präsident von COBRAE, der «Composite Bridge Alliance Europe».

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Die Teilnehmenden auf der Storchenbrücke in Winterthur
 

Vor mehr als zwei Jahrzehnten wurden an der Empa die ersten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffbänder (CFK) entwickelt. Seitdem hat das Verstärken von Stahl- und Spannbetonbauteilen mit CFK eine immer grössere Verbreitung gefunden. Allerdings ist der erzielbare Verstärkungsgrad und die Ausnutzung der Bänder in vielen Fällen noch beschränkt. Hier hilft es, wie die internationalen Referentinnen und Referenten während dreier Tage vermittelten, die Herstellungsverfahren weiter zu perfektionieren und den Einsatz neuer Materialien zu prüfen.

Neue Herstellungsverfahren und Materialien

Die Vorträge zeigten ein erstaunliches Spektrum möglicher Techniken auf. So spielt zum Beispiel die Klebetechnik beim Erfolg eine entscheidende Rolle: CFK-Bänder werden nicht nur oberflächig aufgeklebt, sondern auch sehr erfolgreich in Schlitze eingeklebt. Dadurch eröffnen sich neue Anwendungsmöglichkeiten; Sicherheit sowie Verstärkungsgrad erhöhen sich.

Neben mit Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoffen, kommen neuerdings auch mit Basaltfasern verstärkte Kunststoffe zum Einsatz. Gegenüber den herkömmlichen Glasfasern weisen diese neuen Materialien im Bauwesen erhebliche Vorteile auf.

Die neuen Techniken bergen jedoch auch Risken. Brücken aus Faserverbundwerkstoffen neigen zum Beispiel aufgrund ihres geringen Gewichts zu Schwingungen. Empa-ForscherInnen veranschaulichten die komplizierten Zusammenhänge des Schwingungsverhaltens sehr eindrücklich – sowohl in der Theorie als auch in einem Grossexperiment in der Empa-Bauhalle an der Forschungsplattform „Schrägseilbrücke“.

Beispiele aus der Praxis

CFK-Brücken stehen jedoch nicht nur in Forschungslabors und Bauhallen. Mit zahlreichen Beispielen aus aller Welt illustrierten die Konferenzteilnehmenden die breite Einssatzfähigkeit solcher Brücken. In Winterthur wurde 1996 die Storchenbrücke eröffnet, die weltweit erste CFK-Kabel-Brücke mit elektronischem Überwachungssystem. In Yverdon führte eine CFK-Fussgängerbrücke während der Expo 02 durch die legendäre Wolke. In Aachen entwickelten Ingenieure eine GFK-Fachwerkbrücke für 40 Tonnen-Fahrzeuge mit einer Spannweite von 30 Metern. Diese leichte, schnell zu errichtende Brücke ist für den Einsatz nach Erdbeben oder Lawinenniedergängen gedacht. In Warschau steht eine 20 Meter gespannte Fachwerkverbundbrücke. Und das sind nur einige Beispiele des weltweiten Einsatzes von CFK-Brücken.

Neben dem Bauwesen nutzen auch andere Disziplinen Faserverbundwerkstoffe, zum Beispiel Raumfahrt- und Rüstungskonzerne. Davon profitiert der Brückenbau. Jahrelange Erfahrungen aus diesen Bereichen flossen in den Bau der Broadway Bridge in Portland, Oregon, ein, die aus Faserverbund-Brückenplatten erbaut wurde.

Technik und Ästhetik

Die Konferenz zeigte deutlich: Mit modernen Faserverbundwerkstoffen lassen sich Technik und Ästhetik im Brückenbau erfolgreich verbinden. Bei den Teilnehmenden stiess die geschickte Mischung akademischer und industrieller Beiträge sowie Grossexperimente im Labor und Besichtigungen im Feld auf grosse Resonanz. Die COBRAE-Konferenz war, wie auch die Evaluation bei den TeilnehmerInnen zeigte, ein grosser Erfolg.

Bärbel Zierl

Kontakt: Prof. Urs Meier,