10 Dezember 2008

Erste Straßenbrücke mit Holz-Beton-Verbund in Deutschland

Hohe Tragfähigkeit bei geringer Bauteilhöhe

Am 1. Dezember 2008 wurde von der Landwirtschaftsministerin des Landes Sachsen-Anhalt, Petra Wernicke, der vom Landes-Forstbetrieb Süd in Auftrag gegebene Ersatzneubau der Birkberg-Brücke bei Wippra eröffnet. Dieses etwa 330.000 Euro teure Bauwerk mit einer Spannweite von mehr als 15 Metern wurde als erste Straßenbrücke in Deutschland in der Holz-Beton-Verbundbauweise ausgeführt. Die Brücke mit einer Tragfähigkeit für Schwerlastwagen nach DIN-Fachbericht dient als einspurige Wirtschaftswegüberführung über die Wipper.

Bruecke_Eroeffnung.jpgBei dem Überbau handelt es sich um einen Holz-Beton-Verbundplattenbalken bestehend aus zwei blockverleimten Brettschichtholzträgern, welche durch spezielle Verbundelemente nachgiebig mit der im Mittel 25 cm starken Stahlbetonfahrbahnplatte verbunden sind. Der gesamte Holzquerschnitt aus Brettschichtholz der Festigkeitsklasse GL32h besitzt eine konstante Konstruktionshöhe von 70 cm bei einer Breite von 1,26 m. Das Verbundelement Dübelleiste, welches die Schubkraftübertragung in der Verbundfuge zwischen Beton und Holz gewährleistet, besteht aus einer 3 cm dicken Stahlplatte mit betonseitig aufgeschweißten Kopfbolzendübeln, wodurch die Schubübertragung im Beton analog den bekannten Prinzipien des Stahlverbundbaus erfolgt.

Holzseitig wird die Stahlplatte in gefräste Kerven eingesetzt und verschraubt, sodass mit Hilfe des aus dem Holzbau bekannten Versatzes die Schubkraft in den Brettschichtholzträger eingeleitet werden kann. Auf diese Weise ermöglichen die Verbundelemente ein Zusammenwirken von Holzträgern und Betonplatte bei der Lastabtragung, so dass das dabei entstehende Hybridtragwerk gegenüber konventionellen Holzbrücken eine höhere Steifigkeit und Tragfähigkeit besitzt.

Weitere Vorteile der Bauweise sind die hohe Tragfähigkeit bei geringer Bauteilhöhe, eine gute Lastquerverteilung und eine einfache Scheibenausbildung zur Bauwerksstabilisierung. Außerdem können vielfältige konstruktive Detailpunkte (Schrammborde, Geländer, Fahrbahnübergänge und die Ausführung der bituminösen Dichtung), welche im Betonbrückenbau akzeptiert sind und sich langjährig bewährt haben, bei Holz-Beton-Verbundbrücken ohne weiteren Planungsaufwand problemlos übernommen werden.

Zusätzliche Vorzüge gegenüber normalen Holzüberbauten resultieren aus der bei Holz-Beton-Verbundbrücken vorhandenen größeren Steifigkeit auch für horizontale Lasten wie Bremsen und Seitenstoß sowie aus einer erhöhten Lebensdauer infolge des idealen konstruktiven Holzschutzes der Brettschichtholzkonstruktion durch die Betonfahrbahnplatte. Im Vergleich zu reinen Betonbrücken ergibt sich durch das geringe Eigengewicht der Hauptträger eine deutliche Gewichtsreduzierung des Überbaus, sodass Einsparungen im Bereich der Unterbauten und Gründungen möglich sind. Ferner können durch den hohen Vorfertigungsgrad bei dieser Bauweise kurze Montage- und Sperrzeiten erreicht werden.

Bruecke_unten.jpgDie Dübelleisten wurden im Rahmen des Forschungsprojektes “Weiterentwicklung der Holz-Beton-Verbundbauweise unter Einsatz von blockverleimten Brettschichtholzquerschnitten” an der Professur Holz- und Mauerwerksbau der Bauhaus-Universität Weimar entwickelt. Gefördert wurde dieses Vorhaben durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsgemeinschaften (AiF) über die Deutsche Gesellschaft für Holzforschung (DGfH). Unter der Leitung von Professor Karl Rautenstrauch führte Dr.-Ing. Antje Simon, die auf dem Gebiet des Hybridbrückenbaus im Sommer 2008 an der Bauhaus-Universität Weimar promovierte, zahlreiche Bauteilversuche zum Kurzzeit- und Langzeittragverhalten sowie zum Verhalten unter dynamischer Beanspruchung durch. Als Ergebnis konnte die Eignung der Dübelleiste für den Einsatz im Straßenbrückenbau nachgewiesen werden.

Diese Konzeption von Straßenbrücken in der innovativen Holz-Beton-Verbundbauweise wurde durch die an der Professur Holz- und Mauerwerksbau durchgeführte Entwicklung des Verbundelementes Dübelleiste erst ermöglicht. Frau Dr. Simon ist heute als Projektleiterin des für die Birkberg-Brücke zuständigen Ingenieurbüros Setzpfandt aus Weimar tätig und konnte einen Großteil der an der Bauhaus-Universität Weimar gewonnenen Forschungsergebnisse in die Praxis überführen. Das Projekt Birkberg-Brücke dokumentiert auf diese Weise die gute Zusammenarbeit zwischen der Hochschule, Partnern der mittelständischen Wirtschaft und staatlicher Forschungsförderung.

Weitere Informationen

Source: Bauhaus-Universität Weimar, Professur Holz- und Mauerwerksbau, 2008-12.

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