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Sonntag, 21. Juli 2019
Ausgabe 6544 | Nr. 202 | 18. Jahrgang
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Rheinbrücke Karlsruhe: Fahrbahn aus Spezialbeton-Stahl-Verbund geplant

# 09.11.2018

Ursprüngliche Nutzung für 18.000 Fahrzeuge täglich weit überschritten. Bautechnik mit hochfestem Beton und Stahlplatten in Niederlanden bereits erfolgreich. Wissenschaftler begleiten Brückenertüchtigung mit Laborprüfungen und sensorischen Messungen

Straßen und Flüsse als Verkehrswege für Volkswirtschaft unerlässlich

Die Rheinbrücke Maxau bei Karlsruhe erhält bis Ende 2019 eine hochmoderne Fahrbahn. Foto: Wikimedia Commons, Rainer Lück, http1RL.d Die Rheinbrücke Maxau bei Karlsruhe erhält bis Ende 2019 eine hochmoderne Fahrbahn. Foto: Wikimedia Commons, Rainer Lück, http1RL.d

Der Rhein ist als größte Bundeswasserstraße für den Transport von Waren und Gütern wirtschaftlich sehr bedeutsam. Zuletzt kam es jedoch aufgrund von Niedrigwasser zu einigen Engpässen, beispielsweise bei der Versorgung von Tankstellen mit Benzin und Diesel.

Ebenfalls von enormer Bedeutung für den Personen- und Güterverkehr sind die zahlreichen Rheinbrücken. Auch hier sind, aufgrund von notwendigen Instandsetzungsmaßnahmen, Beeinträchtigungen vorprogrammiert. Ein Beispiel liefert die Rheinbrücke Maxau bei Karlsruhe.

80.000 Fahrzeuge pro Tag belasten Rheinbrücke

Die 292 Meter lange Schrägseilbrücke verbindet mit der Bundesstraße 10 als einzige Überführung im Umkreis von 25 Kilometern Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz. Das Verkehrsaufkommen ist hoch: Über 80.000 Fahrzeuge passieren die Brücke täglich.

Zur Zeit der Erbauung in den 1960er Jahren rechnete man mit etwa 18.000 Fahrzeugen pro Tag. Die Belastung vor allem durch gestiegene Achslasten der Fahrzeuge macht aktuell eine Instandsetzung erforderlich. Die Brücke erhält einen neuen Belag aus Spezialbeton, der im Verbund mit einer stählernen Fahrbahnplatte deren Tragfähigkeit erhöhen soll.

Bautechnik mit hochfestem Beton und Stahlplatten erfolgreich getestet

Die dabei eingesetzte Technik wurde in den Niederlanden entwickelt und ist dort bereits weit verbreitet. "In Deutschland kam das Verfahren erstmals 2014 in einem Pilotprojekt zum Einsatz, wobei auch die Eignung für die Instandsetzung der Rheinbrücke Maxau überprüft wurde", erklärt Professor Frank Dehn vom Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB) und der Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (MPA) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Beide Einrichtungen sind für die Bewertung des hochfesten Betons verantwortlich, der bei der Sanierung und Ertüchtigung genutzt wird. "IMB und MPA prüfen und bewerten den von den beteiligten Firmen entwickelten Beton und beraten das Regierungspräsidium Karlsruhe als Auftraggeber in bautechnischen Fragen", berichtet Frank Dehn. Parallel dazu werde kontinuierlich das Verformungsverhalten eines im September hergestellten Probebauteils gemessen.

KIT-Wissenschaftler begleiten Brückeninstandsetzung

Andere Ingenieure des KIT begleiten die Instandsetzung der Rheinbrücke Maxau ebenfalls wissenschaftlich: "Wir messen mit verschiedenen Sensoren das Tragverhalten der Brücke vor und nach der Instandsetzungsmaßnahme, um Verbesserungen zu verifizieren und so geeignete Techniken für weitere Brücken zu etablieren," erklärt Thomas Ummenhofer, Leiter der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine (VAKA) am KIT.

Zusammen mit seinem Mitarbeiter Philipp Weidner entwickelt der Bauingenieur ein geeignetes numerisches Tragwerksmodell der Brücke, das dann für weitere Analysen zur Verfügung steht. "Dieses validieren wir mit den tatsächlichen Messwerten, um einen Ansatz zu entwickeln, der als Grundlage für weitere Brückeninstandsetzungen dienen kann", sagt Daniel C. Ruff, Geschäftsführer der VAKA. Erste Messungen und Belastungsversuche würden bereits durchgeführt werden.

Weniger Gewicht und Schwingungen dank Spezialbeton-Stahl-Verbund

Die extrem hohe Festigkeit des eingesetzten Betons kann dessen Stärke und somit die zusätzliche Gewichtsbelastung für die Brücke deutlich reduzieren. Gleichzeitig dämpft die neue Verbundfahrbahnplatte Schwingungen durch den Verkehr und schützt so die Stahlkonstruktion. Ein spezielles Gemisch aus Fasern und Stahlbewehrung wirkt möglichen Rissen in dem extrem stark belasteten Beton entgegen.

Da der Beton speziell auf die örtlichen Gegebenheiten der Rheinbrücke Maxau abgestimmt sein muss, wurden seine Eigenschaften umfangreichen Prüfungen im Labor unterzogen. "Der Einbau dieses Spezialbetons ist technisch extrem anspruchsvoll. Die Handhabung musste an mehreren Probebauteilen getestet werden", so Michael Haist, der das Projekt bereits seit 2013 begleitet.

Nachdem die notwendigen Untersuchungen an diesen Probebauteilen nun zufriedenstellend ausgefallen sind, kann die Instandsetzung noch in diesem Jahr beginnen und voraussichtlich im Dezember 2019 abgeschlossen werden.

Die Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des KIT (VAKA)

wurde 1921 gegründet und besteht aus den Bereichen Stahl- und Leichtbau sowie Holzbau und Baukonstruktionen. Im bauaufsichtlichen Bereich ist die VAKA als Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle anerkannt und international tätig. Die in vielen Forschungsprojekten gewonnenen Ergebnisse überführen die Wissenschaftler der VAKA in auf die Praxis übertragbare Konzepte.

Das Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB) und die Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (MPA) des KIT

legen einen wissenschaftlichen Schwerpunkt in die Entwicklung, Prüfung und Bewertung von Hochleistungsbetonen. Die MPA ist als Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle national anerkannt und europäisch notifiziert. Die am Institut entwickelten Betone und Materialmodelle kommen weltweit zum Einsatz und sind nahezu in allen nationalen und internationalen Normen und Regelwerken verankert.

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