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Tragende Verbindungen

Edelstahl Rostfrei übernimmt eine Schlüsselrolle im Brückenbau

Für die Tragseile der Harbor-Drive Fußgängerbrücke in San Diego kam Edelstahl Rostfrei der Güte 1.4439 zum Einsatz, für den neben der jahrzehntelang gleichbleibend schönen Optik auch die Festigkeit sprach.

Düsseldorf (ABZ). – Als zentrale Elemente der Infrastruktur verbinden Brücken Menschen und Regionen. Dabei dienen sie als identitätsstiftende Wahrzeichen und sind nicht selten Architektur und Skulptur zugleich. Immer höhere Verkehrsdichte, zunehmender Schwerlastverkehr und Sanierungsstau machen bestehenden Brücken jedoch das Leben so schwer, dass sie drohen, daran zu zerbrechen. Neubauten können entsprechend gewappnet werden, müssen sich aber zusätzlich an ihrer Umweltverträglichkeit und lebensdauerbezogenen Wirtschaftlichkeitsberechnung messen lassen.

Gefordert sind deshalb im Brückenbau Konstruktionen und Werkstoffe, die Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Ästhetik in Einklang bringen. Eine Schlüsselrolle übernimmt dabei Edelstahl Rostfrei, der alle drei Forderungen variantenreich erfüllt – in Bewehrungen, Brückenbögen, Pylonen, Seilen, Geländern oder auch Befestigungen.

An deutschen Brücken nagt immer stärker der Zahn der Zeit – vor allem in Form von Rost und bröckelndem Beton. Fast 50 % der hiesigen Autobahnbrücken wurden vor 1980 gebaut, ebenfalls fast die Hälfte aller Eisenbahnbrücken ist sogar älter als 80 Jahre. Ermüdungserscheinungen der eingesetzten Baumaterialien und Bewehrungen, die durch feine Risse im Beton und dadurch eindringendes Wasser und Streusalz angegriffen wurden, machen immer mehr Brücken zum Problemfall. Beispielhaft dafür stehen die Leverkusener Brücke, die für Lkw mit mehr als 3,5 t Gewicht gesperrt ist, oder die auf vier Spuren beschränkte A40-Rheinbrücke in Duisburg. Planung und Bau einer neuen Brücke sind hochkomplex und zählen zu den anspruchsvollsten Aufgaben im Bauwesen überhaupt.

Neben topografischen und konstruktiven Vorgaben steht dabei die Wirtschaftlichkeit des auf eine Lebensdauer von mindestens 100 Jahre auszulegenden Bauwerks im Mittelpunkt. Außer den Baukosten fließen in diese Berechnungen auch alle Aufwendungen für den Brückenunterhalt während ihrer Lebensdauer ein. Zur Kostensenkung ist die Verkürzung der Bauzeit durch Vorfertigung und Einheben der Brücke als Ganzes oder in wenigen Segmenten deshalb ebenso erstrebenswert wie die Wahl von dauerhaft wartungsfreien Materialien. Die Werkstoffgruppe der nichtrostenden Stähle beantwortet diese Anforderungen durch ein breites Sortenspektrum umfassend.

Die Planer der Moreland Millennium Bridge in Durban, Südafrika, wählten für die tragenden Rundbögen Edelstahl Rostfrei der Güte 1.4301.

Alle Sorten zeichnen sich durch gute Umformbarkeit und Schweißeigenschaften aus, sodass sie weitreichende Vorfertigung und zeitsparende Montage vor Ort ermöglichen. Ungeschlagene Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit, Duktilität sowie nahezu kein Wartungsaufwand sprechen überdies für den Einsatz von Edelstahl im Brückenbau. Hinzu kommt die gute Öko-Bilanz des ohne Qualitätsverlust immer wieder recycelbaren und dauerhaft witterungsbeständigen Werkstoffs. Schlankere und auch materialsparende und leichtere Konstruktionen zahlen sich nicht nur bei der Kostenbetrachtung aus, sondern erschließen Gestaltern große kreative Freiräume. Die Ästhetik des Materials unterstreicht die Entwurfsqualität und gewährleistet eine harmonische Einbindung des Bauwerks in die Umgebung.

Unabhängig von Klima, Witterung oder Standort bietet das breite Sortenspektrum der nichtrostenden Stähle für jede Einsatzbedingung die optimale Materialzusammensetzung. So sind ferritische Güten – trotz ihrer geringen Legierung – unlegiertem Baustahl in der Korrosionsbeständigkeit bereits überlegen. Im Brückenbau deutlich stärker verbreitet sind jedoch austenitische Güten wie 1.4301, 1.4401 und 1.4404. Sie zeichnen sich durch ihre sehr gute Umformbarkeit, hohe Festigkeit, gute Schweißeigenschaften und Korrosionsbeständigkeit aus. Deshalb wählten die Planer der Moreland Millennium Bridge in Durban, Südafrika, für die tragenden Rundbögen die Güte 1.4301. Die Fußgängerbrücke St. Ulrich in Gröden, Italien, kombiniert seidenmatt geschliffene Pfosten und Handläufe des Brückengeländers aus nichtrostendem Stahl 1.4301 mit Seilen der Güte 1.4404. Die Unterseite der Brücke ist mit Paneelen aus Edelstahl Rostfrei 1.4301 bekleidet. Auch die denkmalgeschützte Story Bridge in Brisbane, Australien, setzt in großem Umfang auf nichtrostende austenitische Stähle: Ihr 3 m hoher Schutzzaun erhielt Doppel-T-Träger, Rohre und Winkel der Güte 1.4404. Ein geschwärztes Netz aus 1.4401 ist optisch unsichtbar, erlaubt freie Sicht auf die malerische Umgebung und hält der hohen Windlast zuverlässig stand. Mit dem Newcastle Memorial Walk in Newcastle setzt eine weitere Brückenkonstruktion in Australien großflächig auf diesen Werkstoff: Brückenrahmen, Geländer und Handläufe glänzen in Edelstahl Rostfrei. Für die Tragseile der Harbor-Drive Fußgängerbrücke in San Diego, USA, kam Edelstahl der Güte 1.4439 zum Einsatz. Für ihn sprach neben der jahrzehntelang gleichbleibend schönen Optik auch die Festigkeit. Die Entscheidung für austenitischen Werkstoff teilten auch die Planer der Queensferry-Crossing in Schottland: Sie wählten für die Bewehrung der weltweit längsten Drei-Pfeiler-Schrägseilbrücke Walzdraht der Güte 1.4401.

Bei Brückenneubauten ersetzen jedoch zunehmend austenitisch-ferritische Duplexstähle wie 1.4362, 1.4462, 1.4062 oder 1.4162 die nichtrostenden Standardwerkstoffe. Nochmals höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit empfehlen sie für den gezielten Einsatz in kritischen Bereichen: Als Betonbewehrung oder im Tragwerk sind sie ein Garant für lebenslange Wartungsfreiheit. Mit bis zu 30 % dünneren Wanddicken senken Lean-Duplex-Stähle zudem deutlich Material- und Transportkosten. Beispielhaft für den Einsatz von nichtrostendem Duplexstahl 1.4462 steht die Fußgängerbrücke in Lyon, Frankreich: Das Tragwerk dieser Klappbrücke bilden Grobbleche aus dieser nichtrostenden Güte. Auch bei der Konstruktion der Pylone der Stonecutters Bridge in Hongkong vertrauten die Planer auf diese Werkstoffgüte: So wurde der obere Teil der vertikalen Tragwerke für die Schrägseilbrücke mit Grobblech aus 1.4462 ummantelt. Die gleiche Güte kam als Hohlprofile für die Ankerrohre der Abspannseile zum Einsatz. In Cala Galdana, Menorca, besteht der komplette Brückenbogen der 55 m langen Bogenbrücke aus 1.4462 Duplexstahl. Auch die Brückenlager wurden aus diesem Werkstoff gestaltet, sodass diese als besonders kritisch geltenden Komponenten lebenslang wartungsfrei sind. Diese Gewissheit veranlasste die Planer der Helix Bridge in Singapur ebenfalls, Duplex 1.4462 in großem Umfang in Form von Grobblech, Rohren sowie Hohlprofilen einzusetzen. Deckbalken, Ringelemente und Verbindungen von Tragwerk, Brückenplatte und Überdeckung aus diesem nichtrostenden Stahl verleihen der Brücke ihr unverwechselbares Aussehen. Die werkstoffbedingte dauerhafte Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit gaben auch bei der Gestaltung der Trumpf-Brücke in Ditzingen den Ausschlag für die Materialwahl. Die Gesamtkonstruktion dieses netzartig über eine vielbefahrene Straße gespannten Flächentragwerks besteht aus nur 20 mm dickem Grobblech der Güte 1.4462.

Die weltweit rasch steigende Zahl an Brücken aus Edelstahl Rostfrei mit Qualitätssiegel beweist das enorme Potenzial des Werkstoffs für derart anspruchsvolle Konstruktionen. Wartungsfreie, verschleiß- und ermüdungsbeständige Bauteile aus nichtrostenden Stählen in anwendungsspezifisch ausgewählten Sorten machen Brücken in jeder Hinsicht zu nachhaltig tragenden Verbindungen: Durch geringe Lebenszykluskosten, einzigartige Ästhetik und Umweltverträglichkeit sind sie eine Visitenkarte zukunftsweisender Bauwerke.

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