Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Geschraubte GV-Verbindungen an feuerverzinkten Brückenbauteilen unter zyklischen Beanspruchungen

Neben den Neubaukosten einer Brücke sind insbesondere die während der Lebensdauer anfallenden Unterhaltungskosten in der wirtschaftlichen Betrachtung einer Brücke bedeutsam. Vor diesem Hintergrund wurde jüngst ein Forschungsvorhaben erfolgreich abgeschlossen, welches die Anwendung feuerverzinkter Tragkonstruktionen im Brückenbau bzw. bei zyklisch beanspruchten Konstruktionen ermöglichte. Hier konnte für die Feuerverzinkung eine Korrosionsschutzdauer in der Größenordnung der Lebensdauer einer Brücke prognostiziert werden, wodurch kostenintensive Instandhaltungsmaßnahmen entfallen können.

Da die Länge feuerverzinkter Bauteile durch die Länge der verfügbaren Verzinkungsbäder begrenzt wird, müssen im Brückenbau die Einzelteile nach Aufbringung des Korrosionsschutzes gefügt werden. Bei geschweißten Montagestößen sind die Schweißstellen unter hohem technischen und finanziellen Aufwand mit einem weiteren Korrosionsschutzsystems zu bearbeiten, mit dem Nachteil von anschließenden Farbunterschieden und reduzierten Schutzdauern. Diese technologischen Einschränkungen könnten vermieden werden, wenn die Ausführung der Montagestöße durch komplett feuerverzinkte, geschraubte GV-Anschlüsse erfolgen würde. Bislang fehlen allerdings wissenschaftliche Untersuchungen mit belastbaren Aussagen zur Tragfähigkeit unter zyklischen Belastungen und Korrosionsschutzdauern für im Brückenbau angenommenen Nutzungsdauern. Der vorliegende Forschungsantrag hat das Ziel, die technischen und wissenschaftlichen Grundlagen zum Einsatz feuerverzinkter GV-Schraubanschlüsse im zyklisch beanspruchten Stahl- und Verbundbrückenbau zu erarbeiten und bereitzustellen. Dies kommt allen kmU der mittelständischen Branchen „Stahlbau“ (mit Planern, Zulieferern, Stahlbauern) und „Feuerverzinken“ zugute. Mit den angestrebten Forschungsergebnissen wird die Wettbewerbsfähigkeit der kmU des Stahl- und Verbundbrückenbaus im Vergleich zum aktuell im Brückenbau dominierenden Massivbau erheblich gesteigert.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde der Einsatz von feuerverzinktem Baustahl im Brückenbau durch die Untersuchungen zur Bemessung, Ausführung und Wartung von feuerverzinkten gleitfest vorgespannten (GV-)Verbindungen optimiert. Aufgrund der begrenzten Abmessungen der Zinkbäder, müssen für ein erfolgreiche Anwendung der Feuerverzinkung im Brückenbau Stoßpunkte der Träger vorgesehen werden. Diese Stoßpunkte können sowohl geschweißt als auch geschraubt hergestellt werden. Die Ausführung dieser Stoßpunkte mit GV-Verbindungen bietet viele Vorteile gegenüber geschweißten oder alternativen Schraubverbindungen.

Mithilfe der im Forschungsprojekt erzielten Ergebnisse können Regeln zur Herstellung der feuerverzinkten Oberflächen gegeben werden, um eine tragfähige und dauerhafte Verbindung herzustellen. Hinsichtlich der Oberflächen müssen besondere Festlegungen zur Materialwahl, Ausführung und Verzinkung getroffen werden. Hierbei wurden bisher nicht so ausschlaggebende Faktoren wie eine erhöhte Zinkschichtdicke oder eine oberflächliche Korrosion untersucht und berücksichtigt. Auf Grundlage dieser Festlegungen wurden gesonderte Werte für die Tragfähigkeit unter den im Brückenbau üblichen Belastungen getroffen. Außerdem wurde die Abdichtung von Fugen untersucht. Hierfür wurden zuerst geeignete Dichtstoffe für die Applikation an feuerverzinkten Bauteilen ausgewählt. Anschließend wurde die geeigneten Dichtstoffe an gefügten Verbindungen eingesetzt und natürlichen sowie künstlichen Korrosionsszenarien ausgesetzt, um auch hinsichtlich der Abdichtung geeignete Dichtstoffe zu ermitteln.

Der Einsatz von feuerverzinkten GV-Verbindungen ist nicht auf den Brückenbau begrenzt. Auch bspw. im Turm- und Mastbau werden GV-Verbindungen viel genutzt, auch kommen hier feuerverzinkte Konstruktionen zum Einsatz. Die in diesem Forschungsprojekt erzielten Ergebnisse lassen sich somit auch in weiteren Bereichen, außerhalb des Brückenbaus, nutzen.