Was wirklich passiert, wenn Brücken-Stahlträger brechen
Die Autobahn 4 sorgte kürzlich für Schlagzeilen: Ein gebrochener Stahlträger führte zu einer Notreparatur. Wie es zu so einem Bruch kommen kann und ob das überhaupt bedenklich ist, hat INGENIEUR.de mit dem Bauingenieur Norbert Gebbeken besprochen.
Brücken regelmäßig prüfen.
Foto: Straßen.NRW
An der Brücke Eifeltor musste am 23. Juli eine Notreparatur durchgeführt werden, da ein Stahlträger gebrochen sei, so der Landesbetrieb Straßen.NRW. In Fahrtrichtung Olpe war zwischen den Anschlussstellen Köln-Klettenberg und -Eifeltor nur eine Spur frei. Was ist genau passiert?
Es handelt sich um ein gebrochenes Element einer Fahrbahnüberkonstruktion, die man auch Bewegungsfuge nennt. Mit der Standsicherheit der Brücke hat dieses Element nichts zu tun, wie Norbert Gebbeken, Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau, erklärt. Bewegungsfugen, auch Dehnungsfugen genannt, haben die Funktion, schädliche Spannungen innerhalb des Belages oder zu anderen Bauteilen wie Anschlussfugen abzubauen.
Fahrbahnübergänge bei langen Brücken notwendig
Wenn Brücken sehr lang sind, also etwa 100 Meter, werden Fahrbahnübergänge mit mehreren Bewegungselementen benötigt. Das können zum Beispiel Neoprenelemente sein, die die Längenänderungen, hauptsächlich aus Temperaturänderungen, über den Jahresverlauf ausgleichen können, erklärt Gebbeken.
Die Temperatur ist der dominierende Parameter: Die Aufstelltemperatur liegt planmäßig häufig bei 20 Grad. Im Winter können es auch – 30 Grad sein, im Sommer + 50. Es gibt eine Faustformel, wie Norbert Gebbeken erklärt: „Eine Brücke von 100 Meter Länge wird bei 1 Grad Temperaturveränderung um 1 Millimeter länger oder kürzer.“
Der Prüfingenieur führt weiter aus: „Wenn mehrere Bewegungselemente verwendet werden, müssen Träger in die Fahrbahnübergangskonstruktion eingebaut werden, die diese Elemente tragen und dafür sorgen, dass sich die Elemente gleichmäßig an den Bewegungen beteiligen können.“
Hierfür sind kleine Zwischenlager auf Traversen, also modulare Fachwerkträger, angeordnet, die mit Federn in ihrer Lage gehalten werden. Bauingenieur Gebbeken erklärt weiter:
„Durch die dynamischen Belastungen bei den Überfahrten kann es passieren, dass die Federn und Lager verrutschen. Dann vergrößert sich die Stützweite des kleinen Zwischenträgers in der Fahrbahnübergangskonstruktion. Dadurch werden die Zwischenträger möglicherweise so überlastet, dass es zum Bruch kommen kann.“
Ein solcher Bruch wird entweder bei regelmäßigen Brückeninspektionen nach Richtlinie DIN 1076 erkannt oder bei einer ruppigen Überfahrt identifiziert. Die Richtlinie besagt:
“Nach DIN 1076 „Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen, Überwachung und Prüfung“ [1] sind Ingenieurbauwerke regelmäßig und sachkundig zu prüfen und zu überwachen.”
Szene einer Brückenprüfung. Foto. Straßen.NRW
Gebrochene Zwischenträger haben nichts mit der Tragfähigkeit der Brücke zu tun
Leidet die Tragfähigkeit der Brücke durch den gebrochenen Zwischenträger? Dazu hat Norbert Gebbeken eine klare Antwort: „Insgesamt hat das nichts mit der Tragfähigkeit der Brücke zu tun. Da gebrochene Zwischenträger der Fahrbahnübergangskonstruktion aber weiter ungünstig verrutschen können, kann es zur Verkehrsgefährdung kommen. Daher muss dann umgehend gehandelt werden.“
Das ist an der Brücke Eifeltor geschehen. Der Fahrbahn-Schaden wurde behoben. Das Bauwerk sorge für einen sicheren Übergang zwischen der Brücken-Fahrbahn und der restlichen Autobahn, erklärte eine Sprecherin des Landesbetrieb Straßen.NRW.
Tragfähigkeitsdefizit bei deutschen Brücken
Generell besteht allerdings ein Tragfähigkeitsdefizit bei deutschen Brücken. Woher kommt das? Vor allem liegt es daran, dass die Bauwerke den Belastungen und dem Verkehrsaufkommen nicht mehr standhalten. Daher kommt es immer wieder zu Not-Instandsetzungen. Als zahlreiche Brücken in den 1970er eingeweiht wurden, galten sie als Meisterstück modernen Betonbaus.
Tragwerke von Brücken nutzen drei Arten von Kräften, die an mechanischen Strukturen auftreten können: Druck, Biegung und Zug. Daraus ergeben sich die diversen Hauptgruppen von Brücken, zum Beispiel Bogenbrücken, Balkenbrücken oder Steinbogenbrücken.
Wie läuft so eine Notreparatur an einer Autobahnbrücke ab?
Fahrbahnübergänge sind klassische „Verschleißteile“. Es gibt sehr viele unterschiedliche Hersteller und Konstruktionen. Für jeden Fahrbahnübergangstyp gibt es daher Montageanleitungen und Reparaturanleitungen, erklärt Gebbeken. Manchmal kann man von „oben“ reparieren, manchmal muss man von unten an die Übergangskonstruktion. Die Brückenkonstruktion selbst ist davon nicht betroffen.
Die Baukonstruktionen der Zukunft
Bereits der Neubau der Autobahnbrücke auf der A1 hat sich zu einem Desaster entwickelt. Erfahren Sie hier mehr dazu. Zwangsläufig stellt sich die Frage, wie Brücken in Zukunft gebaut werden müssen, um uns lange von A nach B zu verbinden.
Auf diese Frage gibt der ehemalige Professor für Baustatik an der Universität der Bundeswehr München an:
„Wir müssen die Tendenzen in Bezug auf Mobilität jeglicher Art besser abschätzen. Ein Beispiel: Sollte es zum autonomen Fahren bei Gütertransport auf der Straße kommen, dann werden wir völlig andere Belastungssituationen bekommen als sie derzeit in den Normen stehen. Wir müssen also viel mehr Zukunft denken und robust und resilient bauen.“
Über Norbert Gebbeken
Norbert Gebbeken ist Bauingenieur und war Professor am Institut für Mechanik und Statik an der Universität der Bundeswehr München. Dort hatte er die Professur für Baustatik inne.
Zudem ist er Gründer und Sprecher des Forschungszentrums RISK – Risiko, Infrastruktur, Sicherheit und Konflikt, Gründer und Präsident der International Association of Protective Structures und Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau. Gebbekens Forschungsinteresse gilt der Sicherheit baulicher Anlagen vor außergewöhnlichen Einwirkungen, wie Erdbeben oder Explosion.
Bauingenieur Norbert Gebbeken.
Foto: N. Gebbeken
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