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12. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU
Einsatzmöglichkeiten und Leistungsmerkmale
Ultrahochfester Beton bei Spannverfahren und Brückenlagern
von Hermann Weiher, Simon Hoffmann
Ultrahochfester Beton kann für
vorwiegend druckbelastete Bauteile
korrosionsempfindlichen, schweren,
aufwendig zu bearbeitenden Stahl
ersetzen. Im Ingenieurbau bietet
sich seine Verwendung bei der
konzentrierten Lastein- oder
-weiterleitung enormer Kräfte an,
wie etwa bei Spanngliedern oder
Brückenlagern. Bei Zuggliedverankerungen
werden sehr hohe Kräfte
über eine kleine Fläche (Ankerkopf)
in das »schwache« Bauwerk
eingeleitet, was bis dato gewöhnlich
mit massiven Stahlplatten
oder Gussverankerungen und
Umschnürungsbewehrung erfolgt.
Bei der »Hybridanker«-Technologie
ersetzt ultrahochfester Beton mit
Ringumschnürung aus Stahl oder
Carbon diese reinen Stahlteile.
Bei Brückenlagern, bei denen sich
das gesamte Brückengewicht
mit Verkehr über wenige kleine
»Punkte« auf Pfeiler und Widerlager
abstützt, bietet sich das Kalottenlager
für den Einsatz von ultrahochfestem
Beton an. Die Kalotte ist
durch ihre konvexe Form einer
mehraxialen Druckbeanspruchung
ausgesetzt. Das konkave Gegenstück
kann durch eine Hybrid-
verankerung für ballige Veran-
kerungen, wie Kugelbundmuttern,
mit Umschnürung ausgebildet
werden.
102 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2012
1 Werkstoff für hochbelastete
Produkte
Ultrahochfester Beton, gegebenenfalls
faserbewehrt, weist mechanische
Eigenschaften auf, die weit über das
Spektrum der üblichen Betone, zum
Beispiel C30/37 nach DIN 1045, hinausgehen.
Insbesondere sind die Festigkeiten
um ein Vielfaches höher und
erreichen zumindest bei der Druckfestigkeit
die Eigenschaften von schwerem und
teurem elastischem Stahl, zum Beispiel
S235JR nach EN 10025-2. Natürlich
können nicht alle Kennwerte von Stahl
wie etwa Zugfestigkeit, E-Modul oder
zeitabhängiges Verhalten erzielt werden.
Nichtsdestotrotz bieten sich Einsatzmöglichkeiten
für den hochfesten Beton bei
vorwiegend druckbeanspruchten
Bauteilen an.
Ein wesentlicher Vorteil des ultrahochfesten
Betons ist die sehr freie Formgebung,
die im Gegensatz zu Stahlguss
schon bei geringen Stückzahlen oder
großer Produktdiversifizierung äußerst
wirtschaftlich sein kann.
Im Bauwesen gibt es einige gute
Verwendungsmöglichkeiten, die folgende
Voraussetzungen erfüllen:
– vorwiegend beansprucht auf Druck,
– komplexe Geometrie,
– große Produktdiversifizierung
(viele unterschiedliche Größen),
– nennenswerte Gesamtstückzahlen,
– Mindestgröße.
Dies trifft beispielsweise auf folgende
Produkte zu:
– Ankerbereiche von Spannverfahren,
Verpressankern und Seilen,
– Brückenlager.
1 2 Hybridankerplatten für Spannstahlstäbe mit Kugelbundmutter
und für Lochscheiben bzw. gerade Muttern
© matrics engineering GmbH
2 Ankerbereiche
2.1 Hybridverankerung
Hybridankerplatten sind Fertigbauteile
mit einer Füllung aus ultrahochfestem
Beton und einer Umschnürung aus
Stahl oder Faserverbundwerkstoffen.
Als vorgefertigte externe Ankerzone
ersetzen sie in hochbelasteten Lasteinleitungsabschnitten
bisher verwendete
Stahlplatten oder ganze Ankerbereiche
inklusive Stahlgussankerkörper und
Umschnürungsbewehrung. Je nach
Anwendung können zahlreiche Vorteile
wie Gewichtsersparnis, erhöhter
Korrosionsschutz, kostenneutrale Zusatzleistungen
sowie reduzierte Auflagerfläche,
Achs- und Randabstände realisiert
werden. [1]
Durch die Entwicklungsarbeit bei hochfesten
Betonen in den letzten Jahren
ist es mit geeigneter Nachbehandlung
technisch und wirtschaftlich möglich,
Betondruckfestigkeiten über 200 N/mm²
zuverlässig zu erlangen. Neben der
hohen Druckfestigkeit zeichnet sich
UHPC durch ein vergleichsweise geringes
spezifisches Gewicht, flexible Formbarkeit
und hervorragende Langzeiteigenschaften
hinsichtlich Korrosion und Ermüdung
aus.