12. symposium brückenbau - zeitschrift-brueckenbau Construction ...

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Es brauchte ungefähr 50 Jahre, um
neue Gleitmaterialien einzuführen und
zu etablieren, wie das in einigen Europäischen
Zulassungen [7] geregelte
UHMWPE (Ultrahochmolekulargewichtiges
Polyethylen). Mit dieser Neuerung wurde
nicht nur ein Anschub im sehr konservativen
Segment der Brückenlager initiiert,
sondern auch weitere Anforderungen
formuliert. Die Leistungsfähigkeit des
Gleitmaterials mit sehr viel höherer
Verschleißfestigkeit und kleineren
Abmessungen stellt zudem die Dauerhaftigkeit
und Leistungsfähigkeit der
anderen Komponenten in Frage. Der
Suche nach neuen leistungsfähigeren
und gegebenenfalls sogar kostengünstigeren
Materialien und konstruktiven
Details wurde damit die Tür geöffnet.
3.2 Konzept
Ausgehend vom Namen ist offensichtlich,
dass eine Hauptkomponente von
Kalottenlagern die Kalotte darstellt.
Sie wird in der Regel aus normalem Baustahl
gefertigt, der mit einer Hartchromschicht
überzogen wird. Bei der Fertigung
solcher Kalotten sind zwei Punkte
auffällig. Zum einen wird für die mechanische
Bearbeitung der Kalotten aus
einem runden Brennzuschnitt ein
erheblicher Arbeitsaufwand erforderlich
mit einem hohen Anteil an zerspantem
Material, so dass es naheliegend
erscheint, die notwendige Form in
einem Gießverfahren zu erzeugen.
Zum anderen ist der Vorgang des Hartverchromens
sehr zeitintensiv und
fehleranfällig. Poren in der Chromschicht
können erst nach Abschluss des
Vorganges wirksam und sicher durch
einen Ferroxyltest erkannt werden.
Im Vorfeld kaum auszuschließende
Verunreinigungen im Stahl führen dabei
häufig zu gut nachweisbaren Fehlstellen,
die sich nur mit großem Aufwand und
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24 Modell Ankerkopf, Vorbereitung für den Einbau, Spannvorgang, eingebauter Ankerkopf ohne Haube
© matrics engineering GmbH/mageba S.A.
oft durch neues Verchromen ausbessern
lassen. Für die Funktionstüchtigkeit des
Lagers bleiben diese Ausbesserungen
ohne Folge, für die Prozessplanung
bedeuten derart schwer kalkulierbare
Nacharbeiten aber eine große Belastung.
Es drängt sich daher auf, Alternativen
zum Gleitpartner Hartchrom zu suchen.
Das hier vorgestellte Konzept greift
beides auf. Wie bereits beschrieben,
bietet UHPC die Möglichkeit, mit geringem
Aufwand weitgehend frei definierte
Formen und Oberflächenstrukturen
oder -güten zu realisieren. Offensichtlich
ist, dass sich Beton nicht zum Hartverchromen
eignet, da er nicht ferritisch
oder elektrisch leitend ist, was eine
Beschichtung notwendig macht. Als
Grundlage der Beschichtung verbleibt
eine ausreichend glatte Betonoberfläche,
die besondere Ansprüche an die
Schalung der Bauteile stellt. Auch gilt es,
die Herausforderungen bei der Beschichtung
von Beton zu beachten. Beides
wurde erfolgreich gelöst, so dass eine
funktionstüchtige und geometrisch sehr
präzise Kalotte aus UHPC gefertigt
werden konnte.
Mit Blick auf Dauerhaftigkeit und weitere
Vorteile wurde abweichend von den
bereits vorgestellten Hybridankern mit
Stahl- oder Kohlefaserring von einer
außenliegenden Umschnürung abgesehen
und angestrebt, lediglich UHPC an
der Außenfläche zuzulassen, um jegliche
Probleme hinsichtlich des Korrosionsverhaltens
der Kalotte auszuklammern.
Ferner erlaubt die unbeschichtete Fläche
außerhalb der Gleitfläche, vor allem an
den gut einzusehenden Seitenflächen
der Kalotte, eine stets komplette und
dauerhafte Überprüfung der Integrität
dieses Bauteils. Selbst kleinste Schäden
werden, wie im gut konstruierten Betonbau
üblich, frühzeitig durch unschädliche
Risse angekündigt.
3.3 Gleitversuche
Eine Grundforderung moderner Gleitlager
ist ein möglichst geringer Reibbeiwert.
Die beschriebene Beschichtung muss
diese Anforderung im selben Maße
erfüllen wie herkömmliche Gleitlager
mit PTFE und solche mit besonderen
Gleitwerkstoffen gegen austenitische
Stahlbleche oder Hartverchromung
als Gleitpartner. Die geringen Reibbeiwerte
wurden in einem genormten
Testprogramm nachgewiesen: In
Anlehnung an die europäische technische
Zulassung für Kalottenlager mit
besonderem Gleitwerkstoff [7] wurde
für die Versuche eine Pressung berücksichtigt,
die der doppelten der für
den Nachweis von PTFE verwendeten
entspricht. Damit bieten sie die Basis,
die geometrischen Vorteile und gegenüber
PTFE verringerten Reibbeiwerte
auch für Lager unter Verwendung von
UHPC auszunutzen.
Im Vorfeld der Versuche wurden zudem
mehrere Schalungsvarianten untersucht
sowie verschiedene Details und Vorgehensweisen
in der Aufbringung der
Beschichtung auf den UHPC.
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26 Robo®Slide-Gleitwerkstoff und
beschichtete UHPC-Probe nach Gleitversuch
© mageba S.A.
1/2 . 2012 | BRÜCKENBAU
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