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Vorzeige-Brücke in Kassel mit verklebten ultra-hochfesten Betonplatten

(20.7.2007) Forschung, die sich in der Praxis vor Ort umsetzt: Das ist die aus ultra-hochfesten Betonplatten und mit einem weltneuen Klebeverfahren verbundene, filigrane Brückenkonstruktion der Gärtnerplatzbrücke (Bing-Maps und/oder Google-Maps). Sie überspannt, rund 140 Meter lang und fünf Meter breit, die Fulda in Kassel und wurde am 11. Juli eröffnet und mit einem kleinen Brückenfest als "Projekt im Land der Ideen gefeiert.


"Dieses Bauwerk repräsentiert innovative Technologie aus der Universität Kassel in Deutschland und weltweit", so der Kanzler der Universität Kassel, Dr. Hans Gädeke, anlässlich der Eröffnung der Brücke in seinem Dank an die federführenden Bauexperten Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schmidt und Prof. Dr.-Ing. Ekkehard Fehling von der Universität Kassel. "Wir sind der Stadt Kassel sehr verbunden, dass sie Wissenschaftlern der Universität Gelegenheit gibt, ihre innovativen Materialien und Verfahren in die Praxis umzusetzen", so Gädeke weiter. Denn das bedeutet angesichts technischer Innovationen auch, dass noch nicht alle Verfahren, Materialien und Abläufe standardisiert sind, erläuterte Gädeke. "Ich freue mich mit den Kasseler Bürgerinnen und Bürgern, die nach zeitlicher Verzögerung nun ihre geliebte Fuldaüberquerung zu Fuß oder per Rad endlich wieder nutzen können. Dafür hat Kassel jetzt aber eine Weltattraktion mehr."

Weltweites Vorzeigeprojekt

Die Gärtnerplatzbrücke ist die erste größere Brücke in Deutschland, bei der Methoden und Materialien verwendet wurden, die an der Universität Kassel die Professoren Schmidt und Fehling entwickelt haben. Der in Kassel entwickelte ultra-hochfeste Beton (UHPC) ist stahlähnlich fest und wesentlich dauerhafter als normaler Beton. Die Betonplatten sind lediglich 8,5 cm dick - rund ein Viertel einer üblichen Baukonstruktion. Wurden solche Teilstücke bislang aufwändig mit Dübeln und Bolzen verbunden, werden die 72 superfesten Betonplatten bei der Gärtnerplatzbrücke nun mit einem Spezialharz auf der tragenden Konstruktion und untereinander verklebt. Diese neue Verbindungsart sei für den neuen Beton besonders geeignet, wie zahlreiche Vorversuche zeigten. Zudem übertreffe der von der Universität Kassel entwickelte ultra-hochfeste Beton die im Rahmen der Brücke gestellten Anforderungen deutlich. Nach Auswertung von nahezu 200 Prüfungen, die die amtliche Materialprüfanstalt für das Bauwesen in Kassel während der Herstellung der Betonteile im Betonwerk der Firma ELO in Eichenzell durchgeführt hat, steht fest, dass die bereits hohen Festigkeitsanforderungen von mindestens 165 N/mm² der Bauausschreibung noch um bis zu 10 Prozent übertroffen wurden. Die Betonplatten und die filigranen, bis zu 36 m langen Träger sind auch sonst fehlerfrei. Dies beweise, dass der ultrahochfeste Beton nicht nur ein "Laborprodukt" der Universität, sondern auch großtechnisch geeignet ist, so Fehling und Schmidt.

Weitere bautechnische Neuheiten sind ...

  • das weitgehende Ersetzen von Bewehrungsstäben aus Stahl durch Stahlfasern,
  • die Herstellung schlanker, gekrümmter Betonbalken (Obergurt, über der Flussöffnung) durch Verbiegen geradlinig hergestellter UHPC-Spannbetonfertigteile, damit Ausnutzung der hohen Verformbarkeit des UHPC und die wirtschaftliche Herstellung im Fertigteilwerk,
  • die Verbindung der Stahlkonstruktion mit UHPC-Bauteilen über eine gleitfeste geschraubte Verbindung mit Hilfe hochfester, vorgespannter Schrauben. Das spare Platz in den filigranen UHPC-Bauteilen bei sehr hoher Tragfähigkeit.

Monitoring für innovative Technologie

Doch die Gärtnerplatzbrücke ist nicht nur ein Ergebnis von Forschung, sie wird auch weiterhin Forschungsgegenstand sein. Über 80 Messeinrichtungen wurden installiert und in Betrieb genommen, die den Forschern der Universität ebenso wie nationalen und internationalen Forschergruppen über Jahre hin wichtige Daten für die Materialforschung über das praktische Verhalten des neuen Werkstoffs "unter Verkehr" liefern sollen. Jede noch so kleine Bewegung oder Veränderung wird automatisch und online sofort an die Universität übermittelt. Die Brücke dient so auch zukünftig der universitären Forschung; die Bauwerksüberwachung (Structural Health Monitoring) erforscht mit Hilfe modernster Sensorik und Auswertemethodik Temperatur, Feuchte, Verformungen, Beschleunigungen sowie Neigungswinkel unter Belastung.


Auch andere Städte nutzen mittlerweile das Know how der Kasseler Uni und der am Bau der Gärtnerplatzbrücke beteiligten regionalen Unternehmen wie ELO, Fulda, und Beck Bau in Eschwege: sie arbeiten bereits an dem fünften Brückenbauwerk mit ultrahochfestem Beton. Die Kasseler Wissenschaftler wollen sich nun weiteren Herausforderungen stellen: Eine hoch belastete Brücke für PKW- und LKW-Straßenverkehr befindet sich in Planung.

Erster Schritt zu nano-optimierten Hochleistungsbaustoffen

"Wir wollen in der Forschung weitere Schritte in Richtung nano-optimierter Hochleistungswerkstoffe gehen. Wir erwarten weitere Leistungssteigerungen durch nano-optimierte Baustoffe hin zu 'smart  materials'", erläutert Schmidt. So könne die Herstellung und Verwendung von Nanopartikeln nicht nur zur Steigerung der Festigkeit und Dauerhaftigkeit führen, sondern denkbar sei auch, über nanoskalige Beschichtungen von Baustoffen zur Selbstreinigung und Zersetzung von Umweltschadstoffen beizutragen, optimierte bauchemische Produkten und neuen Konstruktionsweisen mit den optimierten Baustoffen zu entwickeln bis hin zu energiegewinnenden Baumaterialien. Dabei sei die interdisziplinäre Zusammenarbeit am Kasseler Zentrum für Nanostrukturforschung (CINSaT) wichtig, ebenso wie mit der Bau- und bauchemischen Industrie. Die Bedeutung des Zukunftsthemas für die Wissenschaft zeigt das DFG-Schwerpunktforschungsprogramm "Nachhaltiges Bauen mit Ultra-Hochfestem Beton (UHPC)", dessen Sprecher Prof. Michael Schmidt ist. Das DFG-Forschungsprojekt in Kassel soll dazu dienen, diesen neuen Beton für neue Anwendungsgebiete weiter zu entwickeln und zu einer allgemein anwendbaren Standardbauweise zu machen. Schließlich gelte die Nanotechnologie in Deutschland als eine der aufstrebenden Schlüsseltechnologien und als eine der chancenreichsten Querschnittstechnologien der Welt.

Ein Ort im Land der Ideen

Jürgen Grosch, Leiter des Investment & Finanz Centers der Deutschen Bank Kassel, übergab den Professoren Fehling und Schmidt den Pokal, mit dem die Gärtnerplatzbrücke als "Ausgewählter Ort 2007" ausgezeichnet wird. Damit gehört das Projekt offiziell zu den von der Standortinitiative "Deutschland - Land der Ideen" und ihrem Projektpartner Deutsche Bank ausgezeichneten "365 Orten im Land der Ideen". Grosch hob in seiner Laudatio besonders die Innovationskraft und Zukunftsfähigkeit des Projekts hervor: "Leistungsfähige, aber energiesparende Baustoffe und Bauweisen aus dem Flugzeugbau sind die beeindruckenden Fakten der Gärtnerplatzbrücke. Doch das Projekt steht für weitaus mehr: Es ist ein Symbol dafür, wie mit Innovationskraft, Leistungsbereitschaft und interdisziplinärer Zusammenarbeit verschiedener Fachrichtungen und Institutionen aus Ideen Erfolge für unser aller Zukunft werden.

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