Brücke aus Carbonbeton ausgezeichnet

Sie trägt den Namen »CarboLight Bridge« und vereint schlankes Design und Ressourceneinsparung. Angefertigt und konzipiert wurde die Brücke aus Carbonbeton und Infraleichtbeton speziell für das Deutsche Museum durch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Institutes für Massivbau der TU Dresden. Die Brücke hat ihren Platz in der mit der Generalsanierung neu gestalteten Abteilung Brücken- und Wasserbau des Deutschen Museums eingenommen und präsentiert die Vorteile der innovativen Materialkombination eindrucksvoll.

Dass es sich hierbei um eine ganz besondere Konstruktion handelt, zeigte sich im Rahmen des fib-Kongresses, der vom 12. bis 16. Juni 2022 in Oslo stattgefunden hat. Die renommierte Tagung gilt als wichtiges Zusammentreffen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Bereich der Betonforschung und bietet Einblicke in verschiedene Aspekte des Bauens mit Beton.

Die Brücke erhielt gleich zwei Auszeichnungen: den Sonderpreis »Exceptional Recognition« im Wettbewerb »Award for Outstanding Concrete Structures« sowie den »Innovation Award 2022« in der Kategorie »Structures« für das Paper »An ultra-light Carbon Concrete Bridge: From Design to Realisation« der Autoren Marc Koschemann, Iurii Vakaliuk und Manfred Curbach.

»Die Baubranche muss sich wesentlich verändern, damit wir künftig ressourcenschonend bauen und gleichzeitig CO₂-Emissionen reduzieren können. Der Einsatz innovativer Baustoffe und deren Kombination sowie die Optimierung von Bauwerken im Hinblick auf den Kraftfluss sind wesentliche Bestandteile, um dieses Ziel zu erreichen«, sagt der Bauingenieur Marc Koschemann, der den Bau der Brücke geplant und begleitet hat.

Die CarboLight Bridge weist eine Länge von 9,5 m auf und wurde als filigranes Bauwerk aus zwei leicht geneigten V-Stützen, einem dreiteiligen Überbau und einem Konstruktionsgewicht von nur 2,1 t konzipiert. Die kraftflussoptimierte Form und der Sandwichaufbau des Überbaus spielen dabei eine wesentliche Rolle. Die biaxial gekrümmte Unterseite und die flache Deckschicht bestehen aus Carbonbeton, während die Schicht dazwischen aus Infraleichtbeton gefertigt wurde. Somit konnte Material eingespart und das Gewicht reduziert werden.

Mithilfe einer parametrisierten 3-D-Modellierung wurde die Geometrie hinsichtlich der Lastabtragung und des Designs optimiert. »Durch Verknüpfung des 3-D-Modells mit einem Statikprogramm war es möglich, die Brücke hinsichtlich Materialeinsatz und Lastabtrag quasi zeitgleich zu optimieren. Dazu wurde eine Schnittstelle zu einer FEM-Software programmiert, die es ermöglicht, die Auswirkungen einer Geometrieänderung auf den Lastabtrag quasi zeitgleich zu ermitteln«, betont der für die 3-D-Modellierung zuständige Architekt und Wissenschaftler am Institut für Massivbau, Iurii Vakaliuk.

Auf der Grundlage des endgültigen 3-D-Modells wurde die Schalung aus gefrästem Sperrholz hergestellt. Um den Zusammenbau, das Aussehen und die Tragfähigkeit der Brücke und der einzelnen Segmente zu testen, wurde ein Testmuster der Brücke im Otto-Mohr-Laboratorium der TU Dresden hergestellt und geprüft.

Die Carbonbetonbrücke wurde als ein Demonstrator für das Schwerpunktprogramm 1542 »Leicht Bauen mit Beton – Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien« erstellt, welches durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde.

Unterstützt wurde das Vorhaben zudem durch die Firmen Heidelberger Beton GmbH und HICONFORM – Freitaler Modellwerkstätten eG sowie dem Institut für Baustoffe der TU Dresden und dem Institut für Massivbau der TU München. Besonderer Dank gilt den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Deutschen Museums für die Ausstellungsmöglichkeit und die Unterstützung vor Ort.

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