Alte Brücke vs. neue Brücke

Brückenbau - Eine spannende Angelegenheit

Brückenbauten sind nicht nur aus konstruktionstechnischer Sicht spannende Meisterwerke der Baukunst. Das Thema Spannung spielt insbesondere auch bei der Wahl der richtigen Konstruktions- und Bauweise sowie der Baustoffe eine entscheidende Rolle. Bei Straßenbrücken wie der Pfaffendorfer Brücke treten zwei verschiedene Arten von physikalischen Spannungen auf, die auf das Bauwerk einwirken: Druck- und Zugspannungen. Diese müssen von den Baumaterialen ausgehalten bzw. ausgeglichen werden können. Doch was genau sind Druck- und Zugspannungen? Ein vereinfachtes und anschauliches Beispiel soll die Eigenarten der Spannungen skizzieren: Man stelle sich ein auf beiden Enden aufliegendes Brett vor. Dieses Brett symbolisiert sinnbildlich eine Straßenbrücke. Wenn man sich nun mit seinem gesamten Körpergewicht mittig auf das Brett stellt, so wird sich das Brett infolge der Belastung nach unten verformen bzw. durchbiegen. Genauer lassen sich sogar zwei Reaktionen beobachten. Die Unterseite des Brettes wird durch das Gewicht gestreckt und damit länger, die Oberseite leicht gestaucht und damit kürzer. Diese beiden Spannungen wirken vereinfacht ausgedrückt auch auf einer viel befahrenen Straßenbrücke. Es treten demnach im unteren Brückenbereich vermehrt Zugspannungen und oberen Bereich Druckspannungen auf. Wegen dieser Belastungen benötigt man beim Brückenbau Baustoffe, die den besonderen Gegebenheiten durch Druck- und Zugspannungen standhalten können. Womit wir zu den Vorteilen der Stahlverbundbauweise gelangen, die vor allem in dem Zusammenspiel der Baustoffe auszumachen sind.

Stahl und Beton - Ein unzertrennliches Paar

Warum nun wird die neue Stahlverbundbrücke ausgerechnet aus Beton und Stahl hergestellt? Das liegt einerseits an der Verschiedenartigkeit der Baustoffe, andererseits aber auch an einer wichtigen Gemeinsamkeit. Doch zunächst zu den Unterschieden: Beton ist ein Baustoff, der sich hervorragend auf das Tragverhalten einer Brücke auswirkt, da er Druckspannungen, in unserem Bild also die Spannungen auf der gestauchten Oberseite des Holzbrettes, gut aufnehmen und damit standhalten kann. Stahl dagegen kann nicht nur Druck-, sondern vor allem auch Zugspannungen aufnehmen, womit er sich hervorragend als Material für die Unterseite einer Brücke eignet. Doch es gibt einen wirtschafltich nicht ganz unerheblichen Faktor, welcher bei der Wahl der zu verwendenden Baustoffe zu beachten ist: Stahl ist erheblich teurer als Beton. Aus diesem Grund wird er im Wesentlichen nur dort eingesetzt, wo die Zugspannungen extrem hoch sind. Im Falle der neuen Pfaffendorfer Brücke betrifft dies die Unterseite sowie die neuen Stützpfeiler im Rhein. Um Druckspannungen auszuhalten, wird meist auf den deutlich kostengünstigeren Beton zurückgegriffen. Bei einer Stahlverbundbrücke werden die beiden Baumaterialien als verbundene Bauteile verwendet. Bauteile aus Beton und Stahl werden dabei durch Verbindungen wie Kopfbolzen miteinander verbunden. Das Zusammenspiel von Stahl und Beton eignet sich gerade deshalb so gut für den Brückenbau, da die beiden Baustoffe denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Das heißt, bei Temperaturveränderungen sind die auftretenden Längenänderungen von Stahl und Beton gleich. Ein extrem wichtiger Faktor, wenn es um die Standfestigkeit eines Bauwerkes geht.