Lego-Prinzip: Segmentbrücken sind viel schneller fertig

Hier geht es handfest zu: Prof. Dr. Jürgen Rombach beim Rundgang durch die Versuchshalle, in der das Institut für Massivbau beispielsweise Betonbalken auf ihre Festigkeit überprüft. Foto: Wolfgang Becker

Das TUHH-Institut für Massivbau: Prof. Dr. Günter Rombach plädiert für Brückenkonstruktionen aus Fertigbauteilen

M it geschätzten 2500 Brücken ist die Hansestadt Hamburg die brückenreichste Metropole Europas. Hier gibt es demnach mehr Brücken als zusammengenommen in Venedig, Amsterdam und London. Ob das so korrekt ist, und ab wann eine Brücke eigentlich tatsächlich eine Brücke ist, dürfte eine Definitionsfrage sein. Klar ist: Ohne Brücken geht nichts in einer Stadt, die unter anderem so viele große und kleine Wasserwege zu bieten hat wie Hamburg. Die hohe Zahl macht deutlich, dass der Unterhaltungsaufwand immens ist – ein Thema, um das sich der Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer kümmert. Brücken sind auch eines der Themen, mit denen sich Professor Dr. Günter Rombach, Leiter des Instituts für Massivbau an der Technischen Universität Hamburg (TUHH), intensiv beschäftigt. Allerdings nur, wenn es sich um Betonkonstruktionen handelt.

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„Beton“, so sagt der gebürtige Offenburger, „ist der Baustoff des Jahrhunderts. Viele Brückenbauwerke sind aus Spannbeton bebaut. Aufgrund verschiedener Einflüsse kommt es da mit den Jahren zu Materialermüdung, Absprengungen und Korrosionsschäden. Um die Brücken zu überwachen und eine Aussage über ihren Zustand zu bekommen, werden wir regelmäßig eingeschaltet.“ Zum Institut gehört eine große Versuchshalle, in der spezielle Tests gefahren werden können.

Ein Thema, mit dem sich Professor Rombach und sein zehnköpfiges Team befassen, ist die Konstruktion von Brücken. Bereits vor seinem Start bei der TUHH im Jahr 1996 war Günter Rombach als leitender Ingenieur für ein großes deutsches Bauunternehmen in Bangkok unterwegs. Dort wurden sogenannte Segmentbrücken gebaut – ein Verfahren, das in Deutschland bislang nur ein einziges Mal realisiert wurde (in Bayern). Rombach: „Die bei uns üblichen Brücken werden aus Ortbeton hergestellt, sie werden also vor Ort gegossen. Segmentbrücken bestehen dagegen aus Fertigteilen. Dazu werden jeweils Querschnittssegmente vorproduziert und auf der Baustelle zusammengesetzt. Das reduziert die Bauzeit immens und sichert eine Topqualität, denn die Fertigteilqualität lässt sich sehr gut überwachen. Fehler können noch vor dem Einbau festgestellt und verhindert werden. Leider ist es bislang nicht gelungen, dieses Verfahren bei den ausschreibenden Stellen in den Fokus zu rücken.“

Eine Idee aus Frankreich

Segmentbrücken wurden in den 1960er-Jahren in Frankreich entwickelt, werden heute überwiegend in Südost­asien gebaut. Ein Fertigteil beispielsweise für eine Straßenbrücke wiegt zwischen 20 und 40 Tonnen. Die Segmente hängen an einer großen Stahlkonstruktion, die dann schon mal 800 Tonnen Gewicht tragen muss, wenn die Spanne zwischen zwei Pfeilern quasi nach dem Legostein-Prinzip zusammengesetzt wird. Auf diese Weise wurde unter der technischen Leitung von Günter Rombach in den 90er-Jahren in Bangkok eine 20 Kilometer lange Brücke gebaut, welche damals in nur 15 Monaten fertiggestellt wurde. Er sagt: „Eine durchschnittliche Straßenbrücke überspannt etwa 40 Meter. Die Bauzeit im üblichen Ortbetonverfahren dauert rund vier Wochen. Wenn ich eine Segmentbrücke baue, erledige ich das in zwei Tagen, weil keine Wartezeiten auf das Aushärten des Betons anfallen. Und: Ich brauche auch keine Verkehrssperrung.“

Nach dem Krieg sei Deutschland durch die großen Herausforderungen beim Wiederaufbau weltweit führend im Brückenbau gewesen, sagt der Professor. Doch in den vergangenen 20 Jahren habe es nur noch wenig Fortschritt beim konstruktiven Brückenbau gegeben. „Die Frage, wie wir zu einer wirtschaftlicheren Bauweise kommen können, wird seit Jahrzehnten fast ausgegrenzt.“

Neue Materialien und Verfahren

Ein weiteres Themenfeld, mit dem sich Günter Rombach befasst, sind neue Materialien im Massivbau. Da geht es beispielsweise um ultrahochfesten Beton, der fünf- bis sechsmal härter ist als normaler Beton und dazu führt, dass Bauteile schlanker und zugleich dauerhafter hergestellt werden können. Der Professor: „Das heißt zum Beispiel, dass Betonbrücken künftig filigraner werden können.“ Und auch dem Stahl, der als Bewehrung in den Beton eingebaut wird, droht Konkurrenz – durch Karbon oder Glasfasergitter. Der dritte und vermutlich weitreichendste Punkt ist die Entwicklung von Beton ohne Zement. Rombach: „Etwa fünf bis acht Prozent der weltweiten CO2-Belastung entfallen allein auf die Herstellung von Zement. Hier einen Ersatz zu schaffen, wäre ein großer Beitrag für den Umweltschutz.“

Plädoyer für mehr Bauaufsicht

Im Institut für Massivbau können nicht nur massive Betonträger durch eine 500-Tonnen-Presse beim Zerstörungstest auf ihre Haltbarkeit untersucht werden, die Experten im Rombach-Team simulieren auch numerisch das Tragverhalten von Betonbauteilen. Spannend ist immer die Frage, wie und ab welcher Belastung ein Bauteil bricht. Dahinter steckt jedoch eine wesentlich ernstere Frage: Wann stürzt die Brücke XY ein? Einen Fall wie in Genua, wo Mitte August die Ponte Morandi einstürzte, möchte in Deutschland niemand erleben. Ein Hauptproblem, mit dem sich die Brückenverantwortlichen in Städten und Kommunen, aber auch beim Bund heute herumschlagen, ist der Sanierungsstau. Allein der Bund hat in seinem Verantwortungsbestand rund
30 000 Brücken, die „wichtige Bestandteile der Infrastruktur sind“, wie Rombach sagt. Dazu zählt unter anderem die mehr als vier Kilometer lange Brückenkonstruktion der A7 zwischen Heimfeld und dem Elbtunnel, die derzeit grundsaniert werden muss. Schäden treten bei solchen Bauwerken durch Umwelteinflüsse (Alkali-Kieselsäure-Reaktion, umgangssprachlich „Betonkrebs“, führt nach Feuchtigkeit durch eindringendes Wasser zu schweren Rissbildungen und Absprengungen), durch brechende Spannstäbe (in Folge eines mittlerweile abgelösten Konstruktionsverfahrens) und mangelnde Bauüberwachung während der Herstellung auf.

Besonders Letzteres bewegt den TUHH-Professor zu dieser Aussage: „Die Überwachung durch Fachleute während der Bauphase einer Brücke ist ein Trauerfall in Deutschland. Das Qualitätsmanagement der Baufirmen reicht nicht aus, wir brauchen eine deutlich stärkere Bauüberwachung, um langfristig Schäden zu vermeiden.“ Wb