Merken Drucken 29.06.2005, 18:34 Schriftgröße: A A A

Neue Materialien für größere Brücken

Rund 500 Jahre schlummerte ein Brückenentwurf von Leonardo da Vinci im Archiv. Norwegische Ingenieure setzten den erstaunlich modernen Plan um. Die Konstruktion überspannt heute eine Autobahn nördlich von Oslo. von Jan Oliver Löfken

Um 1503 entwarf Leonardo da Vinci diese Bogenbrücke, die erst 500 Jahre später in Norwegen errichtet wurde.

Ursprünglich plante das Genie der Renaissance seinen Brückenbogen über den Bosporus aus Stein. Aber mit diesem antiken Baustoff wäre die Umsetzung nur sehr schwer möglich gewesen. Zumindest beweist das heutige Bauwerk - nur 100 Meter lang und aus Holz - wie nahe da Vincis Entwürfe an moderne Baupläne hinsichtlich Statik und Design heranreichen.

"Die Geschichte des Brückenbaus zeigt, dass mit jedem neuen Material Tragwerke wie Brücken und Türme in neue Dimensionen vorstoßen konnten", sagt Mike Schlaich, Bauingenieur an der Technischen Universität Berlin. Denn jede Konstruktion passt sich zwangsläufig an die verfügbaren Werkstoffe an. Gründen die Anfänge des Brückenbaus auf Holz und Stein, folgten mit der Industrialisierung die filigranen Gitterbrücken aus Guss- und Schmiedeeisen. Erst im 19.Jahrhundert traten Stahl und Beton ihren Siegeszug an. Und halten bis heute ihre dominante Stellung.

Sizilien an Stiefelspitze aufhängen

Das Limit für Stahlseile von Hängebrücken liegt bei Spannweiten von rund 9000 Metern. Will man größere Strecken überwinden, muss die Fahrbahn an mehrere Stützen, die so genannten Pylone, aufgehängt werden. Das wagemutigste Projekt einer stählernen Hängebrücke soll die Insel Silizien an die italienische Stiefelspitze anbinden. Für diese Brücke von Messina könnten Tragseile mit weit über einen Meter Durchmesser verbaut werden. Jede Stahltrosse bestünde dabei aus über 40.000 Drähten, verzwirbelt zu etwa 500 Bündeln. Diese müssten wiederum fein säuberlich übereinander gedreht werden, damit die Festigkeit des Tragseils nicht durch Quetschstellen vermindert wird. Klingt nach einfacher Technik, ist aber beim Bau in schwindelerregender Höhe eine große Herausforderung.

Obwohl hochfeste Stähle und Beton heute die erste Wahl der Brückenbauer ist, wird nach neuen Materialien gesucht. Denn Stahl ist schwer und rostet mit der Zeit. Beton ist im Wesentlichen nur für Brücken geeignet, die nicht hängen, sondern auf Fundamenten aufliegen. "Gleichzeitig leicht und fest: das ist die zentrale Anforderung für ein modernes Material im Brückenbau", sagt Schlaich. Eine gläserne Fußgängerbrücke in der Nähe von Schwerin weist in genau diese Zukunft. Die Erbauer nutzten hier einen viel leichteren Werkstoff, der bei einem Viertel des Gewichts die gleiche Zugfestigkeit von Stahl aufweist. Allerdings ist dieser nicht - wie die Bezeichnung vermuten ließe - durchsichtig, sondern besteht aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff.

Testbrücke aus Kohlefasermaterialien

"Kohlefaserwerkstoffe bringen bei gleicher Festigkeit sogar nur ein Fünftel des Stahlgewichts auf die Waage", hebt Schlaich einen Werkstoff hervor, der heute viele Brückenbauer weltweit von noch waghalsigeren Konstruktionen träumen lässt. Mit dem derzeit bestem Verhältnis zwischen Gewicht und Festigkeit wären bei den Seilen von Hängebrücken sogar Spannweiten von bis zu 50 Kilometern möglich. "Aber bisher nur rein theoretisch", schränkt der Berliner Experte ein.

Zudem sind mit Kohlefaser verstärkte Kunststoffe noch viel teurer als hochfeste Stahltrossen. Und die Ingenieure wissen noch nicht allzuviel darüber, wie sie ihre Konstruktionen optimal an diesen Werkstoff anpassen können. Bisher werden die stabilen Fasern für die Verstärkung alter Brücken genutzt. Dünne Faserbänder werden dazu in den stark belasteten Bereichen angeklebt.

"Derzeit planen wir aber eine 15 Meter lange und ein, zwei Meter breite Testbrücke aus Kohlefasermaterialien" sagt Schlaich. Es gilt, parallel zu Entwürfen und Statik-Berechnungen am Computer, praktische Erfahrungen zu sammeln. Denkbar sind dann vielleicht filigrane Brückenbauten, von denen selbst da Vinci niemals zu träumen wagte.

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