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02.01.2018

Das Prinzip Orangenschale

Technologiebild der Woche: Die Brücke zum Aufblasen

Luftkissen statt Stahl-Stützgerüst: TU Wien und ÖBB setzten ein neues Verfahren zum Brückenbau ein | TU Wien/Benjamin Kosener

Mit einer neuen, an der TU Wien entwickelten Baumethode hat die ÖBB-Infrastruktur AG nun eine Wildbrücke an der zukünftigen Koralmbahn zwischen Graz und Klagenfurt errichtet. Statt stützender Gerüste kam ein Luftkissen zum Einsatz.

Will man Brücken oder Kuppeln in gewöhnlicher Schalenbauweise errichten, muss man normalerweise ein teures Gerüst aufstellen. An der TU Wien wurde nun allerdings eine deutlich ressourcenschonendere und billigere Bautechnik entwickelt: Der Beton wird während des Bauprozesses nicht von einer Stützkonstruktion getragen, sondern von einem Luftkissen, das langsam aufgeblasen wird.

Durch Aufblasen eines Luftkissens wird der Beton angehoben und gewölbt. | © TU Wien

Erst Platte, dann Kuppel, dann Brücke

Erste Großversuche fanden bereits vor drei Jahren auf einem Testgelände der TU Wien statt, nun wurde die neue Methode erstmals in der Praxis eingesetzt. Die ÖBB-Infrastruktur AG wandte mit TU-Unterstützung das Bauverfahren erfolgreich an, um eine Wildbrücke über einen neugebauten Streckenabschnitt der Koralmbahn zu errichten.

Die Grundidee ist einfach: Wenn man eine Orangenschale regelmäßig einschneidet, kann man sie flach auf dem Tisch ausbreiten. Die an der TU Wien entwickelte ›Pneumatic Forming of Hardened Concrete‹ Baumethode funktioniert genau umgekehrt. Man beginnt mit einer ebenen Betonfläche, mit keilförmigen Aussparungen, die zu einer runden Kuppel wird. Unter der Betonplatte befindet sich ein riesengroßes Luftkissen aus Kunststoff, das langsam aufgeblasen wird, wenn der Beton ausgehärtet ist. Hydraulisch gespannte Stahlkabel sorgen dafür, dass der Beton während dieses Vorgangs die richtige Form annimmt.

Eine weitere Schicht oben verstärkt die Konstruktion | © TU Wien

Mehr Beton, weniger Stahl

»Der Aufblasvorgang dauerte ungefähr fünf Stunden, danach hatten wir eine längliche Betonkuppel mit einer Innenhöhe von 7.60m«, sagt Benjamin Kromoser vom Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien. Er hat die Baumethode im Rahmen seiner Dissertation bei Prof. Johann Kollegger entwickelt und beim aktuellen Projekt eng mit den ÖBB zusammengearbeitet.

Um aus der Kuppel eine Brücke zu machen, wurde die Betonschale dann an beiden Enden abgeschnitten und mit einem Torbogen-Abschluss versehen. Die neue Koralmbahnstrecke wird unter der Brücke hindurchgebaut, außen an der Betonkonstruktion wird noch Erde angeschüttet. Tiere können in Zukunft problemlos über die Brücke auf die andere Seite der Bahnstrecke gelangen.

Die Methode hat große Vorteile, verglichen mit herkömmlichen Brückenbautechniken: »Man benötigt ein kleines bisschen mehr Beton, aber dafür 40% weniger Stahl«, erklärt Benjamin Kromoser. Außerdem ist unsere Methode energieeffizienter, 40% der anfallenden CO2-Äquivalente können eingespart werden, und insgesamt ist die TU-Methode auch noch deutlich billiger.

Die Kuppelkonstruktion bei Nacht | © TU Wien

Prototyp bringt Forschung voran

Dass eine wissenschaftliche Entwicklung innerhalb weniger Jahre den Weg in die Anwendung findet, ist im Baubereich nicht unbedingt üblich. »Wir sind wirklich froh, dass die ÖBB den Mut hatte, ein innovatives Verfahren auszuprobieren. Für die weitere Verbreitung der Methode ist es sehr wichtig, dass nun ein echter Prototyp fertiggestellt werden konnte«, sagt Johann Kollegger.


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