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Dienstag, 27. Juni 2017
9. Dezember 2014 | 10:17

Geschützt für mehrere Jahrzehnte – Feuerverzinkte Brücken aus Stahl

| Ein Gastbeitrag zum FOSTA-Forschungsvorhaben „Feuerverzinken im Stahl- und Verbundbrückenbau“ |

Stahl- und Verbundbrücken werden in Deutschland und in Europa üblicherweise durch eine organische Beschichtung – also durch einen Anstrich – vor Korrosion geschützt. Diese Beschichtungen haben eine theoretische Schutzdauer von ca. 25 Jahren. Im Vergleich dazu bietet das Stückverzinken von Stahlbauteilen einen sehr langlebigen und robusten Korrosionsschutz, der bisher vorwiegend im Stahlhochbau seine Anwendung findet. Eine Schutzdauer von mehreren Jahrzehnten ist dabei keine Seltenheit. Dadurch lassen sich Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten deutlich verringern.

Bei Stahl- und Verbundbrücken im Verkehrswegebau ließen sich die ökologischen und ökonomischen Vorteile der Feuerverzinkung bislang nicht nutzen. Da diese Brücken zyklischen Belastungen ausgesetzt sind, ist ein Nachweis gegen Werkstoffermüdung notwendig. Das war bisher nicht möglich, da der Einfluss der Feuerverzinkung auf die Ermüdungsfestigkeit bei dieser Form der Belastungen, wie sie im Straßenverkehr wirken, bisher nicht ausreichend erforscht wurde. Erfahrungen mit feuerverzinkten Brücken konnten in der Vergangenheit vorwiegend an ruhend beanspruchten Fußgängerbrücken gesammelt werden. Hier ist ein Ermüdungsnachweis nicht erforderlich.

Zu wenige Erkenntnisse – bis jetzt…

Ziel eines durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA) geförderten Forschungsvorhabens war die Erarbeitung und Bereitstellung der grundlegenden wissenschaftlich und technisch erforderlichen Erkenntnisse zur Anwendung der Feuerverzinkung im Stahl- und Verbundbrückenbau mit zyklischen Belastungen.

Cover_feuerverzinkte_bruecken

Die wichtigsten Ergebnisse wurden in einer Arbeitshilfe zusammengefasst.

Um die wissenschaftlichen Grundlagen für eine Nutzung der Feuerverzinkung zu legen, wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts der TU Dortmund zusammen mit der Materialprüfungsanstalt (MPA) der TU Darmstadt der Einfluss der Feuerverzinkung auf das Ermüdungsverhalten an Stahl- und Verbundbrückenkonstruktionen kleiner und mittlerer Spannweiten untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Feuerverzinkung bei der Auslegung gegen Werkstoffermüdung berücksichtigt werden muss. Durch die praxisgerechte Aufbereitung der Ergebnisse und Bereitstellung von Auslegungsregeln für feuerverzinkte Bauteile unter zyklischer Last kann die Feuerverzinkung jetzt auch im Brückenbau sicher angewendet werden. Des Weiteren erfolgten Untersuchungen am Institut für Korrosionsschutz Dresden zur Schutzdauer der Feuerverzinkung und thermisch gespritzter Zinküberzüge, die für die Ausführung von Montageschweißstöße vorgesehen sind. Der Nachweis des Korrosionsschutzes für eine angestrebte Nutzungsdauer der Stahl- und Verbundbrückenkonstruktionen von 100 Jahren konnte erbracht werden.

Die Forschungsergebnisse werden bereits in der technischen Anwendung eingesetzt. So wird aktuell eine feuerverzinkte Stahl-Verbundbrücke als Überführung eines Wirtschaftswegs über die A44 in Nordhessen gebaut. Die für den Bau erforderliche Zustimmung im Einzelfall (ZiE) wurde bereits erteilt. An der Einführung der Feuerverzinkung für zyklisch belastete Brücken als Regelbauweise wird gearbeitet.

Einsatz feuerverzinkter Brücken schont auch den Haushalt

Für die Zukunft werden durch den vermehrten Bau von feuerverzinkten Brücken hohe Einsparpotentiale durch den Wegfall von Instandhaltungsmaßnahmen am Korrosionsschutz erwartet. Es konnte gezeigt werden, dass im Vergleich zu organischen Korrosionsschutzsystemen etwa gleiche Erstinvestitionskosten für die Feuerverzinkung zu erwarten sind.

team_feuerverzinkte_bruecken

Ein ausgezeichnetes Team:
Dipl.-Ing. Thomas Rademacher, Dipl.-Ing. Fabian Simonsen, Dipl.-Ing. (FH) Peter Lebelt.

Die Betrachtung der Lebenszykluskosten zeigt, dass die Feuerverzinkung in jedem Fall ab dem ersten notwendigen Instandhaltungsintervall einer organischen Beschichtung deutlich günstiger ist.

Ein ausgezeichnetes Forschungsprojekt

Die herausragenden Ergebnisse des Forschungsprojektes wurden als IGF-Projekt des Jahres 2014 mit dem Otto von Guericke Preis für die beteiligten Wissenschaftler gewürdigt. Zudem wurden die für das Demonstratorbauvorhaben verantwortlichen Mitarbeiter mit dem „Innovationspreis Feuerverzinken 2014“ des Industrieverbands Feuerverzinken ausgezeichnet.

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Über die Autoren:

  • Dipl.-Ing. Dennis Rademacher ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Stahlbau der Technischen Universität Dortmund.
  • Dipl.-Ing. Fabian Simonsen ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zentrum für Konstruktionswerkstoffe der Technischen Universität Darmstadt. Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt.
  • Dipl.-Ing. (FH) Peter Lebelt ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Korrosionsschutz in Dresden.

Foto: © Industrieverband Feuerverzinken/Institut Feuerverzinken

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Brücken
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