Oslo/Dresden. Die CarboLight Bridge vereint schlankes Design und Ressourceneinsparung. Angefertigt und konzipiert wurde die Brücke aus Carbon- und Infraleichtbeton speziell für das Deutsche Museum durch Wissenschaftler:innen des Instituts für Massivbau der TU Dresden. Die Brücke hat ihren Platz in der mit der Generalsanierung neu gestalteten Abteilung Brücken- und Wasserbau des Deutschen Museums eingenommen und präsentiert eindrucksvoll die Vorteile der innovativen Materialkombination. Dass es sich hierbei um eine ganz besondere Konstruktion handelt, zeigte sich im Rahmen des fib Kongresses, der vom 12. bis 16. Juni 2022 in Oslo stattgefunden hat.

© Stefan Gröschel

Die renommierte Tagung gilt als wichtiges Zusammentreffen von Wissenschaftler:innen im Bereich der Betonforschung und bietet Einblicke in verschiedene Aspekte des Bauens mit Beton. Die Brücke erhielt gleich zwei Auszeichnungen: den Sonderpreis Exceptional Recognition im Wettbewerb „Award for Outstanding Concrete Structures“ sowie den Innovation Award 2022 in der Kategorie „Structures“ für das Paper „An ultra-light Carbon Concrete Bridge: From Design to Realisation“ der Autoren Marc Koschemann, Iurii Vakaliuk und Manfred Curbach.

„Die Baubranche muss sich wesentlich verändern, damit wir künftig ressourcenschonend bauen und gleichzeitig CO₂-Emissionen reduzieren können. Der Einsatz innovativer Baustoffe und deren Kombination sowie die Optimierung von Bauwerken im Hinblick auf den Kraftfluss sind wesentliche Bestandteile, um dieses Ziel zu erreichen“, sagt der Bauingenieur Marc Koschemann, der den Bau der Brücke geplant und begleitet hat.

© Michael Frenzel

Die CarboLight Bridge ist 9,50 Meter lang und wurde als filigranes Bauwerk aus zwei leicht geneigten V-Stützen, einem dreiteiligen Überbau und einem Konstruktionsgewicht von nur 2,1 Tonnen konzipiert. Die kraftflussoptimierte Form und der Sandwichaufbau des Überbaus spielen dabei eine wesentliche Rolle. Die biaxial gekrümmte Unterseite und die flache Deckschicht bestehen aus Carbonbeton, während die Schicht dazwischen aus Infraleichtbeton gefertigt wurde. Somit konnte Material eingespart und das Gewicht reduziert werden.  

Mit Hilfe einer parametrisierten 3D-Modellierung wurde die Geometrie hinsichtlich der Lastabtragung und des Designs optimiert. „Durch Verknüpfung des 3D-Modells mit einem Statikprogramm war es möglich, die Brücke hinsichtlich Materialeinsatz und Lastabtrag quasi zeitgleich zu optimieren. Dazu wurde eine Schnittstelle zu einer FEM-Software programmiert, die es ermöglicht, die Auswirkungen einer Geometrieänderung auf den Lastabtrag quasi zeitgleich zu ermitteln“, betont der für die 3D-Modellierung zuständige Architekt und Wissenschaftler am Institut für Massivbau Iurii Vakaliuk. Auf der Grundlage des endgültigen 3D-Modells wurde die Schalung aus gefrästem Sperrholz hergestellt. Um den Zusammenbau, das Aussehen und die Tragfähigkeit der Brücke und der einzelnen Segmente zu testen, wurde ein Testmuster der Brücke im Otto-Mohr-Laboratorium der TU Dresden hergestellt und geprüft.

© Viviane Adam

Die Carbonbetonbrücke wurde als ein Demonstrator für das Schwerpunktprogramm 1542 „Leicht Bauen mit Beton – Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien“ erstellt, das durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde. Unterstützt wurde das Vorhaben durch die Firmen Heidelberger Beton GmbH und HICONFORM – Freitaler Modellwerkstätten eG sowie dem Institut für Baustoffe der TU Dresden und dem Institut für Massivbau der TU München. Besonderer Dank gilt den Mitarbeiter:innen des Deutschen Museums für die Ausstellungsmöglichkeit und die Unterstützung vor Ort.

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