Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung einer hochleistungsf\u00e4higen Holz-Granit-Verbundbr\u00fccke. Zur \u00dcbertragung der Schubkr\u00e4fte zwischen Holz und Granit wurde eine neuartige, formschl\u00fcssige Verbindung in Form einer \u201eHolz-Granit-Treppenverbindung entwickelt\u201c. Daf\u00fcr werden abwechselnd dicke und d\u00fcnne Granitplatten in den Brettschichtholztr\u00e4ger eingesetzt, wodurch eine Kervenverbindung entsteht, wie sie bereits aus dem Holz-Beton-Verbundbau bekannt ist. Die Besonderheit des Ansatzes liegt in der L\u00f6sbarkeit der Verbindung, wodurch sich einzelne Granitplatten bei Instandhaltungsma\u00dfnahmen problemlos austauschen lassen. Au\u00dferdem wird durch die l\u00f6sbare Schubverbindung ein kreislaufgerechter R\u00fcckbau am Ende der Nutzungsdauer erm\u00f6glicht. Nach Ende des Forschungsprojektes ist die Umsetzung zweier Pilotbr\u00fccken in Berlin-Spandau geplant.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst stand die Entwicklung der l\u00f6sbaren Verbindungstechnologie und eines geeigneten Montageverfahrens auf dem Programm. Bei der entwickelten \u201eHolz-Granit-Treppenverbindung\u201c handelt es sich prinzipiell um eine Kervenverbindung, wie sie aus dem Holz-Beton-Verbundbau bekannt ist. Deshalb wurde die Kervengeometrie in Anlehnung an die Empfehlungen DIN CEN\/TS 19103 gew\u00e4hlt. Anschlie\u00dfend wurde die entwickelte Holz-Granit-Kervenverbindung in einem umfassenden experimentellen Versuchsprogramm untersucht. In kleinformatigen Slip-Block- und mittelgro\u00dfen Push-Off-Versuchen wurde zun\u00e4chst das Trag- und Verformungsverhalten isoliert an einer einzelnen Kerve untersucht. Aufbauend auf den Ergebnissen aus den Kleinversuchen wurden gegen Projektende zwei gro\u00dfformatige De-monstratorversuche durchgef\u00fchrt, um mehrere Kerven im Verbund unter realen Einbaubedingungen und tats\u00e4chlicher Beanspruchung zu testen. Hierzu wurden zwei Holz-Granit-Verbundtr\u00e4ger mit L\u00e4ngen von 5,8 m und 8,0 m und 2 respektive 3 Kerven je Seite in 4-Punkt-Biegeversuchen bis zum Versagen getestet. Zus\u00e4tzlich zu den statischen Versuchen wurden an dem 8,0 m langen Tr\u00e4ger zuvor umfangreiche Versuche zur Gebrauchstauglichkeit in Form von Schwingversuchen durchgef\u00fchrt. Nach Abschluss des Forschungsprojektes wurde das Ingenieurb\u00fcro Miebach von der Berliner Senatsverwaltung mit der Planung zweier Pilotbr\u00fccken in Berlin-Spandau beauftragt. Die zwei Holz-Granit-Verbundbr\u00fccken mit tragender, l\u00f6sbarer Granitplatte dienen als Ersatz f\u00fcr zwei bestehende, bauf\u00e4llige Holzbr\u00fccken im Spektegr\u00fcnzug in Berlin Spandau.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Sowohl die kleinformatigen Slip-Block- und Push-Off-Versuche als auch die 4-Punkt-Biegeversuche an gro\u00dfma\u00dfst\u00e4blichen Holz-Granit-Verbundtr\u00e4gern zeigen eindrucksvoll das gro\u00dfe Potenzial der entwickelten Holz-Granit-Kervenverbindung auf. So zeichnet sich die formschl\u00fcssige Verbindung zwischen Holz und Granit durch sehr hohe Tragf\u00e4higkeiten und eine hohe Steifigkeit aus. Die Kombination aus Kerventiefe und Vorholzl\u00e4nge wurde in Anlehnung an die DIN CEN\/TS 19103 aus dem Holz-Beton-Verbundbau vorab so gew\u00e4hlt, dass das Versagen stets duktil durch ein Holzdruckversagen parallel zur Faser auftritt. Entgegen den Erwartungen versagten die Probek\u00f6rper in allen durchgef\u00fchrten Versuchen jedoch stets durch ein spr\u00f6des Schubversagen im Vorholzbereich. Das spr\u00f6de Versagen der Schubverbindung wird als nicht weiter problematisch erachtet, sofern im Rahmen der Bemessung eine geeigneten Versagenshierarchie festgelegt wird. Demnach ist der Holz-Granit-Verbundtr\u00e4ger so zu bemessen, dass das spr\u00f6de, lokale Versagen der Schubverbindung nicht zum Globalversagen des Br\u00fcckenbauwerks f\u00fchrt. Stattdessen sollte der Verbundtr\u00e4ger so bemessen werden, dass selbst nach Versagen des Schubverbundes der Querschnitt des Brettschichtholztr\u00e4gers noch ausreicht, die Lasten kurzzeitig sicher aufzunehmen zu k\u00f6nnen. Aufgrund des Steifigkeitsverlustes, der mit dem Versagen des Schubverbundes einhergeht, w\u00fcrde sich das globale Versagen des Bauwerks durch eine \u00fcberproportionale Zunahme der Verformungen ank\u00fcndigen. Die durchgef\u00fchrten 4-Punkt-Biegeversuche an gro\u00dfformatigen Holz-Granit-Verbundtr\u00e4gern zeigen eine solche Versagenshierarchie.
\nDa bislang keine Berechnungsvorschriften f\u00fcr die Bemessung von Holz-Granit-Verbundbauteilen existieren, wurden aufgrund der Analogie zum Holz-Beton-Verbundbau die dort existierenden Berechnungsmodelle und Bemessungsvorschriften verwendet. Sowohl die Traglast, das Versagensbild als auch das Verformungsverhalten lie\u00dfen sich mit den Berechnungsmodellen aus dem Holz-Beton-Verbundbau vorab zuverl\u00e4ssig absch\u00e4tzen. Somit k\u00f6nnen die normativen Vorschriften und Literatur zur Bemessung von Holz-Beton-Verbundbauteilen auch als fundierte Grundlage f\u00fcr Holz-Granit-Verbundbauteile mit einer formschl\u00fcssigen Schubverbindungstechnologie dienen.
\nAuch das Schwingungsverhalten der Holz-Granit-Verbundbr\u00fccke konnte mit bereits existierenden Berechnungsans\u00e4tzen zuverl\u00e4ssig abgesch\u00e4tzt werden. So zeigen die in den Schwingversuchen gemessenen Eigenfrequenzen eine sehr gute \u00dcbereinstimmung mit den vorab analytisch und numerisch ermittelten Eigenfrequenzen. Diese liegen im Falle der beiden Demonstratorversuche ausreichend hoch, sodass mit keiner kritischen Anregung der Br\u00fccke durch Fu\u00dfg\u00e4ngerverkehr zu rechnen ist.
\nDas bereits zu Projektbeginn entwickelte Montageverfahren, wonach die Granitsegmente ausgehend von beiden Tr\u00e4gerenden hin zur Tr\u00e4germitte auf den Brettschichtholztr\u00e4ger montiert und an den Kervenflanken mit diesem verklebt werden, bew\u00e4hrte sich bei der werkseitigen Herstellung der beiden als Demonstrator dienenden Holz-Granit-Verbundtr\u00e4ger durch die Firma Kusser als praxistauglich und effizient.
\nWeil die Granitplatten nur kleinfl\u00e4chig an den Kervenflanken mit dem Brettschichtholztr\u00e4ger verklebt und die horizontalen Fugen bewusst ohne Klebstoff ausgef\u00fchrt wurden, lassen sie sich bei Bedarf vom Br\u00fcckendeck aus mit einem Diamantrennschleifer auftrennen. Dies gew\u00e4hrleistet zusammen mit der demontierbaren Abhebesicherung, dass sich die Br\u00fccke am Ende der Nutzungsdauer r\u00fcckbauen und sortenrein trennen l\u00e4sst. Als Beleg hierf\u00fcr dienen die im Forschungsprojekt getesteten Holz-Granit-Probek\u00f6rper, die nach ihrer statischen Pr\u00fcfung demontiert, sortenrein getrennt und gesondert entsorgt werden konnten.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Auf eine Ver\u00f6ffentlichung der Ergebnisse in Fachzeitschriften wurde aufgrund der vereinbarten Ge-heimhaltung gegen\u00fcber Mitbewerbern bisher verzichtet, ist aber nach Fertigstellung der beiden Pilotbr\u00fccken in Berlin-Spandau beabsichtigt. Die Berliner Senatsverwaltung informiert bereits auf ihrer Internetseite \u00fcber den geplanten Bau zweier Holz-Granit-Verbundbr\u00fccken in Berlin-Spandau als Ersatzneubau f\u00fcr zwei verwitterte Holzbr\u00fccken.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Insgesamt leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung des hybriden Br\u00fcckenbaus. Es zeigt auf, dass Naturstein \u2013 bisher vorrangig als gestalterisches Element genutzt \u2013 auch tragend in Verbundsysteme integriert werden kann. Die Verbindung mit Holz erm\u00f6glicht eine signifikante Reduktion des CO2-Fu\u00dfabdrucks im Vergleich zu konventionellen Stahl- oder Betonbr\u00fccken. Mit der Holz-Granit-Verbundbauweise steht nun ein neues Bauprinzip zur Verf\u00fcgung, das nicht nur \u00e4sthetisch und konstruktiv \u00fcberzeugt, sondern auch den Anforderungen an Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und R\u00fcckbaubarkeit in besonderem Ma\u00dfe gerecht wird. Die neu entwickelte \u201eHolz-Granit-Treppenverbindung\u201c \u2013 \u00e4hnlich einer Kervenverbindung im Holz-Beton-Verbundbau \u2013 zeichnet sich dabei durch ihre hohen Tragf\u00e4higkeiten, eine hohe Steifigkeit sowie die effiziente Herstellung aus.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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