Material beim Brückenbau

Sowohl für antike Brückenbauwerke als auch für moderne Hightechkonstruktionen werden Baustoffe und geeignete Materialen benötigt, die insbesondere wetterbeständig sind und möglichst lange einer intensiven Nutzung standhalten. Die Architekten im antiken Rom oder die vielen mittelalterlichen Brückenbauingenieure mussten vornehmlich mit Holz planen. Steine waren teuer und aufwändig herzustellen, sodass nur die Brücken der wichtigsten Verkehrswege diesen luxuriösen Rohstoff bekunden. Die meisten Brücken der alten Welt waren jedoch reine Holzkonstruktionen. Mit der Industrialisierung kam aber Beton und Stahl als Baustoff hinzu und eröffneten den Brückenbauingenieuren neue Möglichkeiten. Heutzutage ist Stahl der vorherrschende Werkstoff. Aber auch Aluminium wird momentan verstärkt in Brücken verarbeitet und kommt besonders in skandinavischen Ländern zum Einsatz.

Holz

Holz ist das älteste Brückenbaumaterial der Welt. Flüsse und kleinere Täler konnten mit Hilfe eines umgekippten Baumstammes überwunden werden. Die Technik ist zwar mehr als unsicher und deshalb auch ziemlich gefährlich, aber für unsere Vorfahren war die innovative Überwindung natürlicher Hindernisse eine absolute Sensation. Ein erster Fortschritt im Holzbrückenbau war die Konstruktion von Jochbrücken. Diese bestand aus mehreren sogenannten Pfahljochen, die fest im Boden verankert waren. Darüber hinaus waren die hölzernen Balken relativ stabil und konnten eine stark benutzte Fahrbahn durchaus tragen. Einen absoluten Höhepunkt des Holzzeitalters im Brückenbau stellt die Fertigung der Rheinbrücke in Schaffhausen dar. Im 18. Jahrhundert fertig gestellt, wies die Holzbrücke eine Länge von 120 Metern mit lediglich einem Zwischenpfeiler auf.

Aktuell wird der Baustoff Holz in erster Linie bei Fußgängerbrücken und kleinen Übergängen eingesetzt. Es gibt mittlerweile andere Materialien, die eine Brücke wesentlich stabiler und standfester machen. Allerdings hat Holz heutzutage noch einen stilistischen Aspekt, denn viele Menschen empfinden Brückenkonstruktionen, die zumindest teilweise aus Holz sind, als besonders schön oder sehr ansehnlich.

Die vorteilhafte Eigenschaft des Holzes ist an erster Stelle das niedrige Eigengewicht. Des Weiteren liefert Holz einen wichtigen Beitrag zur regionalen Wertschöpfung. Welche Holzart verwendet wird, spielt auch eine wichtige Rolle. Adäquate Holzarten für Konstruktionsteile sind Kiefer, Lärche, Eiche und Fichte. Für die Belege der Fahrbahn kommen als geeignete Kandidaten besonders das Holz der Kiefer, der Lärche und der Douglasie in Frage. Nachhaltigkeit beziehungsweise eine lange Lebensdauer sprechen für den Einsatz dieser Baumtypen. Mitunter kann eine Holzbrücke mehrere hundert Jahre in Betrieb sein. Diese immense Leistungsfähigkeit erkannten schon die Mittelalteringenieure, deren Holzbrücken zum Teil noch heute von Mensch und Tier genutzt werden.

Stein

Steine waren in der Antike und im Mittelalter teure Rohstoffe, die nur schwer und mit großem Aufwand gewonnen werden konnten. Deshalb gab es früher wesentlich mehr Brücken aus Holz. Steine wurden anfangs noch unbehauen für den Brückenbau verwendet. Mit der Zeit spezialisierten sich aber immer mehr Steinmetze auf den Straßen- und Brückenbau, sodass später auch mit bearbeiteten Steinen gewerkelt werden konnte.

Der Ausdruck Steinbrücke beschreibt traditionell eine Brücke, die nicht nur zum Teil aus Stein gebaut wurde, sondern deren Überbau, also beispielsweise die Fahrbahn, auch aus Stein hergestellt wurde. Anfangs entwickelten die Architekten Steinbrücken mit Kragbogen. Der Kragbogen ist die Vorstufe eines echten Bogens. Während der Schlussstein bei einem echten Bogen die höchste Stelle markiert, werden beim Kragbogen lediglich zwei Steine in höchster Position gegeneinander gekippt. Dementsprechend instabil ist das gesamte Bauwerk. Hinzu kommt, dass es viel weniger Last aushält. Mit fortschreitender Technik konnten aber schon sehr bald Steinbrücken mit echten Bogen gebaut werden. Je nach Länge der zu überbrückenden Strecke kamen Bogenbrücken aus Stein ohne Zwischenpfeiler aus. Bei weiteren Distanzen mussten mehrere Steinpfeiler eingewölbter Bögen verwendet werden.

Heutzutage spielt Stein als Brückenbaumaterial eher eine untergeordnete Rolle. Ähnlich wie beim Baustoff Holz hat auch Stein einen stilistischen Aspekt. Verkleidungen aus Stein können einer modernen Brücke ihren attraktiven und eleganten Charakter verleihen.

Beton

Beton wird auch "künstlicher Stein" genannt und ist eine Mischung aus Zement, Gesteinskörnung (Sand und Kies) und Wasser. Infolge chemischer Reaktion verfestigt sich das Gemisch. Die Vorteile des Betons im Brückenbau liegen auf der Hand. Der flüssige Beton lässt sich in jede beliebige Form gießen und kann nach Aushärtung auch schwerstem Druck standhalten. Besonders Bogenbrücken profitieren von dem Baustoff Beton, denn die großen Druckkräfte können optimal aufgefangen werden. Schwierigkeiten hat Beton, ähnlich wie der Rohstoff Stein, bei Zugkräften. Diese können nur geringfügig aufgefangen werden.

Stahl

Stahl gehört zu den modernsten Brückenbaumaterialen. Sowohl Druck- als auch Zugkräfte können Stahlbaukonstruktionen optimal auffangen. Deshalb wird Stahl vor allem in Form von Seilen, Profilen oder Blechen gebraucht. Es kommen aber auch vermehrt Teile aus Stahlguss zum Einsatz. Der klassische Nachteil beim Stahlbau ist seine Rostanfälligkeit. Korrosionsschutzbeschichtungen werden erforderlich und führen zu einem hohen Unterhaltungsaufwand, der wiederum kostenintensiv sein kann.

Stahlbeton

Eine Verbindung der beiden Baustoffe Stahl und Beton vereint die jeweiligen Vorteile der Komponenten. Die Rostanfälligkeit des Stahls wird unterbunden, indem der Beton eine schützende Hülle darstellt. Der Stahl hingegen sorgt für eine ausreichende Stabilität bei Zugkräften. Die Verbindung der beiden Materialen wird durch einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten möglich. So kommt es bei jahreszeitbedingten Temperaturschwankungen nicht zu Beschädigungen am Bauwerk.

Übrigens ist Stahlbeton mit mehr als 100 Millionen verbauten Kubikmetern jährlich der wichtigste Baustoff in Deutschland.

Aluminium

1933 erfolgte in Pittsburgh die erste Brückenkonstruktion mit dem Werkstoff Aluminium im Zuge einer Erneuerung der Fahrbahnkonstruktion. Neu entwickelte Aluminiumlegierungen machten dann 1946 das Erstellen eines Aluminiumhauptträgers für den Brückenbau möglich. Populär sind Brücken, die das Material Aluminium verarbeiten, in Skandinavien. Dort kam es besonders zwischen 1980 und 1990 zu einem verstärkten Bau von Brücken mit Aluminium. Die Vorteile des Werkstoffs sind sein geringes Gewicht und seine Korrosionsbeständigkeit. Hinzu kommen die damit verbundenen geringen Unterhaltskosten.

(c) by Päffgen GmbH bzw. deren Autoren 2010, www.brueckenbau.de

Gewerbliche und private Verwendung dieses Artikels ist ausdrücklich, aber nur dann gestattet, wenn dem Artikel gut sichtbar der vorstehende Copyright-Hinweis mit verfolgbarem Link hinzugefügt wird und wir per Mail an copy@fachportale.de über die Verwendung informiert werden!