Warum gebogen ganz anders als gerade ist
Die sichere und effektive Fertigung von gebogenem Stahl für den Einsatz in Brücken erfordert grundsätzliches Wissen über die Beanspruchungen, die durch Biegen und Druck ausgeübt werden; wobei diese Spannungen in einem gekrümmten Bauteil im Vergleich zu einem geraden anders ausfallen. Faktisch fehlen derzeit geeignete europäische Standards, da gebogene Bauelemente nicht anders als gerade Teile bewertet werden. Das Derestar-Projekt ("Development of structural design recommendations for steel arches") sollte die gegenwärtigen Einschränkungen bei der Planung und Konstruktion von Stahlbögen für Brücken in Europa angehen. Die Forscher konzentrierten sich auf zwei auf gebogenen Stahl einwirkende Beanspruchungen: die während des Herstellungsprozesses ausgeübte und jene, die sich während des Einsatzes einstellen. Gebogene Bauelemente werden typischerweise in einem sogenannten Kaltbiegeverfahren durch Biegen gerader Teile geformt. Bei diesem Prozess werden in den gebogenen Abschnitten Spannungen eingeschlossen, die dann Einfluss auf die Höhe der Beanspruchung haben, der die Konstruktion während des Betriebs standhalten kann. Zweitens sind gebogene Bauteile radialen Drücken ausgesetzt, die an geraden Elementen nicht vorkommen. Man stelle sich den Unterschied vor, ob man auf einem Holzbrett oder auf einem geschwungenen Holzbogen steht: Das Stehen auf einem Brett bewirkt nur die normale Spannung bzw. Beanspruchungen senkrecht zum Brett. Steh man aber auf dem gekrümmten Bogen, so wird zusätzlich zur senkrechten Beanspruchung eine Querbeanspruchung ausgeübt, die durch den radialen Druck im Zusammenhang mit der Krümmung des Bogens verursacht wird. Die Forscher entwickelten analytische und numerische Untersuchungen, die Licht in spezielle, Rest- und Schubspannungen beeinflussende Größen- und Formparameter brachten, wodurch die Ermittlung von Schwellenwerten für diese Parameter möglich wird, oberhalb von welchen das Modell für gerade Bauteile nicht mehr anwendbar ist. Somit resultierte das Derestar-Projekt in Empfehlungen zu Planung und Konstruktion, die in Eurocode 3-Standards (EC3) umzusetzen sind, die derzeit nur gerade Bauteile berücksichtigen. Europas Stahlbogenbrücken der Zukunft werden nun strapazierfähiger und langlebiger sein, was beträchtliche Kosten- und Sicherheitsvorteile für die europäischen Bürger und Hersteller gleichermaßen erwarten lässt.
