Eine modulare Segmentbrücke mit thermisch umgeformter Carbonbewehrung

Modulares Bauen ermöglicht die serielle Vorfertigung von Bauelementen und verlagert Herstellungsprozesse von der Baustelle in die geschützte Umgebung des Fertigteilwerks. In einer Serienfertigung mit hinreichenden Stückzahlen wird die Rationalisierung, Digitalisierung und Automatisierung von Fertigungsprozessen wirtschaftlich und Skaleneffekte können ausgeschöpft werden. Bei der konstruktiven Umsetzung von modularen Baustrukturen steht der entwerfende Ingenieur vor der Herausforderung, diese in sinnvolle Module zu gliedern und Fügestellen tragfähig und dauerhaft auszubilden. Der vorliegende Beitrag stellt einen Modularisierungsansatz auf Basis der Segmentbauweise vor und beschreibt den Entwurf, die konstruktive Durchbildung und die Segmentherstellung einer 8,10 m langen Versuchsbrücke. Um besonders materialeffiziente und dünnwandige Betonquerschnitte ausbilden zu können und das Risiko der Bewehrungskorrosion zu vermeiden, werden hierbei nichtmetallische Carbonbewehrungen verwendet. Die Formgebung der Bewehrungselemente, welche derzeit noch eine technische Hürde in der Anwendung von Carbonbeton darstellt, wurde mithilfe von neulich entwickelten Verfahren des thermischen Umformens umgesetzt. Mit der Realisierung einer modularen Segmentbrücke mit thermisch umgeformter Carbonbewehrung möchten die Autoren zur Entwicklung von technischen Lösungen für modulare Tragstrukturen beitragen sowie neuartige Anwendungsmöglichkeiten von nichtmetallischen Bewehrungen aufzeigen.

Modular construction enables the serial prefabrication of structural elements and transfers manufacturing processes from the construction site to the protected environment of a precast concrete factory. In serial production with sufficient quantities, rationalisation, digitalisation and automation of manufacturing processes becomes viable and economies of scale can be utilised. In the design realisation of modular building structures, the design engineer is faced with the challenge of arranging these into sensible modules and designing robust and durable joints. This article presents a modularisation approach based on the principles of precast segmental construction and discusses the design and precast segment production for an 8.10 m long test bridge. Non‐metallic reinforcement made of carbon fibre reinforced polymers (CFRP) is used in order to create particularly material‐efficient and thin‐walled concrete cross‐sections and to avoid the risk of reinforcement corrosion. The forming of the reinforcement elements, which is currently still a technical challenge in the application of CFRP‐reinforced concrete, was realised by using recently developed processes of thermal forming. With the realisation of a modular segmental bridge with thermally formed CFRP reinforcement, the authors aim to contribute to the development of technical solutions for modular construction and demonstrate new fields of application for non‐metallic reinforcements.