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Holz-Beton-Verbundbrücken

Leander Bathon, Oliver Bletz-Mühldorfer
Erschienen in
Zuschnitt 45: Holz Beton Verbund
März 2012, Seite 24f.
Glennerbrücke, Sprengwerk mit Betondruckgurt

Holz-Beton-Verbundkonstruktionen verfügen – infolge der Kombination zweier leistungsstarker Werkstoffe – über eine Reihe positiver Eigenschaften. Insofern ist es nicht verwunderlich, dass seit ca. 1985 zahlreiche Institutionen im Bereich des Holz-Beton-Verbundbaus Forschung und Entwicklung betreiben. Der Brückenbau ist neben dem Hochbau ein wichtiges Anwendungsgebiet für den Holz-Beton-Verbund. Hier werden dem Holz und dem Beton gleich mehrere Funktionen zugeordnet: Die bewehrte Betonplatte dient als Fahrbahn. Gleichzeitig wird sie durch Einbindung in das Verbundtragwerk – über die schubsteife Verbindung mit dem Holz – zum Lastabtrag herangezogen. Sie übernimmt die auftretenden Druckspannungen in der Verbundkonstruktion. Eine Querlastverteilung ist innerhalb der Betonplatte leicht herstellbar. Letztlich schützt die (auskragende) Betonplatte die an der Unterseite liegende Holzkonstruktion auch noch vor direkter Bewitterung. Das Holz liefert seinerseits Natürlichkeit, Nachhaltigkeit, Ästhetik und Tragfähigkeit. Durch die Anordnung in der Zugzone wird vom Holz ein beachtlicher Teil der auftretenden Zugspannungen abgetragen, womit Bewehrungszulagen in der Betonplatte reduziert werden können.

Zur Herstellung des Verbundes zwischen den Teilquerschnitten Holz und Beton sind in den letzten Jahren diverse Verbindungssysteme entwickelt und eingesetzt worden. Für Brückenkonstruktionen haben sich z. B. eingeklebte Stahlstäbe, eingeklebte Streckmetalle oder metallische Formteile, bestehend aus Stahlplatten mit aufgeschweißten Kopfbolzendübeln, bewährt. Die Auflagerung der Holz-Beton-Verbundbrücken erfolgt entweder über das Holz oder den Beton. Bei der Auflagerung über den Beton wird das Holz vor direkten Feuchtigkeitseinflüssen im Auflagerbereich geschützt. Einer Entstehung möglicher Schadensfälle wird dadurch vorgebeugt. Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktionsart liegt in der Eliminierung von Quereindrückungen des Holzes, da Beton im Vergleich zu quer zum Faserverlauf beanspruchtem Holz deutlich höhere Druckspannungen aufnehmen kann.

Mögliche Ausführungsvarianten

Die einfachste Ausführungsvariante besteht aus Rundholzstämmen mit oben liegendem Betondruckgurt. Die Rundholzbalken können bei höheren Anforderungen durch veredelte hölzerne Produkte wie z. B. flach liegende Brettschichtholzplatten oder blockverleimte Brettschichtholzquerschnitte substituiert werden. Ein anderer Ansatz wird bei plattenbalkenförmigen Konstruktionen verfolgt – hier kommen in Kombination mit der Betonplatte hochkant stehende Brettschichtholzträger in unterschiedlichsten Varianten zum Einsatz. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, holzseitig auf bogenförmige Tragwerke oder Sprengwerke zurückzugreifen.
Es mag ein wenig verwundern, doch die Holz-Beton-Verbundbauweise ist kein Produkt der Wissenschaft und erst recht keines des ausgehenden 20. Jahrhunderts: Erste Patentanmeldungen, Anwendungen und Konstruktionen lassen sich bereits in die Zeit um 1920 ⁄ 1930 einordnen. Anschließend weitestgehend in Vergessenheit geraten, ist der Holz-Beton-Verbund erst jetzt als eigenständige Bauweise in der Fachwelt anerkannt.

Gilt dies auch für die Baupraxis? Diese Frage lässt sich nicht eindeutig beantworten. Die technischen Vorteile von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen sind bewiesen, doch die erforderliche Zusammenarbeit von Holzbau und Stahlbetonbau bringt in der Praxis Hemmnisse mit sich. Welcher Holzbauer arbeitet »freiwillig« mit einem Stahlbetonbauer zusammen? Könnte es nicht auch nur »in Holz« gehen? Andererseits scheint Stahlbeton – aufgrund der enormen Erfolgsgeschichte im 20. Jahrhundert – in den Köpfen vieler Entscheidungsträger als Baustoff erster Wahl verankert. Wozu dann Holz-Beton-Verbundbau? Daher bedarf es wahrscheinlich einer Ingenieurgeneration, die dem Verbundbau aufgeschlossen gegenübersteht, einer konzertierten und nachhaltigen Öffentlichkeitsarbeit, die die Vorteile der hbv-Bauweise weit hinein in die Bauwelt trägt, sowie weiterer erfolgreicher Konstruktionen in der Praxis, die zur Nachahmung anregen, ehe die hbv-Bauweise flächendeckend im Baualltag an Bedeutung gewinnen kann.

Der Brückenbau ist neben dem Hochbau ein wichtiges Anwendungsgebiet für den Holz-Beton-Verbund. Mehrere Ausführungsvarianten von Holz Beton-Verbundbrücken sind möglich.

Fotos:

© Ralph Feiner, Bois Consult Natterer, Oliver Bletz­ Mühldorfer

Text

Leander Bathon
  • Professor an der Hochschule RheinMain, Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen
  • stellvertretender Direktor der mpa Wiesbaden
  • ö.  b. u. v. Sachverständiger für Ingenieurbau: Holzbau und Baukonstruktionsschäden sowie für Schäden an Gebäuden
  • Prüfingenieur für Baustatik (Holzbau)
Oliver Bletz-Mühldorfer
  • Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Hochschule RheinMain, Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen
  • Leiter der Überwachungs- und Zertifizierungsstelle der mpa Wiesbaden