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Hochfeste Glasfaserbewehrung besteht Aufprall eines 36-Tonners

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Crash Test ComBAR 1
Crash Test ComBAR 2
Schöck ComBAR: Optimal für den Einsatz in Anprallwänden

Ein 36 Tonnen schwerer Sattelschlepper fährt mit 80 km/h gegen eine Anprallwand – und die Schäden an der Wand sind nur marginal. Das ist das Ergebnis eines kürzlich durchgeführten Anprallversuches in Nordamerika. Eingebaut und umfangreich getestet wurde dabei die Glasfaserbewehrung „Schöck ComBAR“. In Zusammenarbeit mit dem Verkehrsministerium der kanadischen Provinz Ontario (MTO) hat ein Team aus Ingenieuren die ComBAR-bewehrte Versuchswand entwickelt und bemessen – unter der Leitung von Professor Kahled Sennah von der Ryerson Universität (Toronto). Der eindrucksvolle Crashtest ist auch als Video auf www.schoeck.de dokumentiert.

In Nordamerika werden zunehmend Bewehrungen aus Glasfasern in Anprallwänden eingebaut. Grund: Korrosionsprobleme, die oft beim Einsatz von traditionellem Betonstahl auftreten, werden bei gleich guten Materialeigenschaften mit Glasfaserbewehrungen vermieden. Der Bauteilehersteller Schöck hat das Material „Glasfaser“ bereits vor einigen Jahren für seine Sonderbewehrung „Schöck ComBAR“ eingesetzt und seitdem kontinuierlich weiter entwickelt. Die Stäbe bestehen mittlerweile aus einer Vielzahl besonders korrosionsbeständiger Glasfasern, die von einer Harzmatrix umgeben und linear ausgerichtet sind. Aufgrund ihrer speziellen Herstellung zeichnen sich alle Stabdurchmesser von Schöck durch eine hohe Zugfestigkeit von über 1000 N/mm² in Kraftrichtung aus. Der Elastizitätsmodul (E Modul) liegt bei 60.000 N/mm². Die Glasfaserbewehrung verfügt über ähnliche bauphysikalische und mechanische Eigenschaften wie Betonstahl, ist aber im Vergleich wesentlich leichter, in aggressiven Umgebungen beständig und magnetisch nicht leitend – eine Sonderbewehrung für den Spezialfall.

Einen weiteren Beweis der hochwertigen Materialeigenschaften von ComBAR lieferte kürzlich ein spektakulärer Crashtest in Nordamerika: Eine mit ComBAR-bewehrte Anprallwand hielt dem Aufprall eines 36 Tonnen schweren Sattelzuges stand. In einem Winkel von 15 Grad prallte der Schlepper mit 80 Kilometer pro Stunde an die Wand und stoppte nach rund 50 Metern. Nach dem Aufprall konnten weder Biegerisse noch anderweitige Zeichen eines Biegeversagens an der Wand festgestellt werden. Gemäß kanadischer Richtlinien entsprach die Testwand zudem der Kategorie PL-3. Dieser Level – der sogenannte Performance Level – beschreibt die Standhaftigkeit für Straßenbegrenzungen auf Brücken. Dabei umfasst Level 3 die höchste anzunehmende Gefahr bezüglich der Gesamtlast des Fahrzeugs und dessen Anprallwinkels.

Versuchsaufbau: Anprallwand

Die Anprallwand entwickelte ein Experten-Team in Zusammenarbeit mit dem Verkehrsministerium der kanadischen Provinz Ontario (MTO). Am Texas Transportation Institute (TTI), eines der erfahrensten Institute für Anprallversuche an Barrieren, Wänden und Autobahneinrichtungen in Nordamerika, wurde der Anprallversuch durchgeführt. Das TTI ist Teil des Texas A&M University System. Professor Khaled Sennah von der Ryerson Universität (Toronto) ist als unabhängiger Gutachter mit der Betreuung des umfangreichen Projektes beauftragt. Sennah führt auch nach dem Crashtest weitere statische Versuche an der Wand durch, so dass letztendlich ein Berechnungsverfahren für Anprallwände mit der Glasfaserbewehrung Schöck ComBAR zur Verfügung stehen soll. Ziel ist es, eine „Finite-Elemente-Methode“ (FEM) der Wand beziehungsweise des Anpralls zu entwickeln, so dass die Bewehrungsführung weiter optimiert und gleichzeitig statische Ersatzlasten aufgebracht werden können.

Bewehrungsschema und Bemessung

Für den Anprallversuch mit Schöck ComBAR wurde das Bewehrungsschema auf Basis einer Standard-Bewehrungszeichnung des MTO für PL-3 Wände mit einer Glasfaserbewehrung entwickelt. In Abstimmung mit dem MTO optimierten die Schöck-Experten das endgültige Bewehrungsschema geringfügig. Die Bemessung wurde ein weiteres Mal durch das renommierte Ingenieurbüro McCormick Rankin (Ontario) überprüft. Dabei wurde die sogenannte „Yield-Line Theorie“, die eigentlich für Betonstahlbewehrung entwickelt wurde, auf ComBAR übertragen. Diese Bruchlinientheorie wurde zur Bemessung hochduktiler Werkstoffe wie ComBAR übernommen. Der Anprallversuch wurde gemäß dem kürzlich herausgegebenen amerikanischen „Manual for Assessing Safety Hardware“ (MASH) durchgeführt. Die Anprallwand war knapp 40 Meter lang und entsprach in ihrem Aufbau etwa dem eines echten Brückendecks.

Nach dem Crash konnten weder Biegerisse noch anderweitige Zeichen eines Biegeversagens an der Wand festgestellt werden. Die horizontale Arbeitsfuge zwischen der Kragplatte und der Wand wies ebenfalls keinerlei Schädigung auf. Hochgeschwindigkeitskameras zeichneten den Crashtest auf. Das umfangreiche Filmmaterial wird von den Experten des TTI derzeit weiter ausgewertet, so dass dem MTO ein Abschlussbericht zur Verfügung gestellt werden kann. Auf Basis der Versuchsergebnisse soll die Standardzeichnung einer PL-3 Wand mit Glasfaserbewehrung überarbeitet werden.