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Feuerverzinken als dauerhafter Korrosionsschutz für Stahlverbundbrücken – Praxisbericht zum Pilotprojekt

Hot-dip galvanizing as long-lasting corrosion protection for steel composite bridges - practical report on the pilot project

  • Im Sommer 2016 wurde Deutschlands erste Verbundbrücke mit feuerverzinkten Stahlträgern in der Baulast der Bundesfernstraßenverwaltung errichtet. Das Bauwerk befindet sich in Nordhessen und ist ein Überführungsbauwerk für einen Wirtschaftsweg im ländlichen Raum über den derzeit in Realisierung befindlichen Neubau der A 44 zwischen Kassel und Herleshausen (A 4). Die Motivation für dieses Pilotprojekt rührt aus dem im letzten Jahrzehnt spürbar gewachsenen Antrieb, allerorten nachhaltige und ressourcen- sowie umweltschonende Prozesse zu etablieren und diesen auf Grundlage von Lebenszyklusbetrachtungen den Vorzug vor auf kurze Sicht scheinbar kostengünstigeren Anschaffungen zu geben. Gerade bei besonders langlebigen Anschaffungen wie Bauwerken der Infrastruktur entfallen deutlich höhere Kosten auf den Betrieb und die Unterhaltung als auf die anfängliche Herstellung. Die größten Kosten resultieren dabei aus mittelbar nötigen Aufwendungen wie z. B. Verkehrsführungen während Bauwerkssanierungen und zwischenzeitlich erforderlichen Runderneuerungen der Bauwerkssubstanz oder exponierter Teile davon (Beläge, Kappen, Lager, Fahrbahnübergänge, Korrosionsschutz). Können diese Bauteile oder Bauelemente dauerhafter hergestellt werden oder gar ganz entfallen, sind langfristige Einsparungen zu erwarten, die sogar höhere Anschaffungskosten rechtfertigen. In mehreren Forschungsvorhaben wurden die Eignung eines Korrosionsschutzes durch Feuerverzinken auch für tragende Bauteile von Brücken, dessen Dauerhaftigkeit auch für Zeiträume in der Größenordnung der Lebensdauer des Bauwerks selbst und dessen Wirtschaftlichkeit nachgewiesen. Auf dieser Grundlage wurde frühzeitig die Entwurfsplanung dreier nahezu baugleicher und benachbart gelegener Bauwerke auf die Realisierung eines Pilotprojektes an einem der Bauwerke ausgerichtet, während die beiden anderen als Referenzbauwerke konventionell hergestellt und beschichtet wurden. Das Pilotprojekt zielt darauf ab, an einem realen Bauwerk einerseits Erfahrungen bei der konkreten Umsetzung zu sammeln, die Besonderheiten im Herstellprozess herauszuarbeiten und zu bewerten, um sie ggf. in künftigen Regelwerken zu verarbeiten, und andererseits im direkten Vergleich mit den Nachbarbauwerken Erfahrungen im weiteren Betrieb sammeln zu können. Der hier vorliegende Bericht möge dem interessierten Leser einen tiefen Einblick in die vielfältigen Aspekte geben, denen bei der Realisierung einer feuerverzinkten Konstruktion Beachtung zu schenken ist. Er soll sowohl Bauherren als auch Planern und Ausführenden einen im Wesentlichen an der Chronologie der Maßnahme orientierten roten Faden bieten. Die aufgeführten Gesichtspunkte treten mitunter im Kontext mehrerer Themenkreise auf, daher sind einzelne Wiederholungen bewusst nicht vermieden. Die wesentlichen Aspekte werden abschließend noch einmal zusammengestellt. Diese und die vielen kleinen Gesichtspunkte sollten bei künftigen Projekten in einer frühen Phase und in dem konkreten Projektkontext bewertet werden und zu projektspezifischen Entscheidungen führen. Aufgrund des großen Potenzials sind die Forschungen fortgesetzt und z. B. auf andere Fügetechniken ausgedehnt worden. Die Ergebnisse werden erwartungsgemäß das Einsatzgebiet der Feuerverzinkung als kostengünstigen, langlebigen und recyclebaren Korrosionsschutz im Verbundbrückenbau erweitern.
  • In summer 2016, Germany‘s first composite bridge with hot-dip galvanized steel girders was built under the authority of the Federal Highway Administration. The structure is located in northern Hessen leading an agricultural road across the new A44 motorway between Kassel and Herleshausen (A4), which is currently being built. The motivation for this pilot project comes from the noticeably growing demand, to establish sustainable and resource- and environmentally-friendly processes and to give them preference over initially more cost-effective purchases on the basis of life cycle considerations. Especially in the case of particularly long-lasting acquisitions such as infrastructure buildings, the costs of operation and maintenance are significantly higher than the production costs. The highest costs result from indirectly necessary expenditures, such as traffic routing during rehabilitation and renewal of structures or exposed parts of it (pavements, caps, bearings, transitions, corrosion protection) that may be required in the meantime. If these components or structural elements can be built more durably or even eliminated altogether, long-term savings can be expected that even justify higher acquisition costs. In several research projects, the suitability of corrosion protection by hot-dip galvanizing were demonstrated: also, for load-bearing components of bridges, its durability for periods in the magnitude of the service life of the structure itself, and its cost-effectiveness. On this basis, the design of three almost identical and adjacent structures was focused at an early stage on the realization of a pilot project on one of the structures, while the other two were built and coated conventionally as reference structures. The pilot project aims both a) to gain experience in the actual implementation of a real structure, to work out and evaluate the specific characteristic of the manufacturing and construction process for incorporation in future regulations if necessary, and b) to gain experience during operation by direct comparison with the neighbouring structures. This report is intended to give the interested reader an in-depth insight into the many aspects that need to be considered when realizing a hot-dip galvanized structure. It is intended to provide clients, planners and contractors with a guide that is generally following the chronology of the project. The aspects listed sometimes occur in the context of several topics, so individual repetitions are deliberately not avoided. Finally, the most important aspects are summarized. These and the many smaller aspects should be evaluated in future projects at an early stage and in the particular project context, and should lead to project-specific decisions. Due to the great potential, the research has been continued and e.g. extended to other joining techniques. The results are expected to expand the field of application of hot-dip galvanizing as a cost-effective, durable and recyclable corrosion protection in composite bridge construction.

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Metadaten
Author:Frank Ansorge, Stefan Franz, Patrick Düren-Rost, Heinz Friedrich, Mark Huckshold, Peter Lebelt, Dennis Rademacher, Dieter Ungermann
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-25326
ISSN:0943-9293
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (170)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2021/07/21
Date of first publication:2021/07/22
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Corporative Author:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2021/07/22
Tag:Korrosionsschutz; Pilotprojekt; Stahlverbundbrücken
corrosion protection; pilot project; steel composite bridges
Number of pages:39
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 2215005
Feuerverzinken als dauerhafter Korrosionsschutz
für Stahlverbundbrücken – Praxisbericht zum Pilotprojekt

Referat
Stahlbau, Korrosionsschutz, Brückenausstattung
Institutes:Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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