CFK-Vorspannung

Erstanwendung im Lehnenbauwerk Ränggloch

Im Rahmen des Projekts K 4 Ausbau und Sanierung Ränggloch des Kantons Luzern wurde aus materialtechnologischer Sicht ein innovativer Ansatz zur Vorspannung eines Brückenfelds des Lehnenbauwerks realisiert. Zwei der vier konventionellen 12-litzigen Vorspannkabel aus Stahl im Endfeld auf der Seite Littau wurden durch je ein karbonfaserverstärktes Kunststoffparalleldrahtbündel (CFK-Vorspannkabel) bestehend aus 91 Drähten substituiert. Je ein CFK-Kabel mit einer Vorspannkraft von P0=2100 kN wurde pro Brückensteg ohne Verbund eingebaut, wobei die Geometrie der Kabel an die ursprüngliche parabolische Stahlkabelgeometrie angepasst wurde.

Um dies zu bewerkstelligen, mussten die ursprünglich angenommenen Minimalradien der CFK-Vorspannkabel durch Versuche auf 7,6 m herabgesetzt werden. Der höhere Querdruck infolge kleinerer Radien stellt für das anisotrope Materialverhalten des CFK-Materials eine Herausforderung dar. Zur Minimierung des ungewollten Querdrucks wurde ein rundes, glattwandiges Hüllrohr gewählt.

Als Weltneuheit wurde bei der siebenfeldrigen Brücke im Ränggloch auch die Verankerung der CFK-Paralleldrahtbündel vollständig aus CFK-Material realisiert. Im Projekt musste ein spezielles Augenmerk auf den grossen Platzbedarf der Verankerungen gelegt werden. Die Planung berücksichtigte zudem Szenarien wie den Kabelausfall und mögliche Ersatzmassnahmen.

Um Erfolgsgewissheit zu haben, wurden umfangreiche Tests und Laborversuche durch die EMPA durchgeführt, die wichtige Erkenntnisse für den weiteren Planungsprozess und die Produktion lieferten. Der Spannprozess auf der Baustelle wurde durch die VSL ausgeführt. Die VSL hat hierzu spezielle Spannstühle konstruiert. An der Festverankerung wurde eine automatische Kraftmessdose installiert, mit der die effektive Vorspannkraft nun täglich aufgezeichnet wird.

Diese Erstanwendung verdeutlicht die Herausforderungen und Potenziale des Einsatzes von CFK-Kabeln im Brückenbau und bietet wertvolle Einblicke für zukünftige Anwendungen.

Ränggloch Ausbau und Sanierung
.