flutresistente Brücken – ein diesjähriges IPBU-Projekt
Studierende forschen interdisziplinär an neuen Brücken
2023/02/27
Extreme Niederschlagsereignisse haben in den letzten Jahrzehnten im mitteleuropäischen Raum zu mehreren Hoch-wassern mit erheblichen volkswirtschaftlichen Schäden und leider auch mit Toten und Verletzten geführt. Das lang-anhaltende Starkregenereignis im Juli 2021 und die daraus entstandenen extremen Hochwasser an Flüssen und Bächen, insbesondere in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen, haben deutlich gemacht, dass trotz aller technischer Einrichtungen und Vorbereitungen auf solche Ereignisse derartige Fluten nicht immer zu bändigen sind.
Die verheerende Flutkatastrophe im Ahrtal im Juli 2021 führte entlang des Flusslaufes insbesondere in Ortslagen zu Hochwassersituationen, welche so nicht erwartet wurden: neben enormen Sachschäden bestand für die dort lebende Bevölkerung eine sich rasch ergebende hohe Gefahr für Leib und Leben, was sich durch die zahlreichen riskanten Rettungsaktionen als auch durch die hohe Anzahl an Verletzten und Toten ausdrückt. Ein Grund dafür waren u.a. sprunghafte Wasserstandsanstiege und damit einhergehend raschen Überflutungen von wichtigen Evakuierungskor-ridoren, die so nicht alleine durch die hohen Abflussmengen erklärt werden konnten. Ursache dafür waren durch Getreibsel rasch zugesetzte Brückendurchlässe und der damit einhergehende Aufstau des ankommenden Wassers bzw. das komplette Versagen und Zusammenbrechen von Brückendeckwerken infolge der Strömungskräfte und die daraus folgende Schwallwelle nach Unterstrom.
Die Aufgabe:
Das Ziel der Aufgabe ist es, auf der Basis von drei grundlegend unterschiedlichen Entwurfsvarianten eine Brücke und ihre Lagerung zu entwerfen, wesentliche konstruktive Details festzulegen und die Bauausführung eines zugehörigen Modells zu planen. Die Varianten sollten sich in mindestens einem wesentlichen Punkt unterscheiden.
Die Modelle wurden in der Wasserbauhalle einem Belastungstest unterzogen.
Die beiteiligten Fachgebiete und Institute:
Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik
Prof. Dr.-Ing. habil. Boris Lehmann
Dr.-Ing. Jens-Uwe Wiesemann
Institut für Geotechnik
Prof. Dr.-Ing. Hauke Zachert
Marc Schneider, M.Sc.
Fachgebiet Stahlbau
Prof. Dr.-Ing. Jörg Lange
Phillipp Grebner, M.Sc.
Das Fazit der betreuenden Professoren (Prof. Lange, Prof. Lehmann, Prof. Zachert):
Es war erstaunlich: Alle Brücken haben die gestellten Anforderungen erfüllt und sogar übertroffen: selbst bei der höchste Belastungsstufe, welche einem außergewöhnlich extremem Flutereignis mit hoher Schwemmstofffracht (Treibholz, Müll, etc.) ähnlich der Situation im Ahrtal vom Juli 2021 entsprach, zeigten die filigranen Brückenbauwerke eine gute Standhaftigkeit. Zum Versagen im Sinne von einem Weggleiten oder kippen der Brücken kam es erst, nachdem die mit ihrem Gewicht stabilisierenden Auflasten bei starker Verklausung der Brückendurchlässe entfernt wurden. Dann konnten die Bauwerke der enormen Belastung nicht mehr standhalten und unterlagen dem Mix aus Auftriebs- und Strömungsdruckkräften.
Die von den sechs Gruppen konstruierten und im Modellmaßstab handwerklich absolut detailliert und sorgfältig umgesetzten Brückenmodelle aus 4mm dünnen Sperrholz, einigen Bindfäden und Holzleim unterschieden sich deutlich voneinander – jedoch zeigte sich am Ende der Versuche, dass die Überlegungen der Gruppen zum statischen Aufbau der Brücken und zum Abtrag der auf die Brücke anprallenden Strömungskräfte über die links- und rechtsufrigen Wiederlagen zu hervorragenden Stabilitäten und Flutresistenzen führte. Wir sind sehr stolz auf die teilnehmenden Studieren: Sie haben allesamt die gestellte Aufgabe mit professioneller Motivation, fachlicher Kompetenz und einer klasse Begeisterung und zudem mit einer super Ergebnisqualität gemeistert.
