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Statik: Erdbebensichere Brücken ohne Verankerung im Boden

Unverankerter Brückenpfeiler im TestLaden...
Löst man die Stahlträger von Brückenpfeilern von ihrem Fundament, dann hüpft die Brücke bei einem Erdbeben, stürzt aber nicht so schnell ein. Das ergaben Tests mit einem neun Tonnen wiegenden Modell an der Universität in Buffalo unter der Leitung von Michael Pollino.

Ist ein Gebäude bei einem Erdbeben fest mit dem Boden verbunden, macht es alle Stöße und Vibrationen mit. Lässt man eine Brücke jedoch "tanzen", so die Forscher, gleiche dies das zerstörerische Rütteln zum großen Teil wieder aus. Zum Nachweis setzten sie ein sieben Meter hohes Muster eines stahlverstrebten Brückenpfeilers den Stößen des Erdbebens aus, das 1994 in weiten Teilen Kaliforniens zu schweren Schäden geführt hatte.

Brückenpfeiler auf RütteltischLaden...
Brückenpfeiler auf Rütteltisch | Hier steht das Großmodell eines Brückenpfeilers auf dem Rütteltisch des Structural Engineering and Earthquake Simulation Laboratory der Universität in Buffalo. Das stählerne Konstrukt ist nicht im Rütteltisch verankert. Die Seile dienen lediglich der Sicherheit, für den Fall, dass die Einschätzung der Wissenschaftler sich als falsch erweisen und der Pfeiler kippen sollte.
Die Wissenschaftler errichteten die Brückenstütze auf einem großen Rütteltisch, der Erdbeben realistisch imitieren kann, indem er Vibrationen in alle Richtungen mit Scher- und Kippbewegungen um die drei Raumachsen überlagert. Während der Erdbebensimulation lösten sich Eckpfosten der Tragkonstruktion teilweise für Momente vom Boden, insgesamt verminderten sich die auf die Konstruktion wirkenden Kräfte aber deutlich. Statteten die Forscher die Füße des Modells zusätzlich mit viskosen Dämpfern aus, reduzierte sich das maximale Abheben von etwa 10 auf höchstens 5 Zentimeter.

Ein enormer Vorteil dieser Form der Erdbebenvorsorge ist nach Ansicht der Forscher neben der Sicherheit vor allem der Preis, denn massive Verankerungen fallen weg. Selbst alte Brücken nachzurüsten kann sich lohnen, da im Wesentlichen nur die stählernen Stützen zu kappen sind wo sonst die komplette Konstruktion zu verstärken wäre.

Folgen des 1994er ErdbebensLaden...
Folgen des 1994er Erdbebens | Wie kaum ein anderes Bild symbolisieren kollabierte Autobahnen die Schäden des Northridge-Erdbebens. Ob die aktuellen Tests allerdings auch solchen Brücken zu Gute kommen werden oder nur auf Stahlträgerkonstruktionen anwendbar sind, muss sich noch zeigen.
Das Northridge-Erdbeben mit einer Magnitude von 6,5 auf der Richterskala, das die Forscher als Grundlage für ihr Experiment wählten, war das teuerste in der Geschichte der USA. Sein Epizentrum lag etwa dreißig Kilometer nordwestlich von Los Angeles und verursachte Schäden in einem Umkreis von etwa 125 Kilometern. (jpb)
11.05.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 11.05.2007

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