Bewertung von Mikrostruktureffekten der Feuerverzinkung auf die Ermüdungsfestigkeit feuerverzinkter Stahl- und Verbundbrücken

Abstract

Die Feuerverzinkung als Korrosionsschutz ist im Stahlhochbau etabliert und gehört zum Stand der Technik. Eine Korrosionsschutzdauer von vielen Jahrzehnten, die der Lebensdauer von Bauwerken (≥ 100 Jahre) entspricht, ohne Wartung und Instandhal-tung ist die Regel. Im Vergleich zu handelsüblichen organischen Korrosionsschutzsys-temen, die erfahrungsgemäß in Abständen von ca. 25 Jahren erneuert werden müs-sen, ist die Feuerverzinkung unter Einbezug der Nutzungsdauer von Stahlbauten die wirtschaftlichste Korrosionsschutzmaßnahme. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Stahlkonstruktion für eine Instandhaltungsmaßnahme nur noch schwer oder gar nicht zugänglich ist oder die Nutzung des Bauwerks durch die Instandhaltungsmaßnahme eingeschränkt wird. [1] Das erfolgreich abgeschlossene Forschungsvorhaben „FOSTA P835 - Feuerverzinken im Stahl und Verbundbrückenbau – IGF-Nr. 351 ZBG“ [1] hat den Grundstein gelegt, die Feuerverzinkung auch im Stahl- und Verbundbrückenbau grundlegend und vorteil-haft einsetzen zu können. Die Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit von feuerver-zinkten Brückenkonstruktionen in [1] zeigen, dass die feuerverzinkten Kerbdetails im Vergleich zu nicht verzinkten Konstruktionen nur unwesentlich ungünstiger und nur um maximal eine Kerbgruppe nach DIN EN 1993-2 bzw. DIN EN 1993-1-9 geringer einzu-stufen sind. Vergleichsberechnungen für eine Straßenbrücke mittlerer Spannweite be-legen zudem, dass in der Regel keine Anpassung der Stahlkonstruktion nötig ist. Die Kosten können im Lebenszyklus durch den Einsatz der Feuerverzinkung als langlebi-ger Korrosionsschutz erheblich gesenkt werden. Im vorliegenden Forschungsprojekt werden die in [1] durchgeführten Untersuchungen weiter geführt, um eine ganzheitliche Lösung für den Brückenbau zu schaffen. Insbe-sondere bei der Betrachtung des Quersystems und der Bauweise mit hochtragfähigen Stahlhohlkästen werden in der Regel Kerbfälle <80 maßgebend für die Ermüdungsbe-messung. Einige der typischen Kerbdetails wurden bislang jedoch noch nicht mit einer Feuerverzinkung überprüft. Ziel des umfangreiche Versuchsprogramms war, die noch fehlenden technischen und wissenschaftlichen Grundlagen zum allgemeinen Einsatz der Feuerverzinkung von Stahlträger- und Stahlhohlkastenbrücken auf Basis der DIN EN 1993 und der DASt-Richtlinie 022 zu erarbeiten. Die geplante Forschung war zur Förderung einer ganzheitlichen Lösung für feuerverzinkte Stahl- und Verbundbrücken, einer innovativen, nachhaltigen Brückenbauweise, erforderlich. Über die Durchführung von Ermüdungsversuchen an feuerverzinkter Kerbdetails hinaus war eine grundle-gende Betrachtung der Ursachen für die Abminderung der Ermüdungsfestigkeit feuer-verzinkter Stahlbauteile notwendig. Neben der Beantwortung dieser offenen Fragestel-lung zum Einfluss von Mikrostruktureffekten wurde ebenfalls ein Augenmerk auf die Ausführung gelegt. Anhand eines Verzinkungsversuchs eines stark querversteiften Stahlhohlkastenquerschnitts konnten Konstruktions- und Ausführungsempfehlungen für die Feuerverzinkung von Stahlhohlkästen festgelegt und überprüft werden.