90 Jahre Bautechnikgeschichte (2013) - Ernst & Sohn (Hrsg.)

201390. JahrgangDezember 2013ISSN 0932-8351A 1556

Sonderheft

90 Jahre Bautechnikgeschichte

BautechnikZeitschrift für den gesamten Ingenieurbau

Inhalt Bautechnik

90 JAHRE BAUTECHNIKGESCHICHTE

Dirk Jesse4 Editorial

Norbert Gebbeken6 Einleitung: Zur Bedeutung der Bautechnik

12 Schweißtechnik im Stahlbrückenbaukommentiert von Natalie Stranghöner

Gottwalt Schaper16 Der hochwertige Baustahl St 52 im Bauwesen

23 Erddrucktheoriekommentiert von Achim Hettler

Anton Weißenbach30 Der Erdwiderstand von schmalen Druckflächen

38 Entwicklung von Schrägseilbrückenkommentiert von Rainer Saul

Wolfhart Andrä, Wilhelm Zellner43 Zugglieder aus Paralleldrahtbündeln und ihre Verankerung

bei hoher Dauerschwellbeanspruchung

56 Das Taktschiebeverfahrenkommentiert von Holger Haug

Fritz Leonhardt, Willi Baur61 Erfahrungen mit dem Taktschiebeverfahren im Brücken- und

Hochbau

68 Membrantragwerke und ihre Prüfmethodenkommentiert von Klaus Saxe

Hans-Wolf Reinhardt74 Zweiachsige Prüfung und Festigkeit von textilen Baustoffen

78 Kraftfluss in Stahlbetonbauteilenkommentiert von Viktor Sigrist

Jörg Schlaich83 Zum einheitlichen Bemessen von Stahlbetontragwerken

91 Computerstatikkommentiert von Manfred Bischoff

Joachim Scheer96 Benutzung programmgesteuerter Rechenautomaten für statische

Aufgaben, erläutert am Beispiel der Durchlaufträgerberechnung

97 Faserverstärkte Kunststoffe im Bauwesenkommentiert von Konrad Bergmeister

Hans-Peter Andrä, Gert König, Markus Maier111 Einsatz vorgespannter Kohlefaser-Lamellen als

Oberflächenspannglieder

90. JahrgangDezember 2013, SonderheftISSN 0932-8351 (print)ISSN 1437-0999 (online)

Peer-reviewed journal Bautechnik ist ab Jahrgang 2007 bei Thomson ReutersWeb of Knowledge (ISI Web of Science) akkreditiert.

Impact Factor 2012: 0,293

www.wileyonlinelibrary.com, die Plattformfür das Bautechnik Online-Abonnement

6 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik Spezial 2013

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Norbert Gebbeken EINLEITUNG

90 Jahre Bautechnik-Geschichte. Da stellt sich die Frage: Was ist eigentlichBautechnik? Was umfasst sie? Um sich die Vielfalt der Bautechnik vor Augenzu führen, kann man sich die Bautechnik-Fachgruppen der Länderkammernanschauen. In der Bayerischen Ingenieurekammer Bau gibt es genau elf Fach-gruppen, die insgesamt 101 Untergliederungen aufweisen. Diese Vielfalt istschon beeindruckend. Die Fachgruppen gliedern sich in: Konstruktiver Inge-nieurbau und Hochbau, Projekt- und Objektmanagement, Vermessung undGeoinformation, Wasser und Abwasser und Abfall, Verkehrswesen und Raum-planung, Geotechnik, Bauphysik, Technische Ausrüstung, Elektrotechnik,Baubetrieb, Umwelt und Energie.

Schaut man sich einmal die Fachbeiträge der „Bautechnik“ über einige Jahrean, so findet man ca. 40 Fachbereiche, die wiederum anders zugeordnet sind

als die Fachgruppen der Kammern. Was kann man darausschließen? Eine einheitliche Definition für „Bautechnik“gibt es nicht. Bautechnik ist äußerst vielfältig.

Ein anderer Zugang zur Erfassung der Vielfalt der Bau-technik ergibt sich durch die Beantwortung der Frage, obin der Bautechnik eigentlich nur Bauingenieure arbeiten?Die Antwort ist: Nein! Am „Bau“ arbeiten Architekten,Bauingenieure, Geodäten, Geophysiker, Geologen, Physi-

ker, Chemiker, Informatiker, Elektroingenieure, Maschinenbauer, Anlagen-techniker, Biologen, Geografen, Wirtschaftsingenieure, Betriebswirte, Media-toren, Designer, Künstler und – Juristen.

Die Vielfalt und die Bedeutung der Bautechnik lassen sich verdeutlichen,indem man am Beispiel eines Tagesablaufes den Bezug zu ihr herstellt. Diesbe-züglich möchte ich auf eine Kolumne von Dr. WERNER WEIGL in der Bayeri-schen Staatszeitung zurückgreifen, in der er unlängst geschrieben hat: „BeimAufstehen morgens tritt man auf eine Stahlbetondecke, die meist ein Bauinge-nieur berechnet hat. Man geht ins Badezimmer, benutzt die Toilette: Die dabeientstehenden Abwässer werden mit von Ingenieuren geplanten Kanälen ge-sammelt und in von Ingenieuren geplanten Kläranlagen gereinigt. Beim Hän-dewaschen und Zähneputzen erwarten wir sauberes Trinkwasser. Gewinnung,Aufbereitung und Netze planen am Bau tätige Ingenieure. Auf dem Weg zurArbeit benutzen wir von Bauingenieuren geplante Straßen und Schienen. DieStandsicherheit der Gebäude für unsere Arbeitsplätze und die Schulen habenBauingenieure als Tragwerksplaner berechnet. Ingenieure … haben bei derenBau sichergestellt, dass das Risiko eines Brandes auf ein Minimum reduziertwird.“ Nun sind wir erst am Beginn eines Arbeitstages und sind bereits siebenverschiedenen Arbeitsbereichen der Bautechnik begegnet. Wir können aberbereits folgern, dass Bautechnik also entscheidend für eine funktionierendeGesellschaft ist. Das müssen wir in die Öffentlichkeit tragen.

Jede Generation steht auf den Schultern der vorigen und hat deshalb die Mög-lichkeit, weiter zu schauen. Wenn also die Vorgängergeneration quasi unser„Fundament“ ist, dann sollten wir uns auch mit ihr bzw. ihm beschäftigen.

Zur Bedeutung der Bautechnik

Man wird am besten zu einerErkenntnis gelangen, wenn man die

Dinge vom Ursprung her in ihremWerden und Wachsen betrachtet(ARISTOTELES 384–322 v.Chr.), nach

[HANS STRAUB: Geschichte derBauingenieurkunst, 1975, S. 7].

Bautechnik Spezial 2013 – 90 Jahre Bautechnikgeschichte 7

Bautechnik, so könnte man sagen, ist so alt wie die Menschheit. Die „Bautech-nik“ ist 90 Jahre alt. Nähern wir uns zunächst einmal in großen Schritten chro-nologisch dem Jahr 1923, dem Gründungsjahr der „Bautechnik“. 2600 v.Chr.wurde die Cheops-Pyramide errichtet, ca. 600 v.Chr. entstanden römische Via-dukte und Straßen, ca. 500 v.Chr. der Parthenon Tempel, das Pantheon ca.100 n.Chr., der Dom von Florenz um 1430 n.Chr., der Petersdom 1506 bis1626, ca. 1715 das Schloss Belvedere in Wien und 1923 das Wembley Stadionin London. 1923 war auch das Todesjahr von GUSTAVE EIFFEL. Entstandendiese Bauwerke aus Versuch und Irrtum oder aus Erfahrung und bautechni-schen Prinzipien? Zur Beantwortung der Frage schauen wir einmal zurück.Auch nach Rückschlägen während der Bauzeit wurden am Petersdom immerwieder Schäden festgestellt, sodass Papst BENEDIKT XIV (1675–1758) im Jahr1743 drei Mathematiker, die Jesuitenpatres waren, mit einem Gutachten be-auftragte. Dieses Gutachten wird von WAPENHANS und RICHTER als erste Sta-tik der Welt bezeichnet (Bautechnik 79 (2002), H. 8, S. 543–553). Vier Jahrenachdem die erste Statik der Welt aufgestellt wurde, gründeten französischeHöhere Beamte für Brücken- und Straßenbau (Corps des ingénieurs des pontset chaussées) unter König Ludwig XV (1710–1774) im Jahre 1747 die erste In-genieurschule, die École nationale des ponts et chaussées in Paris, also die na-tionale Schule für Brücken und Straßen. Ziel war es, Bautechnik systematischzu lehren. Der Einsturz der Brücke von Münchenstein in der Schweiz imJahre 1891 führte dazu, dass aus dem Gutachten der beiden Schweizer Statik-Professoren KARL WILHELM RITTER (1847–1906) und LUDWIG VON TETMAJER

(1850–1905) im Jahre 1892 die erste Schweizer Brückenbaunorm eingeführtwurde. Sie sollte den Stand der Bautechnik verbindlich fest- und fortschrei-ben. Sie wird als die erste Norm in Europa bezeichnet und ist die Vorläufer -norm der heutigen DIN 1076. Man kann die oben gestellte Frage also dahingehend beantworten, dass erst seit etwa 120 Jahren bautechnische Prinzipienals Stand der Technik in Normen geregelt sind. Die Weitergabe von Wissenund der immer schneller werdende Technologietransfer führten zur Gründungvon Fachzeitschriften. 1923 war das Geburtsjahr der „Bautechnik“. Das vor-liegende Heft ist ein Spaziergang durch die Zeitläufte der „Bautechnik“.

Bereits RITTER und TETMAJER hatten auf die Bedeutung der Stahlfestigkeithingewiesen, die aber im Gültigkeitsbereich des Euler-Knickens unbedeutendist. Nicht aber beim Schweißen. Hierüber berichtete 1939 GOTTWALT

SCHAPER in seinem Aufsatz „Erfahrungen mit St 52 mit besonderer Berück-sichtigung des Schweißens“.GOTTWALT SCHAPER (1873–1942) studierte ab 1893 Bauingenieurwesen ander TH Berlin. Er bestand beide Staatsprüfungen im Eisenbahnfach mit Aus-zeichnung. Von 1901 bis 1905 war er als Regierungsbaumeister bei der Eisen-bahndirektion Berlin tätig. Von 1905 bis 1909 war er Assistent bei HEINRICH

MÜLLER-BRESLAU. 1906 wurde er zum Eisenbahn-Bau-Inspektor ernannt.1909 bekam er eine Stelle als Bauamtsvorstand bei der Rheinbrücke in derLinie Oberhausen-Hohenbudberg. 1912, nach Fertigstellung der Brücke,wurde er Dezernent für Brückenbau bei der Eisenbahndirektion in Stettin. Indiese Zeit fällt die Herausgabe von Musterentwürfen für stählerne Brücken.1919 trat SCHAPER die Leitung des Brückendienstes der Preußischen Staats-bahnen an; damit verbunden war seine Ernennung zum Geheimen Bauratund Vortragenden Rat im Ministerium der Öffentlichen Arbeiten. 1920 wurdees in das Reichsverkehrsministerium umbenannt. SCHAPER erhielt das Referatfür Brücken- und Ingenieurhochbau. Die TH in Brünn ernannte ihn zumDr. tech. E.h. und 1922 die TH in Darmstadt zum Dr.-Ing. e.h. 1933 wurdeihm der Titel Professor verliehen und 1938 ernannte ihn die Akademiefür technische Wissenschaften in Warschau zum auswärtigen Mitglied. ImZweiten Weltkrieg entwickelte er zusammen mit der Friedrich Krupp AGeine standardisierte Fachwerkbrücke, die Schaper-Krupp-Reichsbahnbrücke(SKR), die nach dem Krieg als Behelfsbrücke zum Einsatz kam. Die letzteSKR-Brücke wurde 1991 über den Teltowkanal in Berlin errichtet (Quelle:Wikipedia).

EINLEITU

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N. Gebbeken: Zur Bedeutung der Bautechnik

8 Bautechnik Spezial 2013 – 90 Jahre Bautechnikgeschichte

Alle baulichen Anlagen müssen gegründet werden. Die Gründungstechnikentwickelt sich rasant seit den 50er Jahren. HANS LORENZ (1905–1996) be-richtete 1953 über „Erfahrungen mit thixotropen Flüssigkeiten im Grundbau“und legte damit einen richtungsweisenden Artikel vor.LORENZ studierte an der TH Graz, der TU München und der TU Berlin, wo er1934 promoviert wurde. Ab 1947 war er Ordinarius für Grundbau und Bo-denmechanik an der TU Berlin. LORENZ gilt international als einer der Be-gründer der Bodendynamik. Er befasste sich u. a. mit Bentonit-Suspensionenals Stützflüssigkeit im Grundbau. Zum Beispiel finden sich in seinen Paten-ten Ideen zur Schlitzwandtechnik mit Bentonit und für Tunnelschildvortriebmit Bentonitsuspensionsstützung (Hydroschild). Als stellvertretender Leiterdes Deutschen Baugrundausschusses war er ab 1948 wesentlich an der He-rausgabe der geotechnischen DIN-Normen nach dem Krieg beteiligt. Seit ihrerGründung 1951 war er stellvertretender Vorsitzender der Deutschen Gesell-schaft für Erd- und Grundbau (Quelle: Wikipedia).

1962 schrieb ANTON WEISSENBACH (geb. 1929) über den Inhalt seiner Promo-tion „Der Erdwiderstand von schmalen Druckflächen“.WEISSENBACH machte nach dem Abitur 1947 zunächst eine Zimmermanns-lehre. Er studierte von 1948 bis 1954 Bauingenieurwesen an der TH Mün-chen. Danach war er in der Bauindustrie tätig. Ab 1959 war er bei der Baube-hörde Hamburg. Zuletzt war er als Referent zuständig für die Zusammenar-beit der Baubehörde Hamburg mit der Bundesbahndirektion. Danebenpromovierte er 1961 an der Universität Hannover und habilitierte dort 1970über Baugrubensicherung. Er lehrte 1961 bis 1982 als Privatdozent an derUniversität Hannover. Ab 1982 war er bis zur Emeritierung 1994 Inhaber desLehrstuhls „Baugrund-Grundbau“ an der Universität Dortmund. Seine ehren-amtliche Mitarbeit im Normenausschuss Bauwesen setzte er bis 2012 fort(Quelle: Wikipedia).

Die damals aktuelle Entwicklung im Brückenbau wurde von WOLFHARDT

ANDRÄ (1914–1996) und WILHELM ZELLNER (geb. 1932) im Jahr 1969 inihrem Aufsatz „Zugglieder aus Paralleldrahtbündeln und ihre Verankerung beihoher Dauerschwellbelastung“ dargestellt.Von 1934 bis 1939 studierte ANDRÄ an der TH Stuttgart und an der TH Mün-chen Bauingenieurwesen und gründete gemeinsam mit LEONHARDT 1953 dasIngenieurbüro Leonhardt Andrä und Partner (LAP). WILHELM ZELLNER be-suchte zunächst die Staatsbauschule in Salzburg, arbeitete dann für zweiJahre in einem Ingenieurbüro und studierte von 1955 bis 1960 an der THWien. Nach dem Studium war er zwei Jahre beim Neubau der Autobahn-Tal-brücke Brenntenmaiss bei Wien in der Bauüberwachung tätig. 1962 wurde erMitarbeiter bei LAP und wurde 1970 Partner (Quelle: LAP).

Weiterhin berichteten 1971 FRITZ LEONHARDT und WILLI BAUR (1913–1978)über „Erfahrungen mit dem Taktschiebeverfahren im Brücken- und Hochbau“.Dieses neue Bauverfahren stellte damals hohe Anforderungen an Statik, Kon-struktion und Ausführung.FRITZ LEONHARDT (1909–1999) studierte Bauingenieurwesen an der THStuttgart und an der Purdue Universität in West Lafayette (Indiana) in denUSA. Von 1934 bis 1938 war er Brückenbauingenieur bei der Reichsauto-bahn-Gesellschaft. 1939 gründete er ein Ingenieurbüro, heute Leonhardt,Andrä & Partner (LAP). LEONHARDT wurde bekannt durch den Bau zahlrei-cher Brücken, Hochhäuser und Fernsehtürme in Stahl- und Spannbeton-Bau-weise. Der von ihm erbaute Stuttgarter Fernsehturm war der weltweit ersteFernsehturm in Stahlbetonbauweise. Von 1957 bis 1974 war LEONHARDT Pro-fessor für Massivbau an der TH Stuttgart, von 1967 bis 1969 auch Rektor.1975 erhielt er die Goldmedaille der Institution of Structural Engineers. FRITZ

LEONHARDT wurde mit zahlreichen Ehrungen bedacht, darunter mit dem Gro-ßen Verdienstkreuz und sechs Ehrendoktorwürden. 1981 wurde er mit demAward of Merit in Structural Engineering der Internationalen Vereinigung für



Hochbau und Brückenbau IVBH ausgezeichnet. 1982 wurde LEONHARDT

Ehrenmitglied der Heidelberger Akademie der Wissenschaften (Quelle: Wiki-pedia).WILLI BAUR absolvierte von 1928 bis 1931 eine Maurerlehre. Danach studierteer Bauwesen an der Staatsbauschule in Stuttgart. Nach dem Studium holte ihn1938 FRITZ LEONHARDT zu sich. Sein erstes Projekt war die Rheinbrücke Ro-denkirchen bei Köln. Von 1939 bis 1945 musste BAUR zum Wehrdienst, in demer hauptsächlich als Bauingenieur beim Bau von Flugplätzen eingesetzt war.Ab 1946 arbeitete er wieder bei LEONHARDT. 1967 hatte BAUR zum ersten Maldas Taktschiebverfahren bei der Taubertalbrücke eingesetzt (Quelle: LAP).

Der Leichtbau und die Entwicklung numerischer Simulationsverfahren führ-ten zur Planung und Errichtung von unterschiedlichen Membrankonstruktio-nen (Seilnetze, Textilien). HANS-WOLF REINHARDT (geb. 1939) schrieb 1976über die „Zweiachsige Prüfung und Festigkeit von textilen Baustoffen“.REINHARDT studierte Bauingenieurwesen an der früheren TH Stuttgart undwar anschließend wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Baustoff-kunde der Universität Stuttgart. Nach seiner Dissertation 1969 folgte miteinem Stipendium der Max-Kade-Foundation ein Postdoc-Aufenthalt am Illi-nois Institute of Technology in Chicago. In Stuttgart übernahm er zunächstdie Lehrstuhlvertretung. 1973 wechselte REINHARDT zum Stuttgarter Sonder-forschungsbereich 64 „Weitgespannte Flächentragwerke“. 1975 folgte er demRuf an das Institut für Betonkonstruktionen der TU Delft und 1986 einemRuf an die TH Darmstadt. Im Jahr 1990 übernahm REINHARDT die Geschäfts-führung des Instituts für Werkstoffe im Bauwesen und war in Personalunionerst Direktor der Forschungs- und Materialprüfungsanstalt Baden-Württem-berg (Otto-Graf-Institut) und ab 2003 bis zu seiner Pensionierung 2006 Direk-tor der mit dem Otto-Graf-Institut vereinigten Materialprüfungsanstalt derUniversität Stuttgart. REINHARDT ist einer der führenden Baustoffwissen-schaftler weltweit. Seine Forschungen sind in ca. 700 Veröffentlichungen do-kumentiert und er hat über 130 Dissertationen betreut. Nicht nur in vielenUniversitätsgremien, auch in internationalen Verbänden und Ausschüssenhat sich der vielfach ausgezeichnete (Ehrenmedaillen, Preise, Dr. h.c. mult.usw.) Wissenschaftler engagiert (Quelle: http://www.uni-stuttgart.de/ hkom/publikationen/ uni-kurier/uk105/07_leute/hans-wolf_reinhardt.html).

JÖRG SCHLAICH (geb. 1934) fasste seine umfangreichen Erfahrungen bei derBemessung von Stahlbetontragwerken 1984 zusammen in dem Beitrag „Zumeinheitlichen Bemessen von Stahlbetontragwerken“. Dieser Beitrag wäre eineexzellente Grundlage für eine effiziente Bemessungsnorm.Zeitgleich mit dem Abitur schloss SCHLAICH 1953 eine Schreinerlehre ab undstudierte dann bis 1959 Architektur und Bauingenieurwesen an den Universi-täten Stuttgart und Berlin. Nach einem US-Aufenthalt als Assistent und Do-zent für Statik und Stahlbeton am Case Institute of Technology in Cleveland,Ohio, erwarb er 1960 einen Master-Grad (M.Sc.) und setzte seine Studien von1960 bis 1963 an der Universität Stuttgart fort, wobei er sich in seiner Disser-tation zum Dr. Ing. mit Problemen der Stahlbetonkonstruktionen auseinander-setzte. Noch während seiner Doktorandenzeit sammelte SCHLAICH erste Be-rufserfahrungen als Bauingenieur bei der Baufirma Ludwig Bauer in Stuttgart.Von 1963 bis 1979 arbeitete er als Beratender Ingenieur für Bauwesen imStuttgarter Ingenieurbüro Leonhardt und Andrä. 1970 wurde er Partner vonFRITZ LEONHARDT. SCHLAICH war leitender Ingenieur für die Planung und Er-richtung des Seilnetzdaches des Olympiastadions für die Olympischen Spiele1972 in München. Von 1967 bis 1973 war er Lehrbeauftragter an der Universi-tät Stuttgart am Institut für Massivbau. 1974 wurde er Professor und Direktordieses Institutes und gründete 1980 das Büro Schlaich Bergermann und Part-ner, heute mit Niederlassungen in Stuttgart, Berlin, New York und Sao Paulo.JÖRG SCHLAICH ist ein weltweit anerkannter Ingenieur für innovative Bauwer-ke, wie z. B. filigrane Fußgängerbrücken, hohe Stahltürme und atemberauben-de Seilnetzkonstruktionen. JÖRG SCHLAICH hat weltweit nahezu alle wichtigen

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10 Bautechnik Spezial 2013 – 90 Jahre Bautechnikgeschichte

Preise und Ehrungen erhalten. Häufig ist er mit seinen kühnen Ideen seinerZeit voraus (Quellen: SB+P, Wikipedia, Bautechnik 80 (2003), Heft 1).

Nicht nur Schlaich, auch Joachim Scheer erkennt frühzeitig das Potential elek-tronischer Rechenanlagen und der sich bereits abzeichnenden, rasanten Ent-wicklung numerischer Methoden. Bereits 1958 publiziert er gemeinsam mitProf. Kurt Klöppel, dem damaligen Leiter des Instituts für Stahlbau der THDarmstadt, in der Zeitschrift „Der Stahlbau“ den Beitrag „Benutzung pro-grammgesteuerter Rechenautomaten für statische Aufgaben, erläutert am Bei-spiel der Durchlaufträgerberechnung“.JOACHIM SCHEER nimmt 1948 das Studium des Bauingenieurwesens an derTechnischen Hochschule Darmstadt auf, ist drei Jahre Hilfsassistent undschließt die Diplom-Hauptprüfung 1953 ab. Nach kurzer Tätigkeit für eine Tief-baufirma wird er Assistent am Institut für Stahlbau bei Prof. KLÖPPEL. In dieserZeit entstehen die heute noch im täglichen Praxiseinsatz befindlichen, berühm-ten „Beulwerttafeln“ von Klöppel und Scheer. Er promoviert 1959 und gründetgemeinsam mit HEINZ WEIHERMÜLLER ein Ingenieurbüro in Wiesbaden. 1970erhält er den Ruf an den Lehrstuhl für Stahlbau an der TH Darmstadt, kurz da-rauf einen Ruf als ordentlicher Professor für Stahlbau der TH Hannover, den er1971 annimmt. 1976 folgt er schließlich dem Ruf an das Institut für Stahlbauder TU Braunschweig, welches er bis 1992 leitete. Die Schwerpunkte seiner For-schungstätigkeit waren auf das Stabilitätsverhalten und die Traglast schlankerBauteile ausgerichtet. Am 15. Oktober 1070 versagte der 112m lange Brückent-räger der Westgate Bridge in Melbourne. Nur kurze Zeit später kam es am 10.November 1971 zu einem ähnlichen Unglück beim Bau der Südbrücke überden Rhein in Koblenz, wobei der Kragarm des im Freivorbau errichteten Bau-werks auf einer Länge von 54m abknickte. Infolge dieser spektakulären Brü-ckeneinstürze begannen umfangreiche Forschungsprojekte zum Thema Platten-beulen. Die Ergebnisse dieser Arbeiten, die sowohl numerische Untersuchungenund zahlreiche Großversuche in einem eigens dafür konstruierten Versuchs-stand mit einer maximalen Kraft von 8000kN umfassten, fanden u. a. Eingangin den Teil 3 der DIN 18800. JOACHIM SCHEER war bzw. ist Mitglied des Deut-schen Ausschusses für Stahlbau (DASt), der Braunschweigisch Wissenschaftli-chen Gesellschaft, war Fachgutachter der Deutschen Forschungsgemeinschaft(DFG) und langjähriger Herausgeber der Zeitschrift „Bauingenieur“. Im Jahre1994 erhielt er die Ehrendoktorwürde der TU München und im Jahre 1994 dieAuszeichnung des Deutschen Stahlbaus für seine Leistungen in der Forschungund deren Umsetzung in die praktische Ingenieurtätigkeit.

Hiermit wird deutlich, dass Bautechnik unverrückbar verknüpft ist mit denPersonen, die Bautechnik erschaffen haben, schaffen und noch erschaffenwerden. Kein Computer kann „Köpfe“ ersetzen. Das oben angeführte Zitatvon ARISTOTELES lässt sich in einen Appell umformen, in dem wir fordern,von der Vergangenheit zu lernen, um für die Zukunft sicher, nachhaltig unddauerhaft zu bauen. Nicht nur die mechanischen Prinzipien der letzten 500Jahre (SZABO I.: Geschichte der mechanischen Prinzipien) müssen im Bauwe-sen verstanden werden, sondern auch die bereits entwickelten Bautechniken.Die wenigsten technologischen Fortschritte sind Inventionen im Sinne vonEntdeckungen, sondern Innovationen im Sinne von Weiterentwicklungen. Siebauen auf Bestehendem auf, und somit ist es unerlässlich, zunächst zurück zublicken, um dann Innovationen zu schaffen. Der ehemalige evangelische Lan-desbischof HANS VON KELER (geb. 1925) soll gesagt haben: „Geschichte istnicht nur Geschehenes, sondern Geschichtetes – also der Boden, auf dem wirstehen und bauen“. Das ist meines Erachtens ein schönes Gleichnis. In diesemSinne möge das vorliegende Sonderheft dazu beitragen, sich von der Bautech-nikgeschichte inspirieren zu lassen und von ihr zu lernen.

AutorProf. Dr.-Ing. Norbert GebbekenUniversität der Bundeswehr München; [email protected]



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KOMMENTAR

Geheimrat GOTTWALT SCHAPER (1873–1942) beeinflusste wie kein anderer In-genieur seiner Zeit die Entwicklung des Stahlbrückenbaus in den 20er- bis40er-Jahren des 20. Jahrhunderts. Tätig bei der Deutschen Reichsbahngesell-schaft, zuletzt in der Funktion als Reichsbahndirektor, forcierte er die Ent-wicklung des Baustahls St 52, der noch heute im Stahlbrückenbau als S355dominiert.

Die Reichsbahn hatte eine Vielzahl von neuen Brückenbauwerken zu erstel-len, die SCHAPER innovativ und bevorzugt mit dem Werkstoff Stahl anging.War zunächst noch der Baustahl St 37 Anfang der 20er-Jahre der gängigeWerkstoff, sah SCHAPER die Zukunft in einem höherfesten Stahl, der schlan-kere und größere Tragwerke durch höhere Tragfähigkeiten ermöglichen sollte.

Schaper regte die Entwicklung eines solchen Stahlsimmer wieder an und ließ nicht nach, bevor der BaustahlSt 52 entwickelt war.

Bereits 1924 berichtet SCHAPER in der Bautechnik vondem „sogenannten Hochbaustahl für eiserne Brücken-

und Ingenieurhochbauten, der nach Angaben der Erzeugerin die Festigkeits -eigenschaften des Flusseisens weit übertreffen und trotzdem nicht wesentlichteurer als Flusseisen sein sollte.“ Daraufhin wurde in Zusammenarbeit mit denHüttenwerken zunächst der hochgekohlte Baustahl St 48 entwickelt, der denteuren Nickelstahl ersetzen sollte. Die zulässigen Spannungen waren 30 %höher als beim herkömmlichen St 37, was bei Brücken zu einer mittleren Ge-wichtsersparnis von 17 bis 18 % führte. Erstmalig wurde mit der Einführungdieses Baustahls die Forderung nach der Mindeststreckgrenze in den Gütevor-schriften aufgenommen. Von der Deutschen Reichsbahn 1924 eingeführt, wur-den bis 1928 über 100 000 t dieses Baustahls u. a. auch in Brücken verarbeitet.

Schwierigkeiten bei der Herstellung und bei der Bearbeitung des St 48, insbe-sondere beim Nieten, sowie der Wunsch nach einem Stahl mit einer noch hö-heren Festigkeit führten zur Entwicklung des Siliziumstahls. Bereits Anfang1925 entwickelte die Berliner Aktiengesellschaft für Eisengießerei und Ma-schinenfabrikation (vormals J. C. Freund & Co.) einen Siliziumstahl im Boß-hardt-Ofen, den F-Stahl (Freund-Stahl), der laut SCHAPER „den St 48 in denSchatten stellt“ und in den folgenden Jahren im Siemens-Martin-Verfahren alsniedriggekohlter Siliziumstahl St Si mit einer Mindeststreckgrenze von36 kg/mm2 und einer Dehnung von über 20 % hergestellt werden sollte. DieReichsbahn setzte die zulässigen Spannungen des St Si auf 2 100 kg/cm2 unddamit 50 % höher als beim St 37 fest, womit für Brücken eine Gewichtserspar-nis von bis zu ca. 30 % erreicht werden konnte. Allerdings erwies sich die Her-stellung des St Si infolge des hohen Siliziums-Gehalts als ausgesprochenschwierig. Eine wirtschaftliche Herstellung des St Si war nicht möglich. DieHüttenwerke waren somit bestrebt, einen Stahl zu entwickeln, der zwar diehohen Festigkeitseigenschaften wie der Siliziumbaustahl aufwies, nicht aberdie Schwierigkeiten bei der Herstellung hatte. Bereits in den Jahren1928/1929 gelang dies mit Stählen, die weniger Silizium, dafür aber andereLegierungselemente wie Chrom, Kupfer, Molybdän sowie höhere Anteile anMangan enthielten. All diese Stähle wurden unter dem Sammelbegriff St 52zusammengefasst, für den im Juni 1929 die Vorläufigen Vorschriften für Liefe-

Natalie Stranghöner

Schweißtechnik im StahlbrückenbauGottwalt Schaper und der Stahlbrückenbau – untrennbarmiteinander verbunden

SCHAPER sah die Zukunft in einemhöherfesten Stahl, der schlankere und

größere Tragwerke durch höhereTragfähigkeiten ermöglichen sollte.


rung von Stahlbauwerken aus Baustahl St 52 von der Deutschen Reichsbahn,dem Verein Deutscher Eisenhüttenleute und dem Deutschen Stahlbauverbandaufgestellt wurden. Mit einem C-Gehalt von 0,2 bis 0,25 % (je nach Dicke desBauteils), einer Mindeststreckgrenze von 36 kg/mm2 sowie einer Mindest-bruchfestigkeit von 52 kg/mm2 wurde die zulässige Beanspruchung für denSt 52 wie beim Silizium-Stahl auf 2 100 kg/cm2 festgelegt. Bereits 1928 wurden 12 000 t des neuen Baustahls in Eisenbahnbrücken verbaut.

Fragen nach der statischen sowie dynamischen Tragfähigkeit dieses Stahls –auch in geschweißter Ausführung – veranlassten SCHAPER in den Jahren 1929bis 1930, statische und dynamische Versuche mit diesem Baustahl durchfüh-ren zu lassen. Nach einem von KOPPENBERG 1932 veröffentlichten Beitrag inder VDI-Zeitschrift ergab sich hieraus die „vorzüglicheEignung von St 52 für elektrische Schmelzschweißung,die zwecks weiterer Gewichtsersparnis für Stahlbautenaller Art, große Verladebrücken und im Schiffbau in Be-tracht kommt.“ Daraufhin wurde bereits 1929 der Entwurf der Richtlinien fürdie Ausführung geschweißter Stahlbauten eingeführt: Geschweißte Stahlbau-ten konnten in Deutschland erstmalig prüffähig ausgeführt werden.

Das Potenzial der Schweißtechnik erkennend, leitete SCHAPER den Übergangvon genieteten zu geschweißten Konstruktionen mit dem Bau der ersten ge-schweißten Stahlbrücke 1930 – zunächst aus dem Baustahl St 37 – ein. DieVollwandträgerbrücke mit einer Spanweite von 10 m und einer Breite von 3 m(Bild 1) wurde mit hohem Kontrollaufwand während der Schweißarbeitenund nach Fertigstellung mit Hilfe von Röntgenprüfungen der Schweißnähteim eingebauten Einbauzustand errichtet. Nach sechs Jahren Betrieb wurde dieBrücke wieder ausgebaut, bei der Reichsröntgenstelle des Staatlichen Materi-alprüfungsamts Berlin-Dahlem auf Schäden untersucht und 1937 auf die ein-gleisige Strecke Münster–Rheda endgültig umgesetzt, wo sie denkmalge-schützt bis heute – nichts Gegenteiliges ist zumindest bekannt – ihren Dienstunter der Bezeichnung „Eisenbahnbrücke über den Mussenbach (in Waren-dorf Müssingen)“ tut.

Bestärkt durch die positiven Erfahrungen nahm – unter maßgeblicher Beteili-gung von SCHAPER und seinem Weggefährten, dem damaligen Direktor derDeutschen Reichsbahn, OTTO KOMMERELL – die Entwicklung der Richtlinienzur Schweißung von Stahlbauten einen rasanten Verlauf. In diesem Zusam-menhang erarbeitete KOMMERELL u. a. erste Angaben zu Bezeichnungen vonSchweißnähten (Bild 2), deren Berechnung, bauliche Durchbildung und Aus-führung. Im Mai 1931 wurden dann unter der Leitung von SCHAPER die Vor-schriften für geschweißte Stahlbauten mit getrennten Kapiteln für den Hoch-und Brückenbau veröffentlicht, die im Laufe des gleichen Jahres sogar als Nor-menblatt DIN 4100 herausgegeben wurden.

Hiernach durften sowohl St 37 als auch St 52 für geschweißte Stahlbauten –auch für Brücken – eingesetzt werden. Als Schweißverfahren wurden dieLichtbogenschweißung (Gleich- und Wechselstrom), dieelektrische Widerstandsschweißung, die Gasschmelz-schweißung und erstmalig die gaselektrische Schweißungzugelassen.

Da es nun erstmalig anerkannte Vorschriften für die Aus-führung geschweißter Stahlbauten gab, konnte die Schweißtechnik vermehrtim Stahlbau eingesetzt werden. SCHAPER war es ein Anliegen, dass die Trag-werke auch dauerhaft ausgebildet wurden. Da aber nur wenig zur Dauerhaftig-keit der Schweißverbindungen bekannt war, wurden unter der Leitung vonSCHAPER 1931 die sogenannten „Kuratoriumsversuche des Vereins DeutscherIngenieure“ initiiert, die groß angelegte Dauerversuche mit geschweißtenStabverbindungen beinhalteten. Die Ergebnisse dieser Versuche flossen 1935

N. Stranghöner: Schweißtechnik im Stahlbrückenbau

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St 52 eignet sich vorzüglich fürelektrische Schmelzschweißung.

Die Entwicklung der Richtlinien undVorschriften zur Schweißung vonStahlbauten nahm ab 1931 einen

rasanten Verlauf.


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auG. Schaper: Der hochwertige Baustahl St 52 im Bauwesen · kommentiert von N. Stranghöner


G. Schaper: Der hochwertige Baustahl St 52 im Bauwesen · kommentiert von N. Stranghöner

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eißtechnik im Stahlbrückenbau

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5091 0213 90 Jahre Bautechnikgeschichte (2013)

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90 Jahre Bautechnikgeschichte (2013) - Ernst & Sohn (Hrsg.)