Innovation und Ästhetik im Ingenieurbau

Der Begriff Ingenieurbaukunst steht laut Kunstlexikon für die Errichtung technischer Bauwerke und Anlagen, ihre Planung und Konstruktion mit einem hohen Maß an Erfindergeist, wissenschaftlicher Erkenntnis, Funktionalität, Wirtschaftlichkeit und Ästhetik. Heutzutage wird die Ingenieurbaukunst in viele einzelne Fachdisziplinen gesplittet. Es gibt nur wenige Personen, die dem althergebrachten Sinn der Ingenieurbaukunst mit ihrer Denk- und Handlungsweise noch gerecht werden. Einer davon ist Professor Lutz Sparowitz, der heuer seinen 75. Geburtstag feiert. Lutz Sparowitz war mit visionärem Geist seiner Zeit stets voraus und leistete in vielen der ursprünglichen Aufgabengebiete der Ingenieurbaukunst bedeutende Pionierarbeit. Die vorliegende Festschrift soll der Würdigung seines verdienstvollen Handelns Ausdruck verleihen. Sie besteht aus 17 Fachbeiträgen die sich vier klassischen Themenbereichen der Ingenieurbaukunst widmen: der Modellbildung und Konstruktion -die fundamentalen Aufgaben des Ingenieurs-, dem Brückenbau -die Königsdisziplin des Ingenieurbaus-, der Ästhetik -eine bei Ingenieuren oft in Vergessenheit geratene Komponente- und letztendlich den Innovationen, die aus dem Erfindergeist heraus für den Fortschritt des Ingenieurbaus sorgen.

Sowohl die mechanische Modellbildung als auch die Bedeutung des Begriffs Modellbildung unterliegen einem steten Wandel. Am Beispiel der ältesten Statik der Welt -der Statik der Peterskuppel- wird dieser Wandel sehr gut verdeutlicht, indem vergleichend dazu anhand eines Finite-Elemente-Modells der Schädigungszustand der Peterskuppel verifiziert wird. Ein Beitrag zum Modellieren und Konstruieren mit Bögen zeigt, wie uns die Natur die besten Vorlagen für das Lösen großer Bauaufgaben, wie z.B. der Brenner Basistunnel, gibt. Für die Berücksichtigung zeitabhängiger Betoneigenschaften in numerischen Berechnungen werden aktuelle Schwind- und Kriechmodelle vorgestellt. In zwei weiteren Beiträgen wird gezeigt, wie mittels insitu-Messungen Berechnungsmodelle verifiziert bzw. ergänzt werden können. Am Beispiel des Projekts ÖBB Zentrale in Wien werden die Vorzüge des Building Information Modelings –eine andere Art der Modellbildung- aufgezeigt.

Brücken zählen zu den beeindruckendsten Ingenieurbauwerken und haben eine starke, landschaftsprägende Wirkung. Aus diesem Grund muss besonders großes Augenmerk auf Formensprache und Ästhetik gelegt werden. Am Beispiel einer Gruppe von Überfahrtsbrücken wird eindrucksvoll gezeigt, dass sich „untergeordnete“ Brückenbauwerke durch architektonisch anspruchsvolles Freiformdesign als identitätsstiftender Blickfang einsetzen lassen. Der Zusammenhang zwischen Ästhetik und Kraftflussoptimierung wird an Hand von drei unterschiedlichen Brückentypen erörtert. Freiformarchitektur aus Beton, insbesondere UHPC, lässt sich durch den Einsatz von Industrierobotern und Anwendung von hochpräziser Fertigteiltechnologie umsetzen. Das zeigen die Ergebnisse eines kooperativen Forschungsprojekts zwischen Architektur- und Baufakultät der Technischen Universität Graz.

Brücken waren seit jeher ein unverzichtbares Element der Eisenbahn. Die imposante Entwicklung derselben wird mit Meilensteinen des modernen Eisenbahnbrückenbaus belegt. Die Nachhaltigkeit von Brücken jeglicher Art kann durch den Einsatz von Ultrahochfestem Beton signifikant gesteigert werden. Allerdings erfordert dies materialgerechte Konstruktionsprinzipien. In zwei Beiträgen werden diesbezügliche Erfahrungen in Deutschland und Österreich präsentiert. Aus Gründen der Dauerhaftigkeit werden immer mehr Brücken als Integrale Brücke ausgeführt. Mittels einer neuartigen, flexiblen Stahlbetonübergangskonstruktion wird ein wartungsfreier Fahrbahnübergang zwischen Brücke und freier Strecke vorgestellt.

Die vorgespannte Präzisionstrockenfuge zählt zu den Innovationen von Lutz Sparowitz und ermöglicht nachhaltige Fertigteilbauweisen. Mittels FE-Simulationen wird in diesem Kontext gezeigt, dass zulässige Toleranzen in der Kontaktfläche nicht absolut definiert werden können, sondern vom statischen System abhängig sind. Für die Verstärkung von Massivbauten werden neue Methoden vorgestellt. Als Querkraftverstärkung von Brücken werden Betonschrauben experimentell untersucht. Sie zeigen nicht nur im statischen Versuch, sondern auch nach aufgebrachten zyklischen Lasten auf Gebrauchslastniveau von bis zu 5 Mio. Lastwechseln signifikante Traglaststeigerungen. CFK-Lamellen sind als Verstärkungsmaßnahme bereits bekannt, können aber in Kombination mit den hier präsentierten innovativen Vorspannsystemen effizienter und wesentlich wirtschaftlicher eingesetzt werden. Lutz Sparowitz prägte einst den Begriff Innovationsbeton. Diese Idee wird nun aufgegriffen und erfolgreich beforscht. Es wird gezeigt, wie sich normalfester Beton durch konsequente Anwendung der UHPC-Technologie zu Öko2-Beton verwandeln lässt.