Überführung der 86th Street in Urbandale, Iowa


Die erste geschweißte Aluminiumbrücke der Welt

Die erste geschweißte Aluminiumbrücke der Welt: 86th Street Overpass, überspannt die Interstate 35 und 80 an der Northwest Eighty-Sixth Street, Urbandale, Polk County, Iowa. Westseite der Überführung. Blick nach Südosten.

Die erste geschweißte Aluminiumbrücke der Welt: 86th Street Overpass, überspannte die Interstate 35 und 80 an der Northwest Eighty-Sixth Street in Urbandale, Polk County, Iowa. Westseite der Überführung. Blick nach Südosten.

Library of Congress, HAER IA-42-8

    

Die 67 m (220 Fuß) lange und 11 m (36 Fuß) breite Überführung an der 86th Street, die die Interstate 35 und 80 an der Northwest Eighty-Sixth Street in Urbandale, einem Vorort von Des Moines im Polk County, Iowa, überspannt, wurde im Rahmen der Entwicklung von Amerikas Interstate Highway System 1958 als erste geschweißte Aluminiumbrücke der Welt gebaut.[1] 

    
Aufgrund der in den späten 1950er Jahren langen Lieferzeiten für Stahl wurde Aluminium favorisiert, obwohl ihm fünf Nachteile nachgesagt wurden, die nur durch ein Aluminium-gerechtes Design wettgemacht werden konnten:

  • Hohe Kosten
  • Schwierigkeiten bei der Herstellung
  • Mangelnde Steifigkeit
  • Drastische thermische Ausdehnung und Schrumpfung sowie
  • Teurer und Aufwendiger als eine vergleichbare Betonkonstruktion[1] 
Typischer Träger mit seitlich herausragender Schraubverbindung, Blick nach Nordosten

Typischer Träger mit seitlich herausragender Schraubverbindung, Blick nach Nordosten 

LOC, HAER IA-42-15

Typischer Träger mit seitlich herausragender Schweißvverbindung, Blick nach Nordosten

Typischer Träger mit seitlich herausragender Schweißvverbindung, Blick nach Nordosten 

LOC, HAER IA-42-16

Balkenlagerschuh und Widerlager, Blick nach Nordwesten.

Balkenlagerschuh und Widerlager, Blick nach Nordwesten.

LOC, HAER IA-42-17


Die Ausführungsdetails der als geschweißte Aluminiumkonstruktion errichteten Überführung an der 86th Street prägte spätere Bauwerke. Sie wurde von dem bekannten Ingenieur Ned Ashton aus Iowa im Auftrag der Iowa State Highway Commission in der Nachkriegszeit entworfen als Stahl für den Brückenbau noch Mangelware war. Die gelungene Kombination der Verwendung von strukturellem Aluminium und dem Lichtbogenschweißen war für Aluminiumbrücken zu dieser Zeit noch beispiellos. Noch nie zuvor wurden bei einem Bauwerk so neuartige Materialien und Techniken kombiniert wie bei dieser Überführung in Urbandale.[1]

    

Unterseite der Überführung mit Pfeilern, Balken, seitlichen Verstrebungen und der Deckunterseite. Blick nach Norden.
Unterseite der Überführung mit Pfeilern, Balken, seitlichen Verstrebungen und der Deckunterseite. Blick nach Norden.
    
Detail des Brüstungsbalkens, der typische Schweißnähte und die Deckunterseite zeigt. Blick nach Südwesten.

Detail des Brüstungsbalkens, der typische Schweißnähte und die Deckunterseite zeigt. Blick nach Südwesten.

Library of Congress, HAER IA-42-14

    

Fabrikation

Die Brücke wurde von der Pullman Standard Car Manufacturing Company, Chicago, Ilinois, hergestellt.[1]

    

Die Träger und alle ihre Bestandteile wie Stegbleche, Flansche, Muttern und Bolzen bestanden aus 5083-H113-Aluminium, das mit 5083-Zusatzdraht geschweißt wurde.[2]

 

Nachdem mehrere Wochen lang verschiedene Lichtbogen­schweiß­geräte, Stäbe und Drähte getestet worden waren, wurden die Schweißanweisungen bei einem Treffen im April 1958 von Ned Ashton und etwa 16 Vertretern von Pullman, Alcoa, Reynolds und Kaiser verabschiedet. Das Konstruktionsteam einigte sich auf 5083 Schweißdraht mit 1,6 mm (1/16 Zoll) Durchmesser und ein Gas aus 75 % Helium und 25 % Argon.[1]

 

Die 3,65 m (12 Fuß) breiten und 28,95-38,40 (95-126) Fuß langen Unterbau­grup­pen wurden im Werk der Pullman Standard Car Manufacturing Company in Chicago gefertigt.

Die 3,65 m (12 Fuß) breiten und 28,95-38,40 (95-126) Fuß langen Unterbau­grup­pen wurden im Werk der Pullman Standard Car Manufacturing Company in Chicago gefertigt.

Iowa DoT Library, Ames, Iowa

     


Transport

Für jede Unterbaugruppe mussten drei Eisenbahnwaggons per Bahn zum nächsten Bahnhof transportiert werden

Die Baugruppen wurden auf jeweils drei Eisenbahnwaggons per Bahn zum nächsten Bahnhof in Rider transportiert

    Iowa Department of Transportation Library, Ames, Iowa

   

Straßentransport zur Baustelle

Straßentransport zur Baustelle

Iowa DoT Library

    


Die gesamte Brücke wurde in vier große Unterbaugruppen von 12 Fuß Breite und 95 bis 126 Fuß Länge unterteilt.  Die Brückenbauteile wurden vom 27. Juni bis 3. Juli 1958 auf auf insgesamt zwölf jeweils 20 m (65,5 Fuß) lange Drehschemelwagen verladen und mit der Eisenbahn von Chicago nach Rider, einem Kleinstadt-Bahnhof, der zwei Meilen vom Brückenstandort entfernt, transportiert. In Rider angekommen, wurden die Bauteile für den Rest der Strecke auf speziell dafür vorgesehenen Lastwagen befördert. Zwei 10-Tonnen-Kräne waren erforderlich, um die Segmente an ihren Platz zu heben.[1]

 

Errichtung

Die Brücke wurde von Jensen Construction Co. und United Contractors, Des Moines, Iowa, errichtet und gebaut.
Die Brücke wurde von Jensen Construction Co. und United Contractors, Des Moines, Iowa, errichtet und gebaut.

Die Brücke wurde von Jensen Construction Co. und United Contractors, Des Moines, Iowa, errichtet und gebaut. 

Iowa Department of Transportation Library, Ames, Iowa

   

Konventionelles Betondeck

Konventionelles Betondeck

Iowa DoT Library

   

Die fertige Brücke wartet auf ihre Einweihung

Die fertige Brücke wartet auf ihre Einweihung  

Iowa DoT Library, Ames, Iowa

    


Der Bau der Brücke erforderte neben 35 t (77.000 lbs) Aluminium  auch eine eine große Menge konventioneller Werkstoffe. Der Unterbau und die Fahrbahnplatte enthielten etwa 36 t (80.000 Pfund) Bewehrungsstahl und über 400 Kubikmeter Beton. Während der Herstellung wurden 31.964 Kubikfuß Gas und 588 kg (1.297 lbs) 2-Unzen-Schweißdraht verbraucht, um insgesamt fast 3800 m (12.500 Fuß) lange Schweißnähte herzustellen. Nach der Investition von Mühe und Materialwurde die Brücke schließlich am Mittwoch, den 24. September 1958 dem Verkehr übergeben, indem Joanne MacDonald, die Miss Iowa von 1958, zeremoniell ein aus Alufolie hergestelltes Band durschnitt.

   

Ein typischer Pfeiler. Blick nach Osten.

Ein typischer Pfeiler. Blick nach Osten.

Library of Congress, HAER IA-42-11

    

Detail des Geländers. Blick nach Osten.

Detail des Geländers. Blick nach Osten.

Library of Congress, HAER IA-42-18

   


Aluminium geriet bei den Bauingenieuren in Ungnade, nachdem die Stahlpreise gesunken waren, was die Überführung an der 86th Street zu einer technischen Anomalie machte. Das Leichtmetall hat sich nie für den Brückenbau durchgesetzt, aber die 86th Street Overpass bleibt ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte des Bauingenieurwesens: die erste geschweißte Aluminiumbrücke der Welt.[1]

    

North portal of overpass and 86th Street. View to south.

Nordzufahrt der Überführung und 86th Street. Blick nach Süden.

Library of Congress, HAER IA-42-5

    

Südzufahrt der Überführung und 86th Street. Blick nach Norden

Südzufahrt der Überführung und 86th Street. Blick nach Norden. 

Library of Congress, HAER IA-42-6
   


Abriss und Neubau

Die Aluminiumbrücke von Iowa wurde schließlich ein Opfer des Fortschritts. Obwohl sie 35 Jahre lang gute Dienste geleistet hatte, war die Brücke zu klein für den verkehrsreichen Knotenpunkt an der 86th Street und wurde 1994 ersetzt.


In den letzten Inspektionsberichten für die Brücke wurde in den 1980er und frühen 1990er Jahren dokumentiert, dass sich einige Risse in den Schweißnähten gebildet hatten. Diese waren aber nicht durch Ermüdung in der Struktur selbst entstand.

  

Mehrere Einkerbungen an der Unterseite der Trägerstruktur waren durch überhohe Lasten verursacht worden, die die Unterseite der Brücke zerkratzten. Solche Nuten hätten sich, wenn sie unbemerkt geblieben wären, zu Rissen entwickeln und die Struktur weiter beschädigen können. Sie wurden daher, wann immer sie auftraten, sorgfältig ausgeschliffen.[3]

 

Ein gründliches Feld- und Laborforschungsprogramm wurde an den Aluminiumträgern durchgeführt, als sie entfernt wurden. Es wurden sowohl Zug- als auch Ermüdungsversuche an repräsentativen Komponenten der Träger durchgeführt.  In allen Fällen zeigten die Testergebnisse, dass die Aluminiumbauteile auch nach etwa 40 Jahren Betriebszeit noch Zugfestigkeits- und Ermüdungsbrucheigenschaften hatten, die mit denen vergleichbar waren, als die Brücke zum ersten Mal errichtet wurde, und mit dem entsprachen, was man heute bei neuen Brücken erwarten würde.[2][5][6]

 

Obwohl die Aluminiumstruktur in gutem Zustand war, als sie 1993 entfernt wurde, konnte dies nicht für das Betondeck gesagt werden, das sich im Laufe der Zeit erheblich verschlechtert hatte.[7]
   

Lage: 41.652111, -93.736421.[5]

    

© Google Maps

    


Quellennachweise und weitere Informationen