15. Symposium Brückenbau in Leipzig

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Ausgabe 1/2 . 2015 15. Symposium Brückenbau in Leipzig

www.verlagsgruppewiederspahn.de ISSN 1867-643X Bundesautobahn A1 | Rheinquerung Leverkusen AS Köln-Niehl – AK Leverkusen-West | 8-streiﬁ ger Ausbau inklusive zwei neuer Rheinbrücken mit insgesamt 10 Fahrstreifen

Planung von 4,55 km Autobahn, 13 Großbrücken und des Eingriffs in die Altablagerung Dhünnaue sowie Geotechnische Beratung

Leipziger_BBS_2015.indd 5 09.01.2015 16:12:50 EDITORIAL

Zum fünfzehnten Symposium in Leipzig Ergebnisse des (partnerschaftlichen) Zusammenwirkens

von Michael Wiederspahn

Ein unbefangener Leser vermag solche oder ähnliche Fragen natürlich nicht restlos zu enträtseln, deren Beantwor- tung dürfte ihm auch nicht übermäßig wichtig erscheinen, obwohl sie auf ein generelles Problem verweisen – auf die in der Regel viel zu geringe Wertschätzung von Ingenieuren und deren Arbeitsberei- chen wie Einflussmöglichkeiten. Den erforderlichen Gegenpol und zu- Und genau den Anspruch erfüllen Zeit- gleich eine längst überfällige Korrektur schrift wie Symposium »Brückenbau«, dieser Auffassung liefern nun vor allem indem sie prinzipiell und ausschließlich Publikationen, die abseits rein technisch- mit Aufsätzen oder Referaten aufwarten, wissenschaftlicher Betrachtungen über die veranschaulichen, warum qualität- den Tellerrand der puren Gestaltung hin- volle Bauwerke im Grunde stets aus Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn ausblicken, denn, wie Walter Benjamin einem partnerschaftlichen Zusammen- in einem seiner Rundfunkvorträge meint, wirken resultieren (müssen) – wie die »was würde schon dabei herauskommen, nachfolgend zu lesenden Schriftfas- Trotz der eigentlich kaum zu ignorieren- so eine Maschine nach ihrem bloßen Aus- sungen der Vorträge zum mittlerweile den Binsenwahrheit vom Bauen als einer sehen schildern zu wollen«. Selbst ohne 15. Symposium Brückenbau in Leipzig Gemeinschaftsaufgabe, die ein zielorien- den »Besuch im Messingwerk« vor Jahr- wiederum mit großem Nachdruck tiertes Miteinander bedingt, wenn über- zehnten gehört oder ihn später in dem dokumentieren. zeugende Lösungen entstehen sollen, Buch »Aufklärung für Kinder« nachge- erlebt man immer wieder Überraschungen. schlagen zu haben, wird also erkennbar, Eine besonders schöne, ja nachgerade woran es im Endeffekt hapert: An ambi- verblüffende Wendung bzw. Neuinter- tionierteren Periodika, die sämtliche pretation oder Umdeutung bieten zum Kriterien erörtern und zudem Brücken, Beispiel einige jener Magazine, die mit Tunnel, Industrieanlagen, Türme oder oft ebenso großformatigen wie hoch- Kraftwerke als unverzichtbare Elemente glänzenden Fotos ihre Abonnenten zu der sogenannten Baukultur adäquat begeistern versuchen. Wer sie durchblät- thematisieren, und zwar im Sinne der tert, gewinnt nämlich fast zwangsläufig zweifelsohne zutreffenden Einschätzung die Vorstellung, dass manche Häuser des bereits zuvor zitierten deutschen quasi von ganz alleine dem Boden ent- Philosophen, Literatur- und Kulturkriti- wachsen, sie offenbar von nur einer Frau kers: »So ein Schriftsteller oder Dichter oder nur einem Mann komplett projek- ist noch gar nicht geboren, der ein Triol- tiert, finanziert, konzipiert und realisiert walzwerk oder eine Rollschere oder eine worden sind. Wie ist das überhaupt Strangpresse oder ein Hochleistungs- denkbar? Braucht ein Architekt inzwi- Kaltwalzwerk so beschreiben könnte, schen etwa keine Bauherren, keine Fach- dass irgendwer sich darunter was vor- ingenieure, keine Spezial- oder General- stellen kann. (…) Denn was würde dabei unternehmen mehr, um seine Entwürfe schon herauskommen, so eine Maschine ausführen, ein Gebäude letztlich erst nach ihrem bloßen Aussehen schildern zu planen und dann errichten zu können? wollen. Sie ist nicht dafür gemacht, ange- Oder handelt es sich hier lediglich um sehen zu werden, es sei denn vielleicht eine Art Druckfehler, wurde demnach von einem, der erst einmal ihren Bau, ihre schlicht und einfach vergessen, irgend- Arbeitsleistung, ihre Bestimmung genau welche Leistungen anderer Büros und begriffen hat und erst darum auch weiß, Firmen zu erwähnen, gar gebührend zu worauf er bei ihrer Betrachtung am meis- würdigen oder deren Beteiligung wenigsten zu achten hat. Richtig kann man von tens im Rahmen eines Anhangs, am Ende außen nur begreifen, was man von innen des Textes und insofern zumindest nomi- kennt, das gilt für Maschinen so gut wie nell zu berücksichtigen? für lebende Wesen.«

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 3 INHALT

Editorial 3 Ergebnisse des (partnerschaftlichen) Zusammenwirkens Michael Wiederspahn

15. Symposium Brückenbau in Leipzig

6 Bau der Hochmoselbrücke Bernd Winkler

12 Wettbewerb »Echelsbacher Brücke« Karl Goj

18 Verhandlungsverfahren »Rheinbrücke Hard–Fußach« Jürgen Feix, Volkhard Angelmaier

29 Die Brücke zum Mont-Saint-Michel Andreas Keil, Michael Zimmermann

34 Entwurf der Haikou-Ruyi-Crossing in China Martin Romberg, Karl Humpf, Markus Pfisterer, Monika Kwiatkowski

41 Golden Horn Swing Bridge in Istanbul Stefan Reitgruber

48 Errichtung der Tresfjordbrücke Raphael Methner

58 Errichtung der Sundsvall-Brücke in Schweden Stephan Lüttger, Rüdiger Schidzig

64 Neue Hubbrücke über den Göta Älv in Göteborg Rico Stockmann, Steen Savery Trojaborg

70 Die Baakenhafenbrücke in der HafenCity Hamburg Paul Rogers, Henning Liebig, Jim Eyre

4 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 INHALT

78 Kleine Brücken – große Wirkung Jens Müller

80 Strategische Brückenertüchtigung in Nordbayern Bernd Endres

94 Ertüchtigung von Straßenbrücken in Österreich Erwin Pilch, Christoph Antony

102 Bauwerkserneuerung: SLEP-Brücke und Leichtbeton Jens Heimburger, Markus Hennecke, Christian Stettner

108 Korrosionsschutz durch Feuerverzinken Dennis Rademacher, Mark Huckshold

114 Kalottensegmentlagereinsatz bei Eisenbahnbrücken Rolf Kiy

122 Produkte und Projekte

131 Software und IT

133 Nachrichten und Termine

137 Branchenregister

139 Impressum

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 5 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Anlass, Konzept und Ausführung Bau der Hochmoselbrücke

von Bernd Winkler

In der schnellen, vierstreifigen Fernstraßenverbindung zwischen den belgischen Häfen und dem Rhein-Main-Gebiet klafft heute eine Lücke: Das Moseltal muss zeitraubend und anwohnerbelas- tend durchfahren werden. Oder 1 Darstellung der Verkehrsbeziehungen es werden Strecken mit großen © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz Umwegen gefahren. Mit dem 25 km langen Hochmoselübergang wird 1 Maßnahme diese Lücke geschlossen. Der Lü- Der 25 km lange Hochmoselübergang jedoch als klassisches Bauprojekt aus- ckenschluss verbessert die direkte als Lückenschluss im überregionalen Ver- geschrieben und im November 2010 kehrsnetz verbindet die A 1 bei Wittlich vergeben. Fernverbindung, aber auch die in der Eifel mit der B 50 bei Longkamp im Der Querschnitt mit vier Fahrstreifen regionale Verknüpfung von Eifel Hunsrück und wird als B 50 neu bezeich- und zwei Standstreifen entspricht einem und Hunsrück. Die gute Anbindung net. Die Strecke besteht aus 41 Bauwer- RQ 26 und hat eine Breite von 29 m. Beide an das Fernstraßennetz fördert den ken, das wichtigste davon und Kernstück Richtungsfahrbahnen liegen auf einem lokalen Tourismus; die zentrale des Lückenschlusses ist die Hochmosel- Brückenquerschnitt. Moselbrücke ermöglicht direktere brücke. Sie überführt die neue vierstreifige B 50 2 Brückenkonstruktion Wege und kürzere Fahrzeiten. bei Ürzig in Hochlage über das Moseltal. Die Talquerung ist eine stählerne Balken- Gleichzeitig sinkt die Verkehrs- Mit einer maximalen Höhe von ca. 160 m brücke mit elf Feldern und Stützweiten belastung in den Moselorten. Der erreicht sie die Höhe des Kölner Doms. zwischen 105 m und 210 m. Die Balken- Durchgangsverkehr geht zurück, Ihre Länge beträgt 1.702 m, damit ist die brücke wirkt vergleichsweise schlicht, und der Schwerverkehr wird aus Hochmoselbrücke aktuell Europas größte ihr Stahlüberbau ist relativ leicht. Das Taktschiebebrücke. Verhältnis Stützweite zu Überbauhöhe den Orten herausgehalten. Das Der Hochmoselübergang sollte ursprüng- beträgt bis zu 27:1. Ein Planungsziel war bedeutet für die Menschen an der lich als Public-Private-Partnership-(PPP-) es, den optischen Eingriff in das Land- Mosel eine Steigerung der Lebens- Projekt mit mautbasiertem Herstellen schaftsbild so dezent wie möglich zu qualität. und Betreiben realisiert werden. Er wurde halten.

2 Ansicht der Hochmoselbrücke © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz

6 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 Gründung Der Baugrund besteht aus devonischem Tonschiefer, im Untergrund fest und darüber in einer Felsauflockerungszone. Die Deckschichten bilden quartärer Hang- schutt, Hanglehm und Flussablagerun- gen. Der östliche Hang ist ca. 7° geneigt, er ist gründungstechnisch unproble- matisch. Der geologisch komplexe westliche Hang hat eine Neigung zwischen 20° und 30° und ist von fossilen Rutschungen geprägt. Das angewitterte devonische Grundgebirge wird von einzelnen Mylo- nitzonen durchzogen. Es ist ein bautech- nisch anspruchsvoller Hang, der durch eine Vielzahl von Bohrungen und Mes- sungen erkundet wurde. Da der westliche 3 Ausbildung der Pfeiler Moselhang, wie häufig anzutreffen, im © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz Urzustand keine DIN-gerechte Stand- sicherheit hat, werden im Zuge der Bau- grubensicherung Daueranker zur Hang- Darunter verbreitern sie sich wieder. Die zwischen 5,27 m und 7,81 m. Aus gestal- stabilisierung eingebaut. Mit diesen zu- Wanddicken variieren zwischen 30 cm terischen Gründen sollen die äußeren sätzlichen Stützungsmaßnahmen gelingt und 60 cm. Diagonalstreben die gleiche Neigung es, für die relevanten Bruchflächen Gelän- Die Pfeiler in den Achsen 1 und 10 wer- besitzen. Der Eintrittspunkt in den Hohl- debruchsicherheiten auf das DIN-gemäße den aufgrund ihrer geringeren Höhe kasten befindet sich immer 4,336 m unter Niveau zu heben. Zusätzlich wird die herkömmlich mit Zwischenpodesten und Gradiente. Deshalb ist die Höhe der Last- Beobachtungsmethode angewandt. Steigleitern analog RiZ Zug 6 ausgestat- einleitung in den Hohlkasten variabel. Beide Hänge werden zudem durch eine tet. In die hohen Pfeiler der Achsen 2–9 Bei niedriger Überbauhöhe bindet sie in Vielzahl von Extensometern, Inklinome- werden keine Zwischenpodeste einge- die untere Ecke des Hohlkastens ein, bei tern, Grundwassermessstellen und satel- baut, dort erfolgt die Besichtigung durch größerer Höhe wird die Diagonalstrebe litengestützten geodätischen Messpunk- ein mobiles Besichtigungsgerät. ins Kasteninnere fortgeführt und stützt ten permanent überwacht. sich auf den inneren Diagonalverband. Gegründet sind alle Pfeiler auf Bohr- 5 Überbau Die Aussteifung des Hohlkastens erfolgt pfählen mit 1,80–2,00 m Durchmesser. Der Überbau ist ein 11 m breiter stähler- über im Regelabstand von 4,365 m ange- Die Bohrpfahllängen reichen bis 47 m. ner Hohlkasten mit orthotroper Fahr- ordnete Querrahmen. Zur Gewährleis- Insgesamt werden 2,20 km Bohrpfähle bahnplatte. Die 9 m langen Kragarme tung der Formtreue befinden sich an in die Moselhänge gebohrt. werden über äußere Diagonalstreben jedem dritten Querrahmen ein innerer abgestützt. Die Überbauhöhe ist variabel, Diagonalverband und die äußeren 4 Unterbauten sie wird abhängig von der Stützweite und Kragarmabstützungen. Die Brückenpfeiler bestehen aus einzel- der Gradiente ausgebildet und beträgt ligen Hohlquerschnitten aus Stahlbeton der Güte C 35/45. Ihre Höhen schwanken zwischen 21 m und 151 m. Bei der Form- gebung wurde versucht, die notwendig großen Abmessungen nicht wuchtig erscheinen zu lassen. Deshalb haben die Pfeiler in Brückenlängsrichtung einen konstanten Anzug von 80:1 und sind in Querrichtung tailliert. Die Kopfbreite aller Pfeiler beträgt 13,40 m. Die gewählte Pfeilerkopfabmessung ergibt sich aus mehreren Randbedingungen: Neben der Aufnahme der Lagersockel und Pressen- ansatzpunkte müssen ein Wartungsgang sowie Zugänge zum Pfeiler- und zum Überbau gewährleistet werden. Auf Basis des maximal beanspruchten Pfeilers in Achse 4 wurden dann alle anderen Pfei- lerköpfe geometrisch gleich ausgebildet. Nach unten hin verjüngen sich die Pfeiler in einer Parabel vierten Grades, bis sie 47,50 m unter dem Pfeilerkopf eine 4 5 Überbauquerschnitte Taillenbreite von 9,50 m erreicht haben. © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 7 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

In den Stützenachsen sind stählerne Wegen der großen Höhe und der daraus Wegen der Bewegungsbegrenzer kann Doppelquerrahmen angeordnet, um die resultierenden Weichheit der Festlager- die Dilatation an beiden Widerlagern auf Lagerlasten in den Überbau einleiten zu Pfeiler werden die Überbaubewegungen 1.100 mm limitiert werden. Es werden können. Die einzelnen Stützenquerrah- infolge Festpunktverschiebungen durch dort wasserdichte Übergangskonstruk- men haben einen Versatz von jeweils Bewegungsbegrenzer an den Widerla- tionen mit 17 Dehnprofilen angeordnet. 75 cm zur Lagerachse. In Stützennähe gern limitiert. Diese sind so justiert, dass Der Überbau erhält einen Korrosions- sind die inneren Diagonalverbände nicht der Überbau Längenänderungen infolge schutz gemäß ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3, an jedem dritten Querrahmen, sondern in Temperatur und Endtangentenverdre- Blatt 87. Zur Vorbereitung werden die jedem von ihnen angebracht. Für den hung zwängungsfrei aufnehmen kann, Stahlflächen im Werk auf den Oberflä- Nachweis der Lagesicherung sind in den darüber hinausgehende Bewegungen chenreinheitsgrad SA 3 und auf der Bau- Auflagerachsen besondere Maßnahmen aber durch die beidseitig angeordneten stelle auf SA 2 ½ gestrahlt. Die Außen- vorgesehen: Die Endquerträger beste- zug- und druckfesten Bewegungsbegren- flächen erhalten im Werk eine Grund- hen aus Beton der Güte C 30/37. Sie sind zer verhindert werden. Die Lastüber- beschichtung (EP) und zwei Zwischenbe- 2,50 m breit und mit Kopfbolzendübel tragung bei Druck erfolgt durch ein beschichtungen (EP). Im Zuge der Montage mit dem Stahltragwerk verbunden. Zu- wehrtes Elastomerlager, das in Brücken- wird vor Ort die Deckbeschichtung (PUR) sätzlich ist hier die Lagerspreizung auf achse an der Wartungsgangkonsole aufgebracht. Die Innenflächen erhalten 19 m vergrößert. In den Achsen 1, 2 und mittels Ankerplatte befestigt und mit nur drei Beschichtungen (EP). 9 wird über den Stützen Ballastbeton ihr verschraubt ist. Die Zugkräfte werden Im Fahrbahnbereich wird eine Reaktions- eingebaut, er soll sich nicht als Druck- durch zwei Lasteinleitungspakete, beste- harzabdichtung nach ZTV-ING Teil 7, beton am Lastabtrag beteiligen. Dem- hend aus ca. 2 x 6 Gewindestangen, Abschnitt 4 aufgebracht. Die Notgeh- entsprechend wird keine Verdübelung aufgenommen, die in der Wartungsgang- wege werden durch einen RHD-Belag mit dem Stahltragwerk vorgesehen. Um konsole endverankert sind. Überbauseitig geschützt. ein Mitwirken auszuschließen, wird zwi- werden sie durch den Endquerträger Den seitlichen Abschluss des Überbaus schen Ballastbeton und den Stegen des geführt und dort über Lastverteilungs- bilden 1,80 m hohe Spritz- und Wind- Querrahmens eine elastische Trennlage platten miteinander verbunden. Die schutzwände, die seitlich am Gesims- eingelegt. Lastverteilungsplatten sind mit einem blech des Überbaus angeschraubt wer- Für den Überbau werden verschiedene bewehrten Elastomerkissen gepuffert, so den. Als Ausfachung sind 25 mm dicke, Stahlgüten und Blechdicken, abhängig dass beim Anschlag am Endquerträger leicht gebogene Acrylglasscheiben von der jeweiligen Belastung, eingesetzt. eine zwängungsfreie Aufnahme von vorgesehen. Die Blechdicken des Überbaues variieren Verdrehungen ermöglicht wird. Vor dem zwischen 12 mm und 130 mm, die Deck- Endquerträger ist im Überbau ein Gleit- blechdicken liegen zwischen 14 mm und tisch vorgesehen, auf dem das Lastein- 60 mm. leitungspaket zur zwängungsfreien Auf- Unterscheidet man die Bemessungsmo- nahme der Verschiebungen aufliegt. mente in bauwerks- und bauverfahrens- Hüllrohre im Endquerträger und der bedingte, so ergibt sich, dass in den ers- Wartungsgangkonsole gewährleisten ten Stützen und Feldern die Momente aus eine ausreichende Verdrehbarkeit der dem Verschub deutlich größer sind, als Gewindestangen, ohne dass diese auf für die endgültige Bemessung. Dies ist Biegung beansprucht werden. eine Folge der großen Auskragung bis zu 210 m und der zusätzlichen Einzellast durch den Pylon. Deshalb wurde in den Feldern 2 und 3 die Stahlgüte S460 eingebaut, im restlichen Überbau die Stahlgüte S355.

6 Lager, Fahrbahnübergänge, Korrosionsschutz Für die Lagerung werden stählerne Kalot- tenlager verwendet. Um die Überbaudila- tation an den Widerlagern zu reduzieren, erhalten die mittleren vier Pfeiler jeweils einseitig ein Festlager. Die übrigen Pfeiler werden allseits beweglich bzw. querfest ausgebildet. Aufgrund der Rutschgefähr- dung des westlichen Hanges werden die Lager der Achsen 1–3 einschließlich der Lageraussteifung im Überbau für die entsprechend vergrößerten Bewegungen 6 Bewegungsbegrenzer am Widerlager ausgelegt. Das Festlager in Achse 3 wird © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz nachstellbar realisiert. Die Lagersprei- zung beträgt 9,70 m auf den Pfeilern und 19,00 m auf den Widerlagern.

8 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

7 8 Gerüstkuben an Pfeilern und Windabweiser am Überbau © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz

8 Ausführung Hinter dem Hunsrücker Widerlager wurde ein 300 m langer Montageplatz einge- richtet. Dort werden die Stahlteile, die in den Werken in Hannover und Lauter- bourg vorgefertigt wurden, zusammen- geschweißt und deckbeschichtet. Es werden insgesamt 82 Schüsse mit einer Länge zwischen 10,53 m und 26,19 m benötigt, wobei jeder Schuss im Quer- schnitt aus 10 bzw. 12 Einzelteilen zu- sammengebaut wird. Insgesamt werden so 954 vorgefertigte Stahlteile antrans- 7 Windbemessung portiert und zusammengeschweißt. Neben den üblichen Bemessungsansät- Der Überbau wird als Ganzes im Takt- zen war wesentlich die Windbelastung schiebeverfahren von dieser Seite einge- zu berücksichtigen. Im Vorfeld und im schoben. Um jedoch das Kragmoment zu 9 Zusammenschweißen eines Hohlkastens Zuge der Ausführungsplanung wurden reduzieren, wird auf den vorderen 90 m © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz Windkanalversuche veranlasst. Daraus der Hohlkasten ohne die Kragarme ge- ergaben sich die Erkenntnisse, dass der schoben. Die Kragarme werden nach Überbau gegen Abheben und Torsion zu dem Verschub nachmontiert. sichern ist und dass bei auskragendem Überbau und den hohen Stützen wirbel- erregte Querschwingungen zu beachten sind. Aus diesem Grund wurden an dem vorderen Überbauabschnitt (90 m) drei- ecksförmige Windabweiser befestigt, um Galopping-Instabilitäten des Kragarms zu verhindern. An den hohen Pfeilern wurden Gerüstkuben zur Wirbelverringe- rung angeordnet. Durch jene Anbauten wird die Wirbelerregung gestört und die Kraft der Windböen vermindert.

10 Überbau im Kragarmbereich © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 9 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

11 Verschublager mit Verschubwippe 12 Verschublager aus der Nähe © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz

Wegen der weichen hohen Pfeiler kommt wird. Das heißt, das Verschublager und Feld, werden andererseits die Feldmo- eine besondere Verschubtechnologie der Überbau gleiten auf einer PTFE- mente aus Eigengewicht nahezu verdop- zur Ausführung: Üblicherweise wird der Gleitschicht (Widerlager) bzw. auf MSM- pelt. Um die Wirkung der Überspannung Überbau durch eine zentrale Verschub- Schichten (Pfeiler) über die mit einem zu optimieren, wird die Vorspannung in anlage an einem Widerlager über die Edelstahlblech versehenen Verschub- den Seilen abhängig von der Verschub- Pfeiler vorgeschoben. Dabei entstehen wippen. Das System der dezentralen stellung variiert. Diese Änderung des durch Reibung Horizontalkräfte auf den Verschubanlagen hat der Auftragnehmer Vorspanngrades in der Überspannung Pfeilerkopf. Diese Horizontalkräfte wären neu entwickelt und dafür ein Patent geschieht nicht durch Anspannen und bei den hohen Pfeilern nicht aufzuneh- angemeldet. Ablassen der Litzen, sondern durch men. Deshalb werden, wie bei der Brücke Beim Einschieben des Überbaus treten Anheben und Absenken des Pylons. von Millau, dezentrale Verschubanlagen freie Kragarmlängen bis 210 m auf. Um Die hohen Pfeiler 2–9 werden mit Selbst- auf dem Widerlager und zusätzlich auf die Kragmomente und Verformungen zu kletterschalung gefertigt. Die Selbstklet- den überfahrenen Pfeilern installiert. begrenzen, wird der Überbau mit einer tereinheiten bestehen jeweils aus 20 Dadurch wirken keine äußeren Horizon- Pylonüberspannung versehen. Der 80 m Kletterkonsolen und vier Arbeitsebenen talkräfte aus dem Verschub auf die Pfeiler. hohe Pylon ist auf dem Überbau in der mit insgesamt 13 m Höhe. Eine Ebene Bei den dezentralen Verschubanlagen späteren Achse 2 befestigt, die Seile sind dient zum Betonieren und Bewehren, werden flache Verschublager, auf denen am Überbau in den Achsen 1 und 3 veran- auf der zweiten Ebene wird die Schalung der Überbau liegt, durch hydraulische kert. Pylon und Seile werden mit dem versetzt, und auf zwei Nachlaufbühnen Pressen vorgeschoben. Zwischen Ver- Überbau über das Tal geschoben. Durch erfolgen die Nachbearbeitung und schublager und Überbau sorgt eine die Pylonüberspannung kann das Krag- Nachbehandlung. Einlage aus Elastomer für genügende moment verringert werden. Steht der Reibung, so dass der Überbau bewegt Pylon jedoch beim Verschub in einem

13 Herstellung der Pfeiler im Hang © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz

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9 Öffentlichkeit Die Errichtung der Hochmoselbrücke wird in der Öffentlichkeit von einer lautstarken Minderheit kritisiert, die die Zerstörung des Landschaftsbildes und die Beeinträchtigung guter Weinlagen befürch- tet. Es hat sich eine Bürgerinitiative gebildet, die den Bau noch stoppen will. Auch die Partei der Grünen ist gegen die Brücke, hat jedoch deren Realisierung in dem Koalitionspapier der Landesregierung aus SPD und Grünen zugestimmt. Dadurch wird erreicht, dass die Brücke in Presse und Fernsehen oft mit negativen Schlagzeilen präsent ist. Dagegen wird das Projekt durch den zuständigen Minister voll unterstützt. Der Minister besucht beinahe halbjähr- lich öffentlichkeitswirksam die Baustelle. Zur Infor- mation der Öffentlichkeit wurde zudem ein Bürger- Informations-Zentrum errichtet, wird eine Info- Zeitung herausgegeben und das Projekt im Internet unter www.hochmoseluebergang.rlp.de präsentiert.

10 Ausblick Die Hochmoselbrücke stellt vor allem aufgrund ihrer großen Höhe und Länge außerordentliche Ansprüche an die Konstruktion und Bauausführung. Besonders innovativ sind die Maßnahmen zur Redu- zierung der Windeinwirkungen während der Herstel- lung, das dezentrale Verschubsystem und die Maß- nahmen zur Variation der Seilkräfte der Pylonüber- spannung. Die Kosten betragen ca. 168 Mio. €, das sind 3.500 €/m² Brückenfläche. Die Hochmoselbrücke wird voraussichtlich im Jahr 2018 fertiggestellt werden.

Autor: Ltd. Baudirektor Dipl.-Ing. Bernd Winkler Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz, Koblenz

Baulastträger Bundesrepublik Deutschland

Auftraggeber Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz, Koblenz

Projektleitung Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz, Trier

Bauwerksentwurf Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Berlin

Ausführungsplanung EHS beratende Ingenieure für Bauwesen GmbH, Lohfelden Klähne Beratende Ingenieure im Bauwesen GmbH, Berlin

Prüfingenieure Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille, Bochum Dipl.-Ing. Christian Kley, Bochum

Bauausführung Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH, Hannover Eiffage Construction Métallique, Colombes, Frankreich Porr Deutschland GmbH, Berlin

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 11 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Anlass und Ergebnis Wettbewerb »Echelsbacher Brücke«

von Karl Goj

1 Bestehende Brücke nach dem System Melan-Spangenberg © Staatliches Bauamt Weilheim

1 Bestehendes Bauwerk Die Echelsbacher Brücke wurde Die aufgeständerte Bogenbrücke über- den Großraum Augsburg mit dem Werden- nach einer Bauzeit von nur 12 quert den Talgrund der Ammer im Zuge felser Land und seinem Zentrum Gar- Monaten 1930, rechtzeitig zu den der Bundesstraße 23 mit einer Gesamt- misch-Partenkirchen. Bis zur Errichtung länge von 182 m in einer Höhe bis zu 78 m. der Echelsbacher Brücke musste der Ver- Passionsfestspielen in Oberammer- Die beiden Bögen haben eine Stützweite kehr hier die »Ammersteige« mit einer gau, dem Verkehr übergeben. Sie von jeweils 130 m und eine Höhe im Stich Steigung bzw. einem Gefälle bis zu 20 % überquert im Zuge der Bundes- von 32 m. Die Bundesstraße B 23 verbin- überwinden. straße B 23 die Ammerschlucht det zusammen mit der Bundesstraße B 17 bei Rottenbuch. Die in einem FFH-Gebiet liegende aufgestän- derte Bogenbrücke ist ein in der Landesdenkmalliste eingetragenes Brückenbauwerk und gleichzeitig auch ein europäisch geschütztes Fledermaushabitat. Das landschafts- prägende Bauwerk muss dringend grundhaft instand gesetzt oder gegebenenfalls erneuert werden. Die schwierigen Randbedingungen haben die Bayerische Straßenbau- verwaltung dazu veranlasst, zu- nächst in einem Planungsdialog mit allen maßgeblich Beteiligten die Vorgaben für einen Realisierungs- wettbewerb zu erarbeiten. Der anschließend durchgeführte Wett- bewerb brachte eine breite Palette 2 Lage des Bauwerks im Zuge der B 23 © Staatliches Bauamt Weilheim von interessanten Lösungsansätzen und einen eindeutigen Sieger- entwurf.

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3 Errichtung des Stahlgerüstbogens im Freivorbau © Staatliches Bauamt Weilheim

1 Bestehende Brücke nach dem System Melan-Spangenberg 1928 wurde ein Wettbewerb für den Bau © Staatliches Bauamt Weilheim einer Brücke ausgeschrieben, den die Firma Hoch-Tief mit dem Entwurf einer Bogenbrücke nach dem System Melan- Spangenberg gewann. Die damals noch patentierte Bauweise von Prof. Josef Melan (1853–1941) beinhaltet einen im Freivorbau hergestellten Fachwerkbogen aus Stahl, der anschließend mit Beton ummantelt wird. Die Echelsbacher Brü- cke konnte mit diesem System in einer bemerkenswerten Bauzeit von nur 12 Monaten realisiert und bereits nach 14 Monaten rechtzeitig zu den Passionsfest- spielen 1930 dem Verkehr übergeben 4 Schalung zur Herstellung der Betonummantelung © Staatliches Bauamt Weilheim werden. Die Brücke ist weitgehend im Originalzustand erhalten. Im Jahr 1963 wurde lediglich ihre Fahrbahnplatte von Die Echelsbacher Brücke weist starke schen Straßenbauverwaltung beim 8,30 m auf 10,70 m verbreitert. Schäden in Form von Abplatzungen und Ingenieurbüro Zilch + Müller beauftrag- Die zu ihrer Zeit weitgespannteste Brü- korrodierten Bewehrungseisen auf. tes Gutachten, das seit 2012 vorliegt, cke in Melan-Spangenberg-Bauweise ist Aufgrund ihres schlechten Zustands ist kommt zu dem Ergebnis, dass die Brü- ein in der Landesdenkmalliste eingetra- sie auf 16 t mit einer Abstandsangabe cke innerhalb der nächsten 5–10 Jahre genes Baudenkmal. Sie liegt im FFH- für den Schwerverkehr von 100 m ge- grundlegend saniert bzw. erneuert Gebiet Ammertal im Bereich von natur- wichtsbeschränkt. Ein von der Bayeri- werden muss. schutzfachlich prioritären Lebensraum- typen (Hangschluchtwälder, Kalktuff- quellen) und beherbergt eine landesweit bedeutsame Fledermauskolonie des Großen Mausohrs. Bis zu 300 Muttertiere und ihre 150 Jungen belegen von etwa Mai bis September einen Teil des süd- lichen Bogens als Wochenstube.

5 Fledermauskolonie im Innern des südlichen Bogens © Eva Krinner

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 13 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Landesamtes für Denkmalschutz, das Es waren deshalb nur Arbeitsgemein- zuständige Staatliche Bauamt Weilheim schaften aus Bauingenieuren, Architekten sowie die Oberste Baubehörde im Bayeri- und Landschaftsarchitekten zugelassen – schen Staatsministerium des Innern, für unter Federführung der Bauingenieure; Bau und Verkehr teil. Außerdem wurden je Arbeitsgemeinschaft war nur ein auch kompetente Baufachleute sowie Wettbewerbsbeitrag zugelassen. Vertreter des Büros, das den Wettbewerb vorbereitete, hinzugezogen. 3.2 Bieterauswahl Wurden zu Beginn des Planungsdialogs Insgesamt sind beim Staatlichen Bauamt in einem Brainstorming noch neun mög- Weilheim als Auslober 17 Bewerbungen liche Lösungen zusammengetragen, so eingegangen, kein Bewerber musste hier ergaben sich am Ende klare Vorgaben, ausgeschieden werden (§ 11 VOF). Nach mit denen man in den Realisierungswett- intensiver Wertung erhielten dann sieben bewerb gehen konnte: Bietergemeinschaften die Auslobungs- – Es soll eine neue leistungsfähige unterlagen. Diese sieben Bietergemein- Brücke am Standort des vorhandenen schaften reichten termingerecht eine Bauwerks errichtet werden. Wettbewerbsarbeit ein und erhielten aus – Die denkmalgeschützten Bögen der der Wettbewerbsvergütung ein Bearbei- bestehenden Brücke müssen erhalten tungshonorar in Höhe von 15.000 €. bleiben und sollen als nicht tragende Elemente in das neue Bauwerk 3.3 Preisgerichtssitzung integriert werden. Die Preisgerichtssitzung fand am 3. De- 6 Situation: FFH-Gebiet im Bereich der vorhandenen Brücke – Ein Neubau an anderer Stelle wird zember 2014 in Tutzing am Starnberger © Staatliches Bauamt Weilheim ausgeschlossen. See statt. Die Jury setzte sich aus neun – Der Verkehr wird während der Preisrichtern mit je einem Vertreter aus Neubauphase über eine temporäre dem Bundesministerium für Verkehr und 2 Planungsdialog Behelfsbrücke umgeleitet. digitale Infrastruktur, der Obersten Bau- Wegen der höchst komplexen Randbe- – Die Behelfsbrücke ist nicht Gegen- behörde, der Technischen Universität dingungen und der zum Teil sehr diver- stand des Wettbewerbsverfahrens. München sowie einer freien Landschafts- gierenden Anforderungen der Beteiligten Als Behelfsbrücke kommt ein Brückenge- architektin, einem Architekten und einem an ein mögliches Lösungskonzept ent- rät SS 80 südlich neben der bestehenden Architekten und Bauingenieur zusam- schloss sich die Bayerische Straßenbau- Brücke zum Einsatz. men. Außerdem gehörten dem Preisge- verwaltung, einen Planungsdialog unter richt der Leiter des Bauamtes Weilheim, Leitung eines externen Moderators 3 Realisierungswettbewerb die Bürgermeisterin der Gemeinde Rot- durchzuführen. 3.1 Auslobung tenbuch und der Bürgermeister der Ziel des Planungsdialoges war es, den Der Realisierungswettbewerb wurde als Gemeinde Rottenbuch an. anschließenden Realisierungswettbewerb nichtoffener Wettbewerb nach § 3 (2) In einem Informationsrundgang stellte vorzubereiten und klare Randbedingun- »Richtlinien für Planungswettbewerbe« die Vorprüfung alle sieben Arbeiten vor. gen für die Auslobung zu erarbeiten und (RPW 2013) mit vorgeschaltetem europa- Die für das Preisgericht maßgeblichen festzulegen. Am Planungsdialog nahmen weitem Teilnehmerwettbewerb gemäß Wertungskriterien waren Vertreter der fünf direkt und indirekt be- § 5 VOF durchgeführt. Mit dem ausgelob- – die statisch-konstruktive Konzeption, troffenen Gemeinden, der beiden durch ten Wettbewerb verfolgt die Bayerische – die architektonische Gestaltung, die B 23 verbundenen Landkreise, Vertre- Straßenbauverwaltung auch das Ziel, – die technische Realisierbarkeit, ter des amtlichen Naturschutzes und des interdisziplinäre Wettbewerbe zu stärken. – das vorgeschlagene Bauverfahren, – die Eingriffe in den Verkehr, – die Eingriffe in Natur und Landschaft, – die Berücksichtigung der denkmal- pflegerischen Belange, – die Inanspruchnahme von Flächen für die Baulogistik und – die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich Herstellung, Erhaltung und Unterhalt. Im ersten Wertungsrundgang blieben alle Arbeiten in der Wertung. Im anschlie- ßenden zweiten Wertungsdurchgang wurden drei Arbeiten und im dritten zwei weitere Arbeiten ausgeschieden, so dass nur zwei Wettbewerbsbeiträge in der Wertung verblieben. Das Preisgericht entschied einstimmig, keinen dritten Platz zu vergeben und das Preisgeld in Höhe von 65.000 € wie folgt 7 Zeitlicher Ablauf des Realisierungswettbewerbes zu verteilen: © Staatliches Bauamt Weilheim – erster Platz: 40.000 € – zweiter Platz: 25.000 €

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8 Siegerentwurf; Visualisierung der vorgeschlagenen Bogenbrücke © Staatliches Bauamt Weilheim

3. 4 Siegerentwurf Das Preisgericht erklärte die Wettbe- werbsarbeit der Arbeitsgemeinschaft aus Dr. Schütz Ingenieure GmbH, Kolb Ripke Architekten und Narr Rist Türk Landschaftsarchitekten einstimmig zum Wettbewerbssieger. Nach Ansicht des Preisgerichts greift die sehr schlanke aufgeständerte Bogenstruktur aus Stahl- beton das Konzept der vorhandenen Brücke auf. Sie überspannt den bestehenden Bogen und bildet dabei optisch eine diskrete und elegante Ergänzung zum Bestandsbauwerk. Die Gesamtkonstruk- tion stellt eine Neuinterpretation des existierenden Bogentragwerks dar, wobei die historische Bogenkonstruktion aber weiterhin vollständig erkennbar bleibt. Das Ausführungskonzept sieht vor, den Bestandsbogen zuerst zu sanieren und zu ertüchtigen und ihn dann als Traggerüst 9 Siegerentwurf; Blick von der Aussichtsplattform für den Bau der neuen Brücke zu verwen- © Staatliches Bauamt Weilheim den. Die Kämpfer und Widerlager der neuen Brücke werden flach gegründet. Das Gesamturteil des Preisgerichts lautet: »Die Arbeit stellt einen hervorragenden Beitrag zur Lösung der gestellten Aufgabe dar.«

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 15 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

10 Zweiter Preis; Visualisierung der Sprengwerksstruktur © Staatliches Bauamt Weilheim

3. 5 Zweiter Preis Einstimmig auf den zweiten Platz wählte das Preisgericht die Wettbewerbsarbeit der Arbeitsgemeinschaft aus Ingenieur- büro Grassl GmbH, Reinhart + Partner Architekten und Dr. H.M. Schober Gesell- schaft für Landschaftsarchitektur mbH. Das Brückenbauwerk ist als Sprengwerk mit einem dreifeldrigen Überbau konzipiert, wobei die Stiele als Stahlhohlkas- tenquerschnitt ausgeführt werden sollen. Der Überbau ist als Stahlverbundkon- struktion mit einem einzelligen Stahl- hohlkasten geplant, für Kämpfer und Widerlager sind Flachgründungen vorgesehen. Das Preisgericht erachtet den verfolgten Ansatz, der vorhandenen Brücke eine neue Konstruktion kontrapunktisch ent- gegenzusetzen, als gelungen. Die vorhandenen Brückenbögen werden mit der 11 Zweiter Preis; Blick von der Aussichtsplattform Landschaft zusammen inszeniert, wobei © Staatliches Bauamt Weilheim es mit einfachen Mitteln gelingt, eine klare und prägnante Gesamtsituation zu schaffen. Das Gesamturteil des Preis- gerichts lautet: »Der Entwurf stellt einen gelungenen Beitrag zur Lösung der gestellten Aufgabe dar.«

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4 Zusammenfassung Sowohl der durchgeführte Planungsdia- Insbesondere der Siegerentwurf löst die log als auch der nachfolgende Realisie- gestellte Wettbewerbsaufgabe in hervor- rungswettbewerb waren in Anbetracht ragender Weise. Er greift das Konzept der der sehr schwierigen Planungsaufgabe bestehenden Brücke auf und bildet mit mit den zum Teil sehr divergierenden den verbleibenden denkmalgeschützten Interessen der Betroffenen das richtige Bögen optisch eine Einheit, ohne diese Vorgehen. So resultierten aus dem Pla- in ihrer Geltung zu beeinträchtigen. nungsdialog klare Vorgaben für die an- Neben den architektonisch und ingeni- schließende Wettbewerbsaufgabe. Der eurmäßig ausgesprochen hochwertigen Wettbewerb brachte gute Lösungen Entwürfen ergab der interdisziplinäre mit sehr unterschiedlichen Ansätzen. Wettbewerb durch die Beteiligung aller Fachrichtungen sowie der betroffenen Gemeinden auch im Preisgericht ein Literatur [1] Goj, K.: Planungsdialog »Echelsbacher Brücke«. eindeutiges und vor allem im weiteren Entwicklung möglicher Lösungsansätze; in: Planungsprozess sehr tragfähiges Votum. Brückenbau, 6. Jg., Heft 1/2, 2014, S. 14–18.

Autor: Ministerialrat Dipl.-Ing. Karl Goj Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern, für Bau und Verkehr, München

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1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 17 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Ablauf und Ergebnis Verhandlungsverfahren »Rheinbrücke Hard–Fußach«

von Jürgen Feix, Volkhard Angelmaier

1 Lageplan der Rheinbrücke Hard–Fußach © Land Vorarlberg

1 Rahmenbedingungen Die bestehende Rheinbrücke zwi- Die wesentlichen Kriterien für die Höhen- Bestandteil des Bodensee-Radwander- schen den Gemeinden Hard und lage des neuen Bauwerks und die erfor- wegs wird die Rheinbrücke von bis zu Fußach kurz vor der Mündung des derlichen Mindeststützweiten ergaben 4.300 Radfahrern pro Tag genutzt. Hier- sich aus den Anforderungen für den aus resultierte die Forderung nach kombi- Alpenrheins in den Bodensee hat Hochwasserschutz hinsichtlich des Aus- nierten Geh- und Radwegen mit Breiten das höchste Verkehrsaufkommen baus des Rheins in diesem Bereich gemäß von 5 m bzw. 3 m beidseits der Kfz.-Ver- aller Rheinbrücken in Vorarlberg. den Vorgaben der Internationalen Rhein- kehrsführung. Um die heute üblichen Weder der vorhandene Regelquer- regulierung (IRR). So soll die derzeitige Stauereignisse auf der zweispurigen schnitt noch der Erhaltungszustand Durchflussmenge (3.100 m³/s entspre- Bestandsbrücke in Zukunft zu vermei- chend HQ 100) um gut 40 % auf 4.300 m³/s den, soll auf dem Neubau zusätzlich eine des Bestandsbauwerkes genügen (entsprechend HQ 300) gesteigert wer- eigene Busspur angeordnet werden. Im den heutigen Anforderungen. den. Daraus resultieren konkrete Vorga- Hinblick auf die Einhaltung der Rahmen- Darüber hinaus verletzt das Be- ben für die zulässige Kote der Brücken- bedingungen aus dem Hochwasserschutz standsbauwerk die künftigen An- unterkante (404,13 m ü. A.) sowie die und aus den verkehrlichen Anforderun- forderungen für den Hochwasser- Pfeileraufteilung: mindestens 100 m gen wurde im Vorfeld des Vergabeverfah- schutz hinsichtlich des geplanten lichte Weite im Bereich Mittelgerinne rens durch die Abteilung Straßenbau des und mindestens jeweils 25 m lichte Weite Amtes der Vorarlberger Landesregierung Ausbaus des Rheins in diesem in den Vorlandfeldern. Darüber hinaus eine Variantenstudie erarbeitet. Dabei Bereich im Zuge der Internationalen wird zur Vermeidung der Verklausungs- wurden diverse Instandsetzungs- und Rheinregulierung (IRR). Aufgrund gefahr ein strömungstechnisch günstiger Neubauvarianten verglichen. Auf Basis der schwierigen Rahmenbedin- Querschnitt gefordert. Außerdem sollten dieser Studie entschied das Land Vorarl- gungen sowie der hohen gestalte- die Bauhilfsmaßnahmen im Bauzustand berg im Jahr 2010, die Planungen für den geometrisch und zeitlich minimiert Ersatzneubau der Rheinbrücke in Angriff rischen Anforderungen entschied werden. zu nehmen. Hierfür wurde ein zweistufi- sich das Amt der Vorarlberger Lan- Bei der Gestaltung des Regelquerschnitts ges Verhandlungsverfahren mit vorhe- desregierung, die Planungsleistun- waren die aktuellen verkehrstechnischen riger europaweiter Bekanntmachung gen auf Basis eines zweistufigen Anforderungen, die die Leistungsfähig- durchgeführt. Als Baukostenziel wurde Verhandlungsverfahrens zu keit des Bestandsquerschnitts bei wei- für den Neubau der 255 m langen Rhein- vergeben. tem übertrafen, zu berücksichtigen. Als brücke ein Betrag von rund 20 Mio. € benannt.

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2 Zweistufiges Verhandlungsverfahren 2.3 Stufe 2: Angebotsbearbeitung 2. 1 Genereller Ablauf und Bewertung Ziel des Verhandlungsverfahrens war die In der ersten Stufe des Verfahrens werden In der Stufe 2 hatten die eingeladenen Findung eines Generalplanerteams, das im Zuge einer Präqualifikation die geeig- Bieter, wie in [1] bereits ausführlicher neben den Leistungen der Tragwerks- netsten Bieter für die vorgesehene Auf- erläutert, umfangreiche technische und Objektplanung in diesem speziellen gabe gereiht. Die in den Ausschreibungs- Dokumente bis hin zu Visualisierungen, Fall auch hydrodynamische Nachweise unterlagen definierte Anzahl an Bietern aber auch Nachweise zur Nachhaltigkeit erbringen sollte. wird dann zur zweiten Stufe, der eigent- der gewählten Konstruktionen und zu Aus Sicht des Auftraggebers bietet dieses lichen Projektbearbeitung, eingeladen. den zu erwartenden Kosten zu erarbei- Verfahren gerade bei sehr komplexen In dieser Phase wird neben technischen ten. Darüber hinaus waren Angaben zur Randbedingungen Vorteile gegenüber Unterlagen, die die Lösung des Bieters Bauausführung und ein Grobterminplan normalen anonymen Wettbewerben, weil beschreiben, auch ein Honorarangebot vorzulegen. Schließlich musste noch ein sich im Zuge der Verhandlungsrunden erarbeitet. Da der Aufwand hierfür hoch Planungshonorar benannt werden. etwaige Schwachpunkte eines Projektes ist, erhalten alle ausgewählten Bieter eine Diese technisch-fachlichen und preisli- erkennen und dann im Rahmen der Aufwandsentschädigung. Die erstellten chen Angebotsbestandteile wurden nach Überarbeitung durch den Bieter kom- Unterlagen werden durch eine fachkun- den folgenden Zuschlagskriterien, die in pensieren lassen. Dadurch können für dige Bewertungskommission des Auftrag- den Ausschreibungsunterlagen weiter den Auftraggeber die Angebote in tech- gebers vorgeprüft und dann in geson- konkretisiert waren, im Rahmen der Best- nischer und wirtschaftlicher Hinsicht derten Verhandlungsrunden mit den ein- bieterermittlung von einer fachkundigen optimiert werden. Für den Bieter hat das zelnen Bietern erörtert. Die Bieter haben Bewertungskommission, bestehend aus Verhandlungsverfahren den Vorteil, dass danach die Möglichkeit, ihre Unterlagen Vertretern des Landes, zugezogenen er nicht den kompletten Entwurf ohne auf Basis der Ergänzungs- und Adaptie- qualifizierten Brückenbauingenieuren fachkundiges Feedback ausarbeitet, son- rungshinweise zu überarbeiten und ein und einem renommierten Architekten, dern frühzeitig auf Schwächen hinge- sogenanntes Letztangebot abzugeben. bewertet. wiesen wird, die er in der weiteren Bear- Auf Grundlage dieser Angebote erfolgt Bewertet wurden: beitung verbessern kann. schließlich die Ermittlung des Bestbieters, – Qualität der Konzeptplanung mit der danach auf Basis seines Angebotes folgenden Unterkriterien: beauftragt wird. – Qualität der Konstruktion Es sei an dieser Stelle darauf hingewie- – Anhebung der Straßennivellette sen, dass aus Sicht des Bauherrn für die – Qualität der Architektur und Abwicklung von derartigen komplexen Raumplanung Verhandlungsverfahren eine juristische – Qualität der Dauerhaftigkeit Verfahrensbegleitung zu empfehlen ist, – Gesamt-Angebotshonorar um die geistigen Dienstleistungen ver- Die Bewertung der Zuschlagskriterien gaberechtlich korrekt zu beurteilen und war in den Ausschreibungsunterlagen Verfahrensfehler zu vermeiden. detailliert festgelegt. Die Bewertungs- kommission des Auftraggebers hat nach 2.2 Stufe 1: Präqualifikation dieser Maßgabe die fünf Angebote ge- Im vorliegenden Fall forderte der Auftrag- prüft und nach Vorstellung der einzelnen geber im Zuge der Präqualifikation nicht Planerteams bewertet und dadurch im nur die üblichen Unternehmensreferen- Ergebnis das Letztangebot, das auch zen im Hinblick auf die zu erbringenden beauftragt werden soll, ermittelt. Planungsleistungen, sondern auch die Nominierung des entsprechenden Schlüs- 3 Ergebnis des Verfahrens selpersonals. Konkret zu benennen waren 3.1 Allgemeines der Projektleiter, der Projektleiterstell- Im Folgenden werden die fünf Beiträge vertreter sowie der Fachbereichsleiter in Kurzform, wie bereits in [1] dokumen- Architektur. Für diese Personen wurden tiert, vorgestellt. Der für die weitere Mindestpersonalreferenzen gefordert. Bearbeitung vorgesehene Entwurf wird Auf Basis der eingereichten Teilnahme- im nächsten Kapitel dann noch ausführ- anträge wurden die fünf bestqualifizier- licher erläutert. ten Bieter bzw. Bietergemeinschaften ermittelt. Diese Teams wurden dann in die Stufe 2 eingeladen.

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 19 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

2 Entwurf 1; Gesamtansicht © Leonhardt, Andrä und Partner AG

3.2 Entwurf 1: »Überspannter Durchlaufträger« (Planungsteam: Leonhardt, Andrä und Partner AG, Stuttgart; Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH, Linz; Dissing + Weitling architecture a/s, Kopenhagen) Die Realisierung des zur Optimierung der Gradiente sehr schlanken Brückentrag- werks erfolgt durch einen vierfeldrigen Durchlaufträger mit Stützweiten von 50 m, 125 m, 50 m und 30 m und verän- derlicher Bauhöhe an den Brückenenden. In Analogie zu einer Ausbildung mit Vouten ist die Versteifung des Tragwerks über den Stützen des Hauptfeldes in Form einer harfenförmigen Überspan- nung vorgesehen.

3 Entwurf 1; Schnitt am Flusspfeiler © Leonhardt, Andrä und Partner AG

3.3 Entwurf 2: »Einhüftige Schrägkabelbrücke« (Planungsteam: Werner Consult ZT GmbH, Dadurch ergeben sich Stützweiten von Wien; Architekt DI Martin Wakonig ZT 39,45 m, 135,00 m, 43 m und 39,45 m. GmbH, Wien) Für den Überbau ist im Hauptfeld ein Für das Tragwerk wird eine einhüftige Stahlverbundquerschnitt und in den Schrägkabelbrücke mit einem A-Pylon Vorlandfeldern ein Spannbetonquer- auf der linksrheinischen Seite und fächer- schnitt jeweils als Kastenquerschnitt förmiger Anordnung der Seile gewählt. vorgesehen.

5 Entwurf 2; Querschnitt © Werner Consult ZT GmbH 4 Entwurf 2; Visualisierung © Architekt DI Martin Wakonig ZT GmbH

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6 Entwurf 3; Visualisierung © Quist Wintermans Architekten BV

3.4 Entwurf 3: »Zweihüftige symmetrische Schrägkabelbrücke« (Planungsteam: FCP Fritsch, Chiari & Die Konzeptplanung sieht eine zwei- Partner ZT GmbH, Wien; VCE Consult ZT hüftige symmetrische Schrägseilbrücke GmbH, Wien; Quist Wintermans Architek- mit Stützweiten von 49 m, 112 m, 49 m ten BV, Rotterdam) und zwei Vorlandfelder mit je 25 m vor. 7 Entwurf 3; Querschnitt Als Brückenquerschnitt wird ein sehr © FCP Fritsch, Chiari & Partner ZT GmbH schlanker zweistegiger Plattenbalken aus Spannbeton vorgeschlagen.

8 Entwurf 4; Visualisierung © KMP ZT-GmbH

3.5 Entwurf 4: »Stählerne Bogenbrücke« (Planungsteam: KMP ZT-GmbH, Linz; Architektur KMP, Linz) Der Entwurf sieht über die Hauptöffnung eine 142 m weit gespannte stählerne Bogenbrücke mit gekreuzten Hängern und einem Stich von 24 m vor. In den drei Vorlandfeldern mit Spannweiten von 36,70 m und 31,80 m bzw. 43,05 m wird ein querträgerloser sehr schlanker zweistegiger Spannbetonplattenbalken vorgeschlagen.

5 Entwurf 2; Querschnitt © Werner Consult ZT GmbH 9 Entwurf 4; Querschnitt © KMP ZT-GmbH

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 21 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

10 Entwurf 5; Visualisierung © expressiv/Zechner & Zechner ZT GmbH

3.6 Entwurf 5: »Stahlverbundbrücke mit flachem Bogen über dem Hauptfeld« (Planungsteam: Bernard Ingenieure ZT GmbH, Hall in Tirol; Grontmij GmbH, Frankfurt am Main; Architekten Zechner & Zechner ZT GmbH, Wien) Der Entwurf sieht für die neue Rheinque- rung eine Vier-Feld-Stahlverbundbrücke mit Stützweiten von 45 m, 50 m, 118 m und 49 m vor. Während für das Hauptfeld eine flache Bogenbrücke mit nur 12 m Stich vorgeschlagen wird, soll in den Nebenfeldern ein zweistegiger Platten- balkenquerschnitt zum Einsatz kommen.

11 Entwurf 5; Querschnitt © Bernard Ingenieure ZT GmbH

4 Vorzugslösung 4.1 Konzeptioneller Ansatz Eine sorgfältige Erarbeitung der Grund- Die Aufgabe des interdisziplinären Ent- lagen und die differenzierte Darlegung wurfsprozesses bestand nunmehr darin, der Rahmenbedingungen sind die Vor- diesen Rahmen mit Leben zu füllen, das aussetzung für jede erfolgreiche Ent- heißt mit wurfsbearbeitung, was im vorliegenden – Phantasie, Fall vom Auslober durch ein äußerst – Sinn für das Machbare, präzises und transparentes Wettbewerbs- – Verantwortungsbewusstsein gegen- programm in vorbildlicher Art und Weise über der Gesellschaft als Eigentümer sichergestellt wurde. und nicht zuletzt Mit den wesentlichen Bewertungs- – Disziplin und Respekt innerhalb kriterien des Planungsteams bestehend aus – Architektur und Bauplanung, Architekten (Dissing + Weitling), – Konstruktion, Bauingenieuren (Schimetta Consult – niedrige Straßennivellette, und Leonhardt, Andrä und Partner) – Dauerhaftigkeit sowie Spezialisten für Hydromechanik war der Rahmen für das Gesamtkonzept (Flussbau AG). klar vorgegeben.

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12 13 Uferimpressionen © Leonhardt, Andrä und Partner AG

4.2 Qualität Architektur und Raumplanung Das österreichische Ufer des Bodensees von Bregenz bis zur Schweizer Grenze ist sehr stark geprägt durch den Charakter eines Naherholungsgebietes, mit viel- fältigsten Möglichkeiten und Stimmun- gen (Bild 12). Im Bereich der Rheinmündung entsteht durch die Regulierung des Flusses eine Landschaft mit langen Sichtachsen und damit verbunden tiefen Perspektiven (Bild 14). Eine Einpassung, welcher Art auch immer, führt zwangsläufig zu einer Betonung der Horizontalen (Bild 15). Aufgrund der Lage des kanalartigen Flussbettes bietet sich eine zum Haupt- fluss symmetrische Stützenanordnung an (Bild 16). Ein oben liegendes Tragwerk beantwortet sämtliche funktionalen Anforderungen (Straßennivellette, Hoch- wasserschutz, Freibord etc.) in kongenia- ler Form (Bild 17). Um den Zerschnei- dungseffekt der Landschaft zu minimieren, ist dafür eine transparente, filigrane Struktur erforderlich (Bild 18). Die Umsetzung dieser Struktur führt zum nächsten Kriterium.

14 15 16 17 18 Sichtachsen und tiefe Perspektiven © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/ Dissing + Weitling architecture a/s

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 23 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

19 Mast oder Pylon? © Andreas Demuth/[2]

4.3 Qualität der Konstruktion Moderne Formen oben liegender Trag- Die Entscheidung fiel zugunsten des Ein gegenüber einer Schrägseilbrücke werke sind seilverspannte Tragwerke wie überspannten Durchlaufträgers, weil die höherer und steiferer Überbau wurde die klassische Schrägseilbrücke oder die Einpassung in die Umgebung durch den bewusst positiv ins Kalkül gezogen, als sogenannte Extra-dosed-Brücke (Bild 19). gegenüber der Schrägseilbrücke deutlich somit eine unproblematische Herstellung niedrigeren Mast (Faktor 2–3) besser des Überbaus (ohne Überspannung) im gelingt. Taktschiebeverfahren möglich wurde (Bild 20).

20 Regelquerschnitt © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s

24 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

19 Mast oder Pylon? © Andreas Demuth/[2]

21 22 23 Ansicht und Schnitte © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s

4.4 Qualität der Dauerhaftigkeit Damit lässt sich das mit 1,60 m Überbau- Extra-dosed-Konstruktionen mit einem – kompakter strömungstechnisch höhe schlanke Brückentragwerk als vier- Spannbetonplattenbalken als Überbau- optimierter Plattenbalken aus Beton, feldriger Durchlaufträger (50 m, 125 m, querschnitt und einer harfenförmigen – Reduktion der Stützpunkte, bei äußerst 50 m, 30 m) in Spannbetonbauweise Überspannung mittels Litzenspann- schwierigen Gründungsverhältnissen, wirtschaftlich und ästhetisch anspruchs- gliedern zeichnen sich systembedingt auf ein Minimum, voll realisieren (Bild 21). durch ein hohes Maß an Robustheit und – geringe Schwingungsanfälligkeit, Redundanz aus: – Grenzzustand der Gebrauchstauglich- keit (Risse etc.) durch interne und externe Vorspannung doppelt sichergestellt.

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 25 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

24 Bauphasen © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s

4.5 Optimierung der Gradiente 4.6 Sonstiges Brücken dienen in den seltensten Fällen Wie dargelegt war der konzeptionelle einem Selbstzweck, sondern ermöglichen rote Faden durch die Ausschreibung vor- die Überwindung von Hindernissen mit gegeben und in der vorgestellten Form den Ergebnissen, an ihren (Brücken-) umgesetzt worden, mit dem Ergebnis Enden in den normalen Straßenbetrieb einer, ganzheitlich betrachtet, überzeu- einzubinden und dies möglichst sorgsam genden Lösung. und störungsfrei. Insbesondere dürfen auf dem Weg zur Beim Bauen im Bestand unter Aufrechter- endgültigen Lösung die »sogenannten« haltung des Verkehrs gestaltet sich dies Details nicht zu kurz kommen, legen besonders anspruchsvoll und dadurch doch gerade sie Rechenschaft über die interessant. Auch hier konnte der vorlie- Umsetzung des Konzeptes in der letzten gende Entwurf sowohl konzeptionell Konsequenz ab. So hängt zum Beispiel (oben liegendes Tragwerk) als auch bau- die Ausbildung des Mastes in erster Linie ablauftechnisch (Bild 24) überzeugen. von der Umlenkung der Litzenspann- glieder ab (Bild 25).

25 Umlenkung der Litzenspannglieder © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s

26 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

26 27 Mastausbildung als Varianten © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s

Die Umsetzungsmöglichkeiten sind vielfältig – der Prozess gestaltet sich aufwendig (Bild 26) –, und das Ergebnis ist wie immer auch ein Kompromiss (Bild 27). Die Straßenbeleuchtung sollte den Überbau ausreichend ausleuchten (Bild 28) und auch in puncto Fernwirkung (Bild 29) wahrnehmbar bleiben. Eine Inszenie- rung oder gar ein In-Szene-Setzen war nicht gewünscht. Zentral bei der Um- 28 Beleuchtung mit Geländer © Leonhardt, Andrä und Partner AG/ setzung ist hierbei das Geländer (Bild 30). Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/ Dissing + Weitling architecture a/s

29 Fernwirkung bei Dunkelheit © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s

30 Detail: Handlauf © Leonhardt, Andrä und Partner AG/ Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/ Dissing + Weitling architecture a/s

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 27 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

31 Blick aus dem Vorlandbereich © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s

4.7 Fazit Durch die Überbrückung des Rheins zwischen Fußach und Hard mit einer großzügigen seilverspannten Durchlauf- trägerkonstruktion wird eine Lösung vorgestellt, die infolge der Reduzierung der Stützungspunkte auf ein wirtschaftlich sinnvolles Maß (nur drei Pfeilerach- sen zwischen den Widerlagern) größt- mögliche Rücksicht auf die Gelände- situation inklusive Flussbett und Uferbereich nimmt (Bild 31). Visuell stehen Überbau mit Tragwerk (12 m hohe Masten mit Zuggliedern) in solchen Proportionen zueinander, dass das Gesamtbauwerk nachhaltig für den 32 Perspektive des Nutzers © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/Dissing + Weitling architecture a/s menschlichen Maßstab erfahrbar wird (Bild 32). Das wird insbesondere aufgrund der hohen Frequentierung durch Rad- verkehr als hervorzuhebende Qualität angesehen. Diese Erfahrbarkeit ermög- licht und unterstützt die dem Bauwerk Derart entsteht insgesamt ein filigranes innewohnende Qualität, zu einem Wahr- und modernes Bauwerk, das sich durch zeichen für die Region zu aspirieren. Die eine sehr sachliche und schlicht elegante Konstruktion entwickelt durch die flache Zurückhaltung auszeichnet, gleichzeitig Ausbildung der Zugglieder und den da- aber auch ein hohes Maß an eigenständi- mit verbundenen relativ niedrigen Mas- ger Integrität aufweist. Seine Ausführung ten eine eigene, unverwechselbare soll Ende 2016 beginnen und Anfang Formsprache. 2019 abgeschlossen sein. Literatur Autoren [1] Feix, J.; Wachter, A.; Pock, D.: Vergabeverfahren der Prof. Dr.-Ing. Jürgen Feix Planungsleistungen für die Rheinbrücke Hard– Universität Innsbruck Fußach; in: Bauingenieur, April 2014, S. 155–161. Arbeitsbereich: Massivbau und Brückenbau [2] Demuth, A.: Diplomarbeit, Universität Stuttgart Prof. Feix Ingenieure GmbH, 2001. München Dipl.-Ing. Volkhard Angelmaier Auslober und Bauherr Leonhardt, Andrä und Partner Land Vorarlberg, vertreten durch das Amt der Vorarlber- Beratende Ingenieure VBI AG, ger Landesregierung, Abteilung Straßenbau, Bregenz, Stuttgart Österreich

28 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Gesamtprojekt, Bauwerksentwurf und Realisierung Die Brücke zum Mont-Saint-Michel

von Andreas Keil, Michael Zimmermann

1 Verlandung der Bucht Geographisch gesehen, liegt der Mont- Saint-Michel am Ende und flachsten Teil der Bucht. Nach jedem Zyklus von Ebbe und Flut lagern sich Sedimente am Fuße des Klosterberges ab. Die natürliche Strömung der Ebbe reicht nicht aus, um Die flache Bucht des Mont-Saint- diese Sande wieder ins offene Meer aus- Michel im Nordosten Frankreichs zuschwemmen. Was folgt, ist eine ganz ist mit ihrer 500 km² großen Fläche allmählich stattfindende Verlandung der Bucht. Der Inselcharakter des Mont-Saint- und enormen Gezeitenunterschie- Michel würde damit früher oder später den eine Besonderheit in Europa. verlorengehen. Zusammen mit dem Mont-Saint- Zusätzlich zu diesem natürlichen Effekt Michel und seinem berühmten hat auch der Mensch nachgeholfen: Eine Kloster zählt die Bucht zum Weltkul- Dammstraße als Zugang zum Mont-Saint- turerbe der Unesco. Im Jahre 1995 Michel hat den freien Fluss des Wassers weiter eingeschränkt und die Ablagerung wurde ein Großprojekt gestartet, von Sedimenten nochmals verstärkt. Das Brückenprojekt als Verbindung des um den maritimen Charakter des Umfangreiche hydraulische Untersuchun- Festlandes mit dem Mont-Saint-Michel Klosterberges zu wahren und die gen wurden zu Beginn des Projektes ist ein Teil des Großprojektes mit dem drohende Versandung der Bucht durchgeführt, darunter ein beeindru- Ziel, den maritimen Charakter wieder- zu stoppen. Teil dieses Großprojekts ckendes Großmodell der gesamten Bucht herzustellen. Die Brücke trägt nun maß- des Mont-Saint-Michel. Der Modellver- geblich dazu bei, die so wichtige Meeres- war die Realisierung eines Brücken- such ließ keine Zweifel daran, dass die strömung rund um den Mont-Saint-Michel bauwerkes, dessen Entwurf, Trag- berühmte Klosterinsel in den nächsten wieder zu ermöglichen. Und sie sollte werk und Errichtung nachfolgend 50 Jahren verlanden wird, wenn nichts einen Zugang zum Berg bilden – in sehr beschrieben werden. dagegen unternommen wird. zurückhaltendem, schlichtem Design.

1 Alter und neuer Zugang zum Mont-Saint-Michel © schlaich bergermann und partner/Michael Zimmermann

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 29 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

2 Wiederherstellung des maritimen Charakters Im Jahr 1995 wurde ein großer Wettbe- werb mit Hilfe der Europäischen Union, des Staates Frankreich und der Wasser- behörden Loire-Bretagne und Seine- Normandie vorbereitet. Das gigantische 2 Fluss- und Meeresströmung (blau) nach Umsetzung des Großprojektes Projekt umfasste zahlreiche Aufgaben- © schlaich bergermann und partner stellungen rund um den Mont-Saint- Michel, mit folgenden Hauptmaß- nahmen: Die Renaturierung der Bucht des Mont- Frankreich ausgelobt, aus dem die Büros – Errichtung einer Schleusenanlage am Saint-Michel wird mit geschätzten Dietmar Feichtinger Architectes, Paris, Fluss Couesnon mit dem Ziel, Fluss- Baukosten von 200 Mio. € als eines der und schlaich bergermann und partner, und Meerwasser bei Flut zu sammeln, wichtigsten Bauprojekte in Frankreich Stuttgart, als Preisträger hervorgingen. aufzustauen und bei Ebbe als zusätz- gesehen. Zahlreiche großangelegte Die Fertigstellung der Brücke erfolgte liche Strömung zum Herausspülen der Studien und Analysen waren schon Jahre schließlich im Dezember 2014. Sedimente aus der Bucht einzusetzen. vor Ausschreibung des Wettbewerbs – Erstellung eines großen Parkplatzes durchgeführt worden. Die Fertigstellung 3.2 Entwurfsentscheidende auf dem Festland mit dem Ziel, die der gesamten Operation wird 2015 Randbedingungen asphaltierten Flächen am Fuße des erfolgen. Der Entwurf der Brückenkonstruktion war Mont-Saint-Michel zu renaturieren. an entscheidende Bedingungen geknüpft – Realisierung eines neuen, diskreten 3 Brücke zum Mont-Saint-Michel und nicht nur durch die Lasten einer Vebindungsweges zwischen Festland 3.1 Wettbewerbsverfahren Straßenbrücke bestimmt. So stellten und Mont-Saint-Michel mit der Bedin- Die Brücke ist ein wichtiger Teil des beispielsweise die maritime Umgebung gung, die Meeresströmungen um den ehrgeizigen Großprojektes, um den mit dem höchsten Tidenhub Europas Klosterberg nicht einzuschränken. Inselcharakter des Mont-Saint-Michel sowie ein steter Touristenstrom neben – Einrichtung eines neuen Transport- wieder aufleben zu lassen. der Baustelle große Anforderungen an systems für den öffentlichen Personen- Im Jahre 2001 wurde daher ein inter- die Robustheit des Tragwerks und die und Touristenverkehr. nationaler Wettbewerb des Staates Terminierung der Bauarbeiten.

3 Leichtes, stegartiges Erscheinungsbild der Brücke bei Flut © schlaich bergermann und partner/Michael Zimmermann

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Dünne Stahlstützen wurden verwendet, um den Wasserfluss der Gezeiten nur minimalst zu versperren und ein Hinaus- spülen der Sedimente bei Ebbe nicht zu behindern. Zusätzlich mussten bei der Bemessung der dünnen Stützen aber auch unterschiedliche Sandhöhen in der Bucht berücksichtigt werden. Zum jetzigen Zeitpunkt ist das Höhen- niveau des Bodens ca. 6 m höher als in der Zukunft. Die Stützen sind daher von Sand und Sedimenten umhüllt, was die ganze Konstruktion im Hinblick auf Temperaturverformungen steifer macht. Nachdem die Sedimente über Jahre aus der Bucht gespült worden sind, werden die Stützen wie schlanke Stelzen mit einer freien Länge von 8 m zu sehen sein. Auch unter diesen Bedingungen 4 Unterschiedliches Sandniveau und Bettung der Stahlstütze muss die Brücke stabil bleiben. © schlaich bergermann und partner

4 Konstruktion 4.1 Allgemeines 4.2 Tragwerk Die Brückenkonstruktion wurde so robust Die Brücke hat eine Gesamtlänge von und wartungsarm wie möglich geplant. 756 m und ist in sieben Segmente unter- Es gibt keine sonst üblichen Brückenla- teilt: 2 x 78 m am Anfang und am Ende ger. Alle Elemente der Stahl-Beton-Ver- sowie 5 x 120 m im mittleren Abschnitt. bundkonstruktion sind fest miteinander Alle Segmente sind in Längsrichtung verschweißt. Verformungen durch Tem- durch Dehnfugen voneinander getrennt. peratureinwirkungen werden durch die Die Breite des Überbaues variiert zwi- zahlreichen biegeweichen Stahlstützen schen 4 m und 8,50 m, wobei auf jeder zugelassen, ohne dass es zu Stabilitäts- Seite Fußgängerwege mit Holzbelag auf problemen kommt. Dieses kostengüns- einer auskragenden Konstruktion ange- tige Prinzip der sogenannten semiinte- ordnet sind. Diese Wege haben variieren- gralen Brücke wurde maßgeschneidert de Breiten zwischen 1,50 m und 2,50 m auf die Anforderungen des Projektes im Osten und 4,50 m und 5,50 m im angewendet. Westen.

5 6 Grundriss und Längsschnitt eines Brückensegments © schlaich bergermann und partner

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Der gekrümmte Verlauf des Überbaues wird durch ein Stützenpaar im Abstand von 12 m getragen. An den Übergängen der Brückensegmente befinden sich Doppelstützen, um die Länge der auskragenden Längsträger zu reduzieren. Die Brücke besteht aus einer Stahl-Beton- Verbundkonstruktion mit zwei in Längs- richtung geschweißten Stahlträgern mit Hohlkastenprofilen. Die Träger haben eine konstante Höhe von 450 mm (Ost) und 550 mm (West) sowie eine konstante 7 Stahltragwerk der Verbundstruktur mit Versorgungsrohren Breite von 750 mm. Alle Stahlelemente © schlaich bergermann und partner/Michael Zimmermann verfügen über die Stahlgüte S 355. In Querrichtung spannen im Abstand von 3 m geschweißte T-Träger und bilden zusammen mit den Längsträgern eine Art Stahlgitterrost aus. Alle Träger des Stahl- rostes sind mit aufgeschweißten Kopf- bolzendübeln auf dem oberen Flansch versehen. In Verlängerung dieser Brücken- querträger dienen beidseitig auskragende T-Profile mit abnehmender Bauhöhe als Auflager der seitlichen Fußgängerwege. Die vertikale Tragstruktur besteht aus sehr schlanken Stahlrohren mit einem Durchmesser von 244 mm. Die Wand- dicken sind den Beanspruchungen angepasst und liegen zwischen 40 mm und 60 mm. Die Stützen sind an der Ober- und Unterseite biegesteif verbunden: An den Fußpunkten erfolgt die Einspannung durch Einbetonieren in den Betonpfäh- 8 Querschnitt des Brückenüberbaus len. Am Überbau sind die Stützen an den © schlaich bergermann und partner/Michael Zimmermann Längsträgern angeschweißt. Betonfertigteile mit einer Dicke von 25 cm wurden in einem nächsten Schritt auf den Gitterrost aufgelegt, wobei die Betonplatten mit umlaufend auskragen- der Bewehrung ausgeführt wurden. Der kraftschlüssige Verbund von Stahltrag- werk und Betonplatte ist durch ein Aus- betonieren der Fugen über den Längs- und Querträgern gewährleistet worden. Um die Effekte des Schwindens zu limi- tieren, wurden die Platten im Voraus hergestellt, und zwar als Fertigteilplatten, die aufgrund der variierenden Breite der 9 Einzelne Arbeitsschritte der Überbauherstellung © schlaich bergermann und partner/Michael Zimmermann Brücke alle unterschiedliche Geometrien aufweisen. Damit es innerhalb der Ver- gussfugen zwischen den Fertigteilen nicht zu Überschneidungen der auskra- 4.3 Statisches System genden Bügel kommt, wurden sowohl Die Tragstruktur entspricht einem semi- Überbaues sind frei beweglich, so dass ein System zur Nummerierung ange- integralen System, das heißt, alle Teile sich Längsverformungen aus Temperatur- wandt als auch anpassbare Schalungs- eines Brückensegments sind biegesteif dehnungen einstellen können. formen gewählt. miteinander verbunden. Die Enden des Nachdem die Fertigteile im Werk hergestellt waren, wurden sie dort 100 Tage gelagert sowie anschließend gemäß Ablaufplan auf die Baustelle transportiert und eingebaut. Die Sekundärstruktur des seitlichen Holzbelags setzt sich aus T-120-Profilen zusammen, die auf den Kragarmen im 10 Semiintegrale Struktur mit Festpunkt in der Mitte Raster von 3 m aufliegen. © schlaich bergermann und partner

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11 Bohrarbeiten der Pfähle und Justierung der Stützen 12 Verankerungsdetail der Stütze im Pfahl © schlaich bergermann und partner/Michael Zimmermann © schlaich bergermann und partner

Das Tragverhalten passt perfekt zu zu müssen. Dafür wurde ein Gerät zur Zen- den schlanken, biegesteif verbundenen trierung der Stahlelemente konzipiert, Stahlstützen. Es erlaubt dem gesamten welches an den Stahlrohren oberhalb Brückensegment, speziell bei den äuße- der Bohrpfähle befestigt und mit dem ren Stützen, dass eine Längsverformung, es möglich war, die Stützen in allen drei zum Beispiel durch Temperatureinwir- Dimensionen richtig zu positionieren. kung, gegen die relativ kleine Biegestei- Pfahl und Stütze konnten mit diesem figkeit der Stützen erfolgen kann. Der Montagesystem fast gleichzeitig herge- große Vorteil dieser Bauweise besteht in stellt werden: mit Blick auf den hohen Bauherr der Reduzierung der Wartungsarbeiten, Wiederholungsgrad der 134 Pfähle ein Syndicat mixte de la baie du Mont-Saint-Michel, Ardevon, Frankreich da keinerlei Lager notwendig sind. echter Gewinn für das Projekt. Die Einspannung erfolgt über eine 2 m Entwurf 4.4 Verankerung der Stützen lange Verankerungslänge der Stütze Dietmar Feichtinger Architectes, Montreuil, Frankreich Es musste eine Methode zur Verankerung innerhalb des Betonbohrpfahles. schlaich bergermann und partner, Stuttgart der Stützen in Geländehöhe gefunden Vertikale Stützlasten werden über auf- Tragwerksplanung werden, um große Erdarbeiten in der geschweißte Stahlringe ähnlich einer schlaich bergermann und partner, Stuttgart Bucht zu verhindern: ein Aspekt, der Zahnleiste an den Pfahl übertragen und Bauleitung einen maßgeblichen Einfluss auf die Biegemomente über ein horizontales AIA Managements de projets, Nantes, Frankreich Planung hatte. Die Höhe der Brücke ist Kräftepaar aufgenommen. derzeitig etwa 2 m über der Gelände- Um das Verankerungsdetail der Stützen in Bauwerksprüfung SOCOTEC, St-Quentin-en-Yvelines, Frankreich oberfläche. Die Gründung mit Bohr- den Betonpfählen zu überprüfen, wurde pfählen erschien dabei am effizientesten. ein Testpfahl mit eingespannter Stütze Ausführung Die ca. 25 cm schlanken Stahlstützen erstellt und horizontal belastet. Die Zone Eiffage Construction métallique, Lauterbourg, wurden deshalb in einzelnen 1,20 m der Kraftübertragung war zuvor mit Frankreich Eiffage travaux maritimes et fluviaux, Le Petit Quevilly dicken und 20–30 m langen Bohrpfählen einem Messsystem ausgestattet worden. Cedex, Frankreich fest verankert. Die Ergebnisse bestätigten die Berech- Spie Fondations, Cergy Pontoise Cedex, Frankreich Die Herstellung der Bohrpfähle wurde bei nungen, so dass sich die 134 Stützen und Rol Normandie, Granville, Frankreich Ateliers Aubert Labansap, Coutances, Frankreich Ebbe durchgeführt. Die Stützenveranke- Pfähle der Brücke in sehr wirtschaftlicher BP Métal, Landivisiau, Frankreich rung wurde so realisiert, dass direkt nach Art und Weise realisieren ließen. Cegelec Ouest, Granville Cedex, Frankreich Einbringen des Ortbetons der Pfähle die Stahlstützen von oben mit Hilfe eines Autoren: Dipl.-Ing. Andreas Keil Krans eingehoben und ausgerichtet Geschäftsführer wurden. Die große Kunst war hier, eine Dipl.-Ing. Michael Zimmermann Methode zu entwickeln, diese Veranke- Direction Projects France rung in 7 m Tiefe zu realisieren, ohne da- schlaich bergermann und partner, Stuttgart bei die oberen Sandschichten abtragen

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Besondere Schrägkabelbrücke unter hohen Erdbebenanforderungen Entwurf der Haikou-Ruyi-Crossing in China

von Martin Romberg, Karl Humpf, Markus Pfisterer, Monika Kwiatkowski

Das Projekt liegt in der Nähe von Haikou im Norden der südchinesi- schen Insel Hainan. Das 4,60 km lange Bauwerk wird eine künstliche Insel mit dem Namen Ruyi, welche im Nordosten von Haikou entsteht, mit der Hauptinsel verbinden. Das Ergebnis eines Entwurfswettbewerbs ist eine einzigartige Interpretation einer Schrägseilbrücke, inspiriert von der Kunst des Papierfaltens, für diesen außergewöhnlichen Ort. Das Segelschema der Pylone ergibt eine hervorragende gestalterische und technische Lösung, wobei die Gestaltung und die hohen technischen Standards zu einem homo- 1 Lage des Projekts © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG genen und zur gleichen Zeit über- zeugenden Resultat verschmelzen.

Innovative Elemente des Entwurfs 1 Allgemeines sind der Ortho-Verbund-Überbau Im Süden Chinas soll im Norden der Insel und Partner (GMP) zwei Entwurfsalterna- und ein Monorail-System, das auf Hainan eine ca. 6 km² große Ferieninsel tiven ausgearbeitet. Von LAP und GMP Querträgern zwischen den beiden entstehen. Das Inselprojekt wird von der wurden eine Schrägkabelbrücke (Bild 2) Investmentgesellschaft Zong Hong Stocks und eine Bogenbrücke (Bild 3) vorge- getrennten Boxen der Straßenver- Co. Ltd. (ZHS) privatwirtschaftlich ent- schlagen, von denen die Schrägkabel- bindung verläuft. Eine weitere wickelt (Bild 1). Nachdem ein nationaler brücke zum Gewinner des Wettbewerbs Herausforderung waren die hohen Entwurfswettbewerb zu keiner zufrieden- gekürt wurde. zu berücksichtigenden Erdbeben- stellenden Lösung für die Verbindung der Im Anschluss an den Wettbewerb wurde beschleunigungen, die eine Iso- beiden Inseln führte, wurde von ZHS ein in einem Joint Venture mit China Railway lation des Überbaus von den Unter- internationaler Entwurfswettbewerb ins Eryuan Engineering Group Co. Ltd (CREEC) Leben gerufen, zu dem unter anderem eine Entwurfsplanung durchgeführt, bei bauten notwendig machen. Leonhardt, Andrä und Partner (LAP) welcher in technischer Hinsicht insbe- eingeladen wurde. LAP hat zusammen sondere die Erdbebenanforderungen mit gmp Architekten von Gerkan, Marg hervorzuheben sind.

2 3 Vorgeschlagene Alternativen: Schrägseilbrücke und Bogenbrücke © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG/A promise

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Der Entwurf der vierspurigen Straßenver- bindung in Kombination mit zwei Gleisen für ein Monorail-System sieht Vorland- brücken auf beiden Seiten der in der Mitte befindlichen Hauptbrücke mit Regelstützweiten von 70 m vor. In der Nähe der Küstenlinie wurden die Stütz- weiten auf 50 m reduziert, um bei der relativ niedrigen Höhe über dem Wasser die Brücke weiterhin schlank wirken zu lassen. In den Vorlandbrücken sind ca. alle 500 m Fahrbahnübergänge angeordnet. Die Hauptbrücke mit ihrer Gesamt- länge von 500 m hat Stützweiten von 70 m in den Randfeldern, 80 m in den Seitenfeldern und eine Hauptspannweite von 200 m (Bild 4).

2 Entwurfsgedanken der Wettbewerbsbeiträge »Architekturentwürfe« – und hierzu zählen wir auch ein »Ingenieurbauwerk« wie diese Brücke – benötigen in China eine einfach zu begreifende Erklärung zum Entwurf. Dabei entsteht manchmal eine symbolbeladene Gestaltung, die nur einer aufgesetzten Bedeutung und Symbolik folgt und nicht das eigentliche Wesen der Aufgabe erfüllt. Im Vorfeld des Wettbewerbes lagen dem Bauherrn bereits Entwurfsvorschläge vor, die offensichtlich noch nicht zur Ausfüh- rung empfohlen wurden. Dies war der Grund für einen Ingenieurwettbewerb mit Beteiligung eines Architekten, bei dem wir zwei Optionen darstellen sollten: 4 Längsansicht © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG »Segel (Faltung)«: Mit dem Bild des »Segels« und der »Origamifaltung« haben wir versucht, schiedliche Betrachter unterschiedliche und der hellen Farbgebung dem Bild der zwei relativ breitgefächerte Leitbilder zu »Symbole« in der architektonischen Origamifaltung, die in ganz anderem installieren, die dem Betrachter – sowohl Gestalt sehen, ist das »Symbol« hinter die Maßstab auch in der Gedankenwelt der dem Preisgericht, um den Wettbewerb eigentlich wichtigere architektonische Betrachter präsent ist (Bild 5). Das Trag- zu gewinnen, als auch dem späteren Gestalt getreten. Daher kann das »Segel« system der Schrägseile wurde zusammen Besucher der Ferieninsel – eine ebenso aus Stahl sein, muss auch nicht im Wind mit diesem Leitbild entwickelt, so dass breitgefächerte Interpretation und Les- gebogen erscheinen, sondern gleicht eine Einheit von Konstruktion und Form barkeit ermöglichen. Erst wenn unter- mit den polygonalen scharfen Kanten entstehen konnte.

5 Leitbilder des Entwurfskonzepts © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG

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6 7 8 Präsentationsmodell aus verschiedenen Perspektiven © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG/Taufik Kenan

»Bogen«: Ein Präsentationsmodell, das nach dem Das Bild des Bogens soll das »Überbrü- Wettbewerb angefertigt wurde, ermög- cken« auf die neugeschaffene Insel ver- licht dem Bauherrn und dem Planer, deutlichen. Und auch hier spielte die die tatsächliche räumliche Gestalt zu Sichtbarkeit aus der Entfernung eine »begreifen« (Bilder 6, 7, 8). große Rolle, um die Brücke als »Land- Im Zuge der Entwurfsplanung wurde marke« in Mitte der Causeway-Verbin- eine Beleuchtung der »Segelflächen«, der dung überhaupt wahrzunehmen. Der Pylonspitzen und der Seilbündel inte- Bogen wurde zudem als Tragwerk der griert, die auch bei Nacht eine Sichtbar- gesamten Straßenführung bis zum Fest- keit der Brücke auf der Wasserfläche land vorgeschlagen, was sich in etwas gewährleisten wird (Bild 9). höheren Aufwendungen in diesem Be- Hierzu werden die großen Blechflächen reich der Brücke, verglichen zur vertikalen der Segel leicht zum tragenden System Unterstützung bei der Option »Segel«, gekippt, so dass eine verdeckt montierte niederschlägt. Leuchte als »Wallwasher« die gesamte 3 Technische Besonderheiten Die Option »Segel« wurde als Sieger des Fläche beleuchtet. Gleichermaßen wer- 3.1 Gestaltung der Pylone Wettbewerbes ausgewählt und zur Um- den die einzelnen Seile an ihren Ansatz- Die architektonische Gestaltung der setzung empfohlen. Das Wortzeichen für punkten und die Pylonspitzen beleuchtet, Pylone in Form eines Segels führt insbe- »Segel« wird in China positiv gedeutet. um auch das Tragwerk bei Nacht sichtbar sondere auf Höhe des Überbaus zu sehr »Mit dem Segelboot fahren« wird als zu machen. großen Abmessungen in Längsrichtung ambitionierte Suche nach einem neuen bis zu 25 m (Bild 10). Im Wettbewerb Lebensziel interpretiert – was zu der war zunächst vorgesehen, die Pylone als Fahrt auf eine Ferieninsel wunderbar Stahlbetonhohlquerschnitte auszubilden. passt. Der Bogen scheint als abstrakte, Im Zuge der Entwurfsplanung, also nach singuläre Form weniger »Interpretations- endgültiger Festlegung der Erdbeben- möglichkeiten« geboten zu haben. anforderungen, wurde aber schnell klar, dass bei den anstehenden Baugrundver- hältnissen ein derart massiver Pylon nicht zu verwirklichen wäre. Es wurde daher zunächst auf einen reinen Stahlhohlquer- schnitt mit mehreren Zellen umgeplant, welcher schon eine erhebliche Reduzie- rung der Massen mit sich brachte. Als weiterer Schritt wurden die Pylonbeine zwischen der unteren Kabelverankerung und der Gründung aufgelöst und lediglich mit einer nichttragenden Struktur ausgefüllt. Im Rahmen der Ausführungs- planung muss jedoch noch untersucht werden, ob ein geschlossener Stahlquer- schnitt unter Berücksichtigung der Unterhaltungskosten nicht doch wirtschaftlicher ist. 9 Lichtkonzept als Visualisierung © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG

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10 Ansichten des Pylons © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG

In Brückenquerrichtung haben die Pylone Umlenkkräfte der Pylonbeine weitest- eine Diamantform und erlauben damit gehend effektiv kurzzuschließen, wurde die Anordnung des Überbaus zwischen dieser X-förmig gestaltet. Die Kabelver- den Beinen. Um den unterhalb des Über- ankerungen im oberen Pylonteil wurden baus befindlichen Querträger auf der mit einfachen Traversen in seinem Inneren einen Seite möglichst elegant wirken untergebracht (Bild 11). zu lassen und auf der anderen Seite die

11 Seilverankerung am Pylon © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG

3.2 Ausbildung des Überbaus Der Überbau besteht aus zwei Boxquer- schnitten mit 3,65 m Bauhöhe, welche durch Querträger miteinander verbunden werden (Bild 12). Neben der Funktion, die beiden Boxen zu koppeln und damit Einzellager unter ihnen zu ermöglichen, ruhen auf den Querträgern auch die Monorail-Träger, welche zwischen den beiden Richtungsfahrbahnen verlaufen. Jede Box wird längs durch Trapezsteifen mit ca. 1 m Abstand und quer durch einfache Rahmen oder Fachwerke mit einem Abstand von 4 m ausgesteift.

12 Regelquerschnitte © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG

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Für die Straßenfahrbahn wurde das Kon- zept einer orthotropen Verbundplatte berücksichtigt, bei der es sich um eine Sonderkonstruktion mit einer nur 15 cm dicken Stahlbetonplatte in Ortbetonbau- weise handelt (Bild 13). Die Betonplatte wird ohne Schalung auf eine vereinfachte orthotrope Stahlplatte betoniert. Der Ab- stand der Trapezsteifen kann ca. 500 mm, die Dicke des Deckblechs 10 mm betragen. Die orthotrope Verbundplatte kombiniert die Vorteile der orthotropen Stahl- fahrbahnplatte mit jenen der Stahlbeton- verbundplatte. Folgende Vorteile ergeben sich: – keine Vereisungsgefahr bzw. 13 Detail: orthotrope Verbundplatte Blitzeisbildung, © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG – hoher Vorfertigungsgrad, – keine Schalwagen erforderlich, – große Genauigkeit bei der Herstellung, – wenige Fugen in der Fahrbahnplatte, Das architektonische Konzept berück- landbrücken liegt in der Anordnung der – hohe Qualität durch kurze Bauzeit sichtigt eine volle Kontinuität über alle Querträger zwischen den beiden Über- und schnelle einfache Betonage der Brückenteile, beginnend mit den küs- bauboxen. Diese sind entsprechend den Fahrbahnplatte, tennahen 50-m-Spannweiten über die Kabelabständen alle 8 m situiert und – geringeres Eigengewicht und damit 70-m-Spannweiten bis hin zur Schräg- nicht wie im Standardbereich alle 25 m, wirtschaftliches Primärtragwerk, kabelbrücke in der Mitte. Die Kontinuität da durch die äußere Kabellaufhängung – einfacher Toleranzausgleich, wird durch zwei außenliegende Kabel- die Lasten größer werden. – Möglichkeit des einfachen ebenen und einen diamantförmigen Die Kabelverankerung erfolgt durch Plattentausches. Pylon erreicht, welcher den Überbau einen Rohrquerschnitt, welcher einseitig LAP verfolgt seit einiger Zeit den Ansatz, umhüllt. Der Regelquerschnitt der Vor- über ein Schubblech an den äußeren diese Konstruktion bei Neubauten zu landbrücken wird in der Hauptbrücke Steg des Überbaus angeschlossen wird etablieren. Bei einer abgespeckten ortho- fortgeführt und lediglich im Bereich der (Bild 14). Die Exzentrizität wird dabei als tropen Platte stellt eine solche Lösung Seilverankerungen beidseitig um 85 cm Kräftepaar am Ober- und Untergurt des eine nachhaltige und wirtschaftliche zur Anordnung der Seilverankerungen Überbaus eingeleitet. Diese Anordnung Alternative zur orthotropen Platte und aufgeweitet. Die Seilverankerungen sind erlaubt eine besonders einfache Her- zur Stahlbetonplatte bei Verbundbrücken von der Unterseite des Überbaus zugäng- stellung des Details. dar. Durch das optimierte Zusammenspiel lich. Der Hauptunterschied zu den Vor- von den bekannten Werkstoffen Stahl und Beton wird eine leichte und gleichzeitig robuste Fahrbahnplatte gebildet, die bei einem hohen Vorfertigungsgrad eine zukunftsträchtige Perspektive im Bereich mittlerer und großer Spannwei- ten verkörpert. Im Rahmen der Planung der Elbebrücke Wittenberge wurden Bauteilversuche an der Materialprüfungs- anstalt (MPA) Stuttgart durchgeführt, die die vorherigen Annahmen bestäti- gen bzw. im Bereich der Robustheit die Erwartungen sogar übertrafen. Bei der von LAP geplanten Stadtbrücke in Nij- megen wurde dieser Fahrbahnaufbau schon erfolgreich eingesetzt. Die Querträger zwischen den Überbauten wurden als geschlossene Stahlboxen ent- 14 Seilverankerung am Überbau worfen, welche in einem Abstand von ca. © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG 25 m angeordnet sind, was einer übli- chen Stützweite der Monorail-Träger entspricht.

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15 Gründungsschema des Pylons © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG

3.3 Bemessung für den Erdbebenlastfall Eine große Herausforderung bei der Ent- Zusätzlich zu jenen Maßnahmen wurde Diese Funktionen wurden durch die wurfsplanung war, die Brücke möglichst eine Isolation des Überbaus von den Kombination aus relativ weichen Elasto- wirtschaftlich für den Bemessungslastfall Unterbauten durch ein spezielles Lager- merlagern in Verbindung mit sichelför- Erdbeben zu entwerfen. Da in der Wett- system eingeführt. Diese Isolation hat migen Hysterese-Elementen und hydrau- bewerbsphase kaum Informationen zu folgende Funktionen zu erfüllen: lischen Dämpfern erreicht. den Bodenbeschleunigungen vorlagen, – vertikale Lagerung des Überbaus, Durch die Isolation des Überbaus wird wurde dem »Erdbeben« vorerst keine – feste horizontale Lagerung für zum einen die Periode des Bauwerks besondere Beachtung geschenkt. Die Gebrauchslasten, erhöht, was zu geringeren Beschleuni- Erdbebenanforderungen wurden erst in – horizontale Flexibilität im Erdbebenfall, gungen führt, und zum anderen durch der Entwurfsplanung mit einer Grund- – Energiedissipation, die Dämpfung die dynamische Vergröße- beschleunigung von 0,53 g und einem – Rückzentrierung des Überbaus nach rung der Bauwerksantworten reduziert Plateau des Response-Spektrums von dem Erdbeben. (Bild 16). 1,33 g bis zu einer Periode von 0,90 s definiert. Es wurde schnell klar, dass der ursprüngliche Wettbewerbsbeitrag wegen der schlechten Baugrundverhält- nisse so nicht realisierbar war und daher einige Modifikationen vorgenommen werden mussten. Die Pylone wurden, wie bereits beschrieben, deutlich in ihren Massen reduziert, während anstelle der zunächst angedachten Stahlbetonbohr- nun Stahlrammpfähle mit einem Durch- messer von 2,50 m berücksichtigt wurden (Bild 15). Die Verbindung der Stahlpfähle mit der Pfahlkopfplatte erfolgt über einen 5 m langen Betonpfropfen am oberen Ende der Stahlpfähle. Bei einer Wasser- tiefe von ca. 10 m und weiteren 10 m nicht tragfähigem Baugrund sind Pfähle mit einer Länge bis zu 80 m erforderlich, die ihre Lasten in erster Linie über Mantel- reibung an den Baugrund abgeben. 16 Wirkungsweise einer Erdbebenisolation © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 39 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Die Erdbebenberechnungen wurden aufgrund der nichtlinearen Zusammen- hänge mit Hilfe von Zeitverlaufsberech- nungen mit dem Programm Sofistik durchgeführt (Bild 17). Im globalen Berechnungsmodell wurden dafür die Hauptbrücke und die beiden anschlie- 17 Globales Berechnungsmodell ßenden Abschnitte der Vorlandbrücken © gmp Architekten/Leonhardt, Andrä und Partner AG modelliert. Diese Vorgehensweise hatte den Vorteil, dass die zu erwartenden Bauwerksverformungen, insbesondere die Relativverschiebungen an den Fahr- bahnübergängen und an den Lagern, 4 Aktueller Stand und Aussicht ermittelt werden konnten. Ebenfalls ließ Nachdem im Sommer des vergangenen sich damit überprüfen, ob das Bauwerk Jahres unter enormem zeitlichem Druck nach einem Erdbebenereignis wieder die Entwurfsplanung vom Joint Venture in seine Ausgangslage zurückkehrt. ausgearbeitet wurde, da der ursprüngli- che Baubeginn bereits im Dezember 2014 erfolgen sollte, ist das Gesamtprojekt aufgrund ungeklärter Fragen auf Seiten des Bauherrn etwas ins Stocken geraten. Zudem ergab sich im Rahmen der Prü- fung der Entwurfsplanung des Brücken- bauwerks durch eine unabhängige chine- sische Expertenkommission die Frage nach den Genehmigungsverfahren. So vertrat der private Bauherr zunächst die Ansicht, jegliche behördlichen Genehmi- Bauherr Zong Hong Stocks Co. Ltd., Peking, China gungsverfahren umgehen zu können, da sich die Brücke auf privatem Grund Wettbewerbssieger befinde. Dies wurde von den Experten Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart auch im Hinblick auf die mitzuüberfüh- gmp Architekten von Gerkan, Marg und Partner, Berlin renden Versorgungsleitungen bezweifelt. Prof. Dr.-Ing. h.c. Architekt BDA Volkwin Marg Nach Klärung jener Fragen soll die Brü- Dipl.-Ing. Architekt Hubert Nienhoff cke in diesem Jahr ausgeschrieben und Dipl.-Ing. Architekt Markus Pfisterer mit dem Bau begonnen werden. Das Entwurfsplanung Planungsjointventure aus CREEC, LAP Leonhardt, Andrä und Partner, und GMP wird sich dabei zusammen mit Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd, einer Baufirma um die weitere Planung Chengdu, China bemühen. gmp Architekten von Gerkan, Marg und Partner, Berlin

Autoren: Dipl.-Ing. Martin Romberg Dipl.-Ing. Karl Humpf Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart Dipl.-Ing. Architekt Markus Pfisterer Dipl.-Ing. Architekt Monika Kwiatkowski gmp Architekten von Gerkan, Marg und Partner, Berlin

40 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Maschinenbau im Spannungsfeld der Anforderungen Golden Horn Swing Bridge in Istanbul

von Stefan Reitgruber

Die Überbrückung des Goldenen Horns, eines Seitenarms des Bospo- rus, ist das zentrale Bauwerk einer neuen U-Bahn-Linie im Herzen Istan- buls. Neben dem höchsten gestalterischen Anspruch an das Bauwerk galt es auch, ein multifunktionales Ingenieurbauwerk zu schaffen, 1 Golden Horn Bridge mit Drehbrücke im Vordergrund welches nicht nur der U-Bahn und © Erdem Kula dem Fußgängerverkehr dient, sondern auch die Schiffbarkeit 1 Das Bauwerk dieses Meeresarms aufrechterhält. 1.1 Das Tragwerkskonzept Gelöst wurde dies durch eine Kom- Grundgedanke der Golden-Horn-Brücke Die gesamte Querung über das Goldene bination einer Schrägseil- und einer war, ein modernes Wahrzeichen in der Horn umfasst mehrere Tragwerke. Neben Drehbrücke. Die wechselseitigen historischen Umgebung zu schaffen und Vorlandbrücken aus Beton besteht sie aus Randbedingungen der Fachgebiete gleichzeitig einen maximalen Nutzen für einer Schrägseilbrücke mit zwei Pylonen sowie die maschinenbaulichen die Infrastruktur der Stadt zu generieren. (Spannweiten: 90 m + 180 m + 90 m = Die Lösung fiel daher auf eine Brücke, 360 m), zwischen denen die U-Bahn- Lösungen für das Antriebs- und welche auch als Verbindung für die Fuß- Station positioniert ist, und der besagten Verriegelungssystem der Dreh- gänger zwischen den beiden historischen Drehbrücke, welche sich am südlichen brücke werden nachfolgend Bezirken dient und, ideal in ihrer zentralen Ufer befindet (Bild 2). Die Drehbrücke beschrieben. Lage, eine U-Bahn-Station beherbergt. hat eine Länge von 120 m, wobei sie mit Um den Schiffsverkehr im Goldenen Horn Spannweiten von 50 m und 70 m asym- aufrechtzuerhalten, war die neue Brücke metrisch konzipiert wurde. mit einem zu öffnenden Teil zu versehen (Bild 1).

2 Grundentwurf des Bauwerks © Hakan Kiran

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3 Drehbrücke in halbgeöffnetem Zustand © Ludwig Barger

2 Der Drehmechanismus 2.1 Antriebskonzept und Auslegung Die längere Seite überspannt den Schiff- – Die Schienenverriegelung soll Tempe- Das Tragsystem der Brücke unterscheidet fahrtskanal und erlaubt nach Öffnung der raturschwankungen aufnehmen sich für die beiden Situationen: U-Bahn- Drehbücke eine lichte Durchfahrtsbreite können und hydraulisch angetrieben Verkehr und Schiffsöffnung. Während des für den Schiffsverkehr von ca. 45 m. Die werden. Bahnverkehrs liegt die Brücke auf der Öffnung ist nur für besonders große – Die Gehwegübergänge sollen Stahlstruktur des zentralen Pfeilers auf Schiffe vorgesehen, weshalb sie maximal elektrisch angetrieben werden. und ist durch die Verriegelungen vertikal zweimal pro Woche in der Nacht erfolgt. Des Weiteren waren diverse Anforde- wie horizontal gelagert. Die Drehbrücke Wenn die Brücke für den U-Bahn-Verkehr rungen an elektrische Ausrüstung, die stellt also einen Zweifeldträger dar. In geöffnet ist, sind die beiden Tragwerke Steuerung inklusive verschiedener diesem Zustand ruht sie auch auf dem (Schrägseil- und Drehbrücke) miteinan- gewünschter Notversorgungsmöglich- zentralen Pfeiler auf Elastomerlagern, der gekoppelt, damit sie im Erdbebenfall keiten und resultierende Bedienebenen die zentrale Drehachse ist in der Situ- als ein Tragwerk agieren. Aufgrund der gegeben, welche im Rahmen dieses ation vertikal lastfrei gestellt und muss großen Gesamtmasse, des bis in große Artikels nicht weiter erläutert werden. lediglich horizontale Lasten übertragen, Tiefen sehr weichen Untergrunds sowie Wie in Bild 4 zu sehen, resultiert alleine vor allem Erdbebenkräfte, in unter- der unterschiedlichen Pfeilerhöhen weist aus der Verteilung der Maschinenbauele- geordnetem Maß Bremskräfte. das System große Verformungen auf, mente eine regelrechte Durchdringung Zur Brückendrehung ändert sich das dabei aber auch einen Lasttransfer von des gesamten Ingenieurbaus mit dem System komplett. Die Endverriegelungen der Schrägseilbrücke über die Drehbrücke Maschinenbau. Die diversen flexiblen werden geöffnet und das Brückentrag- zu deren Fundament. Übergänge sind hier noch zu erwähnen, werk kragt in beide Richtungen aus. Die wobei der architektonische Wunsch, die Brücke wird bei dem Centre Pivot geho- 1.2 Randbedingungen Brücke als Maschine präsent zu machen, ben, welcher somit die vertikalen Lasten für den Maschinenbau die Lösungsfindung umgekehrt oftmals übernimmt. Auch wenn die (asymme- Basierend auf der Konzeption, einer sta- erleichterte. trische) Brücke bezüglich ihres Eigen- tischen Erstbemessung und den funktionalen Anforderungen des Endkunden, wurde eine funktionale Ausschreibung durchgeführt, welche im Wesentlichen die folgenden, einzuhaltenden Rand- bedingungen festschrieb: – Es soll eine Drehbrücke mit 50 m + 70 m = 120 m realisiert werden. – Das Drehen der Brücke um 90° hat in maximal 3 min zu erfolgen. – Der gesamte Öffnungs- bzw. Schließ- vorgang (ohne Verkehrssignalanlagen) ist in maximal 6 min zu absolvieren. – Der Drehpunkt soll als massive Achse ausgeführt werden, welche gleichzeitig als Lager dient. – Der Antrieb erfolgt elektrohydraulisch. Die Brücke wird um 120 mm gehoben und mittels vier Zylindern gedreht. – Die Brücke soll mittels vier Querkraft- 4 Leistungsumfang des Maschinenbaus verriegelungen in den Ecken lage- © Waagner Biro Bridge Systems AG gesichert werden. Zusätzlich erfolgt eine Längsverriegelung zur Schräg- seilbrücke.

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5 Verfahrregime der Brücke und Drehgeschwindigkeit © Waagner Biro Bridge Systems AG

2.2 Der Centre Pivot gewichts ausballastiert wurde, war der Der Centre Pivot ist die Drehachse der tion dienen zwei Ebenen von Lager- Centre Pivot doch als Einspannung zu Brücke und gleichzeitig das einzige Lager steinen, welche den Centre Pivot um- konstruieren und für asymmetrische der Brücke im entriegelten Zustand. Er schließen. Der Antrieb und gleichzeitig Lastfälle von Wind (vertikal) und Schnee wird vertikal durch einen Hydraulikzylin- auch die Lagerung bezüglich einer Rota- sowie eine Toleranz für real exzentrische der unterstützt, welcher die Brücken- tionsbewegung samt Torsionskräften um Gewichtsverteilung zu dimensionieren. hebung ermöglicht. Für die horizontale die vertikale Achse werden durch die Des Weiteren ist der Centre Pivot noch Lagerung sowie die biegesteife Anbin- Hydraulikzylinder gewährleistet. auf Lasten aus Wind (horizontal) sowie dung der Brücke an die Unterkonstruk- die Massenkräfte aus Bremsen auszulegen, welche sowohl Horizontalkräfte als auch ein Torsionsmoment in den Centre Pivot einbringen. Basierend auf den maximalen Torsions- kräften wurden in einem ersten Schritt die Zylinderdimensionen für die Dreh- bewegung festgelegt und über diese und die vorgeschriebene Drehzeit die Leis- tungsfähigkeit der Hydraulikanlage definiert. Hier waren noch Start-, Beschleuni- gungs- und Verzögerungszeiten vorzusehen, um das System nicht zu überlasten und die Massenkräfte begrenzt zu halten. Unter der Bedingung der damit gefun- denen Kapazität der Hydraulik wurde dann untersucht, ob der gesamte Bewegungs- ablauf in den ebenfalls vorgegebenen 6 min zu erreichen ist. Bild 5 zeigt den Ablauf einer Brückenöffnung sowie das Geschwindigkeitsprofil für die 6 7 Ansicht der Einbausituation und Querschnitt des Centre Pivot Drehbewegung. © Waagner Biro Bridge Systems AG Es wurden drei Pumpen mit je 380 l/min und Motoren mit je 75 kW und infolgedessen einer Gesamtleistung von 1.140 l/min und 225 kW installiert.

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8 9 Details eines Lagerrings © Waagner Biro Bridge Systems AG

3 Die Brückenverriegelungen 2.3 Das Lagerungskonzept 3.1 Generelle Herausforderungen Der Centre Pivot selbst ist ein Rohr mit Die horizontale Lagerung wurde durch Zu allen Verriegelungen ist zu berichten, 7,30 m Höhe und 3,20 m Durchmesser. Ringe aus konvexen Bronzesteinen dass, wie schon bei den andern Bauteilen, Er besteht aus zwei verschweißten realisiert, welche rund um den Centre die Abstimmung mit dem Ingenieurbau Schüssen mit Wanddicken t = 100 mm Pivot angeordnet sind. Für einen mini- durch die Problematik der sehr hohen bzw. t = 150 mm aus S 460 und einer mierten Wartungsbedarf wurden diese lokalen Lasten geprägt war, welche in Bodenplatte mit t = 200 mm aus S 690. mit Graphittaschen ausgestattet, welche den Stahlbau einzubinden waren. Im Bei den beiden Lagerungsebenen sind durch die Bewegung das Lager selbst- Falle dieser Querverriegelungen mussten Innensteifen mit t = 300 mm angebracht, tätig schmieren. Stahlrahmen gefertigt und in den Stahl- des Weiteren wurden im Bereich der Wie zuvor beschrieben, werden das Heben bau des Haupttragwerks eingearbeitet Angriffspunkte der Zylinder Innensteifen und die vertikale Lagerung mittels eines werden, die Längsverriegelung ist mittels eingebaut. Um die erforderliche Rund- Zylinders realisiert. Dies ermöglicht, durch massiver Stahlschwerter eingebunden. heit der Laufflächen für die horizontalen entsprechend weiteres Absenken, für Durch die Lage an den Brückenenden und Lagerringe zu erreichen, wurde dort die Verkehrslage eine Entkoppelung des damit im beweglichen Teil wurde hier das mittels Auftragsschweißung Volumen Lagers von der Brücke, und es gewährleis- Thema der Durchdringungen des Stahl- erzeugt und dann abgedreht. Aufgrund tet eine äußerst reibungsarme Rotation, baus für die Hydraulik wie auch die Elek- der Größe des Bauteils konnte dies nur welche in dieser Konstellation im Zylinder trik ausschlaggebend, was einen itera- vor dem Verschweißen der Schüsse (in den Dichtungen) stattfindet. Trotz der tiven Planungsprozess bedingte. Die über stattfinden. hohen Präzision der horizontalen Lage- weite Bereiche des Projekts unterschied- Neben den Anforderungen, welche die rung der Lagerringe sind die verblei- lichen Zeitschienen und Vorlaufzeiten der Stahlgüten und Dicken ohnehin mit sich benden Toleranzen, welche konstruktiv Gewerke brachten dabei Probleme bzw. brachten, wurde in der Fertigung auf zugelassen werden müssen, für den Zylin- beiderseitige Umplanungen mit sich. eine Minimierung des Schweißvolumens der zu hoch und würden die Dichtungen geachtet, welches zum Beispiel bei den schädigen. Um diese Bewegungen zu Innensteifen durch Steilflankennähte mit erlauben, wurde unter dem Zylinder noch einem Öffnungswinkel von nur 10° erzielt ein Topflager angeordnet, welches diesen wurde. Eine besondere Anforderung Freiheitsgrad aufweist. stellte die Koaxialität der beiden Schüsse Die Lagerung der Drehzylinder hatte dar, da eine Abweichung der Achsen eine neben der Kraftübertragung einerseits ideelle Neigung der Lagerachse bedeutet auch eine Bewegung während des He- hätte. Die Fertigungsgenauigkeit wurde bens der Brücke andererseits zuzulassen, final mit einer unabhängigen 3-D-Ver- weswegen beiderseits sphärische Lager messung kontrolliert, und es wurde ein angeordnet wurden. Um ein daraus Wert von 0,23 mm bei »perfekter« Verti- resultierendes mögliches Kippen des kalität zur Bodenplatte erreicht. gesamten Zylinders um seine Längsachse Aufgrund seiner Größe und seines Ge- zu verhindern, wurden mechanische wichts von 112 t wurde das Element als Anschläge mit PTFE-Platten angeordnet. Sondertransport mittels Schiff direkt Sowohl bei der Anbindung an die Brücke auf die Baustelle gebracht. als auch unter allen Lagern waren durch den Stahlbau entsprechend massive Unterkonstruktionen zur Lastaufnahme und -weiterleitung vorzusehen, was für den Ingenieurbau teilweise eine Herausforderung darstellte.

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10 Darstellung des Systems © Waagner Biro Bridge Systems AG

3.2 Querverriegelungen Die Verriegelungen wurden auf beiden Seiten mittels massiver Stahlriegel aus- geführt, welche auf der Brücke biegesteif und auf dem Ufer nur gegen Querkraft gelagert ist. Die biegesteife Lagerung wurde durch zwei Lagerebenen erreicht. 11 Einbausituation: Verriegelung Die Lagerung in den beiden Ebenen auf © Astaldi Gülermak der Brücke ist über sphärisch gelagerte Bronzesteine gelöst, auf der Uferseite wurden ballige Bronzesteine angeordnet, welche in ihrer Geometrie zu den entsprechend angearbeiteten Riegeln passen. Hierdurch kann die Möglich- keit der Lagekorrektur (Zentrieren) der Brückenenden bezüglich der angrenzenden Tragwerke maximiert werden. Die Bewegung erfolgt via Hydraulikzylinder, diese waren auf die Verfahrgeschwindig- keit und die möglichen Lasten während des Zentrierens auszulegen. 12 Riegelelement in Fertigung Die beiden Ufer unterscheiden sich © Stefan Reitgruber aufgrund der möglichen Bewegung von +/-0,92 m im Falle des bemessungs- relevanten Erdbebens, in dem die Ver- Die Bemessung resultierte nicht nur aus der verfügbaren Zeitschiene zu fördern. riegelung genauso funktionieren muss. einem sehr massiven Stahlbau, sondern Das heißt, anstatt das Aggregat zu ver- Eine entsprechend längere Geometrie auch aus dem voluminösen Zylinder. Um größern, wurde die Lösung gewählt, und größere Dimensionen des Riegels die vorgesehenen 400 bar nicht zu über- einen Eilgangzylinder zu betreiben und (1.050 mm x 570 mm) gegen die auf- schreiten, hat der Zylinder einen Durch- die großen Ölvolumina über einen Aus- tretenden Momente waren die Folge. messer von d = 1.000 mm. Die entspre- gleichstank lokal zwischen Kolben- und chenden Volumina waren nicht durch das Stangenseite kurzzuschließen. 3.3 Die Längsverriegelung zentrale Hydraulikaggregat im Rahmen Die Längsverriegelung soll die Tragwerke der Schrägseil- und der Drehbrücke koppeln. Auch diese Verbindung war öffenbar auszuführen und wurde mittels eines Hydraulikzylinders realisiert. In Verkehrslage fährt der Kopf des Zylinders so weit aus, dass er in das angrenzende Tragwerk reicht und dort mittels eines Bolzen mit dem zweiten Tragwerk verriegelt wird. Die zu übertragende Last wurde mit F = 22.088 kN angegeben:

13 Längsverriegelungszylinder im Werk © Stefan Reitgruber

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14 15 Schienenverriegelung in Planung und Bau © Waagner Biro Bridge Systems AG

4 Die Schienenverriegelung Die Verriegelung sollte komplett zu öffnen sein und durch ihre Bewegung einen Spalt zwischen der Drehbrücke und den angrenzenden Tragwerken freige- ben und nicht, wie bei anderen Bauarten, erst durch das Heben entkoppeln. Dies ermöglicht eine sehr geringe Hubhöhe – theoretisch hätten ca. 30 mm zum Ab- heben der Verkehrslager ausgereicht – und reduziert die erforderliche Toleranz beim Bewegungsvorgang erheblich. Das war erforderlich, da sich die Endposition beider Brückenenden aufgrund von beispielsweise thermischen Gradienten in 5 Zusammenfassung der Brücke nicht so genau bestimmen Die im Februar 2014 fertiggestellte ließ. Mit dem gewählten System kann die Drehbrücke des Goldenen Horns ist ein Brücke in der Toleranz der Querverriege- multifunktionales Bauwerk, welches eine lungen stoppen und durch diese dann interdisziplinäre Planung und Ausführun- zentriert werden. Mit der resultierenden gen von Architektur, Beton- und Stahl- Genauigkeit von +/-1mm wird danach bau, Maschinenbau inklusive Hydraulik, »kraftfrei« verriegelt und auch sicherge- Elektrotechnik und Steuerungstechnik stellt, dass Bewegungen der Brücke den bedingte. Wie bei solchen Projekten Schienenübergang nicht belasten. üblich, handelt es sich um ein »Unikat«. Die Verriegelung besteht aus einem Keil, Unterschiedliche Zugänge, Schwerpunkte der es dem überfahrenden Rad erlaubt, und Zeitschienen stellen besondere Bauherr von der einen Schiene auf den Keil zu Herausforderungen in der Planung sol- Istanbul Metropolitan Municipality, Istanbul, Türkei wechseln und nach dem Spalt retour auf cher Projekte dar. Konstruktiv treffen sich Entwurf die nächste Schiene. Der Übergang muss hohe Massen und große Dimensionen mit Hakan Kiran Arch and Build Serv. Co. Ltd., Istanbul, unter Berücksichtigung der möglichen den Anforderungen an Toleranzen und Türkei

Radprofile wie auch der möglichen Länge Präzision und moderne Steuerungstech- Tragwerksplanung und Maschinenbaukonzept des Spalts in allen Variationen immer nik. Nur eine Symbiose, wie zum Beispiel WIECON Co. Ltd., Taipeh, Taiwan stoßarm ausgebildet sein, was hohe hier erreicht, garantiert Funktionalität Anforderungen an die Geometrieent- und Langlebigkeit und damit maximalen Bauwerksprüfung FCP Fritsch, Chiary & Partner ZT GmbH, Wien, Österreich wicklung stellte. Dieses Grundelement Nutzen und Kundenzufriedenheit. wurde noch durch Radlenker sowie einen Ausführung Gegenkeil, welcher durch seine Funktion Autor: Astaldi Gülermark Joint Venture, Istanbul, Dipl.-Ing. Stefan Reitgruber MBA Türkei (Hauptunternehmer) das freie Ende der Schiene in Position Waagner Biro Bridge Systems AG, Waagner Biro Stahlbau AG, Wien, Österreich halten soll, ergänzt. Wien (Maschinenbau und Steuerungstechnik)

46 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Erfahrung und Kompetenz im Brückenbau und Ingenieurbau

Neubau Rheinbrücke Schierstein, Tragwerksplanung Unterbau, Ausführungsplanung, Baubehelfe BÜCHTING + STREIT AG

VORSTAND Dr.- Ing. Reinhard Mang Prüfingenieur für Standsicherheit Dipl.- Ing. Stephan Sonnabend Dr.- Ing. Andreas Jähring Prüfingenieur für Standsicherheit Prof. Dr.- Ing. Oliver Fischer Prüfingenieur für Standsicherheit Dipl.- Ing. Tobias Nevrly Neubau Lahntalbrücke Limburg, Ausführungsplanung Dr.- Ing. Jan Lingemann

AUFSICHTSRAT Dr.- Ing. Walter Streit (Vors.) Prüfingenieur für Standsicherheit ö.b.u.v. Sachverständiger Prof. Dr.- Ing. Karl Schikora Dipl.- Kfm. Harald Busch

Saale-Elster-Talbrücke, Bautechnische Prüfung Prüfingenieurgemeinschaft Albrecht - Baumann - Mang - Streit mit Dipl.-Ing. J. Lutzens Gunzenlehstrasse 22-24 Brückenbau, Tunnelbau, Hochbau 80689 München Konstruktiver Ingenieurbau Tel. 089 / 54 61 50 - 0 Fax 089 / 54 61 50 - 10 [email protected] NACHHALTIGKEIT IST ÜBERLEBENSWICHTIG WIR STELLEN UNS DER VERANTWORTUNG www.buechting-streit.de B+S SPENDET MINDESTENS 1% SEINES UM- 1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU SATZES FÜR DIE ERHALTUNG DER UMWELT 47 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Ausbau der E136 zwischen Åndalsnes und Ålesund Errichtung der Tresfjordbrücke

von Raphael Methner

Bereits seit den 1980er Jahren gab es in der norwegischen Gemeinde Tresfjord den Wunsch zum Bau der Tresfjordbrücke. Hauptargument für diese Neubaumaßnahme war und ist die kontinuierliche Zunahme des Schwerlastverkehrs auf der bestehenden Europastraße E 136, die in 1 Lage der Projekte Tresfjordbrua und Vågstrandstunnelen der Region eine Doppelfunktion aus © Google 2013 Fernstraßenverbindung und lokaler Ortsstraße erfüllt. Seit Oktober 2012 1 Einleitung wird die 1.290 m lange Tresfjord- Die Stadt Ålesund stellt mit ihrem Jugend- ben. Vorrangige Ziele der beiden maut- stilstadtzentrum eine zentrale Touris- finanzierten Projekte sind eine Verringe- brücke errichtet. Dabei kommen tenattraktion an der Westküste Norwe- rung der Umweltbelastungen, die Erhö- unterschiedlichste Gründungsme- gens dar. Sie ist Ausgangspunkt für viele hung der Verkehrssicherheit sowie die thoden wie Stahlkernpfähle, Unter- Sehenswürdigkeiten in der weiteren Um- Anhebung der Verkehrskapazität. Zu- wasserfundamente, ausbetonierte gebung, wie etwa den Geirangerfjord dem entsteht durch die neue Strecken- Stahlrammpfähle und Caissongrün- (Unesco-Weltnaturerbe) oder die bekann- führung eine Verkürzung der E 136 von te Passstraße Trollstigen. Darüber hinaus etwa 12 km, wodurch die Fahrzeit nach dungen (vorgefertigte Beton-Senk- bildet die 45.033 Einwohner zählende Fertigstellung Ende 2015 zusätzlich kästen) zum Einsatz. Die Herstel- Hafenstadt (31.03.2013, [1]) einen wich- reduziert wird (Bild 1). lung des Überbaus erfolgt mittels tigen Wirtschaftsstandort für die Schiffs- Beim Vågstrand-Tunnel handelt es sich Vorschubrüstung und im Freivorbau. und Offshoreindustrie. Zahlreiche Werf- um einen 3,70 km langen Tunnel, der im ten und Zulieferbetriebe haben in der konventionellen Sprengvortrieb aufge- Region ihren Sitz. Vor diesem Hintergrund fahren wurde. Die dabei anfallende Aus- stellt die ostwestlich verlaufende Europa- bruchmasse von ca. 750.000 m³ wurde straße E 136 die wichtigste Fernstraßen- größtenteils für eine Dammschüttung verbindung dar. Die etwa 225 km lange im Tresfjord verwendet. Zudem war die E 136 führt von Ålesund über Åndalsnes Errichtung von ca. 1,70 km Zubringer- nach Dombås und sichert dort mit dem straße Teil des Auftrags, welcher für ca. Anschluss an die Europastraße E 6 die 372,50 Millionen Norwegische Kronen Anbindung nach Trondheim und Oslo. (NOK), ca. 50 Mio. €, im August 2012 an Jedoch entspricht der allgemeine Ausbau- das Joint Venture Bilfinger M3 Vågstrands- zustand der vergleichsweise vielbefah- tunnelen ging [3]. renen E 136 nicht mehr den aktuellen Ebenso wurde im Oktober 2012 der Sicherheitsanforderungen, so dass sich Vertrag für die etwa 10 km entfernte auf dieser Strecke in den vergangenen Tresfjordbrücke an das Joint Venture Jahren vermehrt schwere Unfälle ereig- Bilfinger Tresfjordbrua vergeben. Der neten [2]. Um jenem Zustand entgegen- Vertrag mit einem Auftragswert von ca. zuwirken, wurden im April 2012 unter der 572 Mio. NOK (ca. 77 Mio. €) beinhaltet Leitung der norwegischen Straßenbau- sämtliche Arbeiten zum Bau der neuen behörde Statens Vegvesen die beiden Brückenverbindung über den Tresfjord Verkehrsinfrastrukturprojekte Vågstrands- zwischen den Gemeinden Vestnes und tunnelen (Vågstrand-Tunnel) und Tres- Vikebukt [4]. fjordbrua (Tresfjordbrücke) ausgeschrie-

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2 Angebotsvarianten: Betonalternative 1 (oben), Stahlalternative (Mitte), Betonalternative 2 FFB (unten) © Statens vegvesen

2 Die Tresfjordbrücke Wie schon bei ähnlichen Brückenbau- Die Vorlandbereiche zum Hauptfeld hin Die Wertung der eingereichten Angebote projekten in Norwegen reicht die Vorge- werden als Spannbetonhohlkasten auf erfolgte auf Grundlage der Wirtschaftlich- schichte dieses Projekts viele Jahre zu- Vorschubrüstung erstellt. Dabei betragen keit. Wie aus der Übersicht zu erkennen rück, siehe zum Beispiel [5]. Bereits Mitte die Regelspannweiten der sechs und zehn ist, wurde bereits bei der Ausarbeitung der 1980er und Anfang der 1990er Jahre Nebenfelder jeweils 60 m. Bei der zweiten der Ausschreibungsunterlagen ein ver- wurden erste Studien zum Bau einer Variante handelte es sich um die Stahl- stärktes Augenmerk auf ausgewogene Brückenverbindung im Freivorbau sowie alternative, bei der insgesamt 14 Felder Gründungskonzepte gelegt. Das heißt, als Stahlbauvariante durchgeführt [6]. mit Spannweiten zwischen 60 m und für jede Achse wurde in Abhängigkeit Basierend auf diesen Studien wurde 100 m errichtet werden sollten. Als Über- von den örtlichen Randbedingungen 1996 ein Ideenwettbewerb zwischen bauquerschnitt sollte ein Stahltrog mit (Überbau und Baugrund) eine passende den beiden Ingenieurbüros Reinertsen 4 m Höhe und aufbetonierter Fahrbahn- Gründung gewählt. Mit dieser Maßnahme und Aas-Jakobsen ausgerufen. Für beide platte zum Einsatz kommen. Das veran- wurde die Wirtschaftlichkeit der einzel- Varianten wurden in den Folgejahren schlagte Stahlgewicht betrug gemäß nen Angebotsvarianten unterstützt. Wie Kostenschätzungen aufgestellt und Ausschreibungsunterlagen 4.850 t. Die nachstehend dargestellt, kommen für die teilweise mehrfach überarbeitet. Mit Betonalternative 2 FFB umfasste den Bau beauftragte Betonalternative 1 insgesamt Auftragsvergabe im Mai 2010 für die von sechs Hauptpfeilern, an denen der vier unterschiedliche Gründungsmetho- Ausarbeitung der Ausschreibungsunter- Überbau im klassischen Freivorbau rea- den zum Einsatz. Neben der Gründung lagen an das Ingenieurbüro Multiconsult lisiert werden sollte. Die dabei entste- mit ausbetonierten Stahlrammpfählen AS erfolgte die Festlegung auf die end- henden Spannweiten betrugen wie bei und der Herstellung von Unterwasser- gültigen Brückenvarianten. Danach Betonalternative 1 jeweils 160 m. Der Bau fundamenten erfolgt die Gründung der schloss sich die Ausschreibung der Tres- der wesentlich kürzeren Spannbeton- Hauptpfeiler auf Caissons sowie die Grün- fjordbrücke letztlich in drei Angebotsvari- randfelder sollte dann auf Lehrgerüst dung der Widerlager mittels Stahlkern- anten an. Das heißt, den Bietern war es erfolgen. Eine Übersicht der drei Ange- pfählen [7]. Die Errichtung des Überbaus freigestellt, Angebote für eine Stahlhohl- botsvarianten ist in Bild 2 und eine war im Freivorbau und mittels Vorschub- kastenbrücke und zwei Spannbetonbrü- Zusammenfassung der wesentlichen rüstung geplant. cken abzugeben. In allen drei Brücken- Massen in Bild 3 dargestellt. varianten waren die Trassierung sowie die Brückengesamtlänge mit 1.290 m identisch. Gleiches gilt für die Überbau- Massen Betonalternative 1 Stahlalternative Betonalternative 2 FFB breite, die in allen drei Varianten 13,50 m betrug und einen 9 m breiten zweispuri- Stahlrammrohr [m] 6.900 7.200 1.000 gen Fahrweg sowie einen abgetrennten Beton [m³] 35.700 26.700 34.000 Rad- und Fußgängerweg beinhaltete. Inhaltlich bestand die Betonalternative 1 Betonstahl [t] 8.400 5.200 6.150 aus dem Bau zweier Hauptpfeiler in Fjord- Spannstahl [mMN] 101.600 5.100 191.000 mitte mit anschließendem Freivorbau und einer Hauptspannweite von 160 m. Konstruktionsstahl [t] - 4.850 - 3 Massenvergleich der Angebotsvarianten gemäß Ausschreibungsunterlagen © Bilfinger Tresfjordbridge

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3 Gründung der Widerlager Die Gründung der Widerlager erfolgte in Achse 0 auf einer Höhe von ca. 8 m und in Achse 19 auf einer Höhe von ca. 15 m über dem Meeresspiegel (m. ü. NN). In beiden Fällen liegen die Fundamentplat- ten auf künstlichen Dammschüttungen aus vergleichsweise grobem Sprengge- stein mit einer Mächtigkeit von ca. 13 m. Unterhalb der Dammschüttung stehen natürliche Ablagerungen an sowie auf einer Tiefe von ca. - 15 m Fels (Gneis). Da die künstliche Dammschüttung und die natürlichen Ablagerungen ohne zu- sätzliche Bodenverbesserungen keine ausreichende Tragfähigkeit besitzen, erfolgte die Gründung der Widerlager auf Stahlkernpfählen (Steel Core Piles) mit Pfahllängen bis 32 m. Dieses in Skan- dinavien sehr gängige Tiefgründungs- verfahren zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise, schnelle Installa- 4 Herstellung der Stahlkernpfähle (links) und schematischer Aufbau von Stahlkernpfählen (rechts) tion und hohe Lebensdauer aus. Dabei © Bilfinger Tresfjordbridge sind grundsätzlich zwei Ausführungs- varianten zu unterscheiden: Im Normal- fall wird der tragende Stahlkern wenige 4 Unterwasserfundamente Zentimeter tief in den tragfähigen Fels In den Pfeilerachsen 1, 2 und 3 betragen den Achsen 2 und 3 problemlos gelang, gebohrt und ermöglicht so einen kon- die Wassertiefen lediglich ca. 8–15 m. konnte der Felshorizont in Achse 1 nicht zentrierten Lastabtrag über Spitzendruck, Der anstehende Meerboden besteht auf der erwarteten Tiefe von -13,50 m so dass Druckpfähle bis zu 4 MN mög- ebenfalls aus tragfähigem Fels mit zum angetroffen werden. Bei der Auswertung lich sind [8]. Alternativ kann der Stahl- Teil abgelagerter Moräne (Geschiebe- von zusätzlichen Probebohrungen wurde kern auch tiefer in den Felshorizont mergel) bis zu 4 m Mächtigkeit. Dem- der Felshorizont auf ca. -21 m bestimmt. eingebohrt werden, in der Regel 1,50 m entsprechend erwiesen sich klassische Da wegen der benachbarten Dammschüt- und mehr. Durch die zusätzlich entste- Tiefgründungen als unwirtschaftlich. Zur tung ein Aushub bis auf den Fels nicht hende Schaftreibung lassen sich auch Ausführung kamen daher flachgegrün- möglich war, entschied sich der Bauherr Zugkräfte im Baugrund verankern. Die dete, massive Unterwasserfundamente. zur Herstellung einer auf Stahlkernpfäh- Herstellung ist in beiden Fällen gleich. Nach einigen Voruntersuchungen und len gegründeten Fundamentplatte unter- Zunächst wird ein Mantelrohr (Casing) dem Abstecken der Achsen erfolgte das halb des eigentlichen Fundamentkörpers bis auf den Felshorizont gebohrt. Dabei Freispülen des Felshorizonts mittels (Bild 5). Die Realisierung der Stahlkern- kommen gewöhnlich Rohrdurchmesser hydraulischer Pumpen. Während dies in pfähle erfolgte grundsätzlich wie im von 140–320 mm zum Einsatz. Anschlie- ßend erfolgt das Einstellen des massiven unprofilierten Stahlkerns (Core). Übliche Stahlkerndurchmesser liegen zwischen 90 mm und 210 mm. Zusätzlich kann der Stahlkern eingebohrt oder eingerammt werden. Sowohl das Mantelrohr als auch der Stahlkern bestehen aus Baustahl S 355. Des Weiteren erfolgt das Verpres- sen des Ringraums mit Zementmörtel. Da bemessungstechnisch in der Regel nur der Stahlkern zum Lastabtrag heran- gezogen wird, stellt das Mantelrohr in Verbindung mit dem verpressten Ring- raum einen sehr hochwertigen doppelten Korrosionsschutz dar. Zur konzentrierten Einleitung der Lasten in den Stahlkern wird am oberen Ende des Stahlkerns eine Stahlkopfplatte angebracht. Im vorliegenden Fall beinhaltete das Gründungskon- zept jeweils 16 vertikale Stahlkernpfähle pro Widerlager. Dabei wurden Mantel- rohre mit 219 mm Durchmesser und einer Wanddicke von 5 mm eingesetzt. Der Durchmesser der verwendeten Stahl- 5 Fundamentplatte mit Steel Core Piles und Fundament kerne betrug 150 mm (Bild 4). © Statens vegvesen

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6 Bohrarbeiten zur Herstellung der Steel Core Piles © Bilfinger Tresfjordbridge

vorigen Abschnitt beschrieben. Da die 8 m x 4 m und einer Höhe von 10–12 m Bohrarbeiten jedoch von einem schwim- ca. 350 m³ je Fundament. Das Einbrin- menden Ponton vorgenommen wurden gen des Betons erfolgte mit einer Beton- (Bild 6), musste zur Sicherstellung der pumpe, die mit einem speziellen Mün- Einbaugenauigkeit ein zusätzlicher dungsventil ausgestattet war. Die Ver- Führungsrahmen unter Wasser installiert wendung des Mündungsventils ermög- werden. Nach Abschluss der Bohrarbeiten licht das Umsetzen des Betonierrohrs wurde der vorgefertigte Bewehrungskorb während der Betonage, ohne Luft oder der Fundamentplatte eingehoben. Um Wasser in den Beton einzutragen. Die im im Weiteren die Tauchzeiten auf ein Mini- Durchschnitt erreichte Betoniergeschwin- mum zu begrenzen, wurde als verlorene digkeit betrug ca. 20 m³/h. Nach aus- Schalung ein Betonfertigteil eingesetzt, reichender Erhärtung des Betons und das bauseits vorgefertigt und mit Hilfe dem Entfernen der Schalung wurde eines Schwimmkrans platziert wurde. abschließend eine Sichtprüfung der Die Herstellung der eigentlichen Funda- Betonoberflächen mittels Taucher mentkörper erfolgte in den Achsen 1, 2 durchgeführt. und 3 anschließend nach identischem Konzept. Dabei wurden die gesamte Be- wehrung und sämtliche Einbauteile auf einer benachbarten Kaianlage errichtet 7 Vorgefertigte Fundamentbewehrung und mit Hilfe eines Stahlrahmens ausge- mit aussteifendem Stahlrahmen steift (Bild 7). Danach wurde die Schalung © Bilfinger Tresfjordbridge montiert. Der Stahlrahmen hatte neben seiner aussteifenden Wirkung für die Schalung und Bewehrung die Aufgabe, einen sicheren Transport von der Kai- anlage zum Einsatzort zu ermöglichen (Bild 8). Durch das vergleichsweise hohe Gesamtgewicht von Schalung und Beweh- rung von ca. 60 t konnte auf ein zusätz- liches vertikales Abspannen verzichtet werden. Der vorhandene Strömungsdruck auf die Fundamentschalung stellte keine Gefahr dar. Für die Betonage wurde für die ersten 50 cm ein Unterwasserbeton B 35 AUV (entsprechend C35/45) und für den Rest ein Normalbeton B 45 (C45/55) verwendet. Das Betonvolumen umfasste bei einer Fundamentgrundfläche von

8 Einheben der Fundamentschalung inklusive Bewehrung mittels Schwimmkran © Bilfinger Tresfjordbridge

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9 Pfahllayout und Rammschablone (links), ausbetonierte Pfahlspitze eines Rammpfahls (rechts) © Statens vegvesen

5 Gründung mit ausbetonierten Stahlrammpfählen Mit Ausnahme der zuvor genannten Arbeiten zum Einrammen der Stahlrohre Die zu erreichenden Rammkriterien Gründungen und der Caissongründungen erfolgten zwischen März 2013 und März waren gemäß Prozesshandbuch 26 [10] in den Achsen 7 und 8 wurden die übri- 2014 von der Hubinsel »Annegret« (Bild definiert und wurden projektspezifisch gen 13 Pfeilerachsen auf gerammten, 10). Für das Einrammen selbst wurde ergänzt. Demnach mussten die Pfahl- ausbetonierten Stahlrohrpfählen gegrün- ein Hydraulikhammer Typ IHC S200 mit spitzen 220 mm tief in den anstehenden det. Dabei bestehen die Gründungen aus einem Gesamtgewicht von 26 t und einer Felshorizont gerammt werden oder Pfahlgruppen mit 12–18 Einzelpfählen maximalen Schlagenergie von 200 kNm mindestens 6 m tief in die abgelagerte (Bild 9), die mit einer Neigung von 5:1 zu eingesetzt. Zur Kontrolle der Rammquali- Moräne (Geschiebemergel). Insbesondere einem räumlichen Pfahlbock ausgebildet tät wurden in jeder Pfeilerachse mindes- Letzteres erwies sich in einigen Bereichen sind. Die gewählten Pfahleigenschaften tens zwei PDA-Messungen (Pile Driving mit sehr dicht gelagerter Moräne als basierten auf einer Serie von Proberam- Analysis) durchgeführt. Bei dieser dyna- äußerst schwierig bzw. nicht realisierbar. mungen mit unterschiedlichen Pfahl- mischen Pfahlprüfung werden die Kräfte In diesen Fällen waren zusätzliche PDA- durchmessern, die im Rahmen der Bau- und Geschwindigkeiten am Pfahlkopf Messungen erforderlich, um das Errei- grunduntersuchungen bereits 2010 mit Hilfe von Dehnungs- und Beschleuni- chen der geforderten Pfahltragfähigkeit durchgeführt wurden. Zur Anwendung gungsmessern aufgenommen. So können von 9.600 kN nachweisen zu können. kamen Rohre mit einem Außendurchmes- unmittelbar Aussagen über die Bodenwi- ser von 1.220 mm und einer Wanddicke derstände, die Spannungen im Pfahl und von 18 mm. Als »norwegische Besonder- die Tragfähigkeit gewonnen werden [9]. heit« ist hierbei die Pfahlspitze zu sehen. Die aus 120 mm dickem, gehärtetem Stahl bestehende Pfahlspitze wurde werksmäßig ausbetoniert, um eine nach- trägliche Pfahlsicherung zu ermöglichen. Das heißt, sofern die geforderten Ramm- kriterien nicht erreicht wurden oder aufgrund eines geneigten Felshorizonts ein Abrutschen des Pfahls zu befürchten war, konnte dieser durch nachträgliches Ver- dübeln durch die Pfahlspitze gesichert werden. Je nach vorhandener Geologie lagen die Einzelpfahllängen zwischen 30 m und 60 m. Um eine größtmögliche Lage- genauigkeit zu erzielen und die gerammten, noch nicht ausbetonierten Pfähle gegenseitig auszusteifen, wurde auf einer Höhe von 0,10 m (m. ü. NN) eine Rammschablone aus HEB-400-Trägern verwendet, die im weiteren Verlauf als 10 Rammarbeiten mittels Hubinsel »Annegret« Unterstützungskonstruktion für die Fun- © Bilfinger Tresfjordbridge damentherstellung diente. Sämtliche

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11 Bewehrungsarbeiten und Ausbetonieren der Stahlrammpfähle 12 Einheben der Betonfertigteilkästen mittels Schwimmkran © Bilfinger Tresfjordbridge © Bilfinger Tresfjordbridge

Nach Abschluss der Rammarbeiten stimmt werden mussten. Andererseits mit einer anschließenden Dekompres- erfolgte die Herstellung einer konstruk- konnte auf eine Auftriebssicherung sionszeit von 1,50 h und 12 h Ruhezeit. tiven Bodenplatte, die statisch nicht an- verzichtet werden. Für die anschließende Die zulässigen Tauchzeiten für Wassertie- gesetzt wurde. Sie diente im Wesentli- Betonage der Fundamente waren 210 m³ fen bis 42 m waren dagegen auf 30 min chen als sichere Arbeitsebene für spätere bzw. 340 m³ Beton der Festigkeitsklasse begrenzt, ebenfalls mit anschließender Maßnahmen. Dabei wurden vorgefertigte B 45 (bzw. C45/55) erforderlich. Obwohl Dekompressionszeit von 1,50 h und einer Bewehrungskörbe mit einem Gesamt- die Fundamente selbst innerhalb der Ruhezeit von 12 h. Der enorme techni- gewicht von 4–18 t eingehoben. Da die Betonfertigteilkästen liegen, die eine sche und wirtschaftliche Aufwand, Arbei- vorhandenen Stahlrohre trotz ihrer Wand- Schutzbarriere von 25 cm Dicke darstel- ten in dieser Tiefe durchzuführen, erklärt, dicke von 18 mm bei der Dauerhaftig- len, betrug die Betondeckung für die warum Caissongründungen in solchen keitsbetrachtung nicht berücksichtigt Fundamentbewehrung 120 mm. Tiefen bisweilen Ausnahmen darstellen. wurden, betrug die erforderliche Beton- Neben der hier beschriebenen Gründung deckung der Pfahlbewehrung 75 mm. In 6 Caissongründungen wurde in Norwegen lediglich zwischen Verbindung mit der verwendeten Beton- Im Bereich der Brückenhauptöffnung 2005 und 2007 die Austevollsbrua südlich qualität B 55, äquivalent einem C55/67 mit einer Spannweite von 160 m wurden von Bergen unter ähnlichen Randbedin- gemäß Europäischer Normung, wird Caissons, also vorgefertigte Senkkästen, gungen errichtet. der hohe Stellenwert einer soliden und zur Gründung der Hauptpfeiler in den Zum anderen reichte die Gründungssohle dauerhaften Gründung ersichtlich. Das Achsen 7 und 8 verwendet. Eine Grün- in Achse 8 lediglich bis auf die natürlich benötigte Betonvolumen für das Aus- dung mittels Stahlrammpfählen wurde abgelagerte Moräne, also auf Lockerge- betonieren der Rohre lag je nach Rohr- im Rahmen eines Nebenangebots unter- stein, und nicht wie in Achse 7 bis auf länge zwischen 30 m³ und 65 m³ pro sucht, stellte aufgrund der großen Belas- Fels. Die wesentlich geringere Trag- Pfahl (Bild 11). tungen aus dem Freivorbau jedoch keine fähigkeit führte zu einer erforderlichen Parallel zu den beschriebenen Arbeiten wirtschaftlichere Alternative dar. Ob- Caissongrundfläche von 440 m². Zum auf dem Wasser wurden auf einer nahe- wohl die Caissongründungen in beiden Erreichen einer gleichmäßigen Lastein- gelegenen Kaianlage die sogenannten Achsen auf den ersten Blick sehr ähnlich leitung wurde die 1,20 m dicke Boden- Betonfertigteilkästen oder Pile Caps aussehen, resultierten aus der gewähl- platte zudem mit 40 Litzenspanngliedern hergestellt. Mit einem Grundriss von ca. ten Trassierung deutlich unterschiedliche L 31 vorgespannt. Trotz der recht unter- 8 m x 13 m bzw. 11 m x 15 m sowie einer Randbedingungen. In Achse 7 konnte schiedlichen Randbedingungen im End- Höhe von 4 m und einer Wanddicke von eine natürliche Felserhebung genutzt zustand erfolgte die Herstellung beider 25 cm wiesen diese ein Gewicht bis zu werden, um die erforderliche Höhe des Caissons nach dem gleichen Produktions- 125 t auf. Die Platzierung der Betonfertig- Caissons auf ca. 22 m zu begrenzen. konzept. Dabei wurden zunächst die teilkästen auf den ausbetonierten Ramm- Zugleich ermöglichte der tragfähige Bodenplatte sowie die ersten drei Wand- pfählen erfolgte mittels Schwimmkran Fels eine vergleichsweise einfache und abschnitte mit einer Höhe von je 3,50 m (Bild 12). Um trotz Strömungen, Wind konzentrierte Lasteinleitung in den Bau- auf einem absenkbaren Ponton realisiert und Wellen das zentimetergenaue Aus- grund, wodurch die Caissongrundfläche (Bild 13). In diesem Stadium wies der richten und Einfädeln der Betonfertigteil- lediglich 78 m² betrug. Anders dagegen Caisson für Achse 7 mit einer Höhe von kästen zu ermöglichen, war der Einsatz waren die Randbedingungen in Achse 8, 12,20 m ein Gesamtgewicht von 580 t von zusätzlichen Ankern und Winden wo die Gründungstiefe bei ca. -40 m lag. auf. Beim anschließenden Absenken des erforderlich. Nach dem Absetzen der Zum einen unterlagen sämtliche Arbeiten Pontons wurde der äquivalente Auftrieb Betonfertigteilkästen wurden sie nicht in dieser Tiefe schärfsten Arbeitsschutz- bei einer Schwimmtiefe von ca. 8,60 m abgedichtet, so dass die Bewehrungs- bestimmungen. Beispielsweise betrugen erreicht, wodurch ein Freibord von 3,60 m arbeiten für die Pfahlkopfplatten bzw. die zulässigen Tauchzeiten für Wassertie- entstand. Weil die zulässige Belastbarkeit Fundamente auf die Tidestände abge- fen bis 22 m lediglich 4 h pro Tauchgang, des absenkbaren Pontons auf 1.800 t

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7 Pfeiler In den Achsen 1–6 sowie 9–18 wurden massive Pfeiler mit einem Regelquer- schnitt von 2,40 m x 5,20 m erstellt, die sich mit 1° zur Pfeilerspitze verjüngen. Die Errichtung erfolgte in 4 m hohen Betonierabschnitten mit gewöhnlichen Kletterbühnen und ihre Betonage wiederum, wie bei fast sämtlichen Betona- gen auf dem Wasser, von einer Fähre aus. Dazu wurden eine Betonpumpe sowie zwei bis drei Betonmischfahrzeuge auf die Fähre gestellt. Nachdem die Misch- 13 Frei schwimmender Caisson für Achse 7 zwischen zwei Pontons (links), fahrzeuge entleert waren, wurden sie an Caissonbodenplatte für Achse 8 auf absenkbarem Ponton (rechts) der Kaianlage gegen neue getauscht. © Bilfinger Tresfjordbridge So konnte beispielsweise die Betonage eines Pfeilerabschnitts mit 50 m³ in vier begrenzt war, musste die Bodenplatte das Positionieren erleichterte und mittels Fährenzyklen betoniert werden. Die vom Caisson in Achse 8 aus Leichtbeton Hydraulikpressen eine Höhenkorrektur des durchschnittliche Betonierleistung betrug hergestellt werden. Durch Verwendung Caissons ermöglichte (Bild 14). Nach ab- zwischen 12 m³/h und 18 m³/h. von nordamerikanischem Leichtzuschlag schließender Lage- und Höhenkontrolle In den Achsen 7 und 8, wo der Überbau der Marke Stalite konnte eine Betonroh- erfolgte das Verpressen des Zwischen- anschließend im Freivorbau errichtet dichte von 2,00 kg/dm³ erzielt werden. raums zwischen Unterwasserbetonsohle wird, wurden Hohlpfeiler mit einer Quer- Das Caissongesamtgewicht bei einer und Caissonbodenplatte mit Zement- schnittsfläche von 4 m x 6 m und einer Höhe von 9,10 m betrug daraufhin 1.780 t. suspension. Demgegenüber wurden in Wanddicke von 40 cm bzw. 50 cm reali- Begleitet wurden die Absenkoperationen Achse 8 die obersten 2–3 m der anste- siert. Die Höhe der Pfeiler bis zum Ham- jeweils von zwei Schleppern. Zum einen, henden Moräne durch Hochdruckspülen merkopf betrug 26 m und wurde eben- um das Lösen der Caissons von der und mechanisches Fräsen entfernt. Da falls mit gewöhnlichen Kletterbühnen in Bodenschalung zu unterstützen, zum auch hier der angetroffene Boden härter 4,40-m-Abschnitten erstellt. Während anderen zur Sicherung der frei schwim- war als ursprünglich erwartet, wurde die zuvor erwähnten Pfeiler mit einem menden Caissons. die geplante Höhenlage im Zuge der Mobilkran auf einem Ponton bedient Für die weitere Herstellung wurden die Bearbeitung um 1 m angehoben. Für das wurden, wurden auf den Caissonfunda- halbfertigen Caissons zwischen zwei Platzieren des Caissons wurde ebenfalls menten in Achse 7 und 8 von Beginn an großen Pontons befestigt. Dies war pri- eine Stahlkonstruktion mit 63 t in die Hochbaukräne installiert. Jedoch war mär aus Gründen der Schwimmstabilität 470 m³ umfassende Unterwasserbeton- aufgrund der engen Platzverhältnisse bei schlechtem Wetter (Wind, Wellen, sohle integriert. Nach Absenken des eine auskragende Stahlkonstruktion für Strömungen) erforderlich. Gleichzeitig Caissons und dem Verpressen des Zwi- die Kranmontage erforderlich. Maßge- dienten die beiden Pontons als Lager- schenraums folgten die Befüllung mit bend für die Dimensionierung und eine und Vorbereitungsflächen für die aus- Steinen sowie das Ausbetonieren der große Herausforderung bei der Platzie- stehenden Arbeiten. Der Caisson für Fundamente für die Pfeiler. Dabei hatten rung der Stahlkonstruktion waren die Achse 7 wurde daraufhin um weitere vier die Fundamente ein Betonvolumen von zulässigen Verformungen, die nur wenige Wand- bzw. Betonierabschnitte ergänzt, jeweils 285 m³. Millimeter betrugen. der Caisson für Achse 8 um weitere zehn Abschnitte. Diese Arbeiten wurden mit einer gewöhnlichen Kletterschalung ausgeführt. Ebenfalls aus Gründen der Schwimmstabilität war es notwendig, nach jeder Betonage Kies in die schwim- menden Caissons zu füllen. Nach Errei- chen der vollen Höhe wurden die Cais- sons mit Hilfe von Schleppern in die endgültige Lage gezogen. Um ihr best- mögliches Platzieren in Lage und Höhe zu erzielen, wurde der Untergrund umfangreich für das Absenken präpariert. Dies umfasste in Achse 7 zunächst das Spren- gen der obersten Felsschicht, das Ent- fernen der Sprengmasse, Reinigen sowie die Herstellung einer Unterwasserbeton- sohle ähnlich einer Sauberkeitsschicht. 14 Endgültige Platzierung des Caissons in Achse 8 Eingebettet in die Unterwasserbeton- © Bilfinger Tresfjordbridge sohle wurde eine Stahlkonstruktion, die

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8 Vorschubrüstung Beton- und Spannstahl Überbau Nebenfelder Zur Errichtung des Überbaus in den (Achsen 0–6, 9–19) Nebenfeldern wurde eine unten liegende Vorschubrüstung der Firma LGB Lehr- Betonstahl je Feld absolut [t] 112,80 gerüstbau verwendet. Die Gesamtlänge Betonstahlgehalt je m³ Überbaubeton [kg/m³] 188,00 der Vorschubrüstung, bestehend aus den 3,80 m hohen Hauptbindern sowie den Menge Spannstahl je Feld absolut [t] 23,00 Vor- und Nachläufen, betrug 136,50 m. Spannstahlgehalt je m³ Überbaubeton [kg/m³] 38,30 Zusammen mit dem Schalungsaufbau ergab sich ein Gesamtgewicht von ca. 15 Durchschnittliche Beton- und Spannstahlmengen im Überbau © Bilfinger Tresfjordbridge 680 t für die Vorschubrüstung. Insgesamt erwies sich das gewählte Herstellungs- verfahren als wirtschaftlich und zuver- lässig, wobei folgende Besonderheiten zu berücksichtigen waren: Zum einen erforderte die vorliegende Trassierung das Erstellen des Überbaus in einem Kurvenradius von 400 m. Zum anderen betrug die Brückenlängsneigung der östlichen Nebenfelder 6 %. Beide Anfor- derungen lagen im Grenzbereich des Machbaren für die Vorschubrüstung, konnten jedoch durch eine gute und detaillierte Arbeitsvorbereitung be- herrscht werden, so dass es zu keinen nennenswerten Verzögerungen kam. Der Überbau in den Nebenfeldern wurde als Spannbetonhohlkasten mit einer Höhe von 3 m, einer Trogbreite von 16 Vorschubrüstung mit Betonverteilermast und nachlaufendem Turmdrehkran © Bilfinger Tresfjordbridge 5,40 m und einer Wanddicke von 60 cm ausgeführt. Die insgesamt 16 Überbau- abschnitte wurden wie üblich in jeweils konnten die zulässigen Montagetoleran- Eine weitere Herausforderung bei den zwei Arbeitsschritten betoniert. Nach zen der Schienen nicht eingehalten wer- Arbeiten mit der Vorschubrüstung waren Betonage des Trogs mit etwa 260 m³ den. Infolge des immer größer werden- der Auf- und Abbau sowie der Umsetz- wurden zwei Steg-Spannglieder L 19 den Abstands der Vorschubrüstung zum vorgang. Das heißt, nach Fertigstellung gespannt. Im Anschluss wurde die Fahr- Widerlager war es ebenso erforderlich, der westlichen Nebenfelder (Achsen 9–19) bahnplatte mit etwa 340 m³ betoniert die Stromversorgung mittels eines mobi- war es notwendig, die Vorschubrüstung sowie die restlichen Spannglieder ge- len Hochspannungstransformators zu auf die Ostseite umzusetzen (Achsen 0–6). spannt. In Bild 15 sind die durchschnitt- gewährleisten. Dieser hatte eine Reich- Unter Berücksichtigung der gegebenen lichen Beton- und Spannstahlmengen je weite von 500 m und wurde parallel zum Randbedingungen wie Zugänglichkeiten, Überbauabschnitt zusammengestellt. Turmdrehkran auf dem jeweils fertigen Wassertiefen und Hakenhöhen wurde für Die planmäßige Betondeckung zur Innen- Brückendeck hinter der Vorschubrüstung diese Arbeiten ein passender Schwimm- seite betrug 50 mm und zur Außenseite hergezogen. kran genutzt (Bild 17). 75 mm. Zur Betonage der jeweils 60 m langen Überbauabschnitte war die Verwendung eines Betonverteilermasts erforderlich, der mittig auf der Vorschubrüstung montiert wurde und eine Reichweite von 36 m besaß. Des Weiteren war es für die allgemeine Andienung der Vorschubrüs- tung notwendig, den Turmdrehkran mit 75 m Ausleger auf Schienen aufzustellen (Bild 16). Auch dies erforderte aufgrund des Kurvenradius sowie der starken Brückenlängsneigung eine detaillierte Arbeitsvorbereitung und eine gewissen- hafte Ausführung. So musste beispielsweise der Verschubvorgang des Turm- drehkrans exakt in den Ablaufzyklus der Vorschubrüstung integriert werden, damit weder die Spannarbeiten noch das Vorfahren der Vorschubrüstung Einfluss auf die Höhenlage der Schienen nehmen 17 Aufbau der Vorschubrüstung mit Schwimmkran konnten. Ohne diese Berücksichtigung © Bilfinger Tresfjordbridge

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9 Freivorbau In der Brückenhauptöffnung befindet Tag Frühschicht Spätschicht sich der Schifffahrtsweg mit einer Durch- fahrtshöhe von 32 m und einer Breite von Montag Vorbereitung Verschub Vorbauwägen Vorspannen 60 m. Die Spannweite der Brückenhaupt- Vorbereitung Vorspannen öffnung beträgt 160 m. Die Herstellung Dienstag Verschub Vorbauwägen Bewehrung Trog des Überbaus erfolgte in diesem Bereich Vermessung (Achsen 7 und 8) im Freivorbau nach dem symmetrischen Waagebalkenprinzip. Mittwoch Vermessung Schließen Innenschalung Dabei wurden jeweils 2 x 14 Abschnitte Bewehrung Trog mit einer Taktlänge von jeweils 5 m er- Donnerstag Betonage Trog (R+L) Bewehrung Fahrbahnplatte stellt. Im Bereich der Pfeiler betrug die Bauhöhe des Überbaus 9 m und verjüngte Freitag Bewehrung Fahrbahnplatte Vermessung sich zur Feldmitte auf 3 m. Die vertikalen Einbau Spannglieder Stege besitzen im Bereich der Pfeiler eine Samstag Betonage Fahrbahnplatte (R+L) - Dicke von 40 cm und reduzieren sich im Feldbereich auf 35 cm. Die Dicke der Sonntag Nachbehandlung Bodenplatte variiert zwischen 80 m an Vermessung - den Pfeilern und 35 cm in Feldmitte. Wie beim Freivorbau üblich, erfolgte in 18 Regelzyklus beim Freivorbau © Bilfinger Tresfjordbridge Brückenlängsrichtung ein abschnitts- weises Vorspannen des Überbaus. Dabei kamen Litzenspannglieder L 18 zur 10 Zusammenfassung Anwendung. Über den Pfeilern wurden bene Betonierreihenfolge konnte das Der Bau der Tresfjordbrücke im Rah- jeweils 26 Spannglieder in der Fahrbahn- globale Gleichgewicht in allen Bauzustän- men der Europastraße E 136 zwischen platte verlegt sowie in der Bodenplatte den eingehalten werden, so dass sich auf Åndalsnes und Ålesund blickt auf eine der Hauptöffnung 18 Spannglieder. In zusätzliche Stabilisierungsmaßnahmen lange Vorgeschichte zurück. Die über den Stegen und in Querrichtung war ein verzichten ließ (Bild 19). Im Mittel konnte mehrere Vorstudien, Angebots- und Vorspannen nicht erforderlich. für die Taktherstellung ein Wochenzyklus Ausschreibungsvarianten gefundene Für die Herstellung kam ein Paar Freivor- erreicht werden, wobei das vergleichs- Brückenkonstruktion stellt die wirtschaft- bauwagen der Firma NRS zum Einsatz, weise späte Vorspannen bei einer mittle- lichste Lösung dar. Dies ist unter anderem die zunächst auf dem Pfeilerkopf montiert ren Mindestbetondruckfestigkeit von den sehr ausgewogenen Gründungskon- und für die Erstellung des Überbaus in 40 N/mm² vereinzelt zu Verzögerungen zepten zu verdanken. Das heißt der indi- Achse 7 verwendet wurden. Anschlie- führte (Bild 18). Ebenfalls zeitintensiv viduellen Berücksichtigung der örtlichen ßend erfolgte das Umsetzen der Vorbau- waren die geforderten baubegleitenden Baugrundbedingungen sowie der Bean- wägen auf Achse 8. Die Betonierreihen- Vermessungsarbeiten, die bei diversen spruchungen des Bauwerks. So wurden folge wurde vom Planer vorgegeben. Arbeitsschritten (Betonage, Vorspannen, insgesamt vier bzw. fünf sehr unterschied- Dabei wurden wechselseitig jeweils zwei Vorfahren der Vorbauwagen) über die liche Gründungsmethoden angewandt: Betonierabschnitte (Trog und Fahrbahn- gesamte Brückenlänge zu erfolgen gebohrte Stahlkernpfähle, ausbetonierte platte) hergestellt. Durch die vorgege- hatten. Stahlrammpfähle, Caissongründungen und Unterwasserfundamente, zum Teil mit zusätzlichen Stahlkernpfählen. Wie bei vergleichbaren Brückenbaupro- jekten in Skandinavien [5] [11] ist auch in diesem Projekt der hohe Stellenwert einer soliden, dauerhaften Konstruktion erkennbar. Stahlkernpfähle und ausbetonierte Stahlrammpfähle stellen mit ihrem doppelten Korrosionsschutz eine hohe Lebensdauer sicher. Ebenso lassen die Ein- haltung einer Betondeckung von 120 mm für alle seewasserberührenden Bauteile und die Verwendung von vergleichsweise hohen Betonqualitäten einen geringen Unterhaltsaufwand erwarten. Und selbst im Überbau betrug die allgemeine Beton- deckung 75 mm. Dank einer guten internen Arbeitsvorbe- reitung und einer offenen und koopera- tiven Zusammenarbeit zwischen dem Joint Venture Bilfinger Tresfjordbrua, dem verantwortlichen Planungsbüro Multiconsult und dem Bauherrn Statens Vegvesen konnten selbst anspruchsvolle 19 Symmetrischer Freivorbau (Waagebalkenprinzip) auf Achse 7 © Bilfinger Tresfjordbridge Arbeiten sicher und wirtschaftlich umgesetzt werden. Ebenso wurden unvorher-

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gesehene Probleme in der Regel zeitnah Literatur diskutiert und Alternativen gefunden. Als [1] Statistics Norway: Population and quarterly [7] Methner, R.: E 136 Tresfjordbrua – Massiv- changes, Q1 2013. http://www.ssb.no/en/ brückenbau mit anspruchsvollen Gründungen ein bautechnisches Highlight in diesem befolkning/statistikker/folkendrkv/kvartal/ an der Westküste Norwegens, Beitrag zum Projekt ist sicherlich die Herstellung des 2013-05-14?fane=tabell&sort=nummer&tabell= Münchner Massivbau Seminar, Technische Caisson in Achse 8 für eine Wassertiefe 112361 (20.07.2013) Universität München 2013. von -42 m zu sehen, welches mit Hilfe [2] Aftenposten: Mehrere Unfälle in Sunnmøre. [8] Bredemberg, H.: Scandinavian Steel Core Piles. E136 geschlossen. http://www.aftenposten.no/ Bredenberg Geoteknik Ltd. Sweden. eines absenkbaren Ponton erstellt wur- nyheter/iriks/ article3611495.ece (20.07.2013) [9] Andenaes, A.; Simonsen, A. S.: Pelearbeider de; ebenso wie diverse Einsätze von [3] Statens Vegvesen: Signerte byggekontrakt for Tresfjordbrua - Tresfjord Bridge Pile Works, Beitrag großen Schwimmkränen zum Einheben Vågstrandstunnelen. http://www.vegvesen.no/ zum Geoteknikkdagen 2013, Norsk Geoteknisk Europa veg/e136tresfjordbrua/Nyhetsarkiv/ Forening, Oslo 2013. der Betonfertigteilkästen, Unterwasser- Signerte+byggekontrakt+for+V%C3% [10] Statens Vegvesen: Handbook 026, General fundamente oder dem Auf-, Ab- und A5gstrandstunnelen.370513.cms (20.07.2013) specifications 2. Norwegian Public Roads Umbau der Vorschubrüstung und diver- [4] Statens Vegvesen: Bilfinger Berger er klar for Administration, Oslo 2009. ser Hochbaukräne. Dies immer vor dem Tresfjordbrua. http://www.vegvesen.no/ [11] Zehetmaier, G.; Methner, R.: Brückenbau in Europaveg/e136tres fjordbru-a/Nyhetsarkiv/ Skandinavien – Herausforderungen und Hintergrund der zum Teil rauen Wetter- Bilfinger+Berger+er+klar+ for+Tresfjordbrua. Besonderheiten, Beitrag zum Münchner bedingungen. Ebenfalls erwähnenswert 393684.cms (20.07.2013) Massivbau Seminar, Technische Universität erscheinen die Rammarbeiten mit der [5] Methner, R.: Dalsfjordbrua – 523 Meter Hänge- München 2014. brücke in Westnorwegen; in: Beton- und Stahl- Hubinsel Annegret, von der die 198 betonbau 109, Heft 2, 2014. Rammpfähle in nur neun Monaten erstellt [6] Statens Vegvesen: Informerer Tresfjordbrua. wurden. Insgesamt konnten nahezu alle Norwegian Public Roads Administration, Møre og Romsdal 1991. Bauherr angefallenen Verzögerungen durch Statens vegvesen Region midt, Molde, Norwegen Beschleunigungsarbeiten wieder ein- geholt werden, so dass die endgültige Entwurfs- und Ausführungsplanung Fertigstellung der Tresfjordbrücke für Multiconsult AS, Oslo, Norwegen Spätsommer 2015 geplant ist. Prüfingenieur Norconsult AS, Sandvika, Norwegen Autor: Dr.-Ing. Raphael Methner Bauausführung Bilfinger Construction GmbH, Joint Venture Bilfinger Tresfjordbridge Vikebukt, Wiesbaden Norwegen

Gleitlagertechnologie für den Brückenbau

Federal-Mogul DEVA entwickelt Lösungen zur Lagerung von Hängebrückenseilen mit Gleitlagern aus deva.bm und deva.metal. Die hohe Leistungsfähigkeit der selbstschmierenden Verbundgleitwerkstoffe, die auch unter Extrembedingungen ihre grundlegenden Funktionen behalten, ermöglicht ein sicheres Abfangen der Brückenseile sowie der Bewegungen durch Wind und Vibration. Gleitlagertechnologie von Federal-Mogul DEVA – bewährt in zahlreichen Brückenbauwerken weltweit.

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Werksfertigung und Montagekonzept Errichtung der Sundsvall-Brücke in Schweden

von Stephan Lüttger, Rüdiger Schidzig

Im Februar 2011 konnte die Firmen- 1 Einleitung gruppe Max Bögl als Partner im Im Zuge des Ausbaus der Europastraße E 4 Zu den großen Herausforderungen des Joint Venture Sundsvallsbron durch von Myre nach Skönsberg entsteht in der Projektes gehörte neben der anspruchs- schwedischen Hafenstadt Sundsvall ca. vollen Technik auch der von Beginn an einen Sondervorschlag im Design- 400 km nördlich von Stockholm eine sehr straffe Terminplan. Nach der Vergabe and-Build-Verfahren den Auftrag neue Großbrücke. Die 1.420 m lange und durch das schwedische Trafikverket im für den Neubau der Autobahn E 4 23.000 t schwere Stahlbrücke mit Stütz- Februar 2011 musste die komplette Stahl- Seequerung in Sundsvall, Schwe- weiten zwischen 88 m und 170 m über- baumontage der 23.000 t bis spätestens den, gewinnen. Ausschlaggebend spannt den Bottnischen Meerbusen bei zum Winter 2013–14 abgeschlossen Sundsvall in einer Höhe bis zu 33 m. Mit werden. Nur so konnte der vertragliche für den Erfolg des Sondervorschlags der im Grund- und Aufriss gekrümmten Gesamtfertigstellungstermin für die war insbesondere das innovative Brückengradiente und dem sich über ihre Brückenbauarbeiten inklusive Asphalt- Montagekonzept des Hauptüber- gesamte Länge ändernden Brückenquer- arbeiten bis zum Oktober 2014 sicher- baus: Mit den sehr kalten und lan- schnitt entspricht sie inmitten der Hafen- gestellt werden. gen Wintern in Mittelschweden stadt den hohen architektonischen Anfor- Erschwerend kam hinzu, dass in den musste der 23.000-t-Stahlüberbau derungen. Die Konstruktionsbreite des sehr kalten und langen Wintern in Mittel- durchlaufenden dreizelligen Stahlhohl- schweden das Meer im Sund regelmäßig innerhalb eines Sommers montier- kastens variiert dabei zwischen 27 m unpassierbar zufriert. Es war also erfor- bar sein. Dies war nur durch ein und 38 m und die Konstruktionshöhe derlich, eine Montagemethode zu finden, ausgeklügeltes Logistikkonzept zwischen 3,30 m und 6,50 m. die die Herstellung des Stahlüberbaus und durch die Serienvorfertigung Über den zehn Betonpfeilern ist der über Wasser innerhalb der einen Sommer- von Einzelbauteilen mit bis zu 38 m Stahlüberbau zusätzlich jeweils mit einer periode in 2013 ermöglichte. Das Ziel war 7–12 m hohen Stahlpfeilerscheibe auf- es daher, größtmögliche Bauteile kom- Breite, 160 m Länge und Einzel- geständert, deren Fußpunkt durch vier plett vorzufertigen, zu transportieren stückgewichten bis zu 2.500 t mög- Stahlstreben voutenartig mit dem Brü- und einzuheben. lich. Aus den hohen technischen ckenträger verbunden ist. Anforderungen und dem sehr engen Terminplan entstand dabei ganz nebenbei eine der moderns- ten halbautomatisierten Fertigungs- straßen im europäischen Stahlbau.

1 2 Längsansicht und Draufsicht © Firmengruppe Max Bögl

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3 Montagephasen mit Sektionseinteilung © Firmengruppe Max Bögl

Der durchlaufende 1,40 km lange Brücken- träger wurde dazu in Längsrichtung in elf Sektionen mit maximal 160 m Länge unterteilt. Im Bereich der beiden Ufer waren dies die beiden Landsektionen 1 und 11 und über dem Meer die neun Wassersektionen 2–10. Als separate Bau- teile kamen zusätzlich noch die zehn auf den Betonpfeilern zu platzierenden Pfeilerscheiben und die insgesamt 40 Streben hinzu.

2 Werksfertigung Die 23.000 t schwere Stahlkonstruktion 4 Sektion, Pfeilerscheibe und Streben besteht zu 70 % aus Blechdicken von © Firmengruppe Max Bögl 15 mm und dünner. Die Anzahl der zu bearbeitenden Einzelbleche pro Tonne und somit der logistische Fertigungsauf- wand waren also deutlich höher als bei vergleichbaren Brückenkonstruktionen. In Bild 5 ist die für die Werksfertigung von 16–24 m und setzte sich jeweils aus Aus diesem Grund war es auch von Pro- vorgenommene Bauteileinteilung dar- zwei Randelementen, zwei Volumenele- jektbeginn an klar, dass die erforderliche gestellt. Zusätzlich zu den elf Sektionen menten und zwei bis sechs Plattenele- Fertigungsleistung nur durch eine neu- wurde die Brücke in insgesamt 64 Seg- menten zusammen. Die erforderliche artige, weitestgehend automatisierte mente und 452 Elemente unterteilt. Ein Fertigungsleistung war ein komplettes Fertigungsstraße realisierbar ist. Am Segment bestand dabei aus dem gesam- Segment pro Woche. Hauptsitz der Firmengruppe Max Bögl ten Brückenquerschnitt mit einer Länge in Sengenthal bei Neumarkt in der Ober- pfalz wurde daher mit Projektstart parallel an einer neuen Fertigungshalle geplant und gearbeitet. Eine besondere Herausforderung an die neuzuentwi- ckelnden Fertigungsmaschinen war dabei der im Brückenbau übliche hohe Qualitätsstandard.

5 Einteilung in Elemente © Firmengruppe Max Bögl

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Die im Werk gefertigten Elemente mit Abmessungen bis zu 6,50 m Breite, 6,50 m Höhe und 24 m Länge bei maximalen Einzelgewichten bis zu 100 t wurden mit den firmeneigenen Schwertransportern zur ca. 8 km entfernten Schiffsanlegestel- le am Main-Donau-Kanal transportiert und dort in insgesamt 45 Binnenschiffe umgeschlagen. Die Binnenschiffe fuhren dann über den Main-Donau Kanal, den Main und Rhein nach Rotterdam, Nieder- lande. In Rotterdam angekommen, erfolgte der direkte Umschlag in ebenfalls 45 Küstenmotorschiffe. Die neun Küsten- motorschiffe mit den beiden Landsek- tionen und den Bauteilen für die Pfeiler- 6 Halbautomatisierte Umlauffertigung im Werk scheiben und Streben fuhren direkt nach © Firmengruppe Max Bögl Sundsvall. Alle sonstigen Küstenmotor- schiffe mit den Elementen für die neun Wassersektionen fuhren zum Vormon- tageplatz nach Stettin. Die Haupttragkonstruktion des Brücken- trägers mit der Hülle und den beiden 4 Vormontage der Wassersektionen Längsträgern besteht komplett aus ortho- Für die kompette Vormontage der insge- tropen Platten. Bei der erforderlichen samt neun Wassersektionen wurde Max 7 Transportstrecke: Sengenthal, Rotterdam, Stettin, Sundsvall © Firmengruppe Max Bögl Fertigungsleistung von einem Segment Bögls eigener Vormontageplatz in Stettin, pro Woche mussten somit auch pro Polen, vorab weitreichend aufgerüstet. Woche im Schnitt 16 orthotrope Platten Das direkt an der Oder gelegene Firmen- hergestellt werden. Dies war mit der gelände wurde hierfür mit zwei jeweils herkömmlichen Fertigungsweise logis- 210 m langen Verschubbahnen, einer tisch nicht zu leisten, und es musste eine Schiffsanlege- und einer Pontonanlege- spezielle Umlauffertigung entwickelt stelle ausgestattet. werden. Deren Herzstück ist die halb- Die aus Rotterdam ankommenden Küs- automatisierte Linienfertigung der tenmotorschiffe konnten dadurch direkt orthotropen Platten. am Vormontageplatz anlegen und wurden mittels Raupenkran entladen. Auf 3 Binnentransport einem Leergerüst erfolgte dann die 8 Küstenmotorschiff mit Stahlelementen Bei einem internationalen Großprojekt Vormontage der neun Sektionen in der © Firmengruppe Max Bögl mit sehr engem Terminplan werden auch spannungslosen Werkstattform im Acht- an die gesamte Logistikkette höchste Wochen-Takt. Nach der stahlbautechni- Anforderungen gestellt. Da streckenweise schen Fertigstellung einer Sektion wurde schließlich Sektion für Sektion in Rich- die Werksfertigung in Neumarkt, die Vor- diese im Bereich der Verschubbahnen tung der Pontonanlegestelle geschoben montage in Stettin und die Montage in hydraulisch angehoben und aus dem werden. Dabei wurde noch der Korro- Sundsvall zeitgleich liefen, musste die Leergerüst freigesetzt. Abgesetzt wurden sionsschutz komplettiert sowie der innen- Just-in-time-Logistik zwischen den drei die Sektionen danach mit vier Verschub- liegende Wartungssteg, die Fernwärme- Produktionsorten Hand in Hand funktio- schlitten auf den beiden Verschubbah- leitungen und die Brückengeländer nieren. nen. Auf der Verschubbahn konnte montiert.

9 Vormontageplatz in Stettin © Firmengruppe Max Bögl

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5 Pontontransport Im Juni 2013 war es dann so weit. Sieben der neun Wassersektionen standen in Stettin zum Abholen bereit, die beiden Landsektionen in Sundsvall waren auf bis zu 26 m hohen Traggerüsten fertiggestellt und alle Vorbereitungen für die große Wassermontage getroffen. Der große Endspurt konnte beginnen. Von Stettin sollten nun im 2,50-Wochen- Rhythmus alle neun Sektionen nach Sundsvall ausgeliefert werden. Die Sek- tion 10, die erste Sektion zur Ausliefe- rung, lag hierzu schon in ihrer Abhol- position über dem fließenden Wasser der Oder. 10 Ablegende Sektion in Stettin Nach der Ankunft des 100 m langen Pon- © Firmengruppe Max Bögl tons »Veka 3303« samt Schlepper wurde der Ponton als Erstes geflutet, um ihn unter die wartende Sektion ziehen zu Mit der sich auf dem Weg befindlichen Nach dem Setzen der Pfeilerscheibe können. Mittels Lenzen des Pontons Sektion 10 war es im Juni 2013 auch an konnte dann auch die Sektion 10 für den lagerte sich die Sektion dann langsam der Zeit, die erste der vorgefertigten Einhub vorbereitet werden. Die Veka 3303 von den Verschubbahnen auf den Ponton Pfeilerscheiben auf den wasserseitigen wurde dazu im Sund mit Schleppern um. Nun musste sie nur noch für den Betonpfeiler zu setzen. Die Pfeilerscheibe und Seilwinden in die Nähe des Pfeilers 7 Transportstrecke: Sengenthal, Rotterdam, Stettin, Sundsvall Seetransport auf dem Ponton fixiert war hierzu bereits auf einer kurzen Ver- manövriert. Das dem Ufer zugewandte © Firmengruppe Max Bögl werden, um die 1.150 km lange Reise schubbahn am baustellennahen Vormon- Sektionsende wurde dabei so positio- über die Ostsee nach Sundsvall begin- tageplatz bis an die Kaimauer geschoben niert, dass die von dem auf der voran- nen zu können. Die reine Fahrzeit nach worden. In dieser Position konnte sie mit gehenden Sektion stehenden Derrick Sundsvall sollte dabei unter guten See- dem seitlichen Ausleger des Schwimm- heruntergelassenen Litzen am Sektions- bedingungen lediglich fünf Tage dauern. portals aufgenommen werden. Mit ihr am ende sich anschlagen ließen. An dem Haken wurde das Schwimmportal dann vom Ufer abgewandten Sektionsende 6 Wassermontage mit Schleppern und Seilwinden so im konnte sich währenddessen das Schwimm- Für den Einhub der bis zu 2.500 t schwe- Sund positioniert, dass sich die Pfeiler- portal über dem Sektionsende positio- ren Wassersektionen in deren Einbaulage scheibe auf dem Betonpfeiler absetzen nieren. in Höhen bis zu 40 m über dem Meer war ließ. Die Pfeilerscheiben mit maximal 12 m projektbegleitend ein neues Einhub- Höhe, 11 m Breite und einem Gewicht bis equipment zu planen und zu fertigen. zu 160 t wurden dabei jeweils erst einmal 8 Küstenmotorschiff mit Stahlelementen © Firmengruppe Max Bögl Auf dem Kragarm der je Ufer bereits als Kragstütze auf dem Betonpfeiler montierten Sektion war dies je eine gelagert. Derrickkonstruktion, ausgerüstet mit jeweils zwei 650-t-Litzenhebern. Am freien Ende der einzuhebenden Sektion war es hingegen ein auf einem Ponton schwimmendes Einhubportal, ausgerüs- tet mit zwei 850-t-Litzenhebern. Das Schwimmportal war dabei zusätzlich mit einem seitlichen Ausleger ausgestattet, so dass es mit einer Seilwinde auch die bis zu 160 t schweren Pfeilerscheiben auf die wasserseitigen Betonpfeiler setzen konnte. Bei der mit einem Ponton maximal mög- lichen Transportumlaufzeit von 2,50 Wochen und der wechselseitigen Mon- tage vom Nord- und Südufer aus ergab sich für jede Sektion inklusive der dazu- gehörigen Pfeilerscheibe und Streben ein zur Verfügung stehendes Montagefenster von nur fünf Wochen. Alle Montageab- läufe mussten entsprechend so optimiert werden, dass dieser Rhythmus realisiert 11 Einhub der vorgefertigten Pfeilerscheibe werden konnte. © Firmengruppe Max Bögl

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12 Einhub einer Sektion © Firmengruppe Max Bögl

Mit den an beiden Enden angeschlage- nen Litzen war es nun möglich, die im Grundriss noch verschwenkte Sektion vom Ponton abzuheben. Der Ponton selbst kam dabei immer weiter aus dem Wasser, bis die Sektion schließlich komplett freigesetzt war. Unter ständiger Kontrolle der einzelnen Litzenheberkräfte und Messung der Litzenschiefstellungen wurde die Sektion Hub um Hub in die 13 Abgeschlossener Sektionseinhub Höhe gezogen. Um bei ihrem daran © Firmengruppe Max Bögl anschließenden seitlichen Einschwenken eine Kollision mit dem vorangehenden Sektionsende und der Pfeilerscheibe zu Montageverschlosserungen. Am Sek- Innerhalb von einem Tag war die erste vermeiden, wurde sie vorerst in Längs- tionsstoß wurde die eingehobene Sektion Sektion eingehoben, und die Veka 3303 richtung schräg hochgezogen. Das dem dabei in Längs- und Querrichtung fixiert, konnte ihre Rückfahrt nach Stettin an- Ufer zugewandte Sektionsende wurde während am Stoß zwischen Sektion und treten. In Sundsvall begannen nun die dabei nur bis kurz unter die vorangehen- Pfeilerscheibe neben der Längs- und Schlosser- und Schweißarbeiten am de Sektion gezogen und das dem Ufer Querfesthaltung zusätzlich auch eine Sektionsstoß und am Stoß zur Pfeiler- abgewandte über die Pfeilerscheibe Einspannung der Pfeilerscheibe an der scheibe. Direkt im Anschluss daran muss- hinaus. In dieser Position konnte der Sektion vorgenommen wurde. Um bei ten die vier Streben mit Längen bis zu Eindrehvorgang durchgeführt werden. der abkühlenden Brückenkonstruktion 35 m, Rohrdurchmessern bis zu 2 m und Nach dem Eindrehen der Sektion mit am Ende des sehr langen Einhubtages Einzelgewichten bis zu 54 t eingehoben Drehpunkt am Derrick konnte sie in ihre keine Zwängungen im System zu erzeu- und vorgespannt werden. Nur so ließ endgültige Höhenlage abgelassen bzw. gen, mussten zeitgleich zur Einspannung sich fünf Wochen nach dem Einhub der hochgezogen werden. Mit Erreichen der an der Sektion auch die Einspannung und Sektion 10 auch die Sektion 9 einheben. endgültigen Höhenlage erfolgten dann Längsfesthaltung am Fuß der Pfeiler- Während all dieser Arbeiten am nördli- Schritt für Schritt auch die temporären scheibe gelöst werden. chen Ufer liefen zudem die Vorbereitun- gen am südlichen Ufer auf Hochtouren: Dort sollte 2,50 Wochen nach dem Einhub der Sektion 10 die Sektion 2 eingehoben werden. In dieser Art und Weise wurde in 2013 wechselseitig im 2,50-Wochen-Takt Sektion für Sektion eingehoben und montiert, bis lediglich noch der Lücken- schluss mit der Sektion 6 verblieb.

7 Lückenschluss Während im Sommer und Herbst in 2013 in Sundsvall überraschend gute Wetter- bedingungen vorherrschten, waren die Seebedingungen entlang der Ponton- 14 Lückenschluss mit der Sektion 6 fahrtroute nicht immer so optimal. © Firmengruppe Max Bögl

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Speziell im Spätsommer und Herbst traten teils heftige Stürme und, damit einhergehend, hohe Wellen auf der Ost- see auf. Aus diesem Grund hat sich die Montage der letzten Sektionen in den Herbst und Winter verschoben. Nach dem Einhub der vorletzten Sektion im Dezem- ber 2013 konnte der Lückenschluss mit der Sektion 6 erst Anfang 2014 erfolgen. Zum Einhub der letzten Sektion war das Meer im Sund dann auch, wie zu jener Jahreszeit erwartet, zugefroren. Bevor der Ponton mit der Sektion daher in Einhub- position gebracht werden konnte, musste die Bucht im Bereich der Brückenmitte mit einem der lokalen Eisbrecher eisfrei gemacht werden. Der Einhub der letzten Sektion erfolgte schließlich, abweichend von den vorherigen Sektionen, nur mit 15 Brücke nach dem Abschluss der Stahlbaumontage Hilfe der beiden Derricks. © Firmengruppe Max Bögl

Autoren: Dipl.-Ing. (FH) Stephan Lüttger Dipl.-Ing. Rüdiger Schidzig Max Bögl Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG, Bauherr Sengenthal Trafikverket, Borlänge, Schweden Statische und konstruktive Prüfung Weyer Beratende Ingenieure im Bauwesen GmbH, Anmerkung Entwurf Dortmund [1] Bei diesem Beitrag handelt es sich um die Rundquist Arkitekter AB, Stockholm, Schweden überarbeitete Fassung eines Aufsatzes, der Stahlbau zuvor in Heft 10, 2014, der Zeitschrift »Stahlbau« Tragwerksplanung Max Bögl Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG, erschienen ist. ISC Consulting Engineers A/S, Kopenhagen, Dänemark Sengenthal

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Anlass, Wettbewerbsverfahren und Siegerentwurf Neue Hubbrücke über den Göta Älv in Göteborg

von Rico Stockmann, Steen Savery Trojaborg

Die Stadt Göteborg, vertreten durch die Verkehrsbehörde in Zusam- menarbeit mit der Stadtplanungs- behörde, lobte Anfang 2013 einen Wettbewerb für die Gestaltung einer neuen Brücke über den Göta Älv aus. Aus 25 Bewerbern wurden fünf Teams ausgewählt: WSP Schweden AB gemeinsam mit DOF 1 Visualisierung des siegreichen Entwurfs und Snöhetta Architects; Zaha © Dissing + Weitling architecture a/s Hadid Architects; Tyrens AB: Team

Hisingsbron Bridge Consultants; 1 Die bestehende Brücke Ramböll Sweden AB gemeinsam Göteborg ist die zweitgrößte Stadt Schwe- Wie viele europäische Hafenstädte befin- mit Wilkinson Eyre Architects; dens und wird 2021 sein 400-jähriges det sich auch Göteborg im Umbruch. Der Dissing + Weitling architecture Stadtjubiläum begehen. In der Stadt Hafenbetrieb wandert flussabwärts in liegt der größte Exporthafen Skandina- Richtung Kattegat, und innerstädtisch gemeinsam mit Leonhardt, Andrä viens: Hier werden jährlich fast 1 Million werden die alten Hafenflächen frei. Auf und Partner, ELU Konsult Schweden Container und etwa 160.000 Neuwagen beiden Seiten des Göta Älv entsteht ein und Ljusarkitektur aus Schweden umgeschlagen. neues Stadtzentrum. Inmitten dieses als Beleuchtungsspezialist. Jedes Der Fluss Göta ist 93 km lang und fließt Bereiches liegt die derzeit fast 80 Jahre Teilnehmerteam erhielt ein Bear- vom Vänernsee nach Südwesten zum alte Göta-Älv-Brücke. beitungshonorar in Höhe von Kattegat; er ist der größte und längste Dieses bestehende Bauwerk ist eine Fluss Schwedens. Der Göta Älv bildet 910 m lange Stahlbrücke mit einer zen- 400.000 SEK (Schwedische Kronen), gemeinsam mit dem Kanalsystem des tralen Klappbrückenöffnung. Die Durch- zusätzlich wurden für den Gewinner Göta-Kanals und des Trollhätte-Kanals fahrtshöhe liegt bei 19,50 m über dem 600.000 SEK als Preisgeld vorgese- ein 390 km langes Wasserstraßensystem mittleren Wasserstand, die Durchfahrts- hen. Ende 2013 wurden Dissing + quer durch Schweden. Auf ihm verkehren breite beträgt 20 m, und die Seitenfelder Weitling gemeinsam mit Leonhardt, Schiffe bis ca. 6.000 dwt (deadweight haben eine Durchfahrtshöhe von 18,50 m tonnage) mitten durch Göteborg. und eine Breite von 27 m. Die vierspurige Andrä und Partner, ELU und Ljus- arkitektur als Gewinner des Wett- bewerbs bekanntgegeben. Derzeit arbeitet das Team gemeinsam mit Cowi SE an dem Projekt. Cowi war bereits zuvor mit einem Rahmen- vertrag für die gesamte Verbindung einschließlich Zufahrten beauftragt worden und leitet das Gesamtvor- haben.

2 Lage der 80 Jahre alten Klappbrücke © Dissing + Weitling architecture a/s

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3 Neue Brücke »Hirsingsbron« im Stadtbild © Dissing + Weitling architecture a/s

3 Die RiverCity Göteborg Brücke wurde am 26. November 1939 Randbedingungen für den Neubau waren Die Stadtverwaltung Göteborgs hatte eröffnet und in den 1950er Jahren um eine Verbreiterung der Brücke durch die 2012 die Vision einer RiverCity Göteborg, zwei weitere Fahrspuren sowie einen Anordnung von großzügigen beidseiti- die die zentralen alten Hafenbezirke rund Geh- und Radweg auf jeder Seite ergänzt. gen Geh- und Radwegen und die Füh- um den Fluss Göta umfasst, herausgege- Einschließlich Zufahrtsstraßen misst die rung der Straßenbahn in Brückenmitte in ben. Diese RiverCity soll sich als zentrale Gesamtlänge des Brückenzuges 1.850 m. einem separaten Bus- und Straßenbahn- Stadt am Fluss in Richtung Großraum Das vorhandene Bauwerk hat seine Nut- bereich. Das neue Bauwerk muss aus Göteborg, Westschweden und der Welt zungsdauer erreicht und soll bis zum stadtplanerischer Sicht östlich, also öffnen. Die drei wichtigsten strategischen Jahr 2020 außer Betrieb gehen. stromaufwärts neben der Bestandsbrücke Punkte sind: errichtet werden. Während der Bauzeit – die Verbindung des südlichen 2 Die Wettbewerbsauslobung bleibt die vorhandene Brücke noch in Stadtzentrums mit dem Norden, Ziel des Wettbewerbs war es, eine neue Betrieb. – die Einbeziehung des Wassers, Verbindung für Stadtbahnen, Busse, Die bewegliche Hauptspannweite sollte – die Stärkung des Zentrums. Kraftfahrzeuge, Fußgänger und Fahrräder 30 m messen. Die lichte Höhe im ge- Die Überlegungen für die RiverCity Göte- als Ersatzneubau für das bisherige Bau- schlossenen Zustand sollte mindestens borg sind ein wichtiger Ausgangspunkt werk zu entwerfen. Die neue Brücke sollte 12 m über dem mittleren Hochwasser- für den Entwurf der neuen Brücke: Die – die Interessen der Stadt Göteborg, pegel und in geöffnetem Zustand min- neue Brücke wird als Bindeglied zwischen der Region und des Landes erfüllen. destens 27,50 m betragen. dem nördlichen und südlichen Ufer des – zugänglich, effizient, ästhetisch Es muss hier angemerkt werden, dass Flusses dienen und zur Umgestaltung ansprechend und von hoher techni- durch die Verringerung der lichten Durch- der Nachbarbezirke Frihamnen und scher Qualität sein. fahrtshöhe unter der geschlossenen Brü- Gullbergsvass, wichtiger Teile der – den Umweltschutz berücksichtigen cke um 6,50 m im Vergleich zur vorhande- RiverCity Göteborg, beitragen. So ist und die Verkehrsanbindung, die nen Brücke die Gesamtlänge des Neubaus sie nicht nur eine Verkehrsverbindung, Arbeitswelt, die Verkehrsqualität, deutlich reduziert werden kann und sich sondern auch ein großes Stadtentwick- die Verkehrssicherheit und die hiermit nicht nur die Flächeninanspruch- lungsprojekt, ein attraktives Symbol des Barrierefreiheit verbessern. nahme und die Eingriffe an den Landsei- vorwärtsgerichteten Geistes der Stadt. – zu einem guten sozialen Umfeld und ten verringern, sondern auch, dass die Diese Vision wurde in den Vergabeunter- einer sicheren Umgebung für Kinder Brücke dadurch deutlich an Attraktivität lagen gefordert. Die Entwicklung der beitragen. für Fußgänger und Radfahrer gewinnt. RiverCity Göteborg ist zudem nicht nur – bis zum Jahr 2020 in Betrieb genom- Damit wird das neue Bauwerk breiter und eine kommunale Aufgabe, sondern auch men werden und eine wichtige Rolle flacher als das bestehende sein, gleichzei- ein Entwicklungsmotor für die gesamte bei der 400-Jahr-Feier der Stadt im tig wird sich die Zahl der erforderlichen wachsende Region. Jahr 2021 spielen. Brückenöffnungen pro Tag auf ca. 19 – im Rahmen des festgestellten Haus- erhöhen. haltsplans für 1 Mrd. SEK ausgeführt Der Name der neuen Brücke stand für werden, was ca. 105 Mio. € entspricht. den Auslober von Anfang an fest: »Hisingsbron« nach der Insel Hisingen nördlich des Göta Älv.

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4 (Erste) Entwurfs- und Prinzipskizze © Dissing + Weitling architecture a/s

Die neue Brücke soll, wie die Älvsborgs- die ihren Platz in diesem Umfeld behaup- kompliziert, zusätzliche Gründungen bron-Brücke von 1966, zu einem Symbol ten kann. Das war eine Gelegenheit darum teuer. Längere Spannweiten der für Göteborg werden, einem Sinnbild, das für ein feines Wahrzeichen. Das ist Seitenfelder boten sich so als eine die Menschen mit der Stadt verbindet, Göteborg! Möglichkeit an. und zu einem international erkennbaren Die Örtlichkeit ist gekennzeichnet durch Die erste Idee erwies sich schnell als die Wahrzeichen. Forderung war, dass die weite Sichtachsen, vielfältige Gebäude beste. Vier hohe Hubtürme tragen das neue Brücke den Charakter Göteborgs unterschiedlicher Art und Größe – nicht zentrale Hubfeld. Die kantigen Pylonen adaptiert und auf der Persönlichkeit und zuletzt vom Skanskaskrapan, dem auch werden biegesteif mit den weitgespann- Identität der Stadt basiert. So soll sie sich Lippenstift genannten, 83 m hohen ten, stark gevouteten Seitenfeldern bewusst auf bestehende und zukünftige postmodernen Hochhaus aus dem Jahre verbunden und bilden eine zusammen- Sehenswürdigkeiten der Stadt und am 1989 – sowie durch die Robustheit der hängende und klare Form, die aus der Fluss beziehen. Sie soll ihren Platz im Schiffe und das geschäftige Treiben Ferne gut wahrgenommen werden kann. Stadtbild auf natürliche Weise finden, in den Hafenanlagen. Die kräftigeren Seitenfelder, die vier ohne Stadt, Landschaft und Sehens- Die einfachen Zweckbauten der Hafen- Hubtürme und das schlanke Hubfeld würdigkeiten zu dominieren oder von anlagen mit ihren Schiffen und Gerät- zeigen dem Betrachter die Funktion der ihnen dominiert zu werden. schaften sind oftmals von einzigartiger Brücke. Sie markieren gleichzeitig die Schönheit. Wir waren von dieser mariti- Fahrrinne im Göta Älv. Das Bauwerk könn- 4 Der Entwurf men Ästhetik fasziniert, suchten nach te ein Tor zu Göteborg werden. Durch das Unser Team traf sich zu Beginn der Ent- ihr und nach mehr, nach etwas Beson- Hubfeld wird dieser Effekt noch drama- wurfsentwicklung in Göteborg zu einem derem. tisiert. Es ergibt sich eine Brücke, die ersten gemeinsamen Arbeitsgespräch Wir wollten uns bewusst von der beste- vereint und (manchmal) trennt – wie und diskutierte die Grundsätze und die henden Brücke mit ihren kurzen Spann- auch der Hafen Güter ein- und ausführt. Eignung möglicher Brückentypen. Wie weiten, ihrer Vielzahl von Dalben und Die Brücke wird von Land und Wasser zu immer begannen wir mit der Funktiona- Leitwerken und den großen, die Sicht sehen sein, von oben und unten, aus der lität: Die sehr breite Brücke überführt versperrenden Gegengewichten verab- Nähe und aus der Ferne. Sie soll sich auf Straßenbahnen, Busse, Kraftfahrzeuge, schieden. Die Funktion des Bauwerkes ihre Umgebung beziehen, aber selbstän- Fußgänger und Fahrradfahrer und muss sollte im Gegensatz zur Bestandsbrücke, dig wirken. Hier soll ein verständliches eine bewegliche Hauptöffnung haben. wo das Klappfeld nicht ablesbar ist, gut und selbsterklärendes großes Bauwerk in Die Achse der Hauptöffnung muss zu- zu verstehen sein. Wir wollten der Stadt der Mitte des Hafens entstehen, das zeigt, dem in einer Flucht mit der Öffnung der die Blickbeziehungen über und entlang wie es funktioniert und was es kann. Es Bestandsbrücke liegen, da während der dem Göta Älv zurückgeben. Gründungs- ist der Versuch, ein komplexes Bauwerk Bauzeit beide Brücken in paralleler Lage themen wurden diskutiert. Könnten wir einfach zu interpretieren, mit einfacher, vorhanden sind. große Spannweiten wählen? Die Bau- aber einzigartiger Funktionalität, Technik Gern wollten alle im Team eine Hubbrü- grundverhältnisse in Göteborg sind und Architektur. ckenlösung, denn sie hat viele Vorteile: Sie bewegt sich schnell, ist einfach zu warten und energetisch günstig. Da keine sehr große lichte Höhe gefordert war, schien sie optimal. Klappbrückenlösun- gen mit ihren sperrigen Gegengewichten wurden ausgeschlossen. Drehbrücken arbeiten langsamer und hätten wertvol- len Platz in der Nähe der Kais geopfert. Roll- und Tischbrücken schieden aus technischen Gründen aus. So viel zu den Hausaufgaben. Wir gingen an den Fluss, machten eine Ortsbesichti- gung. Wir waren beeindruckt von der Örtlichkeit, der Größenordnung, von den großen Räumen, dem Wasser und der Stadt. Das hatte Potential für eine neue Brücke, ein großes Bauwerk als Teil der 5 Vier Hubtürme mit zentralem Hubfeld Stadtentwicklung. Das war ein Standort © Dissing + Weitling architecture a/s für eine Brücke, die die Stadt verbindet,

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6 7 Ansicht und Längsschnitt © Dissing + Weitling architecture a/s

Das Hubfeld in der Mitte des Bauwerkes Von unten gesehen durchbrechen die ist ein mehrzelliger Stahlhohlkasten. langen ununterbrochenen Stahlboxen Die Überbauten der Seitenfelder sind visuell die breite Fahrbahnplatte. Der Verbundkonstruktionen, wobei die glänzend lackierte Stahl und die glatten Betonfahrbahnplatte von drei Stahlhohl- Betonoberflächen werden im Licht von kästen gestützt wird. Dies gewährleistet dem Göta Älv reflektiert und tragen so eine verformungsarme Lastableitung zur visuellen Dramatik der Brücke bei. unter den Straßenbahngleisen in der Fußgänger, Fahrrad- und Autofahrer Mitte der Fahrbahn. sowie Straßenbahnfahrgäste können auf der Brücke den weiten, unverbauten Blick ohne störendes oben liegendes Tragwerk genießen. Die vier Hubtürme an den vier Ecken des ca. 630 t schweren Hubfeldes sind Stahltürme, an denen der Überbau des Hubfeldes geführt wird, während in ihrem Inneren die Gegengewichte angeordnet sind. Die Geometrie der Hubtürme wird durch die Antriebe, die Gegenge- wichtsanlagen und die erforderlichen Leitern und Aufzüge für Wartungsarbei- ten bestimmt. Der Antrieb des Bauwerkes erfolgt über einen elektromechanischen Windenantrieb in den Hubtürmen unterhalb des Brückendecks.

8 Hubturm im Schnitt © Dissing + Weitling architecture a/s

9 Grundriss eines Hubturms © Dissing + Weitling architecture a/s

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 67 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

10 Blick von den Uferanlagen © Dissing + Weitling architecture a/s

Treppen und Aufzüge an den Kais auf Im Laufe der Bearbeitung zeigte sich, Gestalterisch ist die neue Brücke über jeder Flussseite ermöglichen den Zugang wie treffend das Konzept von Anfang an den Göta Älv als gut erkennbares Wahr- zur Brücke für Fußgänger und Radfahrer. war. Es galt noch Detailfragen zu klären, zeichen gedacht und wurde trotz des Die Treppen- und Aufzugstürme sind mit Berechnungen, Nachweise und eine frühen Projektstatus auch stets als sol- großen Aussichtsplattformen in Richtung Kostenkalkulation aufzustellen, den ches anerkannt. So ist Göteborg, eine Fluss ausgestattet. Platz für den Hubantrieb zu finden und Stadt, die zurück- und vorausblickt. das Zusammenwirken der einzelnen Elemente zu verfeinern. Ab einem be- stimmten Moment im Entwurfsprozess entwickelt eine praktikable Lösung eine Eigendynamik und erzeugt so ihre eigenen architektonischen Regeln und ihre innere Logik. Von da an waren es bis zur Fertigstellung des Wettbewerbsentwurfes nur noch viel handwerkliche Arbeit und viel Zuhören, um Verständnis für die Belange der Beteiligten zu bekommen.

11 Perspektive: auf der Brücke © Dissing + Weitling architecture a/s

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Hisingsbron Göteborg | Schweden

Die Kunst des Konstruierens 12 Unterseite von Hirsingsbron © Dissing + Weitling architecture a/s Kreative und innovative Entwürfe wettbewerbsfähige Sondervorschläge 5 Weiterer Wettbewerbsablauf Nach der Abgabe der Wettbewerbsbei- Ausführungsplanungen auf dem träge durch die teilnehmenden Planungs- neuesten Stand der Technik teams erfolgte ihre Prüfung durch den Auslober. Gleichzeitig wurden die Bei- träge aber auch im Internet präsentiert und über die Presse der Bevölkerung Jahrzehntelange Erfahrung bekanntgegeben, wobei ihre Urheber auf allen Gebieten des anonym blieben. In Internetforen entwickelte sich eine rege Diskussion über Ingenieurbaus die Vor- und Nachteile der einzelnen Lösungsvorschläge. Dabei war es interessant, zu beobachten, dass die Öffent- lichkeit teilweise sehr fundierte Meinun- gen und Wünsche hatte und sich keines- Bauherr Göteborgs Stad, vertreten durch Trafikkontoret wegs von oberflächlichen ersten Eindrü- cken leiten ließ. So wurden Gestaltung, Planung Gesamtprojekt und Verkehrsanlagen Kosten, Öffnungs- und Schließzeiten, Cowi AB, Göteborg, Schweden Beratende Ingenieure VBI AG mögliche Behinderungen der Schifffahrt Architektur und Weiteres diskutiert. Eine große Göte- Dissing + Weitling architecture a/s, Kopenhagen, borger Zeitung rief die Leser zudem zu Dänemark www.lap-consult.com einer Abstimmung über die eingereichten Tragwerksplanung Entwürfe im Internet auf. Leonhardt, Andrä und Partner, Unabhängig von dieser Abstimmung Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart und Hamburg tagte eine Jury aus Fachleuten, die den ELU Konsult AB, Göteborg, Schweden Siegerentwurf schließlich auswählte und Beleuchtungsplanung am 11. Dezember 2013 bekanntgab. Ljusarkitektur, Stockholm, Schweden

Autoren: Dipl.-Ing. Rico Stockmann Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Hamburg Rheinbrücke Hard-Fußach | Österreich Steen Savery Trojaborg Dissing + Weitling architecture a/s Kopenhagen, Dänemark

Haikou-Ruyi Crossing | China

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 69 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Nachhaltigkeit, Innovation und Nutzungsvielfalt Die Baakenhafenbrücke in der HafenCity Hamburg

von Paul Rogers, Henning Liebig, Jim Eyre

Die Baakenhafenbrücke in der HafenCity Hamburg wurde im August 2013 fertiggestellt und mit einem Bürgerfest eröffnet. Die ca. 170 m lange Brücke markiert den Auftakt für die Quartiersentwick- lung um den Baakenhafen, wo in den nächsten Jahren ein großes grünes Familien- und Freizeitquar- tier entsteht. Die Stahlkonstruktion ist das Ergebnis eines innovativen Planungs- wie Realisierungsprozes- 1 Lageplan und Übersicht © HafenCity Hamburg GmbH ses und trägt mit ihrer architekto-

nischen Gestaltung wesentlich zur 1 Anlass und Bedarf Identitätsbildung der HafenCity bei. Tausende Bürger erlebten am 16. August Richtung Osten: Über der Einfahrt zum Die Baakenhafenbrücke genügt den 2013, wie die Baakenhafenbrücke, das Baakenhafen, einem langgestreckten vielfältigen Nutzungsanforderun- größte Brückenbauwerk in der HafenCity ehemaligen Seehafenbecken, ist sie gen einer modernen, nachhaltigen Hamburg, der Öffentlichkeit und dem eine markante Landmarke. Die leicht Verkehr übergeben wurde. Die Baaken- geschwungene, den Kraftflüssen fol- Stadtentwicklung, schafft die ver- hafenbrücke stellt die wichtigste Ver- gende Form macht sie zu einer elegan- kehrliche Anbindung des Baaken- bindung zwischen dem gleichnamigen ten Erscheinung, die sich harmonisch ins hafens an die Hamburger City Quartier mit künftig mindestens 1.800 Umfeld einfügt, ohne Barrieren zu bilden. ebenso wie qualitätsvolle Aufent- Wohnungen sowie großzügigen grünen Zugleich schafft sie großzügige Aufent- haltsräume mit Blick auf die Elbe Freiräumen und der übrigen HafenCity haltsräume für Fußgänger und genügt und den Hafen. Der Entwurf bindet wie der Hamburger City dar. Das Bauwerk den vielfältigen Nutzungsanforderungen ist damit eine wesentliche Voraussetzung einer modernen Stadtentwicklung sowie sich harmonisch ins Umfeld ein, für die Entwicklung der HafenCity in höchsten Ansprüchen der Nachhaltigkeit. ohne Barrieren zu bilden. Als Pilot- projekt zur Entwicklung eines brückenspezifischen Systems zur Nachhaltigkeitsbewertung weist das Bauwerk außerdem eine technische Besonderheit auf: ein 30 m langes Aushubelement, das mit Hilfe eines Pontons durch die Kraft der Tide bewegt werden kann. Diese kosten- und energiespa- rende Lösung ermöglicht es, auch in Zukunft mit einem großen Museumsschiff in das Hafen- becken einzulaufen.

2 Baakenhafenbrücke in der HafenCity Hamburg © HafenCity Hamburg GmbH/Elbe & Flut/Tobias Hampel

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3 Draufsicht © BuroHappold Engineering/Wilkinson Eyre Architects

So beschreitet ihre Konstruktion bei- Geprägt wird diese »New Downtown« dere durch die HafenCity Universität. spielsweise mit einem durch die Kraft von der Lage an der Norderelbe und vier Herausragende Brücken zeichnen sich der Tide aushebbaren Mittelteil neue ehemaligen Hafenbecken. Sie liegt außer- durch eine besondere Verbindung von Wege einer »minimalen Beweglichkeit«. halb der Hauptdeichlinie und erlebt das Architektur und Technik aus, die, sich Mit dem Aushubelement bleibt auch in tägliche Wechselspiel der Tide. Der mehr gegenseitig ergänzend, eine gemein- Zukunft die Möglichkeit bestehen, dass als 1 km lange Baakenhafen ist das mit same Komposition entstehen lassen. Die zum Beispiel ein großes Museumsschiff Abstand größte jener Becken. Die zwi- Form der Baakenhafenbrücke ist zugleich die Brücke passiert. Die sehr viel teurere schen Elbe und Baakenhafen befindliche effizient, inspirierend und skulptural. Das Variante einer Klappbrücke wurde ver- und bisher nur im Osten an das Wege- aushebbare Mittelsegment führt zu einer mieden. Hinsichtlich der Entwicklung netz angeschlossene Halbinsel ist mit der visuell ausbalancierten Auskragung, die technischer Standards und Nachhaltig- neuen Brücke auch im Westen erstmals sowohl in sich als auch während der Aus- keit geht von dem Brückenbauprojekt direkt erreichbar. Neben der U-Bahn- hubsituation für Stabilität sorgt. Indem eine starke Signalwirkung aus – weit Station HafenCity Universität quert sie sie ihre maximale Höhe über den Stützen über die Grenzen der HafenCity den Baakenhafen und überspannt dabei erreichen und sich zur Feldmitte und zu hinaus. ebenso die Spazierwege auf den Kais: den Enden hin verjüngen, spiegeln die Südöstlich des Hamburger Zentrums In der HafenCity werden Fußgänger nach Hauptlängsträger die Effizienz des Trag- erweitert die HafenCity bis etwa 2025 die ihrer Fertigstellung fast 11 km Uferprome- werks. Diese Wellenbewegung erzeugt Stadtfläche um 40 % und fügt maritimes nade nutzen können, ohne eine Straße eine markante Ansicht, die von der Flair hinzu. Auf einer Fläche von 157 ha passieren zu müssen. Sekundärstruktur unterstrichen wird. werden Arbeiten und Wohnen, Freizeit, Um eine angemessene Durchfahrtshöhe Tourismus und Einzelhandel feinkörnig 2 Entwurf für Barkassen und Hafenfähren zu gewähr- miteinander vermischt. Geplant sind Die Brücke orientiert sich aus städtebau- leisten sowie eine schlanke Ansicht zu über 45.000 Arbeitsplätze sowie mehr licher Perspektive an der Linienführung erzielen, befindet sich der Hauptlängs- als 6.000 Wohnungen auf ca. 2,32 Mio. m² des Lohseparks und verbindet den nörd- träger sowohl unter als auch über dem Bruttogeschoßfläche. Für die hohe Quali- lichen mit dem südlichen Teil des Quar- Straßenniveau. Durch diese Anordnung tät der HafenCity stehen der Anspruch tiers Baakenhafen. Die vom Straßenver- werden zudem die räumliche und akus- an Urbanität und ökologische Nachhaltig- kehr geschützten, sanft geschwungenen tische Trennung des Fußgängerbereichs keit sowie ein innovativer Entwicklungs- Fußwege bringen Spaziergänger näher von der Fahrbahn erreicht. Das Haupt- prozess. zum Wasser und ermöglichen dort ein- tragwerk ermöglicht somit unterschied- zigartige Ausblicke in alle Richtungen. liche Höhen des Fußwegs. Dessen nord- Die Wege weiten sich, während sie sich westlicher Teil senkt sich am weitesten zum Wasser neigen. So entstehen groß- zum Wasser hin und schafft derart eine zügige Terrassen mit Sitzgelegenheiten. optische Verbindung zum Lohsepark. Im Von einer langen Holzbank aus hat man Südwesten steigt der Weg über Straßen- den freien Blick über die tiefer liegende niveau und bietet so einen freien Blick Brüstung hinweg. Fußgänger werden nach Westen über die Elbe und nach zum Verweilen eingeladen; die Brücke Osten in den Baakenhafen. Die Brücke ist somit nicht nur Verbindung, sondern eröffnet darüber hinaus einen guten, auch Ziel. In Reaktion auf den gestuften wasserseitigen Blick auf das nahelie- Platz entlang dem Nordufer am Baaken- gende Cruise Center der HafenCity. Die hafen bildet sie einen wichtigen Baustein Rotationssymmetrie erscheint aus jedem zur Gestaltung des urbanen Raums mit Blickwinkel als ausgewogene und dyna- zukünftig lebendiger Nutzung insbeson- mische Komposition.

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In der Untersicht spannen die Querträ- ger über die gesamte Breite der Brücke. Durch die Verbindung der den Fußweg tragenden Kragarme mit dem Haupt- träger entsteht eine fließende Form, die sich über die Länge der Brücke in ihren Proportionen leicht verändert. Diese angevouteten Kragarme erlauben eine Modulation in der Höhe und erzeugen einen sich stets verändernden Licht- Schatten-Rhythmus je nach Tageszeit. Bei einer Brücke, die hohen Verkehrs- lasten standhalten soll, muss jedes Element den Anforderungen an Robust- heit, Funktionalität und Qualität entsprechen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Elemente gelegt, die Fußgänger zum Verweilen einladen. Beispielhaft für die hohe Qualität des Designs ist die elegante Edelstahlbrüstung: Ihre Neigung nach innen, eine Erweiterung der äuße- ren Kante, hält Kletterer ab. Die vertikalen Edelstahlprofile des Geländers variieren in der Länge und akzentuieren die Wel- lenbewegung des Entwurfs. Neben der 4 Querschnitt skulpturalen Brüstung sind auch die © BuroHappold Engineering/Wilkinson Eyre Architects Holzbänke und Sitzstufen behutsam in die Gesamtform der Brücke integriert. Das Aushubelement bedingte Brücken- pfeiler an zwei Punkten im Hafenbecken. Um die Spannweiten zu reduzieren, wurden nach außen lehnende V-Stützen Die maßgeschneiderten, geneigten unter der Fahrbahn. Dieser Rhythmus von paarweise am Viertelspunkt zwischen Laternenmasten bieten eine funktionale schwachbeleuchteten Oberflächen legt Widerlager und Mittelteil platziert. Durch Beleuchtung für alle Nutzer. Die Beleuch- den Schwerpunkt auf die Änderung in der facettierte Oberflächen wird die Massivi- tung verleiht dem öffentlichen Raum Geometrie über die Länge der Brücke. tät der V-förmigen Stahlstützen und der Sicherheit und akzentuiert in besonderer Von oben gesehen, betont ein Lichtband robusten Betonpfeilerkappen optisch Weise die architektonische Form. Außer am Fuß der äußeren Brüstung den sanf- gebrochen. Wie alle Elemente der Brücke der funktionalen Beleuchtung wurden ten Schwung der Brücke. Die zusätzliche sind auch die Strompfeiler eine Kombina- mehrere atmosphärische Beleuchtungs- Beleuchtung an den V-Stützen unter- tion technischer Effizienz und reizvoller akzente gesetzt. So erhellen verdeckte streicht die Leichtigkeit des Designs. Optik. lineare Lichtelemente die Querträger

5 Beleuchtung des Bauwerks bei Dunkelheit © HafenCity Hamburg GmbH/Wilfried Dechau

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– nördlicher fester Überbau mit einer Spannweite zwischen Widerlager Nord und V-Stützen-Pfeiler von 44,06 m plus Auskragung von 19,80 m; – mittleres Aushubelement mit einer Spannweite von 38,39 m auf beiden Auskragungen des festen Überbaus aufgelegt, wobei der südliche Überbau den Festpunkt bildet; – südlicher fester Überbau mit einer Spannweite zwischen Widerlager Süd und V-Stützen-Pfeiler von 44,05 m plus 3 Tragwerk Auskragung von 19,80 m. Der Baakenhafenbrücke liegt als Idee Eine Besonderheit der Verkehrsraum- ein semiintegrales, aus drei Abschnitten planung stellt die Möglichkeit dar, den bestehendes Stahlbrückenbauwerk zu- Fahrzeugverkehr flexibel von zwei auf grunde. Die Auflagerbänke der schief- drei Spuren zu erweitern. Für die Erschlie- winkligen Widerlager verlaufen parallel ßung des Quartiers Baakenhafen ist eine zum Versmannkai im Norden und zum zweispurige Verkehrsführung mit Fahr- Petersenkai auf der Südseite, so dass sich spuren von jeweils 3,50 m, einem Mittel- die Bauwerksachsen mit den Auflager- streifen von 2 m und außenliegenden achsen und Querträgern in einem Winkel Radspuren von jeweils 1,975 m über das ≤ 60° zur Brückenlängsachse schneiden. Brückenbauwerk vorgesehen. Ohne bau- Die Endfelder kragen über die in zwei liche Maßnahmen kann diese Verkehrs- Doppel-V-Stützen aufgelösten Mittel- führung bei Bedarf, zum Beispiel bei Fußgänger und Radfahrer können die pfeiler hinaus und tragen das Aushubteil Veranstaltungen oder Stoßverkehr, auf Brücke auf den uferseitigen Promena- des Mittelfeldes. Das heißt, die lagerlo- drei Fahrspuren von jeweils 3,25 m und denwegen entlang dem Versmannkai sen Verbindungen mit den Hauptträgern außenliegenden Radspuren von 1,60 m und dem Petersenkai unterqueren – bei bilden durch die Doppel-V-Stützen zwei angepasst werden, wobei für jene Erwei- einer großzügigen Höhe von mindestens Rahmentragwerke. Auf den Widerlagern terung lediglich Markierungsarbeiten 3,00 m unter den Widerlagern. Die lichte erfolgt die Lagerung auf zwei Elastomer- erforderlich sind. In der Breite veränder- Unterkante der Durchfahrtshöhe unter lagern. Das Aushubteil ist auf den Krag- liche Gehwege (minimal: 2,80 m Breite) dem Aushubelement liegt bei 7,50 m armen aufgelagert und ruht auf Kalotten- sind außerhalb der beiden Hauptträger über NN, so dass kleinere Schiffe und lagern. Das geradlinige Bauwerk hat eine mit partiellen Sitzbänken als Belvedere- Barkassen tideabhängig bei einer Durch- Gesamtlänge von 166,11 m, unterteilt Terrassen in unterschiedlicher Höhenlage fahrtsbreite von 29,68 m passieren sich in drei Abschnitte: angeordnet. können.

6 Verkehrsführung mit zwei Fahrspuren 7 Erweiterung von zwei auf drei Fahrspuren © BuroHappold Engineering/Wilkinson Eyre Architects © BuroHappold Engineering/Wilkinson Eyre Architects

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8 Strompfeilerherstellung im Tidebereich © BuroHappold Engineering/Wilkinson Eyre Architects

4 Ausführung und Montage Den architektonischen Höhepunkt der Der Stahlüberbau besteht aus jeweils Die Fertigung der V-Stützen und des Brückenkonstruktion bilden die skulp- zwei luftdicht verschweißten Hohlkasten- Brückenüberbaus mit einem Gesamtge- tural geformten Strompfeiler. Ihre Posi- trägern. Diese Hauptträger sind mit offe- wicht von ca. 2.500 t erfolgte in Belgien tionierung im Tidebereich machte eine nen Querträgern verbunden, die das in nur acht Monaten. Die extrem kurze besondere Bauweise erforderlich: Nach- orthotrope Fahrbahndeck und die Geh- Fertigungszeit konnte nur eingehalten dem die Stahlrohre mit einem Durch- wege tragen. In der Gesamtanmutung werden, indem die Herstellung auf meh- messer von 1,50 m in das Hafenbecken entwickelt sich ein ästhetisch geschwun- rere Standorte verteilt und überwiegend gerammt wurden, wurden von einer Hub- genes Bauwerk, dessen Formen und zeitgleich durchgeführt wurde. So wurde insel aus die jeweils zwölf Bohrpfähle mit Proportionen gut miteinander harmo- der Überbau in 36 Elemente untergliedert Pfahlfußaufweitung suspensionsgestützt nieren. und anschließend unter freiem Himmel hergestellt. Gemäß einem Sondervor- Die geschwungene Form der Hauptträ- zusammengefügt, wobei voll- und halb- schlag des ausführenden Bauunterneh- ger und Gehwege und der schiefwinklige automatische Schweißverfahren zur An- mens wurde anschließend eine Beton- Anschluss der Querträger erforderten wendung kamen. Der Korrosionsschutz außenschale überhöht realisiert und »wie die Erzeugung eines dreidimensionalen, erfolgte mittels eines Dreischichtensys- ein großes Schiff« millimetergenau in die parametrisierten Computermodells. Mit tems. Zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit endgültige Lage abgesenkt. Nach dem Hilfe dieses Modells konnte die Werkstatt- wurden vorab alle Ecken der Stahlbleche Einbringen einer dichtenden Unterwas- fertigung direkt gesteuert werden. Die mit einem Radius von 5 mm abgerundet. serbetonsohle konnte »das Schiff« dann computergesteuerten Brennschneidma- Bei der witterungsgeschützten Herstel- gelenzt und ausbetoniert werden. Da- schinen arbeiteten, direkt verlinkt, mit lung des Überbaus wurde durch die nahe- nach wurden die V-Stützen mit den dem Rechenmodell und trassierten voll- zu vollständige Vorfertigung eine beson- Pfeilern verspannt und der Deckel automatisiert nach dem Schneiden die dere Qualität erreicht. betoniert. Positionen jedes Stahlblechanschlusses. Daraus resultierten eine hohe geometri- sche Genauigkeit und eine optimierte Prozessqualität.

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9 Montage mit Schwimmkränen © HafenCity Hamburg GmbH/Wilfried Dechau

5 Nachhaltigkeit Nach Realisierung der Strompfeiler wur- Die entscheidende Innovation der Erwähnt wurde bereits die Möglichkeit, den die im Werk gefertigten Überbauten Baakenhafenbrücke sind das Gesamt- die Fahrbahn von zwei auf drei Fahrstrei- in drei kompletten Teilen auf dem See- konzept und die Umsetzung der Nach- fen zu erweitern sowie die Hamburger weg über die Nordsee angeliefert und in haltigkeitsstrategie. Moderne Ingenieur- Hafenbarkassen unterhalb der Brücke nur drei Tagen montiert. Mittels dreier bauwerke im innerstädtischen Bereich problemlos in das ehemalige Hafen- Schwimmkrane wurden zuerst die zwei sehen sich einer Vielzahl von Nutzungs- becken einfahren zu lassen. Damit auch Randfelder auf das Widerlager und die anforderungen und -änderungen aus- große Museumsschiffe passieren können, V-Stützen gesetzt und verschweißt. An- gesetzt. Diese wiederum sind einem hebt ein Ponton mit der Kraft der Tide das schließend erfolgte das Einheben des permanenten Wandel unterworfen und Mittelsegment der Kragträgerkonstruk- Mittelsegments. Nach der Ausrichtung stehen häufig mit der Forderung nach tion heraus – alles ohne aufwendige wurden die V-Stützen-Lager mit den langer Lebensdauer sowie nachhaltiger permanente und wartungsintensive Hauptträgern des Überbaus zum Rah- Nutzung in Konflikt. Bei diesem Projekt Steuerungstechnik, Hubzylinder, Hebe- mentragwerk verschweißt. Damit bilden wurde ein Konzept erarbeitet und rea- einrichtung oder Drehlager. Damit wird Überbau und Unterbau eine ästhetisch lisiert, das die sich wandelnden Anforde- technisches Neuland beschritten, Kosten sehr ansprechende Einheit ohne rungen an das Bauwerk berücksichtigt werden gespart und natürliche Ressour- Wartungsaufwand. und eine hohe Nutzungsflexibilität cen genutzt. garantiert.

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10 11 12 Prinzipieller Ablauf des Aushubvorgangs © BuroHappold Engineering/Wilkinson Eyre Architects

6 Nutzung der Kraft der Tide Dem Planungsteam war es ein Anliegen, bau der Pressen auf den Konsolen an den mit dem Überbau auf wartungsintensive einen Ablauf zu entwickeln, der einen Lagern des Aushubelements werden die Lager verzichtet, und für die Instandhal- einfachen Aushub für das temporäre Lastübernahmepunkte auf dem Träger- tung der gesamten Beleuchtung muss Queren von großen Schiffen ermöglicht, rost gelöst. Daraufhin wird die Brücke mit niemand mehr »unter die Brücke«: Alle und zwar ohne aufwendige permanente Pressen und Winden endgültig ausgerich- Instandhaltungsarbeiten erfolgen vom und wartungsintensive Steuerungstech- tet, um die letzten 50 mm abgesenkt und Brückendeck. Die einfache Idee, die nik, Hubzylinder und Hebeeinrichtung auf den Lagern abgesetzt. Der Ponton unteren Querträgerflansche auf weniger oder Drehlager zu verwenden. Auch der schwimmt aus, während Fahrbahnüber- als 45° neigen, ist ein wirkungsvoller Einsatz von Schwimmkränen oder sogar gänge und Entwässerungselemente Schutz gegen Verschmutzung durch eigenen Kränen auf der Brücke wurde eingebaut sowie Kabel angeschlossen nistende Vögel. Die in die Borde inte- als zu kostenintensiv und aufwendig werden. Danach kann die Brücke wieder grierte Entwässerung verhindert zudem ausgeschlossen. für den Verkehr geöffnet werden. die Durchdringung der Konstruktion Die einfachste und nachhaltigste Lösung durch Ablaufrohre. ist die Nutzung der natürlichen Tide. In 7 Nachhaltigkeitsbewertung Das Ergebnis der Nachhaltigkeitsbeur- jeweils ca. 8 h erfolgen dabei die drei Es gibt in Deutschland bisher keine objek- teilung konnte, ausgehend vom Wett- Arbeitsschritte zum Aushub des Brücken- tive, einheitliche Bewertung der Nach- bewerb, bis zur Fertigstellung nicht nur elements: haltigkeit von Ingenieurbauwerken. Als gehalten, sondern sogar verbessert Die Brücke wird für den Verkehr mit eines von fünf Pilotprojekten hat die werden. Die Baakenhafenbrücke erreichte temporären Absperrungen geschlossen. Baakenhafenbrücke zur Entwicklung die Beurteilung »sehr gut«. Die positiven Der Ponton wird mit bereits aufgebautem eines brückenspezifischen Bewertungs- Erfahrungen aus der Nachhaltigkeitszerti- Trägerrost unter dem Aushubelement systems beigetragen. Sie ist die bundes- fizierung im Projekt Baakenhafenbrücke positioniert und an Dalben und den weit erste Brücke, bei der die Systematik in der HafenCity werden somit künftig Strompfeilern der Brücke gesichert. Nach der Nachhaltigkeitsbewertung bereits in deutschlandweit dazu beitragen, die der genauen Justierung des Pontons den Wettbewerb integriert wurde und Qualität von Ingenieurbauwerken über werden Pressen auf den Konsolen an wichtiger Bestandteil der Planungs- und den gesamten Lebenszyklus entscheiden Lagern des Aushubelements Realisierungsphase war. Bis ins Detail hat dend zu verbessern. Damit ist ein wichti- eingebaut. dieser Prozess immer wieder neue Wege ger Schritt getan, hohe Nachhaltigkeits- Nach der einseitigen Demontage der eröffnet und Lösungen für Nachhaltig- standards nicht nur für Gebäude, sondern Fahrbahnübergänge und Abdeckbleche keitsanforderungen hervorgebracht. So auch für Ingenieurbauwerke systematisch werden alle Ver- und Entsorgungsleitun- wird bei der Verbindung der V-Stützen zu entwickeln und umzusetzen. gen wie Stromkabel und Entwässerungs- rohre entkoppelt. Das Aushubelement wird angehoben, bis sich die Lager lösen. Auf dem Trägerrost werden die Lastüber- nahmepunkte ausgerichtet. Anschließend wird das Aushubelement mit der Tide gehoben, bis eine Aushubhöhe von 2,50 m erreicht ist. Der Ponton wird mit Hilfe von Schleppern an die Kaikante geschoben, so dass Schiffe passieren können. Der Ponton wird bei Hochwasser in der Öffnung positioniert, und bei abfließen- dem Wasser wird das Aushubelement abgesenkt. Während dieses Vorgangs wird die Position des Pontons bei Bedarf korrigiert, wobei Führungskonstruktionen die korrekte Positionierung des Aushub- 13 Ergebnis der Nachhaltigkeitsbewertung elements gewährleisten. Nach dem Ein- © Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner/Technische Universität Darmstadt

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8 Resümee Die Baakenhafenbrücke hätte zu keiner anderen Zeit und an keinem anderen Ort in Deutschland oder Hamburg realisiert werden können. Sie entspricht in jeder Hinsicht den besonderen Bedingungen und Zielen der HafenCity: ihrem speziellen städtischen Kontext, der maritimen Lage, dem architektonischen Umfeld, den wegweisenden Nachhaltigkeitsambi- tionen und den Anforderungen an die Infrastruktur. Die hervorragenden Ergeb- Bauherr nisse aus dem Wettbewerb, die intensive HafenCity Hamburg GmbH, Hamburg teamorientierte Zusammenarbeit zwischen Bauherrn, Planungsteam, Prüfin- Entwurf stanzen und Auftragnehmern, die kurzen Wilkinson Eyre Architects, London, England BuroHappold Engineering, Berlin Planungs- und Ausführungszeiten sowie die budgetorientierte Umsetzung sind Tragwerksplanung eine hervorragende Referenz erfolgrei- BuroHappold Engineering, Berlin cher Bauleistung. Fachberater Nachhaltigkeit Technische Universität Darmstadt Autoren: LCEE Life Cycle Engineering Experts GmbH, Darmstadt Paul Rogers BuroHappold Engineering, Prüfingenieure Berlin Dipl.-Ing. Klaus Domröse, Henstedt-Ulzburg Henning Liebig Dipl.-Ing. Wolfgang Willeke, Hamburg HafenCity Hamburg GmbH, Hamburg Ausführung Jim Eyre Victor Buyck Steel Construction NV, Eeklo, Belgien Wilkinson Eyre Architects, Himmel u. Papesch Bauunternehmung GmbH Co. KG, London Bebra

Brückenbau

Fußgängerbrücke Sassnitz Scherkondetalbrücke Gänsebachtalbrücke (Deutscher Brückenbaupreis 2010) (Deutscher Brückenbaupreis 2012) (Deutscher Brückenbaupreis 2014)

Foto: schlaich bergermann und partner Knut Stockhusen

Bauherr: BIG-Städtebau Mecklenburg- Bauherr: DB Netz AG Bauart: Mehr- Bauherr: DB Netz AG Bauart: Semi- Vorpommern GmbH Bauart: Einseitig feldrige semi-integrale Spannbetonbrücke integrale Brücke mit Spannbetonplatten- gestützte, im Grundriss gekrümmte Hänge- Entwurfsplanung: DB ProjektBau GmbH balken Entwurfs- & Ausführungspla- brücke Entwurfs- & Ausführungspla- Ausführungsplanung: Büchting + Streit nung: schlaich bergermann und partner nung: schlaich bergermann und partner AG, München Zusammenarbeit: SSF Ingenieure, Berlin

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Erneuerung im Bestandsnetz der Deutschen Bahn Kleine Brücken – große Wirkung

von Jens Müller

2 Instandhaltung und Investitionen Mit der neuen Leistungs- und steht ein hoher Bedarf an Ersatzinves- In der Vergangenheit wurde die Indus- Finanzierungsvereinbarung (LuFV II) titionen in den kommenden Jahren. trialisierung der Instandhaltung bei der wird die Deutsche Bahn dem Inves- Unterbleiben diese, können spürbare DB Netz AG weiterentwickelt, um den Verfügbarkeitsprobleme auftreten. Bestandsnetzerhalt effizient und kosten- titionsrückstau, welcher auch im Bei der näheren Betrachtung der Alters- günstig zu gestalten. Ein Kernelement Bereich der Eisenbahnbrücken entwicklung der unterschiedlichen bildet die 3-i-Strategie (Integrierte vorhanden ist, begegnen. Bis 2019 Brücken spiegelt sich das zunehmende Instandhaltung Investition) als Funda- werden mindestens 875 Brücken Alter in allen Bauformen wider. Es gibt ment für einen wirkungsvollen Mittelein- für über 3 Mio. € erneuert. Nachfol- jedoch zum Teil deutliche Unterschiede satz in Investition und Instandhaltung. bei den Bauarten. Die 3-i-Strategie wurde in den Jahren gend werden die entsprechenden Gewölbebrücken zum Beispiel weisen mit 2011–2013 weiterentwickelt und bietet Maßnahmen, insbesondere unter deutlichem Abstand das höchste durch- die Möglichkeit, die Wechselwirkungen den Aspekten »Standardisierung« schnittliche Alter im Vergleich zu den zwischen Investitions- und Instandhal- und »Paketierung«, näher beschrie- weiteren Bauformen auf. Die überdurch- tungsmaßnahmen zum einen abzubilden ben. schnittliche Alterung setzt sich aber auch und zum anderen den daraus resultieren- bei den Bauformen Walzträger in Beton den Investitions- und Instandhaltungs- (WIB) und Stahlbrücken fort. Mit durch- bedarf jahres- und anlagenclusterscharf 1 Bestand der Eisenbahnbrücken schnittlich 63,80 und 61,10 Jahren sind zu ermitteln. Grundvoraussetzung bleibt Die DB Netz AG besitzt über 24.982 diese Bauformen gesamthaft gesehen jedoch eine auskömmliche Finanzierung. Brücken gemäß Infrastrukturzustands- zwar deutlich jünger als Gewölbebrü- Die Erhöhung der Mittel war unerlässlich und -entwicklungsbericht (IZB) 2013 mit cken, liegen mit ihrem Alter allerdings für eine leistungsstarke und zukunfts- 8.829.899 m² Brückenfläche, von denen ebenfalls über dem mittleren Alter aller sichere Schieneninfrastruktur, welche die Bauarten Gewölbebrücken und Walz- Brücken. durch das bisher größte Modernisie- träger in Beton (WIB) dominieren, gefolgt Ein weiteres Charakteristikum der Eisen- rungsprogramm gesichert wird. Das von Stahl- und Rahmenbrücken. In den bahnbrücken ist der große Anteil von Investitionsvolumen muss jedoch gut letzten Jahren werden vermehrt Stahl- Brücken mit kleinen Spannweiten, da der und rechtzeitig geplant werden, deshalb betonrahmen errichtet (Zuwachs seit moderne Eisenbahnverkehr in der Regel hat die DB Netz AG bereits Ende 2012 die 2008: 516 Rahmenbrücken), wodurch die kreuzungsfreie Querungen erfordert. Investitions- und Instandhaltungsmaß- WIB und Stahlbrücken reduziert werden. Betrachtet man die Stützweitengruppen, nahmen mit dem Betrieb abgestimmt. Das durchschnittliche Alter der Brücken so liegen ca. 50 % der Eisenbahnbrücken Des Weiteren ist vorgesehen, verschie- lag im Jahr 2013 bei 56,40 Jahren. Neben im Bereich unter 6 m und weitere 30 % dene Bauarbeiten an einem Strecken- den Durchschnittswerten ist jedoch auch im Bereich zwischen 6 m und 15 m. Groß- abschnitt gleichzeitig auszuführen und die Altersverteilung der Bauwerke zu brücken hingegen finden sich weniger so die Anzahl und Dauer baubedingter betrachten. Da viele Brücken das Ende als 5 % im Bestand der DB Netz AG. Sperrungen auf ein Minimum zu redu- ihres Lebenszyklus erreicht haben, be- zieren. Durch diese geplante Bündelung der Maßnahmen in speziellen Korridoren – in 2015 sind es über 80 Korridore mit rund 500 Einzelmaßnahmen – sollen möglichst wenig Einschränkungen für unsere Reisenden entstehen.

3 Standardisierung Der Brückenbestand wird durch kleine und mittlere Stützweiten geprägt, daher 1 Durchschnittsalter der Brücken nach Bauform in Jahren war es naheliegend, die Planung der © DB Netz AG kurzen Stützweitengruppen zu stan- dardisieren. Bereits in den 1970er Jahren wurden Fußweg- und Bahnsteigunterführungen (FBU) als standardisierte Bauweise erfolgreich eingesetzt. Durch eine typen- geprüfte Statik und deren Schal- und Bewehrungspläne konnte eine schnelle Umsetzung in der Entwurfs- und Ausfüh- rungsplanung erfolgen.

2 Stützweitenverteilung der Brücken © DB Netz AG

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4 Paketierung Aufgrund der guten Erfahrungen mit der Neben der Standardisierung wurde zu- Standardisierung erwartet die DB Netz sätzlich der Planungs- und Vergabepro- AG auch heute zahlreiche Vorteile, wie zess optimiert. So wurde die Paketierung zum Beispiel in der Planung implementiert: Das Ziel – effizienten Planungsprozess, der Paketierung ist die Senkung von – gleichbleibende Planungsqualität, Bau- und Planungskosten, der Ressour- – Massensicherheit, ceninanspruchnahme sowie der Anzahl – Ausführungssicherheit, und Dauer betrieblicher Eingriffe. – einheitliche konstruktive Durchbildung, Die Paketierung wird durch die Zusam- – Langlebigkeit und damit weniger menführung von Brückenbaumaßnah- Instandhaltung. men in räumlicher und zeitlicher Nähe Bei der Weiterentwicklung der Standardi- zu Paketen im Planungs- und Erstellungs- sierung wurde der Anwendungsbereich prozess realisiert. Mit Hilfe dieser Pakete auf Rahmen mit lichten Weiten (B) bis lassen sich innerhalb gemeinsamer 6,00 m und lichten Höhen (H) bis 5,00 m Sperrpausen mehrere Maßnahmen erweitert. Durch die Schrittweite von gleichzeitig im Sinne einer betriebli- 1,00 m ist eine flexible Anwendung hin- chen Bündelung abwickeln, wodurch sichtlich lichter Weite und lichter Höhe im Gegensatz zur Abwicklung als zeit- gegeben. Für Abmessungen zwischen lich verteilter Einzelmaßnahmen der zwei Typisierungen werden die Konstruk- notwendige Sperrpausenbedarf insge- tionen des größeren Typs genommen samt drastisch reduziert werden kann. und an die tatsächlichen Abmessungen Die Maßnahmenumsetzung innerhalb angepasst. von Paketen verringert darüber hinaus Bei der Standardisierung der Rahmen- die Aufwände im Planungs- und Erstel- bauwerke wurden zusätzlich die Belange lungsprozess bei allen Beteiligten. von DB Station & Service AG berücksich- Der Nutzen der Paketierung ergibt sich tigt, die für die Bahnsteigunterführungen aus Kosteneinsparungen bei der Beauf- lediglich eine lichte Höhe von 2,50 m tragung externer Dienstleister für Fach- benötigen. Diese Abmessungen werden planung wie Bauausführung und der ausschließlich als Vollrahmen geplant, Reduzierung des internen Ressourcen- in den anderen Abmessungen sind Voll- verbrauchs bei Projektmanagement und und Halbrahmen berücksichtigt. Darüber Bauüberwachung. Diese zeigen sich ins- hinaus wurden verschiedene Flügelvaria- besondere bei größeren Auftragsvolu- tionen, Fugen- und Abdichtungsdetails, mina in erster Linie als »Mengenrabatte« unterschiedliche Überschüttungshöhen (Skaleneffekt) aufgrund von Interessen- und Einschubverfahren einbezogen. nachlässen und optimierter Auslastung Durch die Erweiterung des Anwendungs- infolge beispielsweise reduzierter An- bereichs steht eine flexible Standardisie- fahrtskosten bei zusammenliegender rung zur Verfügung. Durch Typenstatik, Örtlichkeit und Synergieeffekten. Schal- und Bewehrungspläne in verschie- Der größte Einspareffekt ist zu erreichen, denen Stützweiten wird ein universell wenn die Optimierungskonzepte Pake- einsetzbares Bauwerk entstehen, was tierung, Bündelung und Standardisierung sowohl in der Standsicherheit bzw. gleichzeitig angewendet werden. Gebrauchstauglichkeit als auch im Unter- haltungsaufwand Maßstäbe setzt. Die 5 Zusammenfassung Ausführungsqualität und Quantität wer- Mit der neuen Leistungs- und Finanzie- den durch klardefinierte Bedingungen rungsvereinbarung (LuFV II) wurden die gesteigert. Des Weiteren wird der Pla- Grundlagen für eine leistungsstarke und nungsprozess durch die Nutzung der zukunftssichere Schieneninfrastruktur Standardisierung beschleunigt. gelegt. Trotz guter, vorausschauender Die Ergebnisse sind im Modul 804.4090 Planung, Einführung der Standardisie- der DB Netz AG veröffentlicht. Für die rung, Nutzung der Paketierung bzw. Anwendung der Standardisierung im Bündelung sind weitere Bemühungen Netz der DB hat das Eisenbahn-Bundes- erforderlich, um die geplanten 875 amt eine Zulassung erstellt. Dem Planer Brücken bis zum Jahr 2019 zu erneuern. werden eindeutige Hinweise an die Hand Dieser Erfolg kann nur durch ein »Mit- gegeben, so dass die relativ einfachen einander« zwischen Behörden, Planern, Systeme der Rahmen mit kurzen Stütz- Bauwirtschaft und DB AG erzielt werden. weiten auf einem einheitlichen Niveau realisiert werden können. Konstruktions- Autor: Dipl.-Ing. Jens Müller details werden ebenfalls vorgegeben, Technik- und Anlagenmanagement was die Qualität die Bauwerke doch Brückenbau erheblich erhöht und deren Langlebig- DB Netz AG, keit gewährleistet. Frankfurt am Main

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Großbrücken im Zuge der Bundeautobahn A 3 als Beispiele Strategische Brückenertüchtigung in Nordbayern

von Bernd Endres

Die Bundesautobahn A 3 wurde Ende der 1950er bis Mitte der 1960er Jahre gebaut. Ihre ältesten Brückenbauwerke liegen im nörd- lichen Abschnitt, also im Bereich des Spessarts und rund um Nürn- berg, wo die Autobahn bereits in den 1940er Jahren in Teilabschnit- ten befahrbar war. Sämtliche anderen Brücken wurden zudem vor 1985 errichtet und somit »nur« für die Brückenklasse 60 nach DIN 1072 bemessen. Mit einem Alter von 40–75 Jahren haben sie alle einen großen Teil ihrer plan- mäßigen Nutzungsdauer erfüllt.

Auch sind ihre Tragreserven auf- 1 Großbrücken im Zuge der A 3 in Nordbayern grund der stetigen Zunahme des © Autobahndirektion Nordbayern Güter- und Schwerverkehrs nahezu aufgebraucht. Sie bedürfen daher einer Ertüchtigung, deren strategi- sches Konzept nachfolgend 2 Brückenbestand erläutert wird. Die BAB A 3 wurde Ende der 1950er bis Im Zuge der BAB A 3 befinden sich in Mitte der 1960er Jahre als vierstreifige Nordbayern 22 Großbrücken mit Längen 1 Verkehrsbedeutung Fernstraßenverbindung von der Landes- bis zu 678 m. Viele dieser Bauwerke Im Zuständigkeitsbereich der Autobahn- grenze Hessens mit Bayern bis Nürnberg weisen erhebliche alters- und konstruk- direktion Nordbayern liegen mit den gebaut. Nur die Streckenabschnitte tionsbedingte Defizite auf, so dass 19 % Bundesautobahnen (BAB) A 3, A 7 und südlich des Autobahnkreuzes Altdorf bis von ihnen eine Zustandsnote von 3,00 A 9 international bedeutsame Haupt- nach Regensburg und rund um Nürnberg und schlechter sowie weitere 69 % eine verkehrsachsen in Nord-Süd-Richtung. sind neueren Datums. Hier erfolgte der Zustandsnote zwischen 2,50 und 2,90 Die ca. 770 km lange BAB A 3 ist Europa- Bau bzw. der Ausbau auf sechs Fahrstrei- haben. Diverse davon sind in ihrer Dauer- straße und Bestandteil des transeuro- fen Ende der 1960er bis Mitte der 1970er haftigkeit bereits stark eingeschränkt, päischen Verkehrsnetzes. Sie verbindet Jahre. Die ältesten Brücken im Zuge der und es mussten mehrfach verkehrliche die Beneluxstaaten mit Südeuropa sowie BAB A 3 liegen im nördlichen Abschnitt, Kompensationsmaßnahmen wie Über- innerhalb Deutschlands Bayern mit den also im Bereich des Spessarts und rund holverbote für Lkws oder die Sperrung Wirtschaftszentren am Rhein. Sie zählt um Nürnberg, wo die Autobahn bereits für genehmigungspflichtige Schwer- damit zu den verkehrswichtigsten Stre- in den 1940er Jahren in Teilabschnitten transporte verfügt werden. cken im Netz der Bundesautobahnen. befahrbar war. Dieser Verkehrsbedeutung entsprechend, Die in die Jahre gekommenen Brücken 3 Strategie zur Brückenertüchtigung stieg der durchschnittliche tägliche Ver- stammen aus einer Zeit, die durch mate- 3.1 Entwicklung eines Masterplans kehr (DTV) auf der BAB A3 in Bayern allein rialoptimierte Bauweisen geprägt war. Da die überwiegende Anzahl der Be- in den vergangenen 20 Jahren um bis zu Sie wurden alle vor 1985 errichtet und standsbrücken für die Brückenklasse 60 55 % an, der Schwerverkehr (DTV-SV) in somit »nur« für die Brückenklasse 60 nach und niedriger errichtet wurde und die Teilabschnitten sogar um fast 100 %. DIN 1072 bemessen. Zudem haben die dabei zugrunde gelegten statischen Sämtliche einschlägigen Prognosen Bauwerke mit einem Alter von 40–75 Regeln häufig den heutigen Anforde- gehen von einem weiteren starken Jahren bereits einen großen Teil ihrer rungen nicht mehr genügen, besteht Anstieg der Verkehrsleistung im Güter- planmäßigen Nutzungsdauer erfüllt. akuter Handlungsbedarf. Nicht nur in verkehr aus. Auch sind die Tragreserven aufgrund der Stausituationen kann sich aufgrund der weiter anhaltenden stetigen Zunahme zunehmenden Güterverkehrsdichte eine des Güter- und Schwerverkehrs nahezu kritische Ansammlung von Schwerlast- aufgebraucht. fahrzeugen ergeben, wobei auch kleinere Brücken überbeansprucht werden.

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3.3 Ausbauabschnitt A 3-2 Aber nicht nur die hohe Belastung, son- In einem zweiten Schritt wurden die Für den geplanten sechsstreifigen Ausbau dern die Kombination aus Belastung und Abschnitte in Planungs- und Baulose auf 79 km zwischen dem Autobahnkreuz neuen technischen Standards ist für viele unterteilt. Dabei wurden unter anderem Biebelried und Nürnberg wird bis Ende Bauwerke kritisch. Gemäß Untersuchun- die Dringlichkeit aufgrund des Bauwerks- 2015 Baurecht auf gesamter Strecke gen der Bundesanstalt für Straßenwesen und Fahrbahnzustands, die betrieblichen bestehen. (BASt) hat sich gezeigt, dass vor allem Erfordernisse, Einschränkungen aus lau- Die Ertüchtigung der Bauwerke erfolgt Großbrücken den gestiegenen verkehr- fenden Baumaßnahmen oder mögliche hier ebenfalls im Zuge des Ausbaus der lichen Beanspruchungen nicht uneinge- Synergieeffekte mit parallel laufenden Bundesautobahn. Im Vorgriff auf den schränkt gewachsen sind. Viele ältere Ausbaumaßnahmen und Streckenerhal- geplanten sechsstreifigen Ausbau laufen Brücken weisen ausgeprägte Defizite in tungsmaßnahmen berücksichtigt. Ebenso derzeit die Arbeiten zur Erneuerung der der Gebrauchstauglichkeit und in der müssen die in Aussicht gestellten Haus- Main-Donau-Kanalbrücke und der west- Tragfähigkeit auf, die durch eine statische haltsmittel Beachtung finden. lichen Flutbrücke südlich von Erlangen. Nachrechnung aufgedeckt und durch Sämtliche Bauwerke werden nachge- Aufgrund der massiven Bauwerksschäden Ertüchtigungsmaßnahmen behoben rechnet und mindestens auf das Ziel- musste deren Neubau vorgezogen werden müssen. Dabei reichen reine lastniveau LM 1 ertüchtigt. werden. Verstärkungsmaßnahmen häufig nicht Zusätzlich werden im Ausbauabschnitt aus, sondern es müssen auch Ersatzneu- 3.2 Ausbauabschnitt A 3-1 mit der Aurachtalbrücke und der Flut- bauten im Rahmen einer wirtschaftlichen Mit dem sechsstreifigen Ausbau zwischen brücke Aisch insgesamt drei Großbrücken Abwägung in Betracht gezogen werden. Aschaffenburg und Nürnberg wird eine sowie 28 Überführungs- und 72 Unter- Basierend auf der Strategie des Bundes- leistungsfähige und verkehrsgerechte führungsbauwerke erneuert. ministeriums für Verkehr und digitale Verbindung geschaffen, die den gegen- Infrastruktur (BMVI) [1] zur Brückener- wärtigen und künftigen Verkehr sicher 3.4 Ertüchtigungsabschnitt A 3-3 tüchtigung in der Phase I, die Brücken mit und staufrei bewältigt. Der Ausbau der Um Nürnberg ist die BAB A 3 zwischen Brückenklasse < 60 auf das Ziellastniveau 94 km langen Strecke zwischen Aschaf- dem Autobahnkreuz Fürth-Erlangen und LM 1 zu ertüchtigen, hat die Autobahn- fenburg und dem Autobahnkreuz Biebel- dem Autobahnkreuz Nürnberg bereits direktion Nordbayern bei den Groß- und ried soll bis Ende 2019 abgeschlossen sechsstreifig ausgebaut. Mit der Pegnitz- Kleinbrücken im Zuge der Hauptverkehrs- sein. In diesem Abschnitt wurden bzw. talbrücke liegt in diesem Abschnitt nur achsen BAB A 3, BAB A 7 und BAB A 9 werden im Zuge des BAB-Ausbaus mit eine Großbrücke, welche derzeit nach- ein Ertüchtigungskonzept in Form eines den Mainbrücken Stockstadt, Bettingen gerechnet wird. Hinzu kommen 16 Über- Masterplans entwickelt. Als Zielhorizont und Randersacker, der Kauppenbrücke, führungen und 13 Unterführungen. Ein wurde für die Ertüchtigung dieser Haupt- der Rohrbuch- und der Haseltalbrücke, Anschlussstellenbauwerk wird aktuell achsen das Jahr 2030 festgelegt. In einem den Talbrücken Heidingsfeld und Theil- erneuert, für ein zweites wird der Ersatz- ersten Schritt wurden die Strecken in heim insgesamt acht Großbrücken sowie neubau planerisch vorbereitet. Vorbehalt- mehrere zweckmäßige Ertüchtigungs- 45 Überführungs- und 69 Unterführungs- lich der Ergebnisse der Nachrechnung abschnitte eingeteilt, im Fall der BAB A 3 bauwerke erneuert. besteht in jenem Streckenzug voraus- in zwei Ausbau- und zwei Ertüchtigungs- sichtlich kein über reine Instandhal- abschnitte. tungsmaßnahmen hinausgehender Ertüchtigungsbedarf.

3.5 Ertüchtigungsabschnitt A 3-4 Für den vierstreifig ausgebauten Stre- ckenabschnitt Nürnberg–Regensburg der BAB A 3 bestehen derzeit keine Aus- bauabsichten. Die 44 km lange Teilstrecke zwischen dem Autobahnkreuz Altdorf und Parsberg wurde daher in acht Ertüch- tigungslose unterteilt, die vordringlich abgearbeitet werden sollen. Neben der bereits ertüchtigten Talbrücke Schaller- mühle sind mit den Talbrücken Pilsach, Krondorf, Pfaffental und Geigerhaid vier Groß- und 54 Unterführungsbauwerke nachzurechnen und gegebenenfalls zu ertüchtigen. Das Konzept sah hier zunächst nur Über- bauverstärkungen und -erneuerungen vor. Anhand der ersten Nachrechen- ergebnisse ist jedoch abzusehen, dass 2 Ausbau- und Ertüchtigungsabschnitte der A 3 in Nordbayern © Autobahndirektion Nordbayern in einigen Fällen eine Verstärkung und Instandsetzung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht möglich sind und Ersatzneubauten erforderlich werden.

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 81 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

4 Exemplarische Bauwerke 4.1 Talbrücke Rohrbuch 4.1.1 Allgemeines Die Talbrücke Rohrbuch liegt im Ausbau- Die Stiele der rechteckigen, als Hohlquer- abschnitt zwischen Aschaffenburg und schnitte ausgebildeten Stahlbetonpfeiler Würzburg. Aufgrund der Neutrassierung sind am Kopf durch einbetonierte Stahl- der Bundesautobahn und der Ergebnisse fachwerkträger verbunden und in die der Nachrechnung ist ein zeitnah zu flach gegründeten Fundamente einge- realisierender Ersatzneubau erforderlich. spannt. Die aufgelösten Stahlbetonwider- Die bestehende vierstreifige Bundesauto- lager sind ebenfalls flach gegründet. bahn wird im Streckenbereich westlich Das Bauwerk weist gegenwärtig eine der Anschlussstelle Rohrbrunn bis zur Vielzahl von Schäden auf, unter anderem Haseltalbrücke mit dem sechsstreifigen großflächig frei liegende Bewehrung, Querschnitt RQ 36 mit einer Mittelstrei- Quer- und Längsrisse, Kiesnester, Ab- 4.1.4 Variantenuntersuchung fenbreite von 4,00 m ausgebaut. Die platzungen, frei liegende Hüllrohre der Ersatzneubau befestigte Regelbreite einer Richtungs- Quervorspannung mit Rostbildung Die wichtigsten Randbedingungen für fahrbahn beträgt 14,50 m und die Kronen- umfassend. Die letzte Bauwerksprüfung den Ersatzneubau ergeben sich aus der breite im Regelfall 36,00 m. Im Bereich im Jahr 2014 ergab eine Zustandsnote Verschwenkung der Trasse im Zuge des der Talbrücke Rohrbuch wird die Rich- von 3,0. sechsstreifigen Ausbaus der BAB A 3. Die tungsfahrbahn nach Frankfurt am Main verschwenkte Autobahnachse verläuft, zur Einhaltung der Haltesichtweite um 4.1.3 Nachrechnung von Westen kommend, in einer Klothoide 1,50 m aufgeweitet. Das Bestandsbauwerk ist in der BASt-Liste (A = 800). Das Bauwerk liegt in einer enthalten und wurde gemäß Nachrech- Kuppenausrundung, wodurch sich im 4.1.2 Bauwerksbestand nungsrichtlinie in Stufe 2 nachgerechnet, gesamten Bauwerksbereich ein Längs- Die Talbrücke Rohrbuch liegt im Spessart wobei sich die ursprüngliche Brücken- gefälle in Richtung Nürnberg ergibt. Die und überspannt das Rohrbuchtal im Zuge klasse 60 nur mit Einschränkungen nach- Breite zwischen den Geländern wird im der BAB A 3 zwischen den Anschlussstel- weisen ließ: Für dieses Lastmodell kann Zuge des anstehenden Ausbaus der len Rohrbrunn und Marktheidenfeld mit eine ausreichende Tragfähigkeit für Bie- BAB A 3 zudem von 29,00 m auf 37,60 m einer Länge von 268 m und einer maxi- gung mit Längskraft sowie Torsion nur verbreitert. Die Fahrbahnbreite der malen Höhe von 37 m. Die Spannbeton- unter der Voraussetzung einer Sperrung Richtungsfahrbahn Nürnberg beträgt brücke wurde im Jahr 1961 fertiggestellt. der Standspur und eines Lkw-Überhol- 14,50 m, die Breite der Richtungsfahr- Ihr Überbau besteht aus zwei getrennten verbots nachgewiesen werden. Die Nach- bahn Frankfurt wird zur Einhaltung der einzelligen Hohlkästen, die in Längs- und weise der Querkraftbewehrung in den Haltesichtweite um 1,50 m auf 16,00 m Querrichtung beschränkt vorgespannt Lagerachsen waren allerdings nicht zu aufgeweitet. sind. Die Stützweiten des Fünf-Feld-Bau- erbringen. Hier gibt es weiterhin, insbe- Durch die Verschwenkung der Trasse werks messen 47 m, 58 m, 58 m, 58 m sondere an den Widerlagern, größere ergibt sich für den Neubau der Talbrücke und 47 m. Die Überbauhöhe beträgt im Überschreitungen. Bis zum Ersatzneubau Rohrbuch eine Gesamtlänge von 255 m. gesamten Bauwerksbereich konstant wurden daher verkehrliche Kompensa- Damit ist die neue Talbrücke 13 m kürzer 4 m. tionsmaßnahmen angeordnet. als die bestehende Brücke mit 268 m.

4 Querschnitt des Bestandsbauwerks © Autobahndirektion Nordbayern 3 Talbrücke Rohrbuch: Bestandsbauwerk © Autobahndirektion Nordbayern

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5 Grundriss des Ersatzneubaus © Autobahndirektion Nordbayern

Ein wesentlicher Bestandteil der Vari- Der Überbau könnte in einem an die Nachdem im Talraum keine besonderen antenuntersuchung ist daher, das Bau- Klothoide angenäherten Ersatzradius naturschutzfachlichen Auflagen zu erfül- verfahren bestmöglich auf die geome- hergestellt und die Abweichungen über len sind und die Pfeilerhöhen zwischen trischen Randbedingungen abzustim- die Kragarmlänge ausgeglichen werden. 15 m und 31 m liegen, ist die Herstellung men: Die neue BAB A 3 verläuft nicht in Die veränderliche Querneigung müsste des Überbaus auf einem bodengestütz- Parallellage, sondern schleift bereits am in jedem Betonierabschnitt in der ten Traggerüst mit überschaubarem Widerlager Nürnberg in die vorhandene Taktanlage angepasst werden. Aufwand möglich. Autobahntrasse ein. Zudem bietet die Ein vergleichbar hoher Aufwand wäre Das Bauwerk befindet sich ca. 2,20 km neue Trassierung mit einer Klothoide auch bei einer Errichtung mittels Vor- nordwestlich der Anschlussstelle Rohr- und veränderlicher Querneigung im Bau- schubrüstung erforderlich. Am östlichen brunn. Die Brückenkonstruktion ist auf- werksbereich keine optimalen Bedingun- Widerlager Nürnberg müsste die Vor- grund der Entfernung zur nächsten gen für die Herstellung des Überbaus. schubrüstung wegen der Überlappung Bebauung und der vorhandenen Bewal- Die Errichtung im Taktschiebeverfahren von alter und neuer Bundesautobahn dung nur aus nächster Nähe sichtbar. wäre nur mit einem hohen Aufwand vor dem Widerlager aufgebaut werden. Eine besondere Bauwerksgestaltung ist möglich. Da die alte und die neue Auto- Anderenfalls wären wiederum große deshalb von nachrangiger Bedeutung. bahntrasse am Widerlager Nürnberg Erdbewegungen und Verbauten not- Großer Wert wird dagegen auf eine zusammenlaufen, muss die Taktanlage wendig, wenn die Vorschubrüstung am robuste, technisch ausgereifte und wirt- aus Platzgründen zwangläufig am hohen westlichen Widerlager zum Einsatz käme. schaftliche Brückenkonstruktion gelegt. westlichen Widerlager angeordnet wer- Ein Einheben von vorgefertigten Teilen den. Für den Verschub bergab wäre dann wäre ebenso mit einem hohen Aufwand eine Bremsvorrichtung notwendig. Im verbunden. Zum einen gestaltet sich die Bereich des Taktkellers müssten zusätzlich Anlieferung großer Stahlbauteile im Tal- große Erdbewegungen und Baugruben- raum schwierig. Zum anderen müssten verbauten realisiert werden, da die Trasse für den Einhub große Aufstellflächen im dort in einem tiefen Einschnitt verläuft. Talraum geschaffen werden, was insbesondere im Hangbereich nicht mit ver- 4 Querschnitt des Bestandsbauwerks tretbarem Aufwand realisiert werden © Autobahndirektion Nordbayern kann.

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Im Rahmen der Vorplanung wurden insgesamt sechs Varianten für den Überbau untersucht: – Variante 1: zweistegiger Spannbetonplattenbalken – Variante 2: dreistegiger Spannbetonplattenbalken – Variante 3: Stahlverbundhohlkästen – Variante 4: einzelliger Spannbeton- hohlkasten mit Quervorspannung – Variante 5: zweizelliger Spannbeton- hohlkasten ohne Quervorspannung – Variante 6: zweistegiger Spannbeton- plattenbalken (semiintegrale Bauweise) Die Vorplanung hat weiterhin gezeigt, dass sich der Talraum für Vier-, Fünf- bzw. Sechs-Feld-Bauwerke eignet. Die maximalen Stützweiten variieren hierbei von 45,50 m über 55,50 m bis zu 71,00 m. Im Zuge der Gegenüberstellung der Varianten wird einer sechsfeldrigen Spannbetonplattenbalkenlösung auf Y-förmigen Pfeilern der Vorzug gegeben. Die moderaten Stützweiten bis maximal 45,50 m erlauben eine schlanke Über- bauhöhe von 2,30 m. Die Herstellung des gelagerten Überbaus erfolgt auf Trag- gerüst. Diese Lösung überzeugt mit niedrigen Bau- und Unterhaltungskosten in wirtschaftlicher und durch ihr ausge- wogenes Verhältnis zwischen Stützweite und lichter Höhe sowie durch ihre klare Formensprache in konstruktiver und 6 Vergleichende Ansicht der Varianten gestalterischer Hinsicht. © Autobahndirektion Nordbayern

7 Visualisierung der Vorzugsvariante 8 Untersicht des integralen Bauwerks © Autobahndirektion Nordbayern © Autobahndirektion Nordbayern

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4.1.5 Bauwerksentwurf Ausgehend von der Vorzugsvariante, wurde ein Brückenbauwerk über sechs Felder mit Stützweiten von 36,50 m, 4 x 45,50 m, 36,50 m und der Gesamtlän- ge von 255 m entworfen. Der Querschnitt besteht aus einem zweistegigen Spannbetonplattenbalken, die Stegunterseite wird parallel zur Fahr- bahnplatte ausgebildet. Die Bauhöhe beträgt konstant 2,30 m. Damit haben die mittleren Felder mit einer Spannweite von 45,50 m eine Schlankheit von 19,80. Das Bauwerk verfügt über zwei Über- bauten mit unterschiedlicher Breite. Die Richtungsfahrbahn Frankfurt weist eine Gesamtbreite von 19,05 m auf, die Rich- tungsfahrbahn Nürnberg ist mit 17,55 m um 1,50 m schmaler. Der Überbau wird in Längsrichtung vorgespannt. Die Aus- bildung des Überbauquerschnitts erfolgt so, dass auf eine Vorspannung in Quer- richtung verzichtet werden kann. Die Pfeiler werden massiv mit Y-förmiger Aufweitung im Kopfbereich konzipiert, die Kopfausbildung ist in jeder Achse gleich. Die Pfeilerschäfte werden in Brückenquerrichtung zur Pfahlkopfplatte hin mit einer Neigung von 1,20° aufgeweitet, wodurch sich eine ansprechende und ruhige Einpassung in die Umgebung ergibt. Durch die unterschied- 9 Querschnitt des Ersatzneubaus © Autobahndirektion Nordbayern lichen Pfeilerhöhen variiert die Pfeiler- breite in Brückenquerrichtung in Höhe des Anschnitts zur Pfahlkopfplatte. Als Gestaltungselement werden an der Im Rahmen eines Gutachtens wurden Y-förmigen Pfeilerseite Nischen mit 15 cm die entsprechenden Randbedingungen Tiefe und einer variablen Breite über die untersucht und die Machbarkeit einer gesamte Pfeilerhöhe vorgesehen. Sprengung bestätigt. In der näheren Bauherr Umgebung der Brücke befinden sich Bundesrepublik Deutschland, 4.1.6 Abbruchvorgang keine weiteren Bauwerke, unter der vertreten durch das Bundesministerium für Das Abbruchkonzept war ein wesentli- Bestandsbrücke sind keine relevanten Verkehr und digitale Infrastruktur, Bonn ches Element der Entwurfsplanung. Einer- Verkehrswege, Gewässer oder Medien- Auftragsverwaltung seits sollen die bauzeitigen Verkehrs- leitungen vorhanden. Der Abstand zwi- Freistaat Bayern, vertreten durch die beeinträchtigungen reduziert werden, schen Bestand und Neubau ist ebenfalls Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg andererseits darf der Abbruchvorgang ausreichend. Nachrechnung den Neubau nicht schädigen. Um eine Vor dem Sprengen werden die Bestands- GMG Ingenieurgesellschaft GmbH, Dresden 4+0-Verkehrsführung auf dem neuen überbauten durch den Rückbau des Fahr- Bauwerksentwurf südlichen Teilbauwerk über die Winter- bahnbelags, der Kappen, des Geländers, Krebs + Kiefer Ingenieure GmbH, Großostheim monate im Spessart zu vermeiden, müssen der Schutzeinrichtungen und der Krag- der Abbruch des Bestandsbauwerks und arme geleichtert, um die Masse und Geotechnik die Fertigstellung des zweiten Teilbau- somit die Schwingungen beim Aufprall TÜV Rheinland LGA Bautechnik GmbH, Nürnberg werks in wenigen Monaten realisiert auf das Gelände zu reduzieren. Im Auf- Abbruchgutachten werden. Um möglichst schnell Baufreiheit prallbereich des Talgrunds wird ein Fall- Planungsbüro für Bauwerksabbruch Dr.-Ing. Schmelzer, für die Herstellung des zweiten Teilbau- bett mit Lockermaterial errichtet, um Dresden werks zu erlangen, soll ein Sprengab- die Schwingungen beim Aufprall Ausschreibung bruch für das Bestandsbauwerk erfolgen. abzumindern. Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg 8 Untersicht des integralen Bauwerks © Autobahndirektion Nordbayern

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 85 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

4.2 Main-Donau-Kanalbrücke 4.2.1 Bestandsbauwerk 4.2.3 Planung Beim Bestandsbauwerk aus dem Jahre zeigen, dass das Riss-vor-Bruch-Kriterium Um das für die Binnenschifffahrt erfor- 1961 handelt es sich um eine dreifeldrige nicht erfüllt werden kann und dass ein derliche Lichtraumprofil von 6,40 m über Spannbetonhohlkastenbrücke. Für die schlagartiges Versagen möglich ist. Die dem Main-Donau-Kanal freizuhalten, Vorspannung wurde spannungsriss- Brücke über den Main-Donau-Kanal ist muss im Brückenbereich die Gradiente gefährdeter Sigma-Oval-Spannstahl daher den Bauwerken ohne Vorankündi- der BAB A 3 um 0,80 m angehoben wer- verwendet. Im Zuge von Bauwerksprü- gung zuzuordnen. den. Dies hat zur Folge, dass der westlich fungen und ergänzenden Untersuchun- Um es zu ertüchtigen, müsste es auf- und östlich angrenzende Streckenbereich gen wurden Litzenbrüche, korrodierte wendig an der Bauteilober- und Bau- an die geänderten Höhenverhältnisse Spannglieder und weitere Schäden unterseite verstärkt werden. Selbst anzupassen sind. infolge von Spannungsrisskorrosion dann kann jedoch auf den Einsatz eines Im Vorgriff auf den geplanten sechs- festgestellt. Das Bestandsbauwerk ist permanenten Monitoring-Systems nicht streifigen Ausbau der A 3 wird das neue aufgrund der festgestellten Defizite verzichtet werden. Eine Ertüchtigung Bauwerk so breit, dass je Fahrtrichtung mit der Zustandsnote 3,00 bzw. 3,40 unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten drei Fahrstreifen und ein Standstreifen bewertet. war somit nicht mehr möglich. Das (RQ 36) Platz finden. Die Gesamtbreite bestehende Bauwerk wird daher seit zwischen den Geländern eines Überbaus 4.2.2 Nachrechnung 2014 durch einen Neubau ersetzt. beträgt 18,85 m. Die Teilbauwerke haben Aufgrund des verwendeten spannungs- Während der Bauzeit für den ersten Über- eine Stützweite von 94 m, und die kleinste risskorrosionsgefährdeten Spannstahls bau war es erforderlich, den gesamten lichte Höhe über dem Kanal misst 6,60 m. wurde das in der BASt-Liste enthaltene Verkehr in einer sogenannten 4+0-Ver- Wegen dieser geometrischen Randbe- Bauwerk gemäß der »Handlungsanwei- kehrsführung auf das zunächst verblei- dingungen kommt für den Ersatzneubau sung zur Überprüfung und Beurteilung bende Teilbauwerk zu legen. Aus stati- nur eine Lösung mit oben liegendem von älteren Brückenbauwerken, die mit schen Gründen mussten dabei zusätz- Tragwerk in Betracht. Um den gestalte- vergütetem, spannungsrisskorrosionsge- liche Sicherungen im Stützenbereich rischen Anforderungen an das weithin fährdetem Spannstahl erstellt wurden« angebracht und der Streckenabschnitt sichtbare Bauwerk gerecht zu werden, nachgerechnet. Die Berechnungsergeb- für genehmigungspflichtige Schwer- wurde als Tragkonstruktion eine Stab- nisse auf Querschnitts- und Systemebene transporte gesperrt werden. bogenbrücke aus Stahl gewählt.

10 11 Main-Donau-Kanalbrücke: Bestandsbauwerk © Autobahndirektion Nordbayern

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12 13 Verschub des Neubaus © Hubert Bösl

4.2.4 Errichtung Baubeginn für die neue Brücke über den von Pontons in die endgültige Lage Main-Donau-Kanal war Mitte März 2014. eingeschoben werden. Rechtzeitig zu Noch im selben Monat wurde der Ab- Beginn der Winterdienstsaison wurde bruch der südlichen Brückenhälfte in das neue Teilbauwerk unter Verkehr Fahrtrichtung Nürnberg begonnen und genommen. innerhalb einer nur knapp dreiwöchigen Der Abbruch und der Neubau der nörd- Sperrung des Main-Donau-Kanals ab- lichen Brückenhälfte erfolgen analog. geschlossen. Parallel zur Herstellung der Allerdings können die Verkehrsteilneh- Bauherr Unterbauten wurden die Stahlteile im mer bauzeitlich nunmehr über fünf statt Bundesrepublik Deutschland, Werk gefertigt und auf einem Vormon- bisher vier Fahrstreifen verfügen. Die vertreten durch das Bundesministerium für tageplatz hinter dem Widerlager ver- Gesamtfertigstellung des neuen Bau- Verkehr und digitale Infrastruktur, Bonn

schweißt. Das fertige Stahltragwerk werkes einschließlich der anschließen- Auftragsverwaltung konnte schließlich bereits im August den Streckenbereiche ist für Ende 2015 Freistaat Bayern, vertreten durch die unter einer eintägigen Sperrung des vorgesehen. Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg Kanals für den Schiffsverkehr mit Hilfe Nachrechnung Rieger & Brandt Ingenieurgesellschaft mbH, Nürnberg

Bauwerksentwurf Schömig-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Kleinostheim

Geotechnik Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg

Ausschreibung Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg

Prüfingenieur Dipl.-Ing. Dietrich Oehmke, Nürnberg

Bauausführung Echterhoff Bau GmbH, Dessau SAM Stahlturm- und Apparatebau Magdeburg GmbH

14 Neues Brückenbauwerk nach Teilfertigstellung © Autobahndirektion Nordbayern

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Die Nachrechnung der Stufe 1 gemäß Nachrechnungsrichtlinie ergab gering- fügige Überschreitungen bei einigen Nachweisen der Tragfähigkeit und Ge- brauchstauglichkeit. Eine Nachweisfüh- rung der Stufe 2 wurde daher erforderlich für Dekompression, Querkraft und Torsion sowie Ermüdung. Im Ergebnis ist das Bauwerk der Nachweisklasse C zuzuordnen. Als Kompensationsmaß- nahme sind Sonderprüfungen notwendig.

4.3.3 Instandsetzung Bei den vorhandenen Bauwerksschäden 15 Pfaffentalbrücke: Bestandsbauwerk handelt es sich in erster Linie um alters- © Autobahndirektion Nordbayern bedingte Defizite sowie um Schäden an Verschleißteilen. Da neben der Beseiti- gung dieser Schäden keine weiteren 4.3 Pfaffentalbrücke Verstärkungsmaßnahmen notwendig 4.3.1 Bestandsbauwerk waren, beschränkt sich die Maßnahme Die 1970 errichtete Talbrücke Pfaffental konstruktionen vor. Die vorhandenen auf eine standardmäßige Generalinstand- liegt im Ertüchtigungsabschnitt A 3-4, Rückhaltesysteme entsprechen nicht der setzung der Fahrbahntafel einschließ- unmittelbar östlich der Anschlussstelle »Richtlinie für passiven Schutz an Straßen lich Betoninstandsetzung an Über- und Altdorf-Burgthann am südlichen Orts- durch Fahrzeuge« (RPS) 2009. Darüber Unterbauten sowie auf die Erneuerung rand der Stadt Altdorf bei Nürnberg. hinaus haben die Bauwerkskappen das der Kappen, Übergangskonstruktionen Das sechsfeldrige Spannbetonbauwerk Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Die und der passiven Schutzeinrichtungen überspannt mit einer Gesamtlänge von Standsicherheit des Bauwerks beeinträch- inklusive Geländer. Die Instandsetzungs- 234 m ein steil abfallendes Trockental. tigende Schäden liegen nicht vor. Die maßnahmen wurden in 2013 durchge- Die maximale Höhe über Tal beträgt letzte Bauwerksprüfung ergab für beide führt. ca. 25 m. Teilbauwerke eine Zustandsnote von Der Überbau besteht aus zwei getrennten 2,80. Bauherr einzelligen Hohlkästen, die in Längs- und Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium Querrichtung beschränkt vorgespannt 4.3.2 Nachrechnung für Verkehr und digitale Infrastruktur, Bonn sind. Der Überbau hat im gesamten Bau- Als Entscheidungsgrundlage, ob neben werksbereich eine konstante Höhe von einer Generalinstandsetzung auch eine Auftragsverwaltung Freistaat Bayern, vertreten durch die 2,30 m. Die Stützweiten messen in den Verstärkung des Tragwerks erforderlich Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg Randfeldern 33 m, in den weiteren wird, wurde die in der BASt-Liste enthal- Feldern 42 m. tene Pfaffentalbrücke für das Verkehrs- Nachrechnung SRP Schneider & Partner Ingenieur Consult GmbH, Das Bestandsbauwerk weist zahlreiche lastmodell LM 1 nach DIN-Fachbericht Kronach die Dauerhaftigkeit und Verkehrssicher- nachgerechnet. Dabei sollten im Vorfeld heit beeinträchtigende Schäden auf. einer möglichen Instandsetzung auch die Planung und Ausschreibung Insbesondere liegen Schäden an den Kappenanschlüsse sowie die Kragarme Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg Entwässerungseinrichtungen, der Bau- für die Einwirkungen neuer Rückhalte- Bauausführung werksabdichtung und den Übergangs- systeme nachgewiesen werden. Max Bögl Bauunternehmung GmbH & Co. KG, Neumarkt

16 Querschnitt des Bestandsbauwerks © Autobahndirektion Nordbayern

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1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 89 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

17 18 Talbrücke Geigerhaid: Bestandsbauwerk © Autobahndirektion Nordbayern

4.4 Talbrücke Geigerhaid 4.4.1 Bestandsbauwerk 4.4.2 Nachrechnung Die ebenfalls im Ertüchtigungsabschnitt Das 1970 errichtete Bauwerk besteht aus Das Bestandsbauwerk ist in der BASt-Liste Nürnberg–Regensburg gelegene Tal- zwei getrennten Überbauten. Die zwei- enthalten. Die für die Vorspannung der brücke Geigerhaid befindet sich ca. 15 km zelligen Hohlkastenquerschnitte mit einer bestehenden Überbauten in Längs- und südöstlich von Neumarkt, kurz vor der konstanten Konstruktionshöhe von 2,20 m Querrichtung verwendeten, intern und Anschlussstelle Parsberg. sind intern längs und quer vorgespannt. im nachträglichen Verbund liegenden Die sechsfeldrige Brücke überführt die Die Koppelfugen der Überbauten wurden Spannglieder sind als spannungsriss- BAB A 3 über ein flaches Tal mit Gewäs- durch den Einbau von externen Spann- korrosionsgefährdet zu betrachten. Die sern, ein bestehendes Regenrückhalte- gliedern in den Hohlkästen nachträglich entsprechende statische Untersuchung becken und einen Feldweg. Die Stützwei- instand gesetzt. gemäß der »Handlungsanweisung zur ten betragen in den Randfeldern 24 m, in Die Über- und Unterbauten des Bauwerks Überprüfung und Beurteilung von älteren den weiteren Feldern 40 m, die Gesamt- weisen zahlreiche Schäden wie frei lie- Brückenbauwerken, die mit vergütetem, länge misst 208 m. Die maximale Höhe gende Bewehrung, Hohlstellen, begin- spannungsrisskorrosionsgefährdetem über Tal ist 17 m. nende Abplatzungen sowie Rissbildung Spannstahl erstellt wurden« hat gezeigt, auf. Bei der letzten Bauwerksprüfung dass sowohl für die Längs- als auch für wurde die Geigerhaidbrücke daher mit die Querrichtung des Überbaus kein der Zustandsnote 2,80 bewertet. ausreichendes Ankündigungsverhalten nachgewiesen werden kann.

19 Querschnitt des Bestandsbauwerks © Autobahndirektion Nordbayern

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4.4.4 Variantenuntersuchung Aufgrund der vorhandenen Schäden und Dieses grundlegende Entwurfskonzept des nicht ausreichenden Ankündigungs- führte zu folgenden sieben Vorentwurfs- verhaltens hinsichtlich Spannungsriss- varianten: korrosion sind eine Sanierung und Ertüch- – einzellige Spannbetonhohlkästen über tigung unter wirtschaftlichen Gesichts- fünf Felder durchlaufend, Massivpfeiler punkten nicht mehr möglich. Auf eine in V-Form Wirtschaftlichkeitsuntersuchung nach – zweistegige Spannbetonplattenbalken RI-WI-BRÜ wurde daher verzichtet. Das über sechs Felder durchlaufend und vorhandene Bauwerk soll daher unter mit Querträgern in allen Auflager- Beibehaltung von Achse und Gradiente achsen, Massivpfeiler in Y-Form des Bestandes ab 2016 durch einen – zweistegige Spannbetonplattenbalken Neubau ersetzt werden. über sechs Felder durchlaufend, aber ohne Querträger in den Pfeilerachsen, 4.4.3 Bauwerksgestaltung Massivpfeiler in Y-Form, Pfeilerkopf Die Bauwerksumgebung, eine Kultur- aufgelöst (baumartige Struktur) landschaft aus Wiesen und Niederwald, – zweistegige Stahlverbundkonstruktion spricht in gestalterischer Hinsicht für ein mit dichtgeschweißten Stahlhohlkäs- funktionales Bauwerk, das sich dezent in ten über sechs Felder durchlaufend, seine Umgebung einfügt. Querschnitte Massivpfeiler in Y-Form, Pfeilerköpfe und Schlankheiten der neuen Überbau- aufgelöst mit ausbetonierten Stahl- ten sind gestalterisch wie funktional an rohren die Stützweiten anzupassen. Betrachtet – zweistegige Spannbetonplattenbalken man das vorhandene Bauwerk, so wirken über sechs Felder durchlaufend und vor allem die vorhandenen Pfeiler recht mit Querträgern in allen Auflager- Die Vorplanung hat weiterhin gezeigt, gedrungen. Eine vorrangige Entwurfsauf- achsen, Pfeiler als rahmenartige Stahl- dass sich der Talraum für Fünf- bzw. gabe beim Ersatzneubau der Talbrücke verbundkonstruktionen (ausbetonierte Sechs-Feld-Bauwerke eignet. Die maxi- Geigerhaid stellt daher die Formfindung Stahlrohre) malen Stützweiten variieren hierbei von der Pfeiler dar. – zweistegige Spannbetonplattenbalken 40,00 m analog Bestand bis zu 49,00 m. Durch das Verlängern der Randfelder über sechs Felder durchlaufend und Als Querschnittshöhe wurden für das sollen die Widerlager weiter in die mit Querträgern in allen Auflager- Fünf-Feld-Bauwerk 3,20 m mit einer Böschung verschoben werden, um achsen, Pfeiler als schlanke Stahlbeton- maximalen Schlankheit von l/h = 15,30 die Widerlageransichtsflächen zu rahmen gewählt. Für die Varianten »zweistegige minimieren. – zweistegige Spannbetonplattenbalken Plattenbalken über sechs Felder durch- über sechs Felder durchlaufend und laufend« ergibt sich bei einer Quer- mit Querträgern in allen Auflagerach- schnittshöhe von 2,20 m eine Schlank- sen, Massivpfeiler in Y-Form, Pfeiler- heit von l/h = 18,20. kopf mit geschlossener Ansichtsfläche 4.4.5 Vorzugsvariante Neben der gestalterischen und konstruktiven Würdigung der einzelnen Varianten war es insbesondere Ziel, unter Berück- sichtigung aller Randbedingungen in puncto Robustheit und Dauerhaftigkeit eine Lösung zu wählen, die wirtschaftlich herzustellen und zu unterhalten ist. Vor diesem Hintergrund wurde dem Bauwerksentwurf letztendlich die zweite Variante in leicht modifizierter Form zugrunde gelegt.

20 Vorzugsvariante für den Ersatzneubau © Autobahndirektion Nordbayern

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21 22 Ansicht und Querschnitt des Neubaus © Autobahndirektion Nordbayern

4.4.6 Bauwerksentwurf Demnach soll der Ersatzneubau der In Längsrichtung werden die Überbauten Während der Baugrund für die neuen Talbrücke Geigerhaid aus zwei Spann- intern mit nachträglichem Verbund vor- Widerlager Flachgründungen erlaubt, betonkonstruktionen bestehen, die gespannt, in Querrichtung sind sie schlaff werden für die Pfeiler (Achsen 20–60) zweistegige Plattenbalkenquerschnitte bewehrt. Tiefgründungen über Großbohrpfähle aufweisen und über sechs Felder mit In den Widerlagerachsen 10 und 70 mit einem Durchmesser von 1,50 m und Stützweiten von jeweils 40,00 m zwi- werden Endquerträger mit einer Quer- einer Neigung von 1:10 erforderlich. Da schen den Pfeilern und von ca. 29,00 m schnittsbreite von 1,65 m und einer im Einbindebereich der Bohrpfähle Karst (Achsen 10–20) bzw. ca. 23,00 m (Achsen konstanten Querschnittshöhe von 2,20 m ansteht, muss die Formhaltigkeit der 60–70) in den Endfeldern durchlaufen. angeordnet. Zur Reduzierung der Tor- Pfähle durch die Ausbildung von speziel- Die Gesamtstützweite beträgt damit sionsbeanspruchungen in den Längs- len Hülsenrohren sichergestellt werden. 212,00 m. Mit h = 2,20 m entspricht die trägern werden in den Pfeilerachsen 30 Bauhöhe der neuen Überbauten jener und 50 weitere Stützquerträger mit einer vorhandenen. Durch die Verschiebung Querschnittsbreite von 2,30 m vorge- der Pfeilerachsen um 5,00 m nach Osten sehen, die der Breite der Pfeilerköpfe gegenüber dem bestehenden Bauwerk entspricht. liegen die Gründungen des neuen Bau- Die Pfeiler weisen eine Y-Form mit baum- werks neben den existierenden Tiefgrün- artig aufgelösten Köpfen auf. Deren dungen. Dies ermöglicht die Herstellung Innenbereich soll aus Gründen des der Pfeiler ohne vollständigen Rückbau Unterhalts aber als Vollquerschnitt der vorhandenen Gründungselemente. ausgeführt werden. Durch eine Ober- Zu den unter der Brücke befindlichen flächenstrukturierung der Pfeilerköpfe Zwangspunkten (Frauenbach, Regen- wird der originäre Entwurfsgedanke rückhaltebecken und Feldweg) ist ein jedoch erhalten bleiben. ausreichender Abstand der Pfeiler gegeben.

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5 Schlussbetrachtung 4.4.7 Planfeststellung Die neuen Talbrücken Rohrbuch und Der Ersatzneubau einer Talbrücke hat Geigerhaid, die Brücke über den Main- immer einen, wenn auch nur bauzeitli- Donau-Kanal sowie die nachgerechnete chen Eingriff ins Umfeld zur Folge. Häufig und instandgesetzte Talbrücke Pfaffen- ist damit ein Eingriff in aus naturschutz- tal sind weitere Mosaiksteine, um die fachlicher Sicht schützenwerte Bereiche Infrastruktur in Deutschland und den verbunden. Obwohl dieser Neubau in den Verkehrsweg der BAB A 3 zukunftsfähig Abmessungen des Bestandsbauwerks zu gestalten. Hierfür sind neben den erfolgt, müssen zudem in den allermeis- bestehenden Ausbauabsichten die ten Fällen Entwässerungseinrichtungen Ergebnisse der Nachrechnung das und Regenrückhaltungen angelegt wer- wesentliche Entscheidungskriterium den. Hier kommt noch hinzu, dass auf- und ein entscheidendes Hilfsmittel zur grund der Lage der Brücke im Nahbereich Priorisierung und Dringlichkeitsreihung. einer Trinkwassererfassung umfangreiche »Das Programm ist unverzichtbar, um Schutzmaßnahmen erforderlich werden. das Straßennetz und die Brücken zu- Um zu gewährleisten, dass derartige und kunftssicher zu machen. Bereits mit weitere öffentlich-rechtlichen Belange dem heute vorhandenen Verkehr, der in bei der Planung und Bauausführung der Vergangenheit von einer massiven hinreichend berücksichtigt werden, ist Zunahme des Güterverkehrs, einem für singuläre Ersatzneubauten von Tal- großen Anteil von überladenen Fahr- brücken im Regelfall die Durchführung zeugen und einer überproportionalen eines Planfeststellungsverfahrens Zunahme von Schwerlasttransporten unabdingbar. geprägt ist, ist bei älteren Brücken mit der damals gültigen Brückenklasse 60 die Bauherr Traglastreserve allmählich aufgebraucht. Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium Angesichts der aktuellen Prognosen zur für Verkehr und digitale Infrastruktur, Bonn weiteren Zunahme des Verkehrs sind Strategien zur Ertüchtigung des Bau- Auftragsverwaltung werksbestandes dringend geboten, da- Freistaat Bayern, vertreten durch die Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg mit die Leistungsfähigkeit des für die Wirtschaft und die Bürger so wichtigen Nachrechnung Fernstraßennetzes gewährleistet werden WTM Engineers München GmbH kann.« [2] Bauwerksentwurf Literatur WTM Engineers München GmbH Autor: [1] Naumann, J.: Eine neue Strategie für die Baudirektor Dipl.-Ing. (univ.) Bernd Endres Ertüchtigung alter Straßenbrücken; in: Der Geotechnik Autobahndirektion Nordbayern, Prüfingenieur, Heft 36, April 2010, S. 55–66. Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg Nürnberg [2] Ebd.

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Ersteinsatz von Ultrahochleistungsfaserbetonen Ertüchtigung von Straßenbrücken in Österreich

von Erwin Pilch, Christoph Antony

1 Einleitung Da ein Großteil der Autobahnen und Schnellstraßen Österreichs in den Jahren zwischen 1970 und 1980 (Bild 1) errichtet wurde, beträgt das mittlere Alter der Brückenbauwerke ca. 35 Jahre. Ihre zu erwartende Lebensdauer von ca. 90–100 Jahren kann bei intensiver Nutzung nur bei entsprechenden Instandsetzungen Die Einsatzgebiete von Ultrahoch- und Ertüchtigungen, im Intervall von leistungsbeton im Brückenneubau, ca. 30–35 Jahren, erreicht werden. im Speziellen bei Fertigteilbauwei- sen, sind durchaus vielfältig, jedoch hat sich der Baustoff bei Instand- setzungen und Ertüchtigungen trotz seines großen Potentials noch nicht allzu sehr verbreitet. Ein enor- mer Vorteil steckt unter anderem darin, dass Ultrahochleistungs- faserbetone (UHPFRC) zusätzlich zur Erhöhung der Tragfähigkeit

auch die Dauerhaftigkeit bei einer 1 Altersstruktur der Bestandsbrücken im hochrangigen österreichischen Straßennetz Ertüchtigung maßgeblich verbes- © ASFiNAG Service GmbH sern können. Der Einsatz erfolgt dabei mittels dünner UHPC-Schicht, Durch die Steigerung des Güterverkehrs Des Weiteren erfordern der Austausch die auf bestehende Stahlbetonbau- (Bild 2) sind neben Instandsetzungsar- von Brückenausrüstungsteilen, zum teile aufgebracht wird. Im Bereich beiten zunehmend auch Ertüchtigungs- Beispiel Rückhaltesysteme, und die des statisch-konstruktiven Aufbe- maßnahmen am Brückentragwerk not- Errichtung von Lärmschutzwänden usw. wendig. Insbesondere wird eine Neube- eine Bewertung der Tragfähigkeit. Daraus tons bei Fahrbahnplatten lässt sich urteilung der Tragfähigkeit bei Schädi- folgend ergeben sich lokale und/oder derart auf eine konventionelle gungen und Defiziten vorgenommen. globale Verstärkungen des Brückentrag- Abdichtung und einen Fahrbahn- werkes. belag verzichten. Auf Basis von Vorversuchen wurden beim Erst- einsatz ca. 40 m³ in einem konventionellen Transportbetonwerk hergestellter Ortbeton-UHPC auf der Baustelle eingebaut. Mit Hilfe der Realisierung des Pilotprojektes konnte die Praxistauglichkeit der Laborentwicklungen gezeigt werden.

2 Belastungszunahme laut Kraftfahrzeugsgesetz (KFG) © ASFiNAG Bau Management GmbH

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2 Ergänzung der Druck- und Zugzone Der nachträglich schubfest aufgebrachte Insbesondere kann durch den Entfall von Eine unreflektierte Anwendung der der- Aufbeton [1] ist eine im Brückenbau weit- Fugen der Erhaltungsaufwand reduziert zeit gültigen Normen und Richtlinien verbreitete Ertüchtigungsmaßnahme. werden. Weitere Vorteile bestehen in der ist bei Instandsetzungen und Ertüchti- Hierbei ist bei mehrfeldrigen Tragwer- Steigerung des Fahrkomforts, Reduktion gungen meist nicht zielführend und ken bzw. Plattenbalken oder Hohlkästen der Lärmemission etc. Durch die damit praktikabel. nicht nur eine Ergänzung der Druckzone, verbundene Änderung des statischen Innovative Ertüchtigungen repräsentie- sondern auch eine Verstärkung der Zug- Systems, durch die Aktivierung einer ren nicht den Stand der Technik und sind zone im Stützbereich mit geringem Auf- Rahmenecke, ist zusätzlich eine Erhöhung daher auch nicht in den technischen wand möglich. Durch die Vergrößerung der Tragfähigkeit der Gesamtstruktur Regelwerken abgebildet. Für Ultrahoch- des inneren Hebelarms wird zudem die möglich. Allerdings sind durch die Modi- leistungsbetone liegen derzeit in Öster- Schubtragfähigkeit verbessert. In den fikation des statischen Systems zum reich keine Bemessungs- und Ausfüh- meisten Fällen wird hierbei eine ge- einen Zwangsschnittgrößen infolge der rungsrichtlinien und -leitfäden vor. wichtsneutrale Ausführung bevorzugt, Verformungsbehinderungen und zum um zusätzliche Verstärkungsmaßnahmen anderen Wechselwirkungen zwischen 5 UHPFRC an den Pfeilern und Gründungen zu Bauwerk und Baugrund zu berücksich- Ultra High Performance Concrete vermeiden. tigen. (UHPC) ist ein zementgebundener Werk- Die beschriebene Maßnahme ermöglicht stoff mit einer Druckfestigkeit von es ebenso, ein gelagertes Brückentrag- 4 Entwurf und Bemessung fck ~ 150–250 MN/m². Ein äußerst sprödes werk in eine monolithische Konstruktion Adaptierungen müssen daher wohldurch- Materialverhalten ist für den Beton mit (Integrale Brücke) zu adaptieren. Der vor- dacht entworfen, konstruiert, bemessen hoher Festigkeit, sehr dichtem Gefüge liegende Aufsatz beschreibt die Erstan- und ausgeführt werden. Eine mögliche und sehr hoher Dauerhaftigkeit charak- wendung von einem kraftschlüssigen Beeinträchtigung der Tragfähigkeit der teristisch. Infolgedessen ist die Zu- UHPFRC-Aufbeton bei der Instandset- bestehenden Struktur einerseits und ein gabe von Fasern notwendig, um die zung, Ertüchtigung und Integralisierung überhöhter Einsatz an finanziellen Mitteln Duktilität des Werkstoffes zu erhöhen einer Straßenbrücke im hochrangigen andererseits sind dabei hintanzuhalten. (UHPFRC: Ultra High Performance Fibre Straßennetz von Österreich: Es handelt Die Planung der Ertüchtigungsmaßnah- Reinforced Concrete). Die hohe Festigkeit sich um die sogenannte Steinbachbrücke men sollte in Anbetracht dessen erfolgen, und Dauerhaftigkeit wirken sich positiv im Zuge der Semmering-Schnellstraße. dass Ertüchtigungen mit hoher Wahr- auf die mechanischen Einwirkungen, wie scheinlichkeit den Spielraum für zukünf- zum Beispiel Verschleißbeanspruchung, 3 Integralisierung tige Verstärkungen einschränken. und auf die Verwendung unter aggressi- Die Integrale Bauweise stellt im Neubau Eine detaillierte Kenntnis der Material- ven Umweltbedingungen aus [6]. zunehmend den Standard dar. Bei der kennwerte der vorhandenen Bauteile Instandsetzung und Ertüchtigung von sowie der Normen zum Zeitpunkt der konventionellen Brücken kann es zweck- Errichtung stellt eine Grundvorausset- mäßig sein, diese zu integralisieren, da zung dar. Die Anwendung der Normen hiermit die Vorteile der integralen Bau- bei der Nachrechnung bzw. Auskunft weise auch für Bestandstragwerke erzielt über die Materialkennwerte wird in werden. Österreich in der ONR 24008 [2] geregelt. Bei der Modifikation eines gelagerten Brückenbauwerks in ein monolithisches werden die beweglichen Tragwerksenden starr mit den Widerlagern verbunden. Das dabei entstehende Rahmeneck muss infolge der Ausbaulasten, des Verkehrs und der Temperaturänderungen negative wie positive Momente aufnehmen können. Konstruktiv wird das Rahmeneck mittels eines Aufbetons am Tragwerk und einer erdseitigen Vorsatzschale im oberen Widerlagerbereich ausgeführt (Bild 3).

3 Umbau einer konventionell gelagerten Brücke mittels erdseitiger Vorsatzschale © Aus [3]

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Für die Herstellung des eingesetzten UHPFRC wurde eine Vormischung (Premix) der Firma Dyckerhoff verwendet, welches Zement und Quarzmehl im Verhältnis Betondruckfestigkeitsklasse > 150 N/mm² 59:41 beinhaltet. Die Verwendung dieses Gefordertes Ausbreitmaß cm 48 Produktes erleichtert deutlich die Her- stellung im Transportbetonwerk, weil Nanodur Compound 5941 kg/m³ ~ 950 dadurch nur ein Bindemittelsilo für die Quarzsand 0,60/1,20 mm und Basalt-Edelsplitt 2/4 mm kg/m³ ~1420 Lagerung benötigt wurde. Die gleich- Fasern l/Ø = 13/0,20 mm kg/m³ 90 mäßige Verteilung der Feinstoffe in der Vormischung ermöglichte die Verwen- Fließmittel kg/m³ 12 dung einer Mischanlage mit schwacher Verzögerer kg/m³ 2 Mischleistung. Weitere Bestandteile der Rezeptur sind Quarzsand (0,60–1,20 mm), Wasser kg/m³ 146 Basaltedelsplit (2–4 mm), Wasser, Fließ- 4 Rezeptur des UHPFRC mittel, Verzögerer und Fasern mit einer © Institut für Betonbau/Technische Universität Graz Länge von 13 mm und einem Durchmes- ser von 0,20 mm (Bild 4: Rezeptur für UHPFRC-Aufbeton).

6 Planung 6.1 Bestandstragwerk Beim gegenständlichen Brückenbauwerk handelt es sich um ein im Jahre 1980 errichtetes zweifeldriges schlaff bewehr- tes Plattentragwerk mit einer konstanten Dicke von 86 cm. Beide Stützweiten, normal auf die Lagerachse gemessen, betragen 13,00 m. An den Stahlbeton- 5 Längs- und Regelquerschnitt (unten) des Bestandstragwerkes kastenwiderlagern ist die Platte auf © ASFiNAG Bau Management GmbH jeweils zehn unverankerten Elastomer- lagern mit der Dimension 250 mm x 200 mm x 30 mm aufgelagert. Der Lager- unterstützung wird durch drei Rundstüt- det sind. Die Gesamtbreite des Überbaus abstand beträgt in der Regel 1,50 m, in zen mit einem Durchmesser von 80 cm beträgt 14,00 m und die Fahrbahnbreite den stumpfen Ecken wurde die Anzahl gebildet, welche monolithisch mit dem 11,50 m. Die Längsneigung des Trag- der Lager, entsprechend der Tragwirkung Überbau verbunden und auf einem werkes ist 1,40 ‰ und die Querneigung schiefer Platten, verdichtet. Die Mittel- gemeinsamen Fundament flach gegrün- 4,25 % (Bild 5).

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Als Folge der undichten Übergangskon- struktionen sind bereits an den Vorder- seiten der Widerlager und der Lager- bänke massive Schäden an Beton und Bewehrung aufgetreten. Das Schadens- ausmaß nimmt erwartungsgemäß vom Hochpunkt zum Tiefpunkt der Lagerbank zu. (Bild 6)

6.2 Umbaumaßnahmen Neben der bewährten Instandsetzung des Tragwerkes erfolgte ein Umbau in ein integrales und somit wartungsarmes und 6 Abplatzungen und massive Korrosion robustes Tragwerk. Als Alternative zur im Tiefpunktbereich der Lagerbank konventionellen Aufbetonlösung mit © ASFiNAG Bau Management GmbH einem Beton der Güte C30/37 laut [1] wurde ein direkt befahrener, faserver- stärkter UHPC gewählt. Dieser Beton weist eine Reihe von Vorteilen und Besonderheiten gegenüber herkömmli- chem Beton auf. Beispielsweise ermög- licht er Bestandsbrücken mit dünnem Asphaltbelag (12–15 cm) gewichtsneutral zu ertüchtigen. Nennenswerte Anpassun- gen der Fahrbahnhöhen in den Vorland- bereichen können gegenüber dem konventionellen Aufbeton entfallen (Bild 7). Bei diesem Projekt wurde zusätzlich noch 7 Regelquerschnitt nach Ertüchtigung eine Optimierung der Verstärkungs- © Zivilingenieurbüro Kratzer schicht auf 7 cm durchgeführt.

Die nationalen Regelwerke für Aufbeton beinhalten neben den Bemessungsansät- zen auch konstruktive Ausführungsdetails als Hilfestellung für den Ingenieur.[1] Die Übertragung der Schubkräfte vom Altbestand in die neue Betonschicht geschieht primär mittels der Verzahnung infolge der Oberflächenrauigkeit und des damit verknüpften adhäsiven Verbundes. Die Klemmwirkung und der Biegewider- stand infolge der eingeklebten Verbund- bewehrung wurden nur im Auflagerbe- reich berücksichtigt und angewendet. Die hohen Schub- und Zugspannungen, die durch das Schwinden im UHPFRC- Aufbeton entstehen, wurden durch eine Überkronung der Außenränder mittels einer UHPFRC-Schürze aufgenommen (Bild 8).

8 Randausbildung mit Rückhaltesystem und Lärmschutzwand ohne Kappe bzw. Randbalken © Zivilingenieurbüro Kratzer

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9 Konstruktive Ausbildung der Rahmenecke © Zivilingenieurbüro Kratzer

Die erforderliche Eckbewehrung infolge Eine konventionelle Längs- und Quer- SRT-Wert bzw. PTV-Wert > 60 gemäß des auftretenden negativen Moments in bewehrung im Aufbeton wird zusätzlich ÖNORM EN 13036-4 [6] und auch die den Rahmenknoten wird in Anlehnung zu den Stahlfasern im direkt befahrenen geforderte Ausflusszeit < 30 s gemäß [8] an Leonhardt [4] konstruktiv ausgebildet UHPFRC in Quer- und Längsrichtung zur eingehalten. Die Messwerte sind in Bild und bemessen sowie im Aufbeton und in Rissbreitenbeschränkung verlegt. 10 dargestellt. Die Anforderungen der der erdseitigen Vorsatzschale verankert. gültigen technischen Vertragsbedingun- Die erdseitige Vorsatzschale wird mittels 6.3 Oberflächenbeschaffenheit gen [5] konnten mittels einer Planfrä- eingeklebter Verbundbewehrung mit Die Griffigkeit der direkt befahrenen sung, die einige Tage nach dem Beto- der bestehenden Widerlagerwand Oberfläche aus UHPFRC wurde im Vorfeld nieren erfolgte, erfüllt werden. kraftschlüssig verbunden. Das positive detailliert untersucht. Die geringe Bau- Moment wird mit eingebohrten und loslänge gestattet eine kombinierte eingeklebten Bewehrungsstäben im Messung mit SRT-Pendel und Ausfluss- Rahmeninneneck (Bild 9) abgedeckt. zylinder. Dabei wurden der geforderte

Temperatur in °C PTV-Werte

Stationierung Prüf- Gleit- MW Korr. MW Mittelwert fläche körper 1 2 3 4 5 (1–5) (1–5) (Prüffläche)

RFB Bruck/Mur

0 m 5 5 74 74 74 74 74 74 70

0 + 0,4 m 5 5 77 77 76 76 75 76 72

0 + 0,8 m 5 5 78 77 77 76 76 77 73 72

1 + 1,2 m 5 5 76 76 76 76 75 76 72

1 + 1,6 m 5 5 77 76 76 76 75 76 72

Ausflusszeit in Sekunden

Stationierung Mittelwert (Prüffläche) 3 m WL Wien von 2 m v. re. FBR re. 2 m v. 6 m WL Wien von FBR re. 4 m v. 8 m WL Wien von FBR re. 6 m v. 10 m WL Wien von FBR re. 7 m v. 12 m WL Wien von FBR re. 5 m v. 2 m WL Wien von li. FBR 2 m v. 5 m WL Wien von li. FBR 3 m v. 7 m WL Wien von li. FBR 5 m v. 10 m WL Wien von li. FBR 2 m v. 11 m WL Wien von li. FBR 7 m v.

RFB 2,18 2,77 2,09 1,53 1,50 2,10 2,23 1,60 2,11 2,44 2,00 Bruck/Mur

10 Prüfergebnisse der UHPFRC-Oberfläche © ASFiNAG Bau Management GmbH

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6.4 Anforderungen an die Ausführung Eine konstante hohe Qualität des UHPFRC ist erforderlich beim Einsatz als direkt befahrene Aufbetonschicht. Fehlstellen sind zu vermeiden, um die Gefügedich- tigkeit zu gewährleisten und das Ein- dringen von chloridhaltigem Wasser in den Beton hintanzuhalten. Somit war es erforderlich, dass sowohl im Transport- betonwerk als auch beim Einbau auf der Baustelle eine regelmäßig hohe Qualität und ordentliche Verdichtung des Betons stattfanden. Bei ordnungsgemäßer Aus- führung ist also nur mit einer punktuellen Korrosion der Stahlfasern an der Ober- fläche zu rechnen. Infolge der Ergebnisse der Versuche und der ausgezeichneten Dauerhaftigkeitseigenschaften des 11 Ausbildung der Arbeitsfuge Werkstoffs sind keine Frost-Tausalz- © Philipp Hadl/Technische Universität Graz Schäden zu erwarten. Eine zufriedenstellende Verdichtung des an und für sich selbstnivellierenden 7 Bauausführung

UHPFRC bei einer Überbauquerneigung Die geringe Produktionsleistung im Ausbreitmaß Cm 48 ± 3 von 4,25 % stellte eine der größten Werk von maximal 3 m³/h und die benö- Herausforderungen bei diesem Projekt tige Frischbetonmenge von insgesamt Frischbetontemperatur °C 16 ± 2 dar. Die hohe Druckfestigkeit, der Ver- 40 m³ UHPFRC führten dazu, dass die Umgebungstemperatur °C 4–8 bund mit dem Normalbeton und die Betonierarbeiten auf zwei Tage aufgeteilt 1) vollständige Umhüllung der schlaffen wurden. In Brückenmitte ergibt sich Druckfestigkeit Bewehrung bedingen ebendiese gründ- daher eine Arbeitsfuge in Längsrichtung nach 3 Tagen N/mm² 110 liche Verdichtung des UHPFRC. Eine (Bild 11). Am ersten Tag wurde die obere, nach 28 Tagen N/mm² 146 weitere Aufgabe war die Umsetzung der also höher gelegene Fahrbahnhälfte Herstellung unter Laborbedingungen, bei (22 m³), am zweiten die untere und damit nach 98 Tagen N/mm² 172 den in der Regel Hochleistungsmischer tiefer gelegene Hälfte (18 m³) betoniert. Biegezugfestigkeit2) zum Einsatz kommen, zu den angetroffe- Der Einbau des Betons erfolgte mittels nen Verhältnissen vor Ort, wobei in den Krankübel, wodurch die maximale Ein- bei Erstriss N/mm² 11,50 Transportbetonwerken grundsätzlich bauleistung bei 2,50 m³/h lag. Die er- bei 0,50 mm Durchbiegung N/mm² 12,10 Mischer mit niedrigerer Mischintensität zielten Frisch- und Festbetoneigen- ihre Arbeit verrichten. Mittels Mischver- schaften sind in Bild 12 aufgeführt. Die bei 3,50 mm Durchbiegung N/mm² 4,80 suchen, vor Ort und vorab, konnte die Verwendung einer Betonpumpe wurde 1) Würfel 100 mm Rezeptur angepasst werden, um das aufgrund der geringen Mischleistung und 2) 150 mm x 150 mm x 700 mm (Vier-Punkt-Biegezugversuch) Fließverhalten und die Materialeigen- der zähen Konsistenz des UHPFRC nicht 12 Frisch- und Festbetoneigenschaften des UHPFRC schaften des UHPFRC sicherzustellen. in Betracht gezogen. Aufgrund der hohen © Institut für Betonbau/Technische Universität Graz

Viskosität des UHPFRC war die Verdich- tung allein durch eine Rüttelbohle nicht ausreichend. Daher war eine zweilagige Verdichtung mit Rüttelpatsche und -bohle unbedingt erforderlich. Die untere Lage (ca. 3,50 cm) der 7 cm dicken UHPFRC- Schicht wurde vorab eingebracht und mittels Rüttelpatsche verdichtet. Die zweite Lage und die Herstellung der Oberfläche erfolgten durch eine Rüttelbohle (Bild 13).

13 Betonieren und Verdichten der unteren Lage des UHPFRC-Aufbetons einschließlich Überkronung © ASFiNAG Bau Management GmbH

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14 Fräsen der Betonoberfläche © Philipp Hadl/Technische Universität Graz

8 Nachbehandlung und Bearbeitung der UHPFRC-Oberfläche Die Betonage fiel in die zweite Novem- berhälfte, und die Tagestemperatur schwankte zwischen 0 °C und 10 °C an den windstillen Tagen. Daher wurde die gesamte Oberfläche nach Erstarren des Betons lediglich mit Industrieplanen abgedeckt, welche mittels Pfosten gegen Abheben gesichert wurden. Auf eine konventionelle Nachbehandlung nach ÖNORM B4710-1 Ausgabe 2007 wurde verzichtet. Die vertikalen Schürzen (Überkronung der Ränder) wurden erst nach fünf Tagen ausgeschalt. Dabei wurde die Schalung ruck- und zwän- 15 Fertiggestellte Tragwerks- und Fahrbahnoberfläche gungsfrei entfernt. Nach der Betonage © ASFiNAG Bau Management GmbH betrug die mittlere Tagestemperatur deutlich unter 0 °C. Dies wirkte sich auch auf die Druckfestigkeit aus, die gemäß den begleitenden Würfeldruckversuchen 9 Zusammenfassung nach fünf Tagen lediglich > 110 N/mm² Die Beanspruchungen der Brücken auf befahrener Aufbeton auf Autobahn- erreichte und somit unter den Labor- Österreichs Autobahn- und Schnellstra- und Schnellstraßenbrücken in Österreich bedingungen blieb. ßenbrücken haben infolge der steigen- angewandt. Die Umsetzung des im Die Fahrbahnoberfläche wurde nach den Transportleistung und des gesteiger- November 2013 fertiggestellten Pilot- fünftägiger Erhärtungszeit mittels einer ten Gesamtgewichts der Lkws signifikant projekts verdeutlicht das Potential des herkömmlichen Betonfräse in Fahrtrich- zugenommen. Die Bausubstanz weist Werkstoffs UHPFRC und zeigt dessen tung bearbeitet (Bild 14). Die Frästiefe aufgrund ihres Alters teilweise Tragfähig- Praxistauglichkeit. Mit dieser Arbeit betrug 3–4 mm, so dass Betonuneben- keitsdefizite und infolge undichter Fugen konnte der Übergang von Laborbedin- heiten ausgeglichen und die Griffigkeits- lokale Schäden auf. Daher sind Instand- gungen in die Praxis geschafft werden. anforderungen gewährleistet werden setzungen und gegebenenfalls Ertüch- Die Herstellung der Fahrbahnneigung konnten (Bild 15). tigungen an einer Vielzahl von Brücken von 4,25 % mittels gut verdichteten UHPC erforderlich, um die Dauerhaftigkeit und war mit Hilfe der Fasern, der schlaffen Tragfähigkeit für die Restnutzungsdauer Bewehrung und des hohen Gehalts an zu gewährleisten. Basaltkorn 2/4 mm, die den Beton aus- Die konventionelle Verstärkungstechnik reichend sperrten, möglich. Für zukünf- »Aufbeton« und die Reduktion der Fugen tige Projekte besteht hinsichtlich der und somit potentieller Schadstellen wur- Höhe und Dicke der Bauteile bzw. deren den kombiniert. Zusätzlich wurde bei Betonierfolge noch Optimierungs- diesem Projekt zum ersten Mal UHPC potential. mit Mikrostahlfasern (UHPFRC) als direkt

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Die Herstellung des UHPFRC in einem konventionellen Transportbetonwerk war eine große Herausforderung für die Betontechnologie. Mittels umfangreicher Laborversuche und Vorversuche im Literatur Betonwerk konnte das Pilotprojekt [1] RVS 15.02.34 Brücken: Entwurf und Planung, Berechnungs- und Bemessungshilfen, Bemessung erfolgreich realisiert werden. Durch die und Ausführung von Aufbeton auf Fahrbahn- Erstanwendung ließ sich zeigen, dass platten, 2011. sich durch den Baustoff UHPFRC neue [2] ONR 24008: Bewertung der Tragfähigkeit Möglichkeiten bei Brückeninstandset- bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken, 2006. zungen und -ertüchtigungen ergeben. [3] Pilch, E.; Della Pietra R.: ASFiNAG F&E-Schriften- Die erhaltenen Erkenntnisse und reihe, Schwerpunkt Brücken, Band 7, Kapitel 2, Erfahrungen können auf zukünftige 2013. [4] Leonhardt, F.: Vorlesungen über Massivbau. Projekte transferiert werden. Sechster Teil, Grundlagen des Massivbrücken- baues. Berlin 1979. Autoren: [5] RVS 08.17.02 Technische Vertragsbedingungen: Bauherr Dipl.-Ing. Dipl.-Ing. Dr. Erwin Pilch Betondecken, Deckenherstellung, 2011. ASFiNAG Bau Management GmbH, Wien ASFiNAG Bau Management GmbH [6] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (Hrsg.): Dipl.-Ing. Christoph Antony Ultrahochfester Beton, Sachstandsbericht, Entwurf Bestandstragwerk ASFiNAG Service GmbH, Band 561. Berlin 2008. Dr. techn. Helmut Spener, Graz (1977) Graz-Raaba [7] ÖNORM EN 13036-4: Oberflächeneigenschaften von Straßen und Flugplätzen, Prüfverfahren Teil 4: Tragwerksplanung Verfahren zur Messung der Griffigkeit von Ober- Dr. techn. Kurt Kratzer, Graz flächen: Der Pendeltest, 2011. (Instandsetzung und Ertüchtigung) [8] ÖNORM EN 13036-3: Oberflächeneigenschaften von Straßen und Flugplätzen, Prüfverfahren Teil Ausführung 3: Messung der horizontalen Entwässerung von TEERAG - ASDAG AG, Niederlassung Steiermark, Deckschichten, 2003. Unterpremstätten

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1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 101 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Zwei innovative Methoden zur Brückensanierung Bauwerkserneuerung: SLEP-Brücke und Leichtbeton

von Jens Heimburger, Markus Hennecke, Christian Stettner

Für Anrainer von Eisenbahnbrücken sind Die östlichen und westlichen Überbauten es unter anderem möglichst geringe sind offene Fahrbahnkonstruktionen mit In dem Beitrag werden zwei inno- Schallemissionen, die das herausragende Brückenschwellen, bei denen es sich laut vative Wege zur Brückensanierung Qualitätsmerkmal darstellen. Sanierun- unternehmensinterner Genehmigung vorgestellt. Bei der Eisenbahnüber- gen können sehr wohl auch aus diesem (UiG) der Bahn um Stahltragwerke aus führung Fuchsstadter Straße in Grund motiviert sein. den Jahren 1926 und 1949 (Vollwand- Winterhausen wurde ein Spann- In dem unterfränkischen Ort Winterhau- träger) handelt. Der mittlere Überbau, betonfertigteil mit integrierter sen gab es auf der Strecke Treuchtlingen– ein Stahltrogquerschnitt, wurde 1972 Würzburg eine Eisenbahnüberführung, eingebaut. Schienenbefestigung (SLEP-Brücke) deren Schallemissionen die Bewohner Im Rahmen der Lärmsanierung wurden eingebaut, wodurch in einer des Städtchens störten. Die Brücke wirkte die beiden äußeren Überbauten ausge- Wochenendsperrzeit der kom- wie ein »hot spot«. Im Rahmen des Kon- tauscht. Die Spannweite der Überbauten plette Umbau der Brücke erfolgen junkturprogramms II der Bundesregie- beträgt 15,80 m. konnte. Die Verwendung von rung bestand die Gelegenheit, hier eine innovative Maßnahme umzusetzen. 2.3 SLEP-Brücke gefügedichtem Leichtbeton Die Überbauten, vom Tragwerksaustausch Für den Austausch der offenen Brücken- wurde bei der Instandsetzung der bis zur Schienenbefestigung, wurden konstruktionen wurden edilon)(sedra Leitzachbrücke gewählt, um mit unter laufendem Betrieb auf den Nach- PBS- Modulbrücken vom Typ Infundo® der vorhandenen Bausubstanz bargleisen in zwei Bauabschnitten inner- MB-SLEP eingeplant. SLEP steht für einen neuen widerstandsfähigen halb jeweils einer Wochenendsperrpause »Standard«, »Low Emission«, »Prefabri- Querschnitt zu erzeugen. ausgetauscht. Die Arbeiten fanden An- cated« und benennt damit bereits die fang August 2011 und Ende Oktober Hauptmerkmale: standardisiert, geringe desselben Jahres statt. Emissionen, vorgefertigt. 1 Einleitung Die SLEP-Brücke ist ein Überbau, der als Instandsetzungen und Sanierungen von 2.2 Objektbeschreibung Fertigteil mit integrierter Schienenbefes- Brücken haben für den Erhalt der Ver- Die EÜ Fuchsstadter Straße in Winter- tigung montiert wird. Das vorgespannte kehrsinfrastruktur eine hervorgehobene hausen besteht aus drei Überbauten. Fertigteil hat eine Breite von ca. 2,50 m. Bedeutung. Sicherlich bieten Neubauten Der erste Teil der Eisenbahnüberführung Damit kann es über die öffentliche Infra- die Chance, Entwürfe zu realisieren, die wurde 1892 errichtet, 1940 wurde die struktur transportiert werden. Auf dem in allen Anforderungen dem Stand der Brücke verbreitert. Somit unterscheiden Träger liegt das Gleis: Der Oberbau ist Technik entsprechen und möglichst viele sich die östliche und westliche Wider- eine spezifische Art der Festen Fahrbahn. Randbedingungen optimal erfüllen. lagerhälfte sehr. Da die historischen Aber vor dem Hintergrund des verant- Bestandsunterlagen nicht alle Konstruk- wortungsvollen Umgangs mit Ressour- tionsdetails umfangreich darstellen, war cen, und nicht nur in finanzieller Hinsicht, es notwendig, Materialuntersuchungen stellt sich die Frage, ob nicht technische vorzunehmen. Die Materialeigenschaften Lösungen gesucht werden sollen, die in im älteren Teil des Widerlagers wichen berechtigten Fällen den nachhaltigen stark von den heutigen Festigkeitsvor- Erhalt des Bauwerks gewährleisten. Der stellungen ab. vorliegende Beitrag stellt zwei Maßnah- men mit sehr unterschiedlichen Rand- bedingungen vor, in denen neue Wege beschritten wurden. Die eine Maßnahme ist die Erneuerung einer Eisenbahnüber- führung (EÜ) und die zweite die Instand- setzung einer Straßenbrücke.

2 EÜ Winterhausen 2.1 Bestandssituation Die Anforderung an eine Brücke ergeben sich, so zumindest nimmt es der Brücken- bauer in der Regel wahr, aus den Normen für Einwirkungen, Bemessung und Kon- struktion sowie den einschlägigen Richt- linien und zusätzlichen Vertragsbedin- gungen. In diesem Kanon weiß er sich zu bewegen. Für Außenstehende sind oft andere Anforderungen bedeutender. 1 Bestandsbauwerk vor der Sanierung © Zilch + Müller Ingenieure GmbH

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Die Schienen lagern auf einer elastischen Zwischenschicht, die unmittelbar auf dem Konstruktionsbeton aufliegt. Beid- seits der Schienen sind Wangen, die einen Trog für die Schienen bilden, wobei sie in diesem Trog mit einer polymeren Vergussmasse edilon)(sedra Corkelast® verklebt sind. Die sogenannte ERS-Befes- tigung (Embedded Rail System) zeichnet sich durch den minimierten Wartungsauf- wand aus, weil es keine mechanischen Kleinteile gibt, die einer Instandhaltung bedürfen. 2 SLEP-Brücke: Fertigteilüberbau mit integrierter Schienenbefestigung Das SLEP-Brückensystem wurde in einem © Zilch + Müller Ingenieure GmbH Kooperationsforschungsvorhaben mit der edilon)(sedra GmbH, München, dem Lehrstuhl Eisenbahnwesen des Instituts für Straßen und Eisenbahnwesen der Universität Karlsruhe (ISEE) und Zilch + Müller Ingenieure (ZM-I) entwickelt. In dem Forschungsvorhaben untersuchten ISEE die akustischen und ZM-I die konstruktiven Fragestellungen. Das For- schungsvorhaben wurde gefördert von 3 Querschnitt der Arbeitsgemeinschaft industrielle © Zilch + Müller Ingenieure GmbH Forschung (AiF). Neben dem Hauptträger liegen Betonfer- 2.5 Genehmigungsprozess tigteile aus Stahlbeton für die Betriebs- Letztendlich wurden die beiden Über- Da der Oberbau der Modulbrücke einer wege. Die Fugen zwischen den Fertig- bauten an zwei Wochenenden erneuert, Festen Fahrbahn gleicht, beantragte die teilen sind mit Fugenkonstruktionen wobei die Montage der 90 t schweren DB ProjektBau GmbH eine UiG. Eine Zu- verschlossen. Für die Auflagerung der Fertigteile eine bautechnische Meister- stimmung im Einzelfall (ZiE) des Eisen- Fertigteile mussten die Auflagerbänke – leistung war. Zunächst wurde das Fertig- bahn-Bundesamtes (EBA) war in diesem Fertigteile, die auf die Bestandswider- teil mit einem 500-t-Mobilkran vom Tief- Fall nicht erforderlich, da für das Schie- lager aufgesetzt werden – angepasst lader gehoben und am Haken hängend nenbefestigungssystem edilon)(sedra ERS werden. parallel zur Brücke positioniert. In dieser eine Zulassung zur Betriebserprobung Die sehr geringen Toleranzen für das Lage wurde es dann von zwei Gleisbau- (ZzB) vorliegt und für den Überbau die ERS-System stellen besondere Anforde- kränen übernommen und in die Endlage Normen der eisenbahnspezifischen Liste rungen an die Ausführung der Schalung verbracht. Der aufwendige Einhubvor- der Technischen Baubestimmungen und der Fertigteile. gang war erforderlich, da die Oberleitung eingehalten wurden. nicht zurückgebaut werden konnte. 2.4 Bauablauf Da mit der Anordnung der Fertigteile Für die Montage der Brücken standen die Gleislage fixiert wird, mussten die Sperrpausen an zwei Wochenenden zur Toleranzen des Gleisbaus eingehalten Verfügung, die jeweils von Donnerstag- werden. abend bis Montag in der Früh dauerten. Begleitende Arbeiten konnten entweder unter Betrieb oder in den Zeiten der Betriebsruhe durchgeführt werden. Der Ablauf der Montage gliederte sich in ca. 54 Einzelschritte, die grob zusammengefasst werden können als – Rückbau des Gleises im Baufeld, – Aushub des Bestandsüberbaus, – Aushub der Hinterfüllung, – Teilrückbau der Widerlager und Herrichten der Auflagerfläche für die Auflagerbänke, – Einbau der Auflagerbänke, – Einheben und Ausrichten des Überbaus, – Verguss der Lager, – Einbau der Hinterfüllung, – Einbau der Schienen, 4 Einheben und Positionieren der Fertigteile – Verkehrsübergabe. © Zilch + Müller Ingenieure GmbH

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 103 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 Leitzachbrücke 2.6 Schallemission 3.1 Objektbeschreibung 3.2 Bauwerkszustand Um den Lärmminderungseffekt zu er- Die Querung der Leitzach in Miesbach Im Zuge der wiederkehrenden Bauwerks- mitteln, wurden Messungen vor und nach wurde in den Jahren 1960–1961 als prüfungen nach DIN 1076 wurden fol- der Baumaßnahme durchgeführt. Dabei Spannbetonbrücke errichtet. Die Leitzach gende Schädigungen am Bauwerk werden die Brückengeräusche jeweils ist ein ca. 33 km langer Fluss im bayeri- festgestellt: durch Vergleiche mit Messungen an der schen Voralpenland, an dem die Stadt- – flächige Betonabplatzungen an den angrenzenden freien Strecke dargestellt. werke München GmbH (SWM) ein Pump- Gehwegkragarmen, Der Brückenzuschlag (KBr) gibt die erhöhte speicherkraftwerk betreiben. Die Leitz- – Betonstahlkorrosion an den Gesimsen, Schallabstrahlung des Brückenabschnitts achbrücke befindet sich auf der Zuwe- – Feuchtstellen und Wasseraustritt aus gegenüber dem Schwellengleis im Schot- gung zu diesem Kraftwerk und gehört den Lagerspalten der Widerlager mit terbett (Referenzstrecke) an. den SWM. Sinter- und Rostfahnen, Die Messungen zeigen, dass das bei der Die geometrischen und technischen – offene bzw. bewachsene Fugen des zuvor vorhandenen direkt befahrenen Eckdaten sind: Fahrbahnbelags, Stahlbrücke hohe Brückengeräusch – Brückenklasse nach DIN 1072: 30 – fehlendes Drahtseil im Handlauf des (Zuschlag: 10–12 dB) bei ICE-Zügen um – Stützweite: 18,20 m Geländers, 10 dB und bei Güterzügen um 6 dB redu- – Breite zwischen den Geländern: 4,00 m – abgewitterte Deckbeschichtung ziert werden konnte. Die Pegelminderung – Gründung: fünf Bohrpfähle je Wider- des Korrosionsschutzsystems des setzt dabei bereits ab einer Frequenz von lager Geländers, 50 Hz ein und ist bis in hohe Frequenzen – Unterbau: Widerlager aus Stahlbeton – zu geringe Schrammbordhöhe. wirksam, was die Verringerung des tief- – Überbau: Spannbetonplatte mit 78 cm Der Bauwerkszustand veranlasste die frequenten Brückendröhnens und eine Konstruktionshöhe, in Längsrichtung SWM, die Zilch + Müller Ingenieure mit Reduzierung der gesamten Geräusch- vorgespannt mit dem Spannverfahren der Planung der Instandsetzung zu emission der Brücke bedeutet. Besonders BBRV (St 150/170) der Firma Suspa, beauftragen. stark konnte die Schallabstrahlung nach planmäßige Betondeckung 25 mm Zur Verbesserung der Planungsgrund- unten reduziert werden. – Lager: schwimmende Lagerung, lagen und zur Eingrenzung des Kosten- Dies spiegelt sich auch in den parallel zu Neoprene-Gummilager risikos während der Bauausführung, das den messtechnischen Untersuchungen 300 x 200 x 35 mm, sich aufgrund des Bestandes nie vollstän- vor und nach der Baumaßnahme in Win- – Abdichtung und Belag: bitumen- dig ausschließen lässt, wurden beglei- terhausen durchgeführten Bürgerbefra- kaschierte Abdichtung mit Aluminium- tend zur Instandsetzungsplanung objekt- gungen wider. Die Befragung belegt, dass blecheinlage (15 –18 mm), Asphalt- spezifische Bauwerksuntersuchungen die Anwohner sogar im weiteren Umfeld belag (110 mm) durchgeführt: Es wurden unter anderem durchaus zufrieden sind: Der Anteil der Chloridprofile im Beton bestimmt, Haft- durch die Eisenbahnbrücke belästigten zug- und Betonfestigkeiten ermittelt Anwohner wurde durch den Brücken- und mittels zerstörungsfreien Prüfmetho- neubau von 64 % auf 28 % reduziert. den die vorhandene Betondeckung gemessen sowie Lage und Anzahl der 2.7 Zusammenfassung Spannglieder verifiziert. Sowohl die schallschutztechnischen als Mit den Bewehrungsscans konnte eine auch die baubetrieblich hohen Heraus- grundsätzliche Übereinstimmung der forderungen konnten also erfolgreich Bewehrung mit den vorliegenden umgesetzt werden. Die Realisierung Bestandsbewehrungsplänen bestätigt des Projektes erfolgte in den Jahren werden. Diese Aussage schloss die plan- 2010–2012. mäßige Lage der Spannglieder mit ein. Da sowohl die Verkehrssicherheit als auch Bauherr die Standsicherheit uneingeschränkt DB Netz AG, Frankfurt am Main gegeben waren, erschien es vernünftig, Projektleitung eine Instandsetzung zu planen. Dr.-Ing. Markus Hennecke, Zilch + Müller Ingenieure GmbH, München

Objekt- und Tragwerksplanung Planungsgemeinschaft Mailänder Ingenieure Consult GmbH, München Zilch + Müller Ingenieure GmbH, München

Innovationspartner edilon)(sedra, Haarlem, Niederlande

Prüfingenieur Dr.-Ing. Heinrich Hochreither, Aschaffenburg

Ausführung Leonhard Weiss GmbH & Co. KG, Göppingen

5 Resultat der Bauwerkuntersuchung: Auswertungsgraphik des Linienscans im Querschnitt (Ist-Lage, oben) und Spanngliedlage im Querschnitt gemäß Bestandsunterlagen (Soll-Lage, unten) © Zilch + Müller Ingenieure GmbH

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3.3 Instandsetzungsplanung Mit der Objekt- und Tragwerksplanung Variante 1: beauftragt, wurde von Zilch + Müller – Rückbau der Kragarme bewehrungs- Ingenieure entsprechend den Leistungs- schonend mittels Hochdruckwasser- phasen nach HOAI zum Abschluss der strahltechnik; Leistungsphase 2 ein Instandsetzungs- – Wiederherstellung der vorhandenen konzept als Vorentwurf mit Varianten- geometrischen Abmessungen. studien, einer Kostenschätzung und Bewertung abgegeben. Dieses Konzept wurde dann in der Leistungsphase 3 fortgeschrieben. Die sorgfältige Doku- mentation der Planungsschritte ist gerade auch bei Instandsetzungs- projekten ein wichtiger Punkt. In Abstimmung mit dem Auftraggeber wurden die Instandsetzungsziele definiert. Dabei galt es, die Dauerhaftigkeit 6 Regelquerschnitt für Variante 1 zu verbessern, so dass nach Durchfüh- © Zilch + Müller Ingenieure GmbH rung der Maßnahme von einer Restnut- zungsdauer von 30 Jahren ausgegangen werden kann. Weiterhin wurde die Ver- kehrssicherheit auf den aktuellen Stand Variante 2: der Technik gehoben. – Abtrag des Bestandsbetons der Auf Basis der vorangegangenen Bau- Fahrbahntafel bis unter die erste werksuntersuchungen konnten die Bewehrungslage, bewehrungs- geschädigten Bauteile und Bereiche erhaltend mittels Hochdruck- des Brückenbauwerkes eindeutig wasserstrahltechnik; abgegrenzt werden. Das heißt, die – Anschluss der Kragarme an den Sanierung beschränkte sich auf die Bestand über nachträglich herzu- Kragarme, die Widerlagerflügel sowie stellende Bewehrungsanschlüsse; 7 Regelquerschnitt für Variante 2 auf die oberen 2–3 cm der Überbau- – Ausführung der Kappen gemäß © Zilch + Müller Ingenieure GmbH platte. Die Wasserspuren auf der Vorder- RiZ-ING Kapitel 7; seite der Widerlagerwände und den Auf- – Anpassung der Flügelwände an lagerbänken zeigten an, dass die Stirn- die geänderte Geometrie. flächen des Überbaus eventuell mit Chloriden beaufschlagt sein konnten. Variante 3 : In der Leistungsphase 2 gemäß HOAI – Instandsetzung der sichtbaren wurden vier Varianten für die Ertüch- Schäden gemäß ZTV-ING Teil 3 tigung des Überbaus untersucht. Abschnitt 4.

Variante 4: – Ersatz des Überbaus durch zwei Spannbetonfertigteile; – Ausführung der Kappen gemäß RiZ-ING Kap 7 ausgeführt; – Anpassung der Flügelwände an die geänderte Geometrie.

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V1 V2 V3 V4 Varianten

Zur Entscheidungsfindung wurden die einzelnen Varianten in eine Bewertungs- Bewertungskriterium matrix eingeordnet. In Abstimmung mit dem Bauherrn wurde Verlängerung der Nutzungsdauer die Variante 2 als Vorzugslösung festge- des Bauwerks (Dauerhaftigkeit der legt. Im Zuge der für die Instandsetzungs- Maßnahme) maßnahme notwendigen Tragwerkspla- nung wurde festgestellt, dass eine Redu- Instandsetzungskosten zierung des Eigengewichts der Ortbeton- ergänzung notwendig ist. Der Planungs- Kosten- und Bauzeitrisiko während ansatz hierzu war die Verwendung eines der Bauausführung gefügedichten Konstruktionsleichtbetons LC 35/38 mit einer Rohdichteklasse D = 1,6, Anforderungen an die Ausführungs- wobei für den Schubverbund zwischen qualität und Überwachungsintensität Alt- und Neubeton senkrechte Schubver- Legende: positiv neutral negativ binder im Altbeton angeordnet wurden. Die Brückenkappen wurden ebenfalls aus 10 Bewertungsmatrix für die vier Varianten Gründen der Eigengewichtsreduzierung © Zilch + Müller Ingenieure GmbH aus Leichtbeton LC 25/28 D = 1,6 geplant. Die Anforderungen an die Dauerhaftig- keit entsprachen dem üblichen Niveau für 3.4 Erfahrungen mit der Kappenbeton. Der Frost-Tausalz-Wider- Bauausführung von Leichtbeton stand musste mit dem CDF-Test im Rah- Unabhängig von den Instandsetzungs- Die Instandsetzung wurde innerhalb von men der Erstprüfung und anhand von varianten der Vorplanung waren folgende 14 Wochen im Jahr 2014 umgesetzt. Der Gütenachweisen belegt werden. Schließ- Maßnahmen notwendig: Bauablauf verlief aufgrund der im Vorfeld lich konnte durch eine Kontrollprüfung – Aufgrund des Feuchteintritts über die durchgeführten Bestandsuntersuchun- mittels des CDF-Tests nachgewiesen Stirnfläche des Überbaus konnten ein gen weitestgehend planmäßig. werden, dass der verwendete Leichtbe- Chlorideintrag und eine Schädigung Eine Besonderheit des Leichtbetons ton das normative Abnahmekriterium mit der Spanngliedverankerung nicht lag im Trocknungsverhalten. Durch die großem Abstand unterschritt. ausgeschlossen werden. Daher wurde Feuchtespeicherung innerhalb des Leicht- Da die SWM als privater Baulastträger die Hinterfüllung bis etwa auf Höhe zuschlages und die langsame Abgabe über bauvertragliche Regelungen frei zu der Auflagerbank zurückgebaut, die dieser Feuchtigkeit an die Umgebung entscheiden vermag, gilt die ZTV-ING nur Kammerwand abgebrochen und der benötigte der Leichtbeton eine wesent- insoweit, wie sie im Rahmen der bauver- Oberflächenbeton, so weit, wie mit lich längere Trocknungszeit, ehe die traglichen Regelungen vereinbart wird. Chloriden belastet, mit Hochdruck- Epoxidharzversiegelung aufgebracht Grundsätzlich wurde die ZTV-ING in dem wasserstrahlen entfernt. werden konnte. Die Trocknung erstreckte Bauvertrag berücksichtigt, aber die Frei- – Es erfolgte eine Fahrbahnabdichtung sich, bei hochsommerlichen Temperatu- heiten in Bezug auf die Anwendung des mit einlagiger Bitumenschweißbahn ren, über 14 Tage und war somit doppelt Leichtbetons waren größer: Nach Ab- und einer Gussasphaltschutzschicht so lang wie die übliche Trocknungszeit sprache mit dem Bauherrn wurde auf gemäß ZTV-ING Teil 7 Abschnitt 1. von mindestens 7 Tagen bei Normal- die Regelungen der eingeführten Tech- Bei den Varianten 2 und 3 wären im beton. Dies ist insbesondere bei termin- nischen Baubestimmungen zurückge- Schrammbordbereich Sonderlösungen lich engen Zeitplänen im Vorfeld einzu- griffen. Der Leichtbeton wurde nach für den Übergang der horizontalen zu planen. Weiterhin musste die gesamte DIN EN 206/DIN 1045-2 unter Beachtung der vertikalen Abdichtungsfläche erfor- Betonoberfläche nach entsprechender von DIN EN 1992 eingebaut. derlich gewesen. Vorbereitung kratzgespachtelt werden,

11 Restquerschnitt nach erfolgtem Abbruch mit freigelegten Spannköpfen 12 Herstellung des Aufbetons aus Leichtbeton © Zilch + Müller Ingenieure GmbH © Zilch + Müller Ingenieure GmbH

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3.5 Zusammenfassung Bei der im Juli 2014 fertiggestellten Instandsetzungsmaßnahme wurde für das über 50 Jahre alte Brückenbauwerk eine wirtschaftliche Lösung gefunden, die hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Verkehrssicherheit den gleichen Anfor- 13 Haftzugprüfung im Rahmen der Eigenüberwachung derungen wie ein Neubau entspricht. © Zilch + Müller Ingenieure GmbH Durch den Einsatz des im Ingenieurbau unüblichen Baustoffs »Leichtbeton« Bauherr Stadtwerke München GmbH, München konnten die erforderlichen statischen da durch das Kugelstrahlen die Leicht- Nachweise erfüllt werden. Objekt- und Tragwerksplanung zuschläge an der Oberfläche abgetragen Die im Zuge der Planung durchgeführten Zilch + Müller Ingenieure GmbH, München

bzw. teilweise zerstört wurden und eine Voruntersuchungen reduzierten zudem Prüfingenieur Vertiefung von ca. 3–5 mm hinterließen. die in der Bauwerksinstandsetzung nicht Dr.-Ing. Markus Staller, Gräfelfing Die Frischbetonbearbeitung der Kappen- auszuschließenden Rest- und somit Kos- oberseite erfolgte durch Abziehen und tenrisiken seitens des Auftraggebers auf Generalunternehmer Geiger Bauwerksanierung GmbH & Co. KG, Warngau Abreiben, da das übliche Abziehen mit ein Mindestmaß. einem Rosshaarbesen nicht den ge- Die Bereitschaft der Bauherrnseite für wünschten Erfolg zeigte. Es stellte sich den innovativen Ansatz und die sorg- Autoren: eine leicht noppenartige Oberflächen- fältige sowie fachgerechte Ausführung Dipl.-Ing. Jens Heimburger beschaffenheit ein, die wie die Besen- des Bauunternehmers waren ebenfalls Dr.-Ing. Markus Hennecke Dr.-Ing. Christian Stettner strichbearbeitung eine gleichwertige entscheidende Punkte für die erfolgrei- Zilch + Müller Ingenieure GmbH, Rutschfestigkeit aufweist. che Realisierung dieser innovativen Idee. München ancoFIX®-Schubverbinder

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Anwendung im Stahl- und Verbundbrückenbau Korrosionsschutz durch Feuerverzinken

von Dennis Rademacher, Mark Huckshold

Stahlbauteile an Stahl- und Ver- bundbrücken wurden in Deutsch- land bisher zumeist durch Beschich- tungen vor Korrosion geschützt, obwohl diese nur eine Schutzdauer von rund 25 Jahren bieten und danach erneuert werden müssen. Die dauerhaftere Feuerverzinkung kam bisher selten zum Einsatz, da ihr Einfluss auf die Ermüdungsfes- tigkeit von zyklisch belasteten Bau- teilen nicht ausreichend erforscht war. Aktuelle wissenschaftliche Untersuchungen belegen nun, dass eine Feuerverzinkung auch für dynamisch belastete Bauwerke wie Straßenbrücken geeignet ist. Zudem wurde der Nachweis für eine theoretische Korrosionsschutzdauer 1 Stoneham-Brücke in Quebec mit feuerverzinkten Stahlbauteilen und feuerverzinktem Bewehrungsstahl von 100 Jahren für stückverzinkte © American Galvanizers Association Brückenbauteile erbracht. Hierdurch wurde der Weg für das Feuerverzin- ken als Korrosionsschutz an Stahl- und Verbundbrücken frei gemacht. 1 Feuerverzinkte Stahlkonstruk- Studien zur Wirtschaftlichkeit ver- tionen im Brückenbau deutlichen, dass eine Feuerverzin- 1.1 Forschungsprojekt »Feuerver- zinken von Stahlbauteilen im kung nicht nur langfristig, sondern Stahl- und Verbundbrückenbau« [1] bereits bei den Erstkosten günstiger Für den Korrosionsschutz von atmosphä- Die Regelungen im Eurocode 3 (DIN EN ist. In Nachhaltigkeitsvergleichen risch beanspruchten Stahlbauteilen unter 1993-2) bzw. Eurocode 4 (DIN EN 1994-2) zeigen feuerverzinkte Stahlbauteile vorwiegend ruhender Beanspruchung für den im Brückenbau notwendigen geringere Umweltauswirkungen als hat sich das Feuerverzinken bewährt, Ermüdungsnachweis gelten nicht für eine Korrosionsschutzdauer von vielen feuerverzinkte Bauteile, der Anwender beschichtete Stahlbauteile. Eine Jahrzehnten ohne Wartung und Instand- hatte bisher somit keine Möglichkeit, weitere Einsatzmöglichkeit der haltung ist die Regel. Daher stimmt bei feuerverzinkte Brücken auf Basis gelten- Feuerverzinkung ist der Korrosions- vielen feuerverzinkten Bauwerken die der Normen bzw. Regelwerke gegen schutz von Bewehrungsstahl an Korrosionsschutzdauer der Feuerverzin- Werkstoffermüdung auszulegen. Des Brückenbauwerken, speziell an kung mit der Nutzungsdauer des Bau- Weiteren waren wissenschaftliche Unter- tausalzbelasteten Bereichen sowie werkes überein. Im Vergleich zu handels- suchungen zum Korrosionsschutzver- üblichen, organischen Korrosionsschutz- halten einer Feuerverzinkung vor dem an konstruktiven Problemzonen systemen, die erfahrungsgemäß in Ab- Hintergrund einer 100-jährigen Nut- mit geringer Betonüberdeckung. ständen von 25–33 Jahren erneuert wer- zungsdauer einer Brücke bei aktuellen Die Dauerhaftigkeit von brücken- den müssen, ist Feuerverzinken unter klimatischen Umweltbedingungen zu typischen »Verschleißteilen« wie Einbezug der Nutzungsdauer von Stahl- erbringen. Brückenkappen, die in der Regel bauten die wirtschaftlichste Korrosions- Ziel dieses Forschungsvorhabens waren schutzmaßnahme. Für den Einsatz der nun die Erarbeitung und Bereitstellung nach 30 Jahren erneuert werden Feuerverzinkung im Stahl- und Verbund- der wissenschaftlich und technisch erfor- müssen, kann hierdurch erheblich brückenbau fehlten bisher grundlegende derlichen Grundlagen zur Verwendung verbessert werden. wissenschaftliche Untersuchungen zum der Feuerverzinkung im zyklisch bean- Ermüdungsverhalten feuerverzinkter spruchten Stahl- und Verbundbrückenbau Brückenkonstruktionen und -details unter bei einer angestrebten Nutzungsdauer zyklischen Verkehrsbeanspruchungen. von 100 Jahren.

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2 Schematische Darstellung der Aufteilung der experimentellen Untersuchungen © Technische Universität Dortmund/Industrieverband Feuerverzinken e.V.

Dazu wurde im Rahmen des Forschungs- Konstruktionsdetails. Dies führt nicht 1.2 Wirtschaftlichkeit von feuer- projekts »Feuerverzinken im Stahl- und zwingend zu der Notwendigkeit einer verzinkten Stahlkonstruktionen Verbundbrückenbau« unter der Feder- Vergrößerung der Querschnitte, da der im Brückenbau führung der Technischen Universität Nachweis gegen Werkstoffermüdung Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßen- Dortmund zusammen mit der staatlichen in diesem Spannweitenbereich häufig wesen (BASt) [2] wurde durch die Uni- Materialprüfungsanstalt und dem Institut nicht maßgebend für die Querschnitts- versität Stuttgart die Wirtschaftlichkeit für Werkstoffkunde (MPA-IfW) der Tech- wahl ist. von beschichteten und feuerverzinkten nischen Universität Darmstadt der Ein- Die Untersuchungen zu den aktuellen Brückenbauwerken am Beispiel einer fluss der Feuerverzinkung auf das Ermü- Korrosivitäten in Deutschland belegen, Brücke in integraler Verbundbauweise dungsverhalten an Stahl- und Verbund- dass die atmosphärische Belastung im mit einer Spannweite von 45 m vergli- brückenkonstruktionen kleiner und Vergleich zum Jahr 1983 deutlich ver- chen. Die Untersuchung kam zu dem mittlerer Spannweiten untersucht. Des ringert ist und der Korrosionsschutz des Ergebnis, dass die feuerverzinkte Brücke Weiteren erfolgten Untersuchungen am Konstruktionsstahls durch eine Feuerver- in allen Kostenkategorien gegenüber der Institut für Korrosionsschutz Dresden zinkung für die Nutzungsdauer von 100 beschichteten Brücke kostengünstiger ist. GmbH (IKS Dresden GmbH) zur Schutz- Jahren theoretisch und ohne nennens- In der Untersuchung lagen die Herstell- dauer der Feuerverzinkung des Stahl- wert zusätzlichen Aufwand umsetzbar ist. kosten der feuerverzinkten Brücke um baus sowie thermisch gespritzter Zink- Auslagerungsversuche an einer Brücke 0,50 % unter jenen der beschichteten überzüge für Montageschweißstöße bei über eine Autobahn zeigen, dass unter Brücke. Hierbei ist jedoch zu berücksichti- verschiedenen korrosiven Belastungen dem dort vorherrschenden Mikroklima gen, dass aufgrund preislicher Bandbrei- zum Nachweis einer angestrebten Nut- von einer Korrosivitätskategorie C 4 ten dieser Herstellungskostenvorteil nicht zungsdauer der Stahl- und Verbund- auszugehen ist. Auf Basis der ausgelager- in allen Fällen eintreten muss. Betrachtet brückenkonstruktionen von 100 Jahren. ten Proben kann belegt werden, dass man die Lebenzykluskosten über einen Die Struktur des Forschungsprojektes ist mit im Stahlbau üblichen Zinküberzugs- Nutzungszeitraum von 100 Jahren, wird schematisch in Bild 2 dargestellt. dicken von >200 µm Korrosionsschutz- durch die feuerverzinkte Brücke eine Die Forschungsergebnisse lassen sich dauern von 100 Jahren zu erreichen sind. Kostenersparnis von 10 %, bezogen auf folgendermaßen zusammenfassen: Durch Durch die Versuche zur Ausbesserung die Gesamtkosten, erreicht. Durch War- ein breites Spektrum an Ermüdungsver- praxisrelevanter Baustellenschweißstöße tungs- und Instandsetzungsarbeiten an suchen konnte nachgewiesen werden, mit thermisch gespritzten Zinküberzügen Brücken kommt es zumeist zu einer dass eine Feuerverzinkung die Dauerfes- und die Identifizierung von möglichen Behinderung von Verkehrsteilnehmern, tigkeit von Baustahl im Vergleich zum Fehlerquellen war es zudem möglich, die sich in verlängerten Fahrzeiten so- unverzinkten Zustand signifikant verrin- eine geeignete Ausbesserungstechno- wie erhöhtem Kraftstoffverbrauch und gert. Als ursächlich für den Abfall der logie auf Basis der Spritzverzinkung zu erhöhtem Fahrzeugverschleiß durch Dauerfestigkeit wird die Ausbildung des entwickeln. Stop-and-go-Fahrweise ausdrückt. Dies Zinküberzuges mit den im unbelasteten Das hier vorgestellte Forschungsvor- lässt sich wirtschaftlich als sogenannte Ausgangzustand vorhandenen Mikro- haben »Feuerverzinken im Stahl- und externe Kosten beziffern: Die externen rissen in der δ1-Phase angesehen. Diese Verbundbrückenbau« verdeutlicht, Kosten der feuerverzinkten Brücke liegen Mikrorisse wachsen unter einer Ermü- dass die Feuerverzinkung als Korrosions- rund 20 % niedriger als bei der unter- dungsbeanspruchung in das Grundmate- schutz für dynamisch belastete Stahl- suchten beschichteten Brücke, was in rial bzw. begünstigen die Rissbildung im und Verbundbrücken kleiner und mitt- absoluten Zahlen ca. 700.000 € ausmacht. Grundwerkstoff durch eine mikrokerb- lerer Spannweiten geeignet ist. Die bedingte Spannungsüberhöhung. Für die erarbeiteten Ergebnisse sind in einer Bemessung von Brücken kleinerer und »Arbeitshilfe zur Anwendung der Feuer- mittlerer Spannweite nach den Regeln verzinkung im Stahl- und Verbundbrü- des Eurocode 3-1-9 ergeben sich jedoch ckenbau« anwendungsgerecht aufbe- nur moderate Abminderungen um maxi- reitet und können direkt technisch mal einen Kerbfall für die geprüften umgesetzt werden.

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 109 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Die an der Technischen Universität Dres- Für die Beschichtung wurde eine zwei- den durchgeführte Studie »Beschich- malige Instandsetzung veranschlagt, tungssysteme für den Korrosionsschutz die Feuerverzinkung bedarf während der von Brückenbauwerken im Wirtschaft- gesamten Nutzungsdauer keiner War- lichkeitsvergleich« [3] bestimmte empi- tung. Die Studie belegt, dass der Korro- risch anhand des Neubaus einer Stahl- sionsschutz durch Feuerverzinken in allen verbundbrücke die anfallenden Korro- untersuchten Umweltwirkungskategorien sionsschutzkosten für eine organische niedrigere Werte aufweist (Bild 4) als das Beschichtung und eine Feuerverzinkung Beschichtungssystem und deshalb als bei einer Brückennutzungsdauer von nachhaltiger eingestuft werden kann. 100 Jahren. Für die Beschichtung wurden Bezogen auf einen brückentypischen Vollerneuerungen nach 33 Jahren und Nutzungszeitraum von 100 Jahren ist nach 66 Jahren zugrunde gelegt. Die anzunehmen, dass der Unterschied Schutzdauer der Feuerverzinkung ent- zugunsten der Feuerverzinkung noch spricht der Nutzungsdauer ohne zusätz- größer wird. liche Instandsetzungen. Die Erstschutz- kosten der Beschichtung lagen um 14 % 1.4 Anwendungsbeispiele über jenen der Feuerverzinkung. Bei der und Casehistories Betrachtung der gesamten Korrosions- Auch wenn aktuelle Forschungsergebnis- schutzkosten über 100 Jahre inklusive se den Weg für eine breite Anwendung der Kosten für Bauwerksprüfungen lagen der Feuerverzinkung im Straßenbrücken- 3 Relative Beiträge der Stahlherstellung und die Beschichtungskosten bei einem Dis- bau erst jetzt frei gemacht haben, gibt es Feuerverzinken zu ausgewählten Wirkungskategorien kontierungssatz von 3 % um 50 % über bereits umfassende Langzeiterfahrungen © Aus: Umweltproduktdeklaration Feuerverzinkte Baustähle den Kosten für die Feuerverzinkung. mit existierenden feuerverzinkten Stahl- (EPD-BFS-20130173-IBG1-DE) und Verbundbrücken, vorwiegend 1.3 Nachhaltigkeit von feuerverzinkten außerhalb Deutschlands. Stahlkonstruktionen im Brückenbau Für feuerverzinkte Baustähle ist seit Okto- ber 2013 eine drittgeprüfte Umweltpro- duktdeklaration (EPD) mit der Deklarati- onsnummer EPD-BFS-20130173-IBG1-DE [4] verfügbar. Sie zeigt die Umweltauswir- kungen von feuerverzinkten Baustählen bezogen auf die deklarierte Einheit 1 t feuerverzinkten Baustahl. Die EPD belegt unter anderem, dass der Beitrag der Feuerverzinkung am Gesamtprodukt »Feuerverzinkter Baustahl« vergleichsweise niedrig ist (Bild 3). Für beschichtete Baustähle bzw. für Korrosionsschutz- 4 Oköbilanzieller Vergleich von Feuerverzinken und Beschichten Beschichtungen ist keine aussagekräftige © Aus [5] EPD vorhanden, die den kompletten Beschichtungsprozess von der Herstel- Lydlinch-Brücke (Baujahr: 1942): lung der Beschichtungsstoffe bis zur Im Jahr 1942 errichteten kanadische zwischen 126 µm und 167 µm, an den Applikation abbildet. Vor diesem Hinter- Truppen in Vorbereitung des D-Days im Schraubenköpfen wurden zudem Zink- grund sind Umweltproduktdeklaration- britischen Lydlinch eine Mobil-Brücke. schichten zwischen 55 µm und 91 µm bezogene Vergleiche zwischen beschich- Eine Inspektion im Oktober 2014 kam festgestellt. An der feuerverzinkten teten und feuerverzinkten Baustählen zu dem Ergebnis, dass sich die feuer- Stahlkonstruktion wurden keinerlei nicht möglich. verzinkte Stahlkonstruktion der Brücke Instandhaltungsarbeiten durchgeführt. Ergebnisse aus laufenden wissenschaftli- noch immer in einem sehr guten Zustand Aufgrund der gemessenen Zinkschicht- chen Untersuchungen, die feuerverzinkte befindet [6]. Messungen an den Stahl- dicken wird die Lydlinch-Brücke weitere mit beschichteten Brücken unter Nach- profilen ergaben Zinkschichtdicken 50 Jahre korrosionsfrei sein. haltigkeitsaspekten vergleichen, sind noch nicht veröffentlicht, aber in Kürze zu erwarten. Allerdings hat die Technische Universität Berlin in einer vergleichenden Ökobilanzstudie den Korrosionsschutz durch Feuerverzinken gemäß DIN EN ISO 1461 mit einer Beschichtung gemäß DIN EN ISO 12944 Teil 5 am Beispiel eines Parkhauses in Stahlbauweise untersucht. [5]. Als Grundlage wurde eine Nutzungs- dauer des Bauwerkes von 60 Jahren in der Korrosivitätskategorie C 3 angenommen.

110 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

7 Feuerverzinkte Höllmecke-Brücke von 1987 © Institut Feuerverzinken Shin-Nukui-Brücke (Baujahr: 1964): In Japan gibt es weit über 700 feuerverzinkte Stahlbrücken. Die 1964 erbaute Lier-Brücke (Baujahr: 1993): Brücke über den Shin-Nukui ist eine der Über dem Nete-Kanal im belgischen Lier ältesten. Bei einer Überprüfung der wurde 1993 eine Verbundträgerbrücke Brücke im Jahr 2006, also nach 42 Jah- aus feuerverzinktem Stahl gebaut. Sie hat ren Standzeit, zeigte sie sich in einem eine Gesamtlänge von 90 m mit Spann- rostfreien Zustand. Die bei der Über- weiten bis zu 40 m. Ihre Feuerverzinkung prüfung gemessenen Zinkschichtdicken wurde im Juni 2014 überprüft [9]. Nach lagen zwischen 137 µm und 166 µm. einer Nutzungszeit von 21 Jahren befin- Die Brücke hat damit das Potential, über det sich die Feuerverzinkung in einem 100 Jahre alt zu werden [7]. hervorragenden Zustand. es wurden keine Mängel festgestellt. Die stichpro- Höllmecke-Brücke (Baujahr: 1987): benartig gemessenen Schichtdicken der Seit 1987 überspannt die feuerverzinkte Brücke lagen weit über 300 µm. Bei einer Höllmecke-Brücke die Lenne bei Werdohl. Belastung gemäß Korrosivitätskategorie Sie ist ca. 60 m lang und hat Spannweiten C 3 ist mit einer weiteren Korrosions- 8 Feuerverzinkte Lier-Brücke von 1993 von je 30 m. Im Mai 2014, das heißt nach schutzdauer von mehr als 150 Jahren © Institut Feuerverzinken 27 Jahren Standzeit, wurde die Bogen- für die Brücke zu rechnen. brücke inspiziert [8]. Die visuelle Prüfung ergab keine erkennbare Korrosion. Der Gesamteindruck weist ein optisch unterschiedliches Erscheinungsbild auf. Die obenliegenden Bögen zeigen auf der Oberseite und teilweise an den Seitenflä- chen braune Verfärbungen. Messungen der Zinkschichtdicken belegen, dass es sich hierbei nicht um Korrosion an der Stahlkonstruktion, sondern um eine Braunfärbung des Zinküberzuges handelt. Alle weiteren feuerverzinkten Stahl- 9 Bewehrungskorrosion unter einer Autobahnbrücke bauteile sind verzinkungstypisch hellgrau der A 661 bei Frankfurt am Main mit ausgeprägtem Zinkblumenmuster. © Karl-Heinz Wellmann Die gemessenen Zinkschichtdicken liegen zwischen 150 µm und mehr als 500 µm. 2 Feuerverzinkter Damit ergibt sich eine rechnerische Bewehrungsstahl im Brückenbau Schutzdauer für weitere 75 Jahre und 2.1 Allgemeines mehr bei einer Korrosivitätskategorie Beton ist an Brückenkonstruktionen viel- sprengen des Betons mit entsprechen- gemäß C 3. fältigen Belastungen ausgesetzt. Risse den Folgeschäden. Dieser Wirkungs- und Fugen, unzureichende Betonüber- mechanismus kann durch den Einsatz deckung, Tausalzeinflüsse sowie die von feuerverzinktem Bewehrungsstahl atmosphärisch bedingte Versauerung langfristig vermindert werden. Dies gilt sind potentielle Auslöser für Korrosion am nicht nur für stark belastete Brücken- Bewehrungsstahl. Durch die korrosions- kappen, sondern für alle korrosions- bedingte Volumenvergrößerung des belasteten Betonbauteile einer Brücke. Bewehrungsstahls kommt es zum Ab-

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 111 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

10 Einsatz von feuerverzinktem Bewehrungsstahl an Brückenkappen 11 Chlorid- und Schichtdickenmessungen an Beton-Brückenbauwerken © Industrieverband Feuerverzinken e.V. mit feuerverzinktem Bewehrungsstahl in den USA © Aus [11]

2.2 Anwendung von feuerverzinktem Bewehrungsstahl im Brückenbau Die Verwendung von feuerverzinktem Gemäß dieser Zulassung dürfen feuer- Bewehrungsstahl empfiehlt sich an allen verzinkte Betonstähle wie unverzinkte Brückenbauwerken, die regelmäßig Tau- Betonstähle zur Bewehrung von Stahl- salzen ausgesetzt sind oder in Meer- beton nach DIN EN 1992-1-1:2011-01 wasserbereichen stehen. Feuerverzinkte (Eurocode 2) unter Beachtung der Regeln Bewehrungsstähle sind nämlich auch dieser Zulassung verwendet werden. unter Chloridbelastung deutlich bestän- DIN EN 1992-1-1 gilt stets zusammen diger als unverzinkte. Die Chloride wer- mit dem nationalen Anhang DIN EN den von der Verzinkung als schwerlös- 1992-1-1/NA. liche basische Zinkchloride abgebunden und unschädlich gemacht. Die typische 2.4 Erfahrungen mit feuerverzinktem Volumenvergrößerung durch Korrosion Betonstahl im Brückenbau und als Folge das Absprengen des Betons Langzeituntersuchungen aus den USA, werden verhindert. Feuerverzinkter Beweh- wo verzinkter Betonstahl seit Jahrzehnten rungsstahl kann an allen tragenden Brü- verwendet wird, beweisen den hochwirk- ckenbauteilen zum Einsatz kommen. samen Schutz der Feuerverzinkung. Anmerkungen und Literatur [1] Auszug aus: Ungermann, D.; Rademacher, D.; Besonders belastet sind die Brücken- Messungen an Betonbrücken zeigten, Oechsner, M.; Simonsen, F.; Lebelt, P.: Feuer- kappen, da im Bereich des durch Schnee- dass der verwendete feuerverzinkte verzinken im Stahl- und Verbundbrückenbau. räumfahrzeuge mechanisch beanspruch- Bewehrungsstahl nach 26–29 Jahren Gemeinschaftsausschuss Verzinken (GAV), ten »Schrammbordes« und an der Gesims- Nutzungsdauer noch immer hohe Zink- Bericht Nr. 164. Düsseldorf 2014. [2] Rogalski, E.: Verzinkte Brücken. Vortrag beim unterkante Bewehrungskorrosion prio- schichtdicken aufwies, die zwischen Expertengespräch Stahlbrückenbau, Bundesan- ritär auftritt. Da Brückenkappen aus 155 µm und 236 µm betrugen (Bild 11). stalt für Straßenwesen. Bergisch Gladbach 2014. unverzinktem Stahl in der Regel nach Die untersuchten Brücken waren regel- [3] Rebel, A.: Beschichtungssysteme für den Korro- sionsschutz von Brückenbauwerken im Wirtschaft- ca. 30 Jahre erneuert werden müssen, mäßig Tausalzen bzw. Salzeinflüssen lichkeitsvergleich. Technische Universität Dresden besteht sowohl beim Neubau von Brü- durch unmittelbare Meeresnähe ausge- 2014. cken als auch im Sanierungsfall die setzt. Im Hinblick auf eine unmittelbare [4] Institut für Bauen und Umwelt e.V. (Hrsg.): Umweltproduktdeklaration »Feuerverzinkte Möglichkeit, feuerverzinkten Beweh- Übertragbarkeit auf europäische Ver- Baustähle – Offene Walzprofile und Grobbleche« rungsstahl zu verwenden. hältnisse ist zu berücksichtigen, dass in (Deklarationsnummer EPD-BFS-20130173-IBG1- den USA abweichende Zementzusam- DE). Berlin 2013. mensetzungen verwendet werden. [5] Fleischer, G. et al.: Ökobilanzieller Vergleich von Korrosionsschutzsystemen für Stahlbauten. 2.3 Ausführung von feuerverzinktem Technische Universität Berlin 2006. Bewehrungsstahl 3 Weitere Informationen [6] Iqbal, J.: Seventy two years young, Lydlinch Bridge, Feuerverzinkter Bewehrungsstahl ist Weitere Informationen zum Feuer- Dorset; in: Hot-Dip-Galvanizing Heft 4, 2014, S. 12–13. ein zugelassenes Bauprodukt. Die Her- verzinken im Brückenbau wie Arbeits- [7] Glinde, H.: Noch selten, aber dauerhaft – Feuer- stellung und Anwendung werden in hilfen zur Ausführung von feuerverzink- verzinkte Straßenbrücken in der Praxis; in: Feuer- der allgemeinen baufaufsichtlichen ten Brücken können kostenlos unter verzinken Special »Dauerhaftigkeit in der Praxis« Zulassung (Z-1.4-165) [10] geregelt, www.feuerverzinken.com/bruecken 2014, S. 18–23. [8] Ebd. die als kostenfreier Download unter angefordert werden. [9] Ebd. www.feuerverzinken.com/betonstahl [10] Deutsches Institut für Bautechnik (Hrsg.): zur Verfügung steht. Zusätzliche Nach- Autoren: Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-1.4-165 Dipl.-Ing. Dennis Rademacher »Feuerverzinkte Betonstähle«. Berlin 20.11.2014. weise sind daher nicht notwendig. Technische Universität Dortmund [11] International Zinc Association (Hrsg.): Examples Dipl.-Ing. Mark Huckshold of use of Galvanized Reinforcement in Industrieverband Feuerverzinken e.V., Highways and Bridges, 2013, siehe auch Düsseldorf www.galvanizedrebar.com.

112 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 Wirtschaftlich und nachhal15.tig. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Korrosion impossible Straßenbrücken sind jetzt feuerverzinkbar

Stahl- und Verbundbrücken dürfen seit kurzem auch in Deutschland feuerverzinkt werden. Wissenschaftliche Untersuchungen ergaben nämlich, dass die Feuerverzinkung auch für den Einsatz an zyklisch belasteten Brückenbauteilen geeignet ist und eine Korrosionsschutzdauer von 100 Jahren ohne Wartung erreicht. Zudem ist Feuerverzinken bereits bei den Erstkosten günstiger.

Mehr unter INSTITUT www.feuerverzinken.com/bruecken FEUERVERZINKEN

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 113 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Anlass, Planung und Durchführung des Pilotprojekts »Barsinghausen« Kalottensegmentlagereinsatz bei Eisenbahnbrücken

von Rolf Kiy

Erstmals konnte der Einsatz eines Kalottensegmentlagers bei einer Brücke der Deutschen Bahn erfolgreich realisiert werden. Anlass, Planung und Durchführung des Pilotprojekts »Eisenbahnüber- 1 Eingebautes Rollenlager mit Führungsleisten (1), oben mit zusätzlichem Linienkipplager (2) führung Hannoversche Straße in und links und rechts angebrachten Notstapeln (3) Barsinghausen« werden in diesem © Maurer AG Beitrag dargestellt, wobei auch die zu beachtenden Richtlinien, 1.2 Edelstahlrollenlager die maßgebenden Kriterien bei Rollenlager stellen bewegliche Brücken- – Welches Gefahrenpotential in den der Lagerauswahl sowie der Einbau lager dar und ermöglichen einen defi- bestehenden Rollenlagern steckt, der neuen Lager thematisiert nierten Lastabtrag, Längsverschiebungen zeigte sich in den 1970er und 1980er werden. und die gleichzeitige Durchbiegung des Jahren an zahlreichen Straßenbrücken. Überbaus. Hier kam es zunehmend zum Versagen Von ca. 1960 bis Ende der 1970er Jahre von Edelstahlrollenlagern: Die Edel- 1 Bestand an Eisenbahnbrücken entwickelten die Firma Kreuz und die stahlrollen brachen ohne Vorankün- 1.1 Allgemeines Maschinenfabrik Esslingen ihre Lager- digung, explodierten quasi, und das Brückenbauwerke erfahren Bewegungen, technik mit dem Material X40Cr13: Es Brückenbauwerk schlug um den die durch den Einsatz bzw. die Anordnung entstanden Lager, die ohne Vorankündi- Gesamtbetrag des Rollendurchmes- von Lagern weitestgehend zwängungs- gung brechen. Leider reagierte man auf sers auf die untere Lagerplatte auf. arm und kontrolliert zugelassen werden. ihre Sprödbruchneigung erst 20 Jahre Diese ruckartige Absenkung des Das ermöglicht einen langen und scha- später, so dass noch heute Hunderte von Überbaus setzte sich umgehend in densfreien Lebenszyklus der Brücken. Lagern dieser Bauart in Betrieb sind. Die gleicher Differenz bis zur Fahrbahn- Die bei der Errichtung von Eisenbahn- duktilen Eigenschaften gingen verloren, oberkante fort. Aufgrund der resul- brücken im Zeitraum von 1850–1970 und es kam und kommt immer wieder tierenden Schadensbilder ordneten verwendeten Rollenlager entsprachen zum Sprödbruch ohne Vorankündigung, Straßenbauämter in Deutschland das den damaligen statischen wie konstruk- was ca. 600 Brücken bei der DB Netz Auswechseln der Lager an. Um eine tiven Randbedingungen und dem zu betrifft. sofortige Streckensperrung bis zum diesem Zeitpunkt aktuellen Stand der An den einzelnen Bauteilen gemäß Bild 1 Einbau der neuen Lager zu vermeiden, Technik. Gegenwärtig befinden sich ca. lassen sich die Einsatzgrenzen dieser wurden neben den Rollen Notstapel 23.500 Brücken im Eigentum der DB Netz Lagerart definieren: angeordnet, die beim plötzlichen Ver- AG, die vor 1950 gebaut wurden. Rund – Bewegungen sind planmäßig nur in sagen (»Explodieren«) ein ruckartiges 8.500 von ihnen verfügen über histori- einer und meist in X-Richtung möglich Absenken des Überbaus verhindern. sche Brückenlager, die älter als 70 Jahre (Bauteil 1). Bewegungen in der Y-Achse sind, wobei größtenteils folgende Lager- sind nicht realisierbar und führen zu arten zum Einsatz kamen: Kipplager, Zwangskräften in der Brücke zwischen Zapfenlager sowie die nach damaliger den benachbarten Lagern, weshalb Definition zu diesen Gruppen gehören- die Anordnung von Führungsleisten den Rollenlager. [1] Damit sind noch ca. erfolgte. 34.000 Stück Lager jener Bauweise bis – Verdrehungen können nur um eine, heute im Betrieb. die Y-Achse, aufgenommen werden. Um die auftretenden Verdrehungen um die X-Achse zuzulassen, wurden zum Teil zusätzliche Linienkipplager (Bauteil 2) oberhalb der Rolle ange- 2 Edelstahlrollenlager mit durchgebrochener Rolle bracht. © Maurer AG

114 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 »Explodierte« Rolle: auf Notstapeln aufsitzender Überbau 4 Auflasten und Reaktionskräfte von Lagern © Maurer AG © Aus [2]

1.3 Rollenlager aus St 37, St 52 oder Gussmaterial 2 Normen, Zulassung, Richtlinien Von den ca. 23.500 Überbauten, die vor Um die tatsächlichen horizontalen Reak- Um Lager für Brückenbauwerke der DB 1950 errichtet wurden, sind noch ca. tionskräfte zu ermitteln, wurden Rollen- Netz AG ohne Zustimmung im Einzelfall 8.500 mit der alten Lagertechnik ausgelager im Bestand ausgebaut und labor- (ZiE) und ohne unternehmensinterne rüstet. Die Zahl der alten Rollenlager, technisch untersucht. [3] Im Ergebnis Genehmigung (UiG) planen, herstellen Kipplager und Zapfenlager kann auf ca. zeigte sich, dass die ursprünglich in der und einbauen zu dürfen , müssen nach 34.000 Stück beziffert werden. Bemessung angesetzte horizontale Reak- Stand Februar 2015 vorhanden sein: Rollenlager verursachen grundsätzlich tionskraft (Rollreibung 2 %) bei instand- – Konformitätsbescheinigung zu einer Zwangsspannungen, da sie nur in eine gehaltenen und optisch gut aussehenden gültigen Norm oder europäischen Richtung Brückenbewegungen und Ver- Lagern doppelt so hohe Werte annehmen technischen Zulassung (ETA), ausge- drehungen erlauben. Hinzu kommt, dass kann. Die Untersuchungen an bereits stellt vor der ersten Auslieferung. Nur sich die linienförmigen Berührungsflä- korrodierten Rollenlagern ergaben Roll- dann darf ein Lager für ein Brücken- chen zwischen Rolle und Platte unter reibungen zwischen 12 % und 65 %. bauwerk der DB Netz AG ein CE-Zei- Gebrauchslast plastisch verformen: Die Langjährige Erfahrungen und Beobach- chen tragen. ursprünglich oft mit 1,50–2,00 % ange- tungen an bestehenden Brücken haben – Übereinstimmungszertifikat zu einer nommene Rollreibung steigt dann schnell verdeutlicht, dass die Lager diese exorbi- nationalen Ausstattungszulassung, auf ein Vielfaches. Die Erhöhung der Roll- tanten Lasterhöhungen aufnehmen, auch ausgestellt vor der ersten Auslieferung. reibung wird zudem durch die zuneh- die Festpunktlager und die Verankerungs- Nur dann darf ein Lager für ein Brücken- mende Verschmutzung, den aufgebrach- teile mit dem Bauwerk wiesen kaum bauwerk der DB Netz AG ein Ü-Zeichen ten Korrosionsschutz und wachsende sichtbare Schäden auf. Im Lagerinneren tragen. Das beinhaltet auch nach DIN Korrosionsschäden verstärkt. Das führt zu führten die weit über den Festigkeits- EN 1990 eine Verfahrensprüfung, wenn einer deutlichen Erhöhung der Reaktions- grenzen liegenden Beanspruchungen Lagerteile miteinander verschraubt kräfte, also der im Bauwerk vorhandenen aber zu plastischen Verformungen der werden. Horizontalkräfte. einzelnen Lagerbauteile. Gleichwohl – Anforderungen durch die Richtlinie Da eine qualifizierte Kontrolle bzw. Prü- verbleiben jene Kräfte in den Über- und (Ril) 804: Im Wesentlichen heißt das fung der Lager im Einbauzustand nicht Unterbaukonstruktionen und sorgen hier für den Hersteller, dass er im Besitz möglich ist, kann eine Untersuchung nur für zusätzliche und nicht eingerechnete sein muss von EXC3DB, DIN EN 1090-2 durch ihren Ausbau und die anschlie- Spannungszustände. in Verbindung mit DBS 918 005, also ßende Durchführung von Tests im Labor über eine herstellerbezogene Produkt- erfolgen. qualifikation (HPQ) zu verfügen hat.

Gesamte Vertikallast Ursprünglich in der Statik Gemessene Rollreibung Gemessene Rollreibung der Brücke: angesetzte Rollreibung eines gereinigten Lagers: eines korrodierten Lagers:

Eigengewicht, Verkehr etc. (Hx-Kraft): 2 % 2,20–5,50 % 12–65 %

100.000 kN 2.000 kN 2.200–5.500 kN 12.000–65.000 kN

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 115 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 Technische Lagerauswahl 3.1 Allgemeines 3.3 Reaktionskräfte und Bewegungen Die Notwendigkeit, die Edelstahlrollen- Es sind gleiche, prüfbare Reaktionskräfte lager sofort aufgrund von Tragwerksver- (2 % Rollreibung) bei Bewegung der sagen zu ersetzen und die Bestandsrol- Brücke zu gewährleisten. lenlager aus anderen Materialien sukzes- sive zu sanieren oder auch komplett auszutauschen, ist vorhanden. Betrach- tet wird nachfolgend das Auswechseln vorhandener Edelstahlrollenlager. Neben den in Kapitel 2 aufgeführten grundsätzlichen Anforderungen an ein Lager für Brückenbauwerke der DB Netz AG sind weitere Parameter zu beachten, um ein effizientes, wirtschaftliches und planbares Auswechseln unter Beibehal- tung von Bestand, Über- und Unterbau zu gewährleisten. 8 Wirkungsprinzip der Reaktionskräfte © Maurer AG

Verformungslager: Bei den bislang durchgeführten Lager- Mit Fzd = 2.400 kN und w = ± 50 mm wechseln wurden häufig Kalottenlager ergibt sich HRD = A x G x vxyd / T mit hochfesten Gleitwerkstoffen, wie zum (vxyd = Verschiebeweg, T = Elastomerhöhe, Beispiel MSM®, eingesetzt. MSM® ist ein A = Grundfläche des Elastomerkissens, Gleitwerkstoff auf Basis von UHMWPE G = Schubmodul, 2 N/mm², EN 1990, und hat eine maximale Reibung von 2 % 7 Festpunktlager mit Dollen und Schrauben zur Befestigung und Horizontalkraftabtragung NA.E.6.3.2). bei einem bisher getesteten maximalen © Maurer AG Bei einer Elastomergröße von 300 x Gesamtgleitweg von 50 km. Zum 400 x 96 (69) ist die zu berücksichtigende Vergleich: Herkömmliche Gleitlager mit 3.2 Abmessungen und Einbindung Reaktionskraft dann HRD = 174 kN. dem Gleitwerkstoff PTFE haben einen an- Es sind gleiche äußere Abmessungen Kalottenlager mit UHMWPE: zusetzenden Gesamtgleitweg von 10 km zu wählen und die Einbindung der vor- Mit Fzd = 2.400 kN und w = ± 50 mm bei einer Reibung von 3 %. Kalottenlager handenen Verankerungen, Dollen und ergibt sich HRD = Fzd x µ lassen kontrolliert und gezielt die Ver- Lochbilder für Schrauben zu berücksich- (µ = Reibung, 2 % gemäß ETA 06/0131) schiebungen und Verdrehungen um tigen. oder HRD = 120 kN. beide Achsen zu. Zur Feststellung der Reaktionskraft genügt die Überprüfung des Gleitspaltes: Solange dieser mehr als 1 mm beträgt, gilt als gesichert, dass die Reibung und die damit einhergehende Reaktionskraft nicht größer sind, als ursprünglich Gleitspalthöhe Bewertung statisch berücksichtigt. [mm]

≥ 1,0 Gleitteil ist in Ordnung

< 1,0 ≥ 0,5 jährliche Messung erforderlich

< 0,5 ≥ 0,2 Lager in Kürze instand setzen bzw. ersetzen, eventuell Gutachter einschalten

< 0,2 Lager umgehend instand setzen bzw. ersetzen, eventuell Gutachter einschalten

116 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3.5 Zwischenfazit Im Rahmen des Pilotprojektes »Eisen- bahnüberführung Barsinghausen« wurden alle derzeit gängigen Lagersysteme gegenübergestellt und hinsichtlich der technischen Machbarkeit und Wirtschaft- lichkeit bewertet. 11 12 Umbau eines Rollenlagers mit Kalottenlager © Maurer AG Bei einem Lagerwechsel sind die vorliegenden langjährigen Erfahrungen und 3.4 Lasteinleitung in die aktuelle Normung zu berücksichtigen. Über- und Unterbau Weiterhin muss die neue Lagerart den Die Lasteinleitung in Über- und Unterbau Ein weiteres Argument für einen voll- zuvor genannten weiterführenden An- muss identisch sein, ansonsten ist ein ständigen Lagertausch ist bei Rollen- forderungen gerecht werden, um ein Nachrechnen des Bestandes mit unvor- lagern der Zustand der anliegenden Roll- wirtschaftliches Auswechseln der Edel- hersehbaren Verstärkungs- bzw. Umbau- flächen (Lagerplatten), ebenfalls ent- stahlrollenlager zu gewährleisten. Damit maßnahmen der Brücke erforderlich. scheidend für die Dauerhaftigkeit und die ergibt sich eine Anforderungstabelle [7], Beim Einsatz von herkömmlichen Kalot- resultierende Reaktionskraft. Muldenbil- die bei einem Rollenlagerersatz zu erfül- tenlagern wechselt die ehemals linien- dungen in den Platten erhöhen beispiels- len ist. förmige Lasteinleitung der Rolle in eine weise die Reaktionskräfte in nicht kon- kreisrunde Lasteinleitung der Gleitplatte. trollierbare Größenordnungen. [3] Die Das kann eventuell durch die dicken, im Überprüfung der wirkenden Reaktions- Bauwerk verbleibenden Stahlplatten kräfte ist jedoch bei Rollenlagern im ein- kompensiert werden, bedarf aber einer gebauten Zustand nicht möglich, Gleiches Untersuchung des Tragwerkes. gilt für Elastomerlager. Die Nachhaltigkeit Das alleinige Auswechseln der Rolle und Dauerhaftigkeit von Brückenbauwer- scheint bei einer anfänglichen Betrach- ken lassen sich so nicht fest- bzw. sicher- tung sicherlich von Vorteil, ist jedoch stellen. unter technischen und wirtschaftlichen Um den Anforderungen der DB Netz AG Aspekten nicht sinnvoll. Maßgeblich bei gerecht zu werden und den Einsatz bei einem Lagerwechsel ist das kosten- und Eisenbahnbrücken zu ermöglichen, zeitintensive Anheben der Brücke mit wurde diese Lagerart durch die Firma 13 Unterteil eines Kalottensegmentlagers dem eventuellen Ausbau von Pressen- Maurer konsequent weiterentwickelt – © Maurer AG ansatzpunkten und einem Eingriff in den zum Kalottensegmentlager gemäß laufenden Verkehr. Hinzu kommen oft- ETA -06/0131 (KSL). [6] mals erhebliche Aufwendungen für die Das Kalottensegment wird aus dem Herstellung der Zugänglichkeit und die Werkstoff MSA® hergestellt und benötigt Schaffung von Aufstandsflächen. Ob keinen zusätzlichen Korrosionsschutz, die in dem eigentlichen, meist kurzen Ab- Verdrehungen um die Achsen werden wie schnitt »Lagerwechsel« einzelne Bauteile beim Kalottenlager über Kugelformen oder das ganze Lager gewechselt wer- aufgenommen. Das Lager kann mit zwei den, ist kalkulatorisch irrelevant, da der Gleitebenen ausgerüstet und in den drei Lieferanteil meist unter 10 % der Gesamt- notwendigen Ausführungen produziert kosten liegt. werden: allseits beweglich, einseitig 14 Kalottensegment aus MSA® mit eingebautem MSM® geführt und Festpunktlager. © Maurer AG

Anforderung an die neue Lagerart Lagerart

Beton- Kalotten Kalotten Zylinder KSL gelenk Rolle Elastomer mit PTFE mit UHMWPE mit UHMWPE mit UHMWPE

Minimierung der Zwangskräfte X X (X) X

Bestand (Pfeiler, Widerlager, Überbau) wenig verändert X (X) X X

Maximale Reaktionskräfte eingehalten (≤ 2 % Reibung) X X X

Kontrolle der Reaktionskräfte möglich X X (X) X

Lasteinleitungen in das Bauwerk unverändert (X) X X X

Hohe Lebensdauer, mindestens 50 Jahre (X) X X X

Wartungs- und Unterhaltungsfreiheit X X X X X X X

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 117 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Die so letztendlich ausgewählte Lager- art, Kalottensegmentlager, wurde im Herstellwerk vom Güteprüfdienst der DB Netz AG schließlich überprüft und freigegeben.

3.6 Eurocode An die Auswahl des Lagerungssystems stellt auch der Eurocode gewisse Anforderungen: Nationaler Anhang DIN EN 1990/NA/A1, Anhang NA.E »Grundlegende Anforde- rungen an Lagerungssysteme von Brü- ckentragwerken« und NA.E.2 »Grundsätze«. Das Lagerungssystem ist so zu entwerfen, dass die ermittelten Bewegungen des Bauwerks mit geringsten Reaktionskräf- 16 Prüfbescheinigung und Lieferfreigabe ten möglich sind. © Maurer AG

4 Auswahl unter wirtschaftlichen Aspekten Um die Lebenshaltungskosten zu ermit- Jahre). Kalotten(segment)lager mit hoch- Die hier betrachteten Rollenlager haben teln, sind die verschiedenen Kosten mit festen Gleitwerkstoffen wie UHMWPE ein durchschnittliches Alter von 65 Jahren. den Zyklen der Anwendung zu multipli- haben gemäß Untersuchungen der For- Die überwiegende Anzahl der Beton- zieren, zum Beispiel die Überprüfung der schungsvereinigung Stahlanwendung brücken, die heute ertüchtigt und neu- Bauwerksbewegung am Schnittpunkt (FOSTA) eine anzusetzende Lebensdauer gebaut werden müssen, haben die vor- von Über- und Unterbau bei der Haupt- von 100 Jahren, Elastomerlager von gesehene Lebensdauer nicht erreicht. Die prüfung nach DIN 1072 (Zyklus alle sechs 33 Jahren. [9] dort verwendeten Lager sind meistens

Bauweise mit Kalottensegmentlager mit Elastomerlager Zyklus bei 100 Jahren Bauwerkstandzeit

Herstellkosten Anteil an den Gesamtbaukosten Anteil an den Gesamtbaukosten 1 x der Schnittstelle der Brücke: ca. 0,50 % Lieferung der Brücke: ca. 0,40 % Lieferung und 0,20 % Einbau und 0,20 % Einbau

Reaktionskraft in kN 2 % bzw. 3 % der Gesamtauflast ca. 7 % der Gesamtauflast der Brücke 1 x

Kosten zur Aufnahme Kosten durch Tragwerksplanung und 1 x erhöhter Reaktionskräfte anschließender Kalkulation ermitteln; in Über- und Unterbau betrifft das gesamte Bauwerk

Überprüfung der Messung Gleitspalt, Ausbau und Prüfung auf alle 6 Jahre Reaktionskräfte je ca. 150 €/Lager einem Teststand erforderlich, Hauptuntersuchung ca. 1,50 % der Gesamtbaukosten

Überprüfung der Ausführung gemäß Richtlinie, Ausführung gemäß Richtlinie, alle 6 Jahre Brückenbewegungen ca. 100 €/Lager ca. 100 €/Lager

Behebung von Planungs-, Anheben und Sanierung aller Lager, Anheben und Sanierung aller Lager, 0,02 Bau- und Materialfehlern ca. 2 % der Gesamtbaukosten ca. 2 % der Gesamtbaukosten, Brücke muss extern in Zwangslage gehalten werden; Kosten ermitteln

Behebung von Anheben und Einfügen von Anheben und Einfügen von 0,1 Baugrundbewegungen Futterplatten an allen Lagern, Futterplatten an allen Lagern, ca. 1,50 % der Gesamtbaukosten ca. 1,50 % der Gesamtbaukosten, Brücke muss extern in Zwangslage gehalten werden; Kosten ermitteln

Instandsetzungs- bzw. Anheben und Sanieren bzw. Anheben und Sanieren bzw. 0 bei KSL, Sanierungskosten Auswechseln aller Lager, Auswechseln aller Lager, 0,5 bei Verformungslager ca. 3 % der Gesamtbaukosten ca. 3 % der Gesamtbaukosten, Brücke muss extern in Zwangslage gehalten werden; Kosten ermitteln

Unterhaltung ≤ 0,001 % ≤ 0,001 % 1

Einschub von Ersatzüberbauten ja ja

118 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

5 Pilotprojekt Barsinghausen jedoch noch funktionsfähig und verblei- Bei der Auswahl der Lagerart, speziell Erstmalig konnte der Einsatz eines Kalot- ben deshalb zu 99 % im Bauwerk. Das bei Rollenlagerwechseln sollten alle hier tensegmentlagers bei einer Brücke der liegt zum einen daran, dass die ehemals genannten Aspekte berücksichtigt und DB Netz AG erfolgreich realisiert werden, prognostizierten 30–50 Jahre Lebenser- gegenübergestellt werden. Die Basis für und zwar beim Pilotprojekt »Eisenbahn- wartung deutlich zu gering waren, ande- die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit überführung (EÜ) Hannoversche Straße rerseits wurden aber auch viele Lager so bilden die Gesamtbaukosten der Brücke, in Barsinghausen«. angeordnet, dass eine Prüfung der wich- bei einer Bestandsbrücke ist der Neu- Grundlage für die Planung eines quali- tigen Reaktionskraft nicht möglich bzw. bauwert abzuschätzen. fizierten und fachgerechten Lagerwech- sehr aufwendig ist. Die Kenntnis der vor- Zur Unterhaltung der Lager: In Deutsch- sels sind verfügbare, aktuelle Bestands- handenen Reaktionskraft ist jedoch ein land sind derzeit über eine Million Brü- unterlagen und das Vorliegen der Ergeb- wesentliches Kriterium für die Entschei- ckenlager im Betrieb, der größte Teil nisse aus der bei jedem Lagerwechsel dung, ob ein Lagerwechsel erforderlich davon seit mehr als 40 Jahren. Umfang- durchzuführenden Voruntersuchung. Um ist, um das Bauwerk nicht durch erhöhte reiche Recherchen zeigten, dass ihre nun einen strukturierten und planbaren Reaktionskräfte auf Dauer zu schädigen. Unterhaltung in den wenigsten Fällen Ablauf zu gewährleisten und um auch Deshalb ist es notwendig, den Raum erfolgt. Das ist mehr als verwunderlich, eine einheitliche Basis für eine Ausschrei- zwischen Über- und Unterbau zugäng- wird doch in den zahlreichen Veröffent- bung zu definieren, wurde eine Leistungs- lich zu halten, um schnell, effektiv und lichungen und Vorträgen immer wieder tabelle erarbeitet. Die Lastannahmen mit nur wenigen Verkehrsbeeinträchti- auf die unterhaltungsintensiven Lager und Bewegungen der Bestandsstatik gungen verschiedene, eventuell not- verwiesen – bei offensichtlich fehlender werden unter Berücksichtigung der wendige Maßnahmen durchführen zu Datengrundlage. Als Fazit und aus Sicht Anpassungsrichtlinie [8] in das aktuell können. sowie Erfahrung der Lagerhersteller kann gültige Bemessungssystem überführt. Im Folgenden sollen einige Aspekte auf- dazu insbesondere bei Kalottenlagern Mit den so ermittelten Werten kann eine geführt werden, welche bei der Auswahl festgestellt werden: Bei seit über 40 Jah- statische und konstruktive Durchbildung einer Lagerart oder auch Gesamtbau- ren tausendfach hergestellten Kalotten- des neuen Lagers erfolgen, unter Berück- weise einer Brücke berücksichtigt werden lagern sind keine Wartungs- oder Unter- sichtigung der heute gültigen Vorschrif- sollten. haltungsarbeiten notwendig. ten, Normen und Zulassungen. Das neue Ausgleich von Fehlern: Möglichkeit des Zur Behebung von Fehlern: Bei den Lagern Lager darf das CE- und Ü-Zeichen tra- Ausgleichs von Fehlern, verursacht bei betrifft das neben den Einbaufehlern mit gen. Zur Fertigung eines Lagers für die der Planung, beim Bau, durch das Mate- ca. 1 % die ca. 10.000 eingebauten Edel- DB Netz AG sind weitere Vorgaben der rial oder den Bauablauf. stahlrollen (Material- und menschlicher Ril 804 zu beachten, so zum Beispiel Ausgleich von Setzungen: Bei einer Bau- Fehler), die ausgewechselt werden müs- die in der Ril 804.5101, Abschnitt 6 (8) weise mit Lagern kann die Brücke an sen. Das entspricht bei ca. 1 Mio. einge- geforderte HPQ nach DBS 918005. den (temporären) Pressenansatzpunkten bauter Lager ebenfalls ca. 1 %, daher die Vor Beginn der Bauphase sind Randpara- angehoben werden, die Futterplatten Vorgabe mit 2 % = 0,02. meter zu untersuchen, abzugleichen und, werden zwischen den Lagerplatten ein- Einschub von Ersatzüberbauten: Bei wenn erforderlich, für den Lagerwechsel gefügt und verschraubt. Notwendig ist verkehrsrelevanten Brücken der Haupt- einzurichten. das auch bei setzungsinduzierten Ein- strecken in Deutschland sollte der Ein- Zugänglichkeit: Personal, Baumaterial, wirkungen im Einflussbereich der Brü- schub einmalig berücksichtigt werden. Gerüste, Maschinen, Lager etc. müssen cke, wenn beispielsweise neben den Verlässliche Fallstudien liegen jedoch zum Einsatzort gebracht und zurückge- Bestandspfeilern der Brücke mit schwe- noch nicht vor, da der größte Teil der führt werden. Das ist oft mit einfachen rem Gerät gearbeitet wird. Ersatzneubauten noch nicht realisiert Mitteln und temporären Einschränkun- Prüfung der Bauwerksbewegungen und ist. Bisher wurden auch nur Ersatzüber- gen des unter der Brücke laufenden Ver- der Reaktionskräfte bei der planmäßigen bauten eingeschoben, wo ehemals Lager kehrs möglich, kann aber auch verkehrs- Bewegung der Brücke: Die Brückenprü- in der Schnittstelle von Über- und Unter- rechtliche Ausmaße annehmen, die eine fung hat gemäß DIN 1076 handnah zu bau angeordnet wurden. jahrelange Vorplanung bedingen. Die erfolgen. Der Bereich zwischen Über- Bei Betongelenken gilt bis heute: Total- Zugänglichkeit von Pfeilern ist oft eben- und Unterbau muss deshalb für den abriss mit jahrelanger Streckensperrung falls ein Hindernis mit vielen Unbekann- Prüfer zugänglich sein, um die vorhan- oder benachbarter Neubau mit Verle- ten, Inselbaustellen inmitten vielbefah- denen Lager visuell und messtechnisch gung der gesamten Streckenführung. rener ICE-Strecken stoßen bisweilen zu beurteilen bzw. zu begutachten. Da- Kosten hierfür wurden bislang nicht an die Grenzen der Machbarkeit. Und bei können Brückenbewegungen bereits bekanntgegeben. Gleiches gilt für das wer jemals voller Tatendrang und ohne mit einfachen Messgeräten festgestellt Auswechseln von Betongelenken und Genehmigung vom Amt versucht hat, werden. Im Ergebnis dieser Prüfung den angeschlossenen Überbauten bei eine Gerüstbohle über einen Bach zu lassen sich die Reaktionskräfte und die Beschädigungen, Einbaufehlern oder legen, der weiß, was Jahre und Kosten resultierenden Bewegungen ermitteln. sichtbaren Schäden in Form von einer unterlassenen Untersuchung der Nur durch eine regelmäßige und quali- Betonrissen. »Zugänglichkeit« bedeuten. Es ist unum- fizierte Kontrolle bzw. vollständige gänglich, diesen Punkt eindeutig zu Protokollierung und Auswertung der klären. Parameter ist eine gesicherte Kenntnis einer Brücke zu erreichen.

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 119 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Pressenstellflächen: Die meisten Bau- In der Nacht vom 17. auf den 18. Mai Nach dem Ausbau der Bestandslager mit werke sind Einfeldbrücken mit Endquer- 2014 wurden die ersten Rollenlager oberer Lagerplatte, Rolle und unterer träger (EQT) und durchgehender Wider- gegen Kalottensegmentlager ausgewech- Lagerplatte wurde die Vergussfuge ent- lagerbank. Bei Betonbrücken ist der EQT selt. Die neuen Lager entsprachen in fernt, und die neuen Lager wurden einge- meistens mit ausreichender Bewehrung ihren Abmessungen jenen der vorhan- hoben. Oben wurde es an den Untergurt durchbetoniert, die Pressen können neben denen, auch ihre Dimensionierung in den Bestandsbohrungen verschraubt, die Bestandslager gestellt werden, mit bezüglich Lasteinleitungen, zulässiger mit der vorbereiteten Schalung wurde ausreichender lichter Höhe zwischen Verdrehungen und Dehnwege erfolgte die untere Lagerplatte eingeschalt und Widerlagerbank und Überbau lassen sich analog den Bestandslagern. Vor Beginn anschließend vergossen. Die Bestands- Lastverteilungsplatten, zum Beispiel aus der erforderlichen Sperrpause wurden dollen blieben erhalten, die untere Lager- Hartholz, im Pressenstapel integrieren. Gerüste, Pressenstapel und Schalmaterial platte passte exakt zu den Stichmaßen. Bei Stahlüberbauten ist auf eine ausrei- vorbereitet und die Bestandslager noch- Bereits um 6:00 Uhr am nächsten Morgen chende Aussteifung im Pressenansatz- mals vermessen. Um 23:56 Uhr fuhr der fuhr der erste Zug wieder über die punkt des EQTs zu achten. Bei Mehrfeld- letzte Zug über die Brücke. Von Mitar- Brücke. bauwerken, Baujahr < 1970, ist das Vor- beitern der Bahn wurden die Kleineisen handensein von Pressenstellflächen bei gelöst, danach wurde die Brücke um den Pfeilern hingegen keine Selbstver- 4 mm angehoben, und der Ausbau der ständlichkeit. Weder am Pfeiler noch Bestandslager begann. am Überbau ist für den erforderlichen Pressenaufbau Platz oder ein statischer Nachweis verfügbar. Es sind viele Lösu- ngen möglich, aber ohne eine explizite Untersuchung lassen sie sich nur schwer- lich finden. Die statische und konstruktive Untersuchung der Pressenansatzpunkte ist unumgänglich und kann als Resultat eine eigene Berechnung, Konstruktion und Bauleistung bedeuten, die den eigentlichen Lagerwechsel in puncto Kosten und Zeit bei weitem überbietet. Pilotprojekt Barsinghausen: Um Zugäng- lichkeit herzustellen und die Bauarbeiten zu ermöglichen, wurde die unter der Brü- cke liegende Straße halbseitig gesperrt und der Verkehr über eine Ampelanlage einspurig geführt. Eine Aussteifung im Stahlendquerträger diente hier als Pressenansatzpunkt. 20 Eingebautes Kalottensegmentlager, Herstellung der unteren Vergussfuge © Maurer AG

120 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 15. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Folgendes Fazit lässt nach dem Einbau Literatur [1] Gregorski, H.: Erfahrungen der DB mit historischen der Kalottensegmentlager ziehen: Brückenlagern im Bestand; in: Stahlbau, Heft 12, – Alle äußeren Abmessungen der 2013, S. 934–937. Bestandslager können von den [2] Kiy, R.: Einsatz moderner Lagerarten in Brücken- Kalottensegmentlagern eingehalten bauwerken; in: Der Eisenbahningenieur, Heft 3, 2013, S. 48–50. werden. [3] Eisenkolb, T.; Mehdianpour, M.: Bewertung – Die Verankerung an Über- und historischer Brückenlager; in: Stahlbau, Heft 12, Unterbau erfolgt durch die vorhan- 2013, S. 890–897. [4] Gregorski, H.: Erfahrungen der DB mit historischen denen Dollen und Lochbilder. Brückenlagern im Bestand; in: Stahlbau, Heft 12, – Durch die vergleichbare aufzuneh- 2013, S. 934–937. mende Lasteinleitung, Verdrehung [5] Kiy, R.: Einsatz moderner Lagerarten in Brücken- bauwerken; in: Der Eisenbahningenieur, Heft 3, und Reaktionskraft waren außer der 2013, S. 48–50. Lagerstatik keine weiteren statischen [6] Maurer Söhne: ETA-06/0131 vom 24. Mai 2013. Nachweise erforderlich. [7] Gregorski, H.: Lastenheft Lagerwechsel mittels Bauherr – Über- und Unterbau müssen nicht Kalottensegmentlager. Projektbezogene DB Netz AG, Berlin Anforderung, EÜ Barsinghausen, 16.11.2013. 19 Vermessen der Bestandsrollenlager nachgerechnet oder neu dimensio- [8] Anpassungsrichtlinie: Technische Baubestim- Planung und Ausführung © Maurer AG niert werden. mungen, 6. A., 282, Lieferung 1999. Maurer Söhne GmbH & Co. KG (heute: Maurer AG), – Es sind keinerlei Umbauarbeiten an [9] Kuhlmann. U et al.: Ganzheitliche Bewertung München von Stahl- und Verbundbrücken nach Kriterien Über- und Unterbau notwendig. der Nachhaltigkeit; in: Stahlbau, Heft 10, 2011, Prüfingenieur – Für den Lagerwechel war eine S. 703–710. Prof. Dr.-Ing. Bertram Kühn, Bad Kreuznach Sperrpause von nur 6 h ausreichend.

6 Zusammenfassung Die Erhaltung von Bestandsbrücken der Deutschen Bahn ist eine große und notwendige Herausforderung für die nächsten Jahre. Das Auswechseln der 60–100 Jahre alten Rollenlager trägt hier wesentlich zur Weiternutzung bei. WO AUCH IMMER SIE BAUEN, Die ursprünglich angesetzten Reaktions- WIR PLANEN FÜR SIE. kräfte erreichen heute unkontrollierbare Größen, wobei die bestehenden Edel- Beratung und Planung: Konstruktiver Ingenieurbau | stahlrollenlager ein beträchtliches Gefah- renpotential darstellen. Betroffen sind Brückenbau | Tunnelbau / U-Bahnbau / Spezial- davon insgesamt ca. 9.000 Brücken bei tiefbau | Hoch- und Industriebau der Deutschen Bahn. Jeder Lagerwechsel bedarf einer indivi- duellen Betrachtung, viel Erfahrung, der Ortskundigkeit wegen der Zugänglichkeit sowie genauer Kenntnisse über die Lager- einwirkungen, die auch während der Einbauphase aufgenommen werden müssen. Durch den Einsatz der durch die Firma Maurer neuentwickelten Kalottenseg- mentlager ist es nicht mehr erforderlich, die Brücke bei einem Lagerwechsel neu zu dimensionieren, nachzurüsten oder zu verstärken. Damit ist eine innovative, wirtschaftliche und nachhaltige Möglich- B 311, Erneuerung Donauviadukt bei Untermarchtal (c) Holger Hauser, K+S Ingenieur-Consult GmbH & Co. KG keit geschaffen worden, um Bestands- brücken für die nächsten Jahrzehnte zu ertüchtigen. Waldaustraße 13 • D-90441 Nürnberg Fon: +49-9 11-6 27 93-0 Autor: Fax: +49-9 11-6 27 93-10 Dipl.-Ing. Rolf Kiy Maurer AG, [email protected] München www.ks-ingenieurconsult.de KOMPETENT GEPLANT, ERFOLGREICH GEBAUT

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1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 121 PRODUKTE UND PROJEKTE

Effektiver Schwingungsschutz dank Getzner Toranomon-Hills-Tower und Straße in Tokio

Im Stadtzentrum von Tokio wurde im Die Toranomon Hills wurden von Mori Sommer ein neuer Wolkenkratzer eröff- Building beauftragt, die Straße »Loop net: der ca. 255 m hohe und 52 Etagen Road Kanjo 2« ist im Besitz der Stadt zählende Toranomon-Hills-Tower, ein Tokio. Zusammen sind sie ein herausra- multifunktionaler Gebäudekomplex auf gendes und richtungsweisendes Projekt einer Gesamtfläche von ca. 6.000 2m im Zentrum der Stadt. »Durch den Ein- und zudem das derzeit höchste Gebäude bau der Sylomer®-Matten reduzieren sich der Stadt. Getzner hat gleich für zwei Schall und Vibrationen. Das Material hat bedeutende Teilprojekte eine Schwin- sich über Jahrzehnte bewährt. Auch, dass gungslösung ausgearbeitet: »Einerseits der Werkstoff einfach und schnell einzu- Stadthöchstes Gebäude direkt über einer Hauptstraße haben wir das Hyatt´s Boutique Lifestyle bauen ist, ist ein wichtiges Kriterium für © Getzner Werkstoffe GmbH Hotel, das sich in den obersten Stockwer- den zukunftsweisenden Städtebau«, so ken des 255 m hohen Towers befindet, Toru Tsuchihashi, Deputy General Mana- elastisch gelagert und so schwingungs- ger von Mori Building. Der gigantische Bau wertet den Stadtteil stark auf, die technisch entkoppelt. Andererseits haben Straße verringert Staus und verbessert wir auch erstmals eine elastische Lage- so die Infrastruktur beträchtlich. »Bei rung für eine Fahrbahn eingebaut, denn einem Projekt dieser Größenordnung die vierspurige Hauptstraße verläuft ist es sehr wichtig, vor Ort zu sein. Wir direkt unter dem Gebäudekomplex und haben den Bau während des gesamten würde dort starke Vibrationen hervor- Einbauprozesses überwacht, die Qualität rufen«, so Winfried Ries, Leiter der japa- laufend kontrolliert und dafür gesorgt, nischen Niederlassung von Getzner. Das dass unsere Hightechwerkstoffe diese Unternehmen »bettete« die Hotelböden, herausragende Architektur dauerhaft die Poolanlagen, die Fitness- und Maschi- schützen. Wir freuen uns über das schöne nenräume des Hotels auf dem in Bürs Ergebnis: eine wertvolle Referenz für zu- entwickelten und produzierten Werkstoff künftige Projekte weltweit«, so Werner Sylomer®. Die elastischen Matten schüt- Ebster, Projektverantwortlicher bei zen nun das Bauwerk und den Fahrweg Getzner. vor Schwingungen und Erschütterungen. Das Tokyo Metropolitan Government www.getzner.com wählte das etablierte japanische Städte- entwicklungsunternehmen Mori Building als Partner für das öffentlich-private Großprojekt, das wiederum Getzner als Spezialisten für Schwingungsisolierung und Erschütterungsschutz hinzuzog.

122 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 PRODUKTE UND PROJEKTE

Entwurf und Planung durch Ingenieurbüro Miebach Neue Straßenbrücke aus Holz bei Lohmar

Die alte Verbindung zwischen zwei Loh- marer Ortsteilen musste im September 2013 aufgrund von hochwasserbedingten Beschädigungen abgerissen werden. Und jetzt führt eine technisch wie optisch überzeugende Holz-Beton-Verbund- struktur über den Fluss. Die neue Brücke reizt die statischen Eigenschaften der beiden Baustoffe Holz und Beton optimal aus, denn in der über- wiegenden Druckzone ist eine Betonplat- te als Fahrbahn angeordnet, während das Holz als Hauptträger in der Zugzone ein- Flussquerung in Holz-Beton-Verbundbauweise © Ingenieurbüro Miebach gesetzt wurde. Dadurch wird vom Holz ein beachtlicher Teil der auftretenden Zugspannungen abgetragen, womit der Betoneinsatz auf eine dünne Fahrbahn- Das Bauwerk ist als Dreifeldsystem konzi- platte reduziert werden konnte. Um den piert, dessen Querschnitt sich zur Mitte Blockträger in der Feldmitte zusätzlich hin reduziert. Optisch sorgt der geschwun- zu entlasten, sind die Endbereiche am gene Holzträger der Flussüberquerung Widerlager mit Zugstäben rückverankert. für eine reizvolle Note. Die Formgebung Dadurch wurde eine geringere Bauhöhe macht auch den Kraftverlauf im Bauwerk in Feldmitte erzielt, die bei Hochwasser sehr gut ablesbar, der an den Zwischen- besonders durch Treibgut gefährdet ist. pfeilern hohe Stützmomente aufweist. Die Kombination der beiden Materialien Der Holzträger selbst besteht aus block- überzeugt aber auch in anderer Hinsicht: verleimten Brettschichtholz-(BSH-)Balken Durch die Verwendung des Naturstoffes aus Fichte, der exponierte Handlauf des Holz in der Zug-, Beton in der Druckzone Holz auf der einen Seite ist ein ökolo- Geländers hingegen aus dem beständi- © Ingenieurbüro Miebach Stadthöchstes Gebäude direkt über einer Hauptstraße gisch-nachhaltiges Bauwerk entstanden, gen Accoyaholz. Die Fahrbahn ist ober- © Getzner Werkstoffe GmbH das sich optimal in die landschaftliche seitig mit Gussasphalt abgedeckt, der Umgebung einpasst. So sind in der Gehwegbereich mit Epoxidharz und Brücke ca. 112 m³ Holz, also ca. 112 t Quarzsandeinstreuung behandelt. gespeichertes CO2 verbaut. Die Verbin- Bauherr war der Rhein-Sieg-Kreis, Sieg- dung mit Beton wiederum verleiht ihr burg, die Planung oblag dem Ingenieur- eine besondere Belastbarkeit bei hohen büro Miebach, Lohmar, und die Ausfüh- Punktlasten, die der Schwerlastverkehr rung übernahmen Ingenieur-Holzbau verursacht. Zudem bietet die Betonplatte Busmann GmbH, Schüttdorf, und dem darunterliegenden Holz einen ide- Schaffitzel Holzindustrie GmbH + alen konstruktiven Schutz, wodurch sich Co. KG, Schwäbisch Hall. die Lebensdauer mindestens verdoppelt – und ist ein Indiz für die ökonomische www.ib-miebach.de Fahrbahn aus Gussasphalt Nachhaltigkeit der Gesamtstruktur. www.schaffitzel-miebach.com © Ingenieurbüro Miebach

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 123 PRODUKTE UND PROJEKTE

Sichere Schweißverbindungen dank Oerlikon Doppelhubbrücke Botlek bei Rotterdam

Die neue Doppelhubbrücke Botlek über die Maas bei Rotterdam ist eine der weltweit größten ihrer Art – und einmalig sind die technischen Innovationen, wobei Oerlikon Schweißtechnik, Eisenberg, einen wichtigen Beitrag zur Erfüllung der schweißtechnischen Aufgaben im Unterpulver-(UP-)Schweißen leistete: Die Blechdicke der Bauteile beträgt bis zu 90 mm bei Längen bis zu 23.000 mm, und bis zu 68 Lagen brachten die Schweißer hier im UP-Tandemverfahren ein. Die technologische und organisatorische Gesamtverantwortung trägt Eiffel Deutsch- Hubteile des Brückenbauwerks vor Fertigstellung land Stahltechnologie GmbH in Hannover. © Oerlikon Schweißtechnik GmbH Die beiden Hubteile, die Brückenüber- bauten, sind je ca. 90 m lang und 50 m breit. Einschließlich der Fahrbahnen und Schienen wiegen sie je rund 5.000 t. Ein für Brückenbauwerke die Execution Class 3 Für den Stahl S 460 ist der hochwertige Geh- und Fahrradweg, eine Landesstraße üblich ist, liegt bei der Botlekbrücke Class 4 Schweißdraht Carbofil 1a von Oerlikon und die Bahnlinie bilden eine konstruk- zugrunde. Das heißt, Eiffel darf ausschließ- vorgegeben. Die Hubbrücke muss über tive Einheit, eine zweite nimmt die Auto- lich Schweißzusatzwerkstoff mit einem ihre 100-jährige Lebensdauer hohen Be- bahn A 15 auf. Auf eine Lebensdauer von 3.2-Zeugnis verarbeiten. Nach dieser anspruchungen standhalten: Ihre beweg- mindestens 100 Jahren oder 900.000 Vorgabe hat die Oerlikon Schweißtechnik lichen Teile sind innerhalb von 90 s um Hubvorgänge ist die Brücke ausgelegt – insgesamt 136 t UP-Pulver, UP-Draht-, 31 m anzuheben und in 70 s abzusenken. doppelt so viel wie branchenüblich. Für Fülldraht- und Massivdrahtelektroden Entsprechenden Qualitätsanforderungen die Tragwerke des Überbaus aus Stahl geliefert. Die eingesetzten Fügeverfahren müssen die Schweißverbindungen S 40 ML gelten hohe Anforderungen an waren über WPS/WPQRs (Schweißanwei- genügen. die Materialien und die Schweißtechnolo- sungen) für jede Nahtform separat nach- Zum Verbinden der Bleche der Konstruk- gie: Obwohl zum Projektstart 2012 noch zuweisen. Unabhängige Experten sowie tion fanden die Schweißexperten die nicht bindend, setzte die Europanorm Prüfer des Auftraggebers kontrollierten Lösung als Kombination unterschied- EN 1090 den Mindeststandard. Während das Einhalten sämtlicher Vorschriften. licher Verfahren und Maßnahmen. Uwe Heiland, Geschäftsführer bei Eiffel, hebt die virtuell simulierte Fertigungsorgani- sation hervor: »Dies stellt bei Projekten und Unternehmen unseres Profils Neu- land dar.« Eine Hauptrolle spielt das UP- Schweißen, so Fertigungsleiter Stephan Fabig: »Wir haben unsere Eindrahtportal- anlage mit Unterstützung von Oerlikon in eine Tandemanlage umbauen lassen. So erreichen wir das erforderliche Volu- men in einer statt in zwei UP-Lagen. Für alle Fahrbahnbleche ergibt das 25 km statt 50 km UP-Schweißlänge.«

www.oerlikon-welding.de

124 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 PRODUKTE UND PROJEKTE

Ideale Lösungen für die Betonarbeitsfugen von Max Frank Kraftwerk Sohlstufe Lehen in Salzburg

Die Errichtung des Kraftwerks Sohlstufe Lehen in Salzburg, Gewinner des Euro- päischen Betonbaupreises 2014 in der Kategorie »Civil Engineering«, war aufgrund der Komplexität und außerge- wöhnlichen Architektur des Baukörpers mit enormen Herausforderungen an die Betontechnik verbunden. Um diese An- forderungen zu bewältigen, setzte die Arbeitsgemeinschaft »Kraftwerk Lehen« auf qualitativ hochwertige Produkte und erfahrene Partner. Für den Bereich der Arbeitsfugen in der Bodenplatte und den Wehrpfeilern wurde deshalb Max Frank beauftragt: Das Unter- nehmen bot mit dem Produkt Strema- Bauwerk in Sichtbetonqualität © Max Frank GmbH & Co. KG form® nicht nur eine technisch ideale Produktlösung für die Abstellung der Betonarbeitsfugen, sondern entwickelte Die Größe, Vielzahl und Komplexität der Die Elemente wurden dann in Fugen- gemeinsam mit den bauausführenden Arbeitsfugen bedingten hier eine Reihe abschnitte zusammengefasst palettiert Firmen auch ein Konzept zur Gestaltung von Sonderlösungen, welche von Max und just in time nach Salzburg trans- aller Fugen. Das heißt, durch die früh- Frank speziell für das Projekt produziert portiert, wo ihr Einbau schließlich mit zeitig integrierte Fugenplanung wurden wurden: Alle Abstellungen wurden pass- Unterstützung von Max Frank erfolgte. die Betonierabschnitte vorausschauend genau und einbaufertig gefertigt, im und übersichtlich terminiert und abge- Werk gekennzeichnet und einer eindeu- www.maxfrank.de stimmt. tigen Position im Bauplan zugewiesen.

... denn die Haltbarkeit der Windenergieanlagen hängt maßgeblich von ihren Rund- und Längs- schweißnähten ab. Deren Qualität und Sicherheit hängt maßgeblich von der Schweißtechnik und dem Schweißzusatzwerkstoff ab.

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Mobile und flexible Systemlösung von Calenberg Ingenieure Effektiver Schallschutz bei Baumaßnahmen

Die Sensibilität gegenüber Baustellen- Der Bunker liegt inmitten von Wohn- lärm nimmt weiter zu. Gerade Baumaß- häusern und wurde entkernt, um neuen nahmen der öffentlichen Hand werden Wohnraum für die Hamburger zu schaffen. zunehmend kritisch von der Bauaufsicht, Den dort bereits Ansässigen war zuge- den Bürgerinitiativen und Anwohnern sichert worden, dass trotz des Einsatzes betrachtet und Beeinträchtigungen des eines 32-t-Baggers auf dem Dach des allgemeinen Wohlbefindens nicht mehr Bunkers in ca. 20 m Höhe die Lärmbelas- hingenommen. Bauunternehmen fordern tung unterhalb der gesetzlichen Grenz- zudem Schallschutzlösungen, die die werte bleiben würde. Um dieser Ver- Ausführung nicht behindern und das pflichtung nachzukommen, arbeitete Projektbudget nicht belasten. Mit den Herr Sperling, AVG-Nord GmbH, mit der leichten und flexiblen Cisilent® Typ E Samiez Gerüstbau GmbH ein Konzept Abschirmung von Schotterstopfmaschinen bietet die Calenberg Ingenieure GmbH, für den Lärmschutz während der Ab- © Calenberg Ingenieure GmbH Salzhemmendorf, indessen schon lange brucharbeiten aus: Samiez lieferte die ein System an, das, an Baubehelfe und Standardmodule ihres Gerüstsystems Gerüsten montiert, wirksamen Schall- an die Baustelle, rüstete das Dach des schutz ermöglicht. Bunkers ein und befestigte die Cisilent®- Eine Einschränkung in der Anwendung Elemente fachmännisch an den Gerüst- von Cisilent® Typ E für temporäre Anwen- stangen. Hilfreich erwies sich, dass dungen war bislang aber, dass Calenberg Samiez als international tätiges Unter- die Elemente nur zum Kauf anbieten nehmen über die statischen Nachweise konnte. Mit der Samiez Gerüstbau GmbH für ihre Gerüstkonstruktion verfügt und konnte nun ein Partner gefunden werden, damit die notwendigen Maßnahmen der umfangreiche Leistungen im Bereich von Verankerungen über die Anordnung temporären Lärmschutzes auch zur Miete von Schwerlastankern bis hin zur not- anbietet. Eines der ersten Projekte, das wendigen Ballastierung vorschlagen mit flexiblem Schallschutz als Leihsystem und realisieren kann. ausgerüstet wurde, war der Umbau des Danach begannen die Abbrucharbeiten Hochbunkers in der Wielandstraße in mit schwerem Gerät, begleitet von der Hamburg. DMT Gründungstechnik GmbH, die mittels Schallpegelmessungen die Belastung der Anwohner kontrollierte. Durch die getroffenen Schutzmaßnahmen wurden Veröffentlichung der Messergebnisse die erlaubten Pegel so weit eingehalten, © Calenberg Ingenieure GmbH dass die vereinbarten Baulärm-Kriterien selbst während der Abbruchzeit von 8 h/d Aber Schallschutz an Baustellen bedeu- erfüllt wurden und überdies noch Spiel- tet nicht immer den Einsatz von vielen raum für Eventualitäten verblieb. Nach Quadratmetern Cisilent®, wie das nächste Beendigung der Arbeiten hat Samiez die Beispiel zeigt. So spielt in einem dicht- Gerüste und Cisilent®-Elemente wieder besiedelten Land wie Japan Schallschutz rückgebaut und für neue Einsätze eine immer größere Rolle. Deshalb suchte vorbereitet. die Japanische Bahn nach Möglichkeiten, die Belastung der Anwohner infolge von Unterhaltungsarbeiten an dem Strecken- netz zu mildern. JR Nagano hat dazu ein Forschungsprojekt aufgelegt, bei dem Calenberg gebeten wurde, mobile Schall- schutzmaßnahmen an Schotterstopf- maschinen vorzuschlagen. In Zusam- Hochbunkergerüst mit Cisilent®-Elementen menarbeit zwischen der Japanischen © Calenberg Ingenieure GmbH Bahn und Calenbergs Partner NOVOtan Japan entstand eine Abschirmung aus Cisilent® Typ E , die eng um den Rütt- ler montiert wurde, ohne dass die Mobi- lität der Maschine eingeschränkt wurde. Natürlich wurde die Effizienz durch Messungen überprüft. Das Ergebnis hat Beginn der Abbrucharbeiten © Calenberg Ingenieure GmbH JR Nagano in Form einer Mitteilung an andere Dienststellen veröffentlicht: Der

126 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 PRODUKTE UND PROJEKTE

Luftschall, der beim Einsatz der Maschine Mit dem Angebot, Cisilent® Typ E inklu- entsteht, wurde um ca. 38 dB reduziert, sive des Gerüstes mieten zu können, sind was eine erhebliche Entlastung der An- die Möglichkeiten, effektiven Schallschutz wohner entlang der Ertüchtigungsstrecke im Zuge von Baumaßnahmen zu gewähr- bedeutet. Maßnahmen zum wirksamen leisten, deutlich gestiegen. Auch dass Schutz der Anwohner müssen also nicht Schallschutz nicht immer aufwendig und zwangsläufig teuer und aufwendig sein, großflächig ausfallen muss, zeigen die wie das Beispiel belegt. Beispiele. Calenberg und seine Partner Auch in Deutschland wird das Prinzip beweisen wieder einmal, dass technisch verfolgt, und es zeichnen sich Resultate hochwertige Lösungen durchaus einfach ab. Die Franki Grundbau GmbH & Co. KG zu realisieren sind. suchte beispielsweise eine Lösung, wie sich der Lärm, den eine ihrer Pfahlramm- www.calenberg-ingenieure.de maschinen während des Einsatzes ab- strahlt, wirkungsvoll reduzieren lässt. So hat Herr Hemmerle, der Verantwortliche Abschirmung von Schotterstopfmaschinen für die Maschinentechnik bei Franki © Calenberg Ingenieure GmbH Grundbau, mit der Firma Kaldeweide die faltbare Cisilent®-Bahn entwickelt, die auf dem fünften Foto zu sehen ist: Sie wird mit dem Rammbären hochgezogen und sinkt mit dem Rammfortschritt ab. Ihre überschüssige Länge wird zudem gleich Cisilent®-Bahn für Pfahlrammmaschinen auf einer Palette gestapelt und steht © Calenberg Ingenieure GmbH sofort wieder für einen neuen Einsatz bereit. Das Ergebnis der Messungen Idee weiter vorantreiben möchte. Die während des Testbetriebes war so über- Gespräche zwischen beiden Firmen zeugend, dass Franki Grundbau die sind bereits intensiviert worden.

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 127 PRODUKTE UND PROJEKTE

European Technical Approval für Maurer Wellenfuge mit CE-Zeichen

Die CE-Kennzeichnung für Dehnfugen Hauptgrund dafür ist das wellenförmige war zwar noch nicht Pflicht, und eine ab- Profil: Der maximale Lärmpegel beim gestimmte Leitlinie fehlte ebenfalls noch, Überfahren einer Dehnfuge entsteht, aber Maurer fackelte in dieser Umbruch- wenn beide Räder gleichzeitig in einem situation nicht lange und beantragte die rechten Winkel auf sie treffen. Genau erste Europäische Technische Zulassung dieses Maximalereignis wird bei den bzw. European Technical Approval (ETA) Wellen zum Ausnahmefall: Die Räder nach Zulassungsleitlinie ETAG 032 für treffen selten gleichzeitig auf, und sie Dehnfugen aus Stahl und Elastomer. treffen meist auf eine schräge Kante. Da Dafür sind ganz andere Nachweise zu beim Überfahren der XW1 verschiedene führen und höhere Anforderungen zu Auftreffszenarien entstehen, wurden erfüllen als nach dem Verfahren der bei ihr doppelt so viele Vorbeifahrten Regelprüfung für eine Zulassung in gemessen wie bei den Vergleichsfugen. Deutschland. Zudem bleibt zwar das Interessant waren die Details der Mess- Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) als reihen. Entscheidende Bedeutung bei Prüfinstitut, doch nach der Erstprüfung der Geräuschminderung hat nicht nur geht der Antrag an alle anderen europä- die Geometrie der Fuge, sondern auch ischen Zulassungsstellen: Maurer hatte der Einbau. Ist der anschließende Asphalt seine Hausaufgaben gemacht, und die um 5 mm erhöht, wie es den gültigen Deckblatt der neuen ETA-13/0232 Wellenfuge XW1, ein wichtiges Produkt Vorschriften entspricht, gibt das eine © Maurer AG unter den Maurer Dehnfugen, wurde Kante und eine messbar höhere Lärm- zugelassen. Nun tragen XW1-Dehnfugen emission. Hier erweist sich die XW1 als mit Fertigung in München, Bernsdorf deutlich gutmütiger gegenüber den in und Torbali das CE-Zeichen. der Realität üblichen Asphaltüberhö- Die XW1 ist nicht irgendeine Fuge, son- hungen. Eindeutig überlegen ist die dern geht mit ihrer Wellenform einen XW1 darüber hinaus der XL1 mit aufge- völlig neuen Weg: Sie überbrückt als schraubten, gezackten Lärmschutzplat- einprofilige Fuge einen größeren Spalt ten. Der Grund dafür liegt nicht nur im als herkömmliche gerade Fahrbahnüber- rechtwinkligen Aufprall, sondern auch gänge und ist zugleich geräuschärmer. in der Breite des »Störungsbereichs«: je Um dies eindeutig zu beweisen, baute breiter, desto mehr Überfahrtgeräusche, Maurer zusammen mit der Universität da sich die Reifen beim längeren Über- der Bundeswehr München eine Versuchs- rollen stärker verformen. Die XL1 ist dop- strecke für Lärmmessungen, die von der pelt so breit und schneidet hier schlech- Müller-BBM GmbH durchgeführt wurden. ter ab als die XW1 und auch als die D 80. Verglichen wurde die XW1 mit einer Messstand mit drei verschiedenen Dehnfugen Dehnfuge nach Richtzeichnung ÜBE1 www.maurer.eu © Maurer AG (D80) sowie derselben mit aufgeschraub- ter Lärmschutzabdeckung (XL1). Der Versuchsaufbau orientierte sich an dem Verfahren der »Kontrollierten Vorbeifahr- ten« gemäß den österreichischen Richt- linien und Vorschriften für das Straßen- wesen, RVS 15.04.52, »Schalltechnische Beurteilung von Fahrbahnübergängen«. Die Fugen wurden bei vier verschiedenen Geschwindigkeiten überfahren: 60 km/h, 80 km/h, 100 km/h und 120 km/h. Die Lärmmessungen erfolgten 30 m vor der Dehnfuge und direkt am Übergang. Wenn die Differenz der Pegel an den beiden Messpunkten kleiner ist als 2 dB (A), gilt eine Fuge als geräuscharm. Die Ergebnis- se sind eindeutig: Die XW1 ist geräusch- arm, und sie ist leiser als die D 80 und die XL1.

128 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 PRODUKTE UND PROJEKTE

Überzeugende Schwingungstilger von KTI Strukturdämpfung von Konstruktionen

Fußgängerbrücken und Gebäudestruktu- Die Firma KTI Schwingungstechnik GmbH ren sind schwingungsanfällige Systeme aus Mettmann hat hierzu drei Schwin- und können durch Personen oder andere gungstilger von je ca. 2,70 t mit einer äußere Einflüsse in unerwünschter Weise kombinierten viskosen Dämpfung gelie- Deckblatt der neuen ETA-13/0232 angeregt werden. Treten unerwünschte fert. Bei der 130 t schweren Schrägseil- © Maurer AG Schwingungen auf, lässt sich als Maß- brücke sollten zwei Eigenformen bedämpft nahme die Konstruktion durch bauliche werden. So wurden zwei Tilger für eine Änderungen versteifen. Oftmals ist eine Brückenfrequenz von 2,50 Hz ausgelegt derartige Versteifung aber nicht gefragt und einer für 1,50 Hz. Tilger für den Wilhelm-Kaufmann-Steg © KTI Schwingungstechnik GmbH oder zu aufwendig. Durch die Schwingungstilger wurde die In solchen Fällen werden zur Reduzierung Strukturdämpfung der Brücke von 0,30 % unerwünschter Schwingungen Tilger ein- auf 3,80 % erhöht, so dass ein unzuläs- gesetzt. Dabei handelt es sich um eine siges Aufschwingen der Brücke durch auf Stahlfedern schwingend gelagerte Personenverkehr verhindert wird. Masse in Kombination mit einer viskosen Bauwerke können auch von Maschinen Dämpfung. Diese Schwingungstilger wer- und Anlagen zu unerwünschten Schwin- den an Stellen der größten Schwingun- gungen angeregt werden. So hatte eine gen in der Konstruktion untergebracht, Anlage aus der verarbeitenden Industrie zum Beispiel bei einfachen Balkenbrü- eine Zwischendecke zu deutlichen Schwin- cken in deren Mitte. Durch den Tilger wird gungen mit 9,20 Hz angeregt, was zu einer die Strukturdämpfung der Konstruktion Beeinträchtigung ihrer Dauerhaltbarkeit Tilger auf Zwischendecke © KTI Schwingungstechnik GmbH Messstand mit drei verschiedenen Dehnfugen erhöht. Hierdurch wird zum einen die geführt hätte. Als Maßnahme hatte KTI © Maurer AG Amplitude der angeregten Schwingun- mehrere Schwingungstilger von je ca. 3,50 t gen deutlich reduziert, zum anderen Gewicht geliefert und auf der Gebäude- klingen die Schwingungen schnell ab. decke platziert. Durch die Tilger wurden Im österreichischen Salzburg wurde der die Schwingungen um 72 % reduziert. Wilhelm-Kaufmann-Steg, eine 95 m lange KTI Schwingungstilger überzeugen durch Fußgängerbrücke, über die Salzach errich- geringe Kosten und die individuelle Aus- tet. Durch den Personenverkehr hätte die führung für den jeweiligen Anwendungs- Brücke zu unerwünschten Schwingungen fall. Sonderlösungen sind aber ebenfalls angeregt werden können, weshalb zu eine Stärke von KTI. So wurden Schwin- deren Reduzierung der Einbau von Schwin- gungstilger für kippbare Arbeitsbühnen Tilger für kippbare Arbeitsbühne gungstilgern vorgesehen wurde. für die Luftfahrtindustrie entwickelt. © KTI Schwingungstechnik GmbH

www.kti-schwingungstechnik.com

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 129 ADVERTORIAL

Vorgefertigte Aluminiumbrücke von Peter Maier Leichtbau Neubau einer Wupperquerung bei Solingen

Da die sogenannte Juckelbrücke, die zwischen den nordrhein-westfälischen Städten Leichlingen und Solingen über die Wupper führt, nicht mehr standfest war, musste sie für den Verkehr gesperrt und schließlich abgerissen werden. Um die Einschränkungen für den Freizeit- sport durch eine kurze Bauzeit möglichst gering zu halten, entschieden sich die Verantwortlichen beim Neubau gegen eine Brücke in Ortbetonbauweise und stattdessen für eine Aluminiumbrücke, die nahezu wartungsfrei ist. Die Fach- werktrogbrücke mit einer Nutzlast von 500 kg/m², die bis zum Schulanfang 2014 Fachwerktrogkonstruktion mit Gehbelag aus Aluminiumplattformen fertiggestellt sein sollte, wurde von den © Technische Betriebe Solingen Experten der Peter Maier Leichtbau (PML) GmbH parallel zu den Baumaßnahmen Der Baubeginn erfolgte Anfang Mai 2014. vor Ort im Werk vormontiert und inner- Da die Baumaßnahme in einem Land- halb weniger Stunden am vorgesehenen schaftsschutz- sowie in einem Flora-Fauna- Standort auf die Widerlager gesetzt. Habitat-(FFH-)Gebiet liegt, mussten ver- Dadurch reduzierten sich sowohl die schiedene Auflagen zum Wasser- und Baukosten als auch die Sperrzeit des Landschaftsschutz erfüllt werden. Dar- Wasserweges deutlich. Rund vier Monate über hinaus stellte der Abriss der alten nach Baubeginn wurde die Brücke Mitte Brücke aufgrund des nicht eindeutig August 2014 schließlich für den Geh- und bestimmbaren Zustands des Stahlbetons Radverkehr geöffnet. Durch den bronze- eine besondere Herausforderung hin- farben eloxierten Oberbau und die fili- sichtlich des Gewässer- und Arbeits- grane Fachwerkkonstruktion fügt sie schutzes dar. sich zudem harmonisch ins Landschafts- Parallel zu den Arbeiten auf der Bau- Bronzefarbene Eloxierung aller Oberflächen schutzgebiet ein. stelle wurde der Oberbau im Werk in © Technische Betriebe Solingen Im Februar 2012 wurde die damalige, zwei Einzelteilen komplett vorgefertigt mittlerweile 90 Jahre alte Juckelbrücke und schließlich am 31. Juli 2014 vor Ort sowohl für Fußgänger und Radfahrer als mit einem Autokran innerhalb weniger auch wasserseitig für den Freizeitsport- Stunden passgenau auf die neuerrichte- verkehr gesperrt. Untersuchungen der ten Betonfundamente gesetzt. So konn- alten Bausubstanz ergaben, dass sie nur ten Bauzeit und somit Kosten eingespart mit hohem Aufwand hätte saniert werden sowie die Einschränkungen des Wasser- können, vor allem da die alten Gründun- wegs für Kanuten durch die geringen gen sich nicht für einen neuen Brücken- Bautätigkeiten über dem Fluss wesentlich überbau hätten nutzen lassen. Ihr Abriss geringer gehalten werden. Der Oberbau war somit unumgänglich. der neuen Zweifeldbrücke wiegt dank Die Verantwortlichen entschieden sich des Materials Aluminium nur ca. 11 t bei gegen eine neue Brücke in Ortbetonbau- einer reduzierten Länge von ca. 47 m. weise, da schon der Oberbau der alten Zur besseren Einbindung in die Land- Betonbrücke nur bedingt in die unbe- schaft und zum Schutz der Oberflächen baute Flusslandschaft der Wupper passte wurde die Brücke bronzefarben eloxiert. und die Realisierung einer Querung aus Das Eloxal ist im Gegensatz zu Lack ein Beton zudem mit einem erheblichen Auf- integraler Bestandteil des Materials: Bei wand und einer relativ langen Bauzeit Lack ist es möglich, dass es zu Rissen verbunden gewesen wären. Die Wahl fiel oder Abplatzungen kommt. Dringen dort stattdessen wegen des besonders gerin- Partikel ein, führt das meist zu Korrosion. Einheben der komplett vorgefertigen Segmente gen Wartungsaufwands des Materials Bei der neuen Brücke über die Wupper © Technische Betriebe Solingen auf ein Aluminiummodell: eine Fachwerk- kann das jedoch nicht passieren, die trogbrücke mit einem Gehbelag aus Alu- Eloxierung sorgt für die Langlebigkeit miniumplattformen, der mit Polyurethan und damit für eine hohe Rentabilität rutschfest beschichtet ist. der Konstruktion.

www.pml.de

130 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 SOFTWARE UND IT

Innovatives Planungswerkzeug von Graitec Intelligente Lösung für den Brückenbau

Neue Werkzeuge wurden mit den Vor- teilen der modellbasierenden 3-D-Arbeits- weise zu einem überzeugenden Gesamt- konzept kombiniert. Ein integrierter Brü- cken-Assistent erzeugt nach den Anga- ben des Anwenders ein vollständiges räumliches Brückenmodell. Minimale Eingaben, automatisierte Werkzeuge, das intelligente Vernüpfen von Daten und eine optimierte Benutzeroberfläche ermöglichen, den Kostendruck im Inge- nieurbüro deutlich zu verringern. Das Ergebnis sind eine enorm gesteigerte Produktivität und eine verkürzte Bearbei- Berechnung von Brückenbauwerken aller Kategorien tungszeit von Brückenbauplanungen und © Graitec Innovation GmbH -prüfungen. Die Ausgabe als Word-Doku- ment erfolgt wahlweise nach Heft 504 oder nach ZTV-ING (2012:12) – mit allen Advance Bridge von Graitec ist ein hoch- Advance Bridge revolutioniert die Brü- erforderlichen Daten und Graphiken. innovatives Planungswerkzeug zum ckenplanung und entlastet sie radikal Erstellen von Brückenbau-Statiken (Ein- beim Ausführen von Standardaufgaben. www.graitec.de und Mehrfeldsysteme). Die Software berechnet Straßen-, Fuß- bzw. Radweg- und Bahnbrückenbauwerke, wobei alle notwendigen Nachweise gemäß den DIN-Fachberichten und nach den nationalen Anwendungsdokumenten zu den Eurocodes geführt werden. Die Software ist für den Neubau und die Nachrechnung Bronzefarbene Eloxierung aller Oberflächen Testpaket anfordern unter: © Technische Betriebe Solingen von Brückenbauwerken verwendbar. Zur Auswahl stehen Stahlbeton-, Spann- Tel: +49 (0)30 / 983216880 beton- und Stahlverbundsysteme.

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1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 131 SOFTWARE UND IT

Vielseitiges Windows-Tablet von exone Arbeitsgerät für raue Umgebungen

Wenn andere sich angewidert abwenden, kommt es erst richtig in Fahrt: Das Pokini Tab A 8 von Exone, eine Art »Dreckbär« unter den Windows-8-Tablets, fühlt sich in Schmutz und Staub nachgerade pudel- wohl. Speziell entwickelt und konstruiert für den Einsatz in rauer Umgebung, ist es zweifelsohne das ideale Arbeitsgerät auf und für Baustellen und alle sonstigen Orte, an denen es nicht unbedingt zimperlich zugeht. Gleichzeitig gewährleistet der neueste Baustellen als (idealer) Einsatzort Intel Atom Quad-Core-Prozessor volle © exone GmbH Leistung, 2-GB-Arbeitsspeicher und ein 64-GB-Flash-Speicher bieten zudem Dennoch oder eben genau deshalb lässt der als Zubehör erhältlich ist, sind sogar reichlich Geschwindigkeit und Platz für sich der kapazitive Touchscreen sogar mit Fallhöhen bis zu 1,80 m kein Problem. sämtliche Anforderungen. Und: Das Arbeitshandschuhen flüssig bedienen. Und dank einer Akkulaufzeit von 8–10 h Pokini Tab A 8 ist optisch ansprechen- Seine Verarbeitung entspricht der Schutz- bei Belastung macht das Pokini Tab auch der und mit ca. 500 g überdies deutlich klasse IP 65, das heißt, es ist absolut während eines harten Wochentages leichter als klassische Ruggedized Tablets. staubdicht und rundum geschützt gegen nicht schlapp. Spritzwasser. Einen Sturz aus 1 m Höhe übersteht es generell unbeschadet; www.pokini.de geschützt mit dem »Rugged Frame«, www.exone.de

Neuentwickelte (externe) Speicherlösungen von Buffalo Hohe Sicherheit plus rasante Datenübertragung

Die MiniStation DDR (HD-PGDU3) von Buffalo Technology gehört zu den weltweit schnellsten externen HDD-Festplat- ten und gewährleistet zugleich eine hohe Zuverlässigkeit – dank Verschlüsselung und einem stoßfesten Gehäuse, das die auf der Festplatte gespeicherten Daten auch bei Erschütterungen und versehent- lichem Fallenlassen schützt. Bei der mit dynamischem Random Access Memory ausgestatteten MiniStation DDR müssen die Anwender also nicht länger zwischen Geschwindigkeit und Kapazität wählen, »Schnelle« Festplatten mit zweifachem Schutz © Buffalo Technology (UK) Ltd. denn sie bietet eine Datenübertragungs- rate im High-Speed-Modus, der vergleichbar mit einer SSD ist, aber ohne Kompro- misse bei Kapazität und Preis. Die mit Die schmale und leichte MiniStation Safe Standards des US-Militärs entspricht. Die Windows und Mac kompatible Neuent- wiederum schützt Daten auf zweifache MiniStation Safe ist mit einer Kapazität wicklung ist mit 500 GB oder 1 TB erhält- Weise: Zum einen mit dem stoßfesten von 500 GB bis 2 TB lieferbar, erstere lich – und überträgt 1.000 Bilder inner- Gehäuse, zum anderen mit der Lock-and- Version kann auch in Rot die andere nur halb von nur 3,50 s und damit 2,30-mal go-Funktion, was bedeutet, dass sich in Schwarz erworben werden. Ausgestat- schneller als ein gewöhnliches USB-3.0- Daten auf Computer und Laptop mit tet mit DDR3-Technologie punktet sie Speichergerät. Mit einer Transferrate von Mac- oder Windows-Betriebssystem überdies mit einer Schnittstellenge- 5 GB/s via USB-3.0 schreibt und liest sie schnell und einfach mit einem Passwort schwindigkeit von 5 GB/s und schneller zudem Medieninhalte, wobei LEDs auf schützen lassen. Für zusätzliche Sicher- Datenübertragung dank USB 3.0. der Vorderseite Auskunft über ihren heit sorgt darüber hinaus die 128- oder Energiezustand geben. 256-B-Softwareverschlüsselung, die den www.buffalo-technology.de

132 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 NACHRICHTEN UND TERMINE

Maßstabsetzende Veranstaltung und Bauwerke Bayerischer Ingenieuretag mit Ingenieurpreisverleihung

Glückliche Preisträger, spannende Vor- Was bedeutet gute berufliche und aka- träge und ein neuer Rekord: Das war der demische Bildung heute für uns und 23. Bayerische Ingenieuretag 2015 in für unsere Zukunft? Mit dieser Frage München, an dem ca. 1.000 Gäste aus setzte sich Prof. Dr. Julian Nida-Rümelin, Bau, Politik und Gesellschaft teilnahmen, Philosophieprofessor an der Ludwig- wobei die Veranstaltung am 23. Januar Maximilians-Universität München, in unter dem Motto »Ingenieure setzen seinem Vortrag auseinander, während Maßstäbe« stand. Dipl.-Ing. Hermann Tilke anschließend »Der 23. Bayerische Ingenieuretag war für zeigte, dass die deutsche Ingenieurskunst uns ein voller Erfolg«, so Dr.-Ing. Heinrich nicht nur in der Formel 1 Weltklasse ist, Schroeter, Präsident der Bayerischen sondern auch beim Bau von Rennstrecken Ingenieurekammer-Bau. »Wir hatten mit und anderen Großprojekten. Prof. Dr. Julian Nida-Rümelin, Dipl.-Ing. Nach den Referenten rückten die Preis- Hermann Tilke und Ministerialdirektor träger des Ingenieurpreises 2015 und Dipl.-Ing. Helmut Schütz von der Obers- deren herausragende Leistungen in den ten Baubehörde großartige Referenten. Mittelpunkt des Interesses. Mit dem mit Zudem haben wir drei Ingenieure, die 6.000 € dotierten ersten Preis wurden herausragende Projekte geplant und hier Dr. Schütz Ingenieure, Beratende realisiert haben, mit dem Ingenieurpreis Ingenieure im Bauwesen GmbH, Kemp- 2015 ausgezeichnet. Und mit rund 1.000 ten, für die Erneuerung des Wertachtal- Gästen haben wir auch noch einen neuen übergangs bei Nesselwang ausgezeich- Besucherrekord aufgestellt.« net: Durch einen neuentwickelten Bau- vorgang waren der gleichzeitige Ver- bzw. Einschub des neuen und der Ausschub des alten Überbaus möglich. Dazu kommt, dass die wegen Schonung des Tals und der Weiterverwendung der Unterbauten gewählte Methode entscheidend zur Umweltverträglichkeit und Nachhaltig- keit des Gesamtvorhabens beigetragen hat. Der zweite Preis und damit 4.000 € Erster Preis: Erneuerung des Wertachtalübergangs gingen an inrotec Ingenieurbüro für Inno- © Dr. Schütz Ingenieure vative. Rohr. Technologien GmbH aus Markt Erlbach in Mittelfranken für die Neuerrichtung der Schiffsanlegestelle für die Regensburger Kristallflotte. Planungs- Veranstaltung mit (neuem) Besucherrekord ziel war dabei, trotz der starken Wasser- © Birgit Gleixner/Bayerische Ingenieurekammer-Bau standschwankungen der Donau ein neues System aus Trag- und Schwimmdalben zu konzipieren, das ohne Einschränkungen funktioniert, möglichst keine Geräusche erzeugt und vor allem auch die Silhou- ette des Unesco-Weltkulturerbes nicht beeinträchtigt. Einen Sonderpreis erhielt zudem die AJG Ingenieure GmbH aus »Schnelle« Festplatten mit zweifachem Schutz München für die Planung der Überda- © Buffalo Technology (UK) Ltd. Zweiter Preis: Errichtung einer Schiffsanlagestelle in Regensburg chung eines Großmengenwertstoffhofes © inrotec Ingenieurbüro für Innovative. Rohr. Technologien GmbH in München und insofern für eine Lösung, die in der Form nur durch das kongeniale Auszeichnung für hervorragende Lösungen © Birgit Gleixner/Bayerische Ingenieurekammer-Bau Zusammenwirken von Bauherr und Tragwerkplaner verwirklicht werden konnte.

www.bayerischer-ingenieuretag.de www.bayika.de

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 133 NACHRICHTEN UND TERMINE

Forschungs- und Entwicklungsprojekt an der ETH Zürich Früherkennung von Korrosion durch Roboter

Über 3.500 Autobahnbrücken existieren Um es nun zu lösen, schloss sich das in der Schweiz – und sind (großteils) Institut für Baustoffe mit dem Institut für durch Korrosion gefährdet, also durch Robotik und Intelligente Systeme zusam- die Zerstörung des Bewehrungsstahls men und bildete ein Projektteam – mit im Beton aufgrund von eindringendem dem Ziel, einen Roboter zu entwickeln, Chlorid aus dem Tausalz oder die Neutra- der in der Lage ist, Korrosion im frühsten lisation des Betons durch CO2 aus der Stadium sowie an für Menschen unzu- Atmosphäre. gänglichen Stellen aufzuspüren. Die Zusammen mit einem Forscherteam Fortbewegung dieses Roboters basiert entwickelte Bernhard Elsener, Professor auf der sogenannten Vortex-Technologie: am Institut für Baustoffe der Eidgenös- Auf seiner Unterseite ist eine Art Propel- sischen Technischen Hochschule (ETH) ler angeordnet, der sich so schnell dreht, Zürich, deshalb schon vor 25 Jahren eine dass der Roboter durch den entstehen- Technologie, um die Korrosion frühzeitig den Unterdruck an Wänden und Decken zu erkennen. Das heißt, sie befestigten angesaugt wird und sich mit Hilfe seiner eine Elektrode auf einem Rad und fuh- Räder fortbewegen kann. Die Elektrode ren damit über die Oberfläche des Stahl- wiederum befindet sich auf der Untersei- betons, wobei der Sensor das unter- te des Roboters und misst die Potential- Detektion mittels selbstfahrenden Geräts © ETH Zürich schiedliche elektrische Potential des differenz des Stahlbetons, während sich geprüften Stahlbetons misst: Größere der Roboter auf dem Bauwerk fortbe- Differenzen bedeuten, dass die Beweh- wegt. Zudem montierten die Ingenieure Forscher die manuelle Steuerung des rung des Betons hier bereits begonnen eine rosa Kugel auf der Oberseite des Roboters durch ein Navigationssystem hat zu korrodieren. Jene Technologie, Roboters, damit ihn Kameras leicht erfas- ersetzen, welches ihn autonom werden die Potentialfeldmessung, wird bereits sen und die Forscher ihn somit orten und lässt. Und sie sind daran, eine Software zu seit längerem erfolgreich angewandt, hat besser steuern können. programmieren, welche die vielen Mess- aber das Problem, dass die Radelektrode Bis zum Ende des Projekts Mitte 2015 daten zum überwiegenden Teil selbst an einem Stock befestigt und mit der soll der Roboter die Fähigkeit aufweisen, auswertet. Hand geführt werden muss. jegliche Hindernisse selbst zu erkennen und zu umfahren. Außerdem wollen die www.ethz.ch

Entwicklungsprojekt von Partnern aus Industrie und Forschung Automatische Absicherung auf Bundesautobahnen

Nach kontinuierlicher Einführung der Das von der Bundesregierung mit insge- Es beteiligen sich folgende Unternehmen verschiedensten Assistenzsysteme in samt ca. 3,40 Mio. € geförderte und über und Institutionen: Bundesanstalt für Kraftfahrzeugen sind das hoch- und vier Jahre laufende Projekt untersucht Straßenwesen (BASt), Hessen Mobil vollautomatisierte Fahren der nächste erstmalig die technische Machbarkeit Straßen- und Verkehrsmanagement, bedeutsame Schritt in der entsprechen- eines fahrerlos und vollautomatisch fah- Hochschule Karlsruhe, MAN Truck & Bus den technologischen Weiterentwicklung. renden Fahrzeugs im Straßenverkehr. AG, Institut für Regelungstechnik der Vor ebenjenem Hintergrund wird nun ein Ziel ist es, durch diese Entwicklung eines Technischen Universität Braunschweig, Zusammenschluss von acht Partnern aus Lkws mit Absperrtafel, der unbemannt TRW Automotive GmbH, WABCO Vertriebs Industrie, Forschung und einem Straßen- vollautomatisch funktioniert, die Sicher- GmbH & Co. KG und ZF Lenksysteme infrastrukturbetreiber unter dem Namen heit, insbesondere auch des Betriebs- GmbH. »aFAS« ein Absicherungsfahrzeug, wel- personals, zu erhöhen. Der Prototyp soll ches vollautomatisch langsam hinter unter realen Bedingungen auf dem Sei- www.albrechtconsult.com beweglichen Baustellen (Wanderbau- tenstreifen von Autobahnen getestet stellen) herfährt, entwickeln und im Stra- werden. ßenbetrieb unter realen Bedingungen Das Vorhaben stellt die Projektpartner testen: aFAS steht dabei für »automatisch aufgrund des fahrerlosen Betriebs vor fahrerlos fahrendes Absicherungsfahr- große Herausforderungen – vor allem in zeug für Arbeitsstellen auf Bundesauto- puncto funktionaler Sicherheit des Fahr- bahnen«. zeuges und Qualität der Fahrzeugtechnik, denn Lenk- und Bremssystem, Sensorik, Umfelderkennung und steuernde Soft- warekomponenten müssen strenge Kriterien erfüllen, wobei eine weitest- gehende Verwendung von Serienkom- ponenten vorgesehen ist.

134 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 NACHRICHTEN UND TERMINE

Exemplarische Untersuchungen an der Universität Kassel Erdbebenschutz für historische Bauwerke

Forscher der Kasseler Universität entwickeln ein Computermodell, welches das Verhalten antiker Bauten bei Erdbeben simuliert: Ihre Erkenntnisse sollen den Einsatz wirkungsvoller und denkmal- schutzgerechter Techniken ermöglichen, die bei einem Beben die Bauten vor dem Einsturz bewahren. Für das von der Deutschen Forschungs- gemeinschaft (DFG) geförderte Projekt von Prof. Dr.-Ing. Uwe Dorka, Leiter des Fachgebiets Stahl- und Verbundbau am Kasseler Institut für konstruktiven Inge- nieurbau dient der Neptun-Tempel im italienischen Paestum als Referenzobjekt. Er wurde daher zunächst vermessen und sein Untergrund gescannt, um Daten zu Detektion mittels selbstfahrenden Geräts gewinnen, die dann in ein erstes virtu- © ETH Zürich elles Modell eingeflossen sind. Das allein Versuchsaufbau mit Säule reichte jedoch nicht aus, um realistische © Universität Kassel Aussagen zum Verhalten eines solchen Bauwerks zu treffen. Die Kasseler Forscher Anpassung der virtuellen Säulen erfolgt, dafür, dass sich das Gebäude bei Erd- bauten deshalb, um etwa ein Drittel ver- damit sie sich wie die reale Versuchssäule beben in alle Richtungen kontrolliert kleinert, eine Säule aus dem Tempel nach, verhalten. Am Ende steht ein Tempel- bewegt, ohne einzustürzen. Das bedeu- die sich dank einer speziell entwickelten Modell, mit dem man realitätsnah tet, Tendon-Systeme greifen die Bausubs- Versuchstechnik online an das virtuelle arbeiten kann. tanz nicht an und verändern auch nicht Modell koppeln lässt. Das heißt, die nun Die Simulation antiker Bauten soll zudem die ursprüngliche Statik, sie sind zudem während einer Erdbebensimulation an die Erkenntnis liefern, ob es sinnvoll ist, leicht und ohne Schaden entfernbar. der Säule gemessenen Kräfte und Ver- sogenannte Tendon-Systeme für den »Tendon-Systeme könnten auf ideale schiebungen wirken zeitgleich auf das Erdbebenschutz griechischer Tempel zu Weise die Anforderungen an Erdbeben- virtuelle Modell und umgekehrt. Säule nutzen. Bei dieser Technologie werden sicherheit und Denkmalschutz miteinan- und Modell reagieren also als eine Ein- meterlange dünne Stahlstangen senk- der verbinden«, so Dorka. »Wir müssen heit auf das im Labor erzeugte Beben, recht in die von den antiken Steinmet- sie allerdings noch besser verstehen, um was ermöglicht, dass die digitalisierte zen während des Herstellungsprozesses sie richtig einsetzen zu können. Daran Versuchssäule jede beliebige Säule im bereits eingearbeiteten Längsbohrungen arbeiten wir.« Computer-Modell zu ersetzen vermag. der Säulentrommeln eingeführt. Solche So können verschiedene Varianten durch- Stahlstangen wirken ähnlich wie die www.uni-kassel.de gespielt werden, wobei eine schrittweise Sehnen in unserem Körper und sorgen

Veranstaltung der Bayerischen BauAkademie Baumaschinentag 2015 in Feuchtwangen

Die Branche der Baumaschinenhersteller dazu leisten qualifizierte Mitarbeiter mit »Der letzte Baumaschinentag war nach trifft sich 2015 vom 8. bis 10. Mai in modernen Maschinen. Um neue Ent- den Rückmeldungen von Ausstellern und Feuchtwangen an der Bayerischen Bau- wicklungen zu erkennen, zu interpretie- Fachbesuchern so ein großer Erfolg, dass Akademie. Den Besuchern werden hier ren und vernünftige Entscheidungen für wir weiter daran gearbeitet haben, den aktuelle Groß-, Klein- und Spezialmaschi- Investitionen treffen zu können, bietet direkten Kontakt, den Austausch zwi- nen neuester Bauart vorgestellt, sie kön- der Baumaschinentag die ideale Platt- schen Fachbesuchern und ausstellen- nen selbst ausprobieren oder auch den form. Die verschiedenen Techniker der den Unternehmen noch facettenreicher Vorführungen der Fachleute aus den unterschiedlichen Anbieter ganz dicht zu gestalten«, so Gabriela Gottwald, Firmen zusehen. nebeneinander präsentiert zu bekommen Geschäftsführerin der Bayerischen Für die Unternehmen des Hoch-, Erd- und die Möglichkeit zu haben, detaillierte BauAkademie. und Tiefbaus sowie des Abbruchs ist es Fachfragen zu stellen und auszuprobie- wichtig, die geplanten und die laufenden ren, wie man mit dem jeweiligen Gerät www.baumaschinentag.de Baustellen zügig und fachgerecht aus- praktisch zu arbeiten vermag – das alles www.baybauakad.de zuführen. Einen wesentlichen Beitrag geht bei dieser Fachmesse.

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 135 NACHRICHTEN UND TERMINE

Neuerscheinung bei Park Books Pioniere des Brückenbaus

Die hier anzuzeigende Neuerscheinung ihrem 90 m weit gespannten Hängedach thematisiert eine ungewöhnliche Fami- aus Leichtbeton wurden von ihnen ent- lien- und Firmengeschichte, indem sie worfen und umgesetzt. zwei Brüder und deren markanten Ein- Dieses Buch dokumentiert nun erstmals fluss auf den europäischen Brückenbau umfassend die (ingenieur)technischen vorstellt. Leistungen der beiden Brüder, wobei die Die beiden Ingenieure Ernst Schmidt komplexe Materie anhand detaillierter (1914–1990) und Albert Schmidt (1923– Erläuterungen und zahlreicher histori- 2007) waren zweifelsohne Pioniere des scher Photographien, Zeichnungen, Pläne europäischen Brückenbaus, realisierten und Skizzen präsentiert und veranschau- sie ab 1948 doch wahrlich herausragende licht wird. Bauwerke wie zum Beispiel die Johanni- Herausgegeben von Wendelin Schmidt »Fundgrube« für Ingenieurbaukunst-Interessierte terbrücke in Basel, den Lopperviadukt und der Gesellschaft für Ingenieurbau- © Park Books AG Exemplarisches zum Nachlesen in Stansstad, den Viaduc du lac de la kunst, warten die in Summe 300 Seiten © Saxophon GmbH Gruyère und andere Großstrukturen in mit flüssig formulierten Texten und der Schweiz, in Deutschland, Brasilien insgesamt 403 Abbildungen auf, und und Süditalien. Und: Sie gehörten zu den zwar zum Preis von 68 €, der für eine ersten Ingenieuren, die den Spannbeton solche »Fundgrube« für Ingenieurbau- und das sogenannte Freivorbauverfahren kunst-Interessierte mehr als ange- anwandten – und entwickelten zudem messen ist. Brücken mit weit auskragenden Quer- rippen. Aber auch markante Gebäude www.park-books.com wie etwa die St. Jakobshalle in Basel mit

Gesamtdarstellung im Klartext Verlag Brücken von Stefan Polónyi

Stefan Polónyi, einer der wichtigsten Gegliedert ist das Buch nach der Einlei- Bauingenieure der heutigen Zeit, erweist tung in fünf Hauptkapitel, und zwar in sich mit seinen Brücken als eine fulmi- – Transportband-Brücke, nante Überraschung: Er ist ein poetisch – Verbindungsgänge zwischen zwei denkender Tragwerksplaner, der in Gebäudetrakten, urbane Szenerien bildmächtig hinein- – Fuß- und Radwegbrücken, komponiert. Zum ersten Mal liegt nun – Straßenbrücken und sein gesamtes Brückenbau-Œuvre, die – Living Bridges, realisierten wie die (noch) nicht realisier- die wiederum nach Typologien unterteilt ten Entwürfe, in publizierter Form vor. sind, wie zum Beispiel Balkenbrücken, Höhepunkt sind hier zweifelsohne die Bogenbrücken, Fachwerkbrücken, Hänge- zur Bundesgartenschau im Ruhrgebiet brücken, Schrägseilbrücken, Vierendeel- Dokumentation aller Entwürfe errichteten Bauwerke, deren Aneinander- träger, Gitterträger, Stahlbetonhohlkas- © Klartext Verlag reihung nachgerade wie ein Museum, ja ten, Baumstützen oder Schale als Brücke eine höchst anschauliche Mustersamm- und Klappbrücken. Abgerundet werden lung an Einfällen und Ideen für solche die in Summe 184 reichbebilderten Sei- (Funktions-)Strukturen wirkt. Es erstaunt ten von Literaturverzeichnis und einem daher nur wenig, dass seine Doppel- Register, was ihren Nutzwert zusätzlich bogenbrücke neben dem Zeche-Zoll- erhöht. verein-Turm zu einem zweiten Symbol Angesichts der Bedeutung Stefan Polónyis des Ruhrgebietes geworden ist. und des relativ geringen Preises von lediglich 29,95 € für die umfassende Dokumentation seines Schaffens sollte diese Veröffentlichung zweifelsohne in keinem Ingenieurbüro fehlen, das sich mit der Konzeption von Brückenbau- werken beschäftigt.

www.klartext-verlag.de

136 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 BRANCHENREGISTER

AUTOMATISCHE SYSTEME

Alpin Technik und Ingenieurservice GmbH Plautstraße 80 CPIC Bridge & Steel Constructions GmbH 04179 Leipzig Fanny-Zobel-Straße 9 Tel.: +49/341/22 573 10 12435 Berlin www.seilroboter.de Tel.: +49 30 552 46 035 www.alpintechnik.de Fax: +49 30 915 73 479 [email protected] www.cpic.de BIEGEN

Maurer AG Maurer AG Kuhnle GmbH Frankfurter Ring 193 Kuhnle GmbH Frankfurter Ring 193 Biegen - Profile + Rohre D-80807 München Biegen - Profile + Rohre D-80807 München Tel.: +498932394-0 Neue Biegewerkzeuge für Tel.: +498932394-0 Fax: +498932394-329 Rundrohre: D=610-711-813 Fax: +498932394-329 www.maurer.eu Kuhnle GmbH www.maurer.eu D-75417 Mühlacker Tel: +49(0)7041-2657 [email protected] KOPFBOLZEN www.kuhnlegmbh.de

BOLZENSCHWEISSGERÄTE

Köster & Co. GmbH Spreeler Weg 32 58256 Ennepetal Tel.: +49/23 33/83 06-0 Köster & Co. GmbH Fax: +49/23 33/83 06-38 Spreeler Weg 32 Mail: [email protected] 58256 Ennepetal www.koeco.net Tel.: +49/23 33/83 06-0 Fax: +49/23 33/83 06-38 Mail: [email protected] LÄRMSCHUTZWÄNDE www.koeco.net

R. Kohlhauer GmbH Draisstr. 2 76571 Gaggenau Tel.: 0 72 25/97 57-0 Maurer AG BRÜCKENVERMIETUNG Frankfurter Ring 193 Fax: 0 72 25/97 57-26 D-80807 München E-Mail: info@kohlhauer-com Tel.: +498932394-0 www.kohlhauer.com Fax: +498932394-329 www.maurer.eu

Janson Bridging GmbH Vermietung und Verkauf Brücken - Pontons - RORO www.jansonbridging.de

1/2 . 2015 | BRÜCKENBAU 137 BRANCHENREGISTER

SCHWINGUNGSISOLIERUNG

Exkursionen und Touren Planung und Moderation Getzner Werkstoffe GmbH von Firmen events Herrenau 5 6706 Bürs, Österreich Tel.: +435552 201 0 Fax: +435552 201 1899 E-Mail: [email protected] www.getzner.com

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138 BRÜCKENBAU | 1/2 . 2015 IMPRESSUM

BRÜCKENBAU ISSN 1867-643X 7. Jahrgang Ausgabe 1/2 . 2015 www.zeitschrift-brueckenbau.de Herausgeber und Chefredakteur Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn [email protected] Verlag

Biebricher Allee 11 b D-65187VERLAGSGRUPPE Wiesbadenmit MixedMedia Konzepts Tel.:WIEDERSPAHN +49 (0)6 11/84 65 15 Fax: +49 (0)6 11/80 12 52 www.verlagsgruppewiederspahn.de Anzeigen Ulla Leitner Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste vom Januar 2015. Satz und Layout Christina Neuner Titelbild Sundsvall-Brücke in Schweden © Maurer AG Bilder Inhaltsverzeichnis Rheinbrücke Hard–Fußach © Leonhardt, Andrä und Partner AG/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH/ Dissing + Weitling architecture a/s Bau der Brücke zum Mont-Saint-Michel © schlaich bergermann und partner/Michael Zimmermann Golden Horn Swing Bridge in Istanbul © Erdem Kula Bau der Tresfjordbrücke © Bilfinger Tresfjordbridge Bau der Sundsvall-Brücke © Firmengruppe Max Bögl Hubbrücke in Göteborg © Dissing + Weitling architecture a/s Hubbrücke in Göteborg © Dissing + Weitling architecture a/s Bau der Baakenhafenbrücke © HafenCity Hamburg GmbH/Wilfried Dechau Druck Schmidt printmedien GmbH Haagweg 44, 65462 Ginsheim-Gustavsburg Erscheinungsweise und Bezugspreise Einzelheft: 14 Euro Doppelheft: 28 Euro Abonnement: Inland (4 Ausgaben) 56 Euro Ausland (4 Ausgaben) 58 Euro Der Bezugszeitraum eines Abonnement beträgt mindestens ein Jahr. Das Abonnement verlängert sich um ein weiteres Jahr, wenn nicht sechs Wochen vor Ablauf des berechneten Bezugs- zeitraums schriftlich gekündigt wird. Copyright Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlags in irgendeiner Form reproduziert oder in eine von Maschinen verwendbare Sprache übertragen werden. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlags strafbar. Beilage Die Gesamtauflage von Ausgabe 1/2∙2015 enthält eine Beilage der Initiative Zink, Düsseldorf.

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BAUWERKSLAGER | DEHNFUGEN | ERDBEBENVORRICHTUNGEN | SCHWINGUNGSDÄMPFER | MONITORING y DC Towers Donau City KSP Jürgen Engel Archtitekten, Krebs & Kiefer International b © ©

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Aufgabenstellung: Bauwerk- Aufgabenstellung: Die drittgröß- Aufgabenstellung: Reduzierung Aufgabenstellung: Vermeidung schutz am neuen Wahrzeichen in te Moschee der Welt braucht ei- der Bauwerkbeschleunigungen von Bauwerksbeschleunigungen Delhi mit über 150 m hohem ge - nen innovativen Erdbebenschutz, aus Wind und Erdbeben am des flammenförmigen, 200 m ho- neigtem Pylon mit asymmetri- für eine Dauer von 500 Jahren. 220 m hohen Gebäude, um aus- hen Bauwerks bei Wind und Erd- schen Seilen. reichenden Komfort zu schaffen. beben.

Projektumfang: 38 MAURER Projektumfang: 246 Gleitpendel- Projektumfang: 2 MAURER ad- Projektumfang: 1 MAURER Mas- MSM® Kalottenlager, davon 2 Py- lager mit Rotationsgelenk (Vorga- aptive Hydraulikdämpfer für senpendeldämpfer MTMD mit lonlager, welche je 23.000 t Auf- be 3 % dynamische Reibung und bis zu 80 kN Dämpfkraft und 450 t Pendelmasse und Hy- last tragen. Dies entspricht dem 2.400 mm effektiver Radius), 80 +/– 700 mm Bewegung, bedämp- draulikdämpfer MHD bedämpft Gewicht von ca. 15.000 Mittel- MAURER Hydraulikdämpfer MHD fen das 300-t-Masse-Pendel. 0,32 Hz und +/– 400 mm Bewe- klasse PKW‘s. Als Sonderbauteil für 2.500 kN Dämpfkraft. Monitoringsystem für Bewegung, gung; Monitoringsystem für Be- leiten 8 Pendellager je 17.500 kN Kraft und Beschleunigung. wegung und Beschleunigung. Kräfte aus den Rückspann-Sei- len in die Fundamente ab.

MAURER AG Frankfurter Ring 193 | 80807 München Telefon +49 89 32394–0 Telefax +49 89 32394–306 www.maurer.eu forces in motion

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