massiv robust bewehrt. Stahlbetontragwerke

massiv robust bewehrt STAHLBETONTRAGWERKE

Edition

Inhalt

FORSCHUNG UND TECHNIK 010 Faltwerke – ­ ein geistreiches und effizientes Konstruktionsprinzip 020 Ultraleichtes Schalungssystem für textilbewehrte Betonschalen

028 Gefaltete Deckenplatten aus Spannbeton 034 Digital bauen – 3D-Druck mit Beton 040 Halbzeuge aus vorgespanntem Carbonbeton als tragende Bauteile

DÄCHER 048 Konzerthaus in Blaibach 066 TGV-Bahnhof in Montpellier 060 Tramhaltestelle am Berliner Hauptbahnhof 076 Kelchstützen für Stuttgart 21

GESCHOSS­BAUTEN 088 Einfamilienhaus in Gordola 098 Verwaltungs- und Konferenzgebäude in ­Garching 110 Bahnhofshalle mit Parkhaus in Bordeaux 1 ­ 18 ESO Supernova in Garching

126 Wohn- und Gewerbehaus Schlotterbeck in Zürich 134 Theater BioBío in Concepción 142 Verlagsgebäude der taz in Berlin 150 Bürogebäude in Lyon

BRÜCKEN UND INFRASTRUKTUR­BAUWERKE 160 Zwei Stationen der Metró Budapest 170 Brücke „De Lentloper“ in Nijmegen 180 Eisenbahnviadukt über den Almonte bei Cáceres

192 Wasserkraftwerk in Hagneck 202 Rückbau von Großbrücken – eine Ingenieursaufgabe 208 Brückenbau, quo vadis?

ANHANG 218 Autoren 220 Abbildungsnachweis

005



222 Projektbeteiligte 224 Impressum

Vorwort Jakob Schoof

Leistungsträger im Wandel

006

Beton ist der Stoff, aus dem Höhe- und Tiefpunkte des Bauens sind: Das mit 828 m welthöchste Bauwerk, der Burj Khalifa in Dubai, wäre ohne Stahlbeton ebenso wenig realisierbar gewesen wie der Gotthard-Basistunnel, der in bis zu 2450 m Tiefe durch die Zentralalpen führt. Aber die Höhen und Tiefen sind auch gestalterischer Natur: Das gleiche Material, das sich in den Schalendächern von Heinz Isler und Ulrich Müther zur filigranen Bestform aufschwingt, prägt auch die Plattenbauten der Nachkriegszeit und die vom Gebot der Wirtschaftlichkeit diktierte Gestaltung vieler Autobahnbrücken, die in brutalst möglicher Einförmigkeit Flusstäler durchschneiden. Nicht von ungefähr hat sich in Bezug auf Beton eine – vorsichtig ausgedrückt – ambivalente Urteilslage herausgebildet: Der ungebrochenen Faszination vieler Planer und Architekten steht die Ablehnung durch breite Teile der Bevölkerung gegenüber.

Beide Seiten gründen ihr Urteil auf den baukulturellen Erfahrungen der letzten 150 Jahre. Dabei ist Beton ein weit älteres Material: Schon die alten Römer verwendeten den Baustoff nicht nur für die Kuppel des Pantheons in Rom, sondern für zahlreiche weitere Gewölbebauten und als Kernmaterial mehrschaliger Wandkonstruktionen. Nach Ende des Römischen Reichs geriet der Betonbau in Europa bis in die Neuzeit weitgehend in Vergessenheit. Erst nachdem Joseph Monier 1867 das erste Patent für eisenbewehrten Beton erhielt, avancierte dieser nach und nach zur Leittechnik des modernen Bauens. Ingenieure wie François Hennebique und Architekten wie Le Corbusier leisteten Pionierarbeit für die Rationalisierung und Ästhetisierung des Betonbaus. Ihre Nachfolger hinterließen uns aber auch ein Erbe aus schadhaften, wartungsintensiven Betonkonstruktionen, deren Unterhalt und Ersatz Ingenieure heute in Atem hält.

Dabei wird es entscheidend sein, aus den Fehlern der Vergangenheit zu lernen. Stahlbeton ist in vielen Fällen auch heute noch unverzichtbar. In puncto Brand-, Schall- und Feuchteschutz kann ihm kein anderes tragendes Material das Wasser reichen. Seine gestalterische Vielseitigkeit ist ebenfalls unübertroffen – davon legen auch die Bauten, die wir in diesem Buch dokumentieren, Zeugnis ab. Doch zukunftsfähiger Stahlbetonbau verlangt nach materialeffizienten und langlebigen Tragwerken, aber auch nach der sorgfältigen Abwägung, was wann wo überhaupt gebaut werden soll. Alles andere wäre ökologisch und ökonomisch unverantwortlich.

Wäre die weltweite Zementindustrie ein Staat, sie läge bei den CO2-Emissionen an dritter Stelle hinter China und den USA. 4 bis 8 % der globalen Emissionen gehen – je nach Berechnungsmethode und ­einbezogenen Produktionsprozessen – auf ihr Konto. Zwar gibt es mittlerweile auch Bindemittel wie Hüttensand aus der Eisenerzverhüttung und Flugasche aus der Kohleverfeuerung mit deutlich günstige­ rer Treibhausbilanz, doch die davon verfügbare Menge dürfte kaum ausreichen, um auch nur annähernd den derzeitigen Betonhunger der Welt zu stillen.

Um einen Ausweg zu finden aus dem Dilemma, muss an vielen Stellen Pionierarbeit geleistet werden: bei der Entwicklung neuer, effizienterer Tragwerksstrukturen, bei der Grundlagenforschung an neuen Betonmischungen und Verarbeitungsmethoden – und nicht zuletzt im Umgang mit dem betonierten Erbe der Vergangenheit. Unser Buch „massiv robust bewehrt“ gibt Einblicke in die vielen Facetten dieser Arbeit, vom 3D-Druck mit Stahlbeton bis zur Sanierung von Straßenbrücken und von experimentellen Gewölbestrukturen bis zu Halbzeugen aus vorgespanntem Carbonbeton. Darüber hinaus zeigt es im Detail einige der prägnantesten Betonbauten der letzten Jahre, darunter die Dächer des neuen Stuttgarter Tiefbahnhofs und des TGV-Bahnhofs in Montpellier, die Stationen der Metró in Budapest oder ein Bürohaus in Lyon, dessen Stützenquerschnitte gleichsam in übersteigerter Form ein Bild der von oben nach unten zunehmenden Vertikallasten zeichnen.

Wir wünschen Ihnen reiche Inspiration für die eigene Arbeit mit Stahlbeton, aber auch einige Momente der kritischen Reflexion über einen Werkstoff im raschen Wandel, der ganz sicher auch das Bauen der Zukunft maßgeblich prägen wird.

007

St.-Paulus-Kirche,­ N ­ euss-Weckhoven.

Objektplaner: Fritz ­Schaller, Christian Schaller ­Tragwerksplaner: Stefan Polónyi

014

Essay

015

Faltwerke – ein leistungs­fähiges Konstruktionsprinzip

Text Tom Van Mele, Tomás Méndez Echenagucia, David Pigram, Andrew Liew, Philippe Block

Ultraleichtes Schalungs­ system für textil­bewehrte ­Betonschalen 020

ESSAY

HiLo ist eine Forschungs- und Innovationseinheit der Bereiche Leichtbau und intelligente, adaptive Gebäudesysteme. Sie dient als zweigeschossiges Gemeinschaftsbüro, das seit 2018 am NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies), dem modularen Forschungsgebäude der EMPA in Dübendorf in der Schweiz, gebaut wird.

Das Dach der Einheit besteht aus einer zweilagigen, doppelt gekrümmten, kohlefaserverstärkten Betonschale mit integriertem hydronischen Heiz- und Kühlsystem sowie einer aufgesetzten Dünnschicht-Photovoltaikanlage. Mit einer Gesamthöhe von 7 m und einer Oberfläche von 160 m2 überdeckt es eine Fläche von 120 m2 . Gleichsam als Generalprobe für das innovative Bausystem wurde ein 1:1-Prototyp der unteren Schicht des Betondachs im Robotic Fabrication Lab des Instituts für Technologie in der Architektur der ETH Zürich realisiert.

Der Unterbau des Systems besteht aus wiederverwendbaren Gerüstele­ menten, die eine Reihe von Holz-Randträgern tragen. Zwischen den Trägern und den

Widerlagern beziehungsweise Konsolen ist ein Seilnetz gespannt, während ein darüberliegendes Gewebe als Schalung für den Spritzbeton dient. Zusammengesetzt ist das Seilnetz aus genau zugeschnittenen Stahlseilen, die durch Ringe und Klammern verbunden sind – die richtige Endgeometrie erreicht es unter dem Gewicht des nassen Betons, den es trägt, bis die Schale ausgehärtet ist. Damit dies gelingt, muss das Netz von bestimmten Befestigungspunkten an den CNC-gefrästen Randträgern im richtigen Winkel angebracht und präzise vorgespannt werden.

GESTALTUNG DES SEILNETZES Die gegensinnig gekrümmte Form der Betonschale resultiert aus einem eigens ­entwickelten Optimierungsprozess, der architektonische und funktionale Aspekte 021

Schalungssystem für textilbewehrte Betonschalen

Text Marc Mimram, Michele Bonera

A

B Druck

Vorspannung

D

2.97

C

1.30

E

1.30

2.97

1.30

8.27

1.30

8.42 2.97

16.84 8.27

8.42

16.84

1.30

1.30

8.27

8.42

2.78

16.84

1.45 2.78

1.45

F 1.45

8.42

1.45

8.42

8.42

2.78

16.84

8.42

TGV-Bahnhof

1.45

8.42 16.84

070

8.42

16.84

1.45

EIN KOMPLEXES DACHTRAGWERK Das Dach des neuen TGV-Bahnhofs besteht aus einer perforierten Beton­struktur aus 115 modularen, selbsttragenden Fertigteil-Elementen ­ausweißem hochfestem Beton, den „Palmes“, die das Sonnenlicht filtern. ­Diese doppelsinnig

gekrümmten Elemente bieten dauerhaften Schutz vor Sonne und R ­ egen. Offene Fugen zwischen den Elementen sorgen für eine natür­ liche Belüftung der Halle.

GESAMTSTRUKTUR Das Tragwerk des Bahnhofs setzt sich aus vier Hauptschichten zusammen: Die unterste Schicht ist die Stahlbetonstruktur des von der Eisenbahngesellschaft SNCF-R erstellten Sockelbereichs, deren Raster von 18 × 19,45 m sich aus der Gleisverteilung ergibt. Die zweite Schicht besteht aus allen darüberliegenden ­Betonkonstruktionen mit der Plattform, die den Boden der Bahnhofshalle bildet. Dritte struktu-

relle Schicht ist das Stahltragwerk des Hallendachs. Das System aus verschweißten Stützen und Trägern bildet in beiden Gebäude-Hauptrichtungen Mehrfeldrahmen (5 Felder von 19,45 m in Längsrichtung, 2 Felder von 18 m und 36 m in Querrichtung). Die vierte, oberste Schicht der Struktur besteht aus den zwischen den stählernen Hauptträgern spannenden, m ­ odularen Dachelementen.

STRUKTUR DER DACHELEMENTE Die „Palmes“ sind selbsttragende, über 16,84 m spannende Fertigteile aus Ultra-High Performance Concrete (UHPC). Sie bestehen aus e ­ iner zentralen Rippe mit variablem Querschnitt, die mit vier T15S-Kabeln vorgespannt ist sowie einer lediglich 40 mm dicken, doppelt gewölbten und perforierten Schale mit Randaufkantungen. Über verstärkte Auflagerpunkte an den vier Ecken der Elemente sind diese auf die Auflagerkonsolen der Stahlträger aufgesetzt. Die Elemente stellen statisch bestimmte Träger dar, ohne aussteiffende Funktion für die Gesamtstruktur. Sie besitzen feste unverschiebliche Auflager an einem E ­ nde und längs verschiebliche Lager am anderen.

Neben ihrem Eigengewicht nehmen sie Belastungen durch Wartung, Wetter (Wind, Schnee, Temperaturschwankungen) oder Erdbeben auf. Die extrem feingliedrige Struktur der Elemente erforderte die Entwicklung einer neuen UHPC-Zusammensetzung. Gemeinsam mit dem Hersteller wurde daher eine neue ­Rezeptur mit einem höheren Anteil an Edelstahlfasern entwickelt (Ductal B3 FI 1.75 %).

A Querschnitt und Längsschnitt des Stahltragwerks als statisches System

B Isometrie Dachelement mit Druck- und Zugzone

C Isometrie Stahltragwerk

071

Montpellier (FR)

Durch Kopplung der druckbelasteten Oberkanten mit der vorgespannten Unterkante über die dünne perforierte Schale bilden die „Palmes“ ­gewölbte Vierendeelträger. Die s­ tärker beanspruchten Enden der Schale sind weniger dicht perforiert. Eine Querrippe am First verhindert das Zusammenklappen des V ­ -förmigen Querschnitts. Dadurch besitzen die Elemente eine hohe Steifigkeit. Ihre maximale Verformung unter Eigenengewicht einschließlich Kriechen beträgt 14,6 mm am First, und damit lediglich 1/1200 der Spannweite. Eine Analyse mit der Kalkulationssoftware ­Sofistik ermöglichte, das nichtlineare Verhalten bei der Dimensionierung der komplexen Geometrie zu berücksichtigen und eine Rissbreiten-Beschränkung auf maximal 0,01 mm zu gewährleisten. Durch die hohe Dichte und geringe Porosität des UHPC sind die Elemente wasserdicht. Eingelegte Gläser verschließen die Aussparungen. Im Gesamtmodell der Dachstruktur mit den tragenden Stahlrahmen wurde eine maximale seitliche Verschiebung der Elemente durch seismische Belastung von +/- 28 mm ermittelt. Dies führte zur Fest­legung der Fugenbreite von 70 mm.

D Isometrie Auflagerkonsolen des Hauptträgers

E ertikalschnitt Dach­ V element Typ 3 Maßstab 1:100

F Vertikalschnitt, Aufsicht Dachelement Typ 5 Maßstab 1:100

G

I

H

J

K

5

0.07

1

0.98

2 0.24 3 4

0.36

2.42 G Isometrie eines Dachfelds Jedes der fünf Dachfelder setzt sich aus vier Ele­menten unterschiedlicher Geo­metrie an

beiden ­Enden ­sowie 15 identischen Elementen im mittleren Bereich zusammen.

072

TGV-Bahnhof

H –J Produktion, Auslieferung und Montage Dachelemente

K ertikalschnitt Dach V Maßstab 1:25 1 UHPC (Ultra-High P ­ erformance ­Concrete) 40 mm

2 Aussparung 400/160 mm mit ­Glasabdeckung 3 Rippe UHPC 4 Vorspannelement mit 4 Litzen T15S

5 Aluminiumblech pulverbeschichtet

UNTERSCHIEDLICHE LICHTDURCHLÄSSIGKEIT Über der Bahnhofshalle nimmt die Menge der Aussparungen der „Palmes“ von Norden nach Süden ab, um den Licht- und Wärmeeintrag zu begrenzen. Auch nach Westen sind die Aussparungen weniger dicht verteilt, um die Nachmittagseinstrahlung zu verringern. So ­variiert der

6

Perforationsgrad von 8 % im Südwesten bis 25 % im Nordosten. Über dem außenliegenden Vor­ bereich sind die Elemente stärker und gleich­ mäßiger perforiert, um einen sanften Übergang ins Freie zu erreichen.

7.00 5.98

L 0.60

0.40 7

0.61

6

0.29

0.10 8

0.14

0.60

8 0.61 c 0.29

7

0.14 8

1.20 c

c

0.81

9

1.40 9

0.81

cc

5.98 0.40

1.20 c

7.00

1.40

L Vertikalschnitt Dachrand, Horizontalschnitt Stütze Maßstab 1:20 6 Dachelement UHPC 7 Riegel 1200/600 mm verschweißt aus

Stahlblech 50 mm 8 Bekleidung UHPC 9 Rahmenstiel 1400/810 mm v­ erschweißt aus Stahlblech 65/55 mm

073

Montpellier (FR)

0.10 8

E

E freitragende Bewehrung eines Kelchfußes vor dem Einschalen

080

Kelchstützen für StuttGart 21

SEIFENHAUTUND HÄNGEMODELLE Die Entwicklung der Geometrie der Kelche basiert auf Methoden, die Frei Otto schon bei Projekten wie dem deutschen Pavillon auf der Weltausstellung 1967 in Montreal angewandt hatte.

Hier wurde, mittels Seifenhaut- und Hängemodellen, eine Membranfläche e ­ rzeugt. Infolge der Eigengewichtslasten wirkt dabei ein isotroper, gleichmäßiger Zugspannungsverlauf. Sogenannte Lichtaugen dienten dazu, singuläre Kräfte aus den Stützungspunkten in die Membranflächen einzuleiten und Spannungsspitzen an den Lasteinleitungspunkten zu vermeiden. Die Geomet-

rie wurde mithilfe von Hängemodellen „eingefroren“ und entsprechend der „Umkehrmethode“ auf den Kopf gestellt. Auch wenn die Form im Planungsverlauf immer wieder leicht modifiziert wurde, ist sie in ihren Grundzügen doch gleich geblieben. Durch ihre Form und die Öffnungen im oberen Bereich reflektieren die Kelchstützen das Tageslicht weit in die Halle hinein. Ventilationsklappen in den Stahl-Glas-Konstruktionen, mit denen die Lichtaugen am oberen Ende verschlossen werden, erlauben darüber hinaus eine natürliche Belüftung und Klimatisierung.

UMFANGREICHE FE-MODELLIERUNG Da sich die komplexe Geometrie nicht eindeutig durch 2D-Pläne beschreiben ließ, erfolgte die Rohbauplanung von Beginn an im 3D-Modell (Abb. C). Dieses erfasste auch die exakte Detaillierung der Stahlbetonkonstruk­tion unter Berücksichtigung aller Schalhaut­fugen, Einbauteile und Leerrohre. Für die statische Bemessung der Struktur wurden darauf aufbauend unterschiedliche Finite-Elemente-(FE-)Modelle erstellt, die sämtliche Bauzustände und Lastfälle bis hin zu Einwirkungen aus Erdbeben und Bauwerk-Boden-Interaktionen abbilden. Maßgebend

für die Bemessung waren die Lasten aus Eigengewicht und Erdüberschüttung sowie die Temperatur- und Zwangslasten. Neben der Geometrie enthält das 3D-Modell alle Rohbauinformationen mit Koordinaten. Auch die circa 600 Rohbaupläne für das Schalendach basieren auf dem Modell, das viele Planungs- und Baubeteiligte im weiteren Prozess als Datenbasis nutzten. Die ausfüh­rende Firma verwendete es zur Entwicklung der Schalungskonstruktion; für die Tragwerksplaner bildete es die Grundlage für die B ­ ewehrungsplanung.

HOHE BEWEHRUNGSGRADE Die komplexe Stahlbetonkonstruktion besitzt bereichsweise hohe Bewehrungsgrade. In den Regelbereichen ist das Schalendach mit vier Lagen Stabbewehrung je Bauteilseite bewehrt.

Um den maximalen inneren Hebelarm ausnutzen zu können und um eine ausreichende Betondeckung sicherzustellen, müssen die Bewehrungsstäbe der Bauteilgeometrie folgen. So entstehen viele unterschiedliche Biegeformen. Die Tragwerksplaner legten deshalb zunächst mit einem eigens entwickelten 3D-Tool die geometrischen Spuren der einzelnen Stäbe fest. Diese Daten wurden dann in einem 3D-Bewehrungsprogramm in Bewehrungsstäbe umgewandelt.

Beim Generieren der einzelnen Biegeformen waren das elastisch-plastische Verhalten des Bewehrungsstahls sowie die technischen 081

Stuttgart (DE)

­ andbedingungen der Biegemaschine zu beR rücksichtigen. Auf diese Weise konnte bereits in der Planung ausgeschlossen werden, dass sich bestimmte Biegeformen als nicht herstellbar ­erweisen. Die Zahl der komplexen Formen (wie zum Beispiel Stäbe, die in zwei verschiedene Ebenen gebogen sind) ließ sich so auf ein Minimum reduzieren. Die Bewehrungsplanung eines typischen Innenkelches mit einer Bewehrungsmasse von rund 300 t umfasst 350 DIN-A0-­ Pläne. Das gesamte Schalendach wird auf etwa 12 000 Bewehrungsplänen dargestellt. Das ­3D-Bewehrungsmodell bewährt sich auch auf der Baustelle: Im Plancontainer vor Ort kann die ausführende Firma jederzeit einzelne Stabpositionen überprüfen und den Einbau mit der Planung abgleichen.

DIE HUTZE Eine Besonderheit innerhalb der Bewehrungsplanung ist die Hutze (Abb. A, C), eine verstärkende Aufkantung entlang der Kelchoberseite, die das Lichtauge einfasst und trägt. Hier werden die Kräfte aus der Stahl-Glas-Konstruktion des Lichtauges in den Massivbau einge­ leitet. Dieser Bereich muss trägerartig bewehrt werden, wobei es lokal zu großen Bewehrungsmengen kommt. Hierfür w ­ erden geschlossene Bügel mit einem Durchmesser von 32 mm in

einem großen, die Hutze umlaufenden Ring ­angeordnet (Abb. D). Um die tangential verlaufende Bewehrung von oben einbauen zu können beziehungsweise nicht aufwendig einfädeln zu müssen, sollten die Bügel im Bauzustand oben offen bleiben und erst kurz vor Betonage verschlossen werden. Hierzu wurden U-förmige Sonderbügel entwickelt, die an den Enden je ein Stahleinbauteil zum einfachen Schließen mittels Querstab aufweisen (Abb. F, G).

SCHALUNG UND BETONIERVORGANG Auch die Schalungsplanung basiert auf dem vorhandenen 3D-Modell. Sämtliche Kelch­ stützen werden mittels dreier Schalsätze her­ gestellt, die je nach Geometrie in einzelnen ­Elementen variiert werden können. Für jeden Schalsatz wurden rund 600 Elemente aus ­verleimten Holzplatten computergesteuert ­gefräst, geschliffen und mit GFK-verstärkten Kunstharzschichten mehrlagig verstärkt.

Neben der komplexen Geometrie der Schalelemente war die Entlüftung der geschalten Oberflächen während des Betoniervorganges eine Herausforderung. Unter anderem ­verhindern die fließfähige Konsistenz F5 einer ­eigens entwickelten Betonrezeptur sowie die Optimierung von Betoniergeschwindigkeit und Rüttelintensität die Hohlraumbildung. Um die Herstellbarkeit zu testen und um die Qualität der resultierenden Betonoberfläche beurteilen zu können, wurde ein Musterkelch errichtet. Dieser stellte ein Teilsegment eines typischen Innen­ kelches im Maßstab 1:1 dar. Beim Einbau der Bewehrung werden Rüttler und Betonierschläu-

che in den Bewehrungskorb integriert. Beim ­ etonieren werden sie dann entsprechend dem B Anstieg des Betonspiegels herausgezogen. In nicht direkt einsehbaren Bereichen überwacht eine Video­kamera das Betonsteigverhalten. Eine Unterbrechung der Betonage würde zu Schicht­ mustern an der Oberfläche führen. Um dies zu verhindern, steht immer eine zweite Misch­ anlage bereit. Das Ausschalen der Kelchstützen beginnt in der Regel bereits nach etwa drei Tagen. So wird sichergestellt, dass die Betonoberfläche frühestmöglich mit Sauerstoff in Kontakt kommt, um eine eventuelle Blauver­ färbung zu minimieren. Nach dem Ausschalen werden circa 12 m lange temporäre Stützen um die Kelchachse herum angeordnet (Abb. H).

Diese Behelfsstützen aus Stahl haben einen quadratischen Querschnitt mit variierenden Wanddicken. Sie verhindern bis nach dem Schließen der Schwindgassen mögliche Verformungen entlang der Kelchränder.

F Hutzenbügel mit Stahlsonderkonstruktion in Transportschablone

H Nach dem Ausschalen und bis zum Schließen der Schwindgassen ­verhindern 12 m lange Behelfsstützen mögliche Verformungen entlang der Kelchränder.

082

Kelchstützen für StuttGart 21

G eingebaute Hutzenbewehrung mit Stahlsonderbauteilen

F

G

H

083

Stuttgart (DE)

Personen- und Güterzüge überqueren auf der neu geschaffenen Verbindung von Madrid nach Lissabon unter anderem den Fluss Almonte bei Cáceres in der spanischen Region Extremadura. Das dafür errich­ tete Viadukt mit einer Länge von 996 m ruht auf 20 Brückenpfeilern im Abstand von jeweils 36 bis 45 m. Über den Fluss spannt mit 384 m der bisher größte Stahlbetonbogen der Welt für Hochgeschwindigkeitszüge. Jegliche Stützen im Flusslauf – auch temporäre für die Errichtung – mussten aufgrund von strikten Umweltschutzauflagen vermieden werden. Dies erforderte eine präzise Untersuchung verschiedener Brückenvarianten und deren Ausführung: Der Bogen erwies sich als effektivstes und zugleich ästheti­

Ansicht Maßstab 1:6000

K onstruktionsphasen vor Errichtung des Bogens Maßstab 1:10 000

182

Eisenbahn­viadukt

sches Tragwerk. Die Fahrbahn des Viadukts ist ein Durchlaufträger mit beweglichen Auf­lagern auf den Pfeilern und einer festen Verbindung mit dem Scheitelpunkt des Bogens. Der Bogen übernimmt damit auch eine entscheidende Funktion bei der Abtragung der dynamischen Krafteinwirkungen durch die bis zu 350 km/h schnellen Züge. Die Errichtung der Bogenbrücke erfolgte von beiden Flussseiten mit auskragenden Bogensegmenten, die während des Bauprozesses über Zugseile gehalten werden mussten.

Ständige Kontrollen während der Ausführung und im Betrieb über verschiedene Messinstrumente sorgen für eine langlebige, rissfreie und wartungs­arme Konstruktion.

Andreas Ordon

183

Almonte bei Cáceres (ES)

ANALYSE DES TRAGWERKS UND OPTIMIERUNG DER BOGENFORM Strenge Anforderungen hinsichtlich der dynamischen Belastungen, der Wartungsfreundlichkeit und Sicherheit bestimmten die Gestaltung der Brücke. Die Art des Tragwerks, die Konstruktionsweise und der wartungsarme Unterhalt setzten komplexe Berechnungen und eine iterative Bestimmung der idealen Bogenform voraus, die keine Seillinie beschreibt. Es folgte eine

D

­ etaillierte Analyse der Bauabläufe und der d ­dynamischen Krafteinwirkungen durch die Eisenbahnlasten, ­sowie eine nichtlineare Modellierung des Grenzzustands der Gebrauchstauglichkeit der Brücke. Windkanaltests eines vereinfachten Modells bestätigten die Berechnungen in Bezug auf die Aerodynamik und das Verhalten der Brücke unter Windlasten.

E

F

G

H

I

D, E orschubgerüst des V Durchlaufträgers

F – I Vorschubschalung des Bogens

186

Eisenbahn­viadukt

187

Almonte bei Cáceres (ES)

AUTOREN FRANCISCO BARTOLOMÉ Francisco Bartolomé ist ­Ingenieur bei B y B Ingeniería in Santiago de Chile und war verantwortlicher Konstrukteur beim Bau des Theaters BioBío in Concepción.

ROLAND BECHMANN Roland Bechmann ist Vorstand der Werner Sobek AG, die seit 2009 die Tragwerksplanung des neuen Stuttgarter Tiefbahnhofs verantwortet.

THOMAS BECK Thomas Beck ist Bauingenieur und seit 1999 geschäftsführender Partner von a.k.a. ingenieure in München. Beim Konzerthaus in Blaibach war er für die Tragwerksplanung verantwortlich.

PHILIPPE BLOCK Philippe Block ist ordentlicher Professor für Architektur und Tragwerk an der ETH Zürich, Gründer der Block Research Group (BRG) und Direktor des ­Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) – „Digitale Fabrikation“.

BART BOLS Bart Bols betreute als Projektingenieur im Ingenieurbüro Ney & Partner die Brücke „De Lentloper“ in Nijmegen.

MICHELE BONERA Michele Bonera ist Bau­ ingenieur und war für die Tragwerksberechnung der Dachstruktur des TGVBahnhofs in Montpellier ­verantwortlich.

Arenas & Asociados, das gemeinsam mit dem Büro IDOM die Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnbrücke über den Almonte plante.

STEPHAN ENGELSMANN Stephan Engelsmann ist Bauingenieur, Professor für Konstruktives Entwerfen und Tragwerkslehre an der Staatlichen Akademie der Bildenden Künste Stuttgart und geschäftsführender ­Gesellschafter von Engelsmann Peters.

BURKHARD FRANKE Burkhard Franke arbeitet freiberuflich als Architekt, Redakteur und Fotograf.

Er schreibt regelmäßig Fachbeiträge für Detail und structure – published by Detail.

ANDRES GABRIEL Andreas Gabriel war nach langjähriger Praxis als Architekt bis 2018 Redakteur bei Detail und beschäftigte sich dort mit der Konzeption und Umsetzung von Themen­ heften, Fachbüchern und neuen Heftprofilen.

PASCUAL GARCÍA ARIAS Pascual García Arias ist ­Ingenieur und technischer Projektleiter im Madrider Büro IDOM, das gemeinsam mit Arenas & Asociados die HochgeschwindigkeitsEisenbahnbrücke über den Almonte plante.

MORITZ HEIMRATH Moritz Heimrath ist als Architekt und Büropartner beim Ingenierurbüro Bollinger+ Grohmann in Wien tätig. Er ist Spezialist für parametrische Tragwerksplanung, GUILLERMO CAPELLÁN Guillermo Capellán ist bera- unter anderem beim Projekt ESO Supernova in Garching, tender Ingenieur und tech­ und gehört zum Entwicklernischer Leiter des Büros 218

ANHANG

team der Statiksoftware „Karamba3d“.

Zürich. Heute lehrt er an der University of Sheffield.

PABLO JIMÉNEZ ­GUIJARRO Pablo Jiménez Guijarro ist technischer Projektleiter für das Baugebiet III der staatlichen spanischen Bahngesellschaft ADIF AV, die als Bauherr der Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnbrücke über den Almonte auftrat.

EMMANUEL LIVADIOTTI Emmanuel Livadiotti war als Bauingenieur für die Tragwerksplanung des Parkhauses in Bordeaux verantwortlich. 2001 gründete er mit Taha Aladine das Ingenieurbüro MaP3, das Architekten beim Entwerfen konstruktiver Details unterstützt.

HEIKE KAPPELT Heike Kappelt ist Bauingenieurin. 2016 startete sie ­zunächst im Detail ProjekteTeam und wechselte nach knapp zwei Jahren in die Redaktion der structure

by Detail. Seit Januar 2020 arbeitet sie in der Detail R ­ edaktion.

VIKTOR MECHTCHERINE Viktor Mechtcherine ist Direktor des Instituts für Baustoffe und Lehrstuhlinhaber an der Technischen Universität Dresden. Der 3D-Druck von Beton zählt zu seinen Hauptforschungsgebieten.

TOM VAN MELE Tom Van Mele ist KodirekLUDOLF KRONTAL tor und Forschungsleiter Ludolf Krontal ist geschäfts- der Block Research Group führender Gesellschafter (BRG) an der ETH Zürich. des Ingenieurbüros Marx Krontal. Das Büro hat seine TOMÁS MÉNDEZ Schwerpunkte in der BrüECHENAGUCIA ckenbauplanung im Bestand Tomás Méndez Echenagucia ist Architekt war Postdoktound im Neubau und plante rand in der Block Research den Rückbau der LahntalGroup (BRG) an der ETH brücke in Limburg.

Zürich. Heute ist er Assistant Professor an der UniJOSEF KURATH versity of Washington.

Josef Kurath lehrt an der Zürcher Hochschule für AnMARC MIMRAM gewandte Wissenschaften Marc Mimram ist Architekt ZHAW in Winterthur Bau­ statik, Festigkeitslehre sowie und Bauingenieur und Gründer von Marc Mimram gestalterisches und konstruktives Entwerfen. Dort hat Architecture und Ingénierie.

Er verantwortete die Trager die Schwerpunktleitung der Fachgruppe Faserverwerksplanung des TGVbundkunststoffe inne. Er Bahnhofs in Montpellier. ist Gründungspartner im ­Ingenieurbüro Staubli, Kurath LAURENT NEY und Partner in Zürich.

Laurent Ney ist Bauingenieur und Architekt. Er leitet ANDREW LIEW das Ingenieurbüro Ney & Andrew Liew ist BauingePartner und war verantwortnieur und war Postdoktolich für Entwurf und Tragrand in der Block Research werksplanung der Brücke Group (BRG) an der ETH „De Lentloper“ in Nijmegen.

TORSTEN NOACK Torsten Noack ist seit 2009 bei Werner Sobek stell­ vertretender Projektleiter für die Tragwerksplanung des neuen Stuttgarter Tiefbahnhofs.

ANDREAS ORDON Andreas Ordon ist Architekt und arbeitet für das Büro Stollenwerk Architekten.

Von 2014 bis 2017 war er als freier Redakteur für die Zeitschrift structure – published by Detail tätig.

ADAM ORLINSKI Adam Orlinski ist als Architekt beim Ingenierurbüro Bollinger+Grohmann in Wien tätig. Er ist Spezialist für parametrische Tragwerksplanung und gehört zum Entwicklerteam der Statiksoftware „Karamba3d“.

GERGELY PATAKI Gergely Pataki ist Bau­ ingenieur und arbeitet seit 1999 beim Ingenieur­ büro Uvaterv in Budapest, unter anderem an den beiden Stationen der Metró Budapest.

DAVID PIGRAM David Pigram ist Mitbegründer und Direktor des Architekturbüros supermanoeuvre und Dozent an der Univer­ sity of Technology in Sydney.

TIVADAR PUSKAS Tivadar Puskas ist Partner im Ingenieurbüro Schnetzer Puskas International in Basel und war verantwortlich für die Tragwerksplanung des Verlagsgebäudes der taz in Berlin.

KEVIN M. RAHNER Kevin M. Rahner ist Partner im Ingenieurbüro Schnetzer Puskas International in Basel und war verantwortlich für die Tragwerksplanung des Verlagsgebäudes der taz in Berlin.

NICOLAS ROGER Nicolas Roger ist Bauingenieur und hat gemeinsam mit einem Team von Ingenieuren des Büros Batiserf das Tragwerk für das Bürogebäude in Lyon geplant.

ESO-Gebäudes in Garching verantwortlich.

ANGELIKA SCHMID Angelika Schmid ist seit 2009 bei Werner Sobek Projektleiterin für die Tragwerksplanung des neuen Stuttgarter Tiefbahnhofs.

JAKOB SCHOOF Jakob Schoof ist seit 2009 Redakteur und seit 2018 stellvertretender Chefredakteur von Detail. Er verantwortete dort unter anderem die Zeitschriften- und Buchreihe Detail Green zu Themen des nachhaltigen Bauens und leitete die ­Redaktion der Zeitschrift structure – published by Detail.

HANS SEELHOFER Hans Seelhofer ist Mitglied der Geschäftsleitung von Dr. Lüchinger+Meyer Bau­ ingenieure – Ingenieurbüro für Konstruktiven Ingenieurbau, Fassaden- und Leichtbau in Zürich. Er war verantwortlich für die Tragwerksplanung des SchlotterbeckAreals.

THIJS VAN ROOSBROECK Thijs Van Roosbroeck ­betreute als Projektingenieur im Ingenieurbüro Ney & ROLAND PAWLITSCHKO VALERIE SPALDING Roland Pawlitschko ist Partner die Brücke „De Valerie Spalding ist ArchiArchitekt sowie freier Autor, Lentloper“ in Nijmegen. tektin und Mitarbeiterin im Architekturkritiker und Ingenieurbüro Engelsmann Übersetzer. Seit 2007 arbei- GREGOR SCHACHT Peters. In ihrer Dissertation tet er als freier Redakteur Gregor Schacht ist Bau­ standen Faltwerke im Mittelmit der Detail-Redaktion ingenieur und seit 2014 im punkt. ­zusammen.

Ingenieurbüro Marx Krontal in Hannover tätig. Er ist im MARTIN VALIER ANDREA PEDRAZZINI Büro als Projektleiter verMartin Valier gründete 2008 Andrea Pedrazzini ist Bau­ antwortlich für die Planung zusammen mit Christian ingenieur sowie Inhaber des Rückbaus der Lahntal- Penzel das Architekturund Gründer des Ingenieur- brücke in Limburg. und Ingenieurbüro Penzel büros Pedrazzini Guidotti Valier, das für den Bau des in Lugano. Er verantwortete LARS SCHIEMANN Wasserkraftwerks Hagneck die Tragwerksplanung des Lars Schiemann ist Profes- verantwortlich zeichnete.

Namics-Bürogebäudes in sor für Tragwerksplanung St. Gallen sowie des Einfaund Konstruktives Entwermilienhauses in Gordola. fen an der Hochschule ­München. Er war bei Mayr | Ludescher | Partner als projektleitender Ingenieur für die Tragwerksplanung des 219

AUTOREN

IMPRESSUM HERAUSGEBER Jakob Schoof

GESTALTUNG strobo B M, München (strobo.eu)

LEKTORAT Gabriele Oldenburg

REDAKTION Roland Pawlitschko, Charlotte Petereit

REPRODUKTION Repro Ludwig, AT– Zell am See

© 2021 DETAIL Business Information GmbH, München detail.de

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ANHANG

DRUCK UND BINDUNG Eberl & Kœsel GmbH & Co. KG, DE – Altusried-Krugzell PAPIER Luxoart samt 1,08-f. Vol. 115 g/m2 (Innenteil) Peydur Neuleinen 135 g/m2 (Einband) Bibliografische Information der Deutschen National­ bibliothek: Die Deutsche National­ bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über dnb.d-nb.de abrufbar.

ISBN 978-3-95553-544-5 (Print) ISBN 978-3-95553-545-2 (E-Book)