Brückenbau 1-2/2014

Ausgabe 1/2 . 2014

14. Symposium Brückenbau in Leipzig Erstmals haben wir dieses Jahr zu einem internationalen Symposium mit Österreich als Gastland eingeladen. Für unsere internationalen Referenten und Gäste, unter anderem aus St. Petersburg und Abu Dhabi bieten wir eine Simultanübertragung deutsch/englisch an.

www.verlagsgruppewiederspahn.de

ISSN 1867-643X

EDITORIAL Zum (vierzehnten) Symposium in Leipzig

Internationalität als weiteres Charakteristikum von Michael Wiederspahn

Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn

Herausgeber, Redaktionen und Verlage, die man mit der Frage konfrontiert, was mit ihren Erzeugnissen eigentlich passiert, wo die von ihnen mit Mühe, erheblichem Engagement und einigem Aufwand gefertigten Druckwerke nach der Lektüre letztendlich landen, betonen natürlich die Qualität ihrer Arbeit, beteuern, dass sich ihre »Produkte« selbst nach Monaten oder sogar Dekaden noch in etlichen Büros entdecken lassen. Trotz solcher oder ähnlicher Aussagen fischen die meisten aber eher im Trüben, hoffen und vermuten, glauben und wünschen sie vor allem, die von ihnen edierten Publikationen mögen überdauern, bekämen einen angemessenen Platz im (Bücher-)Regal zugewiesen, würden demnach pfleglich behandelt und nicht einfach entsorgt.

Otl Aicher, immerhin einer der wichtigsten deutschen Gestalter des 20. Jahrhunderts, ist hingegen ganz anderer Meinung. Seiner Ansicht nach verfügen (zumindest) Architekturmagazine über eine lediglich geringe Halbwertszeit, vergleicht er sie in seinem Buch »die welt als entwurf« doch mit Modejournalen, deren Botschaften wie Design- oder Schnittmuster schneller wechseln als manche Schaufensterdekoration. In einem zweifelsohne verzwickt erscheinenden Geflecht aus kontrastierenden Einschätzungen und disparaten Behauptungen den Überblick zu gewinnen gehört nicht unbedingt zu den leichtesten Übungen. Wer wird also beurteilen wollen, welchen Weg seine Veröffentlichungen (später) tatsächlich beschreiten?

Wir befinden uns nun in der ziemlich erfreulichen Situation, den Bestimmungsort eines Gros sämtlicher BRÜCKENBAUAusgaben zu kennen: Wie nur wenige Periodika werden sie gesammelt und sortiert, archiviert und in stabilen Hüllen zusammengefasst, um derart stets griffbereit zu bleiben, in ihnen etwas nachschlagen, ein bisschen nachforschen, sie immer wieder zu Recherchezwecken, als Kompendium und Inspirationsquelle nutzen zu können. Woher wir unser Wissen beziehen?

Unter den diversen nachprüfbaren Indizien und zahlreichen Rückmeldungen ragen hier, dem Titel des vorliegenden Heftes explizit verpflichtet, in erster Linie jene Anrufe und Schreiben hervor, in denen sich Leser und potentielle Teilnehmer nach dem exakten Termin des nächsten »Symposiums Brückenbau in Leipzig« erkundigen. Und das ist kaum erstaunlich, da dieses Expertentreffen und die zugehörigen Proceedings schon seit langem, ja seit ihrer (gemeinsamen) Premiere vor 14 Jahren hohes bis höchstes Renommee genießen – als eine, ohne übertreiben zu müssen, Institution, die in

ebenso prägnanter wie komprimierter Form veranschaulicht, was Ingenieure planen und bauen, konzipieren und konstruieren, welche Brücken von ihnen realisiert wurden oder werden und wie sie dabei Ästhetik und Funktionalität, Technik und Wirtschaftlichkeit miteinander verbinden. Obwohl die thematische Ausrichtung der einzelnen Tagungen wie Tagungsbände durchaus variiert und ihre Schwerpunkte jedes Mal eine nicht gerade klein zu nennende Bandbreite an Aspekten beinhalten, unterwerfen sie sich (dennoch) keinerlei Tagesaktualitäten, sondern warten ausschließlich mit Lösungen, Projekten und Verfahren auf, die durch große, eine im besten Sinne dauerhaft kaum zu bestreitende Qualität überzeugen.

Und insofern repräsentieren die nachfolgenden Seiten auch eine Tradition, indem sie erneut verdeutlichen, welchen Anspruch Symposium wie Zeitschrift bereits heute erfüllen und warum sie sich (beide) künftig durch eine verstärkte, über das diesjährige Gastland Österreich hinausreichende Internationalisierung auszeichnen werden – als weiteres Charakteristikum eines Informations- und Lektüreangebots, das sich anerkanntermaßen durch Relevanz und Kontinuität legitimiert.

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I N H A LT

Editorial

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Internationalität als weiteres Charakteristikum

Michael Wiederspahn

14. Symposium Brückenbau

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Bau der Botlek-Hubbrücke in Rotterdam

Daniel Naab, Zan Ivanov, Uwe Heiland

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Planungsdialog »Echelsbacher Brücke«

Karl Goj

20

Ersatzneubau der Talbrücke Bräubach

Bernd Endres, Peter Kosza

28

Ersatzneubau der Lennetalbrücke

Gero Marzahn, Stephan Eichholz, Peter Sprinke

34

Hängebrücke in Puerto Maldonado, Peru

Martin Lechner, Tamas Cserno

40

Integrale Brücke im Zuge der Umfahrung Oberwart

Helmut Hartl

46

Klappbrücke im neuseeländischen Whangarei

Martin Knight, Bartlomiej Halaczek

50

Realisierungswettbewerb Süderelbebrücke Moorburg

Bernd Rothe, Karl-Heinz Reintjes

54

Entwurf der Skurubridge bei Stockholm

Steen Savery Trojaborg, Erik Sagner

62

Fußgängerbrücke in Anaklia, Georgien

Peter Walser, Jochen A. Stahl

70

Bau der Filstalbrücke

Volkhard Angelmaier

77

Rheinbrücke zwischen Österreich und der Schweiz

Manfred Fischer, Hannes Kari

84

Zwei Netzwerkbogenbrücken in Wien

Norbert Friedl, Christian Trummer

92

Planung und Bau der Waschmühltalbrücke

Bernd Winkler

Special

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Wendeschleife Lothstraße in München

Ralf Jurkewitz

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Auswechseln von Rollenlagern

Rolf Kiy

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Produkte und Projekte

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Software und IT

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Nachrichten und Termine

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Branchenregister

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Impressum

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Maßnahme im Zuge der Erweiterung der Autobahn A 15

Bau der Botlek-Hubbrücke in Rotterdam von Daniel Naab, Zan Ivanov, Uwe Heiland

1 2 Künftiges Erscheinungsbild der Brücke aus zwei Perspektiven

© Konsortium A-Lanes

Berichtet wird über die technischen und organisatorischen Besonderheiten des Baus der Botlek-Brücke im Hafen von Rotterdam, Niederlande. Diese Doppel-Hubbrücke ist eine der größten ihrer Art. Sie besteht aus zwei ca. 90 m langen und ca. 50 m breiten Stahlüberbauten, deren Einzelgewichte mit den zugehörigen Ausbaulasten ca. 5.000 t betragen. Die beiden Überbauten sind innerhalb von 90 s um 31 m anzuheben und in 70 s abzusenken.

1 Einleitung Die Schaffung von neuen Infrastrukturen stellt an die Entwicklung der planungsrechtlichen Voraussetzungen, den Entwurf der Infrastruktur selbst, die sichere Bewertung der Ausführungszeit und der entstehenden Kosten sowie des sinnvollen Einsatzes der verwendeten Bauweisen, Tragwerke und Ressourcen hohe Anforderungen. Aktuelle Beispiele in Deutschland zeigen, dass diese Komplexität nicht in jeder Maßnahme hinreichend zu erfassen und abzudecken ist.

Ein aktuelles Beispiel für Großinfrastrukturmaßnahmen befindet sich aktuell in den Niederlanden in der Realisierung.

Hier wird ein ca. 37 km langer Autobahnabschnitt in eine vorhandene komplexe Struktur integriert. Kernstück des Projekts ist der Bau der Botlek-Hubbrücke.

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Dieses Bauwerk, das aus zwei Einzeltragwerken besteht, die als Hubbrücken innerhalb eines Querschnittes sowohl eine Autobahn mit zwei Richtungsfahrbahnen und Eisenbahnlinien mit zunächst einem Gleis als auch den Fußund Radwegverkehr überführen werden, soll im Folgenden dargestellt werden.

Die Kombination von Straßen- und Eisenbahnverkehr auf einem Stahltragwerk erfolgt in einer Vielzahl von Ausführungen durch die Integration des Eisenbahnverkehrs direkt in die Fahrspuren des Straßenverkehrs (innerstädtische Straßenbahnen in Parallelnutzung zum Straßenverkehr), aber auch durch die ebenenweise Trennung zwischen den beiden Verkehrsträgern, zum Beispiel bei der Tejo-Brücke in Lissabon oder der Oberhafenbrücke in Hamburg.

Die Anordnung der Fahrspuren für den Autobahnverkehr und der Eisenbahngleise in einer Ebene und voneinander geometrisch getrennt, wie bei der Botlek-Brücke, hat nun eine ungewöhnliche Querschnittsbreite und eine sich daraus ergebende Interaktion aus der Gestaltung des Lagerungssystems, der Übergänge und des Endquerträgers zur Folge. Die Vorgabegeschwindigkeit für die Durchführung der Hubvorgänge erzeugte wiederum maschinenbauliche Lösungen, die ihrerseits die Gestaltung der Brücke, der Pylone und Gründungen beeinflussten.

All jene Anforderungen und Lösungen sind eingebettet in ein Vertragsmodell für die Finanzierung und den Betrieb des Infrastrukturprojektes, das in Deutschland bislang nur modellhaft Anwendung fand.

2 Projektdarstellung 2.1 Gesamtmaßnahme A 15 Aufgrund der Erweiterung des Hafengeländes Maasvlakte und des Neubaus des Hafens Maasvlakte II war die wichtigste Verkehrsader A 15 zu den beiden Bereichen auf die steigenden Verkehrsströme, zu Lande wie zu Wasser, anzupassen.

Als Konsequenz wurde 2009 durch das niederländische Verkehrsministerium Rijkswaterstaat die Erweiterung der Autobahn A 15 um ca. 37 km in Rotterdam ausgeschrieben. Der Leistungsumfang umfasste das Design, den Bau, die Finanzierung und die Instandhaltung dieser Kapazitätserweiterung.

Zwischen dem äußeren Hafengelände Maasvlakte und dem Autobahnkreuz Vaanplein werden neue Fahrbahnspuren, ca. 50 Brückenbauwerke sowie eine neue bewegliche Brücke über den Fluss, die Maas, erweitert bzw. neu erstellt. Die Bauarbeiten für die Strecke begannen Mitte 2011 und sollen bis Ende 2015 abgeschlossen sein. 2016 wird die vorhandene Brücke abgerissen.

3 Bestehendes Brückenbauwerk © Hans de Visser

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU 2.2 Konsortium A-Lanes Nach einer fast zweijährigen Angebotsphase setzte sich das Konsortium A-Lanes A 15 letztlich auch aufgrund des von ihm vertretenen Entwurfes für die neue Botlek-Brücke im Hafen von Rotterdam gegen weitere Mitbewerber durch.

Das Konsortium besteht aus den Unternehmen John Laing, Strabag, Ballast Nedam sowie Strukton und wurde Ende 2010 mit dem Bau der Erweiterung beauftragt. Die Firmen Strabag, Ballast Nedam und Strukton erbringen zu gleichen Teilen die Design-, Bau- und Instandhaltungsphasen.

2.3 Brücke als zentrales Bauwerk Die Botlek-Brücke wurde durch den in Rotterdam ansässigen Architekten Paul Wintermans entworfen. Der Vorschlag dieses Büros erfüllte als Einziger sowohl die ästhetischen Kriterien und die Forderung minimierter Pylonbauwerke durch die gewählte Kombination von Bahn und Straße auf einem Überbau als auch die strengen Vorgaben der Autoritäten Port of Rotterdam und Rijkswaterstaat bezüglich Durchfahrtsmöglichkeiten und Verkehrsbehinderung. Dabei war bereits in der Entwurfsphase klar, dass die größten Herausforderungen für die Gestaltung der zweifeldrigen vertikalen Hubbrücke deren Breite und die notwendigen Hebe- und Schließzeiten darstellen würden.

In einem beengten Baufeld mit einem nur 15 m von den Fundamenten der neuen Brücke liegenden Autobahntunnel auf

4 Verkehrsströme am Knotenpunkt Botlek © Konsortium A-Lanes

der einen Seite sowie der bestehenden alten Botlek-Brücke aus dem Jahre 1956 mit einem Abstand von 29 cm auf der anderen Seite wird der Neubau mit seinen zwei Stahlfeldern von jeweils 92 m Länge und 50 m Breite den Fluss Maas überspannen.

2.4 Elemente der Brücke 2.4.1 Stahltragwerk Der Stahlüberbau mit einem Ausbaugewicht von 5.000 t wird durch jeweils drei Stahlfachwerkträger mit einer Fachwerkhöhe von 11,00 m getragen. An den vier Seilbefestigungspunkten an den Enden des Endquerträgers mit Abmes-

sungen von 1,40 m Breite und 5,00 m Höhe werden jeweils 16 Stahlkabel mit einem Durchmesser von 90 mm befestigt.

Insgesamt beträgt die Gesamtlänge der Haltekabel ca. 7.500 m.

2.4.2 System Die Brücke ist als »balancierte Brücke« ausgebildet. Das bedeutet, dass die Kontergewichte zwischen den Türmen exakt das ausgebaute Brückengewicht aufnehmen. Lediglich die Verkehrslasten werden durch maschinenbauliche Elemente wie Zugkabel, Umlenkrollen jeweils am Kontergewicht und Brückenendquerträger ausgeglichen.

5 Ansicht der Konstruktion im Gebrauchs- und Hubzustand © Konsortium A-Lanes

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2.4.3 Umlaufrollen Zur Steuerung der Hubgewichte und -geschwindigkeiten befinden sich auf jedem Pylonkopf acht Umlaufrollen aus Gussstahl mit einem Durchmesser von 3,60 m und einer Breite von 45 cm, auf denen jeweils zwei Kabel laufen. Die Dimensionierung solcher Rollen sowie der Kabel liegt in weiten Teilen außerhalb der vorhandenen Normgebung und bedurfte neben umfangreicher Entwicklungsarbeit im Einzelfall der Zustimmung des Auftraggebers. Allein diese maschinenbauliche Komponente hat zusammengebaut und auf die Lagerachsen montiert ein Gesamtgewicht von 130 t.

2.4.4 Maschinenbau Elemente aus acht Antrieben und zugehörigen Achsen sowie Kabeltrommeln für die Haltekabel und die Zugkabel ermöglichen es, ein Gesamtgewicht von 5.000 t innerhalb von 109 s und somit die Brücken zu öffnen und zu schließen.

Dies erfolgt bei einer kontinuierlichen Geschwindigkeit von 43 cm/s.

Der hierfür zuständige Maschinenbau der Brücke erreicht durch die Abmessungen und Gewichte des zu bewegenden Überbaus und die gleichzeitig geforderten Hebe- und Verriegelungsgeschwindigkeiten die Grenzen der zur Verfügung stehenden technischen Möglichkeiten.

Die Haltekabel werden ins Innere der Brücke in den sehr schmalen Maschinenraum geleitet. In der dort zur Verfügung stehenden Raumbreite von 4,00 m an den Außenpfeilern und 9,50 m am Mittenpfeiler ist der Antrieb der Brücke montiert.

6 Dimension der Umlenkrollen © Konsortium A-Lanes

2.4.5 Kontergewichte Eine Basiskomponente für die Funktionalität der Hubgeschwindigkeit sind die Kontergewichte. Die Kontergewichte sind als Spannbetonkonstruktion ausgelegt und haben Dimensionen von jeweils 2,00 m Breite, 8,00 m Höhe und eine Gesamtlänge von 56 m.

Um das erforderliche Balancegewicht zu erzielen, wird Magnatit dem Beton als Zuschlagstoff beigegebenen. Darüber hinaus wird in den oberen Teil des Querschnittes eine zusätzliche Stahlzulage eingebracht und vergossen (Bild 9). Mit diesem Element können die auftretenden Variationen im Brückengewicht hinreichend exakt ausgeglichen werden. Die Eingangsgröße »Brückengewicht (inkl.

Ausbaulasten)« wird hierfür in mehreren Phasen während des Ausbaus vor der Installation gewogen.

Der Übergang des Kontergewichtbalkens in die Pylone wird aufgrund geometrischer Bedingungen in Stahl realisiert. Die Einbautechnologie und deren zeitliche Grenzen – dazu gehört die Forderung des Hafenbetriebes, die Stahlbrücke innerhalb eines Wochenendes einzuschwim-

men sowie innerhalb von 24 h aus dem Fahrweg zu heben – haben zur Entwicklung der »Inner-Box« geführt.

Diese Box wird mit einem geringen Gewicht von ca. 50 t so ausgebildet, dass das Anbringen aller Kabelbefestigungspunkte möglich ist: Sie wird vor dem Einschwimmtermin am Turmkopf unterhalb der Umlaufrollen in der Endposition angeordnet. An dem auf unterem Niveau erstellten Kontergewicht wird eine sogenannte Outer-Box befestigt. So können beim Einfahren der Brücke die bereits vorher montierten Haltekabel lediglich an den Befestigungspunkten des Endquerträgers sowie an der »Inner-Box« angebracht werden. Dann wird mittels vormontierter Spannvorrichtungen die »Inner-Box« nach unten gezogen, damit sich der Überbau nach oben bewegt, bis sie in die »Outer-Box« am Kontergewicht hineingezogen wird. Anschließend erfolgt die Verbindung zwischen beiden Boxen.

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8 Maschinenbauliche Komponenten mit Kontergewicht und Führung © Konsortium A-Lanes

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7 Teile der maschinenbaulichen Ausrüstung © Konsortium A-Lanes

9 Querschnitt des Kontergewichts © Konsortium A-Lanes

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2.4.6 Pylone Alle Lasten aus der Kinematik sowie der Konstruktion selbst werden über die schlanken Betonpfeiler der Brücke in den Baugrund abgeleitet. Die Pylone weisen Wanddicken von maximal 1 m auf.

Um den vorgegebenen Bauzeitenplan gewährleisten zu können, entschieden sich die Ausführenden für eine Erstellung in Gleitbauweise. Herausfordernd war dabei, die schweren und zahlreichen Einbauteile, resultierend aus den hohen Kräften der Führungsschiene des Überbaus sowie der Kontergewichte, der Gleitgeschwindigkeit entsprechend einzubauen. Kriterium hier war nicht die Geschwindigkeit, sondern die Qualität des Betons. Im Zuge der Arbeitsvorbereitung wurde dazu der gesamte Bewehrungseinbau zunächst »trocken« simuliert und anschließend die Planung gemäß der gewonnenen Erkenntnisse mehrfach angepasst.

2.4.7 Gründung Die Lasten aus den Pylonen werden über deren Füße in die massiven Unterwasserbetonfundamente und damit in den Untergrund eingeleitet.

Zunächst war als Pfeilerfuß eine massiv geschlossene Betonkonstruktion vorgesehen. Aus Gründen des Platzbedarfs für die Installation der Hebetechnik wurden dann auch die Pfeilerfüße als entkernte Rahmenkonstruktion ausgebildet, was an die statische Modellierung geänderte Anforderungen stellte.

Das Gründungsniveau der Brücke befindet sich 8 m unterhalb der Flusssohle auf einer Sandlage. Das Fundament ist als Flachgründung konzipiert.

Eine notwendige Fußverbreiterung an den Fundamenten der äußeren Widerlager beeinflusste zudem die Erstellung von Wasserbaugruben und bedingte eine komplexe Aussteifungskonstruktion.

Die Fundamente waren mit bewehrtem Unterwasserbeton zu realisieren, wobei es jeweils ca. 17.000 m³ Beton einzubringen galt. Die Industriezone des Hafens von Rotterdam wurde an den Betoniertagen durch ca. 1.700 Betonmischfahrzeuge, die den Beton rund um die Uhr innerhalb von sieben Tagen anfuhren, belastet. Die drei Betonagen waren zugleich die umfangreichsten Unterwasserbetonagen, die jemals in den Niederlanden ausgeführt wurden.

10 Herstellen der Gründungskörper © Konsortium A-Lanes

2.5 Gesamtablauf und Prämissen 2.5.1 Komplexe Anforderungen Zu den komplexen Anforderungen im Zuge des Baus der Botlek-Brücke zählten unter anderem die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen.

2.5.2 Einbau der Unterwasserbewehrung Nach der Erstellung der Wasserbaugruben mit einer Fußverbreiterung unterhalb der Flusssohle war mit Tauchern, in einem vielbefahrenen Hafengebiet, die Bewehrung einzubringen. Die vorgefertigten Bewehrungskörbe und Matten wurden passgenau zwischen den Aussteifungen der Baugrube positioniert. Das Befüllen der Fundamente erfolgte dann an jeweils sieben Betoniertagen rund um die Uhr. Nachdem die Fundamente vergossen waren, wurden in Abschnitten von ca.

2,00 m die Pfeiler errichtet.

2.5.3 Pfeilerherstellung Im Zuge der Pfeilerherstellung waren komplexe Einbauteile einzufügen. Die in Gleitbauweise errichteten Türme finden ihren Abschluss auf dem Niveau +58,00 m, und die hier angeordnete Plattform dient zur Aufnahme der Brücke. Diese Umlaufrollen werden als Paket angeliefert und »just in time« eingesetzt.

11 Aussteifungskonstruktion im Detail © Konsortium A-Lanes

2.5.4 Stahlüberbau Entfernt von der eigentlichen Baustelle wird der Stahlüberbau separat gefertigt.

Dies entkoppelt die Gesamtherstellung, führt aber zu einem aufwendigen Transport der Überbauten zum finalen Standort.

Die Überbauten werden mit Pontons verschifft und auf die Pfeiler gelegt.

Um die bestehende Brücke passieren zu können, werden sie zu Wasser in einer Höhe von +14 m über Wasserspiegel verfahren.

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU 3 Stahltragwerk des Überbaus 3.1 Konstruktion und Prämissen Die Stahlkonstruktion der Brücke besteht aus drei parallelen Fachwerkebenen (A, B, C) mit dazwischen angeordneten orthotropen Platten.

Die System- bzw. Achsmaße der Brücke betragen in Längsrichtung 92,00 m und in Querrichtung 47,45 m, die Breite zwischen den Achsen A und B misst 19,05 m und zwischen den Achsen B und C 28,40 m. Der Standardquerschnitt weist eine Breite von 48,95 m auf, im Endbereich nimmt die Breite durch den Anbau der die Seilanschlusspunkte tragenden Kragarmen auf 56,35 m zu.

Die Brücke hat eine Gesamthöhe von 16,85 m.

Die Fachwerke wurden gemäß der statisch-konstruktiven Logik in Untergurt, zwei Fußpunkte, Obergurt, sechs Diagonalen und zwei Enddiagonalen aufgelöst.

Die Ausführung der Fachwerke in Achse A und C ist konstruktiv identisch, in der Fachwerkscheibe B treten andere Blechdicken auf. Die Fachwerkhöhe beträgt 13,60 m.

Der Fachwerkuntergurt ist als Kastenträger mit einem Querschnitt von 1,50 m x 2,50 m ausgebildet, der an beiden Enden mit jeweils einem Fußpunkte abschließt (Detail Untergurt).

Die Blechstärken des Fachwerkuntergurtes variieren zwischen 25 mm und 40 mm für den Steg und zwischen 40 mm und 90 mm für das Ober- und Untergurtblech.

Mit je einer Gesamtabmessung von 3,80 m x 4,30 m x 7,70 m und einem Gewicht von ca. 46 t sind die Fußpunkte die am massivsten ausgebildeten Bauteile der Brückenkonstruktion. Ihre Herstellung erfolgt in der Materialgüte S460ML.

12 Überbau mit Pylon und Widerlager © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

Der Fachwerkobergurt ist ebenfalls als Kastenträger mit radial gestaltetem Anschluss zwischen Steg und Oberflansch (Detail Obergurt) ausgebildet.

Der Querschnitt hat die Abmessungen von 1,70 m x 15 m und Blechstärken von 25 mm im Steg bis 90 mm im Obergurt.

Die Enddiagonalen sind begehbar und haben die gleichen Querschnittsmaße wie der Obergurt. Die Normaldiagonalen weisen Abmessungen 1,50 m x 1,00 m auf.

Um den Übergang aus dem mit Radien versehenen Obergurtflansch zu den Portaldiagonalen sinnvoll zu erreichen, wurde dieser Bereich als Gussknoten geformt. Hierbei sind Bauteile in der Materialgüte G 24 Mn 6 mit einer Dicke

13 Obergurt mit Knotendetail © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

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bis zu 105 mm und einem Gewicht von ca. 2,40 t für die Achsen A und C sowie von 2,80 t pro Stück für die Achse B entstanden.

Die beiden Fahrbahnen sind funktionell geteilt: Die nördlich liegende Fahrbahn zwischen den Achsen A und B ist für den Eisenbahnverkehr, die Landesstraße und den Gehweg vorgesehen. Die südlich liegende Fahrbahn ist für die Autobahn A 15 mit jeweils zwei Fahrspuren und einer Reservespur in beiden Richtungen geplant. Die Breite des Bahndecks beträgt 17,50 m und die des Fahrbahndecks 26,90 m. Die Konstruktion der Fahrbahn besteht aus trapezförmigen Längssteifen und 31 Querträgern mit einem Abstand

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14 Isometrie des Endquerträgers © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

15 Fachwerkfußpunkt mit Ansatz an Endquerträger © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

von 2,875 m. Aus Gründen der Gewichtsoptimierung wurde das Fahrbahndeckblech mit 19 mm, die Normal-Trapezsteife mit 9 mm und die Trapezknoten mit einer Dicke von 12 mm auf der Bahnseite ausgeführt. Auf der Straßenseite haben die Fahrbahnbleche eine Dicke von 18 mm, die Normalsteifen weisen eine Dicke von 8 mm und die Trapezknoten eine Dicke von 10 mm auf.

Interessant ist die Konstruktion des Endquerträgers mit einer Höhe 4,25 m, einer Breite von 1,40 m und einer Länge von 56,35 m. Die Wandstärke der Bleche variiert von 25–40 mm für die Stege und von 40–90 mm für die Ober- bzw.

Untergurte. Die Stege des Endquerträgers sind mit V-förmigen Längssteifen verstärkt.

Eine Tragwerksbesonderheit stellt zudem der »Small End Cross Beam« (SECT) dar, der entkoppelte Bewegungen zwischen der Fahrbahn und dem Endquerträger ermöglicht.

16 Einsatz eines neupatentierten Schweißverfahrens © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

3.2 Ganzheitlicher Design-Prozess Aufgrund der Abmessungen der Hubbrücke, vor allem in Querrichtung, waren folgende Besonderheiten mit größter Aufmerksamkeit zu berücksichtigen: – das Verformungsverhalten des Gesamttragwerkes und der Einzelbaugruppen, – die Interaktion hierauf bezüglich Temperaturwechsel, Windkräften und Verkehrslasten.

Dies führte zu erstmalig ausgeführten Sonderbauteilen wie den oben genannten SECT. Als Folge waren auch Sonderlösungen für Lager, Fahrbahnübergänge, den Straßen- und Schienenverkehr, Verriegelungen usw. zu konzipieren.

3.3. Technologien und Anforderungen Der Gesamtplanungs- und Entwicklungsprozess nahm einen wesentlich größeren Zeitumfang in Anspruch, als dies ursprünglich absehbar war.

Um auf solche Anforderungen flexibel reagieren zu können und gleichzeitig die Gesamtabläufe nur geringstmöglich zu beeinflussen, wurde die Fertigung der Stahlkonstruktion mit einem neuen Organisationswerkzeug, der Simulation, vorgeplant. Die Simulation oder Simulierung ist eine Vorgehensweise zur Analyse

18 Montage: Versteifungsträger und (nachlaufend) Fahrbahndeck © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

17 Versteifungsträger im Fertigungsprozess © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

von Systemen, die für die theoretische oder formelmäßige Behandlung zu komplex sind. Bei der Simulation werden Abläufe an einem Modell durchgeführt, um Erkenntnisse über das reale System zu gewinnen. Dies ist überwiegend bei dynamischem Systemverhalten gegeben.

Konkret heißt das, dass Fertigungsabläufe sowie Bauteil-Durchläufe berechnet werden und daraus Entscheidungen ableitbar sind. Die unstetige Abfolge von Prozessen (Prozess A fertig, Prozess B fehlerhaft, Prozess C ohne Ressource etc.) lässt sich mittels Simulation erfassen und in optimale Abläufe überführen. Die Inanspruchnahme simulierter Prozesse erzeugte den benötigten Flexibilisierungsgrad und ergab trotz erheblicher Entwicklungsarbeit im Zuge der technischen Konzeption der Brücke zuverlässige Abläufe in der Werkstattfertigung.

3.4. Montage Die Montage beider Stahlüberbauten wird parallel durchgeführt.

Im Zuge der Korrosionsschutzarbeiten erfolgt »just in time« die Ausrüstung der Brücken mit Vorrichtungen für die Steuerung und den Maschinenbau.

19 Überbau mit montiertem Endquerträger © Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

20 Lagerungsschema © VCE Vienna Consulting Engineers ZT GmbH

3.5 Ausrüstungen und Anbauten 3.5.1 Lager Neben den übrigen Schwierigkeitsgraden bei diesem Bauwerk ergaben sich aus der Hubfunktion der Überbauten sowie aus den geometrischen Abmessungen besondere Anforderungen an die Fahrbahnübergänge und Lager. Die Vertikalkraftlager waren nicht nur für das »Regular Scenario« mit ULS-Auflasten von Fzd ≈ 0 bis hin zu 20.000–30.000 kN und Verschiebewegen von Δax = ± 350 mm Δay = ± 45 mm mit zugehörigen Verdrehungen von Δφ = 15 ‰ zu bemessen, sondern auch für ein »Maintenance Scenario«, vor allem für den Hubvorgang. Dabei war die Randbedingung zu erfüllen, dass sich die Lager für Versatzwege von Δax = ± 120 mm und Δay = ± 35 mm zwischen Hub- und Schließzustand selbst zentrieren. Dies alles war zu realisieren mit einer maximal zur Verfügung stehenden Breite der Auflagerbank von ca. 2,30 m und einer vorgegebenen Anzahl von Hubvorgängen für 100 Jahre von n = 900.000.

Die schematische Lösung der Aufgabe ist aus den nachfolgenden graphischen Darstellungen ersichtlich. Die Übertragung der horizontalen Lasten musste, unter anderem aufgrund der fehlenden Auflasten, von den Vertikalkraftlagern entkoppelt werden.

Die zu übertragenden Kräfte ergaben sich zu: Fx,d = 16.000 kN und Fy,d = 4.300 kN mit den bereits oben erwähnten Translationen und Verdrehungen. Zusätzlich war für die Lager zu berücksichtigen, dass wegen der Hubvorgänge ermüdungsrelevante Stoßkräfte von Fx,Fat = ± 1.250 kN und Fy,Fat = ± 1.050 kN auf die Lager am Beginn des Kontakt- und Zentrierweges zu übertragen waren. Aufgrund der besonderen Anforderungen aus dem Schienenverkehr wies das maximale planmäßige Spiel im Endzustand dabei nur Δay = 0,70 mm auf.

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21 Longitudinal Pin © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

Als Lösung wurden deshalb massive Stahlbauteile aus Gussstahl gewählt, deren Freiraum mit neuentwickelten Kalottenlagern der Firma Maurer Söhne ausgestattet wurden, die sowohl die auftretenden Verschiebungen als auch die zugehörigen Verdrehungen ermöglichen.

3.5.2 Fahrbahnübergänge Wie bei den Lagern, so stellten sich auch hier neben den großen Bewegungen

22 Transversal Pin © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

23 Fahrbahnübergang im Grundriss © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

Randbedingungen aus dem Hubvorgang als besondere Herausforderung heraus.

Nachdem zunächst vorgesehen war, die Übergangskonstruktionen widerlagerseitig zu lagern und mittels unterhalb der Fahrbahnplatte zwischen Endscheibe und -querträger angebrachter Zentriervorrichtungen beim Schließvorgang jeweils zu justieren, wurde anschließend die Lösung entwickelt, die Übergangskonstruktionen auf längsverschieblichen Kragarmträgern zu lagern.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

24 Zwangsführung des Fahrbahnübergangs beim Absenken des Überbaus © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

Diese Lösung ermöglicht zum einen die selbsttätige Zentrierung der Übergangskonstruktionen für den Versatz zwischen Hub- und Schließzustand des Überbaues von Δax = ± 120 mm und Δay = ± 35 mm und zum anderen ihre sichere Lagerung während der Hubvorgänge. Beim Aufsetzen des Überbaues auf die Vertikalkraftlager lösen sich die widerlagerseitigen Lagerungen der Übergangskonstruktionen jeweils von den Hebeträgern und setzen auf ebenfalls widerlagerseitigen Lagerungspunkten auf, so dass ein Einfeldträger zwischen Widerlager und Überbau entsteht (BOB), der eine ermüdungssichere Übertragung der Verkehrslasten gewährleistet.

4 Fertigstellung und Termine Die Überbauten werden im April 2014 stahlbaumäßig fertiggestellt sein. Im August erfolgen ihr Ausschwimmen und Anschließen an die Pylone und den in Teilen vorinstallierten Maschinenbau.

Mit Realisierung dieser Termine soll ein technisches und organisatorisches Großprojekt im vorgegebenen Terminrahmen einen wichtigen Zwischenabschnitt bewältigt haben.

Autoren: Dipl.-Ing. (FH) Daniel Naab Strabag International GmbH, Köln Dipl.-Ing. Zan Ivanov Dipl.-Ing. Uwe Heiland Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH, Hannover

Literatur [1] Internetseite des Projektes: www.verbredinga15.nl.

[2] Schedler, R.; Eder, U.; Jille, E.: Replacement of Botlek Lifting Bridge, Motorway A15, Netherlands.

Proceedings of the International IABSE Conference, Rotterdam May 6-8, 2013.

[3] Heiland, U.: Die Instandsetzung und Verbreiterung der Kennedybrücke Bonn. Vortrag Deutscher Stahlbautag, Mainz 2008.

[4] Dieckmann, C.; Heiland, U.; Hagedorn, M.: Zum Bau des Oberhafenbrückenzuges in Hamburg; in: Stahlbau, 77. Jg., Heft 3, 2008.

[5] Schürmann, M.: Konzepte und Lösungen zum Lagerungssystem der Botlek-Brücke; unveröffentlicht.

[6] VCE Vienna Consulting Engineers ZT GmbH:

Drep Stahldeck. Nr. A-Lanes_A15_DE_3637_ 2500_DREP_0001

BAD OEYNHAUSEN REALISIERUNG: 2005 - 2012 AUFTRAGGEBER: LANDESBETRIEB STRASSENBAU NRW BESCHICHTUNGSSYSTEM BRÜCKENKONSTRUKTION: HEMPADUR TL/ZN 87260 HEMPADUR TL87/ZP 87431 HEMPADUR TL94/EG 87290 HEMPATHANE TL87/EG 87480

BEWÄHRTE BESCHICHTUNGSSYSTEME FÜR BRÜCKENBAUPROJEKTE • Hervorragende Korrosionsschutzeigenschaften

Auftraggeber A-Lanes A15 Mobility vof, Pernis, Niederlande

• Hohe Beständigkeit

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Entwicklung möglicher Lösungskonzepte

Planungsdialog »Echelsbacher Brücke« von Karl Goj

1 Echelsbacher Brücke: Querung der Ammerschlucht © Staatliches Bauamt Weilheim

Die 85 Jahre alte Echelsbacher Brücke überquert im Zuge der Bundesstraße B 23 die Ammerschlucht bei Rottenbuch. Die in einem FFHGebiet liegende aufgeständerte Bogenbrücke ist nicht nur ein in die Landesdenkmalliste eingetragenes Bauwerk, sondern auch ein europäisch geschütztes Fledermaushabitat. Die Bundesstraße B 23 verbindet zusammen mit der Bundesstraße B 17 den Großraum Augsburg mit dem Werdenfelser Land und seinem Zentrum Garmisch-Partenkirchen. Das landschaftsprägende Bauwerk muss dringend grundhaft instandgesetzt oder gegebenenfalls erneuert werden. Geeignete Umleitungsstrecken für den Fall einer längeren Brückensperrung stehen nicht zur Verfügung. Diese schwierigen Randbedingungen haben die Bayerische Straßenbauverwaltung dazu veranlasst, mögliche Lösungskonzepte mit allen maßgeblich Beteiligten in einem Planungsdialog zu erarbeiten.

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2 Lage des Bauwerks im Zuge der B 23 © Staatliches Bauamt Weilheim

1 Historie Bis zur Errichtung der Echelsbacher Brücke im Jahr 1929 musste der Verkehr über die »Ammersteige« hinab in die Schlucht fahren, um dort die Ammer zu überqueren. In den Wintermonaten war der Pfad wegen der Steigungen bis zu 20 % oft tagelang unpassierbar. Die Passionsspiele 1930 in Oberammergau waren wohl der wesentliche Anlass für den Entschluss der Bayerischen Staatsregierung, die unzumutbaren Verkehrsprobleme durch den Bau einer Brücke über die Ammerschlucht zu verbessern.

Den 1928 ausgeschriebenen Wettbewerb gewann die Firma Hoch-Tief mit dem Entwurf einer Bogenbrücke nach dem System Melan-Spangenberg. 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. Dadurch konnte ein teures und vor allem bei tieferen Schluchten besonders kompliziertes Traggerüst eingespart werden. Prof. Heinrich Spangenberg (1879–1936) erweiterte die Anwendung der Melan-Methode, indem er den Stahlgerüstbogen zunächst mit Kies vorbelastete, um ihn dann Schritt für Schritt durch einen etwa gleich schweren Betonmantel zu ersetzen: Auf die Weise wurden ungleichmäßige Verformungen des Stahlgerüstbogens verhindert.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 Errichtung des Stahlgerüstbogens im Freivorbau © Staatliches Bauamt Weilheim

Nach diesem System wurden Anfang des 20. Jahrhunderts viele Bogenbrücken in Europa und Übersee errichtet. Die Echelsbacher Brücke konnte zum Beispiel in einer bemerkenswerten Bauzeit von nur 12 Monaten hergestellt und bereits nach 14 Monaten rechtzeitig zu den Passionsfestspielen 1930 dem Verkehr übergeben werden. Die Brücke ist weitgehend im Originalzustand erhalten.

2 Derzeitige Situation Mit einer Gesamtlänge von 182 m überquert die aufgeständerte Bogenbrücke den Talgrund der Ammer in einer Höhe bis zu 78 m. Die beiden nebeneinanderliegenden Bögen haben eine Stützweite von jeweils 130 m und eine Höhe im Stich von 32 m. Die Bundesstraße B 23 verbindet zusammen mit der Bundesstraße B 17 den Großraum Augsburg mit dem Werdenfelser Land und seinem Zentrum Garmisch-Partenkirchen, wobei ca. 10.000 Kfz/d die Brücke überfahren.

Die Ammerschlucht ist ein FFH-Gebiet, die Echelsbacher Brücke wiederum beherbergt eine landesweit bedeutsame Fledermauskolonie des Großen Mausohrs und ist selbst ein europäisch geschütztes Fledermaushabitat. Bis zu 300 Muttertiere und ihre 150 Jungen belegen von etwa Mai bis September einen Teil des südlichen Bogens als Wochenstube. Die zu ihrer Zeit weitgespannteste Brücke in Melan-Spangenberg-Bauweise ist außerdem ein in der Landesdenkmalliste eingetragenes Baudenkmal.

Im Jahr 1963 wurde die Fahrbahnplatte der Brücke von 8,30 m auf 10,70 m verbreitert. Außerdem mussten 1973–1974 sowie 1981 und 1986 größere Instandsetzungsmaßnahmen am gesamten Bauwerk realisiert werden. Bei den regelmäßig durchgeführten Brückenprüfungen

4 Schalung zur Herstellung der Betonummantelung © Staatliches Bauamt Weilheim

zeigten sich in den letzten Jahren vermehrt Schäden in Form von Abplatzungen und korrodierten Bewehrungseisen. Die Brücke ist aufgrund ihres Zustands auf 16 t mit einer Abstandsangabe für den Schwerverkehr von 100 m gewichtsbeschränkt. Resultierend aus der fortschreitenden Schadensentwicklung, besteht die Gefahr einer weiteren Herabstufung, was wegen der Bedeutung der B 23 für die Region nicht vertretbar wäre. Deshalb arbeitet die Bayerische Straßenbauverwaltung mit Hochdruck an einem Konzept für die erforderliche Instandsetzung bzw. Erneuerung des Bauwerks.

3 Untersuchungen, Gutachten Als Grundlage für die weiteren Untersuchungen und Planungsschritte hat die Bayerische Straßenbauverwaltung zunächst fünf Varianten näher betrachtet: – kompletter Erhalt der bestehenden Brücke mit Instandsetzung aller geschädigten Betonbereiche, – Erneuerung des Überbaus und der Stützen mit Instandsetzung der geschädigten Betonbereiche der beiden Bögen, – Erneuerung des Überbaus und der Stützen mit kompletter Freilegung des Stahlgerüstes der Bögen und Ersatz des Betons im Bogenbereich, – Neubau der Brücke an der jetzigen Stelle mit dem Abbruch des alten Bauwerks, – Neubau neben der vorhandenen Brücke und Erhalt des denkmalgeschützten Bauwerks.

Bei der letztgenannten Variante stellt sich wie immer in solchen Fällen insbesondere die Frage nach der künftigen Nutzung der alten Brücke und der Übernahme ihrer Baulast. Auf Basis der erwogenen Varianten war im Folgenden ein tragfähiges

Konzept unter Einbeziehung aller Randbedingungen zu erarbeiten. Dazu bedurfte es einer intensiven Abstimmung mit dem Denkmalschutz, dem Naturschutz, den betroffenen Gemeinden und Landkreisen sowie dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. Eine wichtige Voraussetzung für die Umsetzung jedes Konzeptes ist die Lösung der Fledermausproblematik. Auf Grundlage des Ergebnisses dieser Abstimmung ist dann ein Bauwerksentwurf zu erstellen und nach dessen Genehmigung das Planfeststellungsverfahren durchzuführen.

Ziel ist es, den Ablauf so zu steuern, dass unter Berücksichtigung der Zeit für die Ausschreibung und Vergabe bzw. Bauvorbereitung ein Baubeginn innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre möglich ist.

5 Bauwerksprüfung und Schadensermittlung © Zilch + Müller Ingenieure GmbH

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6 Freigelegte Stahlkonstruktion im Bogenscheitel © Zilch + Müller Ingenieure GmbH

Als Basis für die Erarbeitung eines Konzeptes gab die Straßenbauverwaltung ein umfangreiches Gutachten beim Büro Zilch + Müller in Auftrag, das seit 2012 vorliegt und – die Erfassung der Bestandsunterlagen, – eine intensive Bauwerksuntersuchung, – eine statische Nachrechnung, – eine Beurteilung der möglichen Varianten und – den Vorschlag eines Konzeptes umfasst.

Im Wesentlichen beinhaltet das Gutachten folgende Ergebnisse: – Durch chloridinduzierte Korrosion sind an den Längsträgern, den Querträgern und den Kragarmen des Überbaus sowie an den Stützen bereits erhebliche Schäden an der Bewehrung auch in größeren Tiefen der Bauteile aufgetreten.

– Im Bereich des Bogenscheitels wurde durch chloridinduzierte Korrosion ein Materialabtrag bis zu 3 mm Tiefe am Stahlskelett festgestellt. Diese Schädigung ist jedoch lokal begrenzt, die Stahlteile im Kämpferbereich weisen keine Korrosionsschäden auf.

– Der Stahl des Stahlskeletts ist nicht schweißgeeignet.

– Der Beton der Bögen entspricht einem heutigen Beton C40/50.

– Die Gefahr einer vorzeitigen Ermüdung der Stahlkonstruktion besteht nicht.

– An den Lagern sind wesentliche Schäden nicht erkennbar. Allerdings ist der Zustand der Dollen zur Übertragung der Querkraft nicht prüfbar.

Als Vorschläge für eine mögliche Instandsetzung bzw. Ertüchtigung schlug der Gutachter vor, auf jeden Fall die aufgeständerte Fahrbahnplatte und die Stützen zu erneuern und die lokalen Schädigungen des Bogens zu beseitigen bzw. alternativ einen Ersatzneubau der Brücke an der gleichen Stelle zu realisieren und das vorhandene Bauwerk abzubrechen.

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7 Stahlprobenentnahme im Bereich des Bogenscheitels © Zilch + Müller Ingenieure GmbH

4 Umquartierung

des Großen Mausohrs Aus Artenschutzgründen dürfen die Lüftungslöcher im Bogen, durch die das Große Mausohr ein- und ausfliegt, nicht vergittert werden. Deshalb wurden Überlegungen angestellt, wie die Fledermäuse aus dem Bogen herauszulocken sind und wie sich ein Ersatzquartier schaffen lässt.

So wurden zunächst einige Fledermäuse mit Sendern versehen, um die Gewohnheiten der Tiere bzw. deren Flugbewegungen besser einschätzen zu können.

Dann wurde eine containergroße Holzkiste geplant und montiert, deren Innenraum so ausgestaltet ist, dass er den Bedingungen im Innern des südlichen Bogens ähnelt. Im Sommer 2011 wurde die »Fledermauskiste« auf Schienen zwischen den Bögen platziert, damit die Einflugöffnungen des Bogens und des Ausweichquartiers möglichst nahe beieinanderliegen. Nach der Umsiedlung soll die »Fledermauskiste« langsam aus

9 Großes Mausohr © Eva Krinner

8 Belüftungs- und zugleich Einflugsöffnung für die Fledermäuse © ChiroTec

dem Bauwerk herausgezogen und neben der Brücke platziert werden. Die Versuche, die Fledermäuse umzusiedeln, sind zwar noch nicht abgeschlossen, die bisherigen Ergebnisse aber nicht zufriedenstellend.

10 Fledermauskolonie im südlichen Bogen © Eva Krinner

11 Brücke mit Fledermausersatzquartier © Peter Preller

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

12 13 Prüfung von lokalen Umleitungsstrecken © Staatliches Bauamt Weilheim

5 Planungsdialog Wegen der äußerst komplexen Randbedingungen und der zum Teil sehr divergierenden Anforderungen der Beteiligten an ein mögliches Lösungskonzept entschloss sich die Bayerische Straßenbauverwaltung, einen Planungsdialog unter Leitung eines externen Moderators durchzuführen. Am Planungsdialog nahmen Vertreter der fünf direkt und indirekt betroffenen Gemeinden, der beiden durch die B 23 verbundenen Landkreise, Vertreter des amtlichen Naturschutzes und des Landesamtes für Denkmalschutz, das zuständige Staatliche Bauamt Weilheim sowie die Oberste Baubehörde teil. Da die Ergebnisse des Planungsdialogs als Vorgaben in die Auslobung eines Wettbewerbs eingehen sollen, wurden auch Vertreter des Büros, das den Wettbewerb vorbereiten soll, hinzugezogen. Grundlage für die Durchführung des Planungsdialogs waren die Ergebnisse aus dem Gutachten des Büros Zilch + Müller.

Insgesamt fanden zusammen mit der Auftaktveranstaltung bis heute acht Sitzungen mit durchschnittlich zwölf Teilnehmern statt. Zu Beginn des Planungsdialogs wurden in einem Brainstorming alle möglichen Lösungen zusammengetragen: Aus neun Lösungsansätzen, die zum Beispiel auch den Bau eines Staudamms beinhalteten, kristallisierten sich relativ schnell drei Favoriten heraus: – Erneuerung der aufgeständerten Fahrbahn und der Stützen sowie Instandsetzung der bestehenden Bögen, – Neubau an der Stelle der bestehenden Brücke mit Integration der Bögen ohne statische Funktion, – Neubau südlich neben der alten Brücke mit einer Verkehrsführung während der Bauzeit über das vorhandene Bauwerk. Nach Verkehrsfreigabe der neuen Brücke sollte der Rückbau der alten erfolgen.

Bei den zwei ersten Varianten ging man zunächst von der Möglichkeit einer Umfahrung der Baustelle aus. Ziel des Wettbewerbs sollte eine optimierte Bau- bzw. eine nur minimale kurze Sperrzeit der Brücke sein.

In den weiteren Sitzungen stellte sich aber immer mehr heraus, dass das Interesse der betroffenen Gemeinden und Landkreise in erster Linie einem zukunftsfähigen Bauwerk mit ausreichender Tragfähigkeit gilt und nur minimale Verkehrsbehinderungen während der Bauzeit akzeptiert werden. Dabei wurde auch immer klarer, dass keine geeigneten Umleitungsstrecken zur Verfügung stehen und ein Ausbau oder die Verbesserung von potentiellen Umleitungsstrecken nicht realisierbar ist.

14 15 Engstellen im Zuge der Umfahrung © Staatliches Bauamt Weilheim

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

16 Mögliche Lage der Behelfsbrücke © Staatliches Bauamt Weilheim

Außerdem musste die Idee eines Neubaus neben der vorhandenen Brücke aufgegeben werden, da die Eingriffe in naturschutzfachlich prioritäre Lebensräume zu groß wären. Allerdings zeichnet sich ab, dass die Eingriffe in den Talraum der Ammer bei Errichtung einer Behelfsbrücke südlich und so nahe wie möglich neben dem bestehenden Bauwerk bei entsprechenden Einschränkungen aus naturschutzfachlicher Sicht akzeptiert werden könnten. Als Konzept für eine mögliche Behelfsbrücke wurde der Einsatz eines Brückengeräts SS 80 untersucht, das bereits beim Bau der Tiefentalbrücke im Zuge der B 16 zwischen Füssen und Markt Oberdorf Anwendung fand.

6 Zusammenfassung Aufgrund der umfangreichen Vorüberlegungen bzw. Untersuchungen und des durchgeführten Planungsdialogs zeichnen sich zwei Varianten ab, mit denen man im nächsten Jahr in einen Wettbewerb gehen will.

Beide Varianten haben als Basis die Errichtung einer Behelfsbrücke südlich neben der vorhandenen Echelsbacher Brücke, so dass während der Bauarbeiten praktisch keine Sperrung bzw. Umleitung erforderlich wäre.

Eine der beiden Varianten, die weiterverfolgt wird, umfasst die Erneuerung der aufgeständerten Fahrbahn und der Stützen sowie den Erhalt auch der statischen Funktionsfähigkeit der existierenden, instandzusetzenden Bögen. Als zukunftsfähige Brückenklasse muss mindestens LM 1 nach DIN-Fachbericht erreicht werden.

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17 Tiefentalbrücke: Einsatz eines Brückengeräts © Staatliches Bauamt Weilheim

Die andere Variante besteht im kompletten Neubau der Echelsbacher Brücke. Die alten Bögen sollen zwar instandgesetzt, aber ohne statische Funktion in die neue Struktur integriert werden. Als Brückenklasse wird für diese Variante LM 1 nach Eurocode zugrunde gelegt.

Derzeit werden auf dieser Basis die Auslobungsunterlagen für den Wettbewerb vorbereitet. Die Bekanntmachung für den Wettbewerb ist für Ende des ersten Quartals 2014 geplant. Welche der beiden Varianten weiterbearbeitet werden wird, soll durch das Ergebnis des Wettbewerbs herausgefunden werden.

Insgesamt ist der Planungsdialog in der vorliegenden Situation der richtige Weg, weil nur so alle Interessen unmittelbar berücksichtigt, diskutiert und abgewogen werden konnten. Außerdem zeigte sich in der Diskussion, dass die Gewichtung der Interessen der Beteiligten im Vorfeld von der Straßenbauverwaltung nicht ganz realistisch eingeschätzt wurde.

Es besteht nun die berechtigte Hoffnung, dass sich mit dem Planungsdialog die einzelnen Aspekte so weit abstimmen ließen, dass auch im noch durchzuführenden Planfeststellungsverfahren keine unüberbrückbaren Differenzen mehr auftreten.

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

Literatur [1] Grafwallner, G.: B 23, Echelsbacher Talbrücke –

denkmalgeschützter Melanbogen und das

Große Mausohr; in: Tagungsband Brücken- und

Ingenieurbautagung 2012 des Bundesministe-

riums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung.

München 2012, S. 141–145.

[2] Zilch + Müller Ingenieure: Gutachterliche Stellungnahme vom 30.06.2012.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Integralbauweise statt Federplattenkonstruktion

Ersatzneubau der Talbrücke Bräubach von Bernd Endres, Peter Kosza

Die 1981 errichtete Bräubachtalbrücke liegt südöstlich von Würzburg und ist eines der Großbauwerke der Bundesautobahn (BAB) A 7.

Im Zuge der regelmäßig durchgeführten Bauwerksprüfungen wurde in den letzten Jahren eine deutliche Zunahme an Schäden festgestellt, weshalb zusätzlich Chloridbeprobungen und Potentialfeldmessungen am Überbau erfolgten. Deren Ergebnisse und die anschließende Nachrechnung zeigten, dass sich eine Ertüchtigung der Brücke in einem wirtschaftlich vertretbaren Rahmen nicht realisieren lässt.

Es fiel daher die Entscheidung zugunsten eines Ersatzneubaus.

1 Ertüchtigungskonzept der A 7 Die BAB A 7 ist mit ca. 950 km die längste deutsche Autobahn und eine der wichtigsten deutschen und europäischen Fernstraßenverbindungen, von der dänischen Grenze bei Flensburg bis ins bayerische Füssen reichend.

In Nordbayern verläuft sie vorwiegend durch Mittelgebirgslandschaften und über Flusstäler. Aufgrund der topographischen Gegebenheiten liegen im Zuge der 170 km langen Strecke 24 Großbrücken mit Längen bis zu 940 m. Die Mehrzahl dieser Bauwerke sind materialoptimierte Spannbetonbrücken aus den 1960er Jahren, zum Teil finden sich auch einteilige Stahlverbundbrücken. Die Bauwerke in den neueren Streckenabschnitten wurden ebenfalls vor 1985 fertiggestellt, das heißt, sie alle entsprechen der Brückenklasse (Bkl) 60.

Nahezu sämtliche Bauwerke weisen erhebliche alters- und konstruktionsbedingte Defizite auf, so dass knapp 40 % von ihnen eine Zustandsnote von 3,0 und schlechter sowie weitere 45 % eine Zustandsnote zwischen 2,5 und 2,9 haben. Viele davon sind in ihrer Dauerhaftigkeit bereits stark eingeschränkt, und es mussten schon mehrfach verkehr-

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1 Großbrücken im Zuge der A 7 in Nordbayern © Autobahndirektion Nordbayern

liche Kompensationsmaßnahmen wie Überholverbote für Lkws oder die Sperrung für genehmigungspflichtige Schwertransporte verfügt werden.

20 Bauwerke stehen im Nachrechnungsprogramm der Autobahndirektion Nordbayern, davon 14 in höchster Priorität.

Vier wurden bereits nachgerechnet mit dem Resultat, dass eine wirtschaftliche Ertüchtigung und ein Anheben des Ziellastniveaus von Bkl 60 auf LM 1 nicht möglich sind und daher Ersatzneubauten erforderlich werden. Mit der Verkehrsfreigabe der Talbrücke Sinntal im Sommer

2013 wurde der erste Ersatzneubau abgeschlossen, mit der Talbrücke Bräubach befindet sich ein zweiter inzwischen im Bau. Nur bei zwei Brücken wird derzeit kein Handlungsbedarf gesehen.

Nachdem kein Abschnitt der A 7 im aktuellen Bedarfsplan in den vordringlichen Bedarf eingeordnet ist, handelt es sich bei den notwendigen Ertüchtigungsmaßnahmen und Ersatzneubauten ausschließlich um singuläre Einzelprojekte mit einem geschätzten Investitionsbedarf von ca. 220 Mio. € in den Jahren 2013–2019.

2 Finanzbedarf zur Brückenertüchtigung an der A 7 in Mio. € © Autobahndirektion Nordbayern

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 Regelquerschnitt des Bestandsbauwerks © Autobahndirektion Nordbayern

2 Bauwerkszustand

der Talbrücke Bräubach Die Bräubachtalbrücke liegt südöstlich von Würzburg unmittelbar nördlich der Anschlussstelle Marktbreit. Sie wurde 1981 nach einem Sondervorschlag der Firma Boswau & Knauer fertiggestellt.

Es handelt sich bei ihr um eine siebenfeldrige Plattenbalkenspannbetonbrücke mit Stützweiten von 6 x 35,20 m und 1 x 36,30 m und somit einer Gesamtstützweite von 247,50 m. Die beiden Überbauten bestehen aus jeweils drei vorgespannten Längsträgern als Einfeldträgern mit einer konstanten Konstruktionshöhe von 2,40 m und Stegbreiten von 0,40 m, ergänzt um eine quervorgespannte Ortbetonplatte als Federplatte über den Pfeilern. Als Bauverfahren kam das »Brücken-Bau-System Schreck« zum Einsatz. Da nur an den Endauflagern Querträger eingebaut wurden, befinden sich auf jedem Pfeilerkopf sechs Verformungslager. Ihre Höhe über Tal beträgt maximal 37 m.

Im Zuge der Bauwerksprüfung wurde in den letzten Jahren eine deutliche Zunahme an Schäden an den Über- und Unterbauten festgestellt, wobei sich vor allem eine wachsende Rissausbreitung, vermehrte Abplatzungen und Hohlstellen sowie die Bildung von Rostfahnen beobachten ließen. Um den Schadensumfang und dessen Ursachen zu ergründen, wurden zusätzlich Chloridbeprobungen und Potentialfeldmessungen am Überbau durchgeführt. Die Messergebnisse zeigten, dass insbesondere die unteren Flansche der Längsträger stark korrodierte bzw. stark korrosionsgefährdete Bereiche beinhalten. Beim Freilegen jener kritischen Bereiche wurden die vorherigen Messungen bestätigt und stark korrodierte Beweh-

rung, korrodierte Hüllrohre, unzureichend verpresste und auch korrodierte Spannglieder angetroffen. Vereinzelt musste bereits das Versagen einzelner Spannlitzen festgestellt werden.

Aus dieser Erkenntnis heraus wurde für die Talbrücke Bräubach eine objektbezogene Schadensanalyse durchgeführt und das Bauwerk nachgerechnet. Dabei trat neben den Korrosionsschäden eine ganze Reihe weiterer baulicher und statischer Defizite zutage, so dass für das Bauwerk nicht einmal mehr Brückenklasse 60 nachgewiesen werden kann.

Zur Ertüchtigung der Brücke wären somit umfangreiche, bis tief in die Konstruktion hineinreichende bauliche Maßnahmen zur Erhöhung der Tragfähigkeit sowie umfassende Betoninstandsetzungsarbeiten erforderlich. Der damit verbundene

finanzielle Aufwand lässt sich wirtschaftlich nicht rechtfertigen, weshalb man sich gegen ihre Realisierung zugunsten eines Ersatzneubaus entschieden hat.

4 Korrodierte und gerissene Spannlitzen © Autobahndirektion Nordbayern

5 Spannglieder ohne Verpressung © Autobahndirektion Nordbayern

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

6 Beispiele für Entwurfsvarianten © Autobahndirektion Nordbayern

3 Ersatzneubau: Variantenuntersuchung Die wichtigsten Randbedingungen für den Ersatzneubau ergaben sich aus der bestehenden Lage und Gradiente der Autobahn sowie dem tiefen Taleinschnitt des Bräubachs. Die BAB-Achse verläuft über die gesamte Bauwerkslänge hinweg in einem Kreisbogen mit R = 2.000 m, das Gefälle der Gradiente beträgt konstant 0,60 %. Die Breite der Fahrbahn zwischen den Schrammborden wurde für den neuen Überbau um 1,00 m auf 12,00 m verbreitert. In Bezug auf die mögliche Pfeileranordnung mussten nicht nur der Bachverlauf, ein Mischwasserkanal und die überführte Kreisstraße KT 18, sondern auch die verbleibenden Tiefgründungen der vorhandenen Brücke berücksichtigt werden. Aufgrund der Erfahrungen am Bestandsbauwerk wurde zudem besonderer Wert auf eine robuste und unterhaltungsarme Konstruktion gelegt.

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Im Rahmen der Vorplanung wurden insgesamt sieben Varianten erarbeitet, die wegen der Talsymmetrie Konzepte mit ungeraden Feldanzahlen von fünf und sieben vorsahen. Bei dem vorliegenden tiefen Taleinschnitt war eine Bogenbrücke im Übrigen ebenfalls denkbar. Die Regelstützweiten ergaben sich zu 40 m für die Varianten mit sieben sowie zu 56 m für Varianten mit fünf Feldern und führten zunächst zu einer klaren Trennung der Überbautypen, indem für die kleinen Stützweiten Plattenbalkenquerschnitte und Hohlkästen für die großen gewählt wurden. Bereits in dieser Phase der Variantenuntersuchung wurden sowohl gelagerte Überbauten als auch integrale Lösungen in Betracht gezogen.

Im Zuge der Gegenüberstellung der Varianten zeigten sich einerseits konstruktive und wirtschaftliche Vorteile im Fall des Plattenbalkenquerschnitts, andererseits wurde aus gestalterischen Gründen eine Alternative mit fünf Feldern bevorzugt, um eine größere Transparenz zu erzielen.

Die geringere Pfeileranzahl erforderte zudem weniger Eingriffe in die Talflanken und ließ sich besser mit den im Boden verbleibenden Gründungsresten vereinbaren. Als wesentlicher Nachteil in puncto Unterhaltungsaufwand wurde hingegen die erschwerte Zugänglichkeit der Lager unter einem Plattenbalkenüberbau erkannt.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

7 Ansicht der Vorzugsvariante © Autobahndirektion Nordbayern

Der Stahlbetonbogen mit Plattenüberbau in Spannbeton konnte in Bezug auf die Sichtbeziehungen von der im Tal verlaufenden Straße gestalterisch nicht überzeugen. Zusätzlich ergaben sich aus der BAB-Trassierung im Kreisbogen konstruktive Probleme. Da die Bogenbrücke im Vergleich auch die unwirtschaftlichste war, wurde sie nicht weiterverfolgt.

Die beste Verknüpfung aller Vorteile für Überbautyp, Feldanzahl und lagerlose Pfeiler als Ergebnis der Variantenbewertungen wurde in der Vorzugsvariante mit einem gevouteten Plattenbalkenüberbau über fünf Felder in semiintegraler Bauweise realisiert. Diese Lösung überzeugt durch ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Stützweite und lichter Höhe, eine klare, dem Kraftfluss folgende Formensprache durch das wiederkehrende gestalterische Element der Voute am Überbau und dem anschließenden Pfeilerkopf.

Ihre Wirtschaftlichkeit ist aufgrund relativ niedriger Herstellungskosten und sehr geringen Unterhaltungsaufwands optimal.

4 Entwurf der semiintegralen Brücke Ausgehend von der Vorzugsvariante, wurde ein Brückenbauwerk über fünf Felder mit den Stützweiten 40 m, 3 x 56 m, 40 m und einer Gesamtlänge von 248 m entworfen. Die Länge des Ersatzneubaus entspricht im Wesentlichen der des Bestands, er ist aber in der Lage um ca.

10 m in Fahrtrichtung Ulm verschoben, um die Pfeilerstellungen zu optimieren.

Die lichte Höhe zwischen Unterkante Überbau und Geländeoberfläche beträgt im Bereich des Bräubachs 37 m. Durch den tiefen Taleinschnitt wurde eine semiintegrale Ausbildung mit in den Überbau eingespannten Pfeilern möglich, lediglich auf den Widerlagern wurden Gleitlager vorgesehen. Die Widerlager wurden in den Autobahndamm hochgesetzt, um die sichtbaren Betonflächen zu minimieren.

Die Einwirkungen für das Bauwerk wurden nach DIN-Fachbericht 101-2009 in Verbindung mit Lastmodell LMM nach DIN-EN 1991-2 festgelegt.

Der Überbau besteht aus einem zweistegigen Plattenbalken mit Vouten im Pfeilerbereich. Die Stegneigung entspricht der Pfeilerkopfausbildung und gewährleistet damit einen kontinuierlichen Übergang. Der Pfeilerschaft wurde

in der Längsansicht zweiteilig mit Zwischenscheibe und Anzug zum Pfeilerfuß mit 25:1 in Brückenquerrichtung gestaltet, in -längsrichtung beträgt der Anzug 40:1.

8 Regelquerschnitt © Autobahndirektion Nordbayern

9 Pfeiler mit Anschlussbewehrung © Autobahndirektion Nordbayern

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10 Überbauanschluss am Pfeilerkopf © Autobahndirektion Nordbayern

Aufgrund der semiintegralen Konstruktion wurde besonderes Augenmerk auf die Ausbildung der Steifigkeitsverhältnisse am Gesamtbauwerk gerichtet. Im Übergang von Überbau zu Pfeiler wurde ein steifer Bereich für Biegemomente geschaffen, bestehend aus der Voute am Überbausteg und der Aufweitung am Pfeilerkopf. Dieser Momentenknoten schließt am biegeweichen Überbau mit der Schlankheit von 56 m/1,70 m = 33 und den ebenfalls biegeweichen Pfeilerschaft an. Somit konzentriert sich die Biegebeanspruchung im Anschnitt zum Pfeilerkopf, kann dort aber wegen großzügiger Platzverhältnisse problemlos übertragen werden.

Bei der statischen Modellierung des Gesamtsystems wurden auch die Pfahlgründung und die Baugrundinteraktionen herangezogen. Hierzu erfolgte eine intensive Abstimmung mit dem Baugrundgutachter.

Zur Erkundung der Baugrundverhältnisse wurden in 2011 sieben Bohrungen im Bereich der neuen Pfeilerstandorte und vier hinter den bestehenden Widerlagern niedergebracht. Ergänzend wurden für die Bewertung 14 Bohrungen aus dem Jahr 1975 und 10 aus dem Jahr 1978 berücksichtigt. Das Untersuchungsgebiet umfasste die Talfüllungen des Bräubachs und Gesteine des Oberen Muschelkalks mit entsprechenden Verwitterungsprodukten: Die Mächtigkeit der Überlagerungsböden schwankt zwischen ca. 4–11 m, die sich überwiegend aus feinsandigen, kiesigen, weich bis steifen und steifen bis halbfesten Schluffen sowie feinsandigen, kiesigen Tonen mit steifer bis halbfester Konsistenz zusammensetzen. Der anstehende Untergrund zeigt sich als Wechselund Mischlagerungen aus festem Ton und Tonstein, festem bis hartem Tonstein sowie Schluffstein und hartem Kalkstein.

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Der Baugrund wurde als unempfindlich gegen zeitabhängige Einwirkungen und Wechsellasten beurteilt.

Im geotechnischen Entwurfsbericht sind die Untergrundverhältnisse in drei Homogenbereiche gegliedert, wobei jeder von ihnen eine Zusammenfassung von Boden- und Felsarten mit weitgehend

11 Pfeilergründung mit Bodenschichten © Autobahndirektion Nordbayern

einheitlichen geotechnischen Eigenschaften repräsentiert. Die unteren und oberen Grenzwerte der Bodenfedern wurden im Entwurfsbericht in Anlehnung an die Richtlinie RE-ING für Integrale Bauwerke vorgegeben und als Kombinationen mit durchgehend harten oder durchgehend weichen Federwerten festgelegt.

Auf dieser Grundlage ließ sich die Sensitivitätsanalyse im Zuge der Vorstatik mit überschaubarem Aufwand durchführen, und zwar einschließlich der Untersuchungen der Bauzustände für die feldweise Herstellung.

Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass die zur Abtragung der hohen Vertikallasten erforderlichen Pfähle in zwei Reihen als Pfahlbock angeordnet werden können, da die horizontale Verformungsfähigkeit der Pfeiler mit Schafthöhen von über 30 m auch so ausreichend gegeben ist.

Das Gesamtsystem hat sich bezüglich Zwangsbeanspruchungen durch mögliche Setzungsdifferenzen von 10 mm ebenfalls als unempfindlich erwiesen.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

5 Bauphasen und Verkehrsführung Die Nachrechnung der vorhandenen Brücke hat ergeben, dass nur auf der weniger stark geschädigten Richtungsfahrbahn Würzburg eine bauzeitliche Verkehrsführung möglich ist. Demzufolge ist zunächst das Teilbauwerk der Fahrtrichtung Ulm abzubrechen und durch einen Neubau zu ersetzen. Ab Mitte 2014 kann dann der Verkehr auf den Neubau umgelegt werden sowie Abbruch und Ersatzneubau des zweiten Teilbauwerks erfolgen.

Bis zur Fertigstellung des Teilbauwerks Ulm lässt sich aufgrund der erheblichen Bauwerksschäden lediglich eine bauzeitliche 2+0-Verkehrsführung einrichten.

Aber selbst im Fall dieser eingeschränkten Verkehrsführung ist es notwendig, die Belastung der Randträger so weit als möglich zu reduzieren und den Verkehr in den weniger geschädigten Bereichen des Überbaus abzuwickeln. Das lässt sich jedoch nur mit stark eingeschränkten Fahrbahnbreiten realisieren. Es steht daher jeweils eine Fahrstreifenbreite von lediglich 3,50 m zur Verfügung, welche in den Wintermonaten zur Gewährleistung eines ausreichenden Winterdienstes um 1 m verbreitert wird. Erst mit Fertigstellung des Teilbauwerks der Richtungsfahrbahn Ulm wird also eine 4+0-Verkehrsführung machbar sein.

12 Prinzip der 2+0-Verkehrsführung © Autobahndirektion Nordbayern

6 Abbruch des Bestandsbauwerks Das Abbruchkonzept war ein wesentliches Element der Entwurfsplanung.

Einerseits sollte der Ersatzneubau aufgrund des kritischen Zustandes der vorhandenen Brücke und der aus der 2+0Verkehrsführung resultierenden erheblichen Verkehrsbeeinträchtigung in kürzestmöglicher Zeit in Betrieb genommen werden. Andererseits darf der Abbruchvorgang den verbleibenden Bestand nicht weiter schädigen, und die daraus folgende Verkehrsbeeinträchtigung muss auf das unumgängliche Minimum reduziert werden.

Ein Sprengabbruch wäre zwar in zeitlicher Hinsicht optimal, allerdings würden die mit ihm verbundenen Erschütterungen das verbleibende Brückenbauwerk so stark beeinträchtigen, dass dessen Standfestigkeit möglicherweise nicht mehr gewährleistet werden kann. Um dieses unkalkulierbare Risiko zu vermeiden, kam nur ein konventioneller Abbruch des Überbaus in Betracht.

13 Abbruch mit Long-Front-Bagger © Autobahndirektion Nordbayern

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Das Abbruchkonzept wurde daher in zeitlicher Hinsicht optimiert und hält in jeder Phase die maximal zulässigen Erschütterungen ein: Im ersten Schritt werden die Längsträger in ihrer Lage durch vollflächiges Ausbetonieren im Pfeilerbereich gesichert. Anschließend kann der Überbau rückschreitend geleichtert und die Fahrbahnplatte rückgebaut werden. Zur Kippsicherung verbleibt jedoch am Trägerende jeweils ein ca. 1 m breiter Streifen der Fahrbahnplatte. Nach Rückbau der Fahrbahnplatte werden die Längsträger vom Tal aus abgebrochen. Hierzu wird mit einem Long-Front-Bagger der Obergurt der Träger sukzessive geschwächt, bis diese versagen. Dabei muss nur für den Abbruch der Innenträger aus Sicherheitsgründen der Verkehr auf der Gegenfahrbahn kurzfristig angehalten werden.

Dank jener Methode war es möglich, jedes Feld in etwa einer Woche abzubrechen. Auch der Abbruch der Pfeiler erfolgte mit einem Long-Front-Bagger vom Tal aus. Zunächst wurde dabei der Hammerkopf abgeworfen und anschließend der Pfeiler rückgebaut.

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Der Abbruch des gesamten siebenfeldrigen Bauwerks der Richtungsfahrbahn Ulm ließ sich so innerhalb von knapp drei Monaten realisieren.

7 Herstellung des Ersatzneubaus Sobald es die Witterung erlaubt hatte, wurde Ende März 2013 der Verkehr auf die Richtungsfahrbahn Würzburg umgelegt, wobei nur jeweils ein Fahrstreifen pro Richtung eingerichtet wurde.

Zur Überwachung des stark geschädigten Bestandsbauwerks wurde ein MonitoringSystem installiert. Das System besteht im Wesentlichen aus einer digitalen, am Randträger angeordneten Schlauchwaage, welche die Verformungen des Überbaus kontinuierlich erfasst und aufzeichnet. Die Messdaten werden täglich kontrolliert, um einschreiten zu können, wenn sich Auffälligkeiten zeigen.

Ergänzt wird das Monitoring-System durch regelmäßige Sonderprüfungen.

Nach Abbruch des Bestandsbauwerks wurde im Juni mit der Herstellung der für die Gründung benötigten 44 Großbohrpfähle (d = 120 cm) begonnen, zusätzlich erfolgte die Realisierung der für das Traggerüst erforderlichen Hilfspfeiler (d = 90 cm). Die Tiefgründungen wurden bis Anfang August fertiggestellt.

14 Herstellung des Überbaus für die Fahrtrichtung Ulm © Autobahndirektion Nordbayern

Um den ehrgeizigen Bauzeitenplan einzuhalten, wurde parallel zur Betonage der letzten Pfeiler bereits das bodengestützte Traggerüst für die ersten beiden Felder errichtet, wobei über die Wintermonate etwa alle vier Wochen ein Feld betoniert wird. Bis März 2014 soll der Rohbau des Teilbauwerks Ulm ausgeführt sein, um die geplante Verkehrsumlegung auf den neuen Überbau bis zum 15. Mai gewährleisten zu können. An diesem Tag wird dann die Anspannung bei den Verantwortlichen deutlich abnehmen und alle werden sich freuen, dass zur Gewährleistung der Stand- und Verkehrssicherheit keine weiteren verkehrseinschränkenden Maßnahmen erforderlich wurden.

Die Herstellung der zweiten Brückenhälfte erfolgt analog von Mai 2014 bis Ende 2015 mit einer 4+0-Verkehrsführung auf dem neuen Bauwerk.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

8 Schlussbetrachtung Mit der neuen Bräubachtalbrücke wird aus einer materialoptimierten Spannbetonbrücke mit konstruktionsbedingten Defiziten und über 80 Lagern ein zeitgemäßes und innovatives Bauwerk, das den Anforderungen an Wirtschaftlichkeit, Ästhetik, Nachhaltigkeit, Dauerhaftigkeit und Unterhaltsfreundlichkeit gleichermaßen gerecht wird. Die neue Bräubachtalbrücke ist damit ein weiterer Mosaikstein, um den Verkehrsweg der BAB A 7 zukunftsfähig zu gestalten.

Autoren: Baudirektor Dipl.-Ing. (Univ.) Bernd Endres Autobahndirektion Nordbayern Dr.-Ing. Peter Kosza Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Nürnberg

Bauwerksentwurf Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Nürnberg Geotechnischer Entwurfsbericht Autobahndirektion Nordbayern Ausschreibung Autobahndirektion Nordbayern Bauüberwachung Autobahndirektion Nordbayern Ausführungsplanung Adam Hörnig Baugesellschaft mbH & Co. KG, Aschaffenburg Prüfingenieur Dr.-Ing. Hans-Peter Andrä, Berlin Baudurchführung Adam Hörnig Baugesellschaft mbH & Co. KG, Aschaffenburg

Bauherr Bundesrepublik Deutschland vertreten durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Bonn Auftragsverwaltung Freistaat Bayern vertreten durch die Autobahndirektion Nordbayern Potentialfeldmessung acofin Bauwerksdiagnosegesellschaft mbH, Schondra Chloridbeprobung Ingenieurbüro Schießl, Gehlen, Sodeikat GmbH, München Spannglieduntersuchung Materialprüfanstalt der Universität Stuttgart Schadensanalyse und Nachrechnung isn² Ingenieurbüro Schöppler Noack Neger, Nürnberg Abbruchgutachten Planungsbüro für Bauwerksabbruch Dr.-Ing. Rainer Melzer, Dresden

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Veranlassung und Entwurf

Ersatzneubau der Lennetalbrücke von Gero Marzahn, Stephan Eichholz, Peter Sprinke

Die Lennetalbrücke befindet sich nordöstlich der Stadt Hagen und führt die in diesem Abschnitt fünfstreifige Bundesautobahn A 45 über das gleichnamige Tal. Bedingt durch nicht behebbare Defizite in ihrer Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit sowie ihren nicht zufriedenstellenden Erhaltungszustand wird sie den gewachsenen Anforderungen zukünftig nicht mehr gerecht werden können. Auf Basis einer objektbezogenen Schadensanalyse und einer nachfolgenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wurde daher beschlossen, das bestehende Bauwerk zeitnah zu ersetzen.

1 Einleitung Die Bundesautobahn (BAB) A 45 verbindet Dortmund mit Gießen. Anfangs war die sogenannte Sauerlandlinie allein zur Erschließung der sauer- und siegerländischen Industrieregion mit dem Ruhrgebiet sowie dem Süden Deutschlands als reine »Sommerautobahn« gedacht. Bald jedoch gewann sie überregionale Bedeutung als ganzjährige Entlastungsstrecke für die bis dahin einzige von Norden nach Süden verlaufende Autobahn Köln–Frankfurt am Main, die heutige A 3.

Das vorherrschende Landschaftsrelief im Sieger- wie im Sauerland bedingt die Überwindung großer Höhenunterschiede mit langen Taleinschnitten, welche den Bau zahlreicher und großer Talbrücken erforderte. Die geplante Streckenführung der A 45 konnte erst durch die moderne Bautechnik und spezielle Methoden, wie zum Beispiel Taktschiebeverfahren, Vorschubrüstung etc., realisiert werden. Eine dieser Großbrücken, die ca. 1.000 m lange Lennetalbrücke, befindet sich nordöstlich der Stadt Hagen und führt die in diesem Bereich fünfstreifige A 45 über einen seichten Taleinschnitt der Lenne mit den angrenzenden Flussauen (Bild 1).

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1 Bestandsbauwerk nordöstlich der Stadt Hagen © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

Als Folge nicht behebbarer Defizite in der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit sowie des nicht zufriedenstellenden Erhaltungszustands der Lennetalbrücke wurde bald deutlich, dass sie den gewachsenen Anforderungen zukünftig nicht mehr gerecht werden würde. Daher wurde auf Basis einer objektbezogenen Schadensanalyse und einer sich anschließenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für die Planungen zum sechsstreifigen Ausbau der BAB A 45 entschieden, das vorhandene Bauwerk zeitnah zu ersetzen.

2 Vorhandenes Bauwerk Die Lennetalbrücke im Zuge der BAB A 45 liegt nördlich des Autobahnkreuzes Hagen am nordöstlichen Rand der Stadt Hagen.

An diesem Autobahnkreuz Hagen queren die A 45 (Dortmund–Lüdenscheid) und die A 46 (Hagen–Iserlohn). Die Brücke überführt die Autobahn über ein ausgedehntes Tal in geringer Höhe von nur 20–30 m, außerdem den Fluss Lenne, eine Bahnstrecke, die Landesstraße L 674 sowie weitere untergeordnete Verkehrswege.

Bei der im Jahr 1967 fertiggestellten Lennetalbrücke handelt es sich um eine vorgespannte, massive Rahmenkonstruktion von 990 m Gesamtlänge, unterteilt in 22 Felder mit einer Regelspannweite von 45,40 m. Durch die Anordnung von Gerbergelenken in den Momentennullpunkten in jedem zweiten Feld entsteht eine Rahmenkette von zweistieligen Einzelrahmen, deren Gelenkfugen mit einer Fahrbahnübergangskonstruktion ausgestattet sind.

Die längs und quer vorgespannte Brücke besitzt einen sechsstegigen Plattenbalkenquerschnitt über ihre gesamte Breite (Bild 2) mit einem Längsträgerabstand von jeweils 5,35 m und einer konstanten Bauhöhe von 1,85 m. Die Fahrbahnplatte ist zwischen 24 cm und 35 cm dick. Die Längsträger binden biegesteif in die Querriegel der zentrisch angeordneten Hammerkopfstützen ein, wodurch die Rahmenwirkung entsteht. Der Hammerkopfträger ist massiv vorgespannt und mit vorgespannten Schubnadeln versehen. Die Stützen mit Hohlkörperform sind wiederum in die Fundamente eingespannt. Alle Pfeiler sind flach gegründet.

Das Bauwerk ist für die Brückenklasse 60 nach DIN 1072 geplant und errichtet.

Dank seines einteiligen Fahrbahnquerschnitts besticht es bis heute durch Transparenz.

2 Plattenbalkenquerschnitt mit Querriegel © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 Neue Lennetalbrücke: geplante Bauwerksgeometrien © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

3 Ersatzneubau 3.1 Allgemeines Für den Ersatzneubau der Brücke wird der zukünftige Regelquerschnitt RQ 36b für den sechsstreifigen Ausbau zugrunde gelegt. Der Überbau ist als zweiteiliger Querschnitt geplant, was aus der Voraussetzung resultiert, die neue Brücke unter Aufrechterhaltung des Verkehrs auf der BAB A 45 realisieren zu können. Für die Dauer der provisorischen Verkehrsführungen wird jeweils eine 5+0-Lösung gewählt.

Zur Minimierung der Brückenbreite wird der Mittelstreifen im Bauwerksbereich auf 3,80 m Breite reduziert. Unter Berücksichtigung eines 10 cm breiten Spaltes zwischen beiden Überbauten beträgt die Gesamtbreite der neuen Lennetalbrücke zwischen den Rändern der Außenkappen ca. 38,17 m. An den Außenrändern der Brücke sollen beidseitig architektonisch

gestaltete Lärmschutzwände ausgeführt werden. Die kleinste lichte Höhe zwischen Unterkante Überbau und Gelände ergibt sich am Pfeiler in Achse 140 mit ca. 13,00 m, der maximale Abstand zwischen Gradiente und Talgrund misst in der Pfeilerachse 30 ca. 27 m. Das neue Bauwerk wird für das Lastmodell LM1 gemäß DIN EN 1991-2 mit DIN EN 1991-2/NA bemessen.

3.2 Längsschnitt Ziel der gestalterischen Entwurfsbearbeitung war, das neue Bauwerk unter Berücksichtigung der zahlreichen Zwangspunkte (Gründungen, Leitungsbestände etc.) so zu planen, dass es sich ähnlich wie die bestehende Brücke harmonisch und transparent in das vorhandene Landschaftsbild einpasst.

Im Ergebnis verschiedener untersuchter Varianten setzte sich eine Verbundkonstruktion mit Stützweiten von 54,00 m, 3 x 60,50 m, 3 x 66,50 m, 87,50 m, 115,00 m, 87,50 m, 3 x 66,50 m, 60,00 m durch. Die Gesamtlänge des Brückenbauwerkes zwischen den Widerlagerachsen beträgt somit 984,50 m (Bild 3).

Die Längsträger sind bis auf die Lenneöffnung parallelgurtig ausgelegt. Im Bereich des Flussfeldes weitet sich die Spannweite voutenförmig auf, wodurch die Hauptöffnung betont und die gewollte Transparenz erreicht wird. Die Festpunkte in Längsrichtung sind näherungsweise in Brückenmitte an der Achse 90 angeordnet.

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

4 Querschnitte des Ersatzneubaus © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

3.3 Querschnitt Der tragende Querschnitt des zweiteiligen Brückenquerschnittes besteht jeweils aus einem trapezförmigen, geschlossenen Stahlkastenträger, der zur Stützung der weit auskragenden Fahrbahn seitlich angeordnete Druckstreben im Längsabstand von ca. 4 m aufweist. Die obere, als konstant festgelegte Kastenbreite von 3,80 m berücksichtigt, dass nahezu der gesamte Obergurtquerschnitt als mitwirkende Gurtbreite statisch angesetzt werden kann (Bild 4). Die Ausbildung des oben geschlossenen Stahlkastens hat zudem den Vorteil der erhöhten Torsionssteifigkeit für die Montage.

Die Konstruktionshöhe der Brückenquerschnitte beträgt im Regelbereich 4,00 m

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BRÜCKENBAU | 1/2 . 2014

und vergrößert sich an den Vouten über den Flusspfeilern auf 7,00 m. Durch die Beibehaltung der Stegneigung nach innen und der festgeschriebenen oberen Gurtbreite vergrößert sich die Breite des Untergurtes von 5,10 m im Regelbereich auf ca. 6,20 an den Flusspfeilern (Bild 5).

Der Abstand der Druckdiagonalen in Brückenlängsrichtung von ca. 4,00 m korrespondiert mit dem der inneren Kastenquerrahmen. In den Stützenachsen besteht die Queraussteifung aus Vollwandschotten mit Durchstiegen.

Die Längsaussteifung von Boden-, Deckund Stegwänden erfolgt mit Trapezhohlsteifen und zusätzlich mit Flachsteifen.

An den Widerlagern sind massive Endquerscheiben aus Stahlbeton vorgesehen.

Die Stahlkonstruktion wird vollständig aus Baustahl der Festigkeit S 355 gefertigt.

Die Betonfahrbahnplatte wird in den Bereichen außerhalb des Kastenquerschnitts aus Betonfertigteilen mit Ortbetonergänzung hergestellt. Die Realisierung der Verbundwirkung erfolgt über Kopfbolzen, die auf den Obergurten der Hauptträger kontinuierlich und auf den äußeren Längsträgern blockweise in Dübeltaschen angeordnet werden. Die Betonverbundplatte kommt in unterschiedlichen Festigkeiten zur Ausführung: Das Fertigteil wird aufgrund der Erfordernisse für den Betoniervorgang in Beton der Festigkeit C 50/60, die Ortbetonergänzung aus Beton der Festigkeit C35/45

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU hergestellt. Die Fahrbahnplatte ist sowohl in Längs- als auch in Querrichtung schlaff bewehrt. Die Dicke der Ortbetonergänzung beträgt mindestens 20 cm und entspricht der Forderung der ZTV-ING, Teil 3, Abschnitt 2 für Ortbetonergänzungen über Fertigteilplatten. Das Betonieren erfolgt abschnittsweise im Pilgerschrittverfahren.

3.4 Herstellung Der sechsstreifige Ausbau der BAB A 45 wird im Brückenbereich annähernd symmetrisch von der Bestandsachse aus erfolgen. Aus dieser Forderung ergibt sich, dass der erste der beiden auszuführenden Überbauten zunächst in einer provisorischen Lage seitlich neben der vorhandenen Brücke erstellt und nach Realisierung des zweiten Überbaus in die endgültige Lage querverschoben werden muss (Bild 6). Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten wurde die westliche Seitenlage neben dem Bestandsbauwerk präferiert. Der seitliche Abstand der provisorischen Behelfslage zur vorhandenen Brückenachse beträgt ca. 27,50 m

5 Visualisierung des geplanten Ersatzneubaus © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

und der Verschubweg damit ca. 18,00 m, rechtwinklig zur BAB-Achse gemessen.

Die provisorische Lage bedingt zudem die Anordnung temporärer Pfeiler und Widerlager in Verlängerung der endgültigen schiefwinkligen Lagerachsen.

Zur Minimierung der Beeinträchtigungen der zu überquerenden Verkehrswege, Lagerflächen, Lenne etc. erfolgt die Montage der Brückenüberbauten mittels

Taktschieben von beiden Widerlagern aus, wobei nur die parallelgurtigen Abschnitte unter Verwendung eines Vorbauschnabels eingeschoben werden.

Für die Vormontage der Brückenquerschnitte sind Taktkeller hinter den Widerlagern geplant; in den Bereichen außerhalb der Einschubspitze werden die Fertigteilplatten der Kragarmbereiche ebenfalls schon im Taktkeller aufgelegt.

6 Gliederung des Bauablaufs in fünf Phasen © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

7 Konzept zum Rückbau der alten Brücke © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

Durch die Verwendung eines Vorbauschnabels und den Verzicht auf Betonfertigteilplatten im vorderen Einschubbereich sind für das Einschieben keine weiteren Hilfsunterstützungen erforderlich.

Die Vouten über der Flussöffnung werden auf Gerüsten vormontiert. Nach Kopplung der parallelgurtigen mit den vormontierten Voutenabschnitten werden dann die restlichen Betonfertigteilplatten aufgelegt und die beiden Brückenabschnitte jeweils bis zur Lennemitte eingeschoben, die Vouten werden hierbei auf den Traggerüsten verschoben.

Nach erfolgtem Lückenschluss wird die Verbundplatte im Pilgerschrittverfahren betoniert, anschließend werden die Kappen und die übrige Brückenausstattung, also Beläge, Leiteinrichtungen etc., hergestellt sowie hinter den provisorischen Widerlagern die Taktkeller aufgefüllt und die Trasse auf die bestehenden Autobahnquerschnitte verschwenkt.

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BRÜCKENBAU | 1/2 . 2014

Danach kann der Autobahnverkehr in seiner bisherigen Fahrstreifenanordnung, jedoch mit eingeschränkten Breiten in einer 5+0-Verkehrsführung über den neuen Überbau fließen. Damit ist die erste Bauphase abgeschlossen.

In der zweiten Bauphase kann nun der frei gewordene Bestandsüberbau zurückgebaut werden. (Siehe Kapitel »Rückbau«.) In Bauphase 3 erfolgt die Herstellung der Unterbauten für den zweiten Überbau. Nach Realisierung dieser Unterbauten wird der neue östliche Überbau in seiner endgültigen Lage errichtet, und zwar nach dem gleichen Verfahren wie der westliche Überbau. Im Anschluss daran wird in Bauphase 4 der eingeengte Autobahnverkehr vom westlichen auf den östlichen Brückenträger verlegt und der westliche Überbau in Querrichtung in seine endgültige Lage verschoben.

Damit ist der Ersatzneubau der Lennetalbrücke nach einer Bauzeit von 56 Monaten fertiggestellt.

4 Rückbau Der Rückbau ist unter den gegebenen Randbedingungen und in Anbetracht der Situation mit Bahngleisen, Lenne etc. nach einem besonderen Verfahren durchzuführen. In Analogie zur damaligen Herstellmethode mit einer Vorschubrüstung wird der Überbau über einen speziellen Rückbauträger von dem bestehenden Brückendeck aus zurückgebaut (Bild 7), was entgegengesetzt zur Herstellungsrichtung von Nord nach Süd erfolgt.

Der Rückbauträger trägt sich an den Stützen ab und überspannt die jeweiligen Felder. Der Abbruch wird in Längsrichtung bereichsweise entsprechend den Abständen der Gerbergelenke in zweifeldrigen Abschnitten vorgenommen.

Die Fahrbahnplatte ist dazu vorab durch Sägeschnitte jeweils zwischen den sechs Längsträgern zu teilen, für den Ausbau der sechs Längsträger eines Abbruchquerschnitts muss der Rückbauträger zudem zweimal in Querrichtung umgesetzt werden.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Auf dem Rückbauträger bewegen sich Querträger, an denen die einzelnen Längsträger des Überbaus paarweise angehängt und ausgefahren werden.

Sind die Segmente mittels Litzenheber ausgehoben, werden sie zurückgefahren und über dem bestehenden Überbau in beförderbare Einheiten zerschnitten, deren Abtransport mittels Tiefladern in Richtung Süden über das noch vorhandene Brückendeck erfolgt. Die Durchführung der Sägeschnitte in der Fahrbahn bedingt die Anordnung einer mitlaufenden Bühne unter der Brücke, auf der das Kühlwasser der Sägen aufgefangen wird.

Für das Ausheben der Längsträger selbst werden die unterführten Verkehrswege gesperrt, bzw. die Arbeiten finden in Sperrpausen des Eisenbahnverkehrs statt.

Der beschriebene Prozess wiederholt sich, bis alle betreffenden Brückenfelder eines Rahmensystems zurückgebaut sind. Der Rückbauträger wird dann um zwei Felder zurückgezogen und das nächste Rahmensystem kann analog zurückgebaut werden.

Für den Rückbau der verbleibenden Pfeiler und Widerlager ist zum Teil ein konventionelles Abbruchverfahren vorgesehen. In Gefahrenbereichen von angrenzenden Verkehrswegen oder dort, wo nur geringe Staub- und Lärmemissionen zulässig sind, werden die Restunterbauten segmentiert und ausgehoben.

5 Zusammenfassung und Ausblick Angesichts der prognostizierten Verkehrsentwicklungen und unter Berücksichtigung der Substanz des Brückenbestandes werden die Planungen zu Ersatzneubauten künftig die Ingenieure vermehrt vor neue Herausforderungen stellen.

8 Künftiges Erscheinungsbild der neuen Lennetalbrücke © Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

Die Konzeption von Ersatzneubauten (Bild 8) beinhaltet zunehmend auch alle Maßnahmen für einen geordneten Rückbau des Bestands. Insbesondere die Rückbauplanungen sind oft vielseitig, hochkomplex und stellen häufig die eigentliche Herausforderung für die Ingenieure dar. Entgegen den Planungen für einen Neubau werden hier keine Querschnitte und Dimensionen bestimmt, vielmehr ist alles vorgegeben, und die Möglichkeiten zu den Rückbauverfahren sind nicht selten eingeschränkt.

Zudem sind beide Vorhaben, Neu- und Rückbau, meist eng verknüpft, so dass eine gegenseitige Beeinflussung zu beachten ist.

Bauherr Bundesrepublik Deutschland vertreten durch das Land Nordrhein-Westfalen mit dem Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen, Regionalniederlassung Südwestfalen, Außenstelle Hagen Entwurf Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Düsseldorf Bauausführung Hochtief Solutions AG, Essen

Autoren: Dr.-Ing. Gero Marzahn Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen, Gelsenkirchen Dipl.-Ing. Stephan Eichholz Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen, Hagen Dipl.-Ing. Peter Sprinke Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Düsseldorf

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Probedruck 1/2 . 2014 | BRÜCKENBAU

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Montage des Puente Continental

Hängebrücke in Puerto Maldonado, Peru von Martin Lechner, Tamas Cserno

Die Hängebrücke über den Fluss Madre de Dios in der peruanischen Stadt Puerto Maldonado ist ein Teilstück der sogenannten Carretera Interoceánica, einer Straßenverbindung zwischen Peru und Brasilien.

Die Verschiffung der Brücke erfolgte bereits 1981, ihre Errichtung wurde dann aber aus politischen Gründen unterbrochen und erst im Jahr 2004 wieder in Angriff genommen. Ihr Bau wurde schließlich mit den letzten Teilstücken der Straßenverbindung in den Jahren 2009–2011 realisiert.

1 Bauwerkskonzept Die Hängebrücke Continental ist die längste Brücke Perus und weist inklusive der Vorlandbrücken eine Länge von 723 m auf, die Stahlbrücke selbst misst 528 m.

Das statische System ist das einer dreifeldrigen erdverankerten Hängebrücke.

Die Haupttragstruktur besteht aus Stahl und ist mit geschraubten Verbindungen konzipiert worden. Der Versteifungsträger ist an den Pylonen gelenkig ausgebildet. Sowohl die Seitenfelder mit einer Spannweite von 104 m als auch das Mittelfeld mit einer Spannweite von 320 m sind von den Haupttragkabeln abgehängt. Die Pylone haben eine Höhe von 50 m und sind gelenkig mit den Brückenpfeilern verbunden. In halber Höhe des Versteifungsträgers liegt die Betonfahrbahn mit zwei Fahrstreifen je 3,60 m Breite und zwei Fußgängerstreifen je 1,50 m Breite.

Die Haupttragseile umfassen je zwölf Seile mit d = 71 mm, von denen der Versteifungsträger in Abständen von 16 m mit vertikalen Hängern abgehängt ist.

Das Büro Leonhardt, Andrä und Partner wurde unabhängig von Waagner-Biro

durch den Generalunternehmer beauftragt, eine statische Überprüfung der Hängebrücke inklusive ihrer Fundamente mit modernen Methoden durchzuführen. Da die Brücke einen offenen Querschnitt aufweist, wurde auch ein dynamischer Windkanalversuch durchgeführt, bei dem sich ein aerodynamisch stabiles Verhalten der Hängebrücke zeigte.

Die statische Überprüfung bestätigte zudem ihre Tragsicherheit.

2 Auftragsumfang Waagner-Biro wurde im Dezember 2009 mit der Supervision von Inspektion und Inventur der Brückenteile, mit der Nachlieferung der Tragseile, der Montageplanung und der Montagesupervision beauftragt. Die Montageplanung umfasst sowohl die dazu grundsätzlichen Überlegungen als auch die Dimensionierung aller Komponenten des Stahl- und Maschinenbaus auf Niveau von Detailberechnung und Werkstattplanung.

Weiters erfolgten die Spezifizierung und Definition der für die Montage nötigen elektrischen Einrichtung.

1 2 Ansicht und Regelquerschnitt

© Waagner-Biro Bridge Systems AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 4 Lagerung der Stahlbauteile vor Ort

© Waagner-Biro Bridge Systems AG

3 Lokale Gegebenheiten Der Generalunternehmer vergab die Fertigung der Montagehilfseinrichtungen lokal in Peru. Folglich mussten Bleche, Profile, Montageseile, Schrauben und Normteile im imperialen Maßsystem und meist nach amerikanischen Normen spezifiziert werden. Bei Maschinenkomponenten, besonders Getrieben, war die lokale Verfügbarkeit begrenzt. Der Stahl wurde überwiegend in ASTM Grade 36 angegeben, was im Wesentlichen S235 entspricht. ASTM Grade 50, im Wesentlichen S 355 entsprechend, konnte nur nach vorangehender Abklärung der Verfügbarkeit verwendet werden. Statt der in Europa gebräuchlichen Stromfrequenz von 50 Hz weist das peruanische Netz zudem eine Frequenz von 60 Hz auf.

Vor Ort waren keine Schiffskräne für die Montage des Versteifungsträgers verfügbar, Pontons in ausreichender Größe waren aber vorhanden. Obwohl die Wasserstände sehr starke saisonale Schwankungen aufweisen, wurde die Montage aus Termingründen teilweise in der Regenzeit durchgeführt. Aufgrund des damit verbundenen Treibholztransports musste das Einschwimmen der Versteifungsträger wiederholt unterbrochen werden.

Die vom Generalunternehmer gewählte peruanische Fertigung sowie die Seehäfen liegen an der Pazifikküste. Zwischen der Pazifikküste und Puerto Maldonado war zur Bauzeit die Straßenverbindung über die Anden noch nicht fertiggestellt, und es standen teilweise nur Schotterpisten zur Verfügung, die während der Regenzeit für Lkws oft nicht passierbar waren. Anpassungen vor Ort waren wegen der beschränkten Ausrüstung der lokal ansässigen Firmen nur sehr begrenzt möglich, verschiedene Teile mussten auch eingeflogen werden.

4 Inspektion und Inventur Die Brückenteile und Seile waren seit den 1980er Jahren vor Ort in Puerto Maldonado in tropischem Klima gelagert, der Bauherr hatte hierfür Überdachungen vorgesehen.

Der Stahlbau war in sehr gutem Zustand.

Im Wesentlichen wies ein Schuss des Pylons Ausbeulungen auf, die auf einen Transportschaden hindeuteten. Der Kunde entschied sich, diesen Schuss neu zu fertigen. Auch die Schrauben, vorwiegend DIN 6914, wie hergestellt und leicht geölt, waren in gutem Zustand und konnten verwendet werden. Die Anzahl der fehlenden Teile war überschaubar und umfasste Kleinteile wie Zinkbleche und Schrauben. Der Korrosionsschutz des Stahlbaus war ebenfalls in gutem Zustand, metallisch blanke Flächen hatte man zusätzlich geschützt. Schlussendlich traf der Generalunternehmer die Entscheidung, den Korrosionsschutz komplett zu erneuern.

Die Haupttragseile der Originallieferung konnten keine Verwendung finden, da sie teilweise starke Knicke aufwiesen. Die Hänger hingegen waren in sehr gutem Zustand, sie waren in Kisten und überdacht gelagert worden. Die Feuerverzinkung wurde belassen und die Hänger ohne bedeutende Zusatzmaßnahmen eingebaut.

5 Brückenmontage 5.1 Allgemeines Die Brückenmontage war, vereinfacht, folgendermaßen gegliedert: Versteifungsträger in Randfeldern, Pylone, Tragseile, Hänger in den Randfeldern, Hänger im Mittelfeld, Versteifungsträger im Mittelfeld, Betonieren der Fahrbahn, Abbau der Montagehilfseinrichtungen.

5 6 Zustand von Querträgern und Tragseilen der Originallieferung

© Waagner-Biro Bridge Systems AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

7 Mobilkran im Randfeld © Waagner-Biro Bridge Systems AG

5.2 Randfelder und Pylone Die Montage der Randfelder erfolgte mittels temporärer Unterstützungen, die beim Generalunternehmer aus einem vorherigen Projekt vorhanden waren und entsprechend adaptiert wurden. Die Brückensegmente wurden am Widerlager zusammengebaut und mittels Panzerrollen vorgeschoben. Nach der Fertigstellung der Randfelder verfuhr ein Mobilkran in Richtung Pylon. Da die Betonfahrbahn zu diesem Zeitpunkt noch nicht existierte, bewegte er sich auf einer Fahrbahn, die er selbst während der schrittweisen Vorwärtsbewegung von hinten nach vorn hob.

Die Pylonschüsse wurden per Ponton zu den Brückenpfeilern befördert und von dort mittels des Mobilkrans entladen und an der Einbaustelle befestigt. Nach dem Aufbau der ersten vier Schüsse wurde

9 10 Rückhaltewiderlager und Zugwiderlager

© Waagner-Biro Bridge Systems AG

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8 Pylonmontage mit Kletterkränen © Waagner-Biro Bridge Systems AG

seitlich ein Kletterkran angebaut sowie nachfolgend der Pylon schussweise mit Hilfe des mitwachsenden Kletterkrans hochgezogen. Auch die Hilfskonstruktionen am Pylonkopf wurden mit dem Kletterkran in Position gebracht.

Pylonkopf, Winden am Zugwiderlager, Verbindungselement zwischen Windenseil und Tragseil, Hilfsmittel in den Ankerkammern zum Verankern der Tragseile, Kletterkran am Pylonkopf zum Umsetzen der Tragseile von Seilrolle auf Seilsattel.

5.3 Einziehen der Tragseile Für das Ziehen der Haupttragseile waren, vereinfacht, folgende Montagehilfseinrichtungen notwendig: Winden und Seilhaspeln am Rückhaltewiderlager Winden am Pylonfuß, Seilrollen am

11 Ausrüstung am Pylonkopf © Waagner-Biro Bridge Systems AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

13 14 Einbringen und Befestigung eines Haupttragkabels

© Waagner-Biro Bridge Systems AG

12 Rückhaltung der Tragkabel © Waagner-Biro Bridge Systems AG

Erst wurde ein dünnes Seil mittels Kletterkranen und Boot von einem Ufer zum anderen gezogen. Mit diesem Hilfsseil wurde das Seilziehen mittels der Winden begonnen, wobei die Montagehilfseinrichtungen so konzipiert waren, dass ober- wie unterstrom unabhängig voneinander gearbeitet werden konnte.

Spezielles Gewicht wurde dem Rückhalten der Seile zugeordnet. Die auf Holzhaspeln aufgewickelten Seile wurden per Lkw über teilweise sehr schlechte Schotterpisten nach Puerto Maldonado transportiert, weshalb in der Montageplanung die Annahme getroffen wurde, ihnen keinerlei Tragfähigkeit während des Seilziehens zuzuweisen. Zusätzlich zur Bandbremse an den Seilhaspeln wurden die Seile mittels einer Rückhaltewinde gebremst. Nach dem Ziehen der Seile wurden die Seilköpfe entlastet und mittels Hubzügen in die Ankerkammern eingebracht und befestigt.

Im Anschluss an die Brückentragseile erfolgte mit einem ähnlichen Konzept das Einziehen der Kabelkrantragseile, die aus den Brückentragseilen der Originallieferung gewählt wurden.

5.4 Kabelkranbetrieb Nach dem Einziehen der Brückentragund Kabelkrantragseile wurden die Montagehilfseinrichtungen für das Seilziehen abgebaut bzw. für den Kabelkranbetrieb umgebaut. Beim Entwurf der Seilwinden wurde darauf geachtet, dass sie sowohl zum Seilziehen als auch im Kabelkranbetrieb Verwendung finden konnten. Jede einzelne Winde wurde somit doppelt eingesetzt. Auf jedem

einfachen Kabelkran befand sich ein Dieselaggregat zur Stromgewinnung direkt vor Ort. Die Verankerung des Kabelkrans erfolgt im Standardfall über ein eigenes Fundament, das hinter den Widerlagern angeordnet ist. Das war im Fall des Puente Continental aus Platzgründen nicht möglich, da eine Vorlandbrücke aus Beton direkt an die Brücke anschließt und bereits fertiggestellt war. Daher wurde die in Bild 15 gezeigte Konstruktion für die Verankerung des Kabelkrans entwickelt. Sie ermöglicht die Befestigung der

Kabelkranverankerung an den bestehenden Widerlagern und erlaubt außerdem die Zufahrt eines Mobilkrans. Die Zugstrebe wurde durch den vertikalen Zustieg der Ankerkammer nach unten geführt und unten mit einem Querjoch verankert. So ließen sich alle Lasten als Druckbeanspruchungen in den Beton einleiten. Mittels einer Seilspannvorrichtung konnten die Kabelkrantragseile sowohl auf das Flussniveau abgesenkt werden als auch die Seilspannung an die jeweilige Tätigkeit angepasst werden.

15 Verankerung der Kabelbahntragseile © Waagner-Biro Bridge Systems AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

16 Talfahrt des einfachen Kabelkrans © Waagner-Biro Bridge Systems AG

Der Kabelkran wird für den Einbau von Hängerschellen und Hängern und die Montage des Versteifungsträgers im Mittelfeld benötigt. Der Entwurf wurde so gewählt, dass mit zwei einfachen Kabelkränen Hängerschellen und Hänger parallel in beiden Randfeldern montiert werden konnten. Danach wurden die beiden Kabelkräne in das Mittelfeld umgesetzt, wo die Montage analog erfolgte.

Nach deren Fertigstellung wurden die Kabelkräne zu einem doppelten Kabelkran verbunden, um mit ihm die Montage der Versteifungsträgerschüsse von je 40 t durchzuführen.

Die statische Berechnung des Kabelkranbetriebs erfolgte geometrisch nichtlinear an einem gemeinsamen 3-D-Modell von Kabelkran und Hängebrücke, wobei jeder einzelne Montageschritt berechnet wurde. Besonderes Augenmerk lag hier auf den (Seil-)Kräften in den Kabelkrantrag- und Kabelkranzugseilen sowie an der für die Hängerbefestigung nötigen Vertikalkraft und den dabei auftretenden Kräften in den Hängern. Bild 19 zeigt beispielhaft die Verformungsfigur beim Einbau des vierten Schusses.

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20 Positionierung eines Schusses © Waagner-Biro Bridge Systems AG

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17 Einhub eines Versteifungsträgerschusses © Waagner-Biro Bridge Systems AG

18 19 Einbau des vierten

Versteifungsträgerschusses

© Waagner-Biro Bridge Systems AG

Der Einbau der Versteifungsträgerschüsse im Mittelfeld erfolgte von der Mitte aus symmetrisch zu den Brückenpylonen: Der jeweils eingefügte Schuss wurde biegesteif mit den bereits montierten Schüssen verbunden sowie abschließend am schon montierten Hänger befestigt.

Um die hierfür nötigen Kräfte zu verringern, wurde teilweise mit Auskragungen am jeweils abgewandten Ende des Versteifungsträgers gearbeitet.

Nach durchgeführter Stahlbaumontage wurde die Fahrbahn betoniert. Bild 21 zeigt das Bauwerk einen Tag vor der offiziellen Eröffnung.

21 Brücke nach Betonieren der Fahrbahn © Waagner-Biro Bridge Systems AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

22 Hängebrücke über den Fluss Madre de Dios in Peru © Waagner-Biro Bridge Systems AG

6 Zusammenfassung Die Brückenmontage erfolgte unter sehr großem Zeitdruck. Teilweise waren bis zu 600 Arbeiter auf der Baustelle beschäftigt, und es wurde in Tag- und Nachtschichten gearbeitet. Das letztendlich gewählte Montagekonzept wurde diesem Zeitdruck und den speziellen Randbedingungen vor Ort angepasst.

Durch das angewendete System des Seilziehens konnten alle Tragseile innerhalb eines Monats eingezogen werden, die Montage der Hängerschellen und Hänger nahm ca. 1,50 Monate in Anspruch. Die Versteifungsträgermontage dauerte, unter Abzug bauseitiger Unterbrechungen, ebenfalls ca. 1,50 Monate.

Setzt man diese Zeiträume in Relation zu denen anderer von Waagner-Biro nach Peru gelieferter und montierter Hängebrücken, so ließ sich durch das gewählte Konzept eine deutliche Verkürzung der Bauzeit erzielen.

Die Brücke wurde am 15. Juli 2011 vom peruanischen Staatspräsidenten Alan García offiziell eröffnet. Ihre Fertigstellung der Brücke bedeutete gleichzeitig auch die der sogenannten Carretera Interoceánica und wird die Entwicklung des gesamten Großraums wesentlich beeinflussen.

Anmerkung [1] Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um

die überarbeitete Fassung eines Beitrags, der

zuvor in Heft 5 des Jahrgangs 2013 der Zeitschrift »Stahlbau« erschienen ist.

Bauherr Ministerio de Transportes y Comunicaciones, Lima, Peru Generalunternehmer Conirsa S.A., Lima, Peru Tragwerks- und Montageplanung, Stahlbau Waagner-Biro Bridge Systems AG, Wien Fertigung Hilfseinrichtungen, Brückenmontage Cemprotech SAC, Lima, Peru Statische Überprüfung Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart Windkanaluntersuchungen Wacker Ingenieure, Birkenfeld

Autoren: Dipl.-Ing. Martin Lechner Dipl.-Ing. Tamas Cserno Waagner-Biro Bridge Systems AG, Wien

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Neubau mit konventionellem Widerlager ohne Fahrbahnübergänge

Integrale Brücke im Zuge der Umfahrung Oberwart von Helmut Hartl

1 Übersicht: Realisierung der Umfahrung Oberwart © Landesstraßenverwaltung Burgenland

Bei längeren integralen Bauwerken wird in der Regel viel investiert, um weiche Widerlagerkonstruktionen zu realisieren. Ziel ist es, die Zwangsspannungen für das Tragwerk geringzuhalten, wofür aufwendig herzustellende Hinterfüllungen sowie Fahrbahnübergänge in Kauf genommen werden. Bei der 90 m langen, im Zuge der Umfahrung Oberwart ausgeführten Brücke wurde nun bewusst eine konventionelle Widerlagerkonstruktion mit üblicher Hinterfüllung gewählt. Da aus Erhaltungsgründen auf Fahrbahnübergänge völlig verzichtet werden sollte, war eine Lösung zu finden, die eine kontinuierliche Einleitung der Bewegungen der Brücke in die freie Strecke ermöglicht. Dazu wurde eine längsdehnweiche Schleppplatte aus bewehrtem Gummibeton entwickelt. Seit ihrer Errichtung im Jahr 2010 liegen entsprechende Messergebnisse vor.

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1 Bauwerkskonzept Die Bezirkshauptstadt Oberwart des Bundeslandes Burgenland in Österreich wird westlich durch die Landesstraße B 63 a umfahren. Der Lückenschluss zur B 50 erfolgt durch die sogenannte Umfahrung Oberwart II, die das nördliche Ende

2 Brückenbauwerk kurz vor Fertigstellung © Landesstraßenverwaltung Burgenland

dieser Maßnahme bildet. Bei ihrer Planung war zu beachten, dass die B 63, die ÖBB-Linie Friedberg–Oberwart sowie lokale Erschließungswege niveaufrei überquert werden müssen.

Aufgrund der erforderlichen Lichträume ergab sich eine Brücke mit vier Feldern als zweckmäßigstes System, wobei zwischen den einzelnen Lichträumen jeweils so viel Platz war, dass sich die Schrägstellung der Mittelstützungen nicht nur aus ästhetischen Gründen, sondern auch zur Reduktion der Spannweiten angeboten hat. Um zur Minimierung von Lastkonzentrationen auf einzelne Stützen eine möglichst weiche Stützung zu erzielen, wurden oben und unten eingespannte, runde Stahlstützen gewählt, welche auf einreihigen Pfahlreihen gründen.

Die Brücke ist gemäß Eurocode bzw. ÖNORM B 1991-2 tragfähig, die α- und β-Faktoren für das Lastmodell 1 betragen 1,00, und für das Lastmodell 3 wurde das 3.000-kN-Fahrzeug in Langsamfahrt in Fahrspur 1 angesetzt.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 Ansicht © Landesstraßenverwaltung Burgenland/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH

4 Grundriss © Landesstraßenverwaltung Burgenland/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH

2 Widerlagerausbildung Die Ausbildung eines weichen Widerlagers in Brückenlängsrichtung, welches häufig mit elastischen Zwischenschichten und durch Bewehren der Hinterfüllung mit Geokunststoffen erreicht wird, konnte den Bauherrn und zukünftigen Baulastträger aus folgenden Gründen nicht überzeugen: – Die Bewegungen treten konzentriert und unmittelbar hinter der hochbeanspruchten Rahmenecke auf.

– Somit werden Fahrbahnübergänge benötigt, welche im Fall von Undichtigkeiten das chloridhaltige Wasser nahe den Rahmenecken nach unten durchleiten.

– Das Langzeitverhalten der Kunststoffe ist nur eingeschränkt bekannt.

– Der Fahrbahnübergang, der Zugbereich der Rahmenecke und die Wirksamkeit der elastischen Zwischenschichten und der Geokunststoffe kann, wenn überhaupt, nur mit hohem Aufwand geprüft werden.

Des Weiteren hat die Beobachtung an bestehenden Brücken gezeigt, dass Bauwerke, die infolge unplanmäßiger Verschiebungen im Untergrund oder durch Ausführungsmängel ungewollt zu integral wirkenden Tragstrukturen wurden, im Betrieb mängelfrei funktionieren.

5 Gründung auf geneigten Bohrpfählen © Landesstraßenverwaltung Burgenland

6 Rückfront eines Widerlagers © Landesstraßenverwaltung Burgenland

7 Ausbildung des Widerlagers © Landesstraßenverwaltung Burgenland/Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Aus diesen Gründen wurde ein konventionelles Widerlager gewählt. Durch die Ausbildung von Kastenwiderlagern, die auf je zwei geneigten Pfahlreihen gegründet sind, sind sie als relativ steife Widerlager anzusehen. Da die Bewegungen der Brücke nicht unmittelbar hinter dem statisch hochbeanspruchten Rahmeneck an nicht prüfbarer Stelle konzentriert werden sollten, wurde der erste Teil der Schleppplatte mit dem Tragwerk steif verbunden und in die Flügel konstruktiv eingespannt. Somit kann auch die Abdichtung über das Rahmeneck hinaus bis zum Ende dieses ersten Teiles der Schleppplatte angeordnet werden. Die Bewegungen werden also weg von den statisch hochbeanspruchten Tragwerksteilen bis zum Ende des ersten Teiles der Schleppplatte geführt und im zweiten Teil der Schleppplatte, welche aus bewehrtem Gummibeton hergestellt ist, sukzessive in den Untergrund eingeleitet.

Die schrittweise Mobilisierung des passiven Erddrucks durch Öffnen in der Winterstellung und Nachverdichten des Spaltes zwischen Hinterfüllung und Stirnwand des Widerlagers kann durch folgende Überlegung ausgeschlossen werden: Im Finite-Elemente-Modell wird gezeigt, dass die horizontale Zusatzspannung unterhalb der Schleppplatte bei ΔT = 30 °C im Boden unterhalb des Filterbetons in 1,50 m Tiefe ca.

20 kN/m², also im Winter-Sommer-Zyklus Δ σh ≈ 40 kN/m² beträgt. Eine Betrachtung am Mohr’schen Spannungskreis verdeutlicht, dass bei einer vertikalen Überlagerungsspannung von σv = 30 kN/m²

und einem Reibungswinkel von 35° die Grenzen der möglichen elastischen Horizontalspannungen bei 8,10 kN/m² bzw.

110,70 kN/m² liegen. Somit bleibt die Wechselspannung im elastischen Bereich bzw. tritt im ungünstigsten Fall nach dem ersten Winter-Sommer-Zyklus ein Einspieleffekt auf, und alle weiteren Spannungswechsel bleiben innerhalb der Mohr’schen Spannungskreise und daher im elastischen Bereich.

3 Bewehrter Gummibeton Um die diskreten Bewegungen kontinuierlich in die freie Strecke einleiten zu können, ist an die Enden der Brücke im statischen Sinne eine Feder anzuhängen, deren Steifigkeit so einzustellen ist, dass sich über ihre Länge eine möglichst gleichmäßige Dehnung ergibt. Die Länge ist dabei so zu wählen, dass am freien Ende der Feder nahezu keine Verschiebung mehr auftritt. Im statischen Modell ist die Feder mit dem Endknoten der Brücke und den einzelnen Knoten der Hinterfüllung zu verbinden.

Bei der konstruktiven Umsetzung stellte sich heraus, dass für diesen Zweck Stahlbeton zu steif ist und Geotextilien zu

weich sind. Mit Stahl lässt sich der erforderliche Querschnitt gezielt einstellen, allerdings ist der gesamte Boden zu aktivieren, da, wenn der Stahl im Boden schlupft, die Bewegungen nicht kontinuierlich verteilt werden. Wird bei einem konventionellen Standardbetonrezept der Gesteinszuschlag durch Gummigranulat, zum Beispiel geschredderte Altreifen, ersetzt, so entsteht ein Beton mit sehr geringem E-Modul, welcher den Anforderungen gerecht wird. Die Längssteifigkeit lässt sich durch die Bewehrung zielsicher einstellen, und die Verbindung mit dem Boden erfolgt durch den Gummibeton.

10 Gummibeton mit verzinkter Bewehrung © Landesstraßenverwaltung Burgenland

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8 Tragwerksverschiebung und Erddruckmobilisierung bei ΔT = 30 °C © Landesstraßenverwaltung Burgenland

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11 Standardnachbehandlung der Schleppplatte © Landesstraßenverwaltung Burgenland

9 Mohr’scher Spannungskreis © Landesstraßenverwaltung Burgenland

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

12 Fahrbahn ohne Übergangskonstruktionen © Landesstraßenverwaltung Burgenland

Aufgrund der mäßigen Verbundfestigkeit zwischen Bewehrungsstahl, der aus Dauerhaftigkeitsgründen verzinkt wurde, und dem Gummibeton kann der Effekt auftreten, dass eine durchgehende Bewehrung bis zum Schleppplattenende ohne Zusatzmaßnahmen das gewünschte Systemverhalten ergibt. Im konkreten Anwendungsfall wurden Verankerungen in Normalbetonquerriegeln vorgesehen, da noch keinerlei Erfahrungen vorlagen.

Auf diese Weise war es möglich, auf einen Fahrbahnübergang zu verzichten. Das heißt, es wurden lediglich im Belag über der Gummibetonschleppplatte mehrere Vergussfugen angeordnet.

4 Betontechnologie Bei integralen Tragwerken entstehen durch Schwinden und wechselnde Temperaturen Zwangsspannungen, wobei die Druckspannungen, welche im Sommer auftreten, bei entsprechendem statischen Nachweis als unbedenklich bzw. positiv erachtet werden können.

Den Zugspannungen im Winter ist aber zu begegnen: In diesem Fall wurde vertraglich vorgesehen, bei kalter Witterung im November einen Beton der Wärmeentwicklungsklasse W 40 (max. 40 °C Betontemperatur während der Hydration) zu verwenden. Obwohl trotz kühler Ausgangstemperatur aller Stoffe dies nicht erreicht wurde, ist von positiven Effekten auszugehen, da der langsam erhärtende W-40-Beton bei kühler Temperatur einen Teil des Zwanges durch Kriechen abzubauen vermag. Es ist zu erwarten, dass die Temperatur, bei der keine Zwangsnormalkraft vorhanden ist, im Vergleich zu Betonagen in warmen Jahreszeiten wesentlich geringer ausfällt. Das Tragwerk blieb bis zum Aufbringen der Abdichtung an der Oberseite augenscheinlich ungerissen.

13 Aushärten des Betons im Winter © Landesstraßenverwaltung Burgenland

5 Temperaturmessungen Die Brücke weist einen Plattenquerschnitt mit Kragarmen auf. Sie steht frei und wird weder durch die Umgebung abgeschattet, noch tragen die Anlageverhältnisse unter ihr zu einem Temperaturausgleich bei, wie dies zum Beispiel bei steilen Talflanken, starker Vegetation oder Gewässern der Fall sein kann. Die Temperaturen wurden sowohl in der Feldmitte, wo die Tragwerksdicke 90 cm aufweist, als auch über der Stütze, wo sie 140 cm erreicht,

jeweils an mehreren Höhenpositionen gemessen. Vergleicht man diese Temperaturen mit der Lufttemperatur unter dem Tragwerk und mit der meteorologischen Temperatur, so erkennt man, dass im Sommer die täglichen Temperaturänderungen im Kern etwa der über 20 h gemittelten Lufttemperatur unter dem Tragwerk bzw. der über 44 h gemittelten meteorologischen Temperatur entsprechen. Als Folge der Strahlungsenergie

14 Temperaturen im Tragwerk © Landesstraßenverwaltung Burgenland

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

zukünftig die Bewegungen relativ zu diesem Zeitpunkt aufzuzeichnen. Obwohl sich Probleme daraus ergeben, dass teilweise Messergebnisse wegen Frost, Druckbeanspruchungen im Extensometer, Elektronik etc. ausgefallen sind, lassen sich folgende Erkenntnisse ableiten: Je weiter der Extensometer vom Widerlager entfernt verankert ist, desto größer ist der Verformungsunterschied zwischen der extremalen Sommer- und Winterstellung. Die täglichen Wechselspiele der gemessenen Verformungen nehmen mit der Entfernung der Extensometer vom Widerlager zu. Im Winter sind nicht nur die Tagesschwankungen der Verformungen wesentlich geringer als im Sommer, zusätzlich ist eine Verlängerung der Brücke infolge der Tageserwärmung nur über etwa ein Viertel der Tageszeit zu beobachten, während die kritische Verkürzung des Tragwerks (Zug im Fahrbahnbelag) über etwa drei Viertel der Tageszeit auftritt. Das begünstigt das Zugkriechen des Asphaltbelages erheblich.

15 Anordnung der Extensometer © Landesstraßenverwaltung Burgenland

16 Verschiebungen der Extensometer © Landesstraßenverwaltung Burgenland

und deren Absorption über dem dunklen Asphaltbelag ergibt sich zusätzlich eine signifikante Erhöhung der Betontemperatur im Kern, verglichen mit den erwähnten Änderungen der mittleren Temperaturen. Die maximale Kerntemperatur wird sogar wärmer als die Tagesspitze der meteorologischen Lufttemperatur. Im Winter hat naturgemäß die Strahlungsenergie weniger Einfluss, somit nähert sich die Tragwerkskerntemperatur der gemittelten Umgebungstemperatur.

Vergleicht man die Messergebnisse mit EN 1991-1-5, so kann die Regel über die Ermittlung des maximalen bzw. minimalen Temperaturanteils bei Betonbrücken bestätigt werden.

6 Extensometermessungen Je Gummibetonschleppplatte wurden sechs Extensometer eingebaut, um die Abnahme der Bewegungen über ihre Länge beobachten zu können. Die Messgeräte wurden bei Belagsschluss am 1. August 2011 auf null rückgesetzt, um

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17 Konvergenz der Widerlager © Landesstraßenverwaltung Burgenland

7 Konvergenzmessungen Zwischen beiden Widerlagern werden die Verformungen mittels Laser gemessen.

Die Längenänderung steht in guter Übereinstimmung mit der Summe der beiden jeweils vom Widerlager am meisten entfernten Extensometer. Vergleicht man die gemessenen Verformungen mit Rechenwerten infolge der meteorologischen Temperatur, so zeigt sich, dass eine Mittelung über zwei Tage zu große Verformungsausschläge ergeben würde, mittelt man hingegen die Rechenwerte

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

über sieben Tage, so verbessert sich die Übereinstimmung erheblich. Berechnet man die Längenänderung infolge der gemessenen Betonkerntemperatur, so ergibt sich die beste Übereinstimmung, wenn man den im Labor gemessenen Temperaturausdehnungskoeffizienten (αT = 11,90 E-06) mit dem Faktor 0,70 skaliert. Die Hauptgründe dafür werden Zwang, seitliches Ausweichen des im Grundriss gekrümmten Tragwerks und die nichtlineare Temperaturverteilung über den Querschnitt sein.

8 Zusammenfassung Die Beobachtungen vor Ort zeigen, dass die Brücke insbesondere im Übergang zur freien Strecke ohne Fahrbahnübergangskonstruktion mittlerweile seit drei Wintern tadellos funktioniert. Die Richtigkeit der grundlegenden Entwurfsideen wird durch die Messungen also bestätigt.

Insofern darf erwartet werden, dass die Brücke dauerhaft eine robuste und wartungsarme Konstruktion darstellt.

Bauherr Amt der Burgenländischen Landesregierung, Landesstraßenverwaltung, Eisenstadt

Autor: Dipl.-Ing. Dr. Helmut Hartl Amt der Burgenländischen Landesregierung, Eisenstadt

Ausführung Habau Hoch- und Tiefbaugesellschaft mbH, Perg Bauunternehmung Granit GmbH, Graz Teerdag-Asdag AG, Stegersbach

Entwurf Amt der Burgenländischen Landesregierung, Landesstraßenverwaltung, Eisenstadt Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH, Wien Tragwerksplanung Schimetta Consult Ziviltechniker GmbH, Wien Prüfingenieur Dipl.-Ing. Dr. Kurt Kratzer, Graz

Anwendung neuer Bauweisen

BAUEN FÜR DIE ÖSTERREICHISCHEN BUNDESBAHNEN Strecke Salzburg-Wörgl km 23,135; Auassung Vigaun-Golling km 26,993; Straßenbrücke Kratzerau km 45,112; Brücke über die Salzach zum Bahnhof Werfen km 65,462; Bahnbrücke über die Salzach

Strecke Linz-Selzthal km 65,621; Bahnbrücke über die Steyr km 67,175; Bahnbrücke über die Teichl km 88,488; Talbrücke Vogelgesangklamm Strecke Wels-Passau km 62,660; Straßenbrücke Pramhof

www.ssf-ing.de

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Entwurf und Herstellung der Lower Hatea River Crossing

Klappbrücke im neuseeländischen Whangarei von Martin Knight, Bartlomiej Halaczek

Das im Juli vergangenen Jahres fertiggestellte Projekt »Lower Hatea River Crossing« im neuseeländischen Whangarei, geplant als Maßnahme zur Entlastung des Verkehrsaufkommens im Stadtzentrum und am lokalen Yachthafen, wird künftig 8.000–10.000 Kfz/d vom sogenannten Town Basin wegführen, so dass dieser innerstädtische Bereich besser für Fußgänger erschlossen werden kann. Durch die direkte Anbindung des lokalen Flughafens an den Highway 1 wird der Transitverkehr in der Stadt reduziert, und als Teil der neugeschaffenen Freizeitinfrastruktur komplettiert das insgesamt 19 Mio. € kostende Bauwerk den örtlichen Rad- und Wanderrundkurs. Die Straßenbrücke überquert eine 265 m breite, gezeitenabhängige Flussmündung mit einer Lichtraumhöhe von mindestens 7,50 m. Ein 26 m weit spannender, aufklappbarer Abschnitt erlaubt die Durchfahrt von Booten mit größeren Masthöhen.

1 Lower Hatea River Crossing »vor« Mackesys Buschreservat © Patrick Reynolds/Knight Architects

1 Entwurfskonzept Ausschlaggebend für die Gestalt der Straßenbrücke war die Forderung der Bauherren nach einer Minimierung der Wartezeit während einer Bootspassage.

Ferner sollte sie die Funktion einer öffentlichen Landmarke bekommen, mit der sich die Stadt Whangarei überregional identifizieren kann. Gefordert war außerdem ein Bauwerk, das die Kunst und Kultur der lokalen Maori-Staemme respektvoll repräsentieren würde. Dieser Aspekt hatte besondere Bedeutung, da im Zuge der Planung sowohl die Genehmigungen der öffentlichen Bauämter als auch die Zustimmung der Stammesältesten notwendig waren.

2 3 Perspektiven für Autofahrer und Fußgänger

© Patrick Reynolds/Knight Architects

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Der Öffnungsmechanismus basiert auf dem Prinzip einer abrollenden Wippe, bei der das aufzuklappende Feld über Kufen, vergleichbar mit denen eines Schaukelpferdes, seitlich aus dem freizuhaltenden Lichtraumprofil in einer distinktiven Bewegung wegrollt. Obwohl der technische Vorteil der Kombination aus Klappbewegung und Translation und infolgedessen ein effizientes und schnelles Freistellen der Durchfahrt für den Entwurf entscheidend waren, erwies sich die damit einhergehende eigentümliche Form als das architektonisch interessanteste Charakteristikum.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

4 5 Grundriss und Ansicht

© Knight Architects

Die Hauptträger des Klappfeldes sind in der Ansicht zu einer dem Buchstaben J ähnelnden Silhouette geformt, so dass sowohl das Tragprinzip als auch die Abrollbewegung beim Öffnen eindeutig erkennbar sind. Zinkenartige Gegengewichte an den Enden zweier schräg nach hinten aufragender Kragarme

entlasten das Klappfeld beim Öffnungsvorgang, was den Energieaufwand reduziert. Zusammen ergibt sich eine klare und singuläre Gestalt, welche eine stilisierte Interpretation des in der Maorikultur verankerten Fischhakenmotivs »hei matau« erlaubt.

7 Querschnitt © Knight Architects

6 Ansicht des geöffneten Klappfelds © Knight Architects

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

8 Erscheinungsbild bei Nacht © Patrick Reynolds/Knight Architects

Das Design, ob statisch oder in Bewegung, ist schlicht und spektakulär zugleich, wobei sehr sorgfältig darauf geachtet wurde, dass jedes Bauteil auf das klare und simple Gesamterscheinungsbild hin optimiert wurde. Das gilt daher in gleicher Weise für die Stahlbetonstützen, für die gelben Hydraulikzylinder, die dunkelgrauen Stahl- und Holzgeländer sowie für die LED-Beleuchtung.

Die Brücke wurde auf den Namen »Te Matau a Pohe« oder »Der Fischhaken von Pohe« getauft, um einen Stammeshäuptling zu ehren. Sie vereint eine unvergessliche Gestalt mit einer fein und effizient abgestimmten Tragstruktur. Das Bauwerk festigt und unterstreicht damit den speziellen Bezug zum Ort und der Geschichte ihrer stolzen Bewohner.

2 Herstellung Das Projekt wurde auf Basis eines Design and Build Contract beauftragt und zu gleichen Teilen vom Whangarei District Council und der New Zealand Transport Authority gefördert. Nach einem Vergabegespräch im Jahr 2011 erhielt die Bietergemeinschaft aus McConnell Dowell und Transfield Services JV den Zuschlag. Eine spezielle Vereinbarung regelte die gleichmäßige Aufteilung der Gewinn- und Verlustrisiken zwischen Bauherrn und Baufirma, so dass beide Partner auf eine enge und abgestimmte Zusammenarbeit angewiesen waren, von der sie wiederum profitierten.

Der Energieaufwand, der für den Betrieb einer Brücke im Laufe ihrer Nutzungszeit notwendig ist, bleibt, verglichen mit regulären Hochbauten, verhältnismäßig gering. Diese Regel gilt ebenso für bewegliche Konstruktionen, denn die Herstellung der Bauwerke selbst bedingt den

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größten Anteil an Energie. Es sollte daher immer darauf geachtet werden, das Tragwerk effizient zu gestalten, nach Möglichkeit unter Verwendung von lokal verfügbaren Ressourcen. Von den insgesamt 32 Mio. NZ-$ Baukosten entfielen dementsprechend 14,50 Mio. NZ-$ auf vor Ort ansässige Unternehmen direkt aus Whangarei und der umgebenden Northland Region.

Die festen Überbauten wurden aufgrund der vorherrschenden Situation, eines seichten und gezeitenabhängigen Gewässers, als Stahlverbundkonstruktion mit Stützen aus Ortbeton hergestellt.

Hierbei wurden die Fertigteilplatten für das Deck direkt in Whangarei gefertigt, die stählernen Hohlkästen für die Längsträger kamen aus Auckland. Lediglich die zwei Hauptträger des zu öffnenden Feldes mussten wegen ihrer Komplexität in China produziert und auf dem Seeweg angeliefert werden, ähnlich wie die speziell angefertigten hydraulischen Zylinder, die aus den Niederlanden stammen.

Bereits früh in der Entwurfsphase wurden maßgebliche Faktoren definiert, die Auswirkungen auf Erscheinungsbild, Tragwerk, Baubarkeit und Kosten hatten.

Alle diese Faktoren beeinflussten sich gegenseitig, so dass die spezialisierten Planungsteams nur in interdisziplinärer Zusammenarbeit eine innovative und optimierte Lösung erarbeiten konnten.

Zur effizienten Entwicklung der Geometrie des beweglichen Überbaus und zu deren Abstimmung mit der Position und Größe der Hydraulikzylinder fand eine 3-D-CAD-Software mit einem parametrischen Lösungsansatz Anwendung. Damit konnte eine Vielzahl an geometrischen Variationen binnen kurzer Zeit untersucht werden, was mit einem konventionellen Planungsansatz nicht möglich gewesen

wäre. So wurden die angestrebten Lösungen nicht nur schneller erreicht, auch die Planungsrandbedingungen konnten laufend verfeinert werden, was sowohl der Gesamterscheinung als auch den Herstellungskosten zugute kam.

Aufgrund der Flexibilität des Modells war es realisierbar, Änderungen in der kontinuierlich verfeinerten Kostenermittlung direkt zu überprüfen und rekursiv zu implementieren, ohne das Planungskonzept korrigieren zu müssen. Einander beeinflussende Faktoren wie Blechstärken, Position und Maße der Gegengewichte, Größe der Hydraulikzylinder und die daraus resultierenden Abmessungen der Pumpanlagen konnten so aufeinander abgestimmt werden, dass sich sowohl die zum Betrieb des Klappfeldes nötige Energie als auch der Materialverbrauch minimieren ließen.

9 Stahlverbundkonstruktion mit Ortbetonstützen © Patrick Reynolds/Knight Architects

10 Klappfeld nach Öffnung © Patrick Reynolds/Knight Architects

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Brückenbau

Foto schlaich bergermann und partner Knut Stockhusen

11 Brückenbauwerk bei Sonnenuntergang © Patrick Reynolds/Knight Architects

3 Beleuchtung und Umwelt Die gewählte Lichtlösung für die Brücke sorgt zum einen für eine sichere und blendfreie Ausleuchtung der Straße, zum anderen dient sie der nächtlichen Inszenierung des Tragwerks. Es wurden hierbei ausschließlich langlebige LED-Leuchten verwendet, deren Schaltung mit Hilfe ausgeklügelter Kontrollsoftware an die Tageslicht- und Wetterbedingungen angepasst wird. Durch die durchdachte Anordnung der einzelnen Elemente werden nur die zu beleuchtenden Flächen angestrahlt, eine Blendung der Autofahrer ist genauso ausgeschlossen wie die aus Umweltschutzgründen problematische Beleuchtung der Wasserflächen.

Das größte potentielle Risiko für die Umwelt geht von einem eventuellen Austritt der Hydraulikflüssigkeit aus.

Daher wurden die Hydraulikzylinder und die Pumpanlagen in einer wasserdichten Einhausung untergebracht, welche die austretende Flüssigkeit im Havariefall aufnimmt und deren Überlaufen in das Gewässer verhindert. Das verwendete Hydrauliköl ist selbst organisch, so dass es bei einem Austritt in die Umwelt relativ schnell abgebaut wird und, langfristig betrachtet, nur geringe Schäden verursacht, da es biologisch abgebaut werden kann.

Autor: Bartlomiej Halaczek Knight Architects, High Wycombe, England

Bauherr Whangarei District Council, Whangarei, Neuseeland

Projekt Fußgängerbrücke Sassnitz (Deutscher Brückenbaupreis 2010) Bauherr BIG-Städtebau MecklenburgVorpommern GmbH Bauart Einseitig gestützte, im Grundriss gekrümmte Hängebrücke Entwurf, Ausführungsplanung schlaich bergermann und partner

Finanzierungspartner New Zealand Transport Authority, Melbourne, Whangarei, Neuseeland Tragwerksplanung und Geotechnik Peters & Cheung, Auckland, Neuseeland Architekten Knight Architects, High Wycombe, England Hydraulikanlage Eadon Consulting, Rotherham, England Beleuchtung Speirs and Major Associates, Edinburgh, Schottland Straßenplanung Northern Civil, Whangarei, Neuseeland Ausführung Transfield Services Ltd., Whangarei, Neuseeland McConnel Dowell, Auckland, Neuseeland

Projekt Scherkondetalbrücke (Deutscher Brückenbaupreis 2012) Bauherr DB Netz AG Bauart Mehrfeldrige semi-integrale Spannbetonbrücke Entwurfsplanung DB ProjektBau GmbH Ausführungsplanung Büchting + Streit AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Grundlagen, Verfahren und Ergebnis

Realisierungswettbewerb Süderelbebrücke Moorburg von Bernd Rothe, Karl-Heinz Reintjes

1.2 Querung der Süderelbe Der mögliche Korridor der A 26 für die Querung der Süderelbe ist aufgrund der räumlichen Randbedingungen eng gefasst. Das Kraftwerk Moorburg, der Hafen Hohe Schaar, verschiedene großräumige Betriebsgelände, die vorhandenen Trassen der Kattwykstraße und Hafenbahn sowie geplante Bauvorhaben ließen nur eine Querung der Süderelbe in der Nähe der vorhandenen Kattwykbrücke zu. Die möglichen Bauweisen, wie Brücken bzw. Tunnel im Bohrverfahren oder im Einschwimm- und Absenkverfahren, wurden vorab untersucht. Hierbei hat sich eine Hochbrücke als deutlich günstigste Lösung herausgestellt.

1 Siegreicher Entwurf: Erscheinungsbild bei Nacht © schlaich bergermann und partner/WTM Engineers/Dissing + Weitling

Die Brücke über die Süderelbe im Zuge der Bundesautobahn (BAB) A 26 wird für das Stadtbild von Hamburg eine ähnliche Bedeutung erlangen wie bereits heute die Köhlbrandbrücke oder die Brücken über die Norderelbe: unverwechselbare Kennzeichen der Stadt für Besucher oder Durchreisende, Wahrzeichen von Hamburg für die Bürger der Hansestadt, Teil ihrer gebauten Umwelt und Identifikationspunkt städtischer Emotionen. Bund, Land und Bürgerschaft der Stadt Hamburg waren zusammen mit den planenden Ingenieuren sehr früh der Auffassung, die Brücke im Rahmen eines Wettbewerbs entwerfen zu lassen, um möglichst umfassend nationale und internationale Erfahrungen, Ideen und Fachkenntnisse abzufragen. Der Wettbewerb wurde mit der Sitzung des Preisgerichts im Mai 2013 abgeschlossen, der erste Platz einstimmig ausgewählt. Im Folgenden werden Schwerpunkte des durchgeführten Verfahrens behandelt.

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1 Planerische Grundlagen 1.1 Linienführung der A 26 Die neue Süderelbebrücke ist ein wesentlicher Teil der geplanten Verlängerung der A 26, die künftig die Bundesautobahnen A 7 und A 1 im Süden des Hamburger Hafens miteinander verbinden soll. Die gewählte Trasse ist das Ergebnis eines langwierigen Entscheidungsprozesses: Seit Ende der 1980er Jahre wurden unterschiedliche Trassenverläufe geprüft und öffentlich diskutiert. Im Ergebnis wurde schließlich die südlichste Variante als günstigste Lösung erarbeitet. Diese sieht eine 9,70 km lange, vierstreifige Autobahn von der A 7 bei Moorburg bis zur A 1 bei Hamburg-Stillhorn vor.

2 Brückentrasse im Grundriss © DEGES GmbH

1.3 Lage und Geometrie der Brücke Die einzuhaltende lichte Höhe der Brücke ist mit 53 m über Normalnull ausreichend, da Containerschiffe die Süderelbe südlich der Brücke nicht befahren und dies auch nicht geplant ist. Nördlich der vorhandenen Kattwykbrücke wird eine zusätzliche Brücke für die Hafenbahn geplant.

Die Süderelbe hat an der Querungsstelle eine Breite von ca. 300 m. Aufgrund der Einfahrten in den Hafen Hohe Schaar und zu den Anlegestellen des Kraftwerkes ist jene Breite auch nahezu vollständig für Seeschiffe befahrbar zu halten. Das heißt, bei Stützen im Strom wären hohe Anpralllasten der Seeschiffe während des Baus und im Endzustand zu berücksichtigen gewesen. Außerdem wären die tiefen Baugruben im Wasser (Ausbautiefe bei -17 m) zu beachten. Bei einer Brücke ohne Stützen im Strom ergibt sich eine Spannweite von ca. 350 m.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Die möglichen Achslagen und Linienführungen sowie Brückensysteme wurden im Vorfeld untersucht. Von besonderer Bedeutung waren dabei die Lage der Hafenbahn, die der Kattwykstraße, die vorhandenen Leitungen, die Hochwasserdeiche und die nach Möglichkeit nicht zu beeinträchtigenden Flächen der benachbarten Betriebe der Hafenwirtschaft. Als geeignetste Lösung wurde eine Schrägseilbrücke mit geradliniger Achse erarbeitet, die im Grundriss schräg zur vorhandenen Kattwykbrücke liegt. (Bild 2) Die planerischen Voraussetzungen für den Wettbewerb waren damit erarbeitet.

2 Wettbewerb Vorgesehen wurde ein Realisierungswettbewerb. Die Bewerbungsaufforderung richtete sich an Arbeitsgemeinschaften aus Ingenieuren und Architekten, wobei Erfahrungen im Großbrückenbau Voraussetzung für die Bewerbung waren. Aus den Bewerbern wurden unter Beachtung der Regeln der VOF zwölf Arbeitsgemeinschaften zur Teilnahme am Wettbewerb ausgewählt. Beteiligt waren auch Ingenieure und Architekten aus Kanada, Großbritannien, Dänemark, Slowenien, den Niederlanden und Österreich. Ausdrücklich zugelassen wurden alternative Trassierungen, zum Beispiel auch Trassen parallel zur benachbarten Kattwykbrücke oder solche mit Krümmungsradien im Strombereich. Mehrere Teilnehmer machten von dieser Möglichkeit Gebrauch.

Die Tagung des Preisgerichts fand im Mai 2013 statt. Die Preisrichter rekrutierten sich aus den Verwaltungen von Bund und Hamburg sowie aus der Fachwelt.

4 Zweiter Platz: »Hamburger Viermaster« © Kinkel + Partner/Quist Wintermans

3 Siegerentwurf: Panorama © schlaich bergermann und partner/WTM Engineers/Dissing + Weitling

3 Ergebnis des Wettbewerbs 3.1 Allgemeines Das Preisgericht einigte sich in kurzen Arbeitsschritten auf die nicht näher in Betracht gezogenen Beiträge und die weiter zu beurteilenden Entwürfe. Die ersten drei Plätze wurden jeweils einstimmig vergeben. Ablauf und Ergebnis des Wettbewerbs sind im Detail in [1] dargestellt. Im Folgenden werden die wesentlichen Ergebnisse zusammengefasst.

3.2 Siegerentwurf Der Siegerentwurf ist von der Arbeitsgemeinschaft aus schlaich bergermann und partner, Stuttgart, WTM Engineers, Hamburg, und Dissing + Weitling, Kopenhagen, aufgestellt worden (Bild 1 und 3).

Es handelt sich um eine Schrägseilbrücke mit zwei Pylonen und einer Hauptspannweite von 350 m sowie Seitenfeldern von

jeweils 88 m. Charakteristische Gestaltungselemente sind zum einen die mittig im Überbauquerschnitt angeordneten Pylone, die über wie unter der Fahrbahn in zwei Hälften V-förmig aufgegliedert sind. Zum anderen ist der Überbau auseinandergezogen, so dass ein Lichtspalt von 5 m entsteht. Diese Ausbildung führt in der Komposition zu einem feingliedrigen, leichten und gleichzeitig deutlich akzentuierten Erscheinungsbild, das Bezüge zu der im Sichtfeld liegenden Köhlbrandbrücke aufweist. Der Entwurf übernimmt die in der Wettbewerbsgrundlage vorgeschlagene Lage mit geradliniger Achse.

3.3 Zweiter Platz Der Entwurf des Zweitplatzierten ist von der Arbeitsgemeinschaft aus Kinkel + Partner, Neu-Isenburg, und Quist Wintermans, Rotterdam, aufgestellt worden (Bild 4).

Es handelt sich um eine Schrägseilbrücke mit vier Pylonen und einer Spannweitenfolge von 78 m, 216 m, 300 m, 216 m, 78 m. Die Pylone haben eine den Spannweiten entsprechende unterschiedliche Höhe, die mittleren eine Höhe von 178 m, die seitlichen eine Höhe von 115 m.

Neben dieser Bauweise eines »Viermasters« ist das besondere Charakteristikum des Entwurfs die zweigeteilte Ausbildung der Pylone: Sie sind über der Fahrbahn auf ganzer Höhe in zwei Teile getrennt und nur im Bereich der Seilverankerungen miteinander verbunden. Das Zusammenspiel der Gestaltungselemente führt auch hier zu einem feingliedrigen Erscheinungsbild von hohem Wiedererkennungswert.

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

5 Dritter Platz: Panorama © Ponting Consulting Engineers

3.4 Dritter Platz Der Entwurf des Drittplatzierten ist von Ponting Consulting Engineers, Maribor, aufgestellt worden (Bild 5).

Es handelt sich um eine Schrägseilbrücke mit einem Pylon und einer Hauptspannweite von 355 m. Charakteristisches Gestaltungselement ist der am östlichen Elbufer situierte Pylon von 200 m Höhe, der eine geneigte H-Form besitzt.

3.5 Weitere Beiträge Weitere interessante Beiträge, wie zum Beispiel eine Schrägseilbrücke mit zwei Pylonen und einer Hauptspannweite von 340 m von der Arbeitsgemeinschaft Schüßler-Plan, Düsseldorf und Berlin, Architekturbüro Keipke, Rostock, (Bild 6) oder eine Schrägseilbrücke mit zwei Pylonen in gegabelter Diamantform mit einer Hauptspannweite von 350 m von der Arbeitsgemeinschaft Leonhardt, Andrä und Partner, Hamburg und Stuttgart, Knight Architects, Bucks, (Bild 7) sind ebenfalls aus [1] ersichtlich.

6 Weiterer Wettbewerbsbeitrag © Schüßler-Plan/Architekturbüro Keipke

4 Zusammenfassung und Ausblick Der Planungswettbewerb zur Süderelbebrücke Moorburg wurde erfolgreich durchgeführt und hat mit dem Siegerentwurf ein in der Fachwelt und in der Öffentlichkeit anerkanntes Ergebnis erbracht. Mit der weiteren Planung ist inzwischen begonnen worden. Es bleibt

zu wünschen, dass die Realisierung der für den Transitverkehr, für den Hafen und für Hamburg insgesamt wichtigen A 26 Ost mit der Süderelbebrücke als bemerkenswertestem Bauwerk von allen Beteiligten mit den zur Verfügung stehenden Mitteln gefördert wird.

Autoren: Dipl.-Ing. Bernd Rothe Dipl.-Ing. Karl-Heinz Reintjes DEGES Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH, Berlin Literatur [1] DEGES (Hrsg.): A 26 Süderelbebrücke Moorburg.

Dokumentation des Realisierungwettbewerbs.

Berlin 2013.

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7 Weiterer Wettbewerbsbeitrag © Leonhardt, Andrä und Partner/Knight Architects

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Stauchgeschmiedete Trapez-Rundstahlhänger für dynamisch höchstbeanspruchte Brückenbauwerke

Brückenlänge 328m Bogenstich 28m 8 Rundstahlhänger ø220mm Hängerlängen 5m - 13,5m

Bauprojekt: Schnettker Brücke, Dortmund Bundesstraße B1 Bauwerksentwurf: Ruhrberg Ingenieurgemeinschaft Bauausführung: Schachtbau Nordhausen GmbH

Aufstellen des Bogens

Der Ersatzneubau Schnettkerbrücke in Dortmund wurde im Zuge des Ausbaus der Bundesstraße B1 zur Bundesautobahn A40 durchgeführt, eine der wichtigsten Ost-West-Verbindungen im Ruhrgebiet.

Die Brücke ist mit einem Mittelbogen erbaut, verbunden mit dem Überbau über 8 TrapezRundstahlhänger ø220mm, Güte S420NL. Die beidseitig um 90 Grad verdrehten trapezförmigen Anschlussblätter (B 585mm x H 585mm x T 65mm) wurden mittels Stauchschmiedeprozess aus dem Rund 220mm herausgearbeitet. Die Längentoleranz der Hänger beträgt 0/+25mm, der baustellenseitige Ausgleich hierzu erfolgte über angepasste Anschlussbleche zwischen Bogen und Überbau. Ultraschallgeprüfte X-Nähte verbinden Hänger und Anschlussblech. Das Ministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung hat eine Zustimmung im Einzelfall erteilt.

Stauchgeschmiedete Trapez-Rundstahlhänger von Anker Schroeder finden ihren Einsatz in Kanal-, Autobahn- und Eisenbahnbrücken. Im Hinblick auf Dauerfestigkeit, Schweißnahtprüfung und Materialersparnis im Bereich der Anschlussbleche bieten Rundstahlhänger mit geschmiedeten Trapezenden überzeugende Vorteile. Durchmesser, geometrische Ausführung der Trapeze und Stahlgüte werden entsprechend Ihren Erfordernissen angepasst; bitte sprechen Sie uns an.

Trapezhänger und Anschlussblech vor dem Verschweißen.

Aktuelle Projekte: Flughafenschnellbahn A-Wien, ø100mm / Güte S460NL / max. Länge 20m Autobahnbrücke A1 CH-St. Margrethen, ø110mm / Güte S460NL / max. Länge 14m Rheinbrücke A-Lustenau, ø100mm / Güte S355NL / max. Länge 19m

Anker Schroeder ASDO GmbH - http:// anker.de - Hannöversche Straße 48, 44143 Dortmund, Tel: +49 (0)231 51701 38 1/2 . 2014 | BRÜCKENBAU

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Erster Preis in einem Realisierungswettbewerb

Entwurf der Skurubridge bei Stockholm von Steen Savery Trojaborg, Erik Sagner

Der Entwurfswettbewerb für die neue Skurubridge wurde durch eine Arbeitsgemeinschaft aus dem schwedischen Straßenbauamt, der Gemeinde Nacka und der schwedischen Architektenkammer organisiert und im Jahr 2011 eröffnet, wobei sich vier Bewerberteams im Vorentscheid qualifizieren konnten.

Die Gemeinde Nacka befindet sich im felsigen Inselmeer östlich von Stockholm und ist mit der Hauptstadt über zwei Bogenbrücken verbunden, die direkt nebeneinander den Skurusund mit einer maximalen Bogenspannweite von 60 m überspannen. Die erste der beiden Brücken wurde zwischen 1913 und 1915 gebaut und erhielt, als eine große Errungenschaft ihrer Zeit, viel Anerkennung in Schweden.

Das zweite Bauwerk, eine Kopie des ersten, wurde 1953–1957 errichtet.

Die Brücken haben ein Verkehrsaufkommen von ca. 57.000 Kfz/d, das sich in den nächsten 15 Jahren auf ca. 85.000 Kfz/d steigern soll. Die neuere der beiden Bogenbrücken soll abgebrochen werden, weshalb ein neues Bauwerk mit vier Fahrspuren und 1,80 m hohen Lärmschutzwänden erforderlich wird, das mit der alten Brücke und der einzigartigen Landschaft harmoniert. Der Entwurf hat daher höchste ästhetische Ansprüche und alle technischen Anforderungen zu erfüllen. Das Ziel der Planung war also eine ausgewogene, aber auch zweckmäßige Einheit aus alter und neuer Skurubrücke.

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1 Bestehende Bogenbrücken bei Wettbewerbseröffnung © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

2 Jüngeres (links) und älteres Bauwerk © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

1 Gestaltungsmerkmale Die Landschaft ist einzigartig: Dicht bewachsene Felseninseln ragen aus dem Meer, einzelne Häuser zeigen sich verstreut in der bewaldeten Hügellandschaft, eine sich ständig verändernde Szenerie trifft auf ein überwältigendes Raumgefühl. In dieser Kulisse ist die bereits bestehende alte Skurubrücke mit ihrer auffallenden Form zu finden.

Das Bauwerk ist eine Sehenswürdigkeit, stört jedoch nicht das weitläufige Panorama, sondern trägt zur Landschaftsgestaltung bei. Am schmalsten Punkt der Meerenge (Skurusund) fassen die Konturen des Tals die Brückenkonstruktion ein, deren große Bögen ihrerseits die Aussicht umrahmen.

Wie können wir nun ein Konzept für die neue Brücke entwickeln? Das Tal hat sowohl einen zentralen Blickpunkt als auch ein auf natürliche Weise beeindruckendes Erscheinungsbild. Daher ist es unangemessen, hier ein dominantes Bauwerk oder eine außergewöhnliche Konstruktion in den Vordergrund zu

rücken. Bezüglich der Seeschifffahrt werden ebenfalls keine außerordentlich großen Spannweiten erforderlich, welche die Breite des Kanals übertreffen.

Die Ausgewogenheit zwischen der vorhandenen Brücke, der Landschaft und der zurückhaltenden Bebauung soll in gleicher Qualität erhalten bleiben.

3 Geographische Lage © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

4 Erster Bauwerksentwurf: Ansicht © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

Folglich suchten wir nach einer Tragwerksvariante, welche die Vorzüge und Eigenheiten der Umgebung unterstreicht – nach einer Struktur, die den ästhetischen und technischen Ansprüchen der ersten Skurubrücke gerecht wird, sie aber nicht in den Schatten stellt, eine elegante Brücke auf technisch hohem Niveau, die minimal im Kontrast zum Bestandsbauwerk steht. Hoch aufragende Konstruktionen wie Schrägseilbrücken können damit ausgeschlossen werden. Die Idee einer Bogenbrücke scheint zunächst sehr naheliegend zu sein, jedoch sprechen weder wirtschaftliche noch konstruktive Argumente beim heutigen Stand der Technik für eine Imitation der alten Brücke. Bei der Betrachtung hintereinanderliegender Bögen aus unterschiedlichen Blickwinkeln entstünde zudem ein unruhiger, optisch sperrender Eindruck. Die Entscheidung für eine unaufdringliche Konstruktion bedingt auch einen Verzicht auf mögliche Erweiterungen wie Aussichtsplattformen, Cafés etc.

Mit einer Hauptspannweite von 68 m, analog derjenigen der alten Skurubrücke, lässt sich der Entwurf einer leichten, transparenten Konstruktion am besten umsetzen, es ergeben sich harmonische Proportionen, und die Dimensionen erscheinen maßvoll.

5 Blick von unten © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

6 7 Ursprünglich geplanter Streckenverlauf

© Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

Beschwerden der Anwohner und der Gemeinde erforderten einige Änderungen in der Rahmenplanung: Die Streckenachse wurde näher an die bestehende Brücke herangerückt, und zwar in einen Bereich, in dem die Skurumeerenge sich verjüngt. So bot sich die Möglichkeit, auf im Wasser platzierte Pfeiler zu verzichten und die Einschränkungen für die Bewohner der anliegenden Siedlung zu reduzieren.

Damit ging aber auch eine Vergrößerung der Hauptspannweite von 68 m auf 98 m einher. Die Bauhöhe des Überbaues sollte gleich bleiben, also änderten wir stattdessen die Geometrie der Pfeilerköpfe – aus einer Pfeilerscheibe wurde eine aufgelöste vierarmige Verzweigung, die die Spannweite des Hohlkastens auf 73 m verkürzt. Für uns war diese Modifikation ebenfalls ein interessantes Thema, denn die Entscheidung für oder gegen die Positionierung der Pfeiler im Wasser rief während der Entwurfsbearbeitung viele Diskussionen hervor.

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

8 Finales Entwurfskonzept: Ansicht © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

Im Großen und Ganzen zeigten uns die geänderten Bedingungen den Weg zu einem besseren Entwurf: Die Nähe zur Bogenbrücke und die vierarmig verzweigten Pfeilerköpfe haben eine sehr positive Auswirkung auf den Gesamteindruck, und der Skurusund ohne die Unterbrechung durch Brückenpfeiler sieht großartig aus.

9 Illumination bei Nacht © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

Da die relativ breite Brücke vor allem von unten zu sehen ist, wird der Überbau zweigeteilt, womit er den Blick nach oben freigibt und lichtdurchlässig wird. Dieser offene und leichte Eindruck wird durch die Geometrie der Querschnitte unterstrichen. Die integrale Verbindung von Pfeilern und Überbauten erlaubt nicht nur den Verzicht auf Lager, sondern wirkt sich zudem günstig auf die Dimensionierung derselben aus.

Bei der Erstellung des im Wettbewerb geforderten Konzepts für die weiteren Projektphasen konnten wir die Änderungen der Rahmenbedingungen natürlich nicht vorhersehen, jedoch war unsere Planung ohne weiteres übertragbar.

2 Gesamttragwerk Die neue Skurubrücke überführt den Highway 222 außerhalb von Stockholm, verbindet die schwedische Hauptstadt mit dem östlichen Teil von Nacka und weist weiter in Richtung Värmdö.

Die Brücke selbst ist ein semiintegrales Durchlaufträgersystem mit einer Gesamtlänge von 370 m, das in einer maximalen Höhe von 37 m das Tal des Skurusundes überspannt. Der Überbau besteht aus fünf Feldern mit Spannweiten von 41,32 m, 63,46 m, 98,96 m, 68,47 m, 45,11 m. Pro Überbau wird eine Richtungsfahrbahn mit je zwei Fahrstreifen

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und einer Standspur geführt, so dass die Breite zwischen den Geländern 15,30 m misst. Die zwei parallel verlaufenden Überbauten werden jeweils nur in den Widerlagerachsen mittels zweier Lager unterstützt, in den vier Pfeilerachsen sind diese monolithisch mit den Pfeilern verbunden. Dazu sind die Pfeileräste in Querrichtung V-förmig gespreizt (duo pod), um je einen Überbau zu tragen. Zur Reduzierung der mittleren Spannweite sind die zwei Mittelpfeiler in den Achsen 3 und 4 ebenso in Längsrichtung mit V-förmig angeordneten Ästen (tetra pod) konzipiert. Unter Beibehaltung der großen Redundanz sind zur Minimierung der Zwängungskräfte an den mittleren Pfeilern unterhalb der Äste Stahlgussgelenke vorgesehen. Hierdurch ließen sich die Pfeilerabmessungen, speziell die der -äste, minimieren. Um die Zwängungskräfte für die Randpfeiler zu reduzieren, sind diese mit Betongelenken im unteren Bereich ihres Schaftes ausgestattet.

10 Anbindung von Nacka © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

11 12 Regelquerschnitte

© Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

3 Überbauten Die Überbauten bestehen aus je einer zweizelligen Stahlbox mit stromlinienförmiger Untersicht und einer 15 cm dicken Orthoverbundbetonfahrbahnplatte. Die Konstruktionshöhe des Gesamtquerschnittes beträgt 3,25 m.

Vollflächige Stahlschotte, welche alle 4 m angeordnet sind, steifen die Stahlkästen aus. In jedem Schott ist pro Kasten je ein Durchstieg vorgesehen.

Die zwei Überbauten sind lediglich in den Stützenachsen über einen kompakten

steifen Stahlriegel, welcher als dichtgeschweißte Box ausgebildet wird, miteinander verbunden. Das heißt, der Überbau muss die exzentrischen Lasten als Torsionsbiegebalken zu den Stützstellen hin abtragen. Der Querriegel wiederum schließt die symmetrischen Torsionsmomente aus ständiger Last zwischen den beiden Überbauten kurz und leitet die antimetrischen Torsionsmomente über ein Zug-Druck-Kräftepaar in die Pfeileräste ab. Zusätzlich dient der Quer-

träger als Zugband zur Aufnahme der Abtriebskräfte in Querrichtung infolge der schrägen Pfeileräste. Hierbei war es der Anspruch des Architekten, dass der Verlauf des Untergurtes des Querriegels die stromlinienförmige Untersicht des Stahlkastens fortführt.

Zur Dekonzentration des Kraftflusses wird die jeweils innere Box der Stahlüberbauten im Bereich der Stützeneinbindung ausbetoniert und somit eine Verbundbetonquerscheibe ausgebildet.

13 14 15 Lage, Schnitt und Isometrie der Betonquerscheibe

© Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

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16 Anordnung von Ballastbeton © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

Dieser ausbetonierte Bereich umfasst die gesamte projizierte Pfeilerastlänge am Überbau. Somit besitzt der Betonquerträger eine Breite im Mittel von 2,00 m.

An den Stirnseiten bilden die Stege des Querriegels eine Abgrenzung und fungieren während der Betonage zeitgleich als verlorene Schalung.

Um dem Ungleichgewicht der Stützweiten zwischen dem Hauptfeld mit rund 98 m und den benachbarten Seitenfeldern mit 63 m bzw. 68 m für die ständigen Lasten entgegenzuwirken, wird Ballastbeton in die Seitenfelder nahe dem Stützbereich eingebracht. Dies hat den Vorteil, dass sich die Verformungen sowie die Momentenbeanspruchungen ausbalancieren lassen. Darüber hinaus dient der Ballastbeton zur Verstärkung des Bodenbleches als Druckgurt im Stützbereich.

4 Fahrbahndeck Das Fahrbahndeck wird von dem durchgehenden Deckblech des Stahlkastens und einer 15 cm dicken Betonplatte gebildet, die über Kopfbolzendübel miteinander verbunden sind.

Die neuartige Ausführungsvariante der Orthoverbundplatte ist eine Entwicklung aus dem Hause Leonhardt, Andrä und Partner AG. Dazu erfolgten im Rahmen einer Zustimmung im Einzelfall für ein in der Ausführungsplanung befindliches Projekt Versuche an der Materialprüfanstalt in Stuttgart. Hierbei lieferten die Versuchsergebnisse unter SLS-Belastung eine gute Übereinstimmung mit den theoretischen Berechnungsergebnissen.

Bei den Tests zur maximalen Tragfähigkeit wurde ein um ca. 100 % höherer Wert gegenüber jenem in der Theorie erreicht.

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Ein weiterer positiver Effekt ist die um 75 % geringere Belastung des Stahlbleches unterhalb der Betonplatte infolge lokaler Radlasten, was auch im Hinblick auf die Ermüdungssicherheit von großer Wichtigkeit ist.

Somit liegen die Vorteile dieser Bauart zum einen in der Wirtschaftlichkeit und zum anderen in der Dauerhaftigkeit. So werden zum Beispiel keine zusätzlichen Verbände während der Betonage der Fahrbahnplatte benötigt, und auf den Einsatz eines Schalwagens bzw. einer konventionellen Schalung kann ebenfalls verzichtet werden. Zudem ist ein Austausch der Betonfahrbahn problemlos möglich, da der weitere Lastabtrag über den geschlossenen Stahlkasten

als Torsionsröhre gewährleistet ist. Bei Minusgraden im Winter ermöglicht eine Betonfahrbahnplatte ein sichereres Fahrverhalten als ein orthotropes Stahldeck. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Orthoverbundplatte alle Vorteile eines orthotropen Stahldecks mit denen eines Verbundquerschnittes vereint. Neben der Einsparung von Stahltonnage durch ein dünneres Deckblech (10 mm statt 14 mm) und größere Steifenabstände (500 mm statt 300 mm) kann die Betonplatte aufgrund der flächigen Verbundwirkung ebenso sehr dünn (15 cm statt 32 cm) ausgebildet werden, was eine nicht zu vernachlässigende Gewichtsreduzierung und somit eine Materialersparnis zur Folge hat.

17 Prinzip der Orthoverbundplatte © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

18 Pfeiler im Modell © Dissing + Weitling/ Leonhardt, Andrä und Partner AG

5 Unterbauten Die Pfeiler sind als Massivquerschnitte ausgebildet und ihre Äste in Verbundbauweise geplant. Die Stahlhaut nimmt dabei direkt Kräfte aus dem Überbau auf und dient für die Betonage der Pfeileräste gleichermaßen als verlorene Schalung.

Der Verbund wird klassisch über Kopfbolzendübel bzw. mittels Perfobondleisten hergestellt.

Aufgrund der komplexen Tragwirkung und des gezielten Einsatzes von Stahlbzw. Betongelenken kann dem Anspruch der Architekten, ein redundantes, aber trotzdem schlankes und grazil zurückhaltendes Brückenbauwerk zu realisieren, entsprochen werden. So weisen die Pfeileräste oben Abmessungen von 1,20 m x 1,40 m auf, während sie oberhalb des Verschneidungsbereiches 2,00 m x 2,30 m dick sind.

19 Pfeilerquerschnitt © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

Wie bereits erwähnt, reduzieren die Gelenke unterhalb des Verschneidungsbereiches die auftretenden Zwängungsbeanspruchungen. Der Vorteil von Gussgelenken besteht in der Unabhängigkeit von auftretender Querkraft gegenüber gleichzeitiger Verdrehung. Über einen Knaggenkäfig können Querkräfte in Längs- und Querrichtung übertragen werden – ohne Beeinflussung durch Auflast und Verdrehung, was bei Betongelenken nicht der Fall ist.

20 Längs- und Querschnitt des Stahlgussgelenks © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

21 Kranmontage der Pfeiler © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

Die Verringerung des Wartungsaufwandes wird hier durch die Verlängerung der Stahlhaut des Verschneidungsbereiches mittels einer Stahlschürze bzw. -verkleidung realisiert. Unterhalb des Gelenkes hat der Schaft eine Abmessung von 2,50 m x 3,90 m. Unter einem Anzug von 45:1 in Längs- und 60:1 in Querrichtung ergibt sich für den längsten Pfeiler eine Querschnittsabmessung an der Gründungsoberkante von 3,50 m x 4,60 m.

Wie bei allen semiintegralen Bauwerken nehmen auch im vorliegenden Fall die Zwängungskräfte in den Unterbauten mit wachsender Entfernung zum theoretischen Festpunkt des Überbaues zu.

Aus diesem Grund wurden am Fuß der Randpfeiler Betongelenke vorgesehen.

6 Ausstattung Sowohl an den Außen- als auch den Innenkanten der getrennten Überbauten werden Lärmschutzwände platziert, so dass der Spalt zwischen den Querschnitten offen gehalten bzw. betont wird.

Da sich die Schutzwände unmittelbar neben der Lärmquelle befinden, können sie optimal wirken. Die rahmenlosen Wände sind 1,80 m hoch und bestehen aus transparentem Polycarbonat und einem perforierten Stahlblech im unteren Bereich der Innenseiten.

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22 Vorkopfmontage des Überbaus mittels Mobilkran © Dissing + Weitling/Leonhardt, Andrä und Partner AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Stadsbrug Nijmegen, Niederlande

Zur weiteren Brückenausstattung gehören Leitplanken, die als schwedische Standardkonstruktion verzinkt ausgeführt werden. Durch die Verwendung von »Low Level Lighting« in den Lärmschutzwänden anstelle von Lichtmasten wird die Straßenbeleuchtung in der Umgebung nur minimal wahrgenommen.

Die Stahloberflächen des Bauwerks werden in hellgrauer Farbe gestrichen und die geschalten Ortbetonoberflächen in Sichtbetonqualität ausgeführt. Da zudem eine helle Gesteinskörnung zum Einsatz kommt, wird auch die Farbe des Betons so hell wie möglich gehalten.

7 Herstellung Aus der topographischen Lage sowie der Brückenkonstruktion selbst resultieren hohe Ansprüche an das Herstellungsverfahren. Der Taleinschnitt ist sehr steil, schroff und unwegsam, so dass eine Kranmontage des Überbaues vom Boden nicht in Frage kommt. Lediglich die Stahlhaut der Pfeileräste kann ohne große Umstände mittels Kran montiert werden.

Die Überbauform ist zum Taktschieben eher ungeeignet. Nur durch eine Kopplung der Überbauten und einen Parallelverschub ließe sich dies realisieren, dafür ist die zu schiebende Länge aber zu unwirtschaftlich und die Stützweitenverhältnisse sind zu ungünstig.

Da für die Montage der Pfeileräste schon Hilfsstützen Verwendung finden, hat man sich für das Konzept einer Vorkopfmontage entschieden. Das heißt, es werden etwa 16 m lange Segmente mittels Mobilkran eingehoben und vor Kopf angeschlossen, der Mobilkran steht dabei auf dem bereits fertiggestellten Überbauabschnitt. Die Unterstützung der Überbauten erfolgt in gleichmäßigen Abständen von ca. 32 m über Hilfsstützen. Lediglich der große Mittelteil der Hauptspannweite mit einer Länge von ca. 65 m wird mittels Ponton eingeschwommen und über Litzenheber eingehoben. Zum Abschluss kann dann die dünne Orthoverbundplatte kontinuierlich oder im Pilgerschrittverfahren betoniert werden.

Die Brücke soll voraussichtlich Ende 2015 dem Verkehr übergeben werden.

Autoren: Steen Savery Trojaborg Arkitekt MAA Dissing + Weitling architecture a/s, Kopenhagen, Dänemark Dipl.-Ing. Erik Sagner Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Dresden

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www.lap-consult.com Bauherren Nacka Kommune, Nacka bei Stockholm, Schweden Trafikverket (Schwedisches Zentralamt für Verkehrswesen), Solna bei Stockholm Entwurf Dissing + Weitling architecture a/s, Kopenhagen, Dänemark ELU Konsult AB, Stockholm, Schweden WSP Samhällsbyggnad AB, Stockholm-Globen, Schweden Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Dresden

Hisingbron Göteborg, Schweden

Ausschreibung WSP Samhällsbyggnad AB, Stockholm-Globen, Schweden

Puente Continental, Peru

Waschmühltalbrücke

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Entwurf, Planung und Ausführung

Fußgängerbrücke in Anaklia, Georgien von Peter Walser, Jochen A. Stahl

Vorgestellt wird eine ca. 500 m lange, in Holzbauweise errichtete Fußgängerbrücke am Schwarzen Meer in Georgien. Die Brücke überquert den Inguri-Fluss kurz vor seiner Mündung ins Schwarze Meer, dient der Anbindung eines Strandabschnittes an den neu zu realisierenden Hotel- und Hafenbereich und soll somit helfen, den Tourismus in dieser Region anzukurbeln.

Im Masterplan für die regionale Entwicklung war eine Hängebrückenkonstruktion mit einer Hauptöffnung von 317 m und einem Überbau aus Stahl vorgesehen. Es zeigte sich, dass der ursprüngliche Entwurf das zur Verfügung stehende Budget um ein Vielfaches überstieg. In der Folge wurde angeregt, Alternativen unter Beteiligung örtlicher Baufirmen zu untersuchen. Das hier beschriebene Konzept erfüllte die Vorgaben in puncto Kostenrahmen und gliedert sich hervorragend in die Umgebung ein.

1 Projekt und Lage Georgien gehört geographisch zu Vorderasien, wird aber von seinen Bewohnern als »Balkon Europas« bezeichnet, Gebirge und Vorgebirge bedecken 87 % des Landes. Im Norden liegt die Südabdachung des Großen Kaukasus, im Süden befinden sich die westlichen Rücken des Kleinen Kaukasus und der Rand des vulkanischen Armenischen Hochlandes. Im Osten grenzt das Land an Aserbaidschan und im Westen ans Schwarze Meer. Die beiden größten Städte sind Tiflis mit 1.258.085 und Kutaisi mit 178.350 Einwohnern.

Georgien hat ca. 4,50 Mio. Einwohner.

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Seit der staatlichen Unabhängigkeit im Jahr 1991 haben ca. 1 Mio. Menschen das Land verlassen, zwischen 2000 und 2005 ging die georgische Bevölkerung jährlich um ca. 1 % zurück. Vor allem Einwohner mit hohem Bildungsgrad, die Arbeitsplätze zunächst in anderen Staaten der Gemeinschaft Unabhängiger Staaten (GUS), später auch in Westeuropa und den USA finden konnten, verließen Georgien. Bürgerkriege in den autonomen Republiken Abchasien und Südossetien führten dazu, dass etwa 250.000 Menschen aus ihrer Heimat flohen oder vertrieben wurden.

Die Wirtschaftsentwicklung Georgiens, getragen vom Aufschwung im Finanz-, Immobilien-, Transport- und Bausektor, gestaltete sich bis 2008 mit hohen Wachstumsraten (2006: 9,40 %; 2007: 12,30 %) sehr dynamisch. Der Krieg zwischen Georgien und Russland 2008 sowie die globale Wirtschafts- und Finanzkrise verursachten allerdings einen wirtschaftlichen Einbruch, der dank umfangreicher Hilfszusagen der internationalen Gebergemeinschaft in Höhe von insgesamt 4,50 Mrd. $ aufgefangen werden konnte.

Dennoch weist die georgische Wirtschaft auch heute noch erhebliche Defizite auf.

1 Übersicht © CMD Ingenieros

Die industrielle Produktion ist verhältnismäßig gering ausgeprägt und der Zustand der Landwirtschaft mangels moderner Ausstattung und Investitionen weiterhin mehr als unbefriedigend. Seit dem Rosenkrieg 2005 versucht die georgische Regierung massiv, den Tourismus im Land anzukurbeln, weshalb jener Sektor in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen hat: Die Zahl ausländischer Besucher ist 2011 im Vergleich zum Vorjahr um 39 % auf 2,80 Mio. gestiegen. Dieser zunehmend für die Wirtschaft Georgiens bedeutende Umstand ermöglichte auch die Realisierung der im Folgenden vorgestellten AnakliaBrücke.

Anaklia ist ein Luftkurort am Schwarzen Meer. In den nächsten Jahren soll dort ein bislang brachliegendes Küstengebiet für die touristische Nutzung erschlossen werden. Gemäß dem Masterplan des spanischen Büros CMD Ingenieros werden dann am Südufer des Inguri, eines Grenzflusses zu Abchasien, Hotels, ein Yachthafen, Schwimmbäder und Sportplätze entstehen, während am Nordufer Strände und ein Park vorgesehen sind. Die Verbindung über den Fluss wird mit der Anaklia-Brücke realisiert.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

2 Alternativer Überbau: Hängebrücke »mit« Belastungstest © Leonhardt, Andrä und Partner AG

2 Entwurf Der erste, ebenfalls von CMD stammende Entwurf für die Flussquerung sah eine kühne und in Stahl konzipierte Hängebrücke mit einer Gesamtlänge von ca.

552 m vor. Die Spannweite wäre hierbei im mittleren Bereich mit ca. 317 m am größten gewesen und hätte in Richtung der Widerlager jeweils ca. 117,50 m aufgewiesen. Dieses Konzept hat jedoch das geplante und vorhandene Budget um ein Vielfaches überschritten, weshalb man sich auf die Suche nach alternativen Lösungen begab.

Das örtliche Unternehmen Caucasus Road Project (CRP) wollte die Grundidee einer Hängebrücke mit großer Spannweite beibehalten, brachte aber zunächst als Alternative zum Stahl- einen Holzüberbau ins Spiel, der mit örtlichen Arbeitskräften und Ausrüstung hergestellt und montiert werden sollte. Wegen des leichteren Überbaues versprach man sich auch Einsparungen beim Kabelstahl. Aufgrund seiner internationalen Erfahrung mit seilverspannten Brücken wurde als Tragwerkplaner für diese erste Alternative das Büro Leonhardt, Andrä und Partner (LAP) vorgesehen. Sehr bald zeigte sich jedoch, dass auch ein solcher Vorschlag zu teuer war und kostengünstigere Entwürfe gesucht werden mussten.

Der Fluss Inguri weist eine maximale Wassertiefe von ca. 4 m auf und wird lediglich von kleineren Motorbooten befahren. Somit war schnell klar, dass Schifffahrtsöffnungen von ca. 40 m mit einer freien Durchfahrtshöhe von ca. 5 m vollkommen ausreichend sind. Aus dem Grund wurde von LAP eine Alternative mit verkleidetem Holzfachwerk und einem Durchlaufträger mit einer maximalen Spannweite von 60 m vorgeschlagen. Der Bauherr beharrte hingegen auf der Idee einer seilverspannten Brücke, woraus dann der letztlich realisierte Entwurf mit einer kleinen Schrägseilbrücke resultierte: Das Bauwerk ist als zweifaches Mehrfeldsystem konzipiert,

unterbrochen durch eine gelenkige Ausführung über dem Trennpfeiler in Achse 5 und damit ungefähr in Brückenmitte, und besteht im Detail aus zwei gevouteten Widerlagerbereichen mit je 36 m Spannweite, sechs »Regelbereichen« mit jeweils 48 m Länge und dem Schrägseilbereich mit den größten Spannweiten von 60 m und 84 m. Die Gesamtlänge beträgt 504 m, es handelt sich somit um eine der längsten Holzbrücken der Welt.

Nach positiver Resonanz durch den Staatspräsidenten wurde in Georgien jedoch früh erkannt, dass die im eigenen Land nur dürftig vorliegenden Kenntnisse im Ingenieurholzbau nicht ausreichen würden, um ein solch herausforderndes Projekt umzusetzen. Des Weiteren wurde auch ein Brettschichtholz-(BSH-)Hersteller für die Realisierung benötigt, da eine entsprechende Fertigung weder in Georgien noch den umgebenden Nachbarländern existierte. In der Vorplanungsphase wurde daher schon eine Kooperation gesucht und Hess Timber später auch in die Detailplanung einbezogen. Die Detailnachweise bei der Holzbaubemessung wurden durch das Büro Fast + Epp erstellt, das als Nachunternehmer für Hess Timber arbeitete. Aus dieser Kooperation entwickelte sich ein montagefreundliches und kostenmäßig tragbares Konzept für den Überbauquerschnitt.

3 Visualisierung des endgültigen Entwurfs © Leonhardt, Andrä und Partner AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

4 Ansicht © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Der letztendlich entwickelte Querschnitt des Überbaues umfasst ein räumliches Fachwerksystem aus zwei seitlich um 45° geneigten Fachwerkträgern und einer horizontalen Scheibenkonstruktion aus Querriegeln und Holzwerkstoff-Platten am Obergurt. Die horizontale Scheibe wurde aus kesseldruckimprägnierten Kerto-Q-Platten ausgebildet, die gleichzeitig als Folienträger für die oberseitige Abdichtung der Wolfin-M-Bahn (glasfaserverstärktes PVC) dienen. Die Verbindung der BSH-Bauteile erfolgte über gewöhnliche Schlitzblech-Verbindungen mit Stabdübeln, für den Anschluss von Riegeln und Kleinbauteilen wurden handelsübliche Blechformteile und Lösungen mit geneigt eingedrehten Vollgewindeschrauben gewählt. Die Kerto-Q-Platten wurden mit Nägeln in die Obergurte und Riegel bauseitig mittels Nagelautomaten befestigt. Ursprünglich sollte die gesamte Fachwerkkonstruktion mit einer Verschalung aus in Georgien kostengünstig zu beziehender Edelkastanie verkleidet werden. Da die Fachwerkkonstruktion den Bauherren und dem Kunden jedoch während der Montage so gut gefiel, entschied man sich am Ende, nach langen Debatten über die generelle Notwendigkeit einer Verkleidung, die BSH-Konstruktionselemente mit transparenten Polycarbonatplatten zu verkleiden, um die Tragstruktur sichtbar belassen zu können und dennoch den erforderlichen Witterungsschutz zu gewährleisten. Wegen des relativ niedrigen Salzgehaltes im Schwarzen Meer war es ausreichend, die im Überbauquerschnitt liegenden und durch die Verkleidung geschützten Stahlteile des Holzbaus lediglich mit einer Feuerverzinkung mit einer Dicke von 85 μ zu versehen.

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»Hess Limitless-Montagestoß« möglich, welcher die Herstellung von theoretisch unendlich langen Leimholzträgern durch Verleimung vor Ort erlaubt. Dieser Stoß erlaubte also die Herstellung der bis zu 48 m langen Gurte ohne die sonst üblichen Probleme der Verschieblichkeit und Verformung, wie man sie von mechanischen Verbindungsmitteln her kennt.

Hinzu kommt, dass durch den Einsatz des Montagestoßes systematisch ein Brettschichtholz mit der hohen Festigkeitsklasse GL 35c zum Einsatz kommt.

Insgesamt wurden 141 Stöße für die Herstellung vor Ort geplant.

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Die Gradiente des Überbaus folgt einem Radius von 5.000 m, das Raster des Fachwerkes beträgt 3 m. Um Sondertransporte aus Deutschland zu vermeiden, wurde die Länge der einzelnen Leimträger auf ca. 13 m begrenzt, die dann erst vor Ort zu 48 m langen Brückensegmenten zusammengefügt wurden. Das war durch den im Jahr 2010 patentierten 5 6 Überbau: Querschnitt und Anschluß zum Pylon

© Hess Timber GmbH & Co. KG

7 Patentierter Montagestoß © Hess Timber GmbH & Co. KG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

werk kurzschließt. Die vertikalen Kräfte aus den Seilen werden durch ein Zugstabsystem übertragen, mit dessen Hilfe der Untergurt des Überbaues an die Schrägseile angehängt ist. Zur Aufnahme der Lasten aus den Brückenlagern wurden an den Pfeilern und an den Widerlagern zudem W-förmige Stahlrahmen angeordnet, an welche der hölzerne Überbau mittels Schlitzblechen und Stabdübeln befestigt ist.

Der Pylon in Diamantform befindet sich in Achse 3. Seine Beine bestehen aus Stahlhohlkästen mit äußeren Abmessungen von 800 mm x 1.200 mm, welche innen durch Blechsteifen ausgesteift und als luftdichter Kasten konzipiert sind. Die Verbindung zum Holzüberbau erfolgt auch hier mittels Schlitzblech-StabdübelLösungen. Erst als der Pylon bereits durchgeplant und in der Fertigung war, kam wegen eines zukünftigen Flugplatzes die Forderung auf, ihn zu erhöhen und mit einer Befeuerung für Sichtfluganforderungen auszustatten.

Die vollverschlossenen Seile des Systems Redaelli werden in einer zentralen Ebene geführt, wobei das Vorspannen mittels zweier kleiner Pressen und Gewindestangen vom Überbau aus erfolgte. Die Drähte sind Galfan-verzinkt (95 % Zink, 5 % Aluminium) mit einer Mindestmasse von 200g/m2, weisen in den Zwischenräumen ein Verfüllmaterial auf und haben außen eine werkseitige Beschichtung aus Wachs mit Aluminium (Tensacoat).

8 Pylon in Querschnitt und Ansicht © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Zur Ausbildung der als Gehbahn dienenden Obergurtscheibe wurden die KertoQ-Platten bauseitig durch Nagelautomaten mit Nägeln in den Obergurten und Riegeln befestigt. Auf die Weise konnten zusätzliche Windverbände in der Obergurtebene vermieden werden, welche die ohnehin komplexen Anschlussgeometrien in den Knotenpunkten wesentlich erschwert hätten. Das Resultat war eine elegante und unter den gegebenen Randbedingungen einfache Lösung für das Aussteifungssystem, insbesondere da die Lohnkosten in Georgien verhältnismäßig niedrig sind und viele lokale Arbeitskräfte für die Vernagelungsarbeiten zur Verfügung standen.

Im Bereich des Pylons mussten die Schrägseile in der Mitte des Überbauquerschnittes an den Fachwerkträger angeschlossen werden. In diesem Bereich wurde daher zusätzlich ein mittlerer Obergurt eingeführt, der die horizontalen Kräfte aus den Seilen mit dem Holztrag-

9 Prinzip des Seilvorspannens © Redaelli Tecna spa

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

10 Zugfestes Kalottenlager © Alga S.p.A

Die Pfeiler und Widerlager sind übliche Stahlbetonkonstruktionen und auf Bohrpfählen (d = 900 mm) mit Längen bis zu 25 m gelagert. Das Risiko einer Auskolkung wurde als relativ gering angesehen, weshalb lediglich 2 m Kolk in Ansatz gebracht wurden. Die Bemessung der Stahlbetonunterbauten oblag dem örtlichen Büro Transproject.

Die Lagerspreizung beträgt 4,25 m an den Pfeilern und Widerlagern sowie 4,60 m am Pylon. In jeder Achse ist ein querfestes Lager angeordnet. In den Achsen 3 (Pylon) und 8 sind die beiden Überbauten längsfest gelagert. Wegen des geringen Gewichtes des Überbaus und der großen zu berücksichtigenden Windgeschwindigkeiten in Kombination mit dem dreieckigen Überbau sind abhebende Kräfte durch die Lager aufzunehmen. Der Lieferant Alga hat hierfür Kalottenlager mit C-förmiger Klammer gegen Abheben geliefert.

Die Bemessung des Bauwerkes erfolgte nach Eurocode, wobei die örtlichen Gegebenheiten wie Windgeschwindigkeiten und Erdbebenspektrum vom Bauherrn vorgegeben wurden. Die Bemessungswindgeschwindigkeit bei einer Wiederkehrperiode von 50 Jahren für die 3-s-Böe liegt bei 41 m/s, für das Erdbebenspektrum war bei einer Wiederkehrperiode von 1.000 Jahren eine Fußpunkterregung von 1,20 m/s2 anzusetzen.

Das gesamte Brückentragwerk wurde in einem Finite-Elemente-(FEM-)Programm abgebildet. Dabei erforderte die realitätsnahe Modellierung der Steifigkeit der Kerto-Q-Scheiben eine besondere Beachtung, um die Zwangsmomente in den drei Obergurten infolge Verträglichkeitsbiegung aufgrund des durchlaufenden

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11 Modellierung im Finite-Elemente-Programm © Fast + Epp GmbH

Fachwerkgurtes möglichst gering zu halten. Für die globale Schnittgrößenermittlung setzte das Büro LAP das Programmpaket Sofistik ein, die Bemessung der W-Rahmen, des Pylons und der Seile wurde manuell durchgeführt.

Zur Überprüfung der globalen Schnittgrößen und zur weiteren Verfeinerung im Hinblick auf die Holzbaubemessung setzte das Büro Fast + Epp das Programmsystem von Dlubal ein. Die Bemessung der Anschlüsse erfolgte darüber hinaus mit den entsprechenden Modulen des Softwarepakets BauStatik von mbAEC sowie manuell.

12 Herstellen von Pfeilern und Pylon © Hess Timber GmbH & Co. KG

3 Bauausführung Das Baufeld führt über die Mündung des Flusses Inguri ins Schwarze Meer, der hier lediglich moderate Fließgeschwindigkeiten aufweist. Zunächst wurde von beiden Enden her ein temporärer Damm geschüttet und durch eine Schotterabdeckung einigermaßen vor Erosion geschützt. Im Bereich des späteren Hauptfeldes wurde zudem eine Öffnung von ca. 40 m belassen, um den Abfluss des Flusses zu gewährleisten. Die gewählte Breite der Dammkrone erlaubte das Montieren des Überbaus und den Transport weiterer Segmente seitlich davon mittels Tiefladern.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Zunächst wurden die 900-mm-Bohrpfähle von der Dammkrone aus hergestellt, die Tragfähigkeit des Dammes war für das schwere Bohrgerät ausreichend. Danach wurden die Pfeiler und Widerlager konventionell mit durch Kran zu versetzender Schalung realisiert, wobei die Arbeiten durch den Hauptunternehmer CRP mit lokalem Personal durchgeführt wurden.

Die Stahlbauteile für die W-Rahmen über den Pfeilern und der Pylon wurden in der Ukraine aus S 355 gefertigt, im Werk grundbeschichtet und mittels Tiefladern zur Baustelle gebracht. Während die W-Rahmen komplett angeliefert wurden, musste der Pylon vor Ort zusammengeschweißt werden. Dazu wurden zwischen den Pylonbeinen temporäre Spreizen verwendet. Das Einheben der Pylonschüsse erfolgte mittels Mobilkran von der Dammkrone aus. Die Lager und die Seile wurden per Tieflader aus Italien angeliefert und durch entsprechendes Fachpersonal der Lieferanten installiert.

Die Leimholzträger und die verzinkten Schlitzbleche wurden wegen der geforderten Genauigkeit in Deutschland produziert und unter Plane per Sattelaufleger die ca. 3.750 km auf dem Landweg nach Georgien transportiert: Die Route führte über Deutschland, Österreich, Slowenien, Kroatien, Serbien, Bulgarien und die Türkei nach Georgien. Wegen des enormen Termindruckes und um eine hohe Qualität zu gewährleisten, entschloss man sich bei Hess Timber, eine komplette Zimmerer-Werkstattausstattung für Vormontage und notwendige vorbereitende Arbeiten nach Georgien

13 Überbau auf Hilfsstützen © Hess Timber GmbH & Co. KG

zu exportieren. Die vor Ort zur Verfügung stehenden Werkzeuge und Hilfsmittel hätten diese Arbeiten andernfalls unnötig erschwert, die Montage erfolgte also durch deutsche Zimmerer und georgische Hilfskräfte. Die vor Ort zusammengeleimten Gurte wurden mit den anderen Fachwerkkomponenten und den ebenfalls in Deutschland produzierten Stahlteilen weitestgehend am Boden bzw. auf dem aufgeschütteten Damm vormontiert. Die Brückenabdichtung sowie alle weiteren Arbeiten wurden dann auf der auf den Pfeilern montierten Rohkonstruktion vorgenommen. Alle elf

14 Vormontage des Überbaus © Hess Timber GmbH & Co. KG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

15 16 17 18 Bauzustand: Fachwerk, Anschluss von W-Rahmen und Pylon sowie Segmentstoß

© Hess Timber GmbH & Co. KG

vorzufertigenden Brückensegmente hatten eine Länge von ca. 43–48 m und ließen sich gerade noch mit den lokal vorhandenen Kränen einheben. An den Segmentenden sind Kopfplatten angeordnet, um einerseits Montagetoleranzen

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leichter ausgleichen zu können und um andererseits die Fügung der Segmente mittels zweier Stahlteile zu realisieren.

Die zweiteiligen Diagonalen am Segmentstoß wurden nachträglich in die Schlitzblechverbindung eingebaut. Die

19 Fußgängerbrücke in Anaklia nach Fertigstellung © Caucasus Road Projekt

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Verkleidung der Gehbahn mit Paneelen aus Edelkastanie, die Montage des Glasgeländers sowie die Installation der Polycarbonatplatten wurden hingegen durch den Hauptunternehmer CRP selbst durchgeführt.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

20 Gehbahn »mit« Pylon © Caucasus Road Projekt

Während der Errichtung hatten die Beteiligten immer wieder mit Sturmfluten und den damit einhergehenden Dammüberschwemmungen sowie orkanartigen Stürmen zu kämpfen. Der Rückbau des Dammes wurde durch den Fluss selbst bewerkstelligt. Die Einweihung der Brücke erfolgte schließlich am 1. Januar 2012 durch den georgischen Präsidenten Saakaschwili.

Autoren: Dipl.-Ing. Peter Walser Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart Dipl.-Ing. Jochen A. Stahl P. Eng. Fast + Epp GmbH, Darmstadt

Bauherr Staat Georgien Masterplan CMD Ingenieros, Valencia, Spanien

Generalunternehmer Caucasus Road Project, Tiflis, Georgien

Entwurf, Lastannahmen, Detailplanung Stahlbau Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart

Gründung, Stahlbetonbau, Stahlbau Caucasus Road Project, Tiflis, Georgien

Detailplanung Gründung, Pfeiler und Widerlager Transproject, Tiflis, Georgien

Holzbau Hess Timber GmbH & Co. KG, Kleinheubach

Detailplanung Holzbau Fast + Epp GmbH, Darmstadt

Seile Redaelli Tecna spa, Cologno Monzese, Italien

Werkstattzeichnungen Holz- und Stahlbau Hess Timber GmbH & Co. KG, Kleinheubach

Lager Alga S.p.A., Mailand, Italien

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Planung bis zur Ausschreibung

Bau der Filstalbrücke von Volkhard Angelmaier

Im Zuge der Neubaustrecke Wendlingen–Ulm werden zwischen Aichelberg und Hohenstadt als Teil des ca. 14,50 km langen sogenannten Albaufstiegs zwei bergmännische Tunnel (8,80 km und 4,80 km) sowie eine Talbrücke (490 m) erforderlich (Bild 1). Ziel der Planungsleistungen war im ersten Schritt die Herbeiführung eines rechtskräftigen Planfeststellungsbeschlusses unter Berücksichtigung unterschiedlichster Kriterien und Betroffenheiten wie Raum und Siedlung, Umwelt und Wasserwirtschaft sowie Bau, Kosten und Betrieb. Beim Leipziger Brückenbau-Symposium 2004 wurde darüber bereits ausführlich berichtet. Die weiteren Planungsschritte über den vollständigen Entwurf bis zur Ausschreibungsreife sind Gegenstand des vorliegenden technischen Beitrags.

1 Kerngedanke des Entwurfes Das zu überbrückende Filstal ist geprägt durch seinen Charakter als Naherholungsgebiet mit ausgewiesenen FFH-Bereichen. Daraus ergeben sich besondere Anforderungen an die Gestaltung der neuen Brücke. Dies wurde ausdrücklich so auch als Auflage im Planfeststellungsbeschluss festgeschrieben (Bild 2).

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3 Visualisierung mit Talgrund © Leonhardt, Andrä und Partner AG

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1 Albaufstieg Aichelberg–Hohenstadt im Längsschnitt © Leonhardt, Andrä und Partner AG

2 Blick durch das Filstal ohne Brücke © Leonhardt, Andrä und Partner AG

In einem bahninternen Ausscheidungsverfahren setzte sich ein sechsfeldriger gevouteter Durchlaufträger durch, bei dem die Pfeiler monolithisch mit dem

Überbau verbunden sind und die Voute dem Kräfteverlauf entsprechend aufgelöst ist (Bild 3).

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

4 Fotomontage: Brückenbauwerk im Filstal © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Durch sein sachlich elegantes Erscheinungsbild passt sich der Entwurf mit der nötigen Sorgfalt in das sensible Umfeld ein und erfüllt damit aus Sicht des Bauherrn die Auflagen aus der Planfeststellung in optimaler Form. Die Deutsche Bahn AG hat nicht zuletzt deshalb die Filstalbrücke als Vorzeigebeispiel in den Leitfaden »Gestalten von Eisenbahnbrücken« aufgenommen (Bild 4).

2 Besonderheiten Innovation und neuartige Entwicklungen waren und sind der Motor der Eisenbahninfrastruktur. Aus diesem Bewusstsein heraus hat sich bei den Betreibern von Bahnanlagen von der ersten Stunde an ein hohes Maß an ingenieur- und verkehrstechnischer Kompetenz entwickelt, gepaart mit einem aus betriebs- und anlagentechnischer Sicht unabdingbaren Bewusstsein für Qualitätssicherung und -management. Vor diesem Hintergrund sind unternehmensinterne Genehmigungen (UiGs) und Zustimmungen im Einzelfall (ZiEs) zu sehen – entschieden nicht als Restriktion, sondern ganz im Gegenteil als legitimer Anspruch an die Qualität der ingenieurmäßigen Planungsleistung.

Folgende Themen, für die bei der Filstalbrücke eine UiG bzw. ZiE beantragt wurden, legen dafür Zeugnis ab.

Aufgrund der fehlenden Nachstellmöglichkeit bei Setzungen und wegen der direkten Abhängigkeit der Schnittkräfte von den Baugrundsteifigkeiten ist bei der vorliegenden lagerlosen Bauweise (Bild 5) das Zusammenwirken von Baugrund und Tragwerk ganzheitlich zu betrachten. Bei der Berechnung der Gründungssteifigkeiten war dabei eine Grenzwertbetrachtung mit oberen und unteren »Federwerten« vorzunehmen. Eine enge Abstimmung mit dem Baugrundsachverständigen bereits in den frühen Planungsphasen war dabei unerlässlich.

Breitangelegte Sensitivitätsuntersuchungen im Dialog und Interaktion mit den detaillierten Aussagen des Bodensachverständigen wurden daher schon in der Entwurfsplanung vorgenommen. Im Ergebnis bleibt der Einfluss der Variation für den Überbau von untergeordneter Bedeutung. Dies liegt an der Höhe und Biegeweichheit der Pfeiler. Für die Gründung dagegen ist das ganze Spektrum zu betrachten.

5 Interaktion von Baugrund und Bauwerk © Leonhardt, Andrä und Partner AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

6 7 Shock Transmitter

© Leonhardt, Andrä und Partner AG

Die Abtragung der Horizontalkräfte aus Bremsen und bzw. oder Anfahren stellt bei Straßenbrücken im Regelfall eine überschaubare, im Eisenbahnbau hingegen eine jedes Mal von neuem sorgfältig zu reflektierende Aufgabe dar.

Wenn bei integralen Brücken der größere Gestaltungsspielraum in der entsprechenden Tiefe ausgelotet wird, sind oftmals Sonderlösungen erforderlich. Im vorliegenden Fall kommen sogenannte Bremskraftdämpfer (Shock Transmitter) zum Einsatz, die in diesem Zusammenhang an beiden Widerlagern eingebaut werden. Ihre Funktionsweise besteht darin, sehr langsame Längsausdehnungen bzw. -verkürzungen infolge Temperatureinwirkungen oder Schwinden und Kriechen quasi ohne Widerstand zuzulassen und kurzzeitige (Stoß-)Einwirkungen aus Bremsen quasi zu blockieren. Ohne solche »Shock Transmitter« (Bilder 6, 7) wäre eine Abtragung der Kräfte aus Bremsen von ca. 8 MN über die schlanken Brückenpfeiler nicht möglich gewesen. Bei einem Festpunkt am Widerlager zur Aufnahme der Längskraft hätte im Umkehrschluss bei einer Gesamtlänge der Brücke von knapp 500 m die lagerlose Bauweise nicht funktioniert.

Um die Längsverdrehungen am Widerlager 10 zu begrenzen, war der Einbau von Druckgleitlagern erforderlich. Es handelt sich dabei im Prinzip um die Kombination einer Presse mit einem

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8 Druckgleitlager © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Kalottenlager und zwischengeschalteter Feder. Verdrehungen bei gleichzeitiger Längsverschiebung werden durch die Kalotten gewährleistet (Bild 8).

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

9 Rettungskonzept © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Das Rettungskonzept (Bild 9) sieht vor, dass zivile Einsatzfahrzeuge die Brücke befahren. Dies erfordert eine von der Regelbauweise abweichende Querschnittsgestaltung (Bild 10).

3 Genehmigungstechnische Aspekte Als ein vom Brückenbeirat der Deutschen Bahn AG ausgewählter Entwurf (Bild 11) wurde seitens des Bauherrn größter Wert auf die Verbindlichkeit genaue dieses Erscheinungsbildes bei der Realisierung der Brücke gelegt.

Die strategische Entscheidung, bereits zur Ausschreibung alle erforderlichen ZiEs und UiGs vorliegen zu haben, war deshalb nur folgerichtig und könnte für vergleichbare Maßnahmen zukunftsweisend sein.

10 Befahrbarkeit durch Rettungsfahrzeug © Leonhardt, Andrä und Partner AG

11 Künftiges Erscheinungsbild im Winter © Leonhardt, Andrä und Partner AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Dass hierfür eine der HOAI-Leistungsphase 3 entsprechende Vorberechnung bei weitem nicht ausreichend ist, war allen Beteiligten klar. Der Projektverfasser hat die Beauftragung der DB Projektbau zur Erstellung einer vorgezogenen prüffähigen statischen Berechnung gerne entgegengenommen und in eine aussagekräftige belastbare technische Bearbeitung umgesetzt. Dabei wurde der geplante Bauablauf (Bild 12) minutiös abgebildet, die erforderliche Vorspannung nicht nur in Splines abstrahiert, sondern real durchkonstruiert (Bild 13).

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13 Vorspannung: ausführungsreif © Leonhardt, Andrä und Partner AG

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12 Vorgesehener Bauablauf © Leonhardt, Andrä und Partner AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

14 Ausbildung der Knotenpunkte © Leonhardt, Andrä und Partner AG

15 Dynamische Untersuchungen © Leonhardt, Andrä und Partner AG

Sämtliche relevanten Knotenpunkte (Bild 14) bis hin zu den dynamischen Untersuchungen hinsichtlich Resonanz und Ermüdung (Bild 15) wurden im Detail untersucht.

Das so erstellte Kompendium aus prüffähiger Statik und Plänen durchlief den Genehmigungsweg über die Prüfingenieure, EBA-Sachverständige Tragwerk und (!) Baugrund, deren Prüftestate die Baubarkeit grundhaft bestätigten, über den ZiE-Gutachter, der sich auf diese Prüfungen im Zuge seiner Begutachtung mit stützte, bis hin zum Eisenbahn-Bundesamt (EBA) mit der Empfehlung zur Erteilung einer ZiE für die Filstalbrücke, die am 19. Dezember 2011 für die semiintegrale Bauweise als erster Teil erfolgte (Bilder 16, 17).

16 17 UiG und ZiG

© Leonhardt, Andrä und Partner AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

18 Beispiel für die Ausschreibungstiefe © Leonhardt, Andrä und Partner AG

4 Aktueller Stand Mit der Entscheidung, sämtliche relevanten ZiEs bereits vor der Ausschreibung einzuholen, hat der Bauherr große Weitsicht bewiesen.

Es war ihm so möglich, einen Entwurf mit einem Höchstmaß an Verbindlichkeit an den Markt zu geben, der in einer belastbaren, vorab im Sinne des Vier-AugenPrinzips sorgfältig geprüften und per Gutachten bestätigten Planungstiefe als Kalkulationsgrundlage in höchst transparenter Form den Bietern zur Verfügung stand (Bild 18).

Bewusst offen und dem Bieter überlassen blieb in erster Linie die Frage der Herstellung. Aufgrund des funktionalen Ausschreibungsverfahrens mussten sich die Bieter dann noch über sämtliche Massen, Bauteilabmessungen etc. genau Rechenschaft ablegen, um dem Bauherrn eine aussagekräftige Pauschale offerieren zu können.

Im Ergebnis eine klassische Win-winSituation: auf der einen Seite die Baufirma, die in die Lage versetzt wurde, ihre Kalkulation in einer Tiefe zu durchdringen, dass mit Abgabe des Angebotes von

ihr die Baubarkeit der Brücke dezidiert bestätigt wurde, und zwar im Gesamtzusammenhang unter ausdrücklicher Einbeziehung des Herstellungsverfahrens; auf der anderen Seite der Bauherr, der im weiteren Projektverlauf vor unliebsamen Überraschungen sicher sein dürfte.

5 Schlussbetrachtung Fasst man bewährte Genehmigungsprozesse (UiG, ZiE) nicht restriktiv, sondern als Herausforderung auf, sich gewissenhaft und verantwortungsvoll mit neuartigen Bauarten auseinanderzusetzen, erkennt man, wie wichtig eine sorgfältige und verantwortungsbewusste Bewertung, Prüfung und Begutachtung sind.

Der Bauherr hat sich, was die Prüfingenieure und Gutachter betrifft, ausgewiesener Experten bedient, und es ist ihm darüber hinaus gelungen, diese für die noch ausstehenden Aufgaben weiterhin zu binden. Ein glücklicher Umstand, weil somit die bei komplexen Aufgabenstellungen wohltuende Kontinuität gesichert ist.

Autor: Dipl.-Ing. Volkhard Angelmaier Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart

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Bauherr DB Projektbau GmbH, München Genehmigungsbehörde Eisenbahn-Bundesamt, Bonn Dipl.-Ing. Markus Köppel, Dipl.-Ing. (FH) Markus Fiedler Vor- und Entwurfsplanung, prüffähige Statik, Vergabevorbereitung und -mitwirkung Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart ZiE-Gutachter Prof. Dr.-Ing. Reinhard Maurer, Dortmund EBA-Sachverständige Dr.-Ing. Marc Raithel, Hamburg (Baugrund) Dr.-Ing. Walter Streit, München (Bauwerk) Sachverständiger Baugrund Dr.-Ing. Thomas Rumpelt, Stuttgart

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Neubau einer Flussquerung für den Schienenverkehr

Rheinbrücke zwischen Österreich und der Schweiz von Manfred Fischer, Hannes Kari

1 Kombination aus Trog- und Bogenbrücke nach Fertigstellung © ÖBB Infrastruktur AG

Die Eisenbahnverbindung Zürich– Bregenz–München überquert zwischen St. Margrethen in der Schweiz und Lustenau in Österreich den Oberrhein, den Rheintaler Binnenkanal, ein kleineres Gewässer, zwei Straßen, die Schweizer Autobahn A 1 und eine Museumsbahn. Die in diesem Bereich eingleisige Strecke ist bis zu den Einfahrtsweichen des Bahnhofes St. Margrethen Eigentum der Österreichischen Bundesbahnen. Ausgehend von den Hochwasserereignissen 1987 und 2005 wurde eine Anhebung der bestehenden sechsfeldrigen Fachwerkbrücke über den Rhein angestrebt. Da eine solche Anhebung aber nicht möglich war, wurde nach eingehenden Untersuchungen der Neubau in abgerückter Lage beschlossen, wodurch sowohl die Hochwassersicherheit gegeben war als auch eine Fahrzeitverkürzung erzielt werden konnte.

1 Einleitung Bei den Hochwasserereignissen 1987 und 2005 lagen die Durchflusswerte bei 3.200 m³/s bzw. 2.250 m³/s. Zur Gewährleistung der Hochwassersicherheit wurde der Planung ein maximaler Abfluss von 4.300 m³/s zugrunde gelegt, was eine Anhebung der Tragwerksunterkante der Rheinbrücke um 2,00 m erforderte. Um den Bahnbetrieb während der Bauzeit aufrechterhalten zu können, wurde die Trasse im Bereich der Rheinquerung in südlicher Richtung um 12 m abgerückt.

Unter Berücksichtigung der maximal verträglichen Rampenneigungen waren in den anschließenden Bereichen sieben weitere Brücken neu zu errichten.

2 Systemwahl Die Wahl des Brückensystems der Rheinbrücke wurde von mehreren Randbedingungen bestimmt.

In wasserbaulicher Hinsicht wurde von der internationale Rheinkommission gefordert: – Anhebung der Unterkante um 2,00 m, – glatte Untersicht zur Vermeidung von Verklausungen, – Gewährleistung der Hochwassersicher heit während der gesamten Bauzeit, – Einschränkung der Bautätigkeit in der Hochwasserperiode, – Mindeststützweite von 100 m im Gerinnebereich, – keine Pfeiler im Flussbereich, – Hilfsjoche nur im Uferbereich, – nur temporäre Schüttungen im Abflussquerschnitt.

Die Bedingungen seitens der ÖBB lauteten: – Neubau unter Aufrechterhaltung des Betriebes, – Neigezugtauglichkeit und Geschwin digkeitsanhebung von 60 km/h auf 100 km/h, – maximale Längsneigung von 1 %, Begrenzung des Projektgebiets durch die Bahnhöfe Lustenau und St. Mar grethen, – durchgehendes Schotterbett, – Anhebung der Lastklasse auf +2/SW, – Lärmschutz, – Austauschbarkeit der Vorlandtrag werke durch ÖBB-Hilfsbrücken.

Sonstige Randbedingungen waren: – begrenzt tragfähiger Baugrund, ab ca.

12 m Tiefe Seeton, – eingeschränkte Bauverfahren wegen Hochwassersicherheit, kein Einschwimmen wegen des geringen bzw. durch Kraftwerksbetrieb stark schwankenden Wasserstands, – Baufeld im Grundwasserschutzbereich.

Unter Berücksichtigung dieser Vorgaben und der Planungsgrundsätze für Eisenbahnbrücken wurde eine Kette von Einfeldträgern mit obenliegendem Tragsystem und glatter Untersicht gewählt. Dies führte im Vorlandbereich zu Trogbrücken aus Stahlbeton und im Flussbereich zu einer Bogenbrücke in Verbundbauweise mit Bögen und Fahrbahnplatte aus Stahlbeton, wobei die Untergrundverhältnisse nur eine Stützweite von 102 m zuließen.

Für die Eisenbahnbrücke über die Autobahn wurde für eine Stützweite von 78,50 m ebenfalls ein Bogentragwerk in Verbundbauweise gewählt. Die Ausführung der restlichen Bauwerke erfolgte in Stahlbeton sowie in einem Fall in Spannbeton.

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

2 3 Grundriss und Ansicht

© ÖBB Infrastruktur AG

3 Gründung Die Gründung sämtlicher Brücken erfolgte mit Bohrpfählen. Bei der Brücke über den Rhein kamen Bohrpfähle mit einem Durchmesser von 90 cm und einer mittleren Länge von 20 m zum Einsatz.

Als zusätzlicher Kolkschutz verblieben die zur Baugrubensicherung eingesetzten Spundwände.

4 Pfeiler Sowohl die Pfeiler im Vorlandbereich als auch die Flusspfeiler wurden zur Erhöhung des Abflussvermögens strömungsgünstig mit elliptischem Querschnitt ausgebildet. Zum Schutz der Lager vor Treibgut ist an der Oberkante der Pfeiler und der Widerlager eine Schürze aus Betonfertigteilen angebracht. Die Pfeiler

aus C30/37/B3/SB wurden zur Gewichtseinsparung hohl, mit einer Wanddicke von 75 cm bzw. 90 cm, hergestellt, sind begehbar und im Hochwasserfall durch wasserdichte Türen geschützt. Die Inspektion und der Lagertausch können durch das Pfeilerinnere erfolgen.

4 Pfeilerquerschnitte © ÖBB Infrastruktur AG

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5 Pfeiler am Übergang von Bogen und Trog © ÖBB Infrastruktur AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

6 Grundriss und Lagerschema © ÖBB Infrastruktur AG

6 Flusstragwerk Im Zuge der Variantenuntersuchung stellte sich das obenliegende Tragwerk mit Betonbogen als das statisch einfachere und robustere System und zudem als die wirtschaftlichste Lösung dar. Es besteht aus Stahlhaupt- und Stahlendquerträgern mit einer querspannenden Ortbetonfahrbahnplatte. Die Hauptträger sind dichtgeschweißte Hohlkästen, die von dem das Hauptfeld überspannenden Betonbogen abgehängt sind. Zum Einsatz kamen hier Stähle der Güte S 355 (Hänger, Ober- und Untergurt) und S 235.

Für den Brückenquerschnitt erfolgte eine akustische Optimierung mit dem Ergebnis, dass die Streckträger mit zusätzlichen Längssteifen ausgestattet wurden.

5 Vorlandtragwerke Die sechs Vorlandtragwerke aus C35/ 45/B3/SB sind als schlaff bewehrte einfeldrige Trogbrücken mit Stützweiten von 24,60 m bzw. 29,40 m ausgeführt.

Die Dicke der Fahrbahnplatte beträgt 46–50 cm, der gesamte Querschnitt weist eine Höhe von 3,84 m und eine Breite von 7,95 m auf. Die Herstellung erfolgte in zwei Betonierabschnitten. Da die Arbeitsfuge in der Verlängerung der Troginnenwand lag, konnten die Trogwände in einem Arbeitsschritt betoniert werden, wodurch sich ein einheitliches Bild ergab.

Die Form der Trogoberkante resultierte aus den zu integrierenden Lärmschutzkassetten und der gestalterischen Anpassung an das Bogentragwerk.

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9 10 Details: Betonbogen, Bogenstiel, Hängeranschluss und Köcher

© ÖBB Infrastruktur AG

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

11 Bogengrundriss und Bogenquerschnitte © ÖBB Infrastruktur AG

Die Bogenstützweite beträgt 102 m, der Stich 20 m, und die Fahrbahnplatte weist eine Dicke von 46–63 cm auf. Die Form des Ortbetonbogens folgt dem Verlauf einer quadratischen Parabel und bindet im Bereich der Endquerträger in Stahlköcher ein, die mit den Hauptträgern biegesteif verbunden sind. Bedingt durch die eingleisige Strecke, gehen die Betonbögen im Scheitel ineinander über. Der Bogenquerschnitt verfügt über eine sich

12 13 Fundament und Schalung eines Flusspfeilers

© ÖBB Infrastruktur AG

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kontinuierlich ändernde Form: eckig im Bereich des Köchers und halbrund am Scheitel. Der Bogen wurde symmetrisch in einem Zug von den beiden Ufern aus betoniert, wobei im unteren Abschnitt eine Konterschalung verwendet wurde.

Zum Einsatz kam ein Beton der Sorte C40/50(90)/XC2/XF3/SB/F59/PB/W55/RRS, dessen Rezeptur in der Ausschreibung vom Betontechnologen vorgegeben war.

7 Bauablauf Nach der Herstellung der Ortbetonbohrpfähle wurden die Spundwände eingebracht, die einerseits als Baugrubensicherung für die Arbeiten an den Fundamentplatten verwendet wurden und andererseits als Kolksicherung im Untergrund verblieben.

14 Vorlandpfeiler im Bau © ÖBB Infrastruktur AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

15 16 17 Lehrgerüst und Schalung für die Bogenherstellung

© ÖBB Infrastruktur AG

Nach der Fertigstellung der Pfeiler bzw.

Widerlager schloss sich die Betonage der Vorlandtragwerke auf konventionellen Lehrgerüsten an, die später auch als hochwassersichere Zufahrten zum Bogentragwerk dienten. Im Flussbereich wurden mit Hilfe von temporären Schüttungen in der hochwasserfreien Zeit von Oktober bis März die beiden auf jeweils vier Bohrpfählen gegründeten Hilfsjoche hergestellt. Die Anlieferung der Streckträger erfolgte in jeweils drei Schüssen, die auf den Vorlandtragwerken miteinander verschweißt wurden; sie wurden auf Schwerlastrollen und Teflonplatten über die Hilfsjoche und unter Mithilfe eines Autokranes über den Rhein lanciert.

Nach dem Verschweißen der Hauptträger mit den Endquerträgern und den Bogenstielen wurde mit dem Aufbau des Bogenlehrgerüstes begonnen. Dabei fungierten die Hauptträger als Zugband für das Lehrgerüst. Nach den Schalungs- und Bewehrungsarbeiten folgte die Betonage des Bogens: Von zwei auf dem Vorlandtragwerk bzw. neben dem Flusspfeiler positionierten Pumpen wurden ca. 280 m³ Beton eingebracht, wobei auf symmetrische Einbringung geachtet werden musste. Aufgrund der Neigung war die Schalung im unteren Bereich des Bogens geschlossen, das Verdichten des Betons übernahmen Luftrüttler. Als Rückfallebene bei einem etwaigen Pumpenausfall wurde der Betontransport mittels Hochbaukran vorgesehen.

Danach wurden das Lehrgerüst und der Betonbogen über auf dem Betonbogen aufgelegte Stahlträger und Gewindestangen miteinander gekoppelt sowie über Hilfshänger die Geometrie Bogen– Hauptträger bzw. Lehrgerüst–Fahrbahnplatte justiert. Nach den Schalungs- und Bewehrungsarbeiten wurde die Fahrbahnplatte im Pilgerschrittverfahren hergestellt. Nach neuerlicher Kontrolle der Tragwerksgeometrie erfolgte die Feinjustierung durch die Hilfshänger.

18 Betonage der Bogenstruktur © ÖBB Infrastruktur AG

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19 20 Rückbau des Lehrgerüsts

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Nun war es möglich, die mit ihrem oberen Ende bereits im Bogen einbetonierten Hänger mit dem Obergurt zu verschweißen. Diese Hänger aus Rundmaterial der Güte S 355 NL, einem Durchmesser von 100 mm und mit geschmiedeten Anschlüssen wurden in Österreich erstmals eingesetzt.

Nach schrittweiser Entlastung der Hilfshänger konnten sie ausgebaut und mit dem Rückbau der Schalung und des Lehrgerüstes begonnen werden. Das Absenken des Bogenlehrgerüstes erfolgte mittels Litzenhebern. Mitte 2013 war das Bauwerk schließlich fertiggestellt.

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21 Flussquerung als Bogenkonstruktion © ÖBB Infrastruktur AG

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8 Aspekte der Gestaltung Der Entwurf der Rheinbrücke basiert auf den geometrischen Bedingungen der Anhebung der Trasse, den Gründungsverhältnissen sowie den Vorgaben des Wasserbaus und wurde im Detail in Zusammenarbeit von den ÖBB-Brückenbauingenieuren und Ostertag Architekten gestaltet. Die ersten Variantenstudien, ausgehend von drei Fachwerkbrücken

bis zu Bogenbrücken mit unterschiedlichen Stichhöhen, wurden in puncto Spannweite von den maximal zulässigen Gründungslasten bestimmt. Ein weiterer Aspekt waren auch die für die Hochwasserabfuhr notwendige glatte Untersicht der Brücken und eine für die Strömung günstige Pfeilerform.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Nach eingehender Diskussion der möglichen Lösungsansätze durch die Vertreter des Bauherrn, der Architekten Ostertag sowie der Planer wurde die Variante mit Vorlandbrücken als Einfeldketten mit Trogquerschnitt und über den Flussbereich einem Bogen als gestalterisch beste Lösung ausgewählt.

Der Formfindungsprozess fokussierte sich zuerst auf die Querschnittsausbildung der Trogbrücken aus Beton. Die Querschnittshöhe ist letztlich nicht nur das Resultat von statischen Berechnungen, sondern entsprang auch dem Ziel, den Lärmschutz mit einer Höhe bis zu 2 m über Schienenoberkante innerhalb des Querschnittes und damit von außen nicht sichtbar unterbringen zu wollen. Die ersten Darstellungen der gesamten Brücken-

kette ergaben ein loses, ohne innere Verbindung zusammengesetztes Bild aus Trogbrücken in Betonbauweise und einem stählernen Bogen. Erst der Versuch, den Bogen in Beton und die Fahrbahnträger in Stahlverbundbauweise zu konzipieren, erbrachte die logische Verbindung zu den Vorlandbrücken, wobei die Gesamthöhe durch die helle Farbgebung des Baustoffes Beton gemindert wird. Die durchgehend verlaufende Oberkante der Betontröge mit dem Streckträger des Bogens verknüpft jetzt alle Teile zu einem Ganzen. Die so gewählte Verwendung und Aufteilung von Stahl- und Stahlbetonbauteilen entspricht zudem einem wirtschaftlichen und technisch richtigen Einsatz der jeweiligen Materialeigenschaften.

Bauherr ÖBB Infrastruktur AG, Wien

Autoren: Dipl.-Ing. Manfred Fischer Dr. Dipl.-Ing. Hannes Kari ÖBB Infrastruktur AG, Wien

Ausführung Strabag AG, Wien

Tragwerksplanung Bernard Ingenieure ZT GmbH, Hall in Tirol Gestaltung Ostertag Architekten, Wien Beratung Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Josef Fink, Technische Universität Wien Geologie BGG Consult Dr. Peter Waibel ZT GmbH, Hohenems Bauüberwachung ÖBB Infrastruktur AG, Wien Ebenbichler ZT-GmbH, Innsbruck 3G-Gruppe Geotechnik Graz ZT-GmbH, Graz Prüfingenieure Schaur ZT GmbH, Taur Ingenieurbüro Dr. O. Neuner, Innsbruck SBV Consulting GmbH, Salzburg

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Zweigleisige Querung des Zentralverschiebebahnhofs

Zwei Netzwerkbogenbrücken in Wien von Norbert Friedl, Christian Trummer

Mit dem Bau des neuen Wiener Hauptbahnhofes ist auch eine Anbindung an den Flughafen WienSchwechat notwendig geworden, um Eisenbahn- und Flugverkehr optimal miteinander zu verknüpfen.

Die entsprechende Trassenführung bedingte nun eine zweigleisige Querung des Zentralverschiebebahnhofs Wien-Kledering in Form von Brückenbauwerken. Die Überlegungen zur Systemwahl sowie Entwurf, Planung und Errichtung dieser zwei Netzwerkbogenstrukturen werden nachfolgend erläutert.

1 Rahmenbedingungen Um den internationalen Flughafen WienSchwechat mit dem neuen Hauptbahnhof Wien zu verbinden und den Flughafen somit auch an die Eisenbahnfernverkehre der West- und der Südbahn anzuschließen, ist eine zweigleisige Verbindungsschleife zwischen Ost- und Flughafenschnellbahn (S 7) im Bereich des Zentralverschiebebahnhofs (ZVBf ) Wien-Kledering erforderlich. Die Ostbahn verläuft, vom Hauptbahnhof aus kommend, westlich, die S 7 aber östlich von den Reihungsgleisen des ZVBf. Am besten für eine Überquerung der Gleisanlagen ist die Ausfahrgruppe geeignet, bevor die S 7 nach Osten in Richtung Schwechat abzweigt.

In einer Vorstudie der Infrastrukturentwicklung wurden eine niveaugleiche Ausbindung aus der Ostbahn und die Einbindung in die S 7 vorgeschlagen.

Ende 2009 erfolgten auf Basis dieser Vorstudie erste Planungen zur Überquerung der Ostbahn, der Gleise und Weichen der Ausfahrgruppe des ZVBf, der Nordschleife und der S 7 für die Genehmigung im teilkonzentrierten Umweltverträglichkeits(UVP-)Verfahren gemäß UVP-Gesetz 2000 und Eisenbahngesetz. Im Zuge jener Planungen wurden Optimierungen der Trassierungen vorgenommen, wobei als Zwangspunkte neben den zu querenden Gleisanlagen ein Umformerwerk, eine Hochspannungsleitung, ein Schaltgerüst am ZVBf und die Grundstücksbeanspruchung maßgebend waren.

Letztendlich hat man sich für eine Querung mit einem sehr schleifenden Schnitt von ca. 35° der neuen Trasse zu den zu überspannenden Gleisen entschieden.

Die neue Schleife hat eine Länge von 2,10 km und steigt nach der Ausbindung auf die erforderliche Höhe zur Überbrückung der Gleisanlagen an. 300 m vor der Querung der Ostbahn beginnt eine Stahlbetonbrückenkette, die aus vier Durchlaufträgerbauwerken besteht.

Als Stützweiten für die beiden großen zu errichtenden Brücken haben sich

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112,50 m für das Tragwerk TW 5.1 und 88,50 m für das Tragwerk TW 5.3 ergeben – einerseits, um die Mindestabstände infolge Anpralls einzuhalten, und andererseits, um die Widerlager samt Fundierungen ohne langzeitige Sperren der benachbarten Gleise herstellen zu können. An die Haupttragwerke schließt noch eine weitere Stahlbetondurchlaufträgerbrücke an, bevor die Gleise auf dem Damm zur Einbindung in die S 7 verlaufen.

Da die Querung in Hochlage geführt werden muss, war es sinnvoll, eine Konstruktion mit untenliegender Fahrbahn zu wählen. Für eine Deckbrücke mit obenliegender Fahrbahn, zum Beispiel eine Spannbetonhohlkastenbrücke, hätte die Nivelette um ca. 5 m angehoben werden müssen, wodurch im gegenständlichen Projekt eine spätere Einbindung in die Flughafenschnellbahn um ca. 100 m sowie umfangreiche Umbauarbeiten wie die Errichtung einer Überleitstelle erforderlich geworden wären. Als Tragwerke mit untenliegender Fahrbahn kamen folgende Systeme jeweils mit orthotroper oder Stahlbetonfahrbahn in Betracht: – Stahlfachwerkbrücke, – Stabbogenbrücke aus Stahl, – Netzwerkbogenbrücke aus Stahl.

1 Baufeld inmitten der zu querenden Gleisanlagen © ÖBB Infrastruktur AG

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

2 3 4 Grundriss, Ansicht und Längsschnitt der Netzwerkbogenbrücken

© ÖBB Infrastruktur AG

2 Systemwahl Eine Bogenbrücke mit vertikalen oder geneigten Hängern ist als System optimal für die Abtragung gleichmäßiger Lasten und somit wirtschaftlich anzuwenden.

Durch das Neigen der Hänger ergibt sich bei asymmetrischer (Verkehrs-)Last in Längsrichtung ein effizienteres Tragverhalten, weil die Last auf einen größeren Bereich des Bogens und des Streckträgers verteilt wird. Es kommt zu einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung, wodurch sowohl der Bogen als auch der Streckträger mit kleineren Querschnitten ausgeführt werden können. Durch die Wahl des richtigen Systems (Hängerneigung, Hängeranzahl, Gewichtsverteilung der Konstruktion, Verhältnis Eigengewicht zu Verkehrslast etc.) lassen sich Querschnitts- und somit Stahleinsparungen bis zu 25 % im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbrücken erzielen. Um das Ausfallen durch Druckkräfte von einzelnen Hängern im Kämpferbereich zu vermeiden, ist es erforderlich, mit Hilfe von Parameterstudien die geeignete (Hänger-)Netzgeometrie zu finden.

Durch dynamische Analysen der Schwingungen von Hängern infolge Zugüberfahrt, Regen- oder Windanregung wird versucht, Hängerquerschnitt, -anschlussbereiche und -längen zu optimieren. Falls unter Betrieb dennoch ein ungünstiges dynamisches Verhalten auftritt, ist es möglich, Hänger der beiden Ebenen in den Kreuzungspunkten zu koppeln oder das System mittels dünner Seilverspannungen zu verbessern.

Da die beiden Brücken unter Aufrechterhaltung des Betriebes auf der Ostbahn, der S 7 und dem Zentralverschiebebahnhof errichtet werden mussten und während der gesamten Bauzeit immer nur Gleissperrungen von wenigen Stunden realisierbar waren, musste ein Bauverfahren gewählt werden, mit dessen Hilfe die Tragwerke neben den Gleisen montiert werden konnten, um sie danach innerhalb kürzester Zeit in die definitive Lage zu bringen. Wegen des schleifenden Schnitts der neuen Trasse mit den zu überquerenden Gleisen stellte sich das Eindrehen auf einer bogenförmigen, aber lediglich halb so langen Verschubbahn gegenüber einem ebenfalls denkbaren Längslancieren als beste Lösung heraus.

Dieses Verfahren erlaubte es zudem, das Tragwerk durchgehend in den endgültigen Lagerachsen zu unterstützen, wodurch keine aufwendigen temporären Montageaussteifungen der Bögen in den Hängerebenen erforderlich wurden.

Die Möglichkeit, eine schlanke, materialsparende Bogenkonstruktion ohne umfangreiche Montageaussteifungen für den Verschubvorgang zu errichten, war ausschlaggebend für die Systemwahl der Netzwerkbogenbrücken.

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5 6 7 8 9 Bogenstruktur: Draufsicht, Grundriss, Klapp- und Querschnitt, Lagerschema

© ÖBB Infrastruktur AG

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10 Hängerkonstruktion mit Details © ÖBB Infrastruktur AG

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11 Ausbildung der Kämpfer © ÖBB Infrastruktur AG

3 Gründung und Aufgehendes Die beiden Bogenbrücken werden auf jeweils zwei Trennpfeilern mittels Kalottenlagern aufgelagert. Die äußeren Pfeiler müssen neben den Lasten der Bogenbrücke auch einen Teil der Lasten aus den Durchlaufträgerbrücken abtragen, die inneren Pfeiler bilden gemeinsam als Rahmen ein Verbindungsbauwerk mit einer Länge von 22,50 m. Alle Pfeiler sind vom unteren Gleisniveau aus über eine Zugangstür begehbar, um mit Hilfe einer Leiter auf die Lagerbank und bei einem Pfeiler weiter auf das Verbindungstragwerk zwischen den Bogenbrücken zu gelangen. Jeder Pfeiler wurde wegen des schlechten Tragverhaltens der oberen Bodenschichten mit je 21 Großbohrpfählen in einer Tiefe von ca. 25 m gegründet.

4 Tragwerkskonzept Die beiden Netzwerkbogentragwerke sind als Stahlbetonverbundkonstruktionen konzipiert. Die Stahlbetonfahrbahn liegt auf Stahlquerträgern auf, die an die Stegbleche der Versteifungsträger geschweißt sind. Die beiden Brücken

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haben eine Stützweite von 112,50 m und 88,50 m, die Stahlbögen sind in einem Winkel von 12,50° zueinander geneigt und weisen einen Bogenstich von ca.

19,00 m und 15,00 m auf. Das Hängernetz besteht je Bogen aus 40 bzw. 32 Hängern, die so geneigt sind, dass sie sich in der Ansicht untereinander mindestens zweimal kreuzen.

Die Tragwerke haben ein Stahlgewicht von 1.100 t und 800 t sowie ein Verschubgewicht von 2.700 t und 2.100 t, da das Aufbringen der Ortbetonfahrbahnplatten vor dem Verschub ohne Beeinträchtigung des Bahnbetriebes erfolgen muss.

5 Hänger und Hängeranschluss Ein besonderes Thema bei Bogenbrücken ist die Ausbildung der Hänger und ihrer Anschlüsse.

Die beiden Brücken werden hier mit Rundstahlhängern mit einem Durchmesser von 100 mm aus S460NL mit stauchgeschmiedeten »Paddeln« für die Anschlüsse an den Bogen und den Streckträger ausgeführt. Durch die Wahl dieser stauchgeschmiedeten Paddel und

die richtige Anordnung der beiden gegenläufigen Hängerebenen ist es möglich, einen geschweißten Anschluss der Hänger an die Stege von Bogen und Steckträger auszuführen, der ermüdungsgerecht und erhaltungsarm ist.

Im Vergleich zur herkömmlichen Art eines Hängeranschlusses ergeben sich folgende Vorteile: – Diese Art der Ausbildung weist kontinuierliche Spannungsverläufe und günstigere Kerbwirkungen und somit günstigere Einflüsse auf die Ermüdungsbeanspruchung und die Lebensdauer der Konstruktion auf.

– Der Hänger und das stauchgeschmiedete Paddel haben kaum Kanten und verwinkelte Stellen, was günstiger für den Korrosionsschutz und die damit verbundenen Erhaltungsaufwendungen ist.

– Das Paddel ist durch einen gleichmäßigen Kraftverlauf vom Rundstahl zum Steg des Bogens bzw. des Streckträgers kompakter und verfügt über kleinere Ansichtsflächen.

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12 Errichtung auf Montagehilfsgerüsten © ÖBB Infrastruktur AG

13 Fundierung der Verschubbahn © ÖBB Infrastruktur AG

6 Aspekte der Erhaltung Eine Netzwerkbogenbrücke weist in Bezug auf den Erhaltungsaufwand die gleichen Ausrüstungsteile wie eine Bogenbrücke mit vertikalen Hängern oder eine Stahlfachwerkbrücke auf: Brückenlager, Fahrbahnübergänge, Geländer, Entwässerung, Berührschutz.

Da sich die Netzwerkbogenbrücke aber durch geringere Querschnitte als andere Stahlbrücken gleicher Stützweite auszeichnet, ist zu erwarten, dass auch der Erhaltungsaufwand für die Überprüfung des Korrosionsschutzes und der Schweißnähte geringer sein wird.

Die Wartung und Inspektion der Brückenuntersicht im Gleisbereich erfolgen vom Turmwagen oder von Hubsteigern vom unteren Gleisniveau aus. Die Bögen werden mittels Brückenuntersuchungsfahrzeugen vom Tragwerk oder mittels Arbeitsbühnen vom Boden aus gewartet. Die Bögen können aber auch durch Bekletterung unter sachgemäßer Sicherung inspiziert werden, wofür entlang dem Bogenobergurt Anschlaglaschen

vorgesehen sind. Die Inspektion der Lager bzw. Fahrbahnübergänge lässt sich über die von innen begehbaren Trennpfeiler vornehmen.

7 Bauherstellung Die Bauarbeiten der Verbindungsschleife wurden in zwei Losen ausgeschrieben, wodurch die Gründungen und Unterbauten der Netzwerkbogenbrücken sowie die Fundamente der bogenförmigen Verschubbahnen im Gleisbereich vorab von einer anderen Baufirma zu errichten waren als die Stahltragwerke. Im Auftragsumfang der Stahlbaufirma waren außer der Lieferung und Montage der beiden Stahltragwerke auch die Herstellung der Betonfahrbahn und der Verschub der Verbundkonstruktion in Endlage enthalten.

Eine besondere Herausforderung waren sowohl die Herstellung der Bohrpfähle als auch die Montage der Hilfsjoche und Träger der beiden Verschubbahnen, da die Arbeiten während der meist nur

14 Bohrpfahlarbeiten im Gleisbereich © ÖBB Infrastruktur AG

nachts möglichen Gleissperren erfolgen mussten, wobei die Hauptbetriebszeiten der unterschiedlichen Gleise oft gegenläufig waren. Die Ostbahn und die S 7 sind als Personenverkehrsstrecken in der Nacht einfacher zu sperren, die Gleise des ZVBf sind hingegen in der Nacht und am Wochenende stärker ausgelastet.

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15 Anlieferung per Bahn © ÖBB Infrastruktur AG

16 17 Aufbau von Hilfsjochen und Verschubbahn

© ÖBB Infrastruktur AG

Die Tragwerke wurden auf einem Montagehilfsgerüst neben dem Gleis in der Startlage des Eindrehvorganges in ca.

10 m Höhe montiert und dabei eines der beiden Lager des äußeren Pfeilers als Drehlager verwendet. Das Tragwerk war zur endgültigen Nivelette geneigt, da die Verschubbahnträger über der Oberleitung des unteren Gleisniveaus situiert waren.

Die Bauteile wurden in einzelnen Transporten per Lkw, ebenso aber per Bahn aus den Fertigungswerken angeliefert und sofort montiert. Nach dem Aufbau des Trägerrostes wurden die Bögen

18 19 20 21 22 Beginn, Verlauf und Abschluss des Verschubvorgangs aus unterschiedlichen Perspektiven

© ÖBB Infrastruktur AG

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aufgestellt. Nachdem sie verschweißt waren, wurden die Bogenunterstellungen entfernt und die Hänger eingehoben, justiert und mit Bogen und Versteifungsträger verschweißt.

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Vor dem anschließenden Betonieren der Fahrbahnplatte mussten die Versteifungsträger freigesetzt werden, um durch das Eigengewicht der Verbundplatte Zugkräfte in die Hänger einzubringen.

Ab diesem Zeitpunkt wurden die Tragwerke bei allen weiteren Manipulationen nurmehr in den Endquerträgerachsen gestützt. Nach dem Aufbringen des Korrosionsschutzes und der Montage des Berührschutzes aus Acrylglas an den äußersten Rändern der Tragwerke konnten die Brücken mittels Litzenhebern und gefetteten Teflonplatten über die Gleisanlagen gezogen werden. Um sie in die definitive Höhe abstapeln zu können, galt es dann noch, den Verschubbahnträger unter dem Endquerträger zu entfernen.

23 Abbau der Verschubbahn © ÖBB Infrastruktur AG

Die Restarbeiten wie das Versetzen der Randbalken und der Geländer sowie der Einbau der Fahrbahnübergänge werden bis Anfang Mai 2014 durchgeführt worden sein.

Autoren: Dipl.-Ing. Norbert Friedl Ing. Christian Trummer ÖBB Infrastruktur AG, Wien

Bauherr ÖBB Infrastruktur AG, Wien Entwurf und Tragwerksplanung PCD ZT-GmbH, Wien Qualitätssicherung Stahlbau Dr. Gerald Luza, Graz Qualitätssicherung Korrosionsschutz Walkolbinger & Niehsner GmbH, St. Martin im Mühlkreis Prüfingenieure Potyka & Partner ZT-GmbH, Wien Ausführung Bilfinger MCE GmbH, Linz, Österreich (Tragwerke und Verschub) Alpine Bau GmbH, Wien (Aufgehendes und Gründung)

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14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU Errichtung einer vierfeldrigen Extradosed Bridge

Planung und Bau der Waschmühltalbrücke von Bernd Winkler

Neben der bestehenden, unter Mitwirkung von Paul Bonatz entworfenen und 1934–1937 erstellten Waschmühltalbrücke wurde ein neues Bauwerk errichtet, dessen Konzept aus einem Realisierungswettbewerb als Sieger hervorging. Das entsprechende Verfahren und die prämierten Arbeiten wurden im Rahmen des zehnten Leipziger BrückenbauSymposiums thematisiert und damit auch in Ausgabe 1∙ 2010 dieser Zeitschrift veröffentlicht. Nachfolgend werden nun Planung und Bau der neuen Brücke beschrieben.

2 Die alte Waschmühltalbrücke Das vorhandene Bauwerk ist eine Steinbogenbrücke, die 1934–1937 unter Mitwirkung des Stuttgarter Architekten Paul Bonatz errichtet wurde. Sie ist ein herausragendes Beispiel für die Gestaltung von Autobahnbrücken ihrer Zeit und wirkt auch in heutigen Tagen ansprechend. Aus diesem Grund steht sie seit 1984 unter Denkmalschutz. Prägende Merkmale sind die schlichte Bogenform, die rote Sandsteinverblendung und das Licht-und-Schatten-Spiel durch den Lichtspalt zwischen beiden Bauwerken.

1 Der Verkehrsweg Die Bundesautobahn A 6 ist eine wichtige Ost-West-Verbindung und verknüpft den Süden Deutschlands mit Tschechien und Frankreich. Sie führt von der französisch-deutschen Staatsgrenze bei Saarbrücken nach Waidhaus an der deutschtschechischen Staatsgrenze. Der Streckenabschnitt bei Kaiserslautern wurde im Dritten Reich mit einem Vorkriegsquerschnitt von vier Fahrstreifen ohne Standspur gebaut, den die A 6 zwischen den Anschlussstellen Kaiserslautern-Ost und -West noch heute aufweist. Sie wird aber im Bereich bei Kaiserslautern mit ca.

70.000 Kfz/d belastet. Die 6,15 km lange Strecke stellt dadurch ein äußerst stauanfälliges Nadelöhr dar.

Die beiden in diesem Bereich liegenden Großbrücken, die Waschmühltalbrücke und die Lautertalbrücke, sind aufgrund ihres hohen Alters äußerst instandsetzungs- bzw. erneuerungsbedürftig.

Deswegen wurde festgelegt, den Streckenabschnitt zwischen Kaiserslautern-Ost und -West sechsstreifig zu erweitern, die Waschmühltalbrücke auszubauen und die Lautertalbrücke zu erneuern.

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eingespannt, die sich aus einem Stampfbetonkern und einer Verkleidung aus bossiertem rotem Sandstein zusammensetzen. Die Bögen selbst sind mit dem gleichen Sandstein verkleidet, ihre Dicke beträgt im Kämpfer 1,40 m und im Scheitel 0,80 m.

Infolge der mangelnden Wasserdichtigkeit der Fahrbahnen und des Mauerwerks sind wesentliche Teile der Traggewölbe durchnässt. Der Bestand wird durch eindringendes, im Winter salzhaltiges Wasser gefährdet.

1 Zeichnung der Waschmühltalbrücke von Paul Bonatz © Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz

Die Fahrbahnen befinden sich auf zwei getrennten, parallel angeordneten Brückenteilen mit einem lichten Abstand von 4 m. Die Brücken bestehen aus je zehn Bögen mit lichten Weiten von 18,75 m.

Die Gesamtlänge des Bauwerkes misst 265 m, sie hat eine maximale Höhe über Grund von 32 m. Die Bögen sind in die konisch nach oben zulaufenden Pfeiler

3 Die neue Waschmühltalbrücke 3.1 Planung Aufgrund der engen Fahrbahnen und des schlechten Bauwerkszustandes ist zur Realisierung der neuen Brücke folgender Bauablauf erforderlich: Zur Aufnahme der Fahrtrichtung Saarbrücken wird ein neues Bauwerk neben der bestehenden Waschmühltalbrücke errichtet. Während dieser Arbeiten verläuft der Verkehr wie gewohnt auf der

2 Wirkung des Lichtspaltes © schneider + schumacher Planungsgesellschaft mbH

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

3 4 Siegerentwurf des Wettbewerbs

© Leonhardt, Andrä und Partner AG

vorhandenen Brücke. Anschließend wird der gesamte Verkehr in einer 4+0-Führung auf die neue Waschmühltalbrücke umgelegt, und das alte Bauwerk kann umfangreich instandgesetzt werden.

Dazu wird auf beide Bogenreihen eine gemeinsame Betonplatte für die Fahrbahn aufgelegt. Durch diese durchgehende Fahrbahntafel verschwindet der heutige Lichtspalt zwischen beiden Bogenreihen. Dadurch wird ein wesentliches Gestaltungsmerkmal verändert.

Die Planungen für den Ausbau begannen in den 1980er Jahren, scheiterten jedoch an den denkmalpflegerischen Aspekten.

Erst in den 2000er Jahren konnte eine Zustimmung des Denkmalschutzes durch die Zusage von mehr Einfluss bei der Bauwerksgestaltung erreicht werden.

An das neben der bestehenden Waschmühltalbrücke zu errichtende Bauwerk waren hohe Ansprüche an die Gestaltung, an die Einbindung in die Landschaft und an den Umgang mit dem Denkmal zu stellen. Aus diesem Grund wurde 2006 ein einstufiger Realisierungswettbewerb

für die Brückenplanung nach den Regeln der »Grundsätze und Richtlinien für Wettbewerbe der Raumordnung, des Städtebaus und des Bauwesens (GRW)« durchgeführt. Das Preisgericht unter Vorsitz von Joachim Naumann vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung kürte einen Siegerentwurf, der inzwischen umgesetzt wurde.

Zur Anpassung an die bestehende Waschmühltalbrücke war der Neubau möglichst transparent zu gestalten: Das

Denkmal sollte möglichst wenig beeinflusst oder verdeckt werden. Indem die neue Brücke jeweils drei Bogenachsen überspannt, einen schlanken Überbau hat und auf dünnen Stützen ruht, ist die ungestörte Betrachtung der historischen Konstruktion gewährleistet. Die neue Brücke stellt so ein überzeugendes Pendant zum alten Bauwerk dar.

Der Siegerentwurf wurde mit geringen Änderungen ausgearbeitet, ausgeschrieben und vergeben. Seit August 2013 ist die Brücke fertiggestellt.

5 Neue und bestehende Waschmühltalbrücke © René Legrand

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6 Extradosed Bridge nach Fertigstellung © René Legrand

3.2 Brückensystem Die neue Waschmühltalbrücke ist eine vierfeldrige Stahlverbundbrücke mit jeweils zwei Stützen pro Auflagerachse.

Sie hat eine Gesamtlänge von 265,50 m und eine Breite von 22,40 m. Die Stützweiten betragen 45,40 m, 2 x 68,10 m, 45,90 m.

Bei dem für den Überbau der neuen Waschmühltalbrücke angewendeten Tragprinzip handelt es sich um eine »Extradosed Bridge«. Dieses neue Brückensystem wurde 1988 von dem fran-

zösischen Ingenieur Mathivat für einen Sondervorschlag des L’ Arrêt-Darré-Viaduktes entwickelt, der aber nicht zur Ausführung kam. Die Idee wurde von japanischen Ingenieuren aufgegriffen und ab 1990 in mehr als zwei Dutzend Brücken vor allem in Japan umgesetzt.

Die Bezeichnung leitet sich aus dem englischen Wort »extrados« für Gewölberücken ab. Jener Begriff zeigt auch die statische Wirkung: Extradosed Bridges sind Bauwerke mit obenliegender Voute, die jedoch aus flachen Seilen bestehen.

Es sind Brücken mit externen, aus dem Querschnitt herausgeführten Spanngliedern bzw. Seilen. Damit wird das Tragverhalten einer Schrägseilbrücke mit dem von einer Balkenbrücke kombiniert. Die Seile wirken wie eine außerhalb des Überbaus liegende Vorspannung und spannen so den Überbau der Brücke vor (Tragverhalten einer Balkenbrücke) und tragen außerdem den Überbau von einem Mast aus (Tragverhalten einer Schrägseilbrücke).

Dieses neue Brückensystem kann auch als »überspannter Durchlaufträger« bezeichnet werden. Mit seiner Anwendung werden recht schlanke Überbauten möglich, eine statische Konsequenz, die für die Gestaltung der neuen Brücke maßgebend wurde. Der Überbau der Waschmühltalbrücke hat eine Schlankheit von 1:40.

3.3 Überbau Der Überbau besteht aus biegesteifen Haupt- oder Versteifungsträgern, die im Bereich der Auflagerachsen eine zusätzliche Überspannung aus Stahlzuggliedern und einem Stützenmast erhalten.

Die beiden Hauptträger sind außen liegende dichtgeschweißte Hohlkästen aus Stahl der Güte S 355. Sie haben eine Breite von 1,50 m und eine Höhe von

7 Längsschnitt © Leonhardt, Andrä und Partner AG

8 Regelquerschnitt © Leonhardt, Andrä und Partner AG

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1,65 m. Die Zugglieder werden durch Parallellitzenbündel der Güte St 1570/1770 gebildet, die an ihrem oberen Ende an dem Stützenmast fest und am unteren Ende an den Hauptträgern nachstellbar verankert sind. Die Parallellitzenbündel wurden als Schrägkabelsystem ausgeführt. In Querrichtung sind in einem Abstand von 3,24 m Querträger aus Stahl der Güte S 355 angeordnet, auf denen eine 35 cm dicke Betonfahrbahnplatte aufliegt, die im Verbund mitwirkt. Die

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9 10 Prinzip der Abspannung

© Leonhardt, Andrä und Partner AG

Querträger sind mit den Längsträgern biegesteif verschweißt. Die Betonplatte wirkt nur in Querrichtung im Verbund.

Somit ist problemlos jederzeit ein Austausch der Fahrbahnplatten ohne große Eingriffe möglich.

Der Überbau ist biegesteif an die Stützen angeschlossen. Nur an den Widerlagern sind Kalottenlager angeordnet.

3.4 Pfeiler und Maste Die Stahlbetonpfeiler bilden sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zusammen mit dem Überbau einen biegesteifen Rahmen.

Die unterhalb des Überbaus aus Stahlbeton ausgeführten Stützen werden oberhalb von ihm als stählerne Maste fortgesetzt. Durch diese Materialtrennung wird die Funktionsweise des »überspannten Durchlaufträgers« deutlich, die aus einem biegesteif durchlaufenden Hauptträger besteht, der, durch Zugglieder aus Stahl an dem Stützenmast verankert, zusätzlich unterstützt und gehalten wird. Konsequent wurde diese Einheit, Hauptträger und Mast sowie Seile umfassend, aus demselben Material (Stahl) gefertigt.

Die Maste haben eine Höhe von 8 m über der Fahrbahn und wurden aus zwei ausgesteiften Blechen hergestellt, die sich nach unten verjüngen. Ihre Form unterstreicht den pendelstabartigen Charakter des Mastes.

Der Mastkopf hat am oberen Ende eine Breite von 2,45 m, so dass die Zugänglichkeit von oben für die Montage und die Wartung möglich ist. Unterhalb des Überbaus wurden die Stützen aus Stahlbeton errichtet, um neben den gestalterischen Gründen auch eine wirtschaftliche Form der Lastabtragung zu erreichen.

Die Stützen weisen dabei in Querrichtung einen konstanten Querschnitt von 1,60 m auf, während er in Längsrichtung variabel

ist. Diese Variation orientiert sich an der bestehenden Waschmühltalbrücke, die im oberen Bereich ebenfalls konstant ist und nach unten hin in ihrer Dimension anwächst. Die hier gewählte Querschnittszunahme findet ihre Begründung auch in der gleichfalls anwachsenden Momentbeanspruchung zur Einsparung hin.

Für die Konstruktion wesentlich ist die biegesteife Verbindung der Maste und des stählernen Überbaus mit den Betonstützen. Sie erfolgt über zwei einbetonierte Ankerbleche, die im unteren Teil mit Verbundmitteln zur Kraftübertragung versehen sind, wobei als Verbundmittel eine Kombination aus Beton- und Kopfbolzendübeln zum Einsatz kam. Beim statischen Nachweis wurden aber nur die Kopfbolzendübel berücksichtigt.

Die konstruktiv zusätzlich angeordneten Betondübel sind in einem Durchmesser ausgeführt, der eine ähnliche Verbundmittelsteifigkeit aufweist: Ziel war es, eine

11 Stütze und Mast © René Legrand

Laststeigerung des Überbaus über die derzeitigen Bemessungsvorschriften in jenem nicht verstärkbaren Bereich zu gewährleisten.

12 Verankerung von Mast und Stütze © Leonhardt, Andrä und Partner AG

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13 Parallellitzenbündel des Systems Dyna Grip © Dywidag-Systems International GmbH

3.5 Parallellitzenbündel Für die Seilabspannungen standen grundsätzlich zwei Systeme zur Auswahl: Die Verwendung von vollverschlossenen Seilen stellt eine erprobte und bewährte Lösung dar, für die eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung existiert.

Aufgrund von Vorteilen beim Einbau und der Unterhaltung wurden jedoch schon bei der Ausschreibung im Amtsentwurf Parallellitzenbündel gewählt. Für dieses Verfahren gibt es jedoch noch keine Zulassung, so dass eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) erforderlich war. Voraussetzung für die Zustimmung waren umfangreiche Versuche und Materialprüfungen auf Basis der Fédération Internationale du Béton-(fib-)Richtlinie 30 »Recommendations for the Acceptance of Stay Cable Systems using Prestressing Steels«. In der Ausschreibung wurde dem Auftragnehmer vorgeschrieben, sämtliche Voraussetzungen für die notwendige ZiE zu schaffen. Da der Nachunternehmer bereits ähnliche Zustimmungen für die Ziegelgrabenbrücke und die Rheinbrücke Wesel erreicht und somit viel Erfahrung hatte, konnte eine ZiE zeitgerecht erteilt werden.

Zur Ausführung kamen Parallellitzenbündel des Systems Dyna Grip mit 36 Seilen aus je 42 Litzen d = 15,70 mm.

Die siebendrahtigen Litzen sind verzinkt, und der Drahtzwischenraum ist mit Wachs ausgefüllt. Die Litzen selbst sind mit Polyethylen ummantelt, als äußere Ummantelung des gesamten Litzenbündels dient ein HDPE-Rohr. Am Ankerkopf sind die einzelnen Litzen in einer Ankerplatte mit Keilen befestigt, auf den Ankerabschluss an beiden Enden wurde je eine mit Fett verpresste Stahlkappe aufgesetzt.

Die Seile verlaufen harfenförmig von den Masten in die Hauptträger. Die Verankerungen der Hauptträger liegen etwa in den Drittelspunkten der Feldlängen. Dies ist ein Charakteristikum der Extradosed Bridges.

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15 Erscheinungsbild »im« Einschnitt © René Legrand

14 Seilanschluss am Mastkopf © René Legrand

14. SYMPOSIUM BRÜCKENBAU

Bauwerksentwurf Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart AV1 Architekten GmbH, Kaiserslautern

16 Fahrbahn mit Masten und Abspannung © René Legrand

Tragwerksplanung Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart

3.6 Überbaumontage Nach Herstellung der Unterbauten wurden die Hauptlängsträger mittels Hubmontage in ihre endgültige Lage gebracht. Dazu wurden bis zu 40 m lange Längsträgerstücke auf eine Stütze gehoben, exzentrisch aufgelagert und mit einer Abspannung am kurzen Kragarm gehalten. Anschließend wurden die Längsträger miteinander verschweißt und die Querträger eingehängt und ebenfalls eingeschweißt. Dadurch entstand ein biegesteifes Trägergerüst. In einem nächsten Schritt wurde mit konventioneller Schalung die Betonfahrbahnplatte in mehreren Abschnitten eingebaut. Erst danach erfolgte der Einbau der Parallellitzenbündel.

4 Ausblick Die neue Waschmühltalbrücke ist ein innovatives Bauwerk, das technisch schwierig zu errichten war und in Anpassung an das Denkmal höchsten Ansprüchen genügen musste. Besonders innovativ sind die Tragstruktur einer Extradosed Bridge und ihre Ausführung mit einem System aus außen liegenden Hauptträgern, Querträgern, Masten und Pfeilern sowie der Einsatz von Parallellitzenbündeln.

Die Kosten betrugen ca. 12 Mio. €, das sind ca. 2.500 €/m² Brückenfläche. Die neue Waschmühltalbrücke wurde nach zwei Jahren Bauzeit im August 2013 fertiggestellt und kurz danach dem Verkehr übergeben.

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

Bauherr Bundesrepublik Deutschland, letztvertreten durch den Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz, Mainz Projektdurchführung Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz, LBM Kaiserslautern

Ausführungsunterlagen IWS Beratende Ingenieure, Idstein Prüfingenieur Dipl.-Ing. Winfried Neumann, Hagen-Dahl Baudurchführung Alpine Bau Deutschland AG, Leuna Plauen Stahl Technologie GmbH, Plauen

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SPECIAL Einsatz eines »leichten« Masse-Feder-Systems

Wendeschleife Lothstraße in München von Ralf Jurkewitz

Die Stadtwerke München stellten mit der Planung der »Wendeschleife Lothstraße« eine anspruchsvolle Aufgabe an die Realisierung des Erschütterungsschutzes. Die Trasse der Trambahn, als Feste Fahrbahn konzipiert, verläuft hier in unmittelbarer Nachbarschaft zur vorhandenen Wohnbebauung und führt durch ein Gebäude der Hochschule München, wobei Teile der Strecke auf der Decke einer Tiefgarage liegen. Um die notwendige Einfügedämmung trotz einer direkten baulichen Verbindung zwischen Oberbau und Hochschulgebäuden zu erreichen, sollte die Abstimmfrequenz f0 = 8 Hz betragen.

1 Erschütterungsschutz Ein »schweres« Masse-Feder-System (MFS) mit Einzellagern ist die übliche Bauweise, wenn eine niedrige Eigenfrequenz gefordert ist. Üblicherweise sind dabei die Lager so anzuordnen, dass eine Überprüfung und nötigenfalls ein Austausch vorgenommen werden können. Hier war aus praktischen Erwägungen aber eine vollflächige Lagerung gewünscht, weil der Rücken der elastischen Elemente gleichzeitig als verlorene Schalung dienen und eine geregelte Entwässerung des Fahrbahntroges gewährleisten sollte.

Calenberg Ingenieure konnten mit ihrer bewährten USM® 1000 W das geeignete Produkt bieten. Der stabile Rücken der Unterschottermatte bildet einen belastbaren Untergrund für die Bewehrungsarbeiten an der Fahrbahnplatte. Die Zwischenräume der Kegelnoppen garantieren selbst unter Betrieb einen ausreichenden Querschnitt für die Entwässerung. Um die geforderte Eigenfrequenz von f0 = 8 Hz in jedem Fall einzuhalten, wurde die Kegelnoppenmatte zweilagig eingesetzt.

Die erschütterungstechnische Wirkungsweise der Kegelnoppen lebt von der Einfederung unter Belastung. Bei einer doppellagigen Anordnung der Matten muss sichergestellt sein, dass beide Lagen die gleiche Einfederung erfahren. Mit einer Lage glasfaserverstärkter

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1 Streckenführung der Trambahntrasse © Calenberg Ingenieure GmbH

(GFK-)Platten auf dem Rücken der unteren Lage aus USM® 1000 W wird nun eine ausreichende Lastverteilung erreicht, so dass bei der Verlegung nicht auf die axiale Ausrichtung der Kegelnoppen geachtet zu werden braucht.

2 Aufbringen der Unterschottermatte © Calenberg Ingenieure GmbH

Als Seitenmatte kam die USM® 4010 zur Anwendung: Sie ist steif genug, Fliehkräfte und Seitenstöße der Fahrzeuge abzutragen, ohne die erschütterungstechnische Wirkungsweise des MFS zu beeinträchtigen.

SPECIAL

2 Entwässerungskonzept Die Planer der Festen Fahrbahn legten gesteigerten Wert auf ein geregeltes Entwässerungskonzept, weshalb sich der Einsatz der Matten von Calenberg Ingenieure wiederum anbot: In den Zwischenräumen der Noppen der Seitenmatte werden die Niederschläge auf den Untergrund des Fahrbahntroges geführt, und die Kegelnoppen der Bodenmatten gewährleisten selbst unter Betrieb über einen ausreichenden Querschnitt für die Entwässerung. Durch die Neigung der Bodenplatte des Fahrbahntroges gelangt das Wasser zu den zentral angeordneten Sickerschächten und wird von dort über Drainageleitungen abgeleitet. Der Pumpeffekt, den die Mattenrücken bei der Überfahrt eines Zuges ausüben, vergrößert die Fließgeschwindigkeit auf der Sohle und spült eventuell eingedrungenen Schmutz zu den Abläufen.

Bei der Verlegung der Unterschottermatten in den engen Gleisbögen war es von Vorteil, dass sie sich mit einem scharfen Messer zuschneiden lassen. Die Betreuung durch die Calenberg-Anwendungstechnik kam der Verlegemannschaft dabei zugute, denn das ausgefeilte und mit

3 Kombination von Erschütterungsschutz und Entwässerung © Calenberg Ingenieure GmbH

Erfolg realisierte Konzept der Spezialisten sah vor, dass nicht jeder Mattenstreifen geschnitten werden musste.

Trotz widriger Witterungsbedingungen mit Regen, Schnee und grimmigem Frost wurde die Aufgabe der Verlegung optimal gelöst und so die Voraussetzung geschaffen, dass der erwartete Körperschall- und Erschütterungsschutz erzielt werden konnten.

3 Zusammenfassung Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die gewählte Lösung mehrere Vorteile aufweist:

– Durch den doppellagigen Einsatz von USM® 1000 W wird eine Abstimmung des MFS auf f0 = 8 Hz bei flächiger Anordnung erreicht.

– Kegelnoppenmatten vereinen die Funktion von Körperschall- und Erschütterungsschutz mit der geplanten Wasserführung zur Drainage.

– Die Verlegung unter widrigen Witterungsbedingungen erfolgt ohne Gefährdung des Schutzziels.

Autor: Dipl.-Eur.-Ing. Ralf Jurkewitz Calenberg Ingenieure GmbH, Salzhemmendorf

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SPECIAL Anlass, Anforderungen und Alternativen

Auswechseln von Rollenlagern Von Rolf Kiy

Brückenbauwerke erfahren Bewegungen, die mit der differentialen Bauweise möglichst zwängungsarm und kontrolliert zugelassen werden.

Das erklärt auch die langen Lebenszyklen dieser Brücken. Die in den 1950er und 1960er Jahren verwendeten Rollenlager entsprachen dem damaligen Stand der Technik, die heute wesentlich höheren Anforderungen können sie nur zum Teil erfüllen. Ihre Einsatzgrenzen, die einzuhaltenden Anforderungen bei ihrem Austausch wie die Alternativen werden nachfolgend beschrieben.

1 Einsatzgrenzen von Rollenlagern Rollenlager müssen, wie jede andere Lagerart auch, die drei Einwirkungsgrößen Kräfte, Verdrehungen und Längenänderungen der Brücke aufnehmen. An den in Bild 1 genannten Bauteilen lassen sich die Einsatzgrenzen dieser Lagerart definieren: – Bewegungen sind planmäßig meist nur in einer, meistens der x-Richtung, möglich. Bewegungen in der y-Achse werden von (1) nicht aufgenommen und führen deshalb zu Zwangskräften in der Brücke zwischen den Lagern. In den Lagern wird dieser Tatsache durch die Anordnung von Führungsleisten begegnet.

– Verdrehungen können ebenfalls nur um eine, und zwar um die y-Achse erfolgen. Um die auftretenden Verdrehungen bei mehreren Rollen aufnehmen zu können, wurden zum Teil zusätzliche Linienkipplager (2) oberhalb der Rolle angebracht. Um die x-Achse können auch diese Lager keine Verdrehungen aufnehmen. Wie die Rolle selbst erfahren aber auch die Linienkipplager eine unbekannt große plastische Verformung in der Berührungslinie, die eine planmäßige und kontrollierte Bewegung nur eingeschränkt zulässt.

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1 Grenzwaldbrücke an der A 7: Rollenlager mit Führungsleisten (1), zusätzlichem Linienkipplager (2) und Notstapeln (3) © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

– In den 1980er und 1990er Jahren wurde bekannt, dass Edelstahlrollen ohne Vorankündigung brechen, quasi explodieren, und das Brückenbauwerk um den Gesamtbetrag des Rollendurchmessers auf die untere Lagerplatte aufschlägt. Da die Brücke dann einen gleich großen Sprung in der befahrenen Oberfläche macht, bestand sofortiger Handlungsbedarf. Die Straßenbauämter in Deutschland ordneten daher den Austausch dieser Lager an. Neben den Rollen wurden nun zunächst Notstapel (3) eingebaut, um die Strecken bis zur Auswechslung der Lager nicht sperren zu müssen.

2 Allgemeine Spannungsbetrachtung Rollenlager verursachen grundsätzlich die zuvor erwähnten Zwangsspannungen.

Hinzu kommt, das sich die linienförmigen Berührungsflächen zwischen Rolle und Platte unter der Gebrauchslast plastisch verformen: Die ehemals mit 1,50–2,00 % angenommene Rollreibung beträgt dann schnell das Vielfache dieses Werts, was aber nur durch einen Ausbau der Rolle kontrolliert werden kann. Zudem sorgen Verschmutzungen, aufgebrachter Korrosionsschutz und Korrosionsschäden für eine weitere Steigerung der Rollreibung mit deutlicher Erhöhung der im Bauwerk vorhandenen Horizontalkräfte. Aus heutiger Sicht ist bekannt, dass die ehemals angenommene Rollreibung sich lediglich für kurze Zeit in einem Labor nachvollziehen lässt.

2 Donaubrücke bei Zirgesheim: Bauwerk auf Notstapeln nach »Explosion« der Rolle © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

3 Schadhaftes Lager an der Friedrichsfelder Bahnbrücke bei Mannheim © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

SPECIAL

4 Reaktionskräfte im Brückenbauwerk © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

3 Alternativen beim Lagerwechsel Unter den oben aufgeführten Aspekten wurden für das Auswechseln verschiedene Lagerarten untersucht und eingebaut, die – eine Minimierung der Zwangskräfte mit sich bringen, – den Bestand (Pfeiler, Widerlager, Überbau) möglichst wenig verändern, – den damaligen Annahmen in puncto Reaktionskraft nahekommen bzw. diese einhalten, – eine Kontrolle der Reaktionskräfte zulassen, – die Lasteinleitungen in das Bauwerk nicht verändern, – eine hohe Lebensdauer von mindestens 50 Jahren aufweisen, – wartungs- und unterhaltungsfrei sind.

Der alleinige Wechsel der Rolle erfüllt nur wenige der gestellten Anforderungen und entfällt daher, zumal der Lieferwert, ob Ersatzteile oder komplettes Lager, meistens unter 10 % der Gesamtsanierungskosten liegt.

In den heute gültigen Regelwerken, den Eurocodes, wird ein Lagerungssystem vorgegeben, die Deutsche Bahn AG spezifiziert Lager in der Ril 804 noch weitergehend:

5 Auswirkungen des Lagerungssystems auf das Bauwerk nach Eurocode © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

– Nationaler Anhang zur DIN EN 1990/ NA/A1, NA.E. 2 (Grundsätze: Grundlegende Anforderungen an Lagerungssysteme von Brückentragwerken): Das Lagerungssystem ist so zu entwerfen, dass die ermittelten Bewegungen des Bauwerks mit geringsten Reaktionskräften möglich sind.

– Ril 804.5101, Abschnitt 4 (16): Höherwertige Gleitwerkstoffe sind zu bevorzugen!

Definition und Auswirkung der Reaktionskräfte können infolgedessen wie in Bild 4 dargestellt werden.

Bei der Deutschen Bahn sind faktisch nur noch zwei Lagerarten geregelt: Verformungslager und Kalottenlager. Als Lagerungssystem wird zudem auch die feste Einspannung beschrieben. Betrachten wir die Reaktionskräfte, ergibt sich graphisch das Diagramm in Bild 5.

Bei den bisher durchgeführten Lagerwechseln wurden häufiger Kalottenlager mit einem besonderen Gleitwerkstoff aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE), zum Beispiel MSM® der Firma Maurer Söhne, eingebaut.

MSM® hat eine maximale Reibung von 2 % bei einem bis dato getesteten Gesamtgleitweg von 50 km. Zum Vergleich: Früher übliche Gleitlager mit dem Gleitwerkstoff PTFE haben einen anzusetzenden Gesamtgleitweg von 10 km bei einer Reibung von 3 %. Kalottenlager lassen weiterhin kontrolliert und gezielt die Bewegungen um beide Achsen zu, die Verschiebung wie auch die Verdrehung.

Zur Kontrolle der Reaktionskraft genügt die Überprüfung des Gleitspaltes: Solange er mehr als 1 mm beträgt, gilt als gesichert, dass die Reibung und, damit einhergehend, die Reaktionskraft nicht größer sind, als ehemals in der Statik berechnet wurde. Darüber hinaus verfügt diese Lagerart über die kompakteste Struktur, das heißt, oftmals konnten die dicken Rollenlagerplatten im Bauwerk verbleiben, was zu deutlichen Zeit- und Kosteneinsparungen führt.

6 7 Talbrücke Marköbel: Rollenlager sowie später eingesetztes Kalottenlager

© Maurer Söhne GmbH & Co. KG

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SPECIAL Mit den klassischen Kalottenlagern werden die Anforderungen bezüglich »Bestandserhaltung« und »Lasteinleitung« aber nicht eingehalten.

– Bei einem Rollenlager teilt sich die Verschiebung gleichmäßig auf die obere und untere Platte auf. Bei dem in Bild 7 dargestellten Kalottenlager ist das Unterteil fest verbunden, und die obere Gleitplatte muss die volle Verschiebung in beide Richtungen aufnehmen. Das heißt, der Überbau erfährt eine zusätzliche Exzentrizität, und die anschließende Bestandslagerplatte kann zu kurz sein.

– Die ehemals linienförmige Lasteinleitung wird in eine kreisförmige umgewandelt, so dass statische Überprüfungen der Überbauten und Pfeiler notwendig werden.

Zur Lösung dieser Problematik wurden bisher Zylinderlager mit hochfesten Gleitwerkstoffen und zwei Gleitebenen gewählt.

Damit bleiben die Linienlasteinleitung und die Bewegungsgrößen der Lasteinleitung in das Bauwerk unverändert. Das Linienkipplager hat jedoch ebenfalls Nachteile: – Die Verdrehung um die x-Achse findet im Gleitwerkstoff statt. Das ist zwar zulassungskonform, erfüllt aber nicht unseren Anspruch nach der zwängungsärmsten und dauerhaftesten Lösung.

– Der innen liegende (Halb-)Zylinder ist nicht einsehbar und verfügt nur über einen »normalen« Korrosionsschutz.

Schäden werden bei einer Brückenprüfung nicht erkannt, und bei einer eventuellen Sanierung müssten die Teile ausgebaut werden.

Anforderungen

8 Grenzwaldbrücke: Bestandrollenlager in der Ausbauphase © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

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4 Zusammenfassung Bei einem Lagerwechsel sind die heutigen Erkenntnisse und Regelwerke einzuhalten – und die neuen Lager sollen alle gestellten Anforderungen uneingeschränkt erfüllen.

Autor: Dipl.-Ing. Rolf Kiy Maurer Söhne GmbH & Co. KG, München

Lagerart

Minimierung der Zwangskräfte

Keine Änderungen am Bestandsbauwerk

Maximale Reaktionskräfte (≤ 2 % Reibung)

Kontrolle der Reaktionskräfte

Unveränderte Lasteinleitungen in das Bauwerk

Hohe Lebensdauer (≥ 50 Jahre)

Wartungs- und Unterhaltungsfreiheit

10 Kalottensegmentlager gemäß Europäischer Technischer Zulassung (ETA) © Deutsches Institut für Bautechnik/ Maurer Söhne GmbH & Co. KG

Kalotten Kalotten Zylinder KSL mit mit mit mit mit PTFE UHMWPE UHMWPE UHMWPE

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11 Anforderungen beim Rollenlagerwechsel (X = Anforderung erfüllt) © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

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9 Grenzwaldbrücke: eingebautes Zylinderlager mit zwei Gleitebenen © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

Diese Lagerart wurde deshalb konsequent weiterentwickelt, um allen Anforderungen gerecht zu werden – mit dem Resultat »Kalottensegmentlager«.

Das Kalottensegment wird aus dem Werkstoff MSA® hergestellt und benötigt keinen weiteren Korrosionsschutz, die Verdrehungen um die Achsen werden wie beim Kalottenlager über Kugelformen aufgenommen. Das Lager lässt sich mit zwei Gleitebenen ausrüsten.

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Einspan- nung

PRODUKTE UND PROJEKTE Projekte des Ingenieurbüros Miebach »mit« Pfeifer

Planung von kleineren Brücken mit Zuggliedern

Brücken stellen eine besondere Gattung dar, denn kaum ein anderes Bauwerk wird derart und ausschließlich durch statische Belange geformt und damit vom Tragwerksplaner beeinflusst. Dabei kann man die Grundaufgabe vereinfacht so darstellen, dass es ein horizontales Bauteil zu entwerfen gilt, welches zwei Widerlager verbindet und ein Hindernis überspannt. Die Herangehensweise an diese klare Aufgabe lässt sich auf mannigfaltigen Wegen und mit unterschiedlichsten Materialien bewältigen.

Ein wichtiges und gestalterisch sehr vielseitiges Material sind dabei Zugglieder in Form von Stahlseilen und Zugstäben. Sie können als Abspannung, Unterstützung oder Nebentragwerk effizient eingesetzt werden, seltener jedoch als unmittelbares Haupttragwerk. Im modernen Brückenbau ist die Kombination mit anderen Tragelementen unumgänglich. Dann jedoch sind bei Verwendung von Stahlseilen und Zugstäben in der Kombination große Stützweiten realisierbar. Die bekanntesten Tragwerkstypen mit Seilen sind Hängebrücken, Schrägseilbrücken und Pylonbrücken. Des Weiteren findet man Seile bei Bogenbrücken und unterspannten Systemen.

Welches Zugglied soll nun dem Entwurf zugrunde gelegt werden? Stab oder Seil?

Wo liegen die Unterschiede? Wo sind die Vor- und Nachteile? Dem Prinzip nach sind beide Erscheinungsformen ähnlich – als zugbeanspruchte runde Stahlelemente. Dennoch unterscheiden sie sich im Detail.

Stahlseile für Bauwerksstrukturen bestehen aus Einzeldrähten, die in Anzahl und Durchmesser variieren. Diese Drähte aus Hochleistungsstählen, vergleichbar S1350, werden spiralförmig verseilt, in etwa wie eine Helix der DNA. Bei einem Zugstab handelt es sich hingegen um einen massiven Vollquerschnitt eines Stahls höherer Güte, wie zum Beispiel S460. Zugstäbe sind bis zu einer Länge von ca. 15 m ohne Muffenstoß erhältlich, Seile jedoch nahezu unbegrenzt in einem Stück herstellbar. Zugstäbe sind preislich günstiger, weisen durch die geringere Materialgüte aber bei gleicher Tragkraft einen massiveren Durchmesser auf.

Dies bewirkt aber auch, dass Stäbe über kürzere Dehnwege als Seile verfügen.

Dies ist bei Schwingungsanfälligkeit mitunter wichtig.

Geh- und Radwegbrücke in Oleron-Sainte-Marie © Schaffitzel + Miebach GmbH

Die Wahl, ob ein Seil oder ein Zugstab eingesetzt wird, hängt aber nicht nur von den statischen Vorgaben und ästhetischen Aspekten ab, sondern wird in entscheidendem Maße von der Montierbarkeit bestimmt. Zugstäbe sind in ihrer Beschaffenheit bei der Montage sehr knickgefährdet, da sie recht steif sind.

Werden sie beispielsweise bei 20 m Länge nur an einem Punkt angehoben, kommt es durchaus zu ungewollten Verformungen bzw. Knicken. Daher ist meist ein Anheben an mehreren Punkten notwendig. Dies geschieht durch Einsatz von Hilfstraversen, die ein Mehrfaches des Zugstabes wiegen können. Das ausbalancierte Einheben mittels Mobilkran erfordert Fingerspitzengefühl der Montagemannschaft. Einfacher ist eine Seilmontage. Da sich Seile aufgrund ihrer Flexibilität ohne nennenswerte Probleme biegen lassen, ist die Seilmontage ohne Hilfstraversen von einer Seite zur anderen

in einer Abwicklung möglich. Bei Pylonen wird beispielsweise das Seil einseitig eingehängt und die untere Anbindung mittels Kettenzugs oder ähnlicher SpannMontagehilfen herangezogen. Teure Mobilkraneinsätze werden dadurch deutlich reduziert.

Um die Vielseitigkeit aufzuzeigen, werden nachfolgend unterschiedliche Projektbeispiele aufgeführt.

Zwei Geh- und Radwegbrücken in OleronSainte-Marie, Südfrankreich: Bei diesem Projekt, das von dem französischen Büro RFR aus Paris entworfen und berechnet wurde, kamen Windverbände zur horizontalen Aussteifung zum Einsatz. Bei der Ausführung sollte sichergestellt werden,

Zugstäbe mit integriertem Kraftmesssystem © Schaffitzel + Miebach GmbH

dass definierte und messbare Kraftgrößen in dem Windverband vorherrschen. Nach einiger Beratung fiel daher die Wahl auf das Zugstabsystem der Firma Pfeifer Seil- und Hebetechnik aus Memmingen, wobei das in die Zugstäbe integrierte effiziente Kraftmesssystem von Pfeifer letztlich den Ausschlag gab. Zwei kleine Stahlkugeln mit d ≤ 1 mm dienen hier als Messhilfen, die jeweils in einem definierten Abstand werkseitig in die Stäbe eingebracht wurden. Durch eine Distanzmessung mit einem Feindehnungsmessgerät im spannungsfreien Zustand wird demnach die Nullmessung vorgenommen, um danach die gewünschte Kraft durch Anziehen der Spannmuffen einzustellen. Eine parallel stattfindende Messung lässt eine einfache und präzise Einstellung der Kräfte durch das Kraft-Dehnungs-Verhalten zu.

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PRODUKTE UND PROJEKTE

Fuß- und Radwegbrücke in Lohmar © Ingenieurbüro Miebach

Fuß- und Radwegbrücke über die Agger in Lohmar: Diese Brücke liegt in einem Landschaftsschutzgebiet und wurde bewusst sehr naturnah gestaltet. Ein S-förmiges geschwungenes Tragwerk aus Holz mit einem Natursteinbelag sollte leicht erscheinen. Der Fluss war zudem ohne Zwischenstützen zu überqueren, weshalb man sich schnell für eine Schrägabspannung mit Stiftpylonen entschieden hat. Da keine übermäßig großen Stablängen vorlagen und die höheren Steifigkeiten bei diesem Tragsystem gebraucht wurden, fiel die Wahl auf Zugstäbe als Abspannungen. Hinzu kam die Forderung nach guter Sichtbarkeit der Stäbe für Zugvögel, wodurch die massiveren Querschnitte gerne in Kauf genommen wurden. Insgesamt tritt jedoch die Stabkonstruktion mit den Stiftpylonen dezent in den Hintergrund, und die natürliche Erscheinung der Holzkonstruktion kann sich markant entfalten.

Fuß- und Radwegbrücke in Wolfratshausen: Eine vom Büro Buxbaum aus Wolfratshausen entworfene Brücke spannt nahezu 45 m frei über die Loisach.

Hier übernimmt ein einseitiger Pylon die Umlenkfunktion für die dreifeldrige Abspannung mit Seilen und die Rück-

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Fuß- und Radwegbrücke in Wolfratshausen © Schaffitzel + Miebach GmbH

verankerung, so dass sich ein filigranes Holztragwerk mit ca. 15 m Einzelstützweite konzipieren ließ. Ein gelungenes Detail ist auch in der ebenengleichen Anordnung der Quertraverse zum Haupttragwerk zu sehen. Die Montage, in teils freiem Vorbau durchgeführt, gestaltete sich effizient. Zuerst wurde der Pylon mit allen Abspannungen und Rückverankerungen verbunden und dann aufgerichtet. Die Seile hängen in diesem Zustand lose herab. Beginnend mit der Rückverankerung, werden sie anschließend zu den Endanschlagspunkten hingezogen, wofür einfache Montagehilfen ausreichend sind. Durch eine höhere Dehnung der Seile ist auf eine zusätzliche Montageüberhöhung im Einbau zu achten, um die Soll-Geometrie aus der Planung zuverlässig zu erreichen.

PRODUKTE UND PROJEKTE

Höchste kompetenz für wirtschaftliches bauen: PFEIFER Zugglieder Weltweit verlassen sich Ingenieure und Architekten bei der Planung, Fertigung und Montage von Seilbauwerken auf unsere Kompetenz.

Straßenbrücke in Lohmar-Schiffahrt © Ingenieurbüro Miebach

Straßenbrücke in Lohmar: Die 40 m lange Straßenbrücke für reduzierten Schwerlastverkehr bis 12 t ist als dreifeldriges System konzipiert. Da sich durch die Topographie ein recht großes Mittelfeld von 28 m und zwei kleinere Randfelder von ca. 6 m ergeben, was sich mäßig günstig auf die Lastverteilung auswirkt, kam der Gedanke einer Rückverankerung ins Gespräch. Die Erhöhung der Stützmomente an den Zwischenunterstützungen sorgte nun für eine Entlastung des großen Feldmoments und ermöglichte so, ein schlankeres Mittelsegment auszubilden. Die eigentliche Rückverankerung an den Endwiderlagern übernehmen hier die verdeckt eingebauten vollverschlossenen PV-Seile von Pfeifer. Sie wurden zwischen den Bohrpfählen, die im anstehenden Fels verankert sind, und dem Holz-Beton-Verbundüberbau in den Widerlagerbänken vertikal angeordnet. Es sind zudem Nischen ausgestaltet, die ein Spannen mit Hydraulikpressen gestatteten. Die Lösbarkeit der gewählten Verbindung ist auch für spätere Lagerwechsel gegeben.

Zugstabsystem typ 860 Zulassung ETA-04/0039 • Durchmesser 10 –100 mm • Grenzzugkräfte bis 3146 kN • Druckstäbe Seilzugglieder typ PG Zulassung ETA-11/0160 • offenes Spiralseil • GALFAN verzinkt • Durchmesser 8,1– 36,3 mm • Grenzzugkräfte bis 721 kN

Entwurf einer Fuß- und Radwegbrücke über die Elbe © Ingenieurbüro Miebach

Seilzugglieder typ PV Zulassung ETA-11/0160 Geeignet zur Verwendung unter ruhenden und dynamischen Lasten.

• vollverschlossenes Spiralseil • GALFAN verzinkt • Durchmesser 21–140 mm • Grenzzugkräfte bis 12121 kN

Diese kurze Übersicht über Projekte mit unterschiedlichen Anforderungen macht deutlich, dass Seil- und Stabkonstruktionen auch bei kleineren Brücken abwechslungsreich eingesetzt werden können und künftig weitere neue Entwicklungen und Materialkombinationen anregen dürften.

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PRODUKTE UND PROJEKTE Sicherung gegen abhebende Kräfte durch Maurer Söhne

Bogenbrücke Raymond Barre in Lyon Seit Herbst vergangenen Jahres ist er an Ort und Stelle – der große weiße Bogen über die Rhône in Lyon. Was optisch nun fast schwebt, war technisch eine enorme Herausforderung, denn die stählerne Bogenbrücke für Straßenbahn, Fahrradfahrer und Fußgänger musste gegen abhebende Kräfte gesichert werden.

Maurer Söhne hatte die Lösung: Zuglager, wie sie zum Beispiel schon auf deutschen Bahnbrücken zum Einsatz kamen.

Der Anlass für die Errichtung dieser Brücke liest sich lapidar: Verlängerung der Tramlinie 1 von Montrochet nach Debourg. Tatsächlich ist sie selbst für die Vielbrückenstadt Lyon ein spektakuläres Bauwerk, liegt sie doch kurz vor dem Zusammenfluss von Rhône und Saône und damit genau dort, wo das sogenannte Musée des Confluences der Wiener Architekten Coop Himmelb(l)au entsteht, sowie direkt neben den Pont Pasteur, über den der Verkehr vierspurig in die Stadt rollt. Benannt ist sie nach dem ehemaligen Premierminister und Lyonnaiser Bürgermeister Raymond Barre, entworfen hat sie der Pariser Architekt Alain Spielmann.

Das Gesamtbauwerk ist 260 m lang und 17,50 m hoch, die Hauptöffnung überspannt pfeilerfrei 150 m. Die Brücke schwingt sich zudem in einer Kurve hinaus auf die Rhône, weist also eine Geometrie auf, die Zugkräfte in zwei Lagern verursacht – weshalb zwei der zehn von Maurer Söhne gelieferten Lager als Druck-Zug-Lager ausgeführt wurden.

Solche Druck-Zug-Lager ermöglichen die Abtragung von vertikalen Druckund Zugkräften in jedem Verdrehungsund Verschiebungszustand. Durch die Verwendung des Hochleistungsgleitwerkstoffs MSM® auch in den Kontaktflächen können die Bauwerksverformungen bei abhebenden Kräften zwängungsfrei und häufig wiederkehrend aufgenommen werden. Sie eignen sich infolgedessen für komplexe Dachkonstruktionen und Brückenbauwerke mit hohen veränderlichen Auflasten und Verformungen, wie etwa Eisenbahnbrücken.

Neben den beiden Druck-Zug-Kalottenlagern wurden acht weitere Kalottenlager eingebaut, die ebenfalls mit dem Gleitwerkstoff MSM® ausgestattet sind. Gerade bei anspruchsvollen Lagern bestätigt sich immer wieder aufs Neue die hohe Leistungsbandbreite dieses Materials: MSM® vermag hohe Pressungen, Gleitwege und Verschiebegeschwindigkeiten

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Errichtung der Hauptbrücke auf einem Vormontageplatz © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

aufzunehmen, ist verformbar, so dass sich die verschiedenen Bauteile gut anschmiegen können, und hat dennoch eine lange Lebensdauer. Alle Lager wurden erst nach dem Einschwimmen der Haupt- und West-Brücke auf den Auflagerlinien nachträglich installiert.

Eingeschwommen wurden die Brückenteile in der Nacht vom 3. auf den 4.

September – selbstredend eine höchst diffizile Angelegenheit. Hubwagen fuhren die riesigen Stahlelemente auf die Lastkähne und wurden ca. 1 km rhôneaufwärts gefahren. Das provisorische Absetzen auf die vorgefertigten Pfeiler und Widerlager geschah so vorsichtig wie möglich, da die Hubwagen auf den Lastkähnen standen und sich die Brückenteile somit nicht von den Fließbewegungen der Rhône entkoppeln ließen. Sobald sie fertiggestellt ist, wird die künftige Tram-

Fundament nach Fertigstellung © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

linie zwischen zwei weißen Bogen über die Brücke fahren, während Radler und Fußgänger auf einer Plattform verkehren, die wie ein Ausleger über der Rhône schwebt. Zusätzlich ist eine breite Aussichtsfläche vorbereitet, von der man einen Logenblick auf die spektakuläre Architektur des Musée des Confluences hat. www.maurer-soehne.de

Kontrolle der angelieferten Lager © Maurer Söhne GmbH & Co. KG

PRODUKTE UND PROJEKTE Problemfreie Kranmontage dank Terex

Fuß- und Radwegbrücke in Rotterdam Die Fuß- und Radwegbrücke namens »De Netkous« verbindet seit Sommer vergangenen Jahres den Süden Rotterdams mit angrenzendem Naherholungsgebiet – und quert dazu die Autobahn A 15 und eine Bahntrasse.

Die Errichtung eines solchen Bauwerks ist naturgemäß nicht ganz einfach, zumal Bahnstrecken und Autobahnen in aller Regel nicht für mehrere Tage gesperrt werden dürfen. Und so fiel die Entscheidung zugunsten einer Kranmontage mit drei Geräten von Terex. Die 200 m lange Brücke in Röhrengitterform, weshalb auch die Bezeichnung »Netkous« oder eben »Netzstrumpf« gewählt wurde, musste zunächst aber in zwei Teilen mit Schwertransportmodulen an die Baustelle transportiert werden: Das größere Element hatte eine Länge von 100 m und ein Gewicht von 350 t, das zweite war 90 m lang und brachte 325 t auf die Waage. Dort angekommen, erfolgten schließlich ihr Einhub und das Zusammenfügen zur vorgesehenen Gesamtstruktur. Da Ersteres eine Komplettsperrung von Autobahn und Bahnstrecke bedingte, blieben letztlich nur 48 h Zeit für die Montage der Brücke.

Vorankündigung Informationen zum Programm, zur Reservierung, zum Hotel etc. werden in den nächsten Monaten nach und nach auf der Internetseite www.deutscher-stahlbautag.com veröffentlicht.

Es wird wieder eine Fachausstellung und die Möglichkeit zum Sponsoring geben.

Veranstaltungsort Hannover Congress Centrum Theodor-Heuss-Platz 1-3 30175 Hannover www.hcc.de

»De Netkous« vor und während des Einhubs © Terex Germany GmbH & Co. KG

Beim Aufbau der Krane machte sich deren anwenderfreundliche Konstruktion sofort bemerkbar: Die beiden Terex AC 500-1 All-Terrain-Krane konnten auf eigener Achse auf die Baustelle verfahren werden und waren dort innerhalb 1 h mit 28,60 m Hauptausleger, 160 t Gegengewicht und 9,60 m Abstützung einsatzbereit gerüstet. Ähnliches gilt für den Terex CC 2500-1 Raupenkran in der sogenannten Superlift-Konfiguration mit 48 m Hauptausleger, 120 t Gegenund 250 t Superlift-Gewicht sowie einem Radius von 14 m.

Damit waren die drei Terex-Krane bereit, beide Brückenteile sicher auf die erforderliche Höhe von ca. 20 m zu heben, in die geplante Lage zu drehen und exakt auf den Fundamenten abzusetzen – was dann problemfrei erfolgte. www.terex.com

bauforumstahl e.V. Sohnstraße 65 | 40237 Düsseldorf Tel.: 0211/6707812 corinna.ebenfeld@bauforumstahl.de www.bauforumstahl.de

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PRODUKTE UND PROJEKTE Bauteilverträgliche Ertüchtigungsmethode von Uretek

Stadtbahnstrecke mit (erheblichen) Setzungen Für die Fahrgäste der Rhein-Neckar-Verkehrsgesellschaft auf der Mannheimer Stadtbahnlinie 7 ging es sprichwörtlich auf und ab, denn die Schienenstränge waren in einem Streckenabschnitt von ca. 100 m Länge an mehreren Stellen leicht eingesenkt.

Das bedeutet, es traten Setzungen von ca. 5 cm auf, deren Entstehen sich aber nicht aus der vorhandenen Auflast ableiten ließ. Die Schotterschicht schied ebenfalls als Schadensverursacher aus, da sich auch in der angrenzenden Straße Risse zeigten. Wie ein Bodengutachten schließlich nachwies, resultierten die Einsenkungen aus den schlecht konsolidierten Auffüllungen unter der Schottertragschicht.

Im Rahmen der notwendigen Sanierung sollte nun eine längere Sperrung der Stadtbahnstrecke möglichst vermieden werden, weshalb man letztlich die Uretek-FloorLift®-Methode wählte. Bei diesem Verfahren wird ein Polyurethanharz mittels Injektionslanzen in den Untergrund gepresst, welches dort eine kontrollierte Expansionswirkung erzielt.

Dadurch wird der Baugrund verdichtet und sogar eine bauteilverträgliche Hebungsreaktion erzielt. Eine Zerstörung der Umgebung oder ein Aushub von Bodenmaterial ist hier nicht erforderlich.

Und: Wegen der extrem kurzen Reaktionszeit der Harze und der millimetergenauen Überwachung durch Nivellierlaser lässt sich der ganze Prozess exakt kontrollieren und steuern. Das heißt, ein am Bauteil befestigter Laserempfänger registriert jede Ausweichbewegung von

Berg-und-Tal-Fahrt als »Schadensbild« © Uretek Deutschland GmbH

Gleiskörper im Querschnitt © Uretek Deutschland GmbH

Konstruktion und Umgebung und liefert damit den Nachweis für den Zuwachs der Untergrundtrag-fähigkeit unter der zu ebenjenem Zeitpunkt herrschenden Belastung.

Während der Injektionsarbeiten lief der Stadtbahnverkehr auf der zu ertüchtigenden Strecke im Übrigen ohne Unter-

Sanierung: Einpressen von Polyurethanharz © Uretek Deutschland GmbH

brechung weiter. Die Schrittgeschwindigkeit der Stadtbahn innerhalb dieses Abschnitts sowie das Auf und Ab während der Fahrt gehörten nach Abschluss der Maßnahme also dauerhaft der Vergangenheit an. www.uretek.de

Designorientierte Neuentwicklung von Leipziger Leuchten

»Gefaltetes« Licht für Straßen und Brücken Origami bezeichnet die japanische Kunst des Papierfaltens, bei der zumeist quadratische Blätter durch Falten in zweioder dreidimensionale, ja geometrische Körper verwandelt werden. In Anlehnung an diese imponierende Gestaltungsmethode wurde eine neuartige, 5,50 m hohe LED-Leuchte geschaffen, die durch kühle Leichtigkeit und eine ungewöhnliche Formensprache besticht.

Besonders geeignet, um auf Brücken und an Straßen angeordnet zu werden, besteht sie aus mehreren miteinander verschweißten Edelstahlplatten, die wie mühelos gefaltetes Papier wirken und ihr

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Leichtigkeit und Anmut verleihen – trotz ihres nicht unbedingt geringen Gewichtes von ca. 500 kg. Der über 2 m lange Ausleger ist mit modernster Technik ausgestattet und unterstreicht dank seiner abgewinkelten Form den luftig anmutenden Gesamteindruck der Leuchte. Und: Der um 10° angestellte Leuchtenkopf, bestückt mit zwei oder drei Modulen, sorgt zudem für Effizienz, indem er das Licht ohne jegliche Blendungsgefahr breit strahlend auf die Fahrbahn »wirft«. www.leipziger-leuchten.com

Akzent(e) für Verkehrswege © Leipziger Leuchten GmbH

S O F T WA R E U N D I T

Parkhaus des Justizverwaltungszentrums Wiesbaden © Goldbeck Bau GmbH

Stahlbau Nachrichten bringen Ende März 2014 das große Themenheft

PARKHÄUSER – GARAGEN – RASTANLAGEN Neubau und Sanierung heraus und thematisieren in den Specials Neues Parkhaus Bonn: Visualisierung Fassade bei Nacht © BonnVisio Real Estate GmbH & Co. KG

Brandschutztüren und -tore Zugangssicherung Gitterroste, Absturzsicherung sowie

Beleuchtungskonzepte Oberflächentechnik und Beschichtungssysteme.

Parkhaus am Flughafen Hamburg © Lichtgitter GmbH

Parkhaus am Zoo in Heidelberg © Goldbeck GmbH

Wir laden Sie ein, sich mit entsprechenden Planungen, Wettbewerben oder Objektberichten zu beteiligen.

Auch Anwenderberichte und neue Produkte kommen dafür in Frage.

Wir freuen uns, von Ihnen zu hören.

Sie erreichen uns unter office@verlagsgruppewiederspahn.de Ihre Ansprechpartnerinnen im Hause: Jutta Hölcke-Jung und Ulla Leitner

Parkhaus der deutschen Telekom in Bonn: Rückfront mit Edelstahlnetzen © KBK Architekten

VERLAGSGRUPPE W I E D E R Smit MixedMedia P A Konzepts HN

Biebricher Allee 11b 65187 Wiesbaden Tel.: 0611/846515 Fax: 0611/801252 office@verlagsgruppewiederspahn.de www.verlagsgruppewiederspahn.de 1/2 . 2014 | BRÜCKENBAU

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S O F T WA R E U N D I T Überdimensionales Tablet von Panasonic

Maximum an Leistung und Auflösung Seit kurzem bietet Panasonic das weltweit erste 20-Zoll-Tablet mit 4K-Auflösung an: das sogenannte Toughpad 4K UT-MB5, das über eine Auflösung von 3.840 x 2.560 Pixel, also eine viermal größere als HD verfügt. Als transportables Tablet mit Business-Ruggedized-Schutzeigenschaften konzipiert, eröffnet es völlig neue Möglichkeit bei der Touchscreen-Arbeit, weist es doch (zusätzlich) die IPS@ Display-Technologie, ein Seitenverhältnis von 15:10 und eine Pixeldichte von 230 PPI auf.

Der optionale Electronic Touch Pen ist zudem intuitiv nutzbar und exakt auf die Bedienung des Toughpads abgestimmt.

Das heißt, Anwender können mit ihm ähnlich wie auf Papier freihändig skizzieren, wobei der Stift mit Hilfe von

Infrarot-Signalen jeden einzelnen Pixel des Displays erkennt und Daten mit dem Tablet via Bluetooth austauscht. Dank dieser Neuentwicklung lassen sich mit Pen und Tablet Zeichnungen und Handschriften bis ins kleinste Detail genau erstellen.

Trotz seines überdimensionalen Displays wiegt das nur 12,50 mm dünne Toughpad lediglich 2,35 kg, seine inneren Werte überzeugen aber ebenfalls: Als CPU dient ein Intel® CoreTM i5 vProTM, während 8 GB RAM und Nvdia® GeForce Graphik dafür sorgen, dass selbst sehr hoch aufgelöste Videos flüssig abgespielt werden.

Darüber hinaus sind natürlich alle relevanten Schnittstellen vorhanden, auf die professionelle Anwender Wert legen, wie USB 3.0, ein SD-Kartenleser, ein

Toughpad und Touch Pen für Ingenieure © Panasonic Marketing Europe GmbH

Kopfhöreranschluss und ein optionales Smart-Card-Lesegerät. Wird das Gerät mit dem optionalen Standfuß verbunden, kommen Ethernet und HDMI hinzu. Wird es als Tablet genutzt, sorgen WLAN und Bluetooth für Konnektivität. www.toughbook.de

Neues Workflow- und Nachtragsmanagement bei Orca

Wesentliche Vereinfachung aller Arbeitsabläufe

Optimierung der Arbeitsabläufe und noch mehr Transparenz standen im Mittelpunkt der Weiterentwicklung von Orca AVA, dem Komplettprogramm zur Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung und zum Kostenmanagement von Bauleistungen.

Das Workflow-Management bietet nun die Möglichkeit zur differenzierten Kennzeichnung verschiedener Sachverhalte und Bearbeitungsphasen: Auch in komplexen Projekten erkennt der Planer anhand der Visualisierung schnell den aktuellen Stand und die daraus resultierenden Arbeitsschritte, zum Beispiel, welche Leistungsverzeichnisse veröffentlicht werden können. Darüber hinaus vermag ein zugewiesener Status nachfolgende Maßnahmen zu beeinflussen: Ist beispielsweise ein Auftrag vergeben, werden alle später eingefügten Positionen automatisch als Nachtragspositionen angelegt.

Im Nachtragsmanagement wird wiederum jede (Nachtrags-)Position gemäß den Vorgaben aus VOB/VHB und GAEB ausführlich dokumentiert, unter anderem mit Bezeichnung, Ursache, genehmigt und Datum. Auf dieser Grundlage lassen sich im Handumdrehen relevante Auswertungen, wie etwa Nachtragslisten, ermitteln.

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Und im Programmteil Kostenverlauf bieten neue Einstellungsoptionen mehr Transparenz: Hier gibt es jetzt kompakte Darstellungen und ausgewählte Ansichten, die den Überblick bei komplexen Projekten erleichtern und neue Auswertungen erlauben.

Eine wesentliche Vereinfachung ist zudem der neukonzipierte Datenimport von Leistungspositionen. Das heißt, externe Daten werden unabhängig von ihrem Format einheitlich in einem eigenen Dialog abgebildet, anhand verschiedener Kriterien individuell zusammengestellt und anschließend in das Leistungsver-

Funktionalität auf neuestem Stand © Orca Software GmbH

zeichnis übernommen. Der Vorteil: keine redundanten Daten, Zeitersparnis und bester Bedienungskomfort.

Darüber hinaus bietet Orca AVA 2013 viele Innovationen im Detail, so ist der Datenexport in Microsoft Office-Programme auch in den neuen Datenformaten .xlsx und .docx realisiebrar. Orca. AVA 2013 ist also in allen Funktionalitäten auf dem neuesten Stand der Technik – und bleibt dabei trotz steigenden Leistungsumfangs intuitiv und komfortabel zu bedienen. www.orca-software.com

NACHRICHTEN UND TERMINE Neuentwicklung des Karlsruher Instituts für Technologie

Schnelltest für Straßenbrücken aus Spannbeton Straßenbrücken sind enormen Belastungen ausgesetzt, insbesondere der Schwerlastverkehr macht ihnen zu schaffen. Um etwaige Schäden frühzeitig zu erkennen, müssen sie laut DIN 1076 regelmäßig begutachtet und alle sechs Jahre detailliert überprüft werden. Die bislang dafür existierenden Verfahren sind aufwendig und teuer, außerdem bedingen sie zum Teil Verkehrssperrungen.

Für (Spannbeton-)Brücken mit externen Spanngliedern könnte sich das jedoch bald ändern: Am Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wurde ein Schnelltest entwickelt, mit dem sich solche Bauwerke bei laufendem Verkehr innerhalb nur eines Tages auf Schäden an den Spannseilen untersuchen lassen.

Das unter Leitung von Professor Lothar Stempniewski entwickelte Verfahren zur Messung der Schwingung bei externen Spanngliedern wurde 2009 als europäisches Patent angemeldet, mittlerweile sind die ersten Brücken damit überprüft worden. Das Prinzip ist relativ einfach,

Überprüfung von externen Spanngliedern und (künftig) auch Schrägseilen © Institut für Massivbau und Baustofftechnologie/Karlsruher Institut für Technologie

indem die Schwingungen in den Spannseilen zunächst gemessen und die Ergebnisse dann mit den Werten aus früheren Messungen verglichen werden. Das heißt, wenn die Spannkraft eines Seiles nachlässt, nimmt auch die Frequenz ab.

Ungewöhnliche Veränderungen der Frequenz deuten also auf Schäden an den Drähten oder Litzen hin. Derzeit werden drei Brücken in Baden-Württemberg überprüft, weitere in Deutschland und im europäischen Ausland sollen folgen.

Der neue Schnelltest hat ein enormes Potential, denn diese Messungen sind im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wie Ultraschall, Radiographie oder magnetinduktiver Prüfung wesentlich einfacher und um bis zu 95 % kostengünstiger – und liefern sofort verwertbare Ergebnisse. www.imb.kit.edu

Förderprojekt der Deutschen Stiftung Denkmalschutz

Epanchoir des Canal du Nord in Neuss An der Gesamtinstandsetzung des Epanchoir der »Napoleonschleuse« in Neuss beteiligt sich auch die Deutsche Stiftung Denkmalschutz: An den historischen Böschungen und der Kanalsohle ist Erde auszuheben, die Böschungskegel aus Basaltlavasteinen und Feldbrandziegeln sind zu restaurieren bzw. zu ergänzen, und eine Stützwand ist am Zulauf der Obererft herzustellen, außerdem wird beabsichtigt, die Treidelpfadbrücken wieder auf den vorhandenen Widerlagern aufzulegen.

1806 verhängte Napoleon die Kontinentalsperre gegen England und plante in diesem Zusammenhang aus strategischen Gründen den Bau des »Grand Canal du Nord«, der als Rhein-Maas-ScheldeKanal und damit Teil eines Kanalnetzes von der Ostsee bis zur Seine helfen sollte, die Niederlande mit ihren Zöllen und Steuern zu umgehen, weshalb auch geplant war, ihn von Neuss über Venlo zum französisch beherrschten Seehafen Antwerpen zu führen. Konzipiert für Schiffe einer Größe von 35 m x 6 m mit 2 m Tiefgang und 200 t Tragfähigkeit, wurde das 72 km lange Bauwerk zwi-

schen Neuss und Venlo ab 1808 unter Leitung des Chefingenieurs Hageau vorangetrieben, wobei die zu überwindenden Höhenunterschiede bis zu 21 m eine ingenieurtechnische Herausforderung darstellten.

Hageau hatte insgesamt neun Schleusen angeordnet: zwei zum Aufstieg bei Neuss und sieben zum Abstieg hinter Herongen; man ging von täglich 35 Schiffshebungen aus. Mit der Eingliederung der Niederlande in das französische Kaiserreich 1810 fanden die Arbeiten am bereits zu zwei Dritteln fertiggestellten Nordkanal aber ein vorzeitiges Ende.

Noch heute sind Relikte aus der Errichtungszeit des Nordkanals zu bewundern: Erdwälle und Brücken, die erste Abstiegsschleuse zur Maas, also die Schleuse Louisenburg bei Herongen sowie das sogenannte Epanchoir, ein Entlastungsbauwerk. Das Epanchoir wurde in Neuss realisiert, denn die hier querende Erft sollte einen Teil des Wasserverlustes im Kanal ausgleichen und zugleich die Mühlen in Neuss versorgen – ohne dass ihre Fließgeschwindigkeit die Schifffahrt behindert. So reduzierte man die Strö-

»Napoleonschleuse« als Entlastungsbauwerk © Karin Gehrmann/Deutsche Stiftung Denkmalschutz

mung einerseits durch die trichterförmige Erweiterung der Mündung und errichtete zudem auf der gegenüberliegenden Kanalseite als Dosierungsanlage das Epanchoir. Es dient mit seinen sogenannten Schützen, den an Zahngestängen befestigten Blechtafeln, als eine Art Barriere. Die Schützen können zur Wasserregulierung durch Kurbeln gehoben und gesenkt werden.

Das Epanchoir mit seinen gemauerten Trichterwänden ist infolgedessen nicht nur ein technikgeschichtlich bedeutendes Ingenieurbauwerk, sondern ein ebenso eindrucksvolles historisches Dokument. www.denkmalschutz.de

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N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Empfehlung(en) für Baden-Württemberg

Untersuchung der Hochrheintrasse In der Sitzung der politischen Begleitgruppe im Rahmen des »Bürger-Forums am Hochrhein« haben im Herbst vergangenen Jahres in Freiburg Staatssekretärin Gisela Splett und Regierungspräsidentin Bärbel Schäfer die Ergebnisse der verkehrswirtschaftlichen Untersuchung am Hochrhein vorgestellt, die das Regierungspräsidium Freiburg bei der Karlsruher PTV Transport Consult GmbH im Vorfeld der Fortschreibung des Bundesverkehrswegeplans gemeinsam mit dem Bund in Auftrag gegeben hatte. Staatssekretärin Splett: »Das Gutachten hatte nicht die Aufgabe, zu klären, ob eine Autobahn oder eine Bundesstraße gebaut werden soll. Es beantwortet auch nicht die Frage, welches die beste Trassenführung zwischen Schwörstadt und Bad Säckingen ist oder wie und wo Knotenpunkte zur Verbindung mit dem vorhandenen Straßennetz gebaut werden sollen.« Vielmehr gehe es um eine großräumige Betrachtung der erforderlichen Kapazität einer neuen Hochrheintrasse sowie ihrer Weiterführung östlich von Waldshut.

Dazu heißt es im Gutachten: »Dabei ist es für die verkehrliche Wirkung unerheblich, ob sie als Autobahn oder als Bundesstraße ausgewiesen wird oder ob die Berg- oder die Taltrasse realisiert wird.« Aufgrund der aktuellen Verkehrsprognose kommt das Gutachten zum Schluss, dass am Hochrhein ein dreistreifiger Ausbauquerschnitt ausreichend und zum Errei-

chen einer leistungsfähigen Verbindung erforderlich sei. Die prognostizierte Verkehrsbelastung auf der neuen Straße variiert für die betrachteten Abschnitte zwischen Autobahndreieck Rheinfelden und Waldshut zwischen 17.000 Kfz/d im Bereich Wehr–Bad Säckingen und maximal 27.000 Kfz/d im Bereich Murg–Hauenstein. Für die Ortsdurchfahrten werden unterschiedliche Entlastungswirkungen prognostiziert: Während Schwörstadt deutlich entlastet werden würde, wird die Entlastungswirkung in Bad Säckingen und Waldshut wegen des deutlich größeren Anteils an quell- und/oder zielgebundenem Verkehr auf unter 50 % beziffert. Für den Abschnitt östlich von Waldshut empfiehlt das Gutachten, den Anschluss an die A 81 bei Bad Dürrheim über den Ausbau der B 314 und der B 27 bei einer prognostizierten Verkehrsbelastung bis zu 30.000 Kfz/d weiterzuverfolgen. Diese Streckenführung hat das Land für den Bundesverkehrswegeplan als Hauptverbindungsachse angemeldet.

Staatssekretärin Splett kündigte an, das Land werde die Ergebnisse des Gutachtens sowie die Ergebnisse des Bürgerforums mit dem Bundesverkehrsministerium erörtern und in die weitere Diskussion auch die Region einbeziehen.

Das »ob« der Straße werde dabei nicht in Frage gestellt. Zur Finanzierung könnten derzeit keine konkreten Aussagen gemacht werden, da die Projektlisten

für Autobahnen wie für Bundesstraßen gleichermaßen überzeichnet seien und es die Bewertungsschritte des Bundes abzuwarten gelte. Regierungspräsidentin Schäfer mahnte, keine ideologischen Debatten über die Bundesautobahn A 98 zu führen: »Es geht um eine sachgerechte und realisierbare Lösung im Interesse der gesamten Region. Dabei spielt es letztendlich für die Menschen in der Region keine Rolle, ob die Straße später mit einem gelben oder mit einem blauen Schild gekennzeichnet wird. Wichtig ist, dass wir den Ausbau mit Nachdruck betreiben.« Die laufende Planfeststellung des Abschnitts A 98.5 zwischen Rheinfelden-Karsau und Schwörstadt als Bundesautobahn in seinem verkürzten Abschnitt müsse fortgeführt werden: »Ein Zurück der Uhr auf null wird es nicht geben.« Allerdings, so die Regierungspräsidentin, müssen die neuen Zahlen in das Planwerk des Abschnitts 98.5 eingearbeitet werden, daher könne die Offenlage entgegen der ursprünglichen Planung in keinem Fall noch in diesem Jahr erfolgen. www.mvi.baden-wuerttemberg.de

Anwaltliche Beratung durch Spieker & Jaeger

Haftungsbeschränkung für Freiberufler Ingenieure und Architekten erbringen mit ihrem vielfältigen Leistungsspektrum einen wichtigen Beitrag für eine funktionierende Wirtschaft und Gesellschaft.

Als Freiberufler können sie Fehler im Job allerdings die Existenz kosten, denn in Deutschland haften sie dafür persönlich, wenn nötig sogar mit ihrem Privatvermögen. Im Juli 2013 hat die Bundesregierung für viele freiberuflich Tätige nun die gesetzliche Grundlage für eine Entspannung in dieser Situation geschaffen: das Modell der Partnerschaftsgesellschaft mit beschränkter Berufshaftung (PartG mbB). »Die Möglichkeit, steuerliche Transparenz mit einer beschränkten beruflichen Haftung zu vereinen, wurde in Deutschland bislang einzig den Gewerbetreibenden

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in Form der GmbH & Co. KG angeboten.

Der Gesetzgeber hat also eine wesentliche Lücke geschlossen«, so Dr. Steffen Lorscheider, Fachanwalt für Handels- und Gesellschaftsrecht bei der Kanzlei Spieker & Jaeger in Dortmund. Bei der PartG mbB bleibe die Haftung über den Abschluss einer Versicherung grundsätzlich auf das Gesellschaftsvermögen beschränkt und die Gesellschaft steuerlich transparent.

In der renommierten Anwaltskanzlei in der Kronenburgallee haben sich bereits die ersten Fragestellungen aufgrund der neuen Gesetzesänderung ergeben. »Im ersten Schritt prüfen unsere Gesellschaftsrechtsexperten, ob die PartG mbB für den Mandanten eine passende Lösung darstellt. Falls dies zutrifft, beraten und

unterstützen wir ihn in allen weiteren Schritten«, erklärt Dr. Lorscheider.

Grundsätzlich können alle freien Berufe, die bisher eine Partnerschaftsgesellschaft zu gründen vermochten, auch die neue Sonderform wählen. Die wichtigste Voraussetzung für die PartG mbB bilden jedoch der Abschluss einer besonderen Haftpflichtversicherung und deren Nachweis bei der Eintragung in das Partnerschaftsregister. Im Anschluss wird der Gesellschaftsvertrag angepasst, ein Gesellschafterbeschluss gefasst und die Änderung im Partnerschaftsregister angemeldet. www.spieker-jaeger.de

NACHRICHTEN UND TERMINE Intensive Pflege in Baden-Württemberg

Biodiversität am Straßenrand »Gras- und Gehölzflächen entlang dem Straßennetz stellen aufgrund ihrer Struktur und Verteilung über das ganze Land wichtige Bausteine des Biotopverbunds und somit der grünen Infrastruktur dar«, so Gisela Splett, Staatssekretärin im baden-württembergischen Ministerium für Verkehr und Infrastruktur, im August bei einem Vor-Ort-Termin an der L 360. »Sie erfüllen als Rückzugs- und Lebensraum für viele Tier- und Pflanzenarten eine wichtige Funktion im Naturhaushalt.

Die Straßenbauverwaltung fördert die Biodiversität auf diesen Flächen, mit standortgerechter Pflege, aktiv. (…) Die naturschutzoptimierte Anlage und Pflege von Straßenbegleitgrün sind uns ein großes Anliegen«‚ gelinge es doch dadurch, über viele Kilometer eine Vernetzung von Biotopen und Lebensräumen zu erreichen. »Zahlreiche Beispiele für gelungene Begleitflächen gibt es bereits«, so die Staatssekretärin weiter. »Diese auszu-bauen ist unser Ziel. Dazu wollen wir verstärkt in die Ausarbeitung von Pflegekonzepten einsteigen, die von allen

Beteiligten, also von Planerinnen und Planern, über Auszuführende bis hin zu unseren Autobahn- und Straßenmeistereien, die für den Betrieb und die Pflege der Flächen zuständig sind, mitgetragen und umgesetzt werden.« Böschungsflächen entlang von Straßen erfüllen ganz verschiedene Aufgaben.

Eine funktionierende Entwässerung der Fahrbahn ist beispielsweise eine Voraussetzung für den sicheren Betrieb der Straße. Zum Zweck des Landschaftsschutzes, der Einbindung in das Landschaftsbild und der Vermeidung von Erosion werden die Flächen in der Regel begrünt und bepflanzt. Diese Straßenbegleitflächen unterliegen im Gegensatz zu landund forstwirtschaftlich genutzten Flächen keiner produktionsorientierten Nutzung.

Daher können dort sehr interessante Lebensräume entstehen, zumal wenn Ansaat und Bepflanzung mit heimischem Saat- und Pflanzgut erfolgen. www.mvi.baden-wuerttemberg.de

Vernetzung von naturschutzoptimiertem »Begleitgrün« als Ziel © Ministerium für Verkehr und Infrastruktur Baden-Württemberg

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N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E

Akademischer Lehrer und Vorbild

Zum Tod von Herbert Kupfer Die Bayerische Ingenieurekammer-Bau trauert um em. o. Prof. Dr.-Ing. Dr. techn. h.c. Herbert Kupfer, der am 30. Dezember 2013 im Alter von 86 Jahren verstarb. Als akademischer Lehrer und zugleich in der Praxis tätiger Ingenieur war er ein Vorbild für mehr als eine Generation von Bauingenieuren in Bayern.

Prof. Kupfer sah stets über den Tag hinaus die Anforderungen an den Berufsstand und engagierte sich daher auch bei der Gründung der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau, dessen Gründungs- und erstem gewähltem Vorstand er angehörte.

Die Ingenieurakademie Bayern als berufsständische Organisation der Fort- und Weiterbildung war ihm zudem ein besonderes Anliegen.

Herbert Kupfer studierte 1946–1949 an der Technischen Hochschule München Bauingenieurwesen und promovierte 1955. Anschließend war er zwölf Jahre

lang für die Berechnung und Konstruktion von Großprojekten im Hoch- und Brückenbau bei Dyckerhoff & Widmann zuständig. 1967 übernahm er den Lehrstuhl für Baukonstruktion und Holzbau der Technischen Universität, und 1969 wurde er zum Ordinarius für Massivbau an dieser Universität berufen. Sein erfolgreiches Wirken belegen nicht zuletzt die zahlreichen Ehrungen, die ihm zuteilwurden, wie unter anderem das Bundesverdienstkreuz 1. Klasse im Jahr 1988 und die Leo-von-Klenze-Medaille der Obersten Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern im Jahr 2005.

Der Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau, Dr.-Ing. Heinrich Schroeter, studierte bei ihm: »Prof. Herbert Kupfer war mit Leib und Seele Bauingenieur. Das färbte schnell auf uns Studenten ab. Von einem begeisterten Lehrer lernt es sich

em. o. Prof. Dr.-Ing. Dr. techn. h.c. Herbert Kupfer © Bayerische Ingenieurekammer-Bau

einfach am besten. (…) Mit derselben Selbstverständlichkeit, mit der er sich 1968 für die Belange der Studenten engagierte, wirkte er auch bei der Gründung der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau aktiv mit. Die bayerischen und deutschen Ingenieure im Bauwesen verdanken ihm vieles. Wir werden Prof. Herbert Kupfer stets ein ehrendes Andenken bewahren.« www.bayika.de

(Ingenieur-)Kooperation mit Baden-Württemberg

Brückenschlag nach Saudi-Arabien Bereits seit mehreren Jahren sind badenwürttembergische Ingenieure im Königreich Saudi-Arabien aktiv. Aus einer Initiative von Ingenieurkammer und Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg entstand nun 2008 das Konsortium »bw-engineers GmbH«, das Planungsbüros unterschiedlicher Größen und Fachbereiche bündelt, um gemeinsam unter einem Namen auf ausländischen Märkten aufzutreten. Das Netzwerk mit über 800 Planern und Ingenieuren ist hauptsächlich im Königreich Saudi-Arabien tätig, und zwar mit großem Erfolg: Die bw-engineers GmbH gründete jetzt mit ihrem saudischen Partner, Mohammed Al Guwaihes, eine Ingenieurgesellschaft in Saudi-Arabien, die bw-engineers Arabia. Engineer Mohammed Al Guwaihes war über 30 Jahre als Ingenieur und Abteilungsleiter in den Ministerien für Wasser und später Gesundheit tätig, anschließend zwölf Jahre Mitglied des saudischen Parlaments und betreibt inzwischen sein eigenes Ingenieurbüro.

Außerdem ist er Vorstandsmitglied des Saudi Council of Engineers.

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Unterzeichnung des Joint-Venture-Abkommens in Riad © bw-engineers GmbH

Darüber hinaus haben die baden-württembergische Ingenieurkammer und deren saudi-arabisches Äquivalent, der Saudi Council of Engineers, ein Partnerschaftsabkommen geschlossen. Das heißt, baden-württembergische Ingeni-

eure können ab sofort ohne komplizierte Anerkennungsverfahren in Saudi-Arabien arbeiten. www.bw-engineers.com www.ingkbw.de

NACHRICHTEN UND TERMINE Großes Angebotsspektrum bei Eiffel Deutschland Stahltechnologie

Surface Protection als weiteres Geschäftsfeld Parallel zum 20-jährigen Konzernjubiläum des Eiffage-Konzerns erweitert die Eiffel Deutschland Stahltechnologie Gruppe ihr Angebotsspektrum: Die Übernahme des familiengeführten Korrosionsschutzunternehmens Wältermann Burg GmbH durch die Stahlbau Engineering GmbH, die Schwestergesellschaft der Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH, erfolgte bereits im Juli 2013, Sitz der Gesellschaft ist in Hannover auf dem Werksgelände von Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH. Für die neue Surface Protection GmbH wurde Bernhard Vorspohl zum Geschäftsführer be-

stellt, der neben dieser Tätigkeit weiterhin den Einkauf für die Eiffel Deutschland Gruppe leiten wird.

Die strategische Geschäftsfelderweiterung im Korrosionsschutz wird zu einer Angebotserweiterung entlang der vorhandenen Produktpalette führen. Neben dem Ausbau der Wertschöpfungstiefe bei internen Aufträgen von Eiffel Deutschland Stahltechnologie ist auch der Ausbau des externen Marktes angestrebt.

Die Surface Protection wird Korrosionsschutzarbeiten im Werk und auf nationalen wie internationalen Baustellen durchführen. Aktuelle Projekte sind unter

anderem die Brücke über die Hochmosel, die Botlek-Brücke in Rotterdam sowie Projekte im Wasser- und Hochbau.

Entwicklungsziele sind der kontinuierliche und nachhaltige Ausbau der Geschäftstätigkeit mit dem Fokus auf Wirtschaftlichkeit, Qualität und Termintreue: Bereits heute zeichnet sich dank hoher Auftragseingänge die Sicherung der Grundauslastung der kommenden Jahre für den Strahl- und Beschichtungsbereich ab. www.eiffel.de

Verbindliches Regelwerk für Eigentümer und Auftragnehmer

Baumkontrolle an Bundeswasserstraßen Als Eigentümerin ist die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) für die Verkehrssicherheit ihrer Bäume verantwortlich. Um dieser Herausforderung fachlich gerecht werden zu können, wurde 2009 ein entsprechender Leitfaden des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung veröffentlicht. Seit Ende August liegt er nun in einer zweiten, überarbeiteten Fassung vor – als ein verbindliches Regelwerk für die WSV und deren Auftragnehmer, in dem unter anderem folgende Prämissen und Aspekte definiert und beschrieben werden: – Verzicht auf Baumkontrollen in der freien Landschaft und im Wald, – Gleichbehandlung aller Baumarten (kei ne von vorneherein risikoträchtige Art),

– Konkretisierung der Negativkontrolle einheitlicher Baumbestände, – enge Abstimmung mit der zuständigen Naturschutzbehörde bei Handlungs bedarf, – Einhaltung des naturschutzrechtlichen Vermeidungsgebotes, – Beurteilung des Baumzustands und Ende der Regelkontrolle erst nach Abnahme der Sicherungsmaßnahme durch den Baumprüfer, – regelmäßige verwaltungsinterne Fortbildung von Baumprüfern und deren Vorgesetzten.

Der Leitfaden wurde unter Federführung der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) von einem Team aus Landespflegern und Juristen erstellt, hat insgesamt

Veröffentlichung in überarbeiteter Fassung © Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung

38 Seiten und steht ab sofort zum (kostenfreien) Download zur Verfügung. www.bafg.de www.wsv.de

Neuerscheinung bei Scheidegger & Spiess

Königsdisziplin der Ingenieure Der Brückenbau gilt als Königsdisziplin der Ingenieurskunst, wie sich allerorten, aber eben auch in der Schweiz feststellen lässt. So besitzen schon allein die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) 6.000 Brücken, von denen einige zu den besten gehören, die in den vergangenen 160 Jahren entstanden sind.

Die eher lapidar mit »Schweizer Bahnbrücken« überschriebene Publikation präsentiert nun rund 100 dieser wichtigen Verkehrsbauwerke, 21 davon werden umfassend von kompetenten Autoren wie Jörg Concett, Ruedi Weidmann oder Eugen Brühwiler erläutert und zudem in Form aktueller Fotografien von Georg Aerni dokumentiert. Ergänzt mit Plänen,

Archivbildern sowie technischen und geographischen Angaben, zeichnet das 240 Seiten aufweisende Werk letztlich die Geschichte des Bahnbrückenbaus in der Schweiz nach, beschäftigt sich zugleich mit Fragen der Denkmalpflege und enthält ein Glossar der Fachbegriffe.

Es lässt sich also durchaus als eine Art Augenöffner bezeichnen: Wer es gelesen hat, wird in der Lage sein, die Schönheit der (Schweizer) Brücken neu oder zumindest anders wahrzunehmen.

Die Reihe Architektur- und Technikgeschichte der Eisenbahnen in der Schweiz, in der jenes Buch als Band 5 erschienen ist, wird im Übrigen gemeinsam von der SBB-Fachstelle für Denkmalpflege und

Dokumentation vorbildlicher Bauwerke © Verlag Scheidegger & Spiess AG

der Gesellschaft für Schweizerische Kunstgeschichte herausgegeben, was im Vergleich zu Deutschland ohnehin erstaunlich anmutet. www.scheidegger-spiess.ch

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N AC H R I C H T E N U N D T E R M I N E Staunenswertes Buch aus dem L & H Verlag

(Historische) Trassen und Bauwerke Die »Eisenbahn« steht am Anfang des industriellen Zeitalters, sie war Symbol und Wegbereiter des technischen Fortschritts und einer bis dahin nicht gekannten Massenmobilität. Darüber hinaus war sie maßgeblich an der Vereinheitlichung der Zeitmessung in Deutschland beteiligt, ohne die eine Abstimmung von Fahrplänen ja unmöglich gewesen wäre.

Die bewegte Bahngeschichte ist nun am Beispiel des Landes Brandenburg in einem Buch ausführlich dokumentiert worden: »Faszination Eisenbahn« betitelt, zeigt es die vielen großen und kleinen historischen Bahnstrecken und ihre Betreiber, die vor unzähligen Jahren realisierten technischen Einrichtungen, Hochbauten und Brückenbauwerke sowie Lokomotiven. Die Bedeutung Brandenburgs als Industriestandort wird aber nicht minder veranschaulicht, vermitteln die Lokomotivfabrik in Wildau oder die Bahnbetriebswerke in Wittenberge und

Brandenburg-Kirchmöser doch eindrucksvolle Anhaltspunkte für die prosperierende Wirtschaft vergangener Zeiten.

Heute gilt es, dieses kulturgeschichtliche Erbe zu bewahren, zumal einige Bahnhöfe im Laufe der Jahre aus- oder umgebaut wurden und manche Bahntrassen als solche kaum mehr zu erkennen sind.

Einige Kapitel in der 248 Seiten umfassenden Veröffentlichung verweisen deshalb zusätzlich auf Orte, Vereine und Museen, an denen man noch Eisenbahngeschichte in beinahe authentischer Umgebung nachvollziehen kann.

Die vom Brandenburgischen Landesamt für Denkmalpflege herausgegebene und reich bebilderte Publikation lädt also zu einer (Lese-)Reise ein – zu Stätten und Strecken, die eine Wiederentdeckung in jedem Fall lohnen.

Geschichte in Wort und Bild © L & H Verlag GmbH

Einladung zur Lektüre © Franz Schiermeier Verlag

www.lh-verlag.com

Aufschlussreiche Veröffentlichung im Franz Schiermeier Verlag

Planungsgeschichte eines Autobahnrings Im Dezember 2013 wurde der Münchner Autobahnring 80 Jahre alt. Der erste überlieferte Plan mit einem Autobahnring um München stammt aber bereits von 1933 – und er holt weiter aus als die heutige A 99 und ist wie diese im Südwesten nicht geschlossen. Für die Autoren Roland Gabriel und Wolfgang Wirth dankenswerterweise Grund genug, die lange Planungsgeschichte eines von vielen als zwiespältig empfundenen Projekts nachzuzeichnen.

Je mehr Fernschnellstraßen in München angekommen sind, desto selbstverständlicher erschien es, sie mittels eines Rings zu verknüpfen. Doch das war nicht immer so: Abgesehen von der verrückten Idee Hitlers, die Stadteinfahrt der Nürnberger Autobahn über die Leopold- und Ludwigstraße direkt an der Feldherrnhalle enden zu lassen, gab es in der Nachkriegszeit eine Reihe von Stadtplanern, die sämtliche Autobahnen mitten in der Stadt zusammenführen wollten: an der Hacker-

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brücke, unter oder über dem SendlingerTor-Platz oder am Westpark. Der Münchner Flächennutzungsplan von 1965 weist hingegen »nur« sieben Malteserkreuze, also vierstöckige Autobahnknoten im Stil der amerikanischen (Planungs-)Vorbilder auf, während der Detailentwurf eines achten erst vor kurzem aufgefunden wurde, was zweifelsohne eine kleinere Sensation darstellt.

All jene Ideen und Vorhaben sind nun dokumentiert – in einem 216 Seiten umfassenden Buch, das mit fundierten Texten und historischen Plänen in hoher Reproduktionsqualität aufwartet, wobei die im besten oder schlechtesten Sinne grenzenlos anmutende Projektgeschichte des Nord- und Westrings der A 99 mit ihren immer neuen in die Rechtsverfahren eingebrachten Trassenvarianten selbstredend nicht ausgespart wird. www.franz-schiermeier-verlag.de

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IMPRESSUM

BRÜCKENBAU ISSN 1867-643X 6. Jahrgang Ausgabe 1/2 . 2014 www.zeitschrift-brueckenbau.de Herausgeber und Chefredakteur Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn mwiederspahn@verlagsgruppewiederspahn.de Verlag

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